JPH0361683B2 - - Google Patents
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Description
〔〕 発明の目的
本発明は新規なポリエチレンの製造方法に関す
る。さらにくわしくは、特殊なエチレンとα−オ
レフインの共重合体の塩素含有率が20〜55重量%
であり、100℃の温度におけるムーニー粘度が10
〜60ポイントであり、X線広角回折法によりブラ
ツク角2θが8〜15゜の間に非結晶に起因するピー
クを有する塩素化ポリエチレンを水性懸濁状態で
製造するにあたり、第二段階は第一段階における
塩素化温度よりも高い温度であるが、使用される
エチレンとα−オレフインとの共重合体の融点よ
りも低い温度において塩素化し、ついで第三段階
は第二段階における塩素化温度よりも低い温度に
おいて塩素化することを特徴とする塩素化ポリエ
チレンの製造方法に関するものであり、加工性が
すぐれている塩素化ポリエチレンを提供すること
を目的とするものである。
〔〕 発明の背景
現在、工業的に生産され、多方面にわたつて利
用されている塩素化ポリエチレンは結晶性のエチ
レン系重合体を塩素化することによつて得られる
ものであり、耐候性、耐焔性、耐薬品性および耐
熱老化性がすぐれており、さらに充填剤の混和容
量もまた極めて良好である。特に、分子量の比較
的大きい塩素化ポリエチレンは未加硫のものでも
相当大きい機械的強度を有するために広汎な応用
分野がある。これらの好ましい性質を活かすため
に以前からこの塩素化ポリエチレンを多方面に利
用する研究が広く行なわれてきた。
しかしながら、この塩素化ポリエチレンを成形
加工して種々の用途に利用するさい、ムーニー粘
度が高く、加工性が乏しいことから、前記のごと
き特性を有しているにもかかわらず、多方面にわ
たつて利用するにはおのずから制約があつた。
〔〕 発明の構成
以上のことから、本発明者らは、塩素化ポリエ
チレンが有する特性を失うことなく、加工性のす
ぐれた塩素化ポリエチレンを得ることについて
種々探索した結果、
密度が0.905〜0.940g/cm3であり、融点が106〜
130℃であり、メルト・インデツクス(JIS K−
6760にしたがつて温度が180℃および荷重が2.16
Kg条件で測定、以下「M.I.」と云う)が0.01〜
100g/10分であり、実質的に炭素数が1〜10個
の側鎖アルキル基数が主鎖炭素原子1000個当り3
〜35個のエチレンとα−オレフインとの共重合体
の塩素含有率が20〜55重量%であり、100℃の温
度におけるムーニー粘度がスモール・ロータで10
〜60ポイントであり、X線広角回折法によりブラ
ツク角2θが8〜15゜の間に非結晶に起因するピー
クを有する塩素化ポリエチレンを水性懸濁状態で
製造するにあたり、
(A) 第一段階において塩素化ポリエチレンの製造
に使われるエチレンとα−オレフインとの共重
合体の融点よりも少なくとも10℃低い温度にお
いて全塩素化量の20〜60%を塩素化し、ついで
(B) 第二段階において第一段階における塩素化度
よりも5℃以上高い温度であるが、該エチレン
とα−オレフインとの共重合体の融点よりも5
〜15℃低い温度において塩素化を行ない
(C) 第三段階において第二段階における塩素化温
度よりも5〜15℃低い温度において全塩素化量
の少なくとも10%の塩素化を行なう
ことにより、
粒子間の団塊化がなく、かつ均一な塩素化反応が
行われることを見出し、本発明に到達した。
〔〕 発明の効果
本発明の製造方法により、反応時における粒子
間の団塊化がなく、塩素化反応が均一に進行する
効果を発揮する。
さらに、このようにして得られた塩素化ポリエ
チレンは、次の特徴がある。
(1) ムーニー粘度が低い。
(2) 加工性がすぐれているから、作業性が良好で
ある。
(3) 機械的強度が良好である。
(4) 耐侯性、耐焔性、耐熱性にすぐれている。
(5) 流動性が良好である。
(6) 貯蔵時の粒子間の粘着(ブロツキング)がお
こりにくい。
以上のごとく、本発明の製造方法によつて得ら
れる塩素化ポリエチレンはすぐれた特徴を有して
いるため、多方面にわたつて利用することができ
る。代表的な用途を下記に示す。
(1) 複雑な電気機器の部品、機械部品
(2) 溶剤タイプの接着剤
〔〕 発明の具体的説明
(A) 原料ポリエチレン
本発明の塩素化ポリエチレンの原料であるポ
リエチレンの密度は0.905〜0.940g/cmであ
り、0.905〜0.930g/cm3が好ましく、特に0.910
〜0.930g/cm3が好適である。密度が0.905g/
cm3以下のポリエチレンを用いて塩素化ポリエチ
レンを製造した場合、この塩素化ポリエチレン
は、機械的強度が著しく低下するのみならず、
製品においてベタ付きがあり、良好なものが得
られない。一方、0.940g/cm3以上のポリエチ
レンを使つた場合、得られる塩素化ポリエチレ
ンは、ムーニー粘度が高く、また流動性が悪い
ために使用範囲が限定される。また、原料ポリ
エチレンの融点は106〜130℃であり、とりわけ
108〜123℃が望ましい。融点が106℃以下のポ
リエチレンを塩素化すると、得られる塩素化ポ
リエチレンは、製造時において反応効率が悪
く、粒子間の団塊化が激しい。一方、130℃以
上のポリエチレンを用いた場合、得られる塩素
化ポリエチレンはムーニー粘度が高く、また流
動性が悪いために加工時の作業性がよくない。
さらに、このポリエチレンのM.I.は0.01〜100
g/10分であり、殊に0.1〜20g/10分が好ま
しい。M.I.が0.01g/10分以下のポリエチレン
を使つて塩素化ポリエチレンを製造した場合、
該塩素化ポリエチレンは、機械的強度は非常に
すぐれているが、その反面ムーニー粘度が高
く、また流動性が悪いために加工時の作業性が
よくない。一方、100g/10分以上のポリエチ
レンを使用した場合、得られる塩素化ポリエチ
レンは、製造時において反応効率が悪いのみな
らず、機械的強度が著しく低下する。その上、
ムーニー粘度が低いために加工時の作業性にお
いてベタ付きが激しい。
また、原料として使われるポリエチレンの側
鎖は実質的に炭素数が1〜10個のアルキル基に
なつており、該側鎖のアルキル基数は主鎖炭素
原子1000個当り3〜35個であり、一般には6〜
30個である。側鎖のアルキル基数が主鎖炭素原
子1000個当り3個以下では、塩素化反応時にお
いて反応効率が劣る。一方、側鎖のアルキル基
数35個以上では、原料ポリエチレンとして粉末
のものが得られ難く、塩素化ポリエチレンを製
造するさい、塩素化反応が均一にできない。
このポリエチレンは主触媒として遷移金属化
合物(たとえば、四塩化チタン)および助触媒
として有機金属化合物(たとえば、アルキルア
