JPH04363307A - 塩素化ポリエチレンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工性および機械的特
性（例えば、引張強さ）にすぐれた塩素化ポリエチレン
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】塩素化ポリエチレンは、ポリエチレンを
塩素化することにより得られ、残存結晶量および塩素含
量を調整することにより硬い樹脂から柔軟なゴム状のも
のまで製造することができる。非晶性の塩素化ポリエチ
レンは、耐熱性、耐候性、耐燃焼性、耐油性、耐薬品性
、耐オゾン性および耐トラッキング性の良好なゴムとし
て種々の用途に使用される。例えば、ＰＶＣの耐衝撃性
改質剤、ポリエチレン・ＡＢＳ樹脂用難燃剤、電線被覆
材、建材用シート・窓枠、ゴム磁石、架橋ゴム成形品な
どに使用されている。

【０００３】上記いずれの用途においても機械的特性の
向上には原料となるポリエチレンの分子量が大きい方が
望ましい。一方、加工性の面からは、逆に分子量が小さ
い方が押出成形時のモーター負荷が小さくかつ、流動特
性も良好である。また、ゴムと充填剤と混練する際の混
練加工性すなわち、ロールへの巻き付き性、充填剤・添
加剤等の混練性が良好となる。すなわち製品の機械的特
性と加工特性は相反しており、一般に、加工性が良いゴ
ムは機械的特性は劣っている。両者の特性をバランスよ
く合わせもつようにする目的で広い分子量分布のポリエ
チレンを原料としたり（特開昭６０−３１５０３号公報
）、分子量および密度の異なる塩素化ポリエチレンをブ
レンドする（特開昭５７−１０２９３６号公報）という
試みが行なわれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、広い分
子量分布のポリエチレンを原料とする方法は、低分子量
を多くすることにより加工性は良好となるが機械的特性
が低下し、逆に高分子量成分を多くすると機械的特性は
向上するが、加工性は低下してしまうという欠点がある
。また、低分子量成分による塩素化工程および製品パウ
ダーのブロッキングが問題となる。また、分子量および
密度の異なる塩素化ポリエチレンをブレンドする方法は
、ブレンドによる分子レベルでの均一性が劣り、組成物
が不均一となり易く、物性が不安定で再現性に劣るとい
う欠点を有している。

【０００５】以上のことから、本発明は、これらの欠点
（問題点）がなく、すなわち、加工性が良好であり、か
つ機械的特性に優れる塩素化ポリエチレンを得ることを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは鋭意研究を重
ねた結果、２段重合法によって製造される特定のメルト
フローレートを有するポリエチレンを原料とすることに
より、上記目的が達成されることを見い出し、本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明はハイロードメル
トフローレートが０．０１〜１５ｇ／１０分である高分
子量成分（ａ）を第１段で重合し、続いてメルトフロー
レートが３０〜５００ｇ／１０分である低分子量成分（
ｂ）を第２段で重合して得られ、かつ重合割合が重量比
で（ａ）：（ｂ）＝４０：６０〜６０：４０であるポリ
エチレンを１００〜１４０℃で水性懸濁法により塩素化
することを特徴とするＤＳＣ法による結晶融解熱が０．
５　ｃａｌ／ｇ以下であり、塩素含有量が２０〜５０重
量％である塩素化ポリエチレンの製造方法を提供するも
のである。以下、本発明を具体的に説明する。

【０００７】本発明において使用される原料ポリエチレ
ンは、中低圧法２段重合法により製造される。重合時の
条件は、一般に圧力０．５〜１００ｋｇ／ｃｍ２　、温
度５０℃〜１００℃、重合時間２０分〜１０時間であり
、触媒としては、遷移金属を含む高活性のチーグラー型
触媒が使用され、マグネシウム化合物を処理して得られ
る担体担持型触媒が好ましい。上記触媒系を用いて、炭
化水素溶媒中でエチレンを重合する。炭化水素溶媒とし
ては、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタ
ン、イソペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭
化水素およびシクロヘキサン、メチルシクロヘキサンな
どの脂環族炭化水素が挙げられるが、重合後の後処理か
ら易揮発性の炭化水素溶媒例えばプロパン、ｎ−ブタン
、イソブタン、イソペンタン、ｎ−ペンタンなどが好ま
しい。

【０００８】エチレンを重合させる際にα−オレフィン
を共重合させてもよい。α−オレフィンとしては炭素数
３以上の鎖状または分岐のα−オレフィンから選ばれる
。たとえばプロパン、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、ドデセン−１、４−メチルペンテン−１及
びそれらの混合物が用いられる。上記α−オレフィンの
共重合割合は多くとも２０重量％である。

