技术领域
本发明涉及热塑性弹性体组合物、其成形体以及复合成形 体,特别涉及柔软性、(短期和长期的)压缩永久变形、成形加工 性优良,并且可抑制软化剂渗出的热塑性弹性体组合物、其成形 体以及复合成形体。
背景技术
近年来,作为具有橡胶弹性的软质材料、不需要加硫工序、 并具有与热塑性树脂同样的成形加工性和可再利用的热固性弹 性体大多用在汽车部件、家电部件、电线包层、医疗用部件、鞋、 杂物等领域。
在热塑性弹性体中,芳香族乙烯基化合物-共轭二烯化合物 的嵌段共聚物即苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯-异 戊二烯嵌段共聚物(SIS)等聚苯乙烯类热塑性弹性体富于柔软性, 在常温下具有良好的橡胶弹性,并且,由此得到的热塑性弹性体 的组合物加工性优良,可作为加硫橡胶的替代品广泛使用。
而且,对这些弹性体中的苯乙烯和共轭二烯的嵌段聚合物的 分子内双健进行加氢得到的弹性体组合物可广泛用作提高了耐 热老化性(热稳定性)和耐候性的弹性体。
但是,采用这些加氢嵌段共聚物的热塑性弹性体组合物在 橡胶的特性,例如耐油性、加热加压变形率(压缩永久变形)和高 温时的橡胶弹性方面仍然存在问题,作为这些方面的改进,有 人提出将含有上述嵌段共聚物的加氢衍生物的组合物交联得到 的交联体(例如,日本第6236/1984号发明专利申请公开公报, 日本第57662/1988号发明专利申请公开公报,日本第 49927/1991号发明专利申请公开公报,日本第11291/1991号发 明专利申请公开公报和日本第13628/1994号发明专利申请公开 公报)。
但是,上述公报公开的加氢嵌段共聚物的交联组合物存在, 在高温时,特别是在100℃下的压缩永久变形还不足,机械强度 容易降低的问题,存在不能达到目前加硫橡胶用途所要求的性能 水平的现状。而且,在挤出成形时,由于高温时的熔融张力降低, 形状保持性变差,在射出成形时,成形周期延长等成形加工方面 的问题增多。
而且,上述公报中所公开的组合物,肖式A硬度都在40以 上,虽然可通过增加软化剂的加入量来软化,但是,在这种情况 下,现状是存在成形品表面发粘,在热应力下软化剂渗出,实际 使用效果不好的问题。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供柔软性、(短期和长期的)压缩 永久变形、耐油性优良并且可抑制软化剂渗出的热塑性弹性体组 合物、其成形体和复合成形体。
本发明人为了达到上述目的进行了锐意研究,结果发现,通 过将特定的加氢嵌段共聚物弹性体与低熔点、低熔融粘度的热塑 性树脂熔融混炼,可以得到柔软性、压缩永久变形、成形加工性 优良并且可抑制软化剂渗出的热塑性弹性体组合物,完成了本发 明。
即,本发明的第一发明是含有:(a)对由以芳香族乙烯基化合 物为主体的至少两个聚合物嵌段A,和以共轭二烯化合物为主体 的至少一个聚合物嵌段B构成的嵌段共聚物进行加氢得到的加氢 嵌段共聚物(a-1)和/或共轭二烯化合物嵌段共聚物的加氢物 (a-2)100重量份,(b)非芳香族类橡胶用软化剂30~150重量份, 和(c)DSC测定的熔点为70~140℃、并且140℃的熔融粘度为 400~100000cps的热塑性树脂3~100重量份的热塑性弹性体组 合物。
本发明的第2发明是第1发明记载的热塑性弹性体组合物, 其特征在于进一步含有(d)有机过氧化物0.01~3重量份。
本发明的第3发明是第1或2发明中记载的热塑性弹性体组 合物,其特征在于(c)成份的热塑性树脂是无极性树脂和/或具有 极性基团的树脂。
本发明的第4发明是第3发明记载的热塑性弹性体组合物, 其特征在于无极性树脂是聚乙烯蜡。
本发明的第5发明是第3发明记载的热塑性弹性体组合物, 其特征在于具有极性基团的树脂是选自离聚物、乙烯-丙烯酸共 聚物、乙烯-醋酸乙烯基共聚物、卤化乙烯-醋酸乙烯基共聚物、 聚酰胺类树脂、聚酰胺类热塑性弹性体、生分解性聚酯类树脂、 聚酯类树脂、聚酯类热塑性弹性体、聚氨基甲酸乙酯类树脂和聚 氨基甲酸乙酯类热塑性弹性体中的至少一种的树脂。
本发明的第6发明是第1~5发明的任意一个记载的热塑性 弹性体组合物,其特征在于在成份(c)是极性树脂时,可进一步含 有(e)末端含羟基的液态聚丁二烯或者其衍生物0.1~5重量份。
本发明的第7发明是第1~6发明的任意一个记载的热塑性 弹性体组合物,其特征在于在成份(c)是极性树脂时,进一步含有 (f)不饱和缩水甘油化合物或者其衍生物0.1~5重量份。
本发明的第8发明是第1~7发明的任意一个记载的热塑性 弹性体组合物,其特征在于在成份(c)是极性树脂时,进一步含有 (g)不饱和羧酸或者其衍生物0.1~5重量份。
本发明的第9发明是第1~8发明的任意一个记载的热塑性 弹性体组合物,其特征在于进一步含有(h)酯类交联剂0.1~10重 量份。
本发明的第10发明是第1~9发明的任意一个记载的热塑性 弹性体组合物,其特征在于进一步含有(i)过氧化物分解型聚烯烃 树脂0.1~25重量份。
本发明的第11发明是成形体,其特征在于是由第1~10发 明的任意一个记载的热塑性弹性体组合物构成。
