説明

熱可塑性エラストマー組成物

【課題】 耐候性、耐薬品性、耐油性、接着性、柔軟性、耐磨耗性、歪回復性、成形時の溶融流動性、耐熱性および貯蔵安定性に優れた熱可塑性エラストマー組成物を得る。
【解決手段】 熱分解により容易に遊離のカルボキシル基を生成する所定の構造を有する単量体単位を一分子当たり平均一つ以上有するアクリル系ブロック共重合体(A)と、一分子当たり平均1.1個以上のエポキシ基を有するアクリル系重合体(B)とからなる熱可塑性エラストマー組成物とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、成形性、耐熱性、耐候性、耐油性、耐薬品性、接着性、柔軟性、耐磨耗性、歪回復性、および貯蔵安定性に優れた熱可塑性エラストマー組成物に関する。また、パウダースラッシュ成形に好適な組成物およびその組成物を用いたパウダースラッシュ成形品に関する。
【背景技術】
【0002】
メタアクリル酸メチルなどをハードセグメント、アクリル酸ブチルなどをソフトセグメントに有するアクリル系ブロック共重合体は、熱可塑性エラストマーとしての特性を有することが知られている。ブロック体を構成する成分を適宜選択することで、スチレン系ブロック体などの他の熱可塑性エラストマーに比べて極めて柔軟なエラストマーを与えることも可能である。
【0003】
また、アクリル系ブロック共重合体は、耐候性、耐熱性、耐久性、耐油性、耐磨耗性に優れるという特徴を有しており、さらに、特許文献1には、イニファーター法で製造したメタアクリルブロックとアクリルブロックを有するアクリル系ブロック共重合体が優れた機械特性(引張強度や伸び等)を示すことが記載されている。
【0004】
このような特性を活かした用途として、種々の表皮材、内装材がある。また、その他触感を生かして直接人手に触れる部材用途の材料がある。
【0005】
これら表皮材などに必要な物性としては、上記機械特性(引張強度や伸び等)、耐擦り傷性、耐熱性、歪回復性などに加えて、接触可能性のある薬剤に対する耐性がある。さらに、表皮と基材とを直接接着させる場合には、表皮と基材との接着性、表皮と基材との間に緩衝材を設ける場合には、表皮と緩衝材との接着性が挙げられる。
【0006】
この表皮材の成形方法として、軟質の粉末材料を用いた粉末成形法であるパウダースラッシュ成形法がある。この方法は、インストルメントパネル、コンソールボックス、ドアートリム等の自動車内装品の表皮の成形に広く採用されている。これは、パウダースラッシュ成形法によれば、ソフトな感触の製品が得られ、皮シボやステッチを製品に設けることができることや、設計自由度が大きいこと、意匠性が良好なこと等による。この成形方法は、射出成形や圧縮成形といった他の成形方法とは異なり、成形の際に賦形圧力をかけない。このため、成形時には粉末材料を複雑な形状の金型に均一に付着させる必要があり、粉末材料は流動性に優れることが要求される。それと同時に、金型に付着し溶融した粉体が、無加圧下でも流動して、皮膜を形成する必要から、材料の溶融粘度が低いことも要求される。
【0007】
しかし、従来のアクリル系ブロック共重合体では、溶融流動性と耐熱性の両立が困難であった。
【0008】
【特許文献1】特開平1−26619号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、アクリル系ブロック共重合体の特徴である耐候性、耐油性、耐薬品性、接着性、柔軟性及び耐磨耗性を維持しつつ、成形時の溶融流動性や耐熱性、さらには貯蔵安定性に優れたアクリル系ブロック共重合体組成物を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明者らは、アクリル系ブロック共重合体を成形時に高分子量化または架橋することにより上記課題を効果的に解決できることを見出し、本発明を解決するに至った。
【0011】
すなわち本発明は、メタアクリル系重合体を主成分とするメタアクリル系重合体ブロック(a)およびアクリル系重合体を主成分とするアクリル系重合体ブロック(b)からなり、主鎖中に、一般式(1):
【0012】
【化2】

(式中のR1は水素またはメチル基を表す。式中のR2は炭素数1〜20の有機基を表す。)
で表される単量体単位(c)を一分子当たり平均一つ以上含有するアクリル系ブロック共重合体(A)と、一分子当たり平均1.1個以上のエポキシ基を有するアクリル系重合体(B)を含有することを特徴とする熱可塑性エラストマー組成物に関する。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係る熱可塑性エラストマー組成物は、耐候性、耐油性、耐薬品性、接着性、柔軟性及び耐磨耗性に優れるばかりでなく、成形性や耐熱性、歪回復性に優れている。このため、本発明の組成物は、パウダースラッシュ成形に好適に使用することができる。また、本発明に係る熱可塑性エラストマー組成物は貯蔵安定性にも優れるため、安定した品質の成形体を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
本発明にかかる熱可塑性エラストマー組成物は、アクリルブロック共重合体(A)およびアクリル系重合体(B)を含有する。アクリルブロック共重合体(A)は、メタアクリル系重合体を主成分とするメタアクリル系重合体ブロック(a)およびアクリル系重合体を主成分とするアクリル系重合体ブロック(b)からなり、主鎖中に、一般式(1)
【0015】
【化3】

で表される単量体単位(c)を少なくとも一つ含有する。単量体単位(c)は、熱分解により容易に遊離のカルボキシル基を生成する。アクリル系重合体(B)は一分子当たり平均1.1個以上のエポキシ基を有する。本組成物においては、アクリル系ブロック共重合体(A)の単量体単位(c)は、そのままの状態ではアクリル系重合体(B)のエポキシ基とは反応しない。従って、優れた貯蔵安定性を示す。しかし、この単量体単位(c)は、成形時の加熱により熱分解してカルボキシル基が生成し、これとアクリル系重合体(B)のエポキシ基が、通常、反応して架橋する。その結果、成形体の耐熱性が向上することとなる。
【0016】
以下、本発明の各成分につき、詳細に説明する。
【0017】
<アクリル系ブロック共重合体(A)>
本発明のアクリル系ブロック共重合体(A)の構造は、特に問うものではなく、線状ブロック共重合体、分岐状(星状)ブロック共重合体、およびこれらの混合物であってもよい。このようなブロック共重合体の構造は、必要とされるアクリル系ブロック共重合体(A)の物性に応じて適宜選択すれば良いが、コスト面や重合容易性の点で、線状ブロック共重合体が好ましい。また、線状ブロック共重合体はいずれの構造(配列)のものであってもよいが、線状ブロック共重合体の物性、または組成物の物性の点から、メタアクリル系重合体ブロック(a)をa、アクリル系重合体ブロック(b)をbと表現したとき、(a−b)n型、b−(a−b)n型および(a−b)n−a型(nは1以上の整数、たとえば1〜3の整数)からなる群より選択される少なくとも1種のアクリル系ブロック共重合体であることが好ましい。これらの中でも、加工時の取り扱い容易性や、組成物の物性の点からa−b型のジブロック共重合体、a−b−a型のトリブロック共重合体、またはこれらの混合物が好ましい。
【0018】
単量体単位(c)は、アクリル系ブロック共重合体(A)の主鎖中に、すなわち、メタアクリル系重合体ブロック(a)および/またはアクリル系重合体ブロック(b)の重合体ブロックの主鎖中に、一分子当たり平均1つ以上導入される。その数が2つ以上である場合には、単量体単位(c)が重合されている様式はランダム共重合またはブロック共重合であることができる。a−b−a型のトリブロック共重合体を例にとって表わすと、(a/z)−b−a型、(a/z)−b−(a/z)型、z−a−b−a型、z−a−b−a−z型、a−(b/z)−a型、a−b−z−a型、a−z−b−z−a型、(a/z)−(b/z)−(a/z)型、z−a−z−b−z−a−z型などのいずれであってもよい。ここでzとは、単量体単位(c)または単量体単位(c)が重合されてなる重合体ブロックを表し、(a/z)とは、メタアクリル系重合体ブロック(a)に単量体単位(c)が共重合されていることを表し、(b/z)とは、アクリル系重合体ブロック(b)に単量体単位(c)が共重合されていることを表す。
【0019】
また、メタアクリル系重合体ブロック(a)あるいはアクリル系重合体ブロック(b)中でzの含有される部位と含有される様式は、目的に応じて適宜設定することができる。
【0020】
アクリル系ブロック共重合体(A)の分子量はとくに制限されず、メタアクリル系重合体ブロック(a)とアクリル系重合体系ブロック(b)にそれぞれ必要とされる分子量から決めればよい。しかし、分子量が小さい場合には、エラストマーとして十分な機械特性を発現出来ない場合があり、逆に分子量が必要以上に大きいと、加工特性が低下する場合がある。パウダースラッシュ成形の場合は、特に、無加圧下でも流動する必要があることから、分子量が大きいと、溶融粘度が高くなり、成形性が悪くなる場合がある。このような観点から、アクリル系ブロック共重合体(A)の分子量は、数平均分子量で30,000〜200,000が好ましく、より好ましくは35,000〜150,000、さらに好ましくは40,000〜100,000である。
【0021】
アクリル系ブロック共重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)も、とくに制限はないが、1.8以下であることが好ましく、1.5以下であることがさらに好ましい。Mw/Mnが1.8をこえると、アクリル系ブロック共重合体の均一性が悪化する場合がある。
【0022】
アクリル系ブロック共重合体(A)を構成するメタアクリル系重合体ブロック(a)とアクリル系重合体ブロック(b)の組成比は、メタアクリル系重合体ブロック(a)が5〜90重量%、アクリル系重合体ブロック(b)が95〜10重量%であるのが好ましい。成形時の形状の保持およびエラストマーとしての弾性の観点から、メタアクリル系重合体ブロック(a)が10〜60重量%、アクリル系重合体ブロック(b)が90〜40重量%であるのがより好ましく、メタアクリル系重合体ブロック(a)が15〜50重量%、アクリル系重合体ブロック(b)が85〜50重量%であるのが更に好ましい。メタアクリル系重合体ブロック(a)の割合が5重量%より少ないと、成形時に形状が保持されにくい傾向があり、アクリル系重合体ブロック(b)の割合が10重量%より少ないと、エラストマーとしての弾性および成形時の溶融性が低下する傾向がある。
【0023】
エラストマー組成物の硬度の観点からは、メタアクリル系重合体ブロック(a)の割合が少ないと硬度が低くなり、また、アクリル系重合体ブロック(b)の割合が少ないと硬度が高くなる傾向があり、エラストマー組成物の必要とされる硬度に応じて適宜組成を設定する。また加工の観点からは、(a)の割合が少ないと粘度が低く、また、(b)の割合が少ないと粘度が高くなる傾向があり、必要とする加工特性に応じて適宜組成を設定する。
【0024】
アクリル系ブロック共重合体(A)を構成するメタアクリル系重合体ブロック(a)とアクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度の関係は、エラストマー特性およびゴム弾性を付与する点で、どちらか一方の重合体ブロックのガラス転移温度が他方の重合体ブロックのガラス転移温度より高いことが好ましく、ガラス転移温度の調整の容易性から、各ブロックのガラス転移温度(メタアクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度をTga、アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度をTgbとする)が下式の関係を満たすことがより好ましい。