ルミニウム化合物)から得られるチーグラー触
媒または担体に担持された酸化クロムなどを主
触媒とするいわゆるフイリツプス(Phillips)
触媒の存在下でエチレンと炭素数が多くとも12
個のα−オレフインと共重合することによつて
得られる。このα−オレフインの代表例として
は、プロピレン、ブテン−1、ヘキセン−1、
オクテン−1および4−メチルペンテン−1が
あげられる。
(B) 第一段階塩素化
第一段階ないし第三段階の塩素化は水性懸濁
状態で実施される。この水性懸濁状で塩素化を
実施するには粒子状または粉末状の前記のエチ
レンとα−オレフインとの共重合体を水性媒体
中に懸濁させる。この水性懸濁状態を保持を保
持するために、少量の乳化剤、懸濁状を加える
ことが好ましい。このさい、必要に応じて、ベ
ンゾイルパーオキサイド、アゾビスイソブチロ
ニトリルおよび過酸化水素のごときラジカル発
生剤、ライトシリコン油などの消泡剤ならびに
その他の添加剤を加えてもさしつかえない。
第一段階において塩素化は使われるエチレン
とα−オレフインの共重合体の融点よりも少な
くとも10℃低い温度において実施される。とり
わけ、該共重合体の融点よりも20〜40℃低い温
度で塩素化を行なつたほうが望ましい。該共重
合体の融点よりも10℃以上の低い温度で塩素化
を実施した場合、反応中で粒子の団塊化が起ら
ず、つづく第二段階の塩素化を容易に行なうこ
とができる。一方、10℃以下の低い温度で塩素
化を行なつた場合、反応中において粒子の団塊
化が起り易く、反応を継続することが困難にな
ることがあり、また得られる生成物も不均一な
塩素化度分布をもつたものになる。
また、この第一段階においては全塩素化量の
20〜60%の塩素化する必要があり(たとえば、
塩素含有率が30重量%である本発明の塩素化ポ
リエチレンを製造する場合、この第一段階にお
いて塩素含有量が8〜20重量%の塩素化ポリエ
チレンを製造しなければならない)、特に30〜
60%塩素化することが好ましい。この段階にお
いて、全塩素化量の20%以下の塩素化を行なつ
た場合、つづく第二段階の塩素化反応中におい
て粒子の団塊化を起し易い。
一方、60%以上塩素化を実施すると、不均一
な塩素化が進行し、得られる生成物は、耐熱性
および加工性が乏しい。
このようにして第一段階における塩素化を実
施した後、下記のような条件で第二段階の塩素
化を行なうことによつて本発明の塩素化ポリエ
チレンを製造することができる。第一段階の塩
素化から第二段階の塩素化に移行するにあた
り、第一段階の塩素化において用いた反応器中
で条件を変えて第二段階の塩素化を実施しても
よく、またあらかじめ第二段階の塩素化の条件
に制御された別の反応器に第一段階の塩素化に
よつて製造された塩素化ポリエチレンを含む水
性懸濁液を移行してもよい。
(C) 第二段階塩素化
第二段階の塩素化は第一段階の塩素化温度よ
りも5℃以上高い温度であるが、使用したエチ
レンとα−オレフインとの共重合体の融点より
も5〜15℃低い温度において残りの塩素化を行
なうことによつて達成することができる。とり
わけ、第一段階の塩素化温度よりも10℃以上高
い温度であるが、該共重合体の融点より5〜10
℃低い温度で実施することが望ましい。該共重
合体の融点よりも5℃以下低い温度で第二段階
の塩素化を行なつた場合、均一な塩素化が起ら
ず、得られる塩素化ポリエチレンの加工性およ
び耐熱性が劣る。一方、用いられる共重合体の
融点よりも15℃以上低い温度で実施した場合、
得られる生成物は不均一な塩素化度分布を有
し、加工性および耐熱性の乏しいものである。
また、前記の第一段階とこの第二段階におい
て全塩素化量の40〜85%塩素化を行なうことが
望ましく、とりわけ45〜85%塩素化を行なうこ
とが好適である。
(D) 第三段階塩素化
第二段階の塩素化は第二段階の塩素化温度よ
りも5〜20℃低い温度において塩素化すること
によつて達成することができる。とりわけ、第
二段階の塩素化温度よりも8〜15℃低い温度に
おいて実施することが望ましい。第二段階の塩
素化温度よりも5℃以上低い温度で第三段階の
塩素化を行なつた場合、生成物は貯蔵時におい
てブロツキングが起し易いものである。一方、
第二段階の塩素化温度よりも20℃以上低い温度
で実施した場合、不均一な塩素化が進行し、得
られる生成物は耐熱性、加工性の悪いものな
る。
この第三段階において全塩素化量の少なくと
も10%塩素化行なう必要がある。特に、全塩素
化量の15%以上塩素化することが好ましい。こ
の段階において、全塩素化量の10%以下しか塩
素化しない場合、得られる生成物は貯蔵時にブ
ロツキングし易いものになる。
以上の第一段階ないし第三段階の塩素化にお
いて、塩素はガス状で単独または適当な不活性
ガスで稀釈して使用することができる。この場
合の塩素導入圧は通常5Kg/cm2以下である。塩
素化の進行状況は、供給される塩素の重量減を
測定することによつて知ることができるが、生
成する塩素水素の量を測定することによつて塩
素化度を知ることもできる。
このようにして得られた塩素化ポリエチレン
は、水洗して付着している塩酸、乳化剤などを
除去した後、乾燥することによつて本発明の塩
素化ポリエチレンを製造することができる。
(E) 塩素化ポリエチレンの物性、機械的特性など
このようにして得られた塩素化ポリエチレン
の塩素含有率は20〜55重量%(好ましくは、25
〜50重量%、好適には、25〜45重量%)であ
る。この塩素化ポリエチレンの塩素含有率が20
重量%以下では、得られる塩素化ポリエチレン
を回収および精製するのに問題がある。その
上、耐焔性が乏しい。一方、55重量%以上で
は、生成される塩素化ポリエチレンは、熱安定
性および耐熱性おいて著しく低下するために好
ましくない。
さらに、本発明の塩素化ポリエチレンのフロ
ー・レート(JIS K−6760にしたがい、荷重が
21.6Kgおよび塩度が180℃の条件で測定)は、
一般には1〜100g/10分であり、とりわけ5
〜80g/10分のものが望ましい。
以上のようにして得られる塩素化ポリエチレ
ンのムーニー粘度は100℃の温度においてスモ
ール・ロータで10〜60ポイントである。また、
X線広角回折法にによつて下記の特長を有す
る。
第1図に得られたX線広角回折図を示す。X
線源としてCu−Ka線(波長1.54Å)を用いた
(透過方法)。得られた回折曲線を2θにブロツト
すると、実施例1によつて得られた塩素化ポリ
エチレンについては、第1図の点線bのごと
く、ブラツ角2θが12゜近傍に非結晶に起因する
回折ピークを示す。このピーク値2θ得られる塩
素化ポリエチレンのの塩素化度によつて変動す
るが、塩素含有率が20〜55重量%の範囲では、
2θが8〜15゜の範囲に存在する。
また、第1図の実線aに実施例1において原