本发明的第12发明是医疗用弹性部件、食品用弹性部件或 者喷墨记录装置用弹性部件,其特征在于由第11发明记载的成形 体构成。
本发明的第13发明是热熔敷复合成形体,其特征在于热熔 敷第11发明记载的成形体和聚丙烯树脂构成的成形体。
本发明的第14发明是医疗用弹性部件、食品用弹性部件或 者喷墨记录装置用弹性部件,其特征在于由第13发明记载的热 熔敷复合成形体构成。
下面对本发明的热塑性弹性体组合物的构成成份、制造方 法、用途等进行详细说明。
1.热塑性弹性体组合物的构成成份
(1)对以芳香族乙烯基化合物为主体的至少两个聚合物嵌段 A,和以共轭二烯化合物为主体的至少一个聚合物嵌段B构成的 嵌段共聚物进行加氢得到的加氢嵌段共聚物(a-1)和/或共轭二烯 化合物嵌段共聚物的加氢物(a-2)
本发明的热塑性弹性体组合物中的对由以芳香族乙烯基化 合物为主体的至少两个聚合物嵌段A和以共轭二烯化合物为主体 的至少一个聚合物嵌段B构成的嵌段共聚物进行加氢得到的加氢 嵌段共聚物(a-1)是,对由以芳香族乙烯基化合物为主体的至少两 个聚合物嵌段A和以共轭二烯化合物为主体的至少一个聚合物嵌 段B构成的嵌段共聚物进行加氢得到的聚合物。例如,具有A- B-A、B-A-B-A、A-B-A-B-A等构造的对芳香族乙烯 基化合物一共轭二烯化合物嵌段共聚物加氢得到的。
以芳香族乙烯基化合物为主体的聚合物嵌段A可以是仅由 芳香族乙烯基化合物构成的聚合物,也可以是芳香族乙烯基化合 物和不足50重量%的任意成份,例如共轭二烯化合物的共聚物。 而且,以共轭二烯化合物为主体的聚合物嵌段B可以是仅由共轭 二烯化合物构成的聚合物,也可以是由共轭二烯化合物和不足50 重量%的任意成份,例如芳香族乙烯基化合物的共聚物。
作为芳香族乙烯基化合物,可举出例如苯乙烯、α-甲基苯 乙烯、乙烯基甲苯、对叔丁基苯乙烯等,可以单独或者两种以上 混合使用。其中优选苯乙烯。聚合物嵌段A中的任意共轭二烯化 合物可举出例如丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、2,3-二甲 基-1,3-丁二烯,可以单独或者两种以上混合使用。其中优选 丁二烯、异戊二烯以及它们的组合。
对于对由以芳香族乙烯基化合物为主体的至少两个聚合物 嵌段A和以共轭二烯化合物为主体的至少一个聚合物嵌段B构成 的嵌段共聚物进行加氢得到的加氢嵌段共聚物,在共轭二烯化合 物为主体的聚合物嵌段B中,其加氢率为任意的,优选为50%以 上,更优选为55%以上,进一步优选60%以上。而且,其微观构 造是任意的,例如在嵌段B是由丁二烯单独构成时,在聚丁二烯 嵌段中,1,2-微观构造优选为20~50重量%,特别优选为25~ 45重量%。而且,也可以是对1,2-键进行选择加氢的产物。嵌 段B由异戊二烯和丁二烯的混合物构成时,1,2-微观构造优选 不足50%,更优选不足25%,进一步优选为15%。
嵌段B由异戊二烯单独构成时,在聚异戊二烯嵌段中,异戊 二烯优选70~100重量%具有1,4-微观构造,并且由异戊二烯 产生的脂肪族双键优选至少90%是加氢的。
根据用途使用加氢的嵌段共聚物时,优选根据用途适当地使 用上述加氢物。
在这些以芳香族乙烯基化合物为主体的聚合物嵌段A、以共 轭二烯化合物为主体的聚合物嵌段B中,分子链中的芳香族乙烯 基化合物或者共轭二烯化合物的分布是无规、锥形的、一部分嵌 段状或者它们的任意组合。以芳香族乙烯基化合物为主体的聚合 物嵌段或者以共轭二烯化合物为主体的聚合物嵌段是两个以上 时,可以各自具有相同的构造,也可以具有不同的构造。
对由以芳香族乙烯基化合物为主体的至少两个聚合物嵌段A 和以共轭二烯化合物为主体的至少一个聚合物嵌段B构成的嵌段 共聚物进行加氢得到的加氢嵌段共聚物的数均分子量优选为 5000~1500000,更优选10000~550000,更优选100000~400000 的范围,分子量分布为10以下。嵌段共聚物的分子构造是直链 状、分支状、放射状或者它们的任意组合物。
作为(a-1)成份的对由以芳香族乙烯基化合物为主体的至少 两个聚合物嵌段A和以共轭二烯化合物为主体的至少一个聚合物 嵌段B构成的嵌段共聚物进行加氢得到的加氢嵌段共聚物,具体 例可举出苯乙烯-乙烯·丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、苯乙烯- 乙烯·丙烯-苯乙烯共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯·乙烯·丙烯 -苯乙烯共聚物(SEEPS)、苯乙烯-丁二烯·丁烯-苯乙烯共聚 物(部分加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物,SBBS)等。
作为这些对由以芳香族乙烯基化合物为主体的至少两个聚 合物嵌段A和以共轭二烯化合物为主体的至少一个聚合物嵌段B 构成的嵌段共聚物进行加氢得到的加氢嵌段共聚物的制造方法, 已经提出了很多方法,代表性的方法是通过例如日本第 23798/1965号发明专利申请公开公报中记载的方法,采用锂催化 剂或者格勒型催化剂,在惰性介质中进行嵌段聚合得到。这些嵌 段共聚物的加氢处理可通过公知的方法,在惰性溶剂中,在加氢 催化剂存在下进行。