Tga>Tgb
重合体(メタアクリル系重合体ブロック(a)およびアクリル系重合体ブロック(b))のガラス転移温度(Tg)の設定は、下記のFox式に従い、各重合体部分の単量体の重量比率を設定することにより行なうことができる。
1/Tg=(W1/Tg1)+(W2/Tg2)+…+(Wm/Tgm
1+W2+…+Wm=1
式中、Tgは重合体部分のガラス転移温度を表わし、Tg1,Tg2,…,Tgmは各重合単量体のガラス転移温度を表わす。また、W1,W2,…,Wmは各重合単量体の重量比率を表わす。
【0025】
上記Fox式における各重合単量体のガラス転移温度は、たとえば、Polymer Handbook Third Edition(Wiley−Interscience 1989年)記載の値を用いればよい。
【0026】
なお、ガラス転移温度は、DSC(示差走査熱量測定)または動的粘弾性のtanδピークにより測定することができるが、メタアクリル系重合体ブロック(a)とアクリル系重合体ブロック(b)の極性が近すぎたり、ブロックの単量体の連鎖数が少なすぎると、それら測定値と、Fox式による計算式とがずれる場合がある。
【0027】
<メタアクリル系重合体ブロック(a)>
メタアクリル系重合体ブロック(a)は、メタアクリル酸エステルを主成分とする単量体を重合してなるブロックであり、メタアクリル酸エステル50〜100重量%およびこれと共重合可能なビニル系単量体0〜50重量%とからなることが好ましい。メタアクリル酸エステルの割合が50重量%未満であると、メタアクリル酸エステルの特徴である、耐候性などが損なわれる場合がある
メタアクリル系重合体ブロック(a)を構成するメタアクリル酸エステルとしては、たとえば、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸n−プロピル、メタアクリル酸n−ブチル、メタアクリル酸イソブチル、メタアクリル酸n−ペンチル、メタアクリル酸n−ヘキシル、メタアクリル酸n−ヘプチル、メタアクリル酸n−オクチル、メタアクリル酸2−エチルヘキシル、メタアクリル酸ノニル、メタアクリル酸デシル、メタアクリル酸ドデシル、メタアクリル酸ステアリルなどのメタアクリル酸脂肪族炭化水素(たとえば炭素数1〜18のアルキル)エステル;メタアクリル酸シクロヘキシル、メタアクリル酸イソボルニルなどのメタアクリル酸脂環式炭化水素エステル;メタアクリル酸ベンジルなどのメタアクリル酸アラルキルエステル;メタアクリル酸フェニル、メタアクリル酸トルイルなどのメタアクリル酸芳香族炭化水素エステル;メタアクリル酸2−メトキシエチル、メタアクリル酸3−メトキシブチルなどのメタアクリル酸とエーテル性酸素を有する官能基含有アルコールとのエステル;メタアクリル酸トリフルオロメチル、メタアクリル酸トリフルオロメチルメチル、メタアクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、メタアクリル酸2−トリフルオロエチル、メタアクリル酸2−パーフルオロエチルエチル、メタアクリル酸2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル、メタアクリル酸2−パーフルオロエチル、メタアクリル酸パーフルオロメチル、メタアクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、メタアクリル酸2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルメチル、メタアクリル酸2−パーフルオロヘキシルエチル、メタアクリル酸2−パーフルオロデシルエチル、メタアクリル酸2−パーフルオロヘキサデシルエチルなどのメタアクリル酸フッ化アルキルエステルなどがあげられる。これらはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、加工性、コストおよび入手しやすさの点で、メタアクリル酸メチルが好ましい。
【0028】
メタアクリル系重合体ブロック(a)を構成するメタアクリル酸エステルと共重合可能なビニル系単量体としては、たとえば、アクリル酸エステル、芳香族アルケニル化合物、シアン化ビニル化合物、共役ジエン系化合物、ハロゲン含有不飽和化合物、ビニルエステル化合物、マレイミド系化合物などをあげることができる。
【0029】
アクリル酸エステルとしては、たとえば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸n−ヘプチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリルなどのアクリル酸脂肪族炭化水素(たとえば炭素数1〜18のアルキル)エステル;アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニルなどのアクリル酸脂環式炭化水素エステル;アクリル酸フェニル、アクリル酸トルイルなどのアクリル酸芳香族炭化水素エステル;アクリル酸ベンジルなどのアクリル酸アラルキルエステル;アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸3−メトキシブチルなどのアクリル酸とエーテル性酸素を有する官能基含有アルコールとのエステル;アクリル酸トリフルオロメチルメチル、アクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、アクリル酸2−パーフルオロエチルエチル、アクリル酸2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル、アクリル酸2−パーフルオロエチル、アクリル酸パーフルオロメチル、アクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、アクリル酸2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルメチル、アクリル酸2−パーフルオロヘキシルエチル、アクリル酸2−パーフルオロデシルエチル、アクリル酸2−パーフルオロヘキサデシルエチルなどのアクリル酸フッ化アルキルエステルなどをあげることができる。
【0030】
芳香族アルケニル化合物としては、たとえば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレンなどをあげることができる。
【0031】
シアン化ビニル化合物としては、たとえば、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどをあげることができる。
【0032】
共役ジエン系化合物としては、たとえば、ブタジエン、イソプレンなどをあげることができる。
【0033】
ハロゲン含有不飽和化合物としては、たとえば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、パーフルオロエチレン、パーフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンなどをあげることができる。
【0034】
ビニルエステル化合物としては、たとえば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル、桂皮酸ビニルなどをあげることができる。
【0035】
マレイミド系化合物としては、たとえば、マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミドなどをあげることができる。
【0036】
これらの化合物は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのビニル系単量体は、メタアクリル系重合体ブロック(a)に要求されるガラス転移温度の調整、アクリル系ブロック体(b)との相溶性などの観点から好ましいものを選択する。
【0037】
パウダースラッシュ成形を行う場合は無加圧下でも流動する必要があるが、メタアクリル系重合体ブロック(a)の凝集力やガラス転移温度Tgaが上昇すると、溶融粘度が高くなり、成形性が悪くなる傾向にある。このため、メタアクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度は、エラストマー組成物の熱変形性の観点および成形性の観点から、25〜130℃が好ましく、より好ましくは50〜130℃、さらに好ましくは70〜100℃である。この点から、メタアクリル系重合体ブロック(a)は、メタアクリル酸メチルを主成分とするのが望ましく、酸無水物基やカルボキシル基の導入によるガラス転移温度の上昇や、メタアクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度を調整する目的で、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−ブチルおよびアクリル酸−2−メトキシエチルからなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体を重合することが好ましい。このうち、メタアクリル酸メチルとの相溶性の点でアクリル酸エチルが特に好ましい。
【0038】
メタアクリル系重合体ブロック(a)のTgaの設定は、前記のFox式に従い、各重合体部分の単量体の重量比率を設定することにより行なうことができる。
【0039】
<アクリル系重合体ブロック(b)>
アクリル系重合体ブロック(b)は、アクリル酸エステルを主成分とする単量体を重合してなるブロックであり、アクリル酸エステル50〜100重量%およびこれと共重合可能なビニル系単量体0〜50重量%とからなることが好ましい。アクリル酸エステルの割合が50重量%未満であると、アクリル酸エステルを用いた場合の特徴である組成物の物性、とくに柔軟性、耐油性が損なわれる場合がある。
【0040】
アクリル系重合体ブロック(b)を構成するアクリル酸エステルとしては、たとえば、メタアクリル系重合体ブロック(a)を構成する単量体として例示したアクリル酸エステルと同様の単量体をあげることができる。
【0041】
これらは単独でまたはこれらの2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ゴム弾性、低温特性およびコストのバランスの点で、アクリル酸−n−ブチルが好ましい。耐油性と機械特性が必要な場合は、アクリル酸エチルが好ましい。また、低温特性と耐油性の付与、および樹脂の表面タック性の改善が必要な場合は、アクリル酸−2−メトキシエチルが好ましい。また、耐油性および低温特性のバランスが必要な場合は、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−ブチルおよびアクリル酸−2−メトキシエチルを組み合わせて用いるのが好ましい。
【0042】
アクリル系重合体ブロック(b)は、コストや物性バランスの点で、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸エチルおよびアクリル酸−2−メトキシエチルからなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体50〜100重量%と、これらと共重合可能な他のアクリル酸エステルおよび/又は他のビニル系単量体50〜0重量%からなることがより好ましい。
【0043】