【０００９】重合反応は２段階以上に分けて単一もしく
は複数の反応器にて実施し、複数の反応器を用いて行な
う場合は第１段の反応器で、重合して得られた反応混合
物を続いて、第２段の反応器に連続して供給する。この
際第１段で高分子量成分を重合し、第２段で低分子量成
分を重合する。第１段目を低分子量成分にすると、塩素
化の際ポリマー粉末の互着によるブロッキングを生じ好
ましくない。２段以上の多段で重合してもよいが、第１
段重合は、高分子量成分にする必要がある。

【００１０】第１段目の高分子量成分としては、ハイロ
ードメルトフローレート（温度１９０℃，荷重２１．６
ｋｇ）（以下、ＨＬＭＦＲという）が０．０１〜１５ｇ
／１０分である。ＨＬＭＦＲが０．０１ｇ／１０分未満
では、得られる塩素化ポリエチレンの流動性が悪く、加
工性に劣る。また、ＨＬＭＦＲが１５ｇ／１０分を超え
ると塩素化反応時に粒子間の互着が起こりやすく、得ら
れる塩素化ポリエチレンの強度も低下する。

【００１１】また２段目の低分子量成分としては、メル
トフローレート（温度１９０℃，荷重２．１６ｋｇ）（
以下、ＭＦＲという）が３０〜５００ｇ／１０分である
。 ＭＦＲが３０ｇ／１０分未満では、得られる塩素化ポリ
エチレンが流動性が悪く、加工性に劣る。また、ＭＦＲ
が５００ｇ／１０分を超えると塩素化反応時に粒子間の
互着が起こりやすく、得られる塩素化ポリエチレンの強
度も低く、ブロッキングも生じやすい。

【００１２】さらに、１段目と２段目の重合割合は重量
比で４０：６０〜６０：４０である。１段目の重合割合
が重量比で４０未満では機械的強度が低下する。また６
０を超えると加工性が低下して好ましくない。得られる
ポリエチレンとしては、一般にハイロードメルトフロー
レートが０．１〜２０ｇ／１０分の範囲である。

【００１３】前記ポリエチレンを使用し、水性懸濁法に
より塩素をポリエチレン粉末の懸濁液に吹き込み塩素化
することができる。塩素化反応の温度は１００〜１４０
℃であり、好ましくは１００〜１３０℃である。反応温
度が１００℃未満では柔軟なゴム状の塩素化ポリエチレ
ンが得られない。また１４０℃を超えると塩素化ポリエ
チレン粉末の互着が起こり安定的に塩素化することがで
きない。

【００１４】また、塩素含有量は、２０〜５０重量％で
あり、好ましくは２５〜４５重量％、さらに好ましくは
３０〜４０重量％である。塩素含有量が２０％未満では
、ポリエチレンの結晶が残りゴム状物が得られない。 また、５０％を超えると硬くなりゴム状物が得られない
。

【００１５】さらに、ＤＳＣ（示差熱量計）法による結
晶融解熱は０．５　ｃａｌ／ｇ以下である。結晶融解熱
が０．５　ｃａｌ／ｇを超えるとゴム状物とならず、架
橋ゴムとした時の弾性に劣り、また樹脂にブレンドした
場合の耐衝撃性の改良効果にも劣る。

【００１６】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。なお、物性試験の方法は、次のとおりである。Ｍ
ＦＲはＪＩＳ　　Ｋ７２１０に準拠し、温度１９０℃，
荷重２．１６ｋｇで、またＨＬＭＦＲは温度１９０℃，
荷重２１．６ｋｇで測定した。結晶融解熱はＤＳＣ（示
差熱量計）を用い昇温速度１０℃／ｍｉｎ　で行ない塩
素化ポリエチレンパウダーを試料とした。ムーニー粘度
はＪＩＳ　　Ｋ６３００に準拠し、大ローターを用い１
２１℃で測定した。１００％モジュラス、引張強さおよ
び伸びはＪＩＳ　　Ｋ６３０１に準拠した。ブロッキン
グ性は、塩素化ポリエチレン５０ｇを袋（７ｃｍ×７ｃ
ｍ）に入れ、この袋２袋を横に並べ、荷重１０ｋｇをか
け４０℃で３日間放置後、１０メッシュのフルイにかけ
フルイ上に残る重量割合（％）を３段階で示す。 ランク　　　　　　　　　　　　重量割合（％）○　　
　　　　　　　　　　　　４０未満△　　　　　　　　
　　　　　　４０以上６０未満×　　　　　　　　　　
　　　　６０以上ロール加工性は、ロール間隙０．５ｍ
ｍに設定したロールに温度５０℃の塩素化ポリエチレン
粉末５００ｇを供給したとき、ロールに巻きつくまでに
供給を繰返した回数を３段階で示す。