作为本发明中采用的共轭二烯化合物嵌段共聚物的加氢物 (a-2),可举出例如对丁二烯的嵌段共聚物进行加氢得到的具有结 晶性乙烯嵌段和非结晶性乙烯-丁烯嵌段的嵌段共聚物(CEBC) 等。在本发明中,共轭二烯化合物嵌段共聚物的加氢物可单独使 用,也可以两种以上混合使用。
(2)非芳香族类橡胶用软化剂成份(b)
作为本发明的热塑性弹性体组合物中的非芳香族类橡胶用 软化剂成份(b),可以举出非芳香族类矿物油或者液态低分子量合 成软化剂。作为橡胶用矿物油软化剂是芳香族环、萘环和石蜡链 碳三者组合的混合物,石蜡链碳原子数占整个碳原子数的50%以 上的被称为石蜡类,萘环碳原子数为30~40%的被称为萘类,芳 香族碳原子数为30%以上的被称为芳香族类,以示区别。
作为本发明成份(b)使用的矿物油类橡胶用软化剂,有石蜡类 和萘类,芳香族类软化剂,通过其的使用,成份(a)变得可溶,阻 碍交联反应,达不到提高得到的组合物物性的目的,因此是不优 选的。本发明的成份(b)优选石蜡类,在石蜡类中,芳香族环成份 少的是特别适合的。
这些非芳香族类橡胶用软化剂的性质优选,在37.8℃动态粘 度为20~50000cSt,100℃的动态粘度为5~1500cSt,流动点为 -10℃~-15℃,引火点(COC)为170~300℃。重均分子量优选 为100~2000。
成份(b)的配合量在成份(a)采用成份(a-1)时,相对于成份 (a-1)100重量份为30~150重量份,优选为50~120重量份。在 配合量不足30重量份时,得到的热塑性弹性体组合物的成形性 差,同时,硬度过高,丧失了柔软性,无法得到橡胶手感的制 品。如果超过了150重量份,得到的热塑性弹性体组合物构成 的软化剂容易渗出,在成形品中容易产生剥离、变形和裂纹。
在成份(a)使用成份(a-2)时,相对于成份(a-2)100重量份,为 30~170重量份,优选50~160重量份。混合量不到30重量份时, 得到的热塑性弹性体组合物的成形性变差,同时硬度变得过高, 柔软性丧失,无法得到橡胶手感的制品。如果超过170重量份, 由得到的热塑性弹性体组合物制成的软化剂容易渗出,在成形品 上容易产生剥离、变形和裂纹。
(3)通过DSC测定的熔点为70~140℃,并且140℃的熔融粘 度为400~100000cps的热塑性树脂成份(c)
本发明的热塑性弹性体组合物中的热塑性树脂成份(c)具有 使得到的热塑性弹性体组合物的橡胶分散变好,成形品的外观变 好,和调整硬度和收缩率方面的效果。
成份(c)通过DSC测定的熔点(Tm)为70~140℃,优选为 100~120℃。Tm在上述范围之外时,得到的热塑性弹性体组合 物的柔软性、压缩永久变形和成形加工性的平衡变差。并且,成 份(c)在140℃的熔融粘度为400~100000cps,优选500~ 10000cps。140℃的熔融粘度不到400cps时,得到的热塑性弹性 体组合物的橡胶弹性变差,如果超过100000cps,得到的热塑性 弹性体组合物的成形性降低。
作为热塑性树脂成份(c),可举出无极性树脂和/或具有极性 基团的树脂。作为无极性树脂,可举出例如聚乙烯、聚丙烯等聚 烯烃的低分子量和低熔点树脂,具体地,可举出聚乙烯蜡等。作 为具有极性基团的树脂,可举出例如离聚物、乙烯-丙烯酸共聚 物、乙烯-醋酸乙烯基共聚物、卤化乙烯-醋酸乙烯基共聚物、 聚酰胺类树脂、聚酰胺类热塑性弹性体、生分解性聚酯类树脂、 聚酯类树脂、聚酯类热塑性弹性体、聚氨基甲酸乙酯类树脂和聚 氨基甲酸乙酯类热塑性弹性体等低分子量和低熔点树脂。这些热 塑性树脂可以单独或者两种以上混合使用。
成份(c)的优选例子可举出无极性树脂的聚乙烯蜡和含有极 性基团的生分解性聚酯类树脂。
作为聚乙烯蜡,可举出分支链单独聚合的聚乙烯。上述聚乙 烯蜡的熔点为101~115℃,密度为0.91g/cm3~0.93g/cm3,采用 克鲁克菲尔德LVDVII+粘度计,锭子编号为SC4-18、60rpm 在140℃测定的粘度大致为6000cps,这种聚乙烯蜡是可由例如 美国新泽西州莫里斯敦的联合信号(Allied Signal)公司获得的A -C735聚乙烯蜡。
作为生分解性聚酯类树脂,可以举出生分解性脂肪族聚酯 等,在工业上可举出,以脂肪族二羧酸和过剩的二醇为起始原料, 通过脱水缩聚反应和脱二醇反应合成的,进一步导入芳香族化合 物,由交酯的开环聚合、乳酸的缩聚、高分子量化的聚己内酯、 一氧化碳和福尔马林合成的聚甘醇。
在生分解性脂肪族聚酯中,脂肪族一芳香族无规聚酯是二 醇、脂肪酸、芳香族酸的共聚聚酯类树脂,反复单位可以是 [-{(O-R1-O)a-(CO-R2-CO)b}-{(O-R3-O)c-(CO-Ar-CO)d}-]构成的聚酯树脂,作为其它任意成份,含有是含有分支 剂(BA)x的[-{(O-R1-O)a-(CO-R2-CO)b}-{(O-R3-O)c-(CO-Ar-CO)d}-](BA)x这样的构造。