アクリル系重合体ブロック(b)を構成するアクリル酸エステルと共重合可能なビニル系単量体としては、たとえば、メタアクリル酸エステル、芳香族アルケニル化合物、シアン化ビニル化合物、共役ジエン系化合物、ハロゲン含有不飽和化合物、ケイ素含有不飽和化合物、不飽和カルボン酸化合物、不飽和ジカルボン酸化合物、ビニルエステル化合物、マレイミド系化合物などをあげることができ、これらの具体例としては、メタアクリル系重合体ブロック(a)に用いられる前記のものと同様のものをあげることができる。
【0044】
これらのビニル系単量体は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのビニル系単量体は、アクリル系重合体ブロック(b)に要求されるガラス転移温度および耐油性、メタアクリル系重合体ブロック(a)との相溶性などのバランスを勘案して、適宜好ましいものを選択する。たとえば、組成物の耐油性の向上を目的とした場合、アクリロニトリルを共重合するとよい。
【0045】
アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度は、エラストマー組成物のゴム弾性の観点から、25℃以下であるのが好ましく、より好ましくは0℃以下、さらに好ましくは−20℃以下である。アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度がエラストマー組成物の使用される環境の温度より高いと、柔軟性や、ゴム弾性が発現されにくい。
【0046】
アクリル系重合体ブロック(b)のTgbの設定は、前記のFox式に従い、各重合体部分の単量体の重量比率を設定することにより行なうことができる。
【0047】
<単量体単位(c)>
一般式(1):
【0048】
【化4】

(式中のR1は水素またはメチル基を表す。式中のR2は炭素数1〜20の有機基を表す。)
で表わされる単位(c)は80〜200℃程度の温度で熱分解し、熱分解時にビニルエーテルを脱離してカルボキシル基を生成する。このカルボキシル基が、重合体(B)中のエポキシ基と反応し、熱可塑性エラストマー組成物から得られる成形体に耐薬品性やゴム弾性を付与しつつ、高温での機械特性を保持させることが可能になる。このために、単量体単位(c)はメタアクリル系重合体ブロック(a)および/またはアクリル系重合体ブロック(b)に、一分子当たり平均1つ以上導入する。
【0049】
本発明において、単量体単位(c)を熱分解することにより生成するカルボキシル基は、アクリル系重合体(B)との反応点として作用すればよく、ブロック共重合体が高分子量化または架橋されるための反応点または架橋点として作用することが好ましい。
【0050】
カルボキシル基を直接重合体に導入した場合、カルボキシル基は水素結合および高Tgのために得られる熱可塑性エラストマー組成物の成形性流動性を悪化させるが、本発明においては、単量体単位(c)はカルボキシル基を保護した構造を有していることから、成形時の溶融流動性が良好である。
【0051】
また、単量体単位(c)は、そのままの状態ではアクリル系重合体(B)のエポキシ基とは反応せず、成形時の加熱によりカルボキシル基を生成してエポキシ基と反応することから、本発明の熱可塑性エラストマー組成物は保管中に架橋反応が進行することで成形流動性が悪化することがなく、貯蔵安定性にも優れる。
【0052】
単量体単位(c)の含有数は、熱分解後に生成するカルボキシル基のアクリル系重合体(B)との反応性、アクリル系ブロック共重合体(A)の構造および組成、アクリル系ブロック共重合体(A)を構成するブロックの数、ガラス転移温度によって変化させる。その数は必要に応じて適宜設定する必要があるが、ブロック共重合体1分子あたり平均1.0個以上、好ましくは2.0個以上とする。これは、1.0個より少なくなると、ブロック共重合体の高分子量化や架橋による耐熱性向上が不十分になるためである。
【0053】
一般式(1):
【0054】
【化5】

(式中のR1は水素またはメチル基を表す。式中のR2は炭素数1〜20の有機基を表す。)
で表わされる単量体単位(c)のブロック共重合体(A)への導入方法は、特に限定されないが、導入後に単量体単位(c)となる(メタ)アクリルモノマーをブロック共重合体(A)の重合時に直接重合してもよく、ブロック共重合体(A)中に(メタ)アクリル酸単位を導入した後、カルボキシル基にビニルエーテルを付加反応させることで導入してもよい。ここで、本願において、(メタ)アクリルとは、アクリルまたはメタアクリルを意味する。反応が容易である点から、導入後に単位(c)となる(メタ)アクリルモノマーをブロック共重合体(A)の重合時に直接重合することが好ましい。
【0055】
なお、単量体単位(c)をメタアクリル系重合体ブロック(a)に含む場合は、一般式(1)のR1はメチル基であることが好ましく、アクリル系重合体ブロック(b)に含む場合は、一般式(1)のR1は水素であることが好ましい。メタアクリル系重合体ブロック(a)に含む場合にR1が水素である場合や、アクリル系重合体ブロック(b)に含む場合にR1がメチル基である場合は、アクリル系ブロック共重合体(A)の重合操作が煩雑になったり、メタアクリル系重合体ブロック(a)とアクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度の差が小さくなり、アクリル系ブロック共重合体(A)のゴム弾性が低下する傾向にある。
【0056】
一般式(1)のR2は特に限定されず、単量体単位(c)の熱分解の温度、得られる熱可塑性エラストマー組成物の成形性、脱離するビニルエーテルの沸点や特性に応じて適宜選定することができる。たとえば、脱離するビニルエーテルを得られる熱可塑性エラストマー組成物から除去したい場合や、成形流動性の観点ではR2は炭素数1〜7の有機基が好ましく、炭素数2〜4の有機基がより好ましい。脱離するビニルエーテルを得られる熱可塑性エラストマー組成物の可塑剤として利用する場合は、R2は炭素数8〜11の有機基であるのが好ましい。脱離するビニルエーテルにより得られる熱可塑性エラストマー組成物に滑性を付与したい場合はR2は炭素数12〜20の有機基であるのが好ましく、12〜18の有機基がより好ましい。
【0057】
<アクリル系ブロック共重合体(A)の製法>
アクリル系ブロック共重合体(A)を製造する方法としては、とくに限定されないが、開始剤を用いた制御重合を用いることが好ましい。制御重合としては、リビングアニオン重合や連鎖移動剤を用いるラジカル重合、近年開発されたリビングラジカル重合があげられる。なかでも、リビングラジカル重合が、アクリル系ブロック共重合体の分子量および構造の制御の点から好ましい。
【0058】
リビングラジカル重合は、重合末端の活性が失われることなく維持されるラジカル重合である。リビング重合とは狭義においては、末端が常に活性をもち続ける重合のことを指すが、一般には、末端が不活性化されたものと活性化されたものが平衡状態にある擬リビング重合も含まれる。ここでの定義も後者である。リビングラジカル重合は、近年様々なグループで積極的に研究がなされている。
【0059】
その例としては、ポリスルフィドなどの連鎖移動剤を用いるもの、コバルトポルフィリン錯体(ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ(J.Am.Chem.Soc.)、1994年、第116巻、7943頁)やニトロキシド化合物などのラジカル捕捉剤を用いるもの(マクロモレキュールズ(Macromolecules)、1994年、第27巻、7228頁)、有機ハロゲン化物などを開始剤とし遷移金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合(Atom Transfer Radical Polymerization:ATRP)などをあげることができる。本発明において、これらのうちいずれの方法を使用するかはとくに制約はないが、制御の容易さの点などから原子移動ラジカル重合が好ましい。
【0060】
原子移動ラジカル重合の具体例としては、特開2004−107447号公報に記載されている方法をあげることができる。
【0061】
<アクリル系重合体(B)>
本発明に係る熱可塑性エラストマー組成物を構成するアクリル系重合体(B)は、一分子当たり平均1.1個以上のエポキシ基を含有する重合体である。アクリル系重合体(B)は、組成物の成形時に可塑剤として成形流動性を向上させると同時に、アクリル系ブロック共重合体(A)中の単量体単位(c)の熱分解後に生成するカルボキシル基と成形時に反応し、アクリル系ブロック共重合体(A)を高分子量化あるいは架橋させることが可能である。なお、ここでいう個数はアクリル系重合体(B)分子中に存在するエポキシ基の平均の個数を表す。
【0062】
エポキシ基は、アクリル系重合体(B)1分子当たり平均して1.1個以上、好ましくは1.5個以上、より好ましくは2.0個以上含有させる。その数は、エポキシ基の反応性、エポキシ基の含有される部位および様式、アクリル系ブロック共重合体(A)1分子当たりの単量体単位(c)の含有数や部位および様式に応じて変化させる。エポキシ基の含有数が1.1個より少なくなると、ブロック共重合体を高分子量化、あるいは架橋が不十分になり、アクリル系ブロック共重合体(A)の耐熱性が不十分になる傾向がある。
【0063】
アクリル系重合体(B)は、1種または2種以上の(メタ)アクリル系単量体を重合させるか、又は、1種または2種以上の(メタ)アクリル系単量体と(メタ)アクリル系単量体以外の単量体とを重合させることにより得られたものであることが好ましい。
【0064】
(メタ)アクリル系単量体としては、アクリロイル基含有単量体及びメタクリロイル基含有単量体が挙げられ、具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸グリシジル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸エトキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸フェノキシエチル等が挙げられる。
【0065】
また、(メタ)アクリル系単量体以外の単量体としては、アクリル系単量体と共重合可能な単量体、例えば酢酸ビニル、スチレン等を用いることができる。
【0066】
ここで、耐候性や、アクリル系ブロック共重合体(A)との相溶性、成形物の変色の点からは、アクリル系重合体(B)中の全単量体単位に対するアクリロイル基含有単量体単位の割合は70質量%以上であることが好ましい。
【0067】
また、アクリル系ブロック共重合体(A)との相溶性の点からは、アクリル系重合体(B)は、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸エチル、およびアクリル酸−2−メトキシエチルからなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体50〜100重量%と、これらと共重合可能な他のアクリル酸エステルおよび/又は他のビニル系単量体50〜0重量%からなるものが好ましい。ビニル系単量体としては、スチレンが好ましい。
【0068】
また、アクリル系重合体(B)の重量平均分子量は、特に制限はないが、成形体用途には、30,000以下の低分子量のものが好ましく、500〜30,000のものがさらに好ましく、500〜10,000のものが特に好ましい。重量平均分子量が500未満の場合、成形体に粘着性が生じる傾向があり、一方、重量平均分子量が30,000を超えた場合、成形物の可塑化が不十分になる。
【0069】
