JP6055281B2 - 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 PDF

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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。
このようなオレフィン系材料として、特許文献1及び2には、片末端に二重結合を有するポリエチレンやアイソタクチックポリプロピレンの末端二重結合をハイドロボレーションし、さらに酸化的に分解することにより水酸基を導入・付加したものが開示されている。
特開2004−168803号公報 特開2002−161142号公報
しかしながら、片末端にのみ水酸基を付与したポリオレフィンを、ポリイソシアネート化合物と混合して硬化物を得ようとすると、硬化反応の進行が遅く、また、得られる硬化物は耐熱性に劣るという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、硬化反応性が良好であり、耐熱性に優れた硬化物の原料として好適なポリオレフィン系基材を提供することである。
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−オレフィン重合体に水酸基を有し、該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、又はプロピレン−1−ブテン共重合体であり、かつ、下記(1)〜(4)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1.1〜2.5である。
(3)1分子当りの前記水酸基の数が1.1〜4.5個である。
(4)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。
[2]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分子当りの前記水酸基の数が1.1〜4.0個である[1]又は[2]に記載の官能化α−オレフィン重合体。
[4]前記α−オレフィン重合体が、メソペンタッド分率[mmmm]が20モル%以下のプロピレン単独重合体又は1−ブテン単独重合体である[1]〜[3]のいずれかに記載の官能化α−オレフィン重合体。
[5]前記α−オレフィン重合体が、メソダイアッド分率[m]が70モル%以下のプロピレン−1−ブテン共重合体である[1]〜[3]のいずれかに記載の官能化α−オレフィン重合体。
[6]接着剤、シーリング剤、粘着剤、又は改質剤に用いることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の官能化α−オレフィン重合体。
[7](A)[1]〜[6]のいずれかに記載の官能化α−オレフィン重合体及び(B)ポリイソシアネート化合物を配合してなる硬化性組成物。
[8]さらに、(C)硬化促進触媒を含有する[7]に記載の硬化性組成物。
[9][7]又は[8]に記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。
[10]接着剤、シーリング剤、粘着剤、又は改質剤に用いることを特徴とする[9]に記載の硬化物。
[11]1分子当りの末端不飽和基の数が1.1〜2.0個である原料α−オレフィン重合体をヒドロキシル化することを特徴とする、[1]〜[6]のいずれかに記載の官能化α−オレフィン重合体の製造方法。
本発明の官能化α−オレフィン重合体や硬化性組成物は、硬化反応性が良好であり、耐熱性に優れた硬化物の原料として好適なポリオレフィン系基材である。
[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、プロピレン単独重合体を官能化してなる官能化プロピレン単独重合体、1−ブテン単独重合体を官能化してなる官能化1−ブテン単独重合体及びプロピレン−1−ブテン共重合体を官能化してなる官能化プロピレン−1−ブテン共重合体の3種類が存在する。本明細書中の「官能化」とは、α−オレフィン重合体に水酸基を付加することを示す。
なお、エチレン等のコモノマーを共重合させた場合、結晶成分が増加するため室温での流動性がなくなり、取扱いが悪くなったり、常温で硬化することが困難になるため、接着剤、粘着剤やシーリング材の基材として用いることが難しい。
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、常温で流動性を示す。具体的には、本発明の官能化α−オレフィン重合体は、100℃以下の比較的低温で流動性を示し、より好ましくは60℃以下の低温で流動性を示す。
(a)水酸基
本発明の官能化α−オレフィン重合体は、1分子当りの水酸基の数が1.1〜4.5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、1分子当りの水酸基の数が1.1〜1.5個であることが好ましく、1.1〜1.2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分子当りの水酸基の数が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。
また、水酸基の最大個数については、後述するα−オレフィン重合体の1分子当りの不飽和基の数に依存するため、α−オレフィン重合体の末端不飽和基の数を制御することで、官能化α−オレフィン重合体の水酸基の個数を制御することができる。
上記1分子当りの水酸基の数は、以下に示す測定方法により求めることができる。
(A)13C−NMRにより求めた末端水酸基濃度(モル%)、
(B)ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた官能化α−オレフィン重合体の数平均分子量(Mn)、及び
(C) 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
から、下記式により1分子当りの水酸基の数を算出することができる。
1分子当りの水酸基の数(個)=(Mn/M)×[水酸基濃度]/100
上記水酸基濃度の算出方法としては副反応により不飽和濃度が減少している可能性があるため、以下に示すように、13C−NMRを用いて68〜70ppm付近に出現するOH−CH2由来のピークの濃度を算出する。
OH−CH2のCH2(i):68〜70ppmの積分値
プロピレン単位のCH2(ii):46.4ppmに出現するピークの積分値
ブテン単位のCH2(iii):40.4ppmに出現するピークの積分値
水酸基濃度=[(i)/((ii)+(iii))]×100(モル%)
(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以下である。官能化α−オレフィン重合体の融解吸熱量ΔH−Dが50J/gを超えると、結晶成分が増加し、常温における流動性が損なわれる。また、融解吸熱量ΔH−Dが10J/g以下で常温での流動性は分子量に依存するが、比較的低温(40〜50℃)で流動性を発現することができ、施工時の省エネ、安全環境の面でメリットがある。
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、あるいは1−ブテン単独重合体主鎖に水酸基を有する場合、メソペンタッド分率[mmmm]が80モル%以下であることが好ましく、60モル%以下であることがより好ましく、40モル%以下であることがさらに好ましく、20モル%以下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に水酸基を有する場合、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、30〜60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]及びメソダイアッド分率[m]を低く制御し、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。
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。
2,1−結合分率、1,3−結合分率及び1,4−結合分率が多くなると、原料中の末端不飽和個数が減少し、それを反応起点とすることから末端水酸基の個数を増やせないため好ましくない。