在上述构造单位中,脂肪酸残基-CO-R2-CO-是碳原子 数3~40,优选3~12的脂肪酸残基,作为脂肪酸,选自丙二酸、 琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、 2,2-二甲基戊二酸、辛二酸、1,3-环戊二羧酸、1,4-环己 二羧酸、1,3-环己二缩酸、二甘醇酸、依康酸、马来酸和2,5 -降冰片烷二酸,也可以作为4-(羟甲基)环己羧酸、羟基新戊酸 (羟ピバリソ酸)、6-羟基己酸、乙醇酸、乳酸和它们的酯形成性 衍生物这样的羟基酸,或者用于制造这些聚酯的脂肪酸成份使用。
芳香族酸残基-CO-Ar-CO-是碳原子数8~40,优选8~ 14的芳香族酸的残基,作为芳香族酸,例如可选自例如1,4- 对酞酸、1,3-对酞酸、2,6-萘甲酸、1,5-萘甲酸、这些酯 形成性衍生物和它们的组合物。
二醇残基-O-R1-O-和-O-R3-O-是碳原子数为2~ 20的二醇残基,作为二醇可选自例如乙二醇、二乙二醇、丙二 醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,3-丁 二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4 -三甲基-1,6-己二醇、硫代二乙醇、1,3-环己烷二甲醇、 1,4-环己烷二甲醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、 三甘醇、四甘醇和它们的组合物。二醇成份可以相同,也可以 不同。
另外,作为任意成份的分支剂(BA)x(其中,x表示分支剂的 重量%,优选为0.01~10重量%,更优选为0.1~1.0重量%)是重 均分子量优选为50~5000,更优选为92~3000,具有3~6个羟 基的多元醇,具有3或4个羧基的聚羧酸,或者具有共计为3到 6个羟基或者羧基的羟基酸。例如,作为低分子量多元醇,可举 出甘油、三羟甲基丙烷、1,2,4-丁三醇、季戊四醇、1,2,6 -己三醇、山梨糖醇、1,1,4,4-四(羟甲基)环己烷、三(2- 羟乙基)异氰酸酯和二季戊四醇。作为高分子量多元醇(Mw:400~ 3000)的例子,可举出环氧乙烷和氧化丙烯这样的碳原子数2~3 的烷烯氧化物用多元醇引发剂进行缩合衍生得到的三醇。作为聚 羧酸,可举出苯三甲酸、三苯六甲酸、苯均三酸、苯均四酸、苯 四羧酸、苯酮四羧酸、1,1,2,2-乙烷四羧酸、1,1,2-乙 烷三羧酸、1,3,5-戊烷三羧酸、1,2,3,4-环戊烷四羧酸, 可以使用这些酸,优选在形成这些低级醇酯或者环状无水物的情 况下以它们的环状无水物形式使用。作为羟基酸,可举出苹果酸、 柠檬酸、酒石酸、3-羟基戊二酸、粘蛋白酸(或者粘液酸)、三羟 基戊二酸和4-(β-羟基乙基)酞酸酯,这些羟基酸包括组合三 个或者以上的羟基和羧酸的。其中,特别优选的分支剂可举出三 苯六甲酸、苯均三酸、季戊四醇、三羟甲基丙烷和1,2,4-丁 三醇。
本发明适用的生分解性脂肪族类聚酯可举出,聚丁烯琥珀酸 酯(琥珀酸和1,4-丁二醇的二元缩合物)、聚丁烯琥珀酸己二酸 酯(琥珀酸和己二酸以及1,4-丁二醇的三元缩合物)、聚丁烯琥 珀酸对酞酸酯(琥珀酸和对酞酸以及1,4-丁二醇的三元缩合物) 等。
本发明中适用的生分解性脂肪族类聚酯中,在不影响生分解 性功能的范围内,为了改善功能性,可以在结构中加入异氰酸酯 基和尿烷基这样的反应基团。进而可以使用聚合聚乳酸等生成的 共聚多酯这样的共聚物。
本发明中采用的生分解性脂肪族类聚酯可以使用作为生分 解性树脂而通常市售的那些。例如,可举出商品名ビオノ-レ(昭 和高分子(株)制)、Easter Bio(Eastoman Chemica1s制)、バイオボ ル(日本モソサソト制)、Biomax(DuPont)制、Ecoflex(BASF制) 等,可根据用途和特性任意选择树脂。
成份(c)的混合量相对于成份(a)100重量份为3~100重量份, 优选10~50重量份,更优选20~50重量份。混合量不到3重量 份时,得到的热塑性弹性体组合物的成形性差,容易产生剥离、 变形和裂纹。如果超过了100重量份,在得到的热塑性弹性体组 合物的成形性变差的同时,热塑性弹性体组合物的硬度变得过 高,柔软性丧失,得不到具有橡胶手感的制品。
(4)有机过氧化物成份(d)
在本发明的热塑性弹性体组合物中,根据需要,可以加入有 机过氧化物(d)。有机过氧化物成份(d)起到产生游离基,并使这 些游离基连锁反应,交联成份(a)的作用,并且根据情况,起到使 成份(e)~成份(g)接枝聚合到成份(a)上的作用。作为成份(d)可举 出例如,二三甲基苯酸过氧化物、二叔丁基过氧化物、2,5-二 甲基-2,5-二-(叔丁基过氧化物)己烷、2,5-二甲基-2,5 -二-(叔丁基过氧化物)己炔-3、1,3-二(叔丁基过氧化物异 丙基)苯、1,1-二(叔丁基过氧化物)-3,3,5-三甲基环己烷、 正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化物)戊酸盐、苯甲酰过氧化物、 对氯苯甲酰过氧化物、2,4-二氯苯甲酰过氧化物、叔丁基过氧 化物苯甲酸酯、叔丁基过氧化物异丙基碳酸酯、二乙酰过氧化物、 月桂酰过氧化物、叔丁基三甲基苯酸甘油等。其中,从臭气性、 着色性、焦化安全性的观点考虑,特别优选2,5-二甲基-2,5 -二-(叔丁基过氧化物)己烷、2,5-二甲基-2,5-二-(叔丁 基过氧化物)乙炔-3。