料として使つたポリエチレンの回折図を示す。
ポリエチレンの結晶回折面が2θが21℃に(110)
面が、2θが24゜に(200)面に、さらに非結晶に
起因する非晶ピークが2θが19゜近傍にみられる。
ポリエチレンを塩素化することによつて明らか
なごとく、非晶に起因する2θが19゜から8〜15゜
(実施例1では、12゜)に移動している。
本発明の塩素化ポリエチレンの代表的な特性
を下記に示す。
密度は1.10〜1.30g/cm3である。また、JIS
K−6301にしたがつて測定した引張試験におい
て、引張破断強さは5〜100g/cm3であり、引
張破断伸びは800〜2500%である。さらに硬さ
(シヨアーA)は30〜60であり、体積固有抵抗
(ASTM D−254によつて測定)は1.0×1013〜
9.9×1014Ω・cmである。
(F) 加工、成形方法
本発明の塩素化ポリエチレンを加工、成形す
るにあたり、一般に用いられている塩素化ポリ
エチレンに添加される滑剤、着色剤、帯電防止
剤、充填剤、ならびに酸素、光および熱に対す
る安定剤のごとき添加剤を配合してもよい。ま
た、一般に用いられている塩素化ポリエチレ
ン、スチレン−ブタジエン系共重合ゴム、アク
リロニトリル−ブタジエン系共重合ゴム、エチ
レンとプロピレンとを主成分とする二元または
三元共重合ゴム、クロロプレン系ゴム、クロロ
スルフオ化ポリエチレンゴム状物、ブタジエン
単独重合ゴムおよび天然ゴムのごときゴム状物
ならびにポリ塩化ビニル、エチレンおよび/ま
たはプロピレンを主成分とするオレフイン系樹
脂、メチルメタアクリレートを主成分とするメ
チルメタアクリレート系樹脂、アクリロニトリ
ル−スチレン共重合樹脂および前記ゴム状物に
スチレン、アクリロニトリルおよびメチルメタ
アクリレートのごときビニル化合物の少なくと
も一種をグラフト重合することによつて得られ
るグラフト重合物のごとき樹脂状物を配合して
もよい。
これらの組成物を製造するさい、その配合
(混合)方法は、当該技術分野において一般に
用いられているオープンロール、ドライブレン
ダー、バンバリーミキサーおよびニーダーのご
とき混合機を使用して混合すればよい。これら
の混合方法のうち、一層均一な組成物を得るた
めにはこれらの混合方法を二種以上適用しても
よい(たとえば、あらかじめドライブレンダー
で混合した後、その混合物をオーブンロールを
用いて混合する方法)。これら混合方法のうち、
塩素化ポリエチレンとゴム状物とを混合するに
は、混合温度は30〜120℃であり、通常50〜100
℃である。特に、混合時において、ゴム状物は
凝集力によつて発熱するために混合温度を150
℃以下に制御することが望ましい。また、塩素
化ポリエチレンと樹脂状物とを混合するには、、
それらが溶融する温度以上であるが、180℃以
下で実施することが好ましい。
本発明の塩素化ポリエチレンおよびこれらの
組成物は一般のゴム業界および樹脂業界におい
て通常使用されている押出成形機、射出成形
機、圧縮成形機、圧縮成形機およびカレンダー
成形機のごとき成形機を用いて所望の形状物に
成形されて使用される。なお、塩素化ポリエチ
レンのみを成形する場合、その成形温度は70〜
130℃であり、一般には90〜120℃である。
〔〕 実施例および比較例
以下、実施例によつて本発明をさらにくわしく
説明する。
なお、実施例および比較例において、引張試験
はJIS K−6301にしたがい、引張速度が500mm/
分の条件で測定した(ダンベルはJIS No.3号ダ
ンベルを使用)。また、硬度はLIS硬度(シヨア
ーA)を使用し、試験片はJIS K−6301にしたが
つてJIS No.3号ダンベルを3枚重ね合せて硬度
計で測定した。さらに、ムーニー粘度はJIS K−
6301にしたがつて温度が100℃、予熱が1分でス
モール・ローターを使用して4分値の値を測定し
た。さらに、フロー・レイト(以下「F.R.」と云
う)はJIS K−6760にしたがい、温度が180℃お
よび荷重が2.16Kgの条件で測定した。
実施例 1
100のガラス内張りしたオートクレーブに880
の水、80gのラウリル酸ナトリウムおよびエチ
レンとブテン−1とを共重合することによつて得
られるエチレン−ブテン−1共重合体(密度
0.921g/cm3、主鎖の炭素原子1000個に対するア
ルキル基の数6個、M.I.2.0g/10分、融点120
℃)10Kgを仕込み、撹拌しなげら50〜100℃の温
度範囲において該共重合体の塩素含有率が20.2重
量%になるまで塩素化した(第一段階塩素化)。
ついで、反応系を昇温し、110〜115℃の温度範囲
において塩素含有率が32.0重量%になるまで塩素
化した(第二段階塩素化)。ついで、反応系を冷
却し、100〜105℃の温度範囲において塩素含有率
が40.3重量%になるまで塩素化して(第三段階塩
素化)塩素化ポリエチレン〔以下「CPE(A)」と
云う〕を製造した。
実施例 2
実施例1において使つたエチレン−ブテン−1
共重合体のかわり、融点が118℃であるエチレン
−ブテン−1共重合体(M.I.20g/10分、主鎖の
炭素原子1000個に対するアルキル基の数 7個、
密度0.922g/cm3)を用いたほかは、実施例1と
同じ条件で第一段階の塩素化を行なつた。つい
で、108〜113℃の温度範囲において塩素含有率が
31.2重量%になるまで塩素化した(第二段階塩素
化)。さらに、実施例1の第三段階塩素化と同じ
温度範囲において塩素化し、塩素含有率が41.1重
量%の塩素化ポリエチレン〔以下「CPE(B)」と
云う〕を製造した。
比較例 1
実施例1において使用したエチレン−ブテン−
1共重合体のかわりに、融点が121℃であるエチ
レン−ブテン−1共重合体(密度 0.945g/cm3、
HLMI 5.0g/10分)を使つたほかは、実施例1
と同様に第一段階の塩素化を行なつた(塩素化度
20.2重量%)。ついで、120〜125℃の温度範囲に
おいて塩素化し、塩素含有率が32.0重量%の塩素
化ポリエチレンを製造した後、実施例1の第三段
階塩素化と同じ温度範囲で塩素化を行ない、塩素
含有率が40.2重量%の塩素化ポリエチレン〔以下
「CPE(C)」と云う〕を製造した。
比較例 2
比較例1において用いたエチレン−ブテン−1
共重合体のかわりに、融点が121℃であり、かつ
密度が0.952g/cm3であるエチレン−ブテン−1
共重合体(M.I.1.0g/10分)を使用したほかは、
比較例1と同じ条件で第一段階ないし第三段階の
塩素化を行ない、塩素含有率が39.5重量%の塩素
化ポリエチレン〔以下下「CPE(D)」と云う〕を
製造した。
実施例 3
実施例1において使用したエチレン−ブテン−
1共重合体を実施例1の第一段階塩素化と同じ条
件で塩素含有率が21.3重量%になるまで第一段階