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]、メソダイアッド分率[m]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
(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3,000〜500,000であることが好ましく、4,000〜450,000であることがより好ましく、であることがより好ましく、4,500〜300,000であることが特に好ましい。
本発明の官能化α−オレフィン重合体を接着剤用途に用いる場合には、硬化後の接着強度が強く、容易に剥がれない観点から、官能化α−オレフィン重合体の重量平均分子量が10,000〜500,000であることが好ましい。
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、1.5〜2.6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)
(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。
[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、後述の両末端不飽和α−オレフィン重合体をヒドロキシル化することで製造することができる。
両末端不飽和α−オレフィンのヒドロキシル化の具体例としては、濃硫酸、希硫酸等の酸触媒存在下でのオレフィンの水和反応、オレフィンのエン反応による無水マレイン酸の付加反応、リチウムアルミニウムハイドライド等による還元反応、過ギ酸、過酢酸等の有機過酸化物による酸化反応、ボランによってヒドロホウ素化した後に過酸化物及び塩基により処理するヒドロホウ素化−酸化反応等が挙げられる。
水和反応としては、例えば、原料α−オレフィン重合体を、硫酸、リン酸等の酸触媒、ゼオライト、リン酸やイオン交換樹脂を担持した固体酸触媒存在下、あるいは、硫酸マグネシウムや塩化マグネシウム等のマグネシウム塩存在下、水系にて、100〜300℃の温度で10分から10時間処理する方法が挙げられる。
エン反応は、例えば、原料α−オレフィン重合体を、過剰量の無水マレイン酸と100℃〜250℃の温度で10分〜10時間接触させることにより行うことができる。また、このエン反応は、シュウ酸あるいはマレイン酸を共存させつつ行うことが好ましい。
還元反応としては、例えば、原料α−オレフィン重合体を、テトラヒドロフラン(THF)等の溶媒存在下、リチウムアルミニウムハイドライド等の還元剤と、室温〜リフラックス条件下にて、30分〜5時間で接触させる方法が挙げられる。
ヒドロホウ素化としては、例えば、原料α−オレフィン重合体を、テトラヒドロフラン(THF)等の溶媒存在下、ジシアミルボラン((Sia)2BH)、テキシルボラン((Thx)BH2)、9−ボラビシクロ[3.3.1]ノナン等のホウ素化合物でTHF等の溶媒存在下、0℃〜リフラックス条件下で接触させる方法が挙げられる。引き続き行われる酸化反応は、上記ヒドロホウ素化で得られた反応物を、例えば、室温下で過酸化水素等の過酸化物と水酸化ナトリウム等の塩基で1〜10時間処理することにより行うことができる。
(両末端不飽和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両末端不飽和α−オレフィン重合体は、下記特性(a’)を有し、下記特性(b’)〜(f’)を有することが好ましい。
(a’)1分子当りの末端不飽和基の数が1.1〜2.0個である。
(b’)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。
(c’)(c’−1)メソペンタッド分率[mmmm]が80モル%以下であるか、(c’−2)メソダイアッド分率[m]が30〜95モル%以下である。
(d1’)重量平均分子量Mwが1,000〜500,000である。
(d2’)分子量分布Mw/Mnが4.5未満である。
(e’)2,1−結合分率が0.5モル%未満である。
(f’)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。
(a’)1分子当りの末端不飽和基の数
本発明に用いられる両末端不飽和α−オレフィン重合体は、1分子当りの末端不飽和基の数が1.1〜2.0個である。また、両末端不飽和α−オレフィン重合体は、相溶化剤として用いることを目的とした場合には、1分子当りの末端不飽和基の数が1.1〜1.5個であることが好ましく、1.1〜1.2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。
両末端不飽和α−オレフィン重合体の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)によって行うことができる。
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両末端不飽和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)
(b’)融解吸熱量ΔH−D
本発明に用いられる両末端不飽和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以下であることが好ましい。
プロピレン単独重合体において、融解吸熱量ΔH−Dが30J/g以下であることがより好ましく、15J/g以下であることがさらに好ましく1J/g以下であることが特に好ましい。
1−ブテン単独重合体において融解吸熱量ΔH−Dが40J/g以下であることがより好ましく、10J/g以下であることがさらに好ましく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。
(c’−1)メソペンタッド分率[mmmm]
本発明に用いられる両末端不飽和α−オレフィン重合体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い。
プロピレン単独重合体において、メソペンタッド分率[mmmm]が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。
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70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。
(c’−2)メソダイアッド分率[m]
一方、本発明に用いられる両末端不飽和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両末端不飽和α−オレフィン重合体のラセミペンタッド分率[rrrr]は、好ましくは20モル%未満である。
プロピレン単独重合体におけるラセミペンタッド分率[rrrr]は、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。
1−ブテン単独重合体におけるラセミペンタッド分率[rrrr]は、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。
(e’)2,1−結合分率
本発明に用いられる両末端不飽和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。両末端不飽和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。
(f’)1,3−結合分率及び1,4−結合分率
本発明に用いられる両末端不飽和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両末端不飽和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
<プロピレン単独重合体の場合>
上記1,3−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
(d1’)重量平均分子量(Mw)
本発明に用いられる両末端不飽和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、6000〜450,000であることがより好ましく、8000〜300,000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。