アクリル系重合体(B)の粘度は、25℃においてコーン・プレート型の回転粘度計(E型粘度計)で測定した時、35,000mPa・s以下であるのが好ましい。より好ましい粘度は、10,000mPa・s以下である。特に好ましい粘度は、5,000mPa・s以下である。粘度が35,000mPa・sより高いと、組成物の可塑化効果が低下する傾向にある。好ましい粘度の下限は特にないが、アクリル系重合体の通常の粘度は10mPa・s以上であるのが好ましい。
【0070】
アクリル系重合体(B)のガラス転移温度Tgは、示差走査熱量測定法(DSC)で測定した場合に好ましくは100℃以下であり、より好ましくは25℃以下であり、さらに好ましくは0℃以下であり、特に好ましくは−30℃以下である。ガラス転移温度Tgが100℃を超える場合、可塑剤として成形性を向上させる効果が不十分になる傾向があり、また、得られる成形体の柔軟性が低下する傾向にある。
【0071】
アクリル系重合体(B)は、公知の所定の方法で重合を行うことにより製造される。重合方法は必要に応じて適宜選択すればよく、例えば、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、リビングアニオン重合や連鎖移動剤を用いる重合およびリビングラジカル重合等の制御重合等の方法により行なうことができるが、耐候性や耐熱性が良好で比較的低分子量かつ分子量分布の小さい重合体が得られる制御重合が好ましく、具体的には、特表昭57−502171号公報、特開昭59−6207号公報、特開昭60−215007号公報及びWO01/083619号公報に開示された高温連続重合を用いる方法がコスト面などの点でより好ましい。
【0072】
重合開始剤や連鎖移動剤を使用することなく、比較的低分子量のアクリル系重合体が得られることから、アクリル系重合体(B)は、180〜350℃の温度での重合反応により得ることが好ましい。このようにして得られるアクリル系重合体は可塑剤として優れており、耐候性も良好である。
【0073】
アクリル系重合体(B)としては、具体的には東亞合成(株)のARUFON(登録商標)XG4000、ARUFON UG4000、ARUFON XG4010、ARUFON UG4010、ARUFON XD945、ARUFON XD950、ARUFON UG4030、ARUFON UG4070などが好適に使用できる。これらは、オールアクリル、アクリレート/スチレン等のアクリル系重合体であって、エポキシ基を1分子中に1.1個以上含む。
【0074】
アクリル系重合体(B)は、アクリル系ブロック共重合体(A)100重量部に対して、0.5〜50重量部の範囲で使用するのが好ましく、1〜30重量部の範囲で使用するのがより好ましく、1.5〜20重量部の範囲で使用するのが特に好ましい。配合量が0.5重量部未満の場合には、成形性や得られる成形体の耐熱性が十分でないことがあり、50重量部を超えると、得られる組成物の機械特性が低下する傾向にある。
【0075】
<熱可塑性エラストマー組成物>
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、溶融粘度が低く、成形性に優れる一方、成形時にアクリル系ブロック共重合体(A)中の単量体単位(c)が熱分解してカルボキシル基を生成し、このカルボキシル基と、アクリル系重合体(B)中のエポキシ基とが反応して、アクリル系ブロック共重合体(A)が高分子量化あるいは架橋する。熱可塑性エラストマーの貯蔵安定性、耐熱性向上および成形時の溶融流動性向上の点で、成形時に単量体単位(c)が熱分解してカルボキシル基を生成し、架橋することが好ましい。
【0076】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、必要に応じて、成形時のカルボキル基の生成および生成したカルボキシル基の反応を促進させるために、所定の温度で加熱した時に活性を示す熱潜在性酸触媒を添加してもよい。この熱潜在性酸触媒は、60℃以上の温度において、酸触媒活性を示す化合物が好ましい。この熱潜在性酸触媒が60℃未満の温度で酸触媒活性を示す場合、単量体単位(c)が貯蔵中に分解してカルボキシル基を生成し、成形性が悪化する場合がある。熱潜在性酸触媒としては、具体的には、(i)プロトン酸をアレニウス塩基で中和した化合物、(ii)プロトン酸をルイス塩基で中和した化合物、(iii)ルイス酸をルイス塩基で中和した化合物、(iv)ルイス酸とトリアルキルホスフェートの混合物、(v)スルホン酸エステル類、(vi)リン酸エステル類、(vii)オニウム化合物類、(viii)アルミニウム錯体から誘導される化合物、および(ix)第4オニウム塩が好ましく挙げられる。
【0077】
プロトン酸をアレニウス塩基で中和した化合物(i)としては、例えばカルボン酸類、ハロゲノカルボン酸類、スルホン酸類、硫酸モノエステル類、リン酸モノおよびジエステル類、ポリリン酸エステル類、ホウ酸モノおよびジエステル類、等を水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、水酸化鉄等の各種金属水酸化物で中和した化合物が挙げられる。
【0078】
プロトン酸をルイス塩基で中和した化合物(ii)としては、例えばハロゲノカルボン酸類、スルホン酸類、硫酸モノエステル類、リン酸モノおよびジエステル類、ポリリン酸エステル類、ホウ酸モノおよびジエステル類、等を、アンモニア、モノエチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、ピペリジン、アニリン、モルホリン、シクロへキシルアミン、n−ブチルアミン、モノエチノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の各種アミンもしくはトリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィン、トリアルキルホスファイト、トリアリールホスファイトで中和した化合物、さらには、酸−塩基ブロック化触媒として市販されているネイキュアー2500X、X47−110、3525、5225(商品名、キングインダストリーズ社製)などが挙げられる。
【0079】
また、ルイス酸をルイス塩基で中和した化合物(iii)としては、例えばBF3、FeCl3、SnCl4、AlCl3、ZnCl2などのルイス酸を前記のルイス塩基で中和した化合物が挙げられる。あるいは上記ルイス酸とトリアルキルホスフェートとの混合物(iv)も挙げられる。
【0080】
スルホン酸エステル類(v)としては、例えば式(2)
【0081】
【化6】

(ただし、式中のR3はフェニル基、置換フェニル基、ナフチル基、置換ナフチル基またはアルキル基、R4は一級炭素または二級炭素を介してスルホニルオキシ基と結合している炭素数3〜18のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルカリール基、アルカノール基、飽和のシクロアルキル基またはヒドロキシシクロアルキル基もしくは不飽和のシクロアルケニルまたはヒドロキシシクロアルケニル基である。)で表される化合物が挙げられる。このような化合物としては、具体的には、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ノニルナフタレンスルホン酸などのスルホン酸類とn−プロパノール、n−ブタノール、n−ヘキサノール、n−オクタノールなどの第一級アルコール類またはイソプロパノール、2−ブタノール、2−ヘキサノール、2−オクタノール、シクロヘキサノールなどの第二級アルコール類とのエステル化物、さらには前記スルホン酸類とオキシラン基含有化合物との反応により得られるβ−ヒドロキシアルキルスルホン酸エステル類などが挙げられる。
【0082】
リン酸エステル類(vi)としては、例えば、式(3)で表される化合物が挙げられる。
【0083】
【化7】

(式中のR5は炭素数3〜10のアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基、hは1または2である。)
より具体的には、n−プロパノール、n−ブタノール、n−ヘキサノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール等の第一級アルコール類、およびイソプロパノール、2−ブタノール、2−ヘキサノール、2−オクタノール、シクロヘキサノール等の第二級アルコール類のリン酸モノエステル類あるいはリン酸ジエステル類が挙げられる。
【0084】
また、オニウム化合物(vii)としては、例えば式(4)〜(7)で表される化合物などが挙げられる。
[(R63NR7]+・X- ・・・・・(4)
[(R83PR9]+・X- ・・・・・(5)
[(R102OR11]+・X- ・・・・・(6)
[(R122SR13]+・X- ・・・・・(7)
式中のR6、R8、R10およびR12は炭素数1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルカリール基、アルカノール基またはシクロアルキル基であって、2個のR6、R8、R10およびR12は互いに結合してN、P、OまたはSをヘテロ原子とする複素環を形成していてもよく、R7、R9、R11およびR13は水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルカリール基、X-はSbF6-、AsF6-、PF6-またはBF4-である。
【0085】
また、触媒として、アルミニウム錯体から誘導される化合物(viii)を使用することができる。具体的には、オクチル酸アルミニウム等の金属石鹸、β−ジケトネートアルミニウム錯体、β−ジケトエステラートアルミニウム錯体、o−カルボニルフェノレートアルミニウム錯体が挙げられる。上記アルミニウム錯体の配位子として用いられるβ−ジケトンとしては、1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオン、1−フェニル−1,3−ブタンジオン、2,4−ペンタンジオン、3−フェニル−2,4−ペンタンジオン、5−ジメチル−2,4−へキサンジオン、5−フェニル−2,4−ペンタンジオン、2,6−ジメチル−3,5−へプタンジオン、2,6−テトラメチル−3,5−ペンタンジオン等が挙げられる。
【0086】
また、β−ジケトエステルとしては、エチルアセトアセテート、プロピルアセトアセテート、ブチルアセトアセテート、t−ブチルアセトアセテート、エチルベンゾイルアセテート等が挙げられ、o−カルボニルフェノールとしては、2−ヒドロキシ−ベンズアルデヒド、2’−ヒドロキシ−アセトフェノン、メチル−2−ヒドロキシベンゾエート、フェニル−2−ヒドロキシベンゾエート等が挙げられる。
【0087】
さらに、活性力を高めるために、上記アルミニウム錯体にさらにシラノール化合物を混合したアルミニウム錯体を用いてもよい。そのようなシラノール化合物としては、トリフェニルシラノール、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、へキシルトリメトキシシラン、へキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘプタデカトリフルオロデシルトリメトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン等が挙げられる。
【0088】