【００１７】ランク　　　　　　　　　　　　ロール供
給回数（回）○　　　　　　　　　　　　　　１０以下
△　　　　　　　　　　　　　　１１〜１４×　　　　
　　　　　　　　　　１５以上

【００１８】実施例１ 内容積２００ｌの第１段重合器に、高活性のチーグラー
型触媒を５．０９ｇ／ｈ、共触媒としてトリイソブチル
アルミニウムを１７５ｍｍｏｌ／ｈおよび脱水精製した
イソブタンを１１７ｌ／ｈの速度で連続的に供給し、重
合器内容物を所要速度で排出しながら８０℃においてエ
チレンを２１．０ｋｇ／ｈの速度で供給し、液相中の水
素濃度０．３５×１０−３ｗｔ％、エチレン濃度１．０
ｗｔ％、水素の対エチレン濃度比０．３５×１０−３（
ｗ／ｗ）を一定に保ち全圧４１ｋｇ／ｃｍ２　、平均滞
留時間０．８０ｈの条件下で液充満の状態で連続的に第
１段重合を行った。第１段で重合した重合体を含むイソ
ブタンのスラリー（重合体濃度２３重量％，重合体のＨ
ＬＭＦＲ０．２，密度０．９６ｇ／ｃｍ２　）をそのま
ま内容積４００ｌの第２段重合器に全量導入し、触媒を
追加することなく、イソブタン５５ｌ／ｈと水素を供給
し、重合器内容物を所要速度で排出しながら、９０℃に
おいて、エチレンを２３．７ｋｇ／ｈの速度で供給し、
エチレン濃度を１．２０重量％水素の対エチレン濃度比
を３０×１０−３（ｗ／ｗ）に保ち、全圧を４１．０ｋ
ｇ／ｃｍ２　、滞留時間を１．０５ｈの条件下に第２段
重合を行った。第２段重合器からの排出物はエチレン重
合体混合物３１重量％を含み該重合体のＨＬＭＦＩは１
０ｇ／１０分、密度は０．９６ｇ／ｃｍ３　であった。 第１段と第２段の重合体の重量割合は５０：５０に相当
し、第２段重合器のみで生成しているエチレン重合体の
ＭＦＲは３００ｇ／１０分に相当した。

【００１９】上記のポリエチレン粉末５ｋｇをイオン交
換水５０ｌに懸濁し、分散剤をイオン交換水に対し１重
量％添加して昇温し温度１２０℃において塩素含量４０
重量％になるまで塩素化した。得られた塩素化ポリエチ
レン粉末の特性を表１に示す。また、塩素化ポリエチレ
ン１００重量部に対し、酸化マグネシウム１０重量部、
有機過酸化物（パーヘキサ２．５Ｂ）３重量部およびト
リアリルイソシアヌレート３重量部をオープンロールを
使って充分混練した。次いで通常の方法で１６５℃×２
０分加熱して架橋し、架橋物を得た。得られた架橋物の
特性を表２に示す。

【００２０】実施例２〜６、比較例１〜５表１に第１段
目と第２段目の、ＨＬＭＦＲおよびＭＦＲが示されてい
るポリエチレンを重合した。得られたそれぞれのポリエ
チレン粉末を実施例１と同様にして塩素化し、得られた
塩素化ポリエチレンおよび架橋物の特性を表２に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】表１に示すように本発明の塩素化ポリエチ
レンは、加工性が良好であり、引張強度に優れ、かつ粉
末同志の互着（ブロッキング）がないという特性を有す
ることは明白である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の塩素化ポリエチレンは下記のご
とき特徴を有している。 （１）柔軟なゴムである。 （２）加工性が良好である。 （３）機械的特性が良好である。 （４）塩素化ポリエチレン粉末相互の粘着性（ブロッキ
ング）がなく、取り扱い易い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ハイロードメルトフローレートが０．
   ０１〜１５ｇ／１０分である高分子量成分（ａ）を第１
   段で重合し、続いてメルトフローレートが３０〜５００
   ｇ／１０分である低分子量成分（ｂ）を第２段で重合し
   て得られ、かつ重合割合が重量比で（ａ）：（ｂ）＝４
   ０：６０〜６０：４０であるポリエチレンを１００〜１
   ４０℃で水性懸濁法により塩素化することを特徴とする
   ＤＳＣ法による結晶融解熱が０．５　ｃａｌ／ｇ以下で
   あり、塩素含有量が２０〜５０重量％である塩素化ポリ
   エチレンの製造方法。