(d2’)分子量分布(Mw/Mn)
本発明に用いられる両末端不飽和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、1.5〜2.6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。
(両末端不飽和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得られる片末端不飽和α−オレフィン重合体を、更に熱分解反応やラジカル分解反応に供して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)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ジルコニウム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ジルコニウムを含む遷移金属化合物としては、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド、又は(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を用いる。
<(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。
また、メチルアルミノキサン(MAO)も(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好ましく用いられる。
<(P−c)成分>
本発明に用いられる片末端不飽和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。
本発明に用いられる片末端不飽和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。
(熱分解反応)
熱分解反応は、片末端不飽和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、得られる両末端不飽和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、得られる両末端不飽和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、得られる両末端不飽和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、片末端不飽和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)
ラジカル分解反応は、温度160〜300℃で、有機過酸化物を片末端不飽和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。
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、好ましくは片末端不飽和α−オレフィン重合体に対して0.1〜1.8質量%であり、より好ましくは0.2〜1.7質量%である。添加量が0.05質量%未満である場合、分解反応速度が遅くなって生産効率が悪くなるおそれがある。一方、添加量が2.0質量%超の場合、有機過酸化物の分解に起因する臭気が問題となるおそれがある。
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、得られる両末端不飽和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、片末端不飽和α−オレフィン重合体を入れて加熱溶融させ、溶融した片末端不飽和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。
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。
また、分解の際、片末端不飽和α−オレフィン重合体を溶媒に溶解させてもよい。片末端不飽和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。
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、有機過酸化物を片末端不飽和α−オレフィン重合体に含浸させる方法、又は片末端不飽和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。
有機過酸化物の片末端不飽和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片末端不飽和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片末端不飽和α−オレフィン重合体(以下、「含浸ペレット」という。)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片末端不飽和α−オレフィン重合体に添加して分解することで両末端不飽和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片末端不飽和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、片末端不飽和α−オレフィン重合体に吸収含浸させるとよい。
片末端不飽和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。
[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)ポリイソシアネート化合物とを配合してなり、さらに、(C)希釈剤、(D)粘着性付与剤、(E)硬化促進触媒から選択される1種以上を配合してなるものであってもよい。
(B)ポリイソシアネート化合物
本発明において用いる(B)ポリイソシアネート化合物とは、1分子中に2個またはそれ以上のイソシアネート基を有する有機化合物であって、前記官能化α−オレフィン重合体の水酸基に対する反応性イソシアネート基を有するものである。この(B)ポリイソシアネート化合物の例としては、通常の芳香族、脂肪族、脂環族のものを挙げることができる。
具体的には、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−と2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物(以上全てMDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタリン−1,5−ジイソシアネート、o−トルイジンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート、イソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;
キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の脂肪族−芳香族ポリイソシアネート(イソシアネート基が、脂肪族炭化水素を介して芳香族環と直接結合したイソシアネート基を有しない、すなわち分子中に芳香族環と直接結合したイソシアネート基を有さないポリイソシアネートの事);
さらに、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;
さらに、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート;
その他、前記ポリイソシアネート化合物の環化三量体(イソシアヌレート変性体)、ビューレット変性体やエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ポリエーテルポリオール、ポリマーポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、水添ダイマー酸ジイソシアネート、ポリアルカジエンポリオール、ポリアルカジエンポリオールの水素化物、部分鹸化エチレン−酢酸ビニル共重合体、ヒマシ油系ポリオール等のポリオール化合物と前記ポリイソシアネート化合物との付加反応物等が挙げられる。