さらに、触媒として、第4オニウム塩(ix)を使用することもできる。より具体的には、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムアイオダイド等のテトラブチルアンモニウムハライド、テトラブチルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムブロマイド、テトラブチルホスホニウムアイオダイド等のテトラブチルホスホニウムハライド、テトラフェニルホスホニウムクロライド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムアイオダイド等のテトラフェニルホスホニウムハライド等が挙げられる。
【0089】
これらの触媒のうち、コスト面や入手が容易である点で、プロトン酸をアレニウス塩基で中和した化合物が好ましく、最終的に得られる成形体の耐水性や着色の点でアルミニウム錯体から誘導される化合物が好ましい。
【0090】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物において、これらの硬化促進剤は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。その配合量は、アクリル系ブロック共重合体(A)100重量部に対して、0.01〜10重量部の範囲で配合することが好ましい。熱潜在性酸触媒の量が0.01重量部未満では、触媒効果が十分に発揮されない傾向にあり、10重量部を超えると、最終的に得られる成形体が着色したり、耐水性が低下する傾向にある。
【0091】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、さらに必要に応じて充填剤を配合してもよい。充填剤としては、特に限定されないが、木粉、パルプ、木綿チップ、アスベスト、ガラス繊維、炭素繊維、マイカ、クルミ殻粉、もみ殻粉、グラファイト、ケイソウ土、白土、シリカ(ヒュームドシリカ、沈降性シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、ドロマイト、無水ケイ酸、含水ケイ酸など)、カーボンブラックのような補強性充填剤;重質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、べんがら、アルミニウム微粉末、フリント粉末、酸化亜鉛、活性亜鉛華、亜鉛末、炭酸亜鉛およびシラスバルーンなどのような充填剤;石綿、ガラス繊維およびガラスフィラメント、炭素繊維、ケブラー繊維、ポリエチレンファイバーなどのような繊維状充填剤などがあげられる。
【0092】
これら充填剤のうちでは機械特性の改善や補強効果、コスト面等から無機充填剤がより好ましく、酸化チタン、カーボンブラック、炭酸カルシウム、シリカ、タルクがより好ましい。
【0093】
また、シリカの場合は、その表面がオルガノシランやオルガノシラザン、ジオルガノポリシロキサンなどの有機ケイ素化合物で予め疎水処理されたシリカを用いてもよい。さらに、炭酸カルシウムは、脂肪酸、脂肪酸石鹸、脂肪酸エステルなどの有機物や各種界面活性剤、および、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤などの各種カップリング剤などの表面処理剤を用いて表面処理を施してあるものを用いてもよい。
【0094】
充填剤を用いる場合、その配合量は、アクリル系ブロック共重合体(A)100重量部に対して、5〜200重量部の範囲とするのが好ましく、10〜100重量部の範囲とするのがより好ましい。配合量が5重量部未満の場合には、得られる成形体の補強効果が十分でないことがあり、200重量部を越えると得られる組成物の成形が低下する傾向にある。充填剤はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0095】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、必要に応じて成形性や金型からの離型性、得られる成形体の表面の低摩擦化のために、各種滑剤を配合してもよい。
【0096】
滑剤としては、たとえば、ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、パルミチン酸カリウム、パルミチン酸ナトリウムなどの脂肪酸金属塩、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、モンタン酸系ワックスなどのワックス類、低分子量ポリエチレンや低分子量ポリプロピレンなどの低分子量ポリオレフィン、ジメチルポリシロキサンなどのポリオルガノシロキサン、オクタデシルアミン、リン酸アルキル、脂肪酸エステル、エチレンビスステアリルアミドなどのアミド系滑剤、4フッ化エチレン樹脂などのフッ素樹脂粉末、二硫化モリブデン粉末、シリコーン樹脂粉末、シリコーンゴム粉末、シリカなどを用いることができる。これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、脂肪酸エステル、エチレンビスステアリルアミドがコスト面や成形性に優れており好ましい。
【0097】
滑剤を用いる場合の配合量は、アクリル系ブロック共重合体(A)100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲とするのが好ましく、0.2〜10重量部の範囲とするのがより好ましい。配合量が0.1重量部未満の場合には、成形性の改善効果や得られる成形体の低摩擦化が不十分となることがあり、20重量部を超えると、得られる成形体の機械特性や耐薬品性などが悪化する傾向にある。滑剤はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0098】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、熱可塑性エラストマー組成物および得られる成形体の諸物性の調整を目的として、必要に応じて、上記以外の各種添加剤を添加してもよい。このような添加剤として安定剤、可塑剤、柔軟性付与剤、難燃剤、顔料、帯電防止剤、抗菌抗カビ剤などが挙げられる。
【0099】
上記の安定剤としては、老化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤などがあげられる。老化防止剤としては、例えば、フェニル−α−ナフチルアミン(PAN)、オクチルジフェニルアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(DPPD)、N,N’−ジ−β−ナフチル−p−フェニレンジアミン(DNPD)、N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン(IPPN)、N,N’−ジアリル−p−フェニレンジアミン、フェノチアジン誘導体、ジアリル−p−フェニレンジアミン混合物、アルキル化フェニレンジアミン、4,4’−ビス(α、α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、N−フェニル−N’−(3−メタクリロイロキシ−2−ヒドロプロピル)−p−フェニレンジアミン、ジアリルフェニレンジアミン混合物、ジアリル−p−フェニレンジアミン混合物、N−(1−メチルヘプチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、ジフェニルアミン誘導体などのアミン系老化防止剤、2−メルカプトベンゾイミダゾール(MBI)などのイミダゾール系老化防止剤、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、ペンタエリスリチルテトラキス[3−(5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)−プロピネート]などのフェノール系老化防止剤、ニッケルジエチル−ジチオカーバメイトなどのリン酸塩系老化防止剤、トリフェニルホスファイトなどの2次老化防止剤、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートなどがあげられる。また、光安定剤や紫外線吸収剤としては、4−t−ブチルフェニルサリシレート、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、エチル−2−シアノ−3,3‘−ジフェニルアクリレート、2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、2−ヒドロキシ−5−クロルベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、モノグリコールサリチレート、オキザリック酸アミド、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンなどがあげられる。
【0100】
このような安定剤としては、具体的には、Irganox(登録商標)1010(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)、サノール(登録商標)LS770(三共ライフテック株式会社)、アデカスタブ(登録商標)LA−57(旭電化工業株式会社製)、アデカスタブLA−68(旭電化工業株式会社製)、Chimassorb(登録商標)944(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)、サノールLS765(三共ライフテック株式会社)、アデカスタブLA−62(旭電化工業株式会社製)、TINUVIN(登録商標)144(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)、アデカスタブLA−63(旭電化工業株式会社製)、TINUVIN622(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)、アデカスタブLA−32(旭電化工業株式会社製)、アデカスタブLA−36(旭電化工業株式会社製)、TINUVIN571(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)、TINUVIN234(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)、アデカスタブLA−31(旭電化工業株式会社製)、TINUVIN1130(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)、アデカスタブAO−20(旭電化工業株式会社製)、アデカスタブAO−50(旭電化工業株式会社製)、アデカスタブ2112(旭電化工業株式会社製)、アデカスタブPEP−36旭電化工業株式会社製)、スミライザーGM(住友化学工業株式会社)、スミライザーGS(住友化学工業株式会社)、スミライザーTP−D(住友化学工業株式会社)などがあげられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。なかでもアクリル系ブロック体の熱や光による劣化防止効果やコストなので点で、サノールLS770、Irganox1010、スミライザーGS、TINUVIN234が好ましい。
【0101】