の塩素化を行なつた。ついで、実施例1の第二段
階塩素化と同様に塩素化し、塩素含有率が31.9重
量%の塩素化ポリエチレンを製造した。ついで、
実施例1の第三段階塩素化と同じ温度範囲で塩素
化し、塩素含有率が36.3重量%の塩素化ポリエチ
レン〔以下「CPE(E)と云う〕を製造した。
比較例 3〜8
実施例1において使つたエチレン−ブテン−1
共重合体を第1表に示す温度範囲で塩素含有率を
第1表に示すまで塩素化を行ない、各第一段階塩
素化を実施した。ついで、このようにして得られ
たそれぞれの塩素化ポリエチレンを直ちに第1表
に示す温度範囲で塩素化を行ない(第二段階塩素
化)、第1表に示される塩素含有率を有する塩素
化ポリエチレンを製造した。ついで、第1表に表
わす温度範囲で塩素化を行ない(第三段階塩素
化)、第1表に示される塩素含有率を有する塩素
化ポリエチレンを製造した。
[] Object of the Invention The present invention relates to a novel method for producing polyethylene. More specifically, the chlorine content of the special ethylene and α-olefin copolymer is 20 to 55% by weight.
, and the Mooney viscosity at a temperature of 100°C is 10
In producing chlorinated polyethylene in an aqueous suspension state, which has a peak attributable to amorphous matter with a Black angle 2θ of 8 to 15 degrees by X-ray wide-angle diffraction, the second step is the first step. chlorination at a temperature higher than the chlorination temperature in the second stage, but lower than the melting point of the copolymer of ethylene and α-olefin used, and then a third stage at a temperature higher than the chlorination temperature in the second stage. The present invention relates to a method for producing chlorinated polyethylene, which is characterized by chlorination at a low temperature, and its purpose is to provide chlorinated polyethylene that has excellent processability. [] Background of the Invention Chlorinated polyethylene, which is currently industrially produced and used in a wide range of fields, is obtained by chlorinating crystalline ethylene polymers, and has excellent weather resistance, It has excellent flame resistance, chemical resistance and heat aging resistance, and also has an extremely good filler mixing capacity. In particular, chlorinated polyethylene, which has a relatively large molecular weight, has a considerable mechanical strength even when unvulcanized, and therefore has a wide range of applications. In order to take advantage of these favorable properties, research has been widely conducted on the use of chlorinated polyethylene in various fields. However, when this chlorinated polyethylene is molded and used for various purposes, it has a high Mooney viscosity and poor processability. There were natural restrictions on its use. [] Structure of the Invention Based on the above, the present inventors have conducted various searches to obtain chlorinated polyethylene with excellent processability without losing the properties of chlorinated polyethylene, and as a result, they have found that the density is 0.905 to 0.940 g. / cm3 , and the melting point is 106~
The temperature is 130℃, and the melt index (JIS K-
According to 6760 the temperature is 180℃ and the load is 2.16
Measured under Kg conditions, hereinafter referred to as "MI") is 0.01~
100 g/10 minutes, and the number of side chain alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms is substantially 3 per 1000 main chain carbon atoms.