これらポリイソシアネート化合物は2種以上を混合して用いることもでき、さらにこれらポリイソシアネート化合物のイソシアネート基をフェノール類、オキシム類、イミド類、メルカプタン類、アルコール類、ε−カプロラクタム、エチレンイミン、α−ピロリドン、マロン酸ジエチル、亜硫酸水素ナトリウム、ホウ酸等のブロック剤でブロックしたいわゆるブロックイソシアネート化合物をも用いることができる。
本発明の硬化性組成物における前記(A)官能化α−オレフィン重合体と(B)ポリイソシアネート化合物との配合割合については特に制限はないが、(A)官能化α−オレフィン重合体の水酸基(OH)(B)ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基(NCO)の最終的な割合(NCO/OH)がモル比で0.3〜5であると好ましく、0.5〜4であるとより好ましい。
ここで「最終的な割合」という言葉を用いているのは、実際の硬化体の作製にあたっては下記の様な種々の方法が用いられるからである。
ワンショット法;まず全配合成分のうち少なくともポリイソシアネート化合物を除く成分を配合して混合し、混合物を得る。この混合物にポリイソシアネート化合物および先の混合で用いなかった成分を添加して混合し、液状重合体組成物を得る。この時の好ましいNCO/OH比は、モル比で0.5〜2.5である。
プレポリマー法(1);所定の当量比NCO/OHが1.7〜25の範囲で、官能化α−オレフィン重合体とポリイソシアネート化合物とを、その他の添加剤の一部または全部の存在下あるいは非存在下、反応させてプレポリマーを得る。このプレポリマーに残りの成分を混合し、液状重合体組成物を得る。この時の好ましいNCO/OH比は、モル比で0.5〜2.5である。この場合、プレポリマーを得た時に反応に関与した官能基のモル比NCO/OH比は実質的に1.0であるので、最終的なNCO/OH比は、0.5〜2.5の範囲内にある。
プレポリマー法(2);所定の当量比NCO/OHが1.7〜5の範囲で、配合全成分を配合し、反応させてプレポリマーを得る。このプレポリマーを空気中の湿気(水)と反応させる。
(C)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(C)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1〜50質量%であり、好ましくは2〜40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1〜50質量%であり、好ましくは2〜45質量%である。
(E)硬化促進触媒
(E)硬化促進触媒の具体例としては、トリエチレンジアミン、テトラメチルグアニジン、N,N,N’N’−テトラメチルヘキサン−1,6−ジアミン、N,N,N’N’’N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、1,2−ジメチルイミダゾール、N−メチル−N’−(2−ジメチルアミノ)エチルピペラジン、ジアザビシクロウンデセン等の三級アミン;スタナスオクトエート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンマーカプチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンジマレエート、ジオクチルチンマーカプチド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物;前記3級アミンのカルボン酸塩等が挙げられる。
(E)硬化促進触媒の添加量は、官能化α−オレフィン重合体100質量部に対し、10質量部以下であると、硬化促進効果が頭打ちとなりにくく、局部的な異常反応(ゲル化)の危険性が低下する。
(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、顔料又は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、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。
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、天然有機繊維(例えば綿、麻等のセルロースからなるもの)、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合成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。
本発明の硬化性組成物は、上記成分を任意の方法により混合することで製造することができる。
(E)硬化促進触媒は、混和して使用するのがよい。(E)硬化促進触媒の添加方法は、予め(E)硬化促進触媒が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。
また、本発明の硬化性組成物は、溶剤を用いて製造することもできる。
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。
さらに、本発明の重合性組成物を、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形状又はフィルム形状に成形し、接着基材間に挟み込み、硬化性組成物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。
[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、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、本発明の硬化性組成物を調製し、そのまま官能化α−オレフィン重合体とポリイソシアネート化合物とを反応させる方法や、上述のプレポリマー法(2)により得たプレポリマーを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、硬化を行う方法が挙げられる。水分又は湿気を接触させるには、例えば本発明の硬化性粘接着組成物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。また温度は室温(25℃)でもよいが、高温にすると短時間で架橋させることができる。
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。
本発明の硬化物は、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。また、上記硬化方法で得られる硬化物は耐熱性を有するため、高温下の環境でも使用することができる。
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、2,1−結合分率、1,3−結合分率、1,4−結合分率、メソペンタッド分率[mmmm]、及びラセミペンタッド分率[rrrr]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及びガラス転移温度Tgとを求めた。
[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)
[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]
[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)
[1分子当りの末端水酸基の数]
(A)13C−NMRにより求めた末端水酸基濃度(モル%)
(B)ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)より求めた官能化α−オレフィン重合体の数平均分子量(Mn)
(C)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
から、下記式により1分子当りの末端水酸基の数を算出することができる。
1分子当りの末端水酸基の数(個)=(Mn/M)×[末端水酸基濃度]/100
上記末端水酸基濃度の算出方法としては副反応により末端不飽和濃度が減少している可能性があるため、以下に示すように、13C−NMRを用いて68〜70ppm付近に出現するOH−CH2由来のピークの濃度を算出する。
OH−CH2のCH2(i):68〜70ppmの積分値
プロピレン単位のCH2(ii):46.4ppmに出現するピークの積分値
ブテン単位のCH2(iii):40.4ppmに出現するピークの積分値
末端水酸基濃度=[(i)/((ii)+(iii))]×100(モル%)