上記の可塑剤としては、例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジ−(2−エチルヘキシル)、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸オクチルデシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジシクロヘキシル等のフタル酸誘導体;ジメチルイソフタレートのようなイソフタル酸誘導体;ジ−(2−エチルヘキシル)テトラヒドロフタル酸のようなテトラヒドロフタル酸誘導体;アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−n−ヘキシル、アジピン酸ジ−(2−エチルヘキシル)、アジピン酸イソノニル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジブチルジグリコール等のアジピン酸誘導体;アゼライン酸ジ−2−エチルヘキシル等のアゼライン酸誘導体;セバシン酸ジブチル等のセバシン酸誘導体;ドデカン−2−酸誘導体;マレイン酸ジブチル、マレイン酸ジ−2−エチルヘキシル等のマレイン酸誘導体;フマル酸ジブチル等のフマル酸誘導体;トリメリト酸トリス−2−エチルヘキシル等のトリメリト酸誘導体;ピロメリト酸誘導体;クエン酸アセチルトリブチル等のクエン酸誘導体;イタコン酸誘導体;オレイン酸誘導体;リシノール酸誘導体;ステアリン酸誘導体;その他脂肪酸誘導体;スルホン酸誘導体;リン酸誘導体;グルタル酸誘導体;アジピン酸、アゼライン酸、フタル酸などの二塩基酸とグリコールおよび一価アルコールなどとのポリマーであるポリエステル系可塑剤、グルコール誘導体、グリセリン誘導体、塩素化パラフィン等のパラフィン誘導体、エポキシ誘導体ポリエステル系重合型可塑剤、ポリエーテル系重合型可塑剤、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート誘導体等が挙げられる。本発明において可塑剤はこれらに限定されるいことがなく、種々の可塑剤を用いることができ、ゴム用可塑剤として広く市販されているものも用いることができる。これらの化合物は、アクリル系ブロック共重合体(A)の粘度を低くすることが期待できる。市販されている可塑剤としては、チオコールTP(モートン社製)、アデカサイザー(登録商標)O−130P、C−79、UL−100、P−200、RS−735(旭電化社製)などが挙げられる。これら以外の高分子量の可塑剤としては、アクリル系重合体、ポリプロピレングリコール系重合体、ポリテトラヒドロフラン系重合体、ポリイソブチレン系重合体などがあげられる。特に限定されないが、このなかでも低揮発性で加熱による減量の少ない可塑剤であるアジピン酸誘導体、フタル酸誘導体、グルタル酸誘導体、トリメリト酸誘導体、ピロメリト酸誘導体、ポリエステル系可塑剤、グリセリン誘導体、エポキシ誘導体ポリエステル系重合型可塑剤、ポリエーテル系重合型可塑剤、などが好ましい。
【0102】
上記の柔軟性付与剤としては、特に限定はなく、例えば、プロセスオイル等の軟化剤;動物油、植物油等の油分;灯油、軽油、重油、ナフサ等の石油留分などが挙げられる。軟化剤としては、プロセスオイルが挙げられ、より具体的には、パラフィンオイル;ナフテン系プロセスオイル;芳香族系プロセスオイル等の石油系プロセスオイル等が挙げられる。植物油としては、例えばひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、パインオイル、トール油等が例示でき、これらの柔軟性付与剤は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0103】
上記の難燃剤としては、特に限定はなく、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、デカブロモビフェニル、デカブロモビフェニルエーテル、三酸化アンチモンなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、複数を組合せて用いてもよい。
【0104】
上記の顔料としては、特に限定はなく、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、硫化亜鉛、酸化亜鉛などを用いることができる。これらは単独で用いても、複数を組合わせて用いてもよい。
【0105】
<熱可塑性エラストマー組成物の製造方法>
熱可塑性エラストマー組成物の製造方法には特に制限はなく、バッチ式混錬装置や連続混錬装置を用いることにより、熱可塑性エラストマー組成物を製造することができる。バッチ式混練装置としては、例えば、ミキシングロール、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、高剪断型ミキサーを使用できる。また、連続混練装置としては、単軸押出機、二軸押出機、KCK押出混練機などを用いることができる。さらに、機械的に混合し、ペレット状に賦形する方法などの既存の方法を用いることができる。
【0106】
熱可塑性エラストマー組成物を製造するための混練時の温度は、アクリル系ブロック共重合体(A)とアクリル系重合体(B)との反応による成形性低下が生じない温度が好ましい。アクリル系ブロック共重合体(A)およびアクリル系重合体(B)が反応して成形性が悪化する温度は、単量体単位(c)が熱分解してカルボキシル基を生成する温度、エポキシ基の種類、導入量、アクリル系ブロック共重合体(A)やアクリル系重合体(B)の組成、アクリル系ブロック共重合体(A)とアクリル系重合体(B)の相溶性などによって決まる。このため、組成等を変更することにより、所望の温度で反応するように調整する。ここで、単量体単位(c)が熱分解してカルボキシル基が生成する温度および生成したカルボキシル基が反応する温度は、得られる組成物の成形を可能とするため、200℃以下であることが好ましく、180℃以下であることがより好ましく、150℃以下であることがさらに好ましい。
【0107】
なお、高分子量化や架橋が起こらない温度で混練することが好ましいが、一部高分子量化や部分的に架橋が起こっても成形可能な程度であればよい。
【0108】
また、パウダースラッシュ成形の場合は、熱可塑性エラストマー組成物を粉体として得ることが好ましい。粉体を得る方法としては、上記の方法で加工したブロック状態またはペレット状態の熱可塑性エラストマー組成物を、ターボミル、ピンミル、ハンマーミル、遠心ミル等の衝撃型微粉砕機を用いて、微粉砕する方法がある。粉砕は、通常は常温で行うが、冷媒や冷却設備を使用して機械粉砕することもできる。
【0109】
<熱可塑性エラストマー組成物の成形方法>
上記のようにして得られた組成物は、種々の方法で成形することができる。成形方法としては、例えば、パウダースラッシュ成形、射出成形、射出ブロー成形、ブロー成形、押出ブロー成形、押出成形、カレンダー成形、真空成形、プレス成形などが適用可能であるが、パウダースラッシュ成形がより好適に使用される。ここで、パウダースラッシュ成形とは、組成物パウダーを高温に加熱された成形金型に流し込み、溶融成形させ、ある一定時間経過後に冷却固化された成形体を取り出す方法である。パウダースラッシュ成形では、無加圧下でも流動して溶融成形される必要がある。一方で、成形後の成形体は100℃以上の使用環境に曝される。このことから、成形性と耐熱性とのバランスをとることが困難である。しかし、本発明の組成物は、成形前はアクリル系ブロック共重合体(A)とアクリル系重合体(B)が未反応の状態であるため、金型内での溶融性に優れる一方、冷却固化されるまでの一定時間内にアクリル系ブロック共重合体(A)とアクリル系重合体(B)が反応し、アクリル系ブロック共重合体(A)が高分子量化あるいは架橋されることによって成形後の耐熱性が向上する。このことから、パウダースラッシュ成形に好適な材料であるといえる。
【0110】
パウダースラッシュ成形において、アクリル系ブロック共重合体(A)が高分子量化あるいは架橋されることによって成形後の耐熱性が向上するが、アクリル系ブロック共重合体(A)の高分子量化によって耐熱性を付与する場合には、成形後のアクリル系ブロック共重合体(A)の数平均分子量を100,000以上とすることが好ましく、150,000以上とすることがより好ましく、200,000以上とすることがさらに好ましい。数平均分子量が100,000より低いと耐熱性の改善効果が低くなる。このことから本発明の熱可塑性エラストマー組成物は数平均分子量40,000以上のアクリル系ブロック共重合体(A)を用いることが好ましい。
【実施例】
【0111】
本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例におけるBA、EA、TBA、MMA、AAはそれぞれ、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−t−ブチル、メタアクリル酸メチル、アクリル酸を表わす。また、実施例中に記載した分子量や重合反応の転化率、各物性評価は、以下の方法に従って行った。
【0112】
<分子量測定法>
本実施例に示す分子量は以下に示すGPC分析装置で測定し、クロロホルムを移動相として、ポリスチレン換算の分子量を求めた。システムとして、ウオーターズ(Waters)社製GPCシステムを用い、カラムに、昭和電工(株)製Shodex K−804(ポリスチレンゲル)を用いた。
【0113】
<重合反応の転化率測定法>
本実施例に示す重合反応の転化率は以下に示す分析装置、条件で測定した。
使用機器:(株)島津製作所製ガスクロマトグラフィーGC−14B
分離カラム:J&W SCIENTIFIC INC製、キャピラリーカラムSupelcowax−10、0.35mmφ×30m
分離条件:初期温度60℃、3.5分間保持
昇温速度40℃/min
最終温度140℃、1.5分間保持
インジェクション温度250℃
ディテクター温度250℃
試料調整:サンプルを酢酸エチルにより約10倍に希釈し、酢酸ブチルまたはアセトニトリルを内部標準物質とした。
【0114】
<耐エタノール性試験>
本実施例および比較例に示す耐エタノール性は以下に示す条件で測定した。
【0115】
実施例および比較例にて作製した、シボ模様のシートを平面に設置し、ピペットにてエタノール(和光純薬(株)製)を1滴滴下し、24時間室温で放置した。その後表面を目視で観察し、跡のないものを○、白化がみとめられるものを×で評価した。
【0116】
<耐油性試験>
本実施例および比較例に示す耐油性は以下に示す条件で測定した。
実施例および比較例にて作製した、シボ模様のシートを平面に設置し、ピペットにて流動パラフィン(ナカライテスク(株)製)を1滴滴下し、24時間室温で放置した。その後、流動パラフィンをキムワイプ(登録商標)((株)クレシア製)でふき取り、表面を目視で観察し、跡のないものを○、白化がみとめられるものを×で評価した。
【0117】
<耐熱性試験>
本実施例および比較例に示す耐熱性は以下に示す条件で測定した。
実施例および比較例にて作製したシボ模様のシートを24時間120℃で放置した。その後、シート表面を目視で観察し、シボ模様の変化が認められないものを○、シボ模様の変化が認められるものを×として評価した。
【0118】
<ウレタン接着性試験>
実施例に従って組成物をプレス成形して表皮材を作製した。主成分が4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートであるカートリッジタイプポリウレタン(エアータイト(株)製)を金属板上に塗布し、すぐにその発泡体上にプレス成形した表皮材を載せ、接着させた。12時間以上経過した後(完全に発泡体が硬化している状態)で、発泡ウレタンから表皮材を手で剥離させて破壊の状態を観察し、ウレタン材料で破壊が起こっているものを○、シートとウレタンの界面で破壊が起こっているものを×として評価した。
【0119】
<パウダースラッシュ性試験>
本実施例および比較例に示す成形時の溶融流動性(パウダースラッシュ性)は以下に示す方法で評価した。
