JP7565164B2 - ポリマー組成物 - Google Patents
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Description
カルボニル含有基および/または含窒素複素環を有する水素結合性架橋部位を含有する側鎖(a)を有しかつガラス転移点が25℃以下であるポリマー(A)、並びに、側鎖に水素結合性架橋部位及び共有結合性架橋部位が含有されておりかつガラス転移点が25℃以下であるポリマー(B)からなる群から選択される少なくとも1種のポリマー成分と、
化学結合性の架橋部位を有さないポリブテン及び化学結合性の架橋部位を有さないポリイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種の可塑剤と、
を含有し、
前記ポリマー(A)及び前記ポリマー(B)がいずれも、融点が64℃以下でありかつマレイン化率が0.1~3.0質量%である無水マレイン酸グラフト変性熱可塑性ポリマーと架橋剤との反応物であり、かつ、
JIS K6253-3:2012に準拠した20±5℃の温度条件下において測定されるタイプAデュロメータ硬度が0であり、かつ、JIS K6253-3:2012に準拠した20±5℃の温度条件下において測定されるタイプEデュロメータ硬度が15以下であること、
を特徴とするものである。
このような水素結合性架橋部位を含有する側鎖(a’)は、水素結合による架橋を形成し得る基(例えば、水酸基、後述の側鎖(a)に含まれる水素結合性架橋部位等)を有し、その基に基づいて水素結合を形成する側鎖であればよく、その構造は特に制限されるものではない。ここにおいて、水素結合性架橋部位は、水素結合により、そのポリマーの分子同士を架橋する部位である。なお、水素結合による架橋は、水素のアクセプター(孤立電子対を含む原子を含有する基等)と、水素のドナー(電気陰性度が大きな原子に共有結合した水素原子を備える基等)とがあって初めて形成されることから、ポリマーの分子同士の側鎖間において水素のアクセプターと水素のドナーの双方が存在しない場合には、水素結合による架橋が形成されない。そのため、ポリマーの分子同士の側鎖間において、水素のアクセプターと水素のドナーの双方が存在することによって初めて、水素結合性架橋部位が系中に存在することとなる。なお、本発明においては、ポリマーの分子同士の側鎖間において、水素のアクセプターとして機能し得る部分(例えばカルボニル基等)と、水素のドナーとして機能し得る部分(例えば水酸基等)の双方が存在することをもって、その側鎖の水素のアクセプターとして機能し得る部分とドナーとして機能し得る部分とを、水素結合性架橋部位と判断することができる。
カルボニル含有基および/または含窒素複素環を有する水素結合性架橋部位を含有する側鎖(a)は、カルボニル含有基および/または含窒素複素環を有するものであればよく、他の構成は特に限定されない。このような水素結合性架橋部位としては、カルボニル含有基および含窒素複素環を有するものがより好ましい。
本明細書において「共有結合性架橋部位を含有する側鎖(b)」は、主鎖を形成するポリマーの分子同士を共有結合により架橋する部位(共有結合性架橋部位:例えば、無水マレイン酸基と架橋剤とを反応せしめて形成し得る、アミド、エステル、および、チオエステルからなる群より選択される少なくとも1つの結合等の化学的に安定な結合(共有結合)等によりポリマー同士を架橋する部位)を含有している側鎖であることを意味する。なお、側鎖(b)は共有結合性架橋部位を含有する側鎖であるが、共有結合性部位を有しつつ、更に、水素結合が可能な基を有して、側鎖間において水素結合による架橋を形成するような場合には、後述の側鎖(c)として利用されることとなる(なお、前記ポリマーの分子同士の側鎖間に水素結合を形成することが可能な、水素のドナーと、水素のアクセプターの双方が含まれていない場合、例えば、系中に単にエステル基(-COO-)が含まれている側鎖のみが存在するような場合には、エステル基(-COO-)同士では特に水素結合は形成されないため、かかる基は水素結合性架橋部位としては機能しない。