[B粘度]
ASTM−D19860−91に従って測定した。
[常温での取扱い性]
比較的低温下における流動性を目視によって確認し、以下の基準で評価した。
◎:60℃で流動性あり。
○:100℃で流動性あり。
△:100℃でかなり高粘度であったが、なんとか流動性あり。
×:100℃で全く流動性なし。
[比較的低温での硬化反応性]
実施例及び比較例において、硬化性組成物を硬化して得られた硬化物についてその硬化状況を以下の基準で評価した。
◎:60℃で完全に硬化した。
○:100℃で完全に硬化した。
△:100℃で一部硬化した。
×:100℃でも全く硬化しなかった。
[硬化物の耐熱性]
硬化物を、ガラスオーブンにて120℃で10分間加熱し、加熱後における硬化物の形態を目視観察するとともに硬化物のゴム弾性を以下の評価基準で触覚にて評価した。
○:形状を保持しており、ゴム弾性を示す。
×:形状を保持できず、ゴム弾性を示していない。
製造例1
[(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロリド(錯体A)の製造]
窒素気流下、1000mlのフラスコ内にフェニルマグネシウムブロマイドのジエチルエーテル溶液76.5ml(229.5mmol)を入れて氷浴で冷却した。これに、1−インダノン30g(227.2mmol)をジエチルエーテル300mlに溶解させてゆっくりと滴下した。室温で一時間撹拌した後に、氷浴で冷却し、6mol/lの塩酸を滴下した。室温で撹拌した後に、ジエチルエーテルで有機層を抽出し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。水相を分液後、有機相を乾燥し、溶媒を除去して、1−フェニルインデン37.2g(193.4mmol)を得た(収率85%)。
次に、得られた1−フェニルインデン16.7g(87.1mmol)を300mlフラスコに入れ、ジメチルスルホキシド70mlに溶解させた。水4mlを入れ、氷浴で冷却した。これに、N−ブロモスクシンイミド15.6g(87.1mmol)をゆっくりと加えた後、室温で10時間撹拌した。これを氷浴で冷却し、水60mlを加えてジエチルエーテルで有機層を抽出した。水相を分液後、有機相を乾燥し、溶媒を除去して、2−ブロモ−1−インダン−1−オールの粗生成物24.0g(83.3mmol)を得た(粗収率96%)。
上記で得られた2−ブロモ−1−インダン−1−オールの粗生成物24.0g(83.3mmol)を300mlフラスコに入れ、トルエン200mlに溶解させ、p−トルエンスルホン酸0.48g(2.5mmol)を加えた。フラスコにディーンスターク管を取り付け、2時間還流した。溶媒を留去し、ジエチルエーテルで有機層を抽出し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。水相を分液後、有機相を乾燥し、溶媒を除去して、2−ブロモ−1−フェニルインデンの粗生成物を得た。これをカラムで精製し、2−ブロモ−1−フェニルインデン17.9g(66.4mmol)を得た(収率80%)。
次に、窒素気流下で、得られた2−ブロモ−1−フェニルインデン2.7g(10.0mmol)を200mlシュレンク瓶に入れ、ジエチルエーテル50mlに溶解させ、0℃に冷却し、n−ブチルリチウム(n−BuLi)のヘキサン溶液(濃度2.6mol/l)3.8ml(10.0mmol)を加え、室温で3時間撹拌した。これを再び0℃に冷却し、ジエチルエーテル30mlと、t−ブチルリチウム(t−BuLi)のペンタン溶液(濃度1.6mol/l)12.5ml(20.0mmol)を加え、室温で3時間撹拌した。
撹拌後、これを−78℃に冷却し、ジクロロジメチルシラン0.6ml(5.0mmol)を滴下し、室温で終夜撹拌した。これを再び−78℃に冷却し、ジクロロジメチルシラン0.6ml(5.0mmol)を滴下し、室温で終夜撹拌した。その後、水を加えて反応を停止すると、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−フェニルインデン)1.1g(2.2mmol)が析出したので、これを濾取した(収率44%)。
次に、シュレンク瓶中で、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−フェニルインデン)1.6g(3.2mmol)をジエチルエーテル12.6mlに溶解させ、0℃に冷却し、n−ブチルリチウム(n−BuLi)のヘキサン溶液(濃度2.6mol/l)2.6ml(6.6mmol)を加え、再び室温に戻して1時間撹拌した。
得られた溶液から溶媒を留去し、残留した固体をヘキサン20mlで洗浄した後、減圧乾燥することにより、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−フェニルインデン)のリチウム塩のエーテル付加体を白色固体として定量的に得た。
窒素気流下、上記で得られたリチウム塩のエーテル付加体を塩化メチレン18mlに懸濁させ、−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0.74g(3.2mmol)の塩化メチレン(8ml)懸濁液を滴下したのち、室温に戻し4時間撹拌した。
得られた溶液を濾過し、濾液を濃縮すると黄色い固体が析出した。これをヘキサン10mlで洗浄すると、(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)ビス(3−フェニルインデニル)ジルコニウムジクロライド(錯体A)の黄色微結晶1.3g(2.0mmol)を得た。(収率62%)
この黄色微結晶の1H−NMRスペクトルを求めたところ、次の結果が得られた。
1H−NMR(500MHz,CDCl3):δ0.31(s,−Me2Si−,6H),1.21(s,−Me2Si−,6H),7.18−7.69(m,Ar−H,18H)
製造例2
[(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B)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B)を得た(2.5グラム,4.7ミリモル,収率72%)。
Figure 0006055281
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)
製造例3
[原料α−オレフィン重合体(A)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400ml、トリイソブチルアルミニウム0.5ミリモル、錯体A 0.2マイクロモル、テトラキスペンタフルオロフェニルボレート0.8マイクロモルを加え、更に水素0.05MPaを導入した。撹拌しながらプロピレンを張り込み、全圧0.7MPaまで昇圧し、温度60℃で30分重合した。重合反応終了後、プロピレン、水素を脱圧し、重合液を加熱、減圧下にて乾燥することにより、原料α−オレフィン重合体(A)100gを得た。
得られた原料α−オレフィン重合体(A)について、融解吸熱量ΔH−D、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、メソペンタッド分率[mmmm]、2,1−結合分率、1,3−結合分率、及びガラス転移温度Tgを測定した。結果を表1に示す。
製造例4
[原料α−オレフィン重合体(B)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で製造した原料α−オレフィン重合体(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、パークミルP(商品名、日油(株)製)0.4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、原料α−オレフィン重合体(B)を得た。
得られた原料α−オレフィン重合体(B)について、融解吸熱量ΔH−D、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、メソペンタッド分率[mmmm]、2,1−結合分率、1,3−結合分率、及びガラス転移温度Tgを測定した。結果を表1に示す。
また、得られた原料α−オレフィン重合体(B)の収率は仕込原料α−オレフィン重合体(A)に対して99.3質量%であり、副生成物量は微量であった。
製造例5