~35 Copolymers of ethylene and alpha-olefins have a chlorine content of 20-55% by weight and a Mooney viscosity of 10 in a small rotor at a temperature of 100°C.
In producing chlorinated polyethylene in an aqueous suspension state, which has a peak attributable to amorphous matter with a Black angle 2θ of 8 to 15 degrees by X-ray wide-angle diffraction method, (A) First step 20 to 60% of the total chlorination amount is chlorinated at a temperature at least 10°C lower than the melting point of the copolymer of ethylene and α-olefin used in the production of chlorinated polyethylene, and then (B) in the second step. The temperature is 5°C higher than the degree of chlorination in the first step, but 5°C higher than the melting point of the copolymer of ethylene and α-olefin.
chlorination at a temperature ~15°C lower (C) by chlorinating at least 10% of the total chlorination amount in the third stage at a temperature between 5 and 15°C lower than the chlorination temperature in the second stage; The present invention was achieved by discovering that a uniform chlorination reaction can be carried out without agglomeration. [] Effects of the Invention The production method of the present invention exhibits the effect that there is no agglomeration between particles during the reaction, and the chlorination reaction proceeds uniformly. Furthermore, the chlorinated polyethylene thus obtained has the following characteristics. (1) Low Mooney viscosity. (2) It has excellent workability, so it is easy to work with. (3) Good mechanical strength. (4) Excellent weather resistance, flame resistance, and heat resistance. (5) Good fluidity. (6) Sticking (blocking) between particles is less likely to occur during storage. As described above, since the chlorinated polyethylene obtained by the production method of the present invention has excellent characteristics, it can be used in a wide variety of fields. Typical uses are shown below. (1) Parts of complex electrical equipment, mechanical parts (2) Solvent-type adhesive [] Detailed description of the invention (A) Raw material polyethylene The density of polyethylene, which is the raw material for the chlorinated polyethylene of the present invention, is 0.905 to 0.940 g. /cm, preferably 0.905 to 0.930g/ cm3 , especially 0.910g/cm3
~0.930 g/cm 3 is suitable. Density is 0.905g/
When chlorinated polyethylene is produced using polyethylene of cm 3 or less, not only does the mechanical strength of the chlorinated polyethylene decrease significantly, but
The product is sticky and cannot be obtained in good quality. On the other hand, when polyethylene of 0.940 g/cm 3 or more is used, the resulting chlorinated polyethylene has a high Mooney viscosity and poor fluidity, which limits its range of use. In addition, the melting point of the raw material polyethylene is 106 to 130℃, and especially
A temperature of 108 to 123°C is desirable. When polyethylene with a melting point of 106° C. or lower is chlorinated, the resulting chlorinated polyethylene has poor reaction efficiency during production and is subject to severe agglomeration between particles. On the other hand, when polyethylene with a temperature of 130° C. or higher is used, the resulting chlorinated polyethylene has a high Mooney viscosity and poor fluidity, resulting in poor workability during processing.
Furthermore, the MI of this polyethylene is 0.01~100
g/10 minutes, particularly preferably 0.1 to 20 g/10 minutes. When chlorinated polyethylene is produced using polyethylene with an MI of 0.01 g/10 minutes or less,
The chlorinated polyethylene has very good mechanical strength, but on the other hand, it has a high Mooney viscosity and poor fluidity, so it has poor workability during processing. On the other hand, when 100 g/10 minutes or more of polyethylene is used, the resulting chlorinated polyethylene not only has poor reaction efficiency during production, but also has significantly reduced mechanical strength. On top of that,
Due to its low Mooney viscosity, it becomes extremely sticky during processing. In addition, the side chain of polyethylene used as a raw material is essentially an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the number of alkyl groups in the side chain is 3 to 35 per 1000 carbon atoms in the main chain, Generally 6~
There are 30 pieces. If the number of alkyl groups in the side chain is less than 3 per 1000 carbon atoms in the main chain, the reaction efficiency during the chlorination reaction will be poor. On the other hand, if the number of alkyl groups in the side chain is 35 or more, it is difficult to obtain powdered raw material polyethylene, and the chlorination reaction cannot be carried out uniformly when producing chlorinated polyethylene. This polyethylene is a so-called Ziegler catalyst obtained from a transition metal compound (e.g., titanium tetrachloride) as the main catalyst and an organometallic compound (e.g., an alkyl aluminum compound) as a co-catalyst or a chromium oxide supported on a carrier. Phillips
In the presence of a catalyst, ethylene and carbon number at most 12
It can be obtained by copolymerizing with α-olefin. Representative examples of this α-olefin include propylene, butene-1, hexene-1,
Mention may be made of octene-1 and 4-methylpentene-1. (B) First stage chlorination The first to third stage chlorination is carried out in aqueous suspension. To carry out the chlorination in the form of an aqueous suspension, the above-mentioned copolymer of ethylene and α-olefin in the form of particles or powder is suspended in an aqueous medium. In order to maintain this aqueous suspension state, it is preferable to add a small amount of emulsifier or suspending agent. At this time, radical generators such as benzoyl peroxide, azobisisobutyronitrile and hydrogen peroxide, antifoaming agents such as light silicone oil, and other additives may be added as necessary. In the first stage, the chlorination is carried out at a temperature at least 10 DEG C. below the melting point of the copolymer of ethylene and alpha-olefin used. In particular, it is preferable to carry out the chlorination at a temperature 20 to 40°C lower than the melting point of the copolymer. When chlorination is carried out at a temperature 10°C or more lower than the melting point of the copolymer, no agglomeration of particles occurs during the reaction, and the subsequent second stage chlorination can be easily carried out. On the other hand, when chlorination is carried out at a low temperature of 10°C or less, particle agglomeration tends to occur during the reaction, making it difficult to continue the reaction, and the resulting product is also non-uniform. It has a chlorination degree distribution. In addition, in this first stage, the total amount of chlorination is
20-60% chlorination is required (e.g.