実施例および比較例に従って、組成物の塊を作製した。ドライアイスで冷却した小型粉砕機SK−M2(協立理工(株)製)に組成物の塊を投入し、ドライアイスを加えつつ粉砕した。得られたパウダーを、以下の条件にて評価した。得られたパウダーを200℃に加熱した皮シボ金属板上に薄く広げて載せ、溶融状態を目視にて観察した。
評価指標:パウダーが完全に溶融するもの:○、パウダーに一部溶け残りがあるもの:△、パウダーが溶融しないもの:×として評価した。
【0120】
<貯蔵安定性試験>
本実施例および比較例に示す組成物の貯蔵安定性は以下に示す方法で評価した。
パウダースラッシュ試験用に作製したパウダーを80℃オーブン中で1日、3日、6日放置した後、パウダースラッシュ試験を実施し、80℃オーブン中への放置前後での溶融流動性(パウダースラッシュ性)を観察することで評価した。
評価指標:6日放置後のパウダースラッシュ性が○のものを○、6日放置後のパウダースラッシュ性が×のものを×として評価した。
【0121】
(製造例1)
アクリル酸1−エトキシエチル(以下、EEA)の合成
300mlの三口フラスコにアクリル酸30gとリン酸2−エチルヘキシル0.55gを仕込み、攪拌を開始した。その後、エチルビニルエーテル60gを滴下し、内温が35℃以下になるように水冷しながら20時間攪拌し、反応させた。
【0122】
この反応液を減圧蒸留することで、精製されたEEAを得た。EEAの合成は1H−NMR(核磁気共鳴スペクトル)により確認した。
【0123】
(製造例2)
(MMA−co−EA)−b−(BA−co−EEA)−b−(MMA−co−EA)型アクリル系ブロック共重合体(この式において、(MMA−co−EA−)はMMAとEAからなる重合体ブロック、(BA−co−EEA)はBAとEEAからなる重合体ブロックを意味し、(MMA−co−EA−)−b−(BA−co−EEA)−b−(MMA−co−EA)は、(MMA−co−EA−)ブロックと(BA−co−EEA)ブロックがこの順に結合したブロック共重合体を意味する。以下「重合体1」と記載する)の合成
2Lの耐圧反応器内を窒素置換したのち、臭化銅2.15g(15ミリモル)、BA238g(1.86モル)およびEEA14g(98ミリモル)を仕込み、攪拌を開始した。その後、開始剤2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル3.0g(8ミリモル)をアセトニトリル(窒素バブリングしたもの)22.0gに溶解させた溶液を仕込み、内溶液を75℃に昇温しつつ30分間攪拌した。内温が75℃に到達した時点で、配位子ペンタメチルジエチレントリアミン0.26g(1ミリモル)を加えてアクリル系重合体ブロックの重合を開始した。
【0124】
重合開始から一定時間ごとに、重合溶液を約0.2mLサンプリングし、これをガスクロマトグラム分析することによりBA、EEAの転化率を決定した。重合の際、ペンタメチルジエチレントリアミンを随時加えることで重合速度を制御した。なお、ペンタメチルジエチレントリアミンはアクリル系重合体ブロック重合時に合計4回(合計1.04g)添加した。
【0125】
BAの転化率が97.8%の時点で、MMA154g(1.54モル)、EA25g(0.25モル)、塩化銅1.48g(15ミリモル)、ペンタメチルジエチレントリアミン0.26g(1ミリモル)およびトルエン(窒素バブリングしたもの)332gを加えて、メタアクリル系重合体ブロックの重合を開始した。
【0126】
アクリル系重合体ブロック重合時と同様にして、MMAの転化率を決定した。MMAを投入した時点でサンプリングを行い、これを基準としてMMAの転化率を決定した。重合の際、ペンタメチルジエチレントリアミンを随時加えることで重合速度を制御した。なお、ペンタメチルジエチレントリアミンはメタアクリル系重合体ブロック重合時に合計6回(合計1.56g)添加した。MMAの転化率が94.4%の時点でトルエン900gを加え、水浴で反応器を冷却して反応を終了させた。
【0127】
得られた反応溶液にトルエンを加えて、重合体濃度が25重量%になるように希釈した。その後、このポリマー溶液を、活性アルミナ(和光純薬(株)製)を充填したカラムを通過させ、ポリマー溶液から触媒を除去、精製した。 さらに、この溶液を乾燥させて溶剤および残存モノマーを除き、単量体単位(c)(R1は水素、R2はC25)を重合体主鎖中に有する目的の重合体1を得た(一分子当たりの単量体単位(c)の数(平均):約12個)。EEAの重合は、重合体1の1H−NMR(核磁気共鳴スペクトル)により確認した。
【0128】
得られた重合体1のGPC分析を行なったところ、数平均分子量Mnは70363、分子量分布Mw/Mnは1.45であった。
【0129】
(製造例3)
(MMA−co−BA)−b−BA−b−(MMA−co−BA)型アクリル系ブロック共重合体(以下、「重合体2」と記載する)の合成
5Lのセパラブルフラスコの重合容器内を窒素置換したのち、臭化銅5.7g(40ミリモル)を量り取り、アセトニトリル(窒素バブリングしたもの)59gを加えた。30分間70℃で加熱攪拌したのち、開始剤2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル8.0g(22ミリモル)およびBA671g(5.2モル)を加えた。85℃で加熱攪拌し、配位子ペンタメチルジエチレントリアミン0.69g(4.0ミリモル)を加えて重合を開始した。
【0130】
重合開始から一定時間ごとに、重合溶液を約0.2mLサンプリングして、これをガスクロマトグラム分析することによりBAの転化率を決定した。ペンタメチルジエチレントリアミンを随時加えることで重合速度を制御した。BAの転化率が94.5%の時点で、MMA391g(3.9モル)、BA61g(0.47モル)、塩化銅4.0g(40ミリモル)、ペンタメチルジエチレントリアミン0.69g(4.0ミリモル)およびトルエン(窒素バブリングしたもの)841gを加えた。同様にして、MMA、BAの転化率を決定した。MMAの転化率が90.5%、MMA/BA添加直後のBA濃度を基準としたBAの転化率が67.1%の時点で、トルエン1500gを加え、水浴で反応器を冷却して反応を終了させた。
【0131】
反応溶液をトルエン700gで希釈し、p−トルエンスルホン酸一水和物16.0gを加えて室温で3時間撹拌し、析出した固形分を濾過で除いた。得られたポリマー溶液に吸着剤キョーワード500SH(協和化学(株)製)を16.0g加えて室温でさらに1時間撹拌した。桐山漏斗で吸着剤を濾過し、無色透明のポリマー溶液を得た。この溶液を乾燥させて溶剤および残存モノマーを除き、単量体単位(c)を有さない重合体2を得た(一分子当たりの単量体単位(c)の数:0個)。
【0132】
得られた重合体2のGPC分析を行なったところ、数平均分子量Mnが62600、分子量分布Mw/Mnが1.44であった。
【0133】
(製造例4)
(MMA−co−EA)−b−(BA−co−AA)−b−(MMA−co−EA)型アクリル系ブロック共重合体(以下、重合体3と記載する)の合成
500Lの耐圧反応器内を窒素置換したのち、臭化銅639g(4.45モル)、BA71,831g(560モル)およびTBA3,203g(25.0モル)を仕込み、攪拌を開始した。その後、開始剤2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル891g(2.47モル)をアセトニトリル(窒素バブリングしたもの)6588gに溶解させた溶液を仕込み、内溶液を75℃に昇温しつつ30分間攪拌した。内温が75℃に到達した時点で、配位子ペンタメチルジエチレントリアミン77.2g(0.445モル)を加えてアクリル系重合体ブロックの重合を開始した。
【0134】
重合開始から一定時間ごとに、重合溶液を約100mLサンプリングし、これをガスクロマトグラム分析することによりBA、TBAの転化率を決定した。重合の際、ペンタメチルジエチレントリアミンを随時加えることで重合速度を制御した。なお、ペンタメチルジエチレントリアミンはアクリル系重合体ブロック重合時に合計2回(合計154g)添加した。
【0135】
BAの転化率が98.9%、TBAの転化率が99.0%の時点で、MMA45,779g(457モル)、EA7,432g(74.2モル)、塩化銅441g(4.45モル)、ペンタメチルジエチレントリアミン77.2g(0.445モル)およびトルエン(窒素バブリングしたもの)98641gを加えて、メタアクリル系重合体ブロックの重合を開始した。
【0136】
MMA、EAを投入した時点でサンプリングを行い、これを基準としてMMA、EAの転化率を決定した。MMA、EAを投入後、内温を85℃に設定した。重合の際、ペンタメチルジエチレントリアミンを随時加えることで重合速度を制御した。なお、ペンタメチルジエチレントリアミンはメタアクリル系重合体ブロック重合時に合計6回(合計463g)添加した。MMAの転化率が95.9%の時点でトルエン220,000gを加え、反応器を冷却して反応を終了させた。得られたブロック共重合体のGPC分析を行ったところ、数平均分子量Mnは77,400、分子量分布Mw/Mnは1.44であった。得られた反応溶液にトルエンを加えて重合体濃度を25重量%とした。この溶液にp−トルエンスルホン酸を1,779g加え、反応機内を窒素置換し、30℃で3時間撹拌した。反応液をサンプリングし、溶液が無色透明になっていることを確認して、昭和化学工業製ラヂオライト#3000を6,116g添加した。その後反応機を窒素により0.1〜0.4MPaGに加圧し、濾材としてポリエステルフェルトを備えた加圧濾過機(濾過面積0.45m2)を用いて固体分を分離した。
【0137】
得られた濾液に対して、イルガノックス1010(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)750gを添加し、さらに内部標準物質としてTBMAを濾液100wt%に対して0.1wt%を添加した。この溶液を150℃で4時間加熱攪拌した。4時間後、溶液をサンプリングし、GC測定にてTBMAが消失していることを確認して反応終了とし、冷却した。
【0138】
得られた溶液に対し、キョーワード500SH、9,275gを加え反応機内を窒素置換し、30℃で1時間撹拌した。溶液をサンプリングし、溶液が中性になっていることを確認して反応終了とした。その後反応機を窒素により0.1〜0.4MPaGに加圧し、濾材としてポリエステルフェルトを備えた加圧濾過機(濾過面積0.45m2)を用いて固体分を分離し、重合体溶液を得た。得られた重合体溶液にイルガノックス1010(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)750gと、酸トラップ剤としてハイドロタルサイトDHT−4A−2(協和化学工業(株)製)1,325gを添加した。
【0139】
引き続き重合体溶液から溶媒成分を蒸発した。蒸発機は株式会社栗本鐵工所製SCP100(伝熱面積1m2)を用いた。蒸発機入口の熱媒オイルを180℃、蒸発機の真空度を90Torr、スクリュー回転数を60rpm、重合体溶液の供給速度を32kg/hに設定し重合体溶液の蒸発を実施した。重合体は排出機を通じ、φ4mmのダイスにてストランドとし、アルフローH50ES(主成分:エチレンビスステアリン酸アミド、日本油脂(株)製)の3%懸濁液で満たした水槽で冷却後、ペレタイザーにより円柱状のペレットを得た。このようにして重合体3(一般式(1)のR1およびR2が水素である単量体単位を有する)ペレットを作製した(一分子当たりの単量体単位(c)の数(平均):約10個)。
【0140】
t−ブチルエステル部位の酸無水物基およびカルボキシル基への変換効率測定は、280℃熱分解反応によりt−ブチル基から発生するイソブチレン量を定量することにより行った。測定の結果、得られた樹脂の変換効率は95%以上であった。 (実施例1)