[原料α−オレフィン重合体(C)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)、1−ブテン(200mL)、錯体B(10μmol/mL、0.20mL、2.0μmol)、東ソーファインケム社製MAO(2000μmol)を加え、更に水素0.1MPa導入した。撹絆しながら温度を70℃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82g得た
得られた原料α−オレフィン重合体(C)について、融解吸熱量ΔH−D、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、メソペンタッド分率[mmmm]、2,1−結合分率、1,3−結合分率、及びガラス転移温度Tgを測定した。結果を表1に示す。
製造例6
[原料α−オレフィン重合体(D)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5で製造した原料α−オレフィン重合体(C) 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200℃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、パークミルP(商品名、日油(株)製)0.4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、原料α−オレフィン重合体(D)を得た。
得られた原料α−オレフィン重合体(D)について、融解吸熱量ΔH−D、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、メソペンタッド分率[mmmm]、2,1−結合分率、1,3−結合分率、及びガラス転移温度Tgを測定した。結果を表1に示す。
また、得られた原料α−オレフィン重合体(D)の収率は仕込原料α−オレフィン重合体(C)に対して99.3質量%であり、副生成物量は微量であった。
製造例7
[原料α−オレフィン重合体(E)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(400mL)、トリイソブチルアルミニウム(2M、0.2mL、0.4mmol)、錯体B(10μmol/mL、0.20mL、2.0μmol)、東ソーファインケム社製MAO(2000μmol)を加え、更に水素0.1MPa導入した。撹拌しながらプロピレンを張り込み、全圧0.7MPaまで昇圧し、温度50℃で60分重合した。重合反応終了後、プロピレン、水素を脱圧し、重合液を加熱、減圧下にて乾燥することにより、原料α−オレフィン重合体(E)105gを得た。
製造例8
[原料α−オレフィン重合体(F)の製造]
次いで、撹拌装置付きステンレス製反応器(内容量500ml)に、得られた原料α−オレフィン重合体(E)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200℃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、パークミルP(商品名、日油(株)製)0.4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、原料α−オレフィン重合体(F)を得た。
得られた原料α−オレフィン重合体(F)について、融解吸熱量ΔH−D、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、メソペンタッド分率[mmmm]、2,1−結合分率、1,3−結合分率、及びガラス転移温度Tgを測定した。結果を表1に示す。
また、得られた原料α−オレフィン重合体(F)の収率は仕込原料α−オレフィン重合体(E)に対して99.5質量%であり、副生成物量は微量であった。
製造例9
[原料α−オレフィン重合体(G)の製造]
Organometallics 2000,19,1870−1878の記載を参考に、錯体C[ジメチルシリレン(η1−tert−ブチルアミド)(η5−テトラメチルシクロペンタジエン)チタニウムジクロライド]を合成した。
加熱乾燥した1リットルオートクレーブに、ヘプタン400ml、トリイソブチルアルミニウム0.5ミリモル、錯体C 0.2マイクロモル、テトラキスペンタフルオロフェニルボレート0.8マイクロモルを加え、更に水素0.05MPaを導入した。撹拌しながらプロピレンを張り込み、全圧0.5MPaまで昇圧し、温度90℃で60分重合した。重合反応終了後、プロピレン、水素を脱圧し、重合液を加熱、減圧下にて乾燥することにより、原料α−オレフィン重合体(G)50gを得た。
得られた原料α−オレフィン重合体(G)について、融解吸熱量ΔH−D、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、メソペンタッド分率[mmmm]、2,1−結合分率、1,3−結合分率、及びガラス転移温度Tgを測定した。結果を表1に示す。
製造例10
[ジメチルシリレン(2−インデニル)(1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル))ジルコニウムジクロリド(錯体D)の製造]
(2−メチル−4,5−ベンゾ−1−インダノンの合成)
窒素導入管付き300mL三つ口フラスコに塩化メチレン(100mL)およびナフタレン(5g,0.039mol)、2−ブロモイソブチリルブロミド(9g,0.039mol)を投入した。窒素気流下で、塩化アルミニウム(6g,0.047mol)をゆっくりと投入した。1時間後、反応溶液を冷水(200mL)に投入し、分液ロートを用いて、有機相を分離した。その有機相を硫酸マグネシウムで乾燥しろ過、溶媒を留去することにより目的化合物(6.4g)を得た(収率84%)。
(2−メチル−4,5−ベンゾインデンの合成)
2−メチル−4,5−ベンゾ−1−インダノン(6.4g)をメタノール(100mL)に溶解した。その溶液中にナトリウムホウ素ヒドリド(1g,0.026mol)をゆっくりと投入した。30分後、水(100mL)およびエーテル(100mL)を投入し、抽出を行った。分液ロートを用いて有機相を分離した。その有機相を硫酸マグネシウムで乾燥しろ過、溶媒を留去することにより2−メチル−4,5−ベンゾインダノール(5.7g)を得た。得られた2−メチル−4,5−ベンゾインダノール(5.7g)をトルエン(100mL)に溶解し、ピリジニウムp−トルエンスルホン酸(0.5g)を加え、ディーンシュターク装置を用いて、30分還流し脱水反応を行った。反応終了後、溶媒を減圧留去し、残留物をカラム精製(溶媒:ヘキサン)することにより目的化合物(3g)を得た(収率48%)。
(2−インデニル−ジメチルクロロシランの合成)
マグネシウム粉(1.3g)およびよう素(0.01g)、脱水THF(20mL)をジムロート管および滴下ロート付き200mL三つ口フラスコに投入した。2−ブロモインデン(J.Org.Chem.47,(4),705(1982)に従い合成)(5.4g,27.2mmol)および脱水THF(40mL)を滴下ロートに投入し、窒素雰囲気下で軽く還流する程度にゆっくりと滴下した。滴下終了後、30分間室温で攪拌した。その後、トリメチルシリルクロリド(3.1g,28.5mmol)および脱水THF(20mL)を滴下ロートに投入し、−78℃でその溶液を滴下した。滴下終了後、8時間室温で攪拌した。溶媒を減圧下で留去し、脱水ヘキサン(100mL)で抽出した。溶媒を減圧留去することにより目的化合物を5.3g得た(収率91%)。
((2−インデニル)(1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル))ジメチルシランの合成)
窒素置換した200mLシュレンクに2−メチル−4,5−ベンゾインデン(1.26g,7mmol)および脱水ヘキサン(50mL)を投入した。その溶液にn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.50M,4.7mL,7mmol)を−78℃で滴下した。滴下終了後、室温で8時間攪拌したところ、2−メチル−4,5−ベンゾインデニルリチウムが析出した。その懸濁液を静置してから上澄みをデカンテーションにより除去した。そこへ脱水THF(25mL)を加え、−78℃に冷却し、先に合成した2−インデニル−ジメチルクロロシラン(1.46g,7mmol)の脱水THF溶液(25mL)を滴下した。滴下終了後、室温で4時間攪拌した。反応終了後、水(50mL)を加え、エーテル(200mL)で抽出した。抽出溶液を分液ロートで分取し、得られた有機相を硫酸マグネシウムで乾燥しろ過、溶媒を留去することにより目的化合物(2.2g)を得た(収率89%)。