成份(d)的混合量相对于成份(a)100重量份为0.01~3重量 份,优选0.05~1.0重量份。混合量不到0.01重量份时,不能充 分交联,得到的热塑性弹性体组合物的耐热性、机械强度低。另 一方面,如果超过3重量份,成形性变差。
(5)末端含羟基的液态聚丁二烯成份(e)
在本发明的热塑性弹性体组合物中,成份(c)是极性树脂时, 根据需要,可以混合末端含羟基的液态聚丁二烯成份(e)。成份(e) 在熔融处理弹性体组合物时,在存在过氧化物的情况下主要与(a) 成份发生嵌段聚合,发挥抑制热塑性弹性体组合物中软化剂渗出 的效果。末端含羟基的液态聚丁二烯成份(e)是由主链的微细构造 是乙烯基1,2-键型、反式1,4-键型、顺式1,4-键型构成 的、在室温下是透明的液态聚合物。这里,乙烯基1,2-键优选 在30重量%以下,乙烯基1,2-键超过30重量%时,得到的组 合物的低温特性降低,因此是不优选的。
这里,末端含羟基的液态聚丁二烯的末端含羟基的量(JIS K 1557)优选为0.05~3.0mol/kg,更优选0.1~1.5mol/kg。
末端含羟基的液态聚丁二烯的数均分子量优选为1000~ 5000,更优选为2000~4000。数均分子量不足1000时,得到的 热塑性弹性体组合物的耐热变形性降低,如果超过了5000,得到 的热塑性弹性体组合物的相溶性降低。
进而,末端含羟基的液态聚丁二烯可以是具有选自环氧基、 羟基、异氰酸酯基、羧基中的一种或者两种以上基团的共聚性化 合物。其中,特别优选具有羟基和共聚反应性不饱和双键的,作 为市售品,例如,可举出出光石油化学株式会社制R-45HT(商 标)。
成份(e)的混合量在混合时,相对于成份(a)100重量份为 0.1~5重量份,优选0.1~3重量份,更优选0.1~2重量份。混 合量不足0.1重量份时,在成份(c)是具有极性基团的树脂时,相 溶性不足,成形性变差。如果超过了5重量份,容易发生成份(e) 的渗出,成形品发粘。
(6)不饱和缩水甘油化合物或者其衍生物成份(f)
在本发明的热塑性弹性体组合物中,在成份(c)是极性树脂 时,根据需要,可以混入不饱和缩水甘油化合物或者其衍生物成 份(f)。成份(f)作为变性剂使用,优选使用在分子中具有与烯烃基 共聚得到的不饱和基团和缩水甘油基的缩水甘油化合物,特别优 选缩水甘油甲基丙烯酸酯(GMA)。通过该变性剂,可将弹性体成 份(a)中嵌段共聚物和加氢嵌段共聚物的软成份变性,提高与具有 极性基团的树脂的相溶性。
成份(f)的混合量在混合时,相对于成份(a)100重量份,优选 为0.1~5重量份,特别优选0.1~1重量份。混合量如果5重量 份,不仅得到的热塑性弹性体组合物的耐热变形性、机械特性恶 化,而且,在成份(c)是具有极性基团的树脂的情况下,也看不到 改善相溶性的效果。
(7)不饱和羧酸或者其衍生物成份(g)
在本发明的热塑性弹性体组合物中,在成份(c)是极性树脂 时,根据需要,可以混入不饱和羧酸或者其衍生物成份(g)。成份 (g)作为变性剂使用,优选丙烯酸、甲基丙烯酸酯、马来酸、二元 羧酸或者其衍生物,例如可举出酸、卤化物、酰胺、亚酰胺、无 水物、酯衍生物等。特别优选使用无水马来酸(MAH)。通过该变 性剂,可将成份(a)变性,提高与具有极性基团的树脂的相溶性。
成份(g)的混合量在混合时,相对于成份(a)100重量份,优选 为0.1~5重量份,更优选0.1~1重量份。如果配合量超过5重 量份,得到的热塑性弹性体组合物中发生明显的变黄,而且,不 仅耐热变形性、机械特性变差,在与具有极性基团的树配合时, 还看不到改善该成份的相溶性的效果。
(8)酯类交联助剂成份(h)
在本发明的热塑性弹性体组合物中,根据需要,可以混合酯 类交联助剂成份(h)。成份(h)是在制造热塑性弹性体组合物中, 在采用上述(d)有机过氧化物进行交联处理时加入的,由此,可以 进行均-并且有效的交联反应。而且,通过大量混合,可适度交 联非芳香族橡胶用软化剂,特别是低分子量的石蜡类油等,抑制 从热塑性弹性体组合物中渗出。
作为成份(h),可以举出例如三烯丙基三聚氰酸酯、乙二醇 二甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯 酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇的重复单位为9~14的 聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、烯 丙基甲基丙烯酸酯、2-甲基-1,8-辛二醇二甲基丙烯酸酯、 1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯这样的多官能性甲基丙烯酸酯化 合物、聚乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊 二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯这样的多官能性乙烯基化 合、乙烯基丁酸酯或者乙烯基硬脂酸酯这样的多官能性乙烯基 化合物。