When producing the chlorinated polyethylene of the invention with a chlorine content of 30% by weight, in this first step a chlorinated polyethylene with a chlorine content of 8 to 20% by weight must be produced), in particular 30 to 20% by weight).
60% chlorination is preferred. If less than 20% of the total chlorination amount is chlorinated at this stage, agglomeration of particles is likely to occur during the subsequent second stage chlorination reaction. On the other hand, if chlorination is carried out by more than 60%, the chlorination will proceed unevenly and the resulting product will have poor heat resistance and processability. After carrying out the chlorination in the first stage in this manner, the chlorinated polyethylene of the present invention can be produced by carrying out the chlorination in the second stage under the following conditions. In transitioning from the first stage chlorination to the second stage chlorination, the second stage chlorination may be carried out by changing the conditions in the reactor used in the first stage chlorination, or the second stage chlorination may be carried out in advance. The aqueous suspension containing the chlorinated polyethylene produced by the first stage chlorination may be transferred to another reactor controlled to the conditions of the second stage chlorination. (C) Second-stage chlorination The second-stage chlorination temperature is 5°C or more higher than the first-stage chlorination temperature, but 5°C higher than the melting point of the copolymer of ethylene and α-olefin used. This can be accomplished by carrying out the remaining chlorination at a temperature ~15°C lower. In particular, the temperature is at least 10°C higher than the chlorination temperature in the first stage, but 5 to 10°C higher than the melting point of the copolymer.
It is desirable to carry out the test at a temperature as low as ℃. If the second stage chlorination is carried out at a temperature lower than the melting point of the copolymer by 5° C. or less, uniform chlorination will not occur and the processability and heat resistance of the resulting chlorinated polyethylene will be poor. On the other hand, when carried out at a temperature 15°C or more lower than the melting point of the copolymer used,
The resulting product has a non-uniform chlorination degree distribution and has poor processability and heat resistance. In addition, it is desirable to chlorinate 40 to 85% of the total chlorination amount in the first stage and this second stage, and it is particularly preferable to chlorinate 45 to 85% of the total chlorination amount. (D) Third stage chlorination The second stage chlorination can be achieved by chlorinating at a temperature 5 to 20°C lower than the second stage chlorination temperature. In particular, it is desirable to carry out the chlorination at a temperature 8 to 15°C lower than the second stage chlorination temperature. If the third stage chlorination is carried out at a temperature 5° C. or more lower than the second stage chlorination temperature, the product is susceptible to blocking during storage. on the other hand,
If the chlorination temperature is 20°C or more lower than the second stage chlorination temperature, the chlorination will proceed unevenly and the resulting product will have poor heat resistance and processability. In this third stage, it is necessary to chlorinate at least 10% of the total chlorination amount. In particular, it is preferable to chlorinate 15% or more of the total chlorination amount. If less than 10% of the total chlorination amount is chlorinated at this stage, the resulting product will be susceptible to blocking during storage. In the above-mentioned first to third stage chlorination, chlorine can be used alone in gaseous form or diluted with an appropriate inert gas. In this case, the chlorine introduction pressure is usually 5 kg/cm 2 or less. The progress of chlorination can be determined by measuring the weight loss of the supplied chlorine, but the degree of chlorination can also be determined by measuring the amount of chlorine hydrogen produced. The chlorinated polyethylene thus obtained can be washed with water to remove attached hydrochloric acid, emulsifier, etc., and then dried to produce the chlorinated polyethylene of the present invention. (E) Physical properties, mechanical properties, etc. of chlorinated polyethylene The chlorine content of the chlorinated polyethylene thus obtained is 20 to 55% by weight (preferably 25% by weight).
~50% by weight, preferably 25-45% by weight). The chlorine content of this chlorinated polyethylene is 20
Below % by weight, there are problems in recovering and purifying the resulting chlorinated polyethylene. Moreover, it has poor flame resistance. On the other hand, if the amount is 55% by weight or more, the resulting chlorinated polyethylene is unfavorably degraded in thermal stability and heat resistance. Furthermore, the flow rate of the chlorinated polyethylene of the present invention (according to JIS K-6760)
(Measured under conditions of 21.6Kg and salinity of 180℃) is
Generally 1 to 100g/10 minutes, especially 5
~80g/10 minutes is preferable. The Mooney viscosity of the chlorinated polyethylene obtained as described above is 10 to 60 points in a small rotor at a temperature of 100°C. Also,
It has the following features due to the X-ray wide-angle diffraction method. FIG. 1 shows the obtained X-ray wide-angle diffraction pattern. X
Cu-Ka radiation (wavelength 1.54 Å) was used as a radiation source (transmission method). When the obtained diffraction curve is blotted at 2θ, for the chlorinated polyethylene obtained in Example 1, a diffraction peak due to amorphousness is observed near a Bratz angle 2θ of 12°, as shown by the dotted line b in Figure 1. shows. This peak value 2θ varies depending on the degree of chlorination of the obtained chlorinated polyethylene, but when the chlorine content is in the range of 20 to 55% by weight,
2θ is in the range of 8 to 15°. Further, the solid line a in FIG. 1 shows the diffraction pattern of polyethylene used as a raw material in Example 1.
Polyethylene crystal diffraction surface has 2θ of 21℃ (110)
The (200) plane is seen at 2θ of 24°, and an amorphous peak due to amorphousness is observed near 2θ of 19°.