他方、例えば、カルボキシ基やトリアゾール環のような、水素結合の水素のドナーとなる部位と、水素のアクセプターとなる部位の双方を有する構造を前記ポリマーの分子同士の側鎖にそれぞれ含む場合には、前記ポリマーの分子同士の側鎖間で水素結合が形成されるため、水素結合性架橋部位が含有されることとなる。また、例えば、前記ポリマーの分子同士の側鎖間に、エステル基と水酸基とが共存して、それらの基により側鎖間で水素結合が形成される場合、その水素結合を形成する部位が水素結合性架橋部位となる。そのため、側鎖(b)が有する構造自体や、側鎖(b)が有する構造と他の側鎖が有する置換基の種類等に応じて、側鎖(c)として利用される場合がある。)。また、ここにいう「共有結合性架橋部位」は、共有結合によりポリマーの分子同士を架橋する部位である。
このような側鎖(c)は、1つの側鎖中に水素結合性架橋部位及び共有結合性架橋部位の双方を含む側鎖である。このような側鎖(c)に含まれる水素結合性架橋部位は、側鎖(a’)において説明した水素結合性架橋部位と同様のものであり、側鎖(a)中の水素結合性架橋部位と同様のものが好ましい。また、側鎖(c)に含まれる共有結合性架橋部位としては、側鎖(b)中の共有結合性架橋部位と同様のものを利用できる(その好適な架橋も同様のものを利用できる。)。
側鎖(b)及び/又は(c)に関して、共有結合性架橋部位における架橋が、第三級アミノ結合(-N=)、エステル結合(-COO-)を含有している場合であって、これらの結合部位が水素結合性架橋部位としても機能する場合、他の水素結合架橋部位と水素結合して架橋がより強固となるといった観点から好ましい。このように、共有結合性架橋部位を有する側鎖中の第三級アミノ結合(-N=)やエステル結合(-COO-)が、他の側鎖との間において、水素結合を形成するような場合、かかる第三級アミノ結合(-N=)、エステル結合(-COO-)を含有している共有結合性架橋部位は、水素結合性架橋部位も備えることとなり、側鎖(c)として機能し得る。
[マレイン化率の測定方法]
先ず、測定対象である無水マレイン酸グラフト変性熱可塑性ポリマー400mgを、80mLのテトラヒドロフラン(以下、便宜上、場合により「THF」と略記する)に溶解させて、測定用のTHF溶液を得る。次いで、前記測定用のTHF溶液を、小数点以下3桁以上のファクターが求められている0.1モル/L水酸化カリウムのエタノール溶液(容積分析用標準溶液:補正つきの0.1モル/L水酸化カリウムのエタノール溶液:小数点以下3桁以上のファクター(特性値:補正値)が記載されている市販のものを利用してもよい)で滴定する。ここにおいて、終点(中和点)は機器を利用した電位差滴定により求める。また、0.1モル/L水酸化カリウムのエタノール溶液のファクター(特性値:補正値)は、シュウ酸標準液による滴定で求めてもよいし、ファクターが求められている市販品を利用する場合には、市販品の試薬に記載されているファクター(例えばその試薬の検査成績書に記載されているファクター等)をそのまま利用してもよい。次いで、無水マレイン酸グラフト変性熱可塑性ポリマーを用いない以外は同様の測定(空試験)を行って滴定し、80mLのTHFに対する0.1モル/L水酸化カリウムのエタノール溶液の滴下量(ブランク値)も併せて求める。次に、求められた滴定値(滴下量)を利用して、下記「酸価の計算式」に基づいて酸価を算出し、次いで、得られる酸価の値を利用して、下記「マレイン化率の計算式」に基づいてマレイン化率を算出することにより、マレイン化率(単位:質量%)を求める。
<酸価の計算式>
[酸価]=(A-B)×M1×C×f/S
(式中、Aは前記測定用の溶液の中和に要した0.1モル/L水酸化カリウムのエタノール溶液の滴下量(滴定値:mL))を示し、Bはブランク(空試験)での0.1モル/L水酸化カリウムのエタノール溶液の滴下量(無水マレイン酸グラフト変性熱可塑性ポリマーを用いない以外は同様の測定を行って得られる滴定値(ブランク値:mL))を示し、M1は水酸化カリウムの分子量(56.1(定数))を示し、Cは水酸化カリウムのエタノール溶液中の水酸化カリウムの濃度(0.1モル/L(定数))を示し、fは水酸化カリウムのエタノール溶液のファクター(補正値:市販品の試薬に記載されているファクター(例えばその試薬の検査成績書に記載されているファクター等)をそのまま利用してもよい)を示し、Sは、測定に用いる無水マレイン酸グラフト変性熱可塑性ポリマーの質量(400g(定数))を示す。なお、かかる計算により求められる「酸価」の単位は「mgKOH/g」となる。)