其中可以单独或者两种以上组合使用。在上述交联剂 中,优选多官能性丙烯酸酯化合物或者多官能性甲基丙烯酸酯 化合物,特别优选三甘醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯 酸酯。这些化合物处理容易,并且,具有可溶化有机过氧化物 的作用,可起到有机过氧化物的分散助剂的作用,因此,通过 热处理进行的交联变得均匀而且有效,可获得硬度和橡胶弹性 平衡的热塑性弹性体组合物。
成份(h)的配合量在混合时,相对于成份(a)100重量份,优选 0.1~10重量份,更优选0.1~3重量份。如果混合量超过了10 重量份,自聚合性会造成热塑性弹性体组合物的交联度降低,无 法获得效果。
(9)过氧化物分解型聚烯烃树脂成份(i)
在本发明的热塑性弹性体组合物中,根据需要,可以混入过 氧化物分解型聚烯烃树脂成份(i)。成份(i)可以显著提高与得到的 由热塑性弹性体组合物构成的成形体的过氧化物分解型聚烯烃 构成的成形体的热熔敷性。
该成份是通过在过氧化物存在下进行加热处理发生热分解 来降低分子量并且熔融时的流动性增大的烯烃类聚合物或者共 聚物,例如可举出等规聚丙烯或丙烯和其它α-烯烃,例如与 乙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯等共聚 物。
上述烯烃类共聚物均相部分的DSC测定的熔点优选为 Tm150~167℃,△Hm为25~83mJ/mg。结晶化度可由DSC测 定的Tm和△Hm推测。Tm、△Hm在上述范围之外时,无法改 善得到的弹性体组合物的耐油性和100℃以上的橡胶弹性。
成份(i)的熔体流速(MFR、ASTM D-1238、L条件、230℃) 优选为0.1~200g/10分钟,更优选0.5~100g/10分钟。MFR不 足0.1g/10分钟时,得到弹性体组合物的成形性变差,如果超过 200g/10分钟,得到的弹性体组合物的橡胶弹性变差。
成份(i)的混合量在混合时,相对于成份(a)100重量份,优选 0.1~25重量份,更优选1~20重量份。如果超过25重量份,得 到弹性体组合物的柔软性变差,橡胶弹性也降低。
(10)其它成份(j)
本发明的热塑性弹性体组合物除了上述成份之外,进一步根 据需要,还可含有各种封闭防止剂、密封性改良剂、热稳定剂、 抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、结晶核剂、着色 剂等。作为抗氧化剂,可举出例如2,6-二-叔-对丁基-对- 甲酚、2,6-二-叔-丁基苯酚、2,4-二甲基-6-叔-丁基 苯酚、4,4-二羟基二苯、三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯 基)丁烷等酚类抗氧化剂、磷化物类抗氧化剂、硫酸酯类抗氧化 剂等。其中,酚类抗氧化剂、磷化物类抗氧化剂特别优选。抗氧 化剂相对于上述的成份(a)~(i)的合计100重量份优选为0~3.0 重量份,特别优选0.1~1.0重量份。
2.热塑性弹性体组合物的制造
本发明的热塑性弹性体组合物是通过将上述成份(a)~(c)以 及根据需要的成份(d)~(j)同时或者按照任意顺序熔融混炼制造 的。
熔融混炼的方法没有特别限制,可以使用通常公知的方法。 例如,可以使用单轴挤出机、双轴挤出机、辊、封闭式混炼机或 者各种捏合机等。例如通过使用使用合适的L/D的双轴挤出机、 封闭式混炼机、加压捏合机等,可以将上述操作连续进行。这里, 熔融混练的温度优选为160~220℃。
3.热塑性弹性体组合物的成形体和复合成形体
本发明的热塑性弹性体组合物具有适当的柔软性,永久压缩 变形,特别是70℃以下的压缩变性优良,并且得到的产品可以在 施加适度的应力变形和负荷的状态下使用,由于软化剂的渗出 少,具有不污染环境的特征。
而且,本发明的热塑性弹性体组合物通过成形加工,可以用 作医疗用密封部件、食品用密封部件、电机部件材料、瓶盖垫、 汽车用密封部件、聚烯烃或者与硬质热塑性弹性体的多色成形密 封部件的成形体等,特别可用作喷墨记录装置等中的油墨泄漏密 封部件等。
本发明的热塑性弹性体组合物由于与聚烯烃树脂,特别是聚 丙烯类树脂的热熔敷性方面优良,因此,通过热熔敷该热塑性弹 性体组合物构成的成形体和聚丙烯类树脂构成的成形体,可以很 容易地成形复合热熔敷成形体。
作为复合热熔敷成形体的具体制品,可举出例如医疗用密封 部件、食品用密封部件、电机部件材料、瓶盖垫、汽车用密封部 件、多色成形密封部件的复合成形体,特别可用作喷墨记录装置 等中的油墨泄漏密封部件等。
附图说明
图1是用于测定剥离强度的试验片的主视图。
图2是用于测定剥离强度的试验片的剖视图。
图3是说明用于测定剥离强度的测定方法的图。
具体实施方式