As is clear from the chlorination of polyethylene, the 2θ due to amorphousness shifts from 19° to 8-15° (12° in Example 1). Typical properties of the chlorinated polyethylene of the present invention are shown below. The density is 1.10-1.30 g/ cm3 . Also, JIS
In the tensile test measured according to K-6301, the tensile strength at break is 5 to 100 g/cm 3 and the tensile elongation at break is 800 to 2500%. Furthermore, the hardness (Shoer A) is 30 to 60, and the volume resistivity (measured according to ASTM D-254) is 1.0 × 10 13 to
It is 9.9×10 14 Ω・cm. (F) Processing and molding method When processing and molding the chlorinated polyethylene of the present invention, lubricants, colorants, antistatic agents, fillers, oxygen, light and heat, which are generally added to chlorinated polyethylene, are used. Additives such as stabilizers may also be included. In addition, commonly used chlorinated polyethylene, styrene-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, binary or tertiary copolymer rubber containing ethylene and propylene as main components, chloroprene rubber, chlorosulfonate rubber, etc. Rubber-like products such as polyethylene rubber, butadiene homopolymer rubber, and natural rubber, as well as polyvinyl chloride, olefin resins based on ethylene and/or propylene, and methyl methacrylate resins based on methyl methacrylate. , acrylonitrile-styrene copolymer resin and a resinous material such as a graft polymer obtained by graft polymerizing at least one of a vinyl compound such as styrene, acrylonitrile, and methyl methacrylate to the rubbery material may be blended. good. When producing these compositions, the blending (mixing) method may be to use mixers commonly used in the art, such as open rolls, dry blenders, Banbury mixers, and kneaders. Among these mixing methods, in order to obtain a more uniform composition, two or more of these mixing methods may be applied (for example, after mixing with a dry blender, the mixture may be mixed using an oven roll. how to). Among these mixing methods,
To mix chlorinated polyethylene and rubbery material, the mixing temperature is 30-120℃, usually 50-100℃
It is ℃. In particular, during mixing, rubber-like materials generate heat due to cohesive force, so the mixing temperature is set at 150°C.
It is desirable to control the temperature below ℃. In addition, to mix chlorinated polyethylene and resinous material,
It is preferably carried out at a temperature above the temperature at which they melt, but below 180°C. The chlorinated polyethylene of the present invention and compositions thereof can be manufactured using molding machines such as extrusion molding machines, injection molding machines, compression molding machines, compression molding machines, and calender molding machines that are commonly used in the general rubber industry and resin industry. It is then molded into a desired shape and used. In addition, when molding only chlorinated polyethylene, the molding temperature is 70~
130°C, generally 90-120°C. [] Examples and Comparative Examples The present invention will be explained in more detail below using Examples. In addition, in the examples and comparative examples, the tensile test was conducted in accordance with JIS K-6301, and the tensile speed was 500 mm/
Measurements were made under the following conditions (JIS No. 3 dumbbells were used). The hardness was determined using LIS hardness (Short A), and the test piece was measured using a hardness meter using three JIS No. 3 dumbbells stacked on top of each other in accordance with JIS K-6301. Furthermore, Mooney viscosity is JIS K-
The 4-minute value was measured using a small rotor at a temperature of 100°C and a preheat of 1 minute according to 6301. Furthermore, the flow rate (hereinafter referred to as "FR") was measured according to JIS K-6760 at a temperature of 180° C. and a load of 2.16 kg. Example 1 880 in a 100 glass-lined autoclave
of water, 80 g of sodium laurate, and an ethylene-butene-1 copolymer (density:
0.921g/cm 3 , number of alkyl groups per 1000 carbon atoms in the main chain: 6, MI 2.0g/10min, melting point 120
10 kg of copolymer was charged and chlorinated with stirring in a temperature range of 50 to 100°C until the chlorine content of the copolymer reached 20.2% by weight (first stage chlorination).
Then, the reaction system was heated and chlorinated in a temperature range of 110 to 115°C until the chlorine content reached 32.0% by weight (second stage chlorination). Next, the reaction system is cooled and chlorinated in a temperature range of 100 to 105°C until the chlorine content reaches 40.3% by weight (third stage chlorination) to produce chlorinated polyethylene [hereinafter referred to as "CPE(A)"]. was manufactured. Example 2 Ethylene-butene-1 used in Example 1
Instead of a copolymer, an ethylene-butene-1 copolymer with a melting point of 118°C (MI 20 g/10 min, number of alkyl groups per 1000 carbon atoms in the main chain: 7,
The first step of chlorination was carried out under the same conditions as in Example 1, except that the density was 0.922 g/cm 3 ). Then, the chlorine content in the temperature range of 108-113℃
It was chlorinated to 31.2% by weight (second stage chlorination). Furthermore, chlorination was carried out in the same temperature range as in the third stage chlorination of Example 1 to produce chlorinated polyethylene (hereinafter referred to as "CPE(B)") having a chlorine content of 41.1% by weight. Comparative Example 1 Ethylene-butene used in Example 1
1 copolymer, an ethylene-butene-1 copolymer (density 0.945 g/cm 3 ,
Example 1 except that HLMI 5.0g/10min) was used.
The first stage of chlorination was carried out in the same manner as (degree of chlorination).
20.2% by weight). Next, chlorination was carried out in the temperature range of 120 to 125°C to produce chlorinated polyethylene with a chlorine content of 32.0% by weight, and then chlorination was carried out in the same temperature range as the third stage chlorination in Example 1 to produce chlorine-containing polyethylene. Chlorinated polyethylene (hereinafter referred to as "CPE(C)") with a percentage of 40.2% by weight was produced. Comparative Example 2 Ethylene-butene-1 used in Comparative Example 1
Instead of the copolymer, ethylene-butene-1 has a melting point of 121°C and a density of 0.952 g/ cm3 .
In addition to using copolymer (MI1.0g/10min),
The first to third stages of chlorination were carried out under the same conditions as in Comparative Example 1 to produce chlorinated polyethylene (hereinafter referred to as "CPE(D)") with a chlorine content of 39.5% by weight. Example 3 Ethylene-butene used in Example 1
1 copolymer was subjected to first-stage chlorination under the same conditions as in the first-stage chlorination of Example 1 until the chlorine content reached 21.3% by weight. Then, chlorination was carried out in the same manner as in the second stage chlorination of Example 1 to produce chlorinated polyethylene having a chlorine content of 31.9% by weight. Then,
Chlorinated polyethylene (hereinafter referred to as "CPE(E)") having a chlorine content of 36.3% by weight was produced by chlorination in the same temperature range as the third stage chlorination in Example 1. Comparative Examples 3 to 8 Example 1 Ethylene-butene-1 used in
The copolymer was chlorinated in the temperature range shown in Table 1 until the chlorine content was shown in Table 1, and each first stage chlorination was carried out. Next, each of the chlorinated polyethylenes obtained in this way was immediately chlorinated in the temperature range shown in Table 1 (second stage chlorination) to produce chlorinated polyethylene having the chlorine content shown in Table 1. was manufactured. Then, chlorination was carried out in the temperature range shown in Table 1 (third stage chlorination) to produce chlorinated polyethylene having the chlorine content shown in Table 1.