製造例2で得られた重合体1;50gをトルエン200gに溶解させた後、重合体1;100重量部に対し、オールアクリルで、エポキシ基を1分子中に1.1個以上(概算値4個(カタログより))含有するアクリル系重合体であるARUFON XG4010(東亞合成(株)製)10重量部の割合で、重合体1の溶液に添加して溶解させた。この溶液を80℃で5時間真空乾燥してトルエンを除去し、塊状サンプルを得た。
【0141】
得られたサンプルを、皮シボ金属板を用い、設定温度200℃で8分間熱プレス((株)神藤金属工業所製 圧縮成形機NSF−50)成形し、皮シボ模様が転写された厚さ1mmの評価用の成形体を得た。これらの成形体について、耐エタノール性、耐油性、ウレタン接着性、耐熱性試験を実施した。また、上記で得られた塊状サンプルを粉砕したパウダーを用いて、パウダースラッシュ性試験、貯蔵安定性試験を実施した。結果を表1に示す。
【0142】
(比較例1)
製造例3で得られた重合体2を、皮シボ金属板を用い、設定温度200℃で8分間熱プレス((株)神藤金属工業所製 圧縮成形機NSF−50)成形し、皮シボ模様が転写された厚さ1mmの評価用の成形体を得た。これらの成形体について、耐エタノール性、耐油性、ウレタン接着性、耐熱性試験を実施した。また、重合体2を粉砕したパウダーを用いて、パウダースラッシュ性試験、貯蔵安定性試験を実施した。結果を表1に示す。単量体単位(c)を有さず、架橋または高分子量化反応を起こさない重合体2は、パウダースラッシュ成形性には優れるが、耐熱性、ウレタン接着性が劣ることがわかる。
【0143】
(比較例2)
製造例4で得られた重合体3;50gをトルエン200gに溶解させた後、重合体3;100重量部に対し、オールアクリルで、エポキシ基を1分子中に1.1個以上(概算値4個(カタログより))含有するアクリル系重合体であるARUFON XG4010(東亞合成(株)製)10重量部の割合で、重合体3の溶液に添加し溶解させた。この溶液からトルエンを80℃で5時間真空乾燥して除去し、塊状サンプルを得た。
【0144】
得られたサンプルを、皮シボ金属板を用い、設定温度200℃で8分間熱プレス((株)神藤金属工業所製 圧縮成形機NSF−50)成形し、皮シボ模様が転写された厚さ1mmの評価用の成形体を得た。これらの成形体について、耐エタノール性、耐油性、ウレタン接着性、耐熱性試験を実施した。また、上記で得られた塊状サンプルを粉砕したパウダーにて、パウダースラッシュ性試験、貯蔵安定性試験を実施した。結果を表1に示す。
【0145】
パウダースラッシュ成形性および成形シート特性には優れるが、組成物の貯蔵安定性に劣ることがわかる。
【0146】
【表1】

【0147】
表1(実施例1および比較例1〜2)から明らかなように、本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、パウダースラッシュ成形性に優れるばかりでなく、得られた成形体の耐熱性が、ブロック体だけのものに比べて向上していることがわかる。また、耐エタノール性や耐油性にも優れることがわかる。さらに、官能基を単量体単位(c)のような構造とすることにより、貯蔵安定性も改善することができることがわかる。さらに、得られたシートを自動車用表皮材として用いる場合、一般的に基材として用いられているポリウレタン等にシートを接着する必要があるが、本発明に係る組成物は、良好な接着性を示すことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0148】
本発明の熱可塑性エラストマー組成物を成形して得られた成形体は、耐熱性、耐候性、耐薬品性、耐油性、接着性、柔軟性、耐磨耗性等、歪回復性、に優れることから、本発明にかかる熱可塑性エラストマー組成物は、表皮材料、タッチパネル等の良好な触感が求められる材料、外観が重要視される材料、耐磨耗性材料、耐油性材料、制振材料、粘着材料のような材料として使用することができる。また、その形状としてはシート状、平板状、フィルム状、小型成形体、大型成形体その他任意の形状として、またパネル類、ハンドル類、グリップ類、スイッチ類のような部品として、さらにそれ以外にもシーリング部材として用いることができる。用途としては、特に制限されないが、自動車用、家庭用電気製品用、または事務用電気製品用が例示される。たとえば、自動車用表皮材料、自動車用触感材料、自動車用外観材料、自動車用パネル類、自動車用ハンドル類、自動車用グリップ類、自動車用スイッチ類として、また、家庭用または事務用電気製品用パネル類、家庭用または事務用電気製品用スイッチ類などを例示することができる。この中でも、自動車内装用表皮に好適に使用される。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
メタアクリル系重合体を主成分とするメタアクリル系重合体ブロック(a)およびアクリル系重合体を主成分とするアクリル系重合体ブロック(b)からなり、主鎖中に、一般式(1):
【化1】

(式中のR1は水素またはメチル基を表す。式中のR2は炭素数1〜20の有機基を表す。)
で表される単量体単位(c)を一分子当たり平均一つ以上含有するアクリル系ブロック共重合体(A)と、一分子当たり平均1.1個以上のエポキシ基を有するアクリル系重合体(B)を含有することを特徴とする熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項2】
アクリル系ブロック共重合体(A)が、メタアクリル系重合体を主成分とするメタアクリル系重合体ブロック(a)10〜60重量%と、アクリル系重合体を主成分とするアクリル系重合体ブロック(b)90〜40重量%からなることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項3】
アクリル系重合体ブロック(b)が、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸エチルおよび、アクリル酸−2−メトキシエチルからなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体50〜100重量%と、これらと共重合可能な他のアクリル酸エステルおよび/又は他のビニル系単量体50〜0重量%からなることを特徴とする請求項1または2に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項4】
アクリル系ブロック共重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した数平均分子量が40,000〜100,000であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項5】
アクリル系ブロック共重合体(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が1.8以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項6】
アクリル系ブロック共重合体(A)が、原子移動ラジカル重合により製造されたブロック共重合体であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項7】
メタアクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度が25〜130℃であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項8】
アクリル系重合体(B)の重量平均分子量が30,000以下であることを特徴とする請求1から7のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項9】
アクリル系重合体(B)の重量平均分子量が500〜10,000であることを特徴とする請求項8に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項10】
アクリル系重合体(B)のガラス転移温度が100℃以下であることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項11】
アクリル系重合体(B)が、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸エチル、およびアクリル酸−2−メトキシエチルからなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体50〜100重量%と、これらと共重合可能な他のアクリル酸エステルおよび/又は他のビニル系単量体50〜0重量%からなることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項12】
アクリル系重合体(B)の粘度が35,000mPa・s以下であることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項13】
アクリル系ブロック共重合体(A)100重量部に対して、アクリル系重合体(B)を1〜30重量部含有することを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項14】
一般式(1)の単量体単位(c)中のR2が、炭素数12〜18の有機基であることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項15】
アクリル系ブロック共重合体(A)100重量部に対して、さらに充填剤を5〜200重量部含有することを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項16】
アクリル系ブロック共重合体(A)100重量部に対して、さらに滑剤を0.1〜20重量部含有することを特徴とする請求項1から15のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項17】
アクリル系ブロック共重合体(A)100重量部に対して、さらに可塑剤を5〜30重量部含有することを特徴とする請求項1から16のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項18】
アクリル系ブロック共重合体100重量部に対して、所定の温度で加熱することにより活性を示す熱潜在性酸触媒を0.01〜5重量部含有することを特徴とする請求項1から17のいずれかに記載の熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項19】
請求項1から18のいずれかに記載の組成物を含有することを特徴とするパウダースラッシュ成形用熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項20】
請求項1から19のいずれかに記載の組成物をパウダースラッシュ成形して成ることを特徴とする成形品。
【請求項21】
請求項1から19のいずれかに記載の組成物をパウダースラッシュ成形して成ることを特徴とする自動車内装用表皮。

【公開番号】特開2007−182481(P2007−182481A)
【公開日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−573(P2006−573)
【出願日】平成18年1月5日(2006.1.5)
【出願人】(000000941)株式会社カネカ (3,932)
【Fターム(参考)】