通过下面的实施例和比较例具体说明本发明,但是本发明并 不仅限于这些实施例。物性的测定采用下面的方法进行。
(1)比重:根据JIS K 7112,试验片采用1mm厚的压制片进 行测定。
(2)硬度:根据JIS K 7215,试验片测定6.3mm厚的压制片 采用杜罗回跳式硬度计A型进行测定。
(3)拉伸强度:根据JIS K 6301,试验片是将1mm厚的压制 片冲压成3号哑铃型使用。拉伸速度为500mm/分钟。
(4)100%拉伸应力:根据JIS K 6301,试验片是将1mm厚的 压制片冲压成3号哑铃型使用。拉伸速度为500mm/分钟。
(5)断裂拉伸:根据JIS K 6301,试验片是将1mm厚的压制 片冲压成3号哑铃型使用。拉伸速度为500mm/分钟。
(6)压缩永久变形:根据JIS K 6262,试验片使用6.3mm厚 的压制片。在25%变形的条件下,在70℃×22小时内测定。
(7)耐渗性:对于将成形品在70℃×168小时的环境下压缩 25%后的成形品,通过目测观察低分子量物的渗出和敷霜的有 无,根据以下的基准评价。
◎:极为优良
○:良好
△:稍差
×:差
(8)耐粘性:试验片使用上述1mm厚的压制片,两片重叠, 在500g/cm2负载下放置24个小时后,目测观察压制片的分离情 况,按照下面的标准评价。
◎:极为优良
○:良好
△:稍差
×:差
(9)射出成形性:射出成形130mm×130mm×2mm的片,目 测观察其外观,按照下面的标准评价是否产生裂纹和凹凸。
◎:极为优良
○:良好
△:稍差
×:差
(10)热熔敷性:使用图1~3所示的试验片1,通过180度的 剥离强度试验用剥离强度表示。
在图1~3中,在下面的射出条件下通过射出成形制作长度 150mm、宽度25mm、厚度为4mm的聚丙烯制树脂板3。制作树 脂板用的树脂如下。
聚丙烯树脂:PP-BC8(日本ボリケム株式会社制)、结晶化 度;Tm 166℃,△Hm;82mJ/mg,MFR;1.8g/10分钟
(树脂板的射出条件根据使用的树脂制造商的推荐射出条件)
射出成型机:日精树脂工业社制FS-120
成形温度:180~220℃
模具温度:40℃
射出速度:55mm/秒
射出压力:1400kg/cm2
保压压力:400kg/cm2
射出时间:6秒
冷却时间:45秒
在上述得到的聚丙烯树脂板3的一部分上用两面胶带粘贴纸 4,放入模具内之后,在下面的条件下射出热塑性弹性体组合物, 做成聚丙烯制树脂板3和热塑性弹性体组合物2在A处热接合的 试验片。
射出成型机:日精社制工业社制FS-120
成形温度:180~220℃
模具温度:40℃
射出速度:55mm/秒
射出压力:1400kg/cm2
保压压力:0kg/cm2
射出时间:6秒
冷却时间:45秒
接着,对于得到的试验片,如图3所示,弯曲热塑性弹性体 组合物板2,分别按照箭头的方向拉伸2和3的两端,按照下面 的基准判断180度的剥离强度。
◎:材料破坏
△:界面破坏
×:测定开始之后马上剥离
实施例和比较例中使用的各成份如下。
(1)加氢嵌段共聚物成份(a-1;SEPS):セブトソ4077(商标; クラレ株式会社制),苯乙烯含量30重量%,数均分子量260000, 重均分子量320000,分子量分布1.23,加氢率90%以上
(2)共轭二烯化合物嵌段共聚物的加氢物(a-2;CEBC);ダイ ナロソ6100P(商标;ヅエイエスア-ル株式会社制)
(3)石蜡油成份(b):PW90(商标;出光石油化学株式会社制), 数均分子量980
(4)聚乙烯蜡成份(c-1):A-C735(商标;アライド·シグナ ル社制),熔点:110℃,比重:0.92,140℃的熔融粘度为6000cps
(5)生分解性聚酯类树脂成份(c-2):Easter Bio GP Copolyester (商标;Eastman Chemical社制),熔点:108℃,比重:1.22,140℃ 的熔融粘度:85000cps
(6)有机过氧化物成份(d):パ-ヘキサ25B(商标;日本油脂 株式会社制)
(7)末端含羟基的液态聚丁二烯成份(e):R-45HT(出光石油 化学株式会社制),作为官能团,含有羟基(0.83mol/kg)和共聚反 应性不饱和双键(1,4键:80%),数均分子量2800
(8)不饱和缩水甘油化合物成份(f):缩水甘油基甲基丙烯酸 酯(GMA)(日本油脂株式会社制)
(9)不饱和羧酸成份(g):无水马来酸(MAH)(日本油脂株式会 社制)
(10)交联助剂成份(h):NK酯3G(商标;新中村化学株式会 社制)
(11)过氧化物分解型烯烃类树脂成份(i):PP-BC8(聚丙烯 (PP);日本ポリケム株式会社制),结晶化度:Tm 166℃,△Hm: 82mJ/mg,MFR:1.8g/10分钟
(12)ヒソダ-ド苯酚/磷化物/内酯类复合抗氧化剂成份(j): HP2215(商标;チバスペチヤリテイケミカルズ社制)
实施例1~8和比较例1~16
使用表1~表4所示量的各成份,加入到L/D为47的双轴 挤出机中,在混炼温度为180℃和螺旋转数350rpm下进行熔融 混练,颗粒化。接着,射出成形得到的颗粒,制成试验片,提供 给各试验。评价结果在表1~表4表示。