【表】
なお、比較例3の第三段階塩素化においては団
塊化が起り、比較例4の第三段階塩素化において
は、塩素化が不均一であつた。また、比較例5の
第二段階塩素化において団塊化が起り、比較例6
および7の第一段階塩素化において、塩素化が不
均一であり、第二段階で団塊化を生じた。さら
に、比較例8の第二段階塩素化において、塩素化
は不均一であつた。また、耐熱性および加工性が
乏しかつた。
実施例1ないし3ならびに比較例1および2に
よつて得られたそれぞれの塩素化ポリエチレンの
各物性の測定を行なつた。それらの結果を第2表
に示す。[Table] Note that in the third stage chlorination of Comparative Example 3, agglomeration occurred, and in the third stage chlorination of Comparative Example 4, the chlorination was non-uniform. In addition, agglomeration occurred in the second stage chlorination of Comparative Example 5, and Comparative Example 6
In the first stage chlorination of and 7, the chlorination was non-uniform and agglomeration occurred in the second stage. Furthermore, in the second stage chlorination of Comparative Example 8, the chlorination was non-uniform. In addition, heat resistance and processability were poor. The physical properties of each of the chlorinated polyethylenes obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were measured. The results are shown in Table 2.
第1図はX線広角図である。第1図おいて、点
線bは実施例1において得られた塩素化ポリエチ
レン〔CPE(A)〕のX線広角回折グラフである。
また、実線aは実施例1において原料として用い
たエチレン−ブテン−1共重合体のX線広角回折
グラフである。なお、第1図おいて、縦軸は強度
であり、横軸は2θ(ブラツク角)である。
FIG. 1 is a wide-angle X-ray view. In FIG. 1, the dotted line b is an X-ray wide-angle diffraction graph of the chlorinated polyethylene [CPE(A)] obtained in Example 1.
Further, solid line a is an X-ray wide-angle diffraction graph of the ethylene-butene-1 copolymer used as a raw material in Example 1. In FIG. 1, the vertical axis is intensity, and the horizontal axis is 2θ (black angle).
Claims (1)
106〜130℃であり、メルト・インデツクスが0.01
〜100g/10分であり、実質的に炭素数が1〜10
個の側鎖アルキル基数が主鎖炭素原子1000個当り
3〜35個のエチレンとα−オレフインとの共重合
体の塩素含有率が20〜55重量%であり、100℃の
温度におけるムーニー粘度がスモール・ロータで
10〜60ポイントであり、X線広角回折法によりブ
ラツク角2θが8〜15゜の間に非結晶に起因するピ
ークを有するピークを有する塩素化ポリエチレン
を水性懸濁状で製造するにあたり、 (A) 第一段階において塩素化ポリエチレンの製造
に使われるエチレンとα−オレフインとの共重
合体の融点よりも少なくとも10℃低い温度にお
いて全塩素化量の20〜60%を塩素化し、ついで (B) 第二段階において第一段階における塩素化温
度よりも5℃以上高い温度であるが、該エチレ
ンとα−オレフインとの共重合体の融点よりも
5〜15℃低い温度において塩素化を行ない、 (C) 第三段階において第二段階における塩素化温
度よりも5〜20℃低い温度において全塩素化量
の少なくとも10%の塩素化を行なう ことを特徴とする塩素化ポリエチレンの製造方
法。[Claims] 1. Density is 0.905 to 0.940 g/cm 3 and melting point is
106-130℃, melt index 0.01
〜100g/10min, and the number of carbon atoms is essentially 1 to 10.
The copolymer of ethylene and α-olefin in which the number of side chain alkyl groups is 3 to 35 per 1000 carbon atoms in the main chain has a chlorine content of 20 to 55% by weight, and the Mooney viscosity at a temperature of 100°C is with small rotor
In producing an aqueous suspension of chlorinated polyethylene, which has a peak of 10 to 60 points and a black angle 2θ of 8 to 15 degrees by X-ray wide-angle diffraction, including a peak due to amorphous crystals, (A ) In the first step, 20 to 60% of the total chlorination amount is chlorinated at a temperature at least 10°C lower than the melting point of the copolymer of ethylene and α-olefin used in the production of chlorinated polyethylene, and then (B) In the second step, chlorination is carried out at a temperature that is 5° C. or more higher than the chlorination temperature in the first step, but 5 to 15° C. lower than the melting point of the copolymer of ethylene and α-olefin, C) A method for producing chlorinated polyethylene, characterized in that in the third step, at least 10% of the total chlorination amount is chlorinated at a temperature 5 to 20° C. lower than the chlorination temperature in the second step.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3309382A JPS58152005A (en) | 1982-03-04 | 1982-03-04 | Production of chlorinated polyethylene |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3309382A JPS58152005A (en) | 1982-03-04 | 1982-03-04 | Production of chlorinated polyethylene |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58152005A JPS58152005A (en) | 1983-09-09 |
| JPH0361683B2 true JPH0361683B2 (en) | 1991-09-20 |
Family
ID=12377047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3309382A Granted JPS58152005A (en) | 1982-03-04 | 1982-03-04 | Production of chlorinated polyethylene |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58152005A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101472958B (en) * | 2006-06-28 | 2012-08-08 | 陶氏环球技术有限责任公司 | Chlorinated vinyl polymers and compositions and articles thereof |
-
1982
- 1982-03-04 JP JP3309382A patent/JPS58152005A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58152005A (en) | 1983-09-09 |
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