<マレイン化率の計算式>
[マレイン化率]=[酸価]÷M1×M2÷1000×100÷2
(式中、酸価は上記「酸価の計算式」により求められた値(単位:mgKOH/g)を示し、M1は水酸化カリウムの分子量(56.1(定数))を示し、M2は無水マレイン酸の分子量(98.1(定数))を示す。かかる計算により求められる「マレイン化率」の単位は「質量%」となる。)。
各実施例で利用した無水マレイン酸変性熱可塑性ポリマーの略称、ポリマー種、特性等を表1に示す。また、表1に記載の「マレイン化率」は、前述の[マレイン化率の測定方法]を採用して求めた値である(なお、滴定に際しては、電位差自動滴定装置として京都電子工業株式会社製の商品名「AT-710M」)を利用し、0.1モル/L水酸化カリウムのエタノール溶液としてメルク株式会社製の商品名「水酸化カリウムエタノール溶液」を利用した。このようにして用いた0.1モル/L水酸化カリウムのエタノール溶液の補正値(ファクター)は、該溶液の検査成績書から確認したところ、1.00であった)。また、表1に記載の「融点」は、各ポリマーをそれぞれ0.01g用いて、示差走査熱量計(株式会社日立ハイテクサイエンス製の商品名「DSC7000X」)を用い、昇温速度を10℃/minとして測定した値(示差走査熱量測定(DSC)により求めた値)である。
<測定用のシートの調製>
各実施例等で得られたポリマー組成物をそれぞれ用いて、以下のようにして、組成物の特性の評価に利用するためのシートを調製した。すなわち、先ず、水冷冷却機能付の加圧プレス機を用い、200℃に加熱した後、縦15cm、横15cm、厚み2mmの大きさの金型にポリマー組成物43gを入れて、加圧前に200℃で3分間加熱(予熱)し、次いで、温度:200℃、使用圧力:20Mpa、加圧時間:5分の条件で加圧(熱プレス)した後、使用圧力:20MPa、加圧時間:2分の条件で水冷冷却プレスを更に行い、前記金型からプレス後のポリマー組成物を取り出して、厚み2mmの測定用のシートを得た。
上述のようにして得られた測定用のシートをそれぞれ用いて、以下のようにして、組成物の圧縮永久歪及び硬度の測定に利用するための測定サンプルを調製した。すなわち、先ず、上記測定用のシートから直径29mmの円盤状に打ち抜いた円盤状シートを7枚準備した後、かかる7枚の円盤状シートを、高さ(厚み)が12.5±0.5mmになるように重ね合わせることにより測定用サンプルを調製した。
各実施例等で得られたポリマー組成物の圧縮永久歪(C-Set)は、上述のようにして得られた測定用サンプルを用い、かつ、圧縮装置としてダンベル社製の商品名「加硫ゴム圧縮永久歪試験器 SCM-1008L」を用いて、前記測定用サンプルを専用治具で25%圧縮し、70℃で22時間放置した後の圧縮永久歪(単位:%)をJIS K6262(2013年発行)に準拠して測定することにより求めた。
各実施例等で得られたポリマー組成物の硬度は、上述のようにして得られた測定用サンプルを用いて、以下のようにして測定した。すなわち、JIS-A硬度の測定にはタイプAデュロメータ(デュロメータA硬度計:テクロック社製の商品名「タイプAデュロメータGSD-719K」)を用い、他方、JIS-E硬度の測定にはタイプEデュロメータ(デュロメータE硬度計:テクロック社製の商品名「タイプEデュロメータGSD-721K」)を用いて、20±5℃の温度条件下、前記測定用サンプルの表面の5箇所の測定点(5点の測定箇所)に対して、JIS K6253-3(2012年発行)に準拠した硬度の測定をそれぞれ行い、各測定点の硬度の平均値(5点の平均値)を求めることによりA硬度及びE硬度をそれぞれ求めた。
各実施例等で得られたポリマー組成物のべたつきは、以下のように評価した。すなわち、先ず、上述のようにして得られた厚み2mmの測定用のシートの表面を5人の試験者が指触にて、下記評価基準に基づいて1点~5点の評点をつけ、5人の平均値が3.0点以上のものをべたつき「あり」と評価し、3.0点未満のものをべたつき「なし」と評価した。