(ジメチルシリレン(2−インデニル)(1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル))ジルコニウムジクロリドの合成)
窒素置換した200mLシュレンクに、先に合成した(2−インデニル)(1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル))ジメチルシラン(1.0g,2.8mmol)および脱水ヘキサン(40mL)を投入した。その溶液にn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.50M,3.7mL,5.6mmol)を−78℃で滴下した。滴下終了後、室温で8時間攪拌したところ、(2−インデニル)(1−(2−メチル−4,5−ベンゾインデニル))ジメチルシランジリチウムが析出した。その懸濁液を静置してから上澄みをデカンテーションにより除去した。そこへ脱水トルエン(25mL)を加え、−78℃に冷却し、四塩化ジルコニウム(0.9g,2.8mmol)の脱水トルエン(25mL)懸濁液を滴下した。滴下終了後、室温で6時間攪拌した。反応終了後、カヌラーでろ過し、ろ液を濃縮し脱水ヘキサンを加えた。生じた沈殿物をろ別、乾燥することにより、目的化合物を0.2g得た(収率12%)1H−NMRの測定結果を以下に示す。
1H−NMR(δppm/CDCl3):8.0−7.0(m,8H),6.50(s,1H),6.08(d, 1H),5.93(d, 1H), 2.45(s,3H),1.12(s,3H),0.99(s,3H)
製造例11
[原料α−オレフィン重合体(H)の製造]
(プロピレンのスラリー重合)
攪拌装置付き1リットルステレンレス製耐圧オートクレーブを80℃に加熱し、充分減圧乾燥した後、乾燥窒素で大気圧に戻し室温まで冷却した。乾燥窒素気流下、乾燥脱酸素トルエン400ml、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液(2.0M)を0.5ml(1.0mmol)投入し、350rpmでしばらく攪拌した。その後、MAOのトルエン溶液(2.03M,0.5ml、1.0mmol)および前記(製造例10)で得た錯体Dのヘプタンスラリー(10μmol/リットル、2.0ml、20.0μmol)をオートクレーブに素早く投入した。その後、400rpmで攪拌を開始した。次に、水素を0.01MPa、引き続きプロピレンを全圧0.75MPaに3分間かけて昇圧し、同時に温度を50℃まで昇温し、1時間重合を実施した。反応終了後、メタノール20mlをオートクレーブに投入し、未反応のプロピレンを脱圧により除去した。そして、反応混合物を2リットルのメタノールに投入してポリプロピレンを沈殿させ、ろ過乾燥することにより原料α−オレフィン重合体(H)を54g得た。
製造例12
[原料α−オレフィン重合体(I)の製造]
撹拌装置付きステンレス製反応器(内容量500ml)に、得られた原料α−オレフィン重合体(H)20g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200℃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、パークミルP(商品名、日油(株)製)0.11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、原料α−オレフィン重合体(I)を得た。
得られた原料α−オレフィン重合体(I)について、融解吸熱量ΔH−D、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、メソペンタッド分率[mmmm]、2,1−結合分率、1,3−結合分率、及びガラス転移温度Tgを測定した。結果を表1に示す。
また、得られた原料α−オレフィン重合体(I)の収率は仕込原料α−オレフィン重合体(H)に対して99.5質量%であり、副生成物量は微量であった。
Figure 0006055281
実施例1
[官能化α−オレフィン重合体の製造]
(ハイドロボレーション反応)
500mlのフラスコにおいて、製造例4で合成した原料α−オレフィン重合体(B)10gをテトラヒドロフラン50mlに溶解させた後、窒素雰囲気下で1.2Nボランのテトラヒドロフラン溶液を50ml滴下し、室温で一晩反応させた。
(酸化(水酸基付与)反応)
上記反応生成物に対し、蒸留水7.5mlをゆっくり滴下し、3N−NaOH水溶液を20ml添加後、30%過酸化水素水20mlをゆっくりと滴下した。その反応溶液を室温で一晩撹拌した。反応液に蒸留水200mlを加え、トルエン200mlで抽出し、水洗を行った。無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧下で溶媒を留去し、粘性液体状の官能化α−オレフィン重合体(A)を8g得た。
得られた官能化α−オレフィン重合体(A)について、1分子当りの末端水酸基数、融解吸熱量ΔH−D、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]、B粘度、ガラス転移温度Tgを測定し、また、流動性を評価した。結果を第2表に示す。
[硬化性組成物及び硬化物の製造]
上述のようにして製造した官能化α−オレフィン重合体(A)4.0gを、常温窒素流下でセパラブルフラスコを用いて攪拌しながら、イソフォロンジイソシアネート0.4gとジラウリン酸ノルマルブチル錫(硬化触媒)0.04gを添加し、硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物を、2.5×2.5cmの容器に注ぎ込み、常温で1時間放置して硬化物を作製した。
得られた硬化物を120℃に制御したホットプレート上で10分間加熱し、その形状変化を観察した。その結果、加熱状態で形状保持し、ゴム弾性を示す硬化物であることを確認した。
実施例2
[官能化α−オレフィン重合体の製造]
原料α−オレフィン重合体(B)に代えて、製造例6で合成した原料α−オレフィン重合体(D)を用いた以外は実施例1と同様にして官能化α−オレフィン重合体(B)を製造した。
得られた官能化α−オレフィン重合体(B)について、1分子当りの末端水酸基数、融解吸熱量ΔH−D、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]、B粘度、ガラス転移温度Tgを測定し、また、流動性を評価した。結果を第2表に示す。
[硬化性組成物及び硬化物の製造]
官能化α−オレフィン重合体(A)に代えて、上述のようにして製造した官能化α−オレフィン重合体(B)を用いた以外は実施例1と同様にして硬化性組成物及び硬化物を作製した。
得られた硬化物を120℃に制御したホットプレート上で10分間加熱し、その形状変化を観察した。その結果、加熱状態で形状保持し、ゴム弾性を示す硬化物であることを確認した。
実施例3
[官能化α−オレフィン重合体の製造]
原料α−オレフィン重合体(B)に代えて、製造例8で合成した原料α−オレフィン重合体(F)を用いた以外は実施例1と同様にして官能化α−オレフィン重合体(C)を製造した。
得られた官能化α−オレフィン重合体(C)について、1分子当りの末端水酸基数、融解吸熱量ΔH−D、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]、B粘度、ガラス転移温度Tgを測定し、また、流動性を評価した。結果を第2表に示す。
[硬化性組成物及び硬化物の製造]
官能化α−オレフィン重合体(A)に代えて、上述のようにして製造した官能化α−オレフィン重合体(C)を用いた以外は実施例1と同様にして硬化性組成物及び硬化物を作製した。
得られた硬化物を120℃に制御したホットプレート上で10分間加熱し、その形状変化を観察した。その結果、加熱状態で形状保持し、ゴム弾性を示す硬化物であることを確認した。
実施例4
[官能化α−オレフィン重合体の製造]
撹拌翼付100mLのセパラブルフラスコに、製造例8で製造したα−オレフィン重合体(F)40g、無水マレイン酸4.0g、シュウ酸0.024gを投入後、窒素雰囲気下、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(80mL)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。