〈評価基準(べたつき)〉
1点:ベタツキは全く感じられない
2点:べたつきはほぼ感じられない
3点:べたつきをやや感じる
4点:べたつきを感じる
5点:べたつきを強く感じる。
参考例1~6及び比較例1~5においてはそれぞれ、下記表2~3に記載の組成となるように各成分の使用量を調整して、後述の「ポリマー組成物の製造工程」を採用することにより、ポリマー組成物を製造した。なお、下記表2~3中の組成の数値は各参考例等において無水マレイン酸変性熱可塑性ポリマー(TP(1)~(11))の使用量を100質量部として換算した値(質量部)であり、参考例1~6及び比較例1~5において無水マレイン酸グラフト変性熱可塑性ポリマーの使用量はいずれも10gとした。このようにして得られたポリマー組成物の特性(C-Set、硬度、べたつき)の評価結果を表2~3にそれぞれ示す。
先ず、スチレンブロック共重合体(スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体、クレイトン社製の商品名「G1651HU」、スチレン含有量33質量%:以下、場合により「SEBS」と称する)を加圧ニーダーに投入して、180℃の条件で混合しながら、前記加圧ニーダー中に、可塑剤としてパラフィンオイル(SKルブリカンツ社製の商品名「YUBASE8J」)を滴下し、SEBSとパラフィンオイルとを1分間混合した。次いで、前記加圧ニーダー中に、無水マレイン酸変性熱可塑性ポリマー、エチレン-ブテン共重合体(三井化学株式会社製の商品名「タフマーDF7350」:以下、場合により「EBM」と称する)、高密度ポリエチレン(日本ポリエチレン株式会社製の商品名「HJ590N」:以下、場合により「HDPE」と称する)および老化防止剤(アデカ社製の商品名「AO-50」)を更に添加し、180℃で2分間混合(混練)して可塑化させて混合物(A)を得た。その後、下記工程(I)及び(II):
〔工程(I)〕 前記混合物(A)に対してそのまま架橋剤(架橋剤(1)又は(2))を添加して180℃で8分間混合(混練)する工程;
〔工程(II)〕 前記混合物(A)に対してクレイ(株式会社ホージュン製の商品名「エスベンWX」:有機化クレイ)を添加して180℃で4分間混合(混練)した後に、架橋剤(架橋剤(1)又は(2))を添加して180℃で8分間混合(混練)する工程;
のうちのいずれかの工程を施すことにより、ポリマー組成物を製造した。なお、参考例1~2及び4~5並びに比較例1及び4においては前記混合物(A)を得た後、工程(I)を施し、また、参考例3及び6並びに比較例2~3及び5においては前記混合物(A)を得た後、工程(II)を施した。また、前記架橋剤に関して、「架橋剤(1)」としてはトリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(日星産業株式会社製の商品名「タナックP」)を用い、「架橋剤(2)」としてはベンゾグアナミン(日本触媒社製の商品名「ベンゾグアナミン」)を用いた。
(1)表2~3において、各参考例等で使用した無水マレイン酸変性熱可塑性ポリマーの種類は、便宜上、表1に記載の略称を用いて表記する。
(2)表2~3において、無水マレイン酸変性熱可塑性ポリマーの「マレイン化率の評価」には、マレイン化率が0.1~3.0質量%の範囲にあるという条件を満たすものを「S」と表記し、他方、マレイン化率が0.1~3.0質量%の範囲にあるという条件を満たさないものを「F」と表記する。
(3)表2~3において、無水マレイン酸グラフト変性熱可塑性ポリマーの「融点の評価」には、融点が64℃以下という条件を満たすものを「S」と表記し、他方、融点が64℃以下という条件を満たさないもの(融点が64℃よりも高い温度であるもの)を「F」と表記する。