得られた末端にマレイン酸が付加した重合体について、1分子当りの末端水酸基数、融解吸熱量ΔH−D、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]、B粘度、ガラス転移温度Tgを測定し、また、流動性を評価した。結果を第2表に示す。
ジムロート管および滴下ロート付の500mLの3口フラスコに、リチウムアルミニウムハイドライド0.4gおよび脱水テトラヒドロフラン(THF)100mLを投入した。上述の末端にマレイン酸が付加した重合体40gを脱水THF 100mLに溶解していたものを滴下ロートに仕込み、上述のリチウムアルミニウムハイドライドのTHFスラリーを撹拌しながら、30分かけて滴下した。滴下終了後、室温下2時間撹拌した。反応終了後、ゆっくりと水50mLを投入し、さらにヘキサン100mLを入れ、分液ロートで有機層を分離した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、溶媒を減圧留去することにより、水酸基末端を有する官能化α−オレフィン重合体を得た。
[硬化性組成物及び硬化物の製造]
官能化α−オレフィン重合体(A)に代えて、上記で得られた水酸基末端を有する官能化α−オレフィン重合体を用いた以外は実施例1と同様にして硬化性組成物及び硬化物を製造した。
得られた硬化物を120℃に制御したホットプレート上で10分間加熱し、その形状変化を観察した。その結果、加熱状態で形状保持し、ゴム弾性を示す硬化物であることを確認した。
比較例1
原料α−オレフィン重合体(B)に代えて、製造例9で合成した原料α−オレフィン重合体(G)を用いた以外は実施例1と同様にして官能化α−オレフィン重合体を製造しようとしたが、末端不飽和基が無い為、水酸基を付与することが出来なかった。
この重合体について、1分子当りの末端水酸基数、融解吸熱量ΔH−D、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]、B粘度、ガラス転移温度Tgを測定し、また、流動性を評価した。結果を第2表に示す。
水酸基を付与できなかったが、得られた重合体4.0gを、常温窒素流下でセパラブルフラスコを用いて攪拌しながら、イソフォロンジイソシアネート0.4gとジラウリン酸ノルマルブチル錫(硬化触媒)0.04gを添加し、組成物を得た。得られた組成物を、2.5×2.5cmの容器に注ぎ込み、常温で1時間放置したが、硬化反応が進まず、硬化物を得ることは出来なかった。その為、放置後の組成物は、120℃に制御したホットプレート上では、形状保持できず、また、ゴム弾性を示すことは無かった。
この重合体について、1分子当りの末端水酸基数、融解吸熱量ΔH−D、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]、B粘度、ガラス転移温度Tgを測定し、また、流動性を評価した。結果を第2表に示す。
比較例2
原料α−オレフィン重合体(B)に代えて、製造例11で合成した原料α−オレフィン重合体(H)を用いた以外は実施例1と同様にして官能化α−オレフィン重合体を製造しようとしたが、THF溶剤への溶解性が悪く、水酸基を付与することが出来なかった。
この重合体について、1分子当りの末端水酸基数、融解吸熱量ΔH−D、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]、B粘度、ガラス転移温度Tgを測定し、また、流動性を評価した。結果を第2表に示す。
水酸基を付与できなかったが、得られた重合体4.0gを、常温窒素流下でセパラブルフラスコを用いて攪拌しながら、イソフォロンジイソシアネート0.4gとジラウリン酸ノルマルブチル錫(硬化触媒)0.04gを添加し、組成物を得た。得られた組成物を、2.5×2.5cmの容器に注ぎ込み、常温で1時間放置したが、硬化反応が進まず、120℃に制御したホットプレート上では、形状保持できず、また、ゴム弾性を示すことは無かった。
比較例3
原料α−オレフィン重合体(B)に代えて、製造例12で合成した原料α−オレフィン重合体(I)を用いた以外は実施例1と同様にして官能化α−オレフィン重合体を製造しようとしたが、THF溶剤への溶解性が悪く、水酸基を付与することが出来なかった。
この重合体について、1分子当りの末端水酸基数、融解吸熱量ΔH−D、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]、B粘度、ガラス転移温度Tgを測定し、また、流動性を評価した。結果を第2表に示す。
水酸基を付与できなかったが、得られた重合体4.0gを、常温窒素流下でセパラブルフラスコを用いて攪拌しながら、イソフォロンジイソシアネート0.4gとジラウリン酸ノルマルブチル錫(硬化触媒)0.04gを添加し、組成物を得た。得られた組成物を、2.5×2.5cmの容器に注ぎ込み、常温で1時間放置したが、硬化反応が進まず、120℃に制御したホットプレート上では、形状保持できず、また、ゴム弾性を示すことは無かった。
比較例4
原料α−オレフィン重合体(B)に代えて、製造例3で合成した原料α−オレフィン重合体(A)を用いた以外は実施例1と同様にして官能化α−オレフィン重合体を製造した。この重合体について、1分子当りの末端水酸基数、融解吸熱量ΔH−D、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]、B粘度、ガラス転移温度Tgを測定し、また、流動性を評価した。結果を第2表に示す。
得られた重合体4.0gを、常温窒素流下でセパラブルフラスコを用いて攪拌しながら、イソフォロンジイソシアネート0.4gとジラウリン酸ノルマルブチル錫(硬化触媒)0.04gを添加し、組成物を得た。得られた組成物を、2.5×2.5cmの容器に注ぎ込み、常温で1時間放置したが、硬化反応が非常に遅く、また得られた硬化物は架橋反応が十分ではなかった為、120℃に制御したホットプレート上では、形状保持できず、また、ゴム弾性を示すことは無かった。
Figure 0006055281
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 (9)

  1. α−オレフィン重合体に水酸基を有し、該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、又はプロピレン−1−ブテン共重合体であり、かつ、下記(1)〜(4)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1.1〜2.5である。
    (3)1分子当りの前記水酸基の数が1.1〜4.0個である。
    (4)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。
  2. 前記α−オレフィン重合体が、メソペンタッド分率[mmmm]が20モル%以下のプロピレン単独重合体又は1−ブテン単独重合体である請求項に記載の官能化α−オレフィン重合体。
  3. 前記α−オレフィン重合体が、メソダイアッド分率[m]が70モル%以下のプロピレン−1−ブテン共重合体である請求項に記載の官能化α−オレフィン重合体。
  4. 接着剤、シーリング剤、粘着剤、又は改質剤に用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の官能化α−オレフィン重合体。
  5. (A)請求項1〜4のいずれかに記載の官能化α−オレフィン重合体及び(B)ポリイソシアネート化合物を配合してなる硬化性組成物。
  6. さらに、(C)硬化促進触媒を含有する請求項に記載の硬化性組成物。
  7. 請求項5又は6に記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。
  8. 接着剤、シーリング剤、粘着剤、又は改質剤に用いることを特徴とする請求項に記載の硬化物。
  9. 1分子当りの末端不飽和基の数が1.1〜2.0個である原料α−オレフィン重合体をヒドロキシル化することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の官能化α−オレフィン重合体の製造方法。
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