エチレン-ブテン共重合体(EBM)及び高密度ポリエチレン(HDPE)を用いず、スチレンブロック共重合体としてSEBSの代わりにスチレン-エチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロック共重合体(SEEPS)を用い、かつ、可塑剤としてパラフィンオイルの代わりにポリブテンを用い、かつ、組成(質量部)が表4に記載の組成となるように各成分の使用量を調整した以外は、上述の参考例1~6及び比較例1~5で採用した「ポリマー組成物の製造工程」と同様の工程を採用して、ポリマー組成物を製造した。ここにおいて、実施例1及び2においてはいずれも架橋剤としてトリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(架橋剤(1))を用いた。また、実施例1と実施例2では、SEEPSとして種類の異なる市販品を用いた(実施例1ではSEEPSとしてクラレ社製の商品名「セプトン4099」を用い、実施例2ではSEEPSとしてクラレ社製の商品名「ハイブラー7135R」を用いた。)。また、実施例1及び2においては、前記ポリブテンとしてJXTGエネルギー社製の商品名「日石ポリブテンLV-7」を用いた。更に、実施例1では工程(I)を施してクレイを添加せず、また、実施例2では工程(II)を施してクレイを添加した。このようにして得られたポリマー組成物の特性(C-Set、硬度、べたつき)の評価結果を表4に示す。また、「マレイン化率の評価」及び「融点の評価」の項目についての記載内容は表2~3と同様である。
Claims (7)
- カルボニル含有基および/または含窒素複素環を有する水素結合性架橋部位を含有する側鎖(a)を有しかつガラス転移点が25℃以下であるポリマー(A)、並びに、側鎖に水素結合性架橋部位及び共有結合性架橋部位が含有されておりかつガラス転移点が25℃以下であるポリマー(B)からなる群から選択される少なくとも1種のポリマー成分と、
化学結合性の架橋部位を有さないポリブテン及び化学結合性の架橋部位を有さないポリイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種の可塑剤と、
を含有し、
前記ポリマー(A)及び前記ポリマー(B)がいずれも、融点が64℃以下でありかつマレイン化率が0.1~3.0質量%である無水マレイン酸グラフト変性熱可塑性ポリマーと架橋剤との反応物であり、かつ、
JIS K6253-3:2012に準拠した20±5℃の温度条件下において測定されるタイプAデュロメータ硬度が0であり、かつ、JIS K6253-3:2012に準拠した20±5℃の温度条件下において測定されるタイプEデュロメータ硬度が15以下であること、
を特徴とするポリマー組成物。 - 前記マレイン化率が0.1~0.9質量%であることを特徴とする請求項1に記載のポリマー組成物。
- 前記架橋剤が、水酸基、アミノ基、イミノ基及びチオール基のうちの少なくとも1種を有する化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリマー組成物。
- 前記無水マレイン酸グラフト変性熱可塑性ポリマーが、無水マレイン酸でグラフト変性されたポリオレフィン系ポリマーであることを特徴とする請求項1~3のうちのいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 前記無水マレイン酸でグラフト変性されたポリオレフィン系ポリマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン-ブテン共重合体、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-オクテン共重合体、及び、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体からなる群から選択される少なくとも1種のポリオレフィン系ポリマーの無水マレイン酸グラフト変性物であることを特徴とする請求項4に記載のポリマー組成物。
- クレイを更に含有することを特徴とする請求項1~5のうちのいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 化学結合性の架橋部位を有さないスチレンブロック共重合体を更に含有することを特徴とする請求項1~6のうちのいずれか一項に記載のポリマー組成物。
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