表1 实施例 1 2 3 4 组 成 成 份 成份(a-1)SEPS 重量份 100 100 100 100 成份(b)PW90 重量份 100 100 100 100 成份(c-1)A-C753 重量份 20 10 0 20 成份(c-2)Easter Bio GP 重量份 0 15 25 0 成份(d)过氧化物 重量份 0.15 0.15 0.15 0 成份(e)聚丁二烯 重量份 0 2.0 2.0 0 成份(f)GMA 重量份 0 0.4 0.4 0 成份(g)MAH 重量份 0 0.5 0.5 0 成份(h)NK Ester 3G 重量份 0.5 0.5 0.5 0.5 成份(j)抗氧化剂 重量份 0.5 0.5 0.5 0.5 评 价 结 果 比重 0.90 0.91 0.92 0.92 硬度 HDA 25 26 23 21 拉伸强度 MPa 4.6 5.1 5.8 5.4 100%应力 MPa 0.8 0.8 1.1 0.6 破断拉伸 % 730 620 540 1050 压缩永久变形(70℃×22小时) % 28 25 28 23 耐渗性 (70℃×168小时、压缩永久变形后) 目测 ◎ ◎ ◎ ○ 耐粘性 目测 ◎ ◎ ◎ ○ 射出成形性 目测 ◎ ◎ ◎ ○
表2 实施例 5 6 7 8 组 成 成 份 成份(a-2)CEBC 重量份 100 100 100 100 成份(b)PW90 重量份 100 100 100 100 成份(c-1)A-C753 重量份 20 10 0 20 成份(c-2)Easter Bio GP 重量份 0 15 25 0 成份(d)过氧化物 重量份 0.15 0.15 0.15 0 成份(e)聚丁二烯 重量份 0 2.0 2.0 0 成份(f)GMA 重量份 0 0.4 0.4 0 成份(g)MAH 重量份 0 0.5 0.5 0 成份(h)NK Ester 3G 重量份 0.5 0.5 0.5 0.5 成份(i)PP 重量份 5 5 5 5 成份(j)抗氧化剂 重量份 0.5 0.5 0.5 0.5 评 价 结 果 比重 0.90 0.91 0.92 0.92 硬度 HDA 27 29 25 24 拉伸强度 MPa 4.8 5.3 6.0 5.6 100%应力 MPa 0.9 1.0 1.3 0.8 破断拉伸 % 650 580 510 780 压缩永久变形(70℃×22小时) % 32 28 32 25 耐渗性 (70℃×168小时、压缩永久变形后) 目测 ◎ ◎ ◎ ○ 耐粘性 目测 ◎ ◎ ◎ ○ 射出成形性 目测 ◎ ◎ ◎ ○ PP熔敷性 目测 ◎ ◎ ◎ ◎
表3 比较例 1 2 3 4 5 6 7 8 组 成 成 份 成份(a-1)SEPS 重量份 100 100 100 100 100 100 100 100 成份(b)PW90 重量份 20 180 100 100 20 180 100 100 成份(c-1)A-C753 重量份 20 20 2 130 20 20 2 130 成份(c-2)Easter Bio GP 重量份 0 0 0 0 0 0 0 0 成份(d)过氧化物 重量份 0.15 0.15 0.15 0.15 0 0 0 0 成份(e)聚丁二烯 重量份 0 0 0 0 0 0 0 0 成份(f)GMA 重量份 0 0 0 0 0 0 0 0 成份(g)MAH 重量份 0 0 0 0 0 0 0 0 成份(h)NK Ester 3G 重量份 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 成份(j)抗氧化剂 重量份 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 评 价 结 果 比重 0.91 0.89 0.90 0.90 0.91 0.89 0.90 0.90 硬度 HDA 56 16 13 68 52 12 9 62 拉伸强度 MPa 6.1 2.8 2.1 6.5 6.3 1.8 1.2 7.1 100%应力 MPa 1.2 0.5 0.4 1.1 0.4 0.3 0.1 0.6 破断拉伸 % 560 480 890 720 480 520 950 780 压缩永久变形(70℃×22小时) % 46 35 22 57 42 35 24 54 耐渗性 (70℃×168小时、压缩永久变形后) 目测 ○ × ○ ○ ○ × × × 耐粘性 目测 ○ × ○ ○ ○ × × × 射出成形性 目测 × × × × × × × ×
表4 比较例 9 10 11 12 13 14 15 16 组 成 成 份 成份(a-2)CECB 重量份 100 100 100 100 100 100 100 100 成份(b)PW90 重量份 20 180 100 100 20 180 100 100 成份(c-1)A-C753 重量份 20 20 2 130 20 20 2 130 成份(c-2)Easter Bio GP 重量份 0 0 0 0 0 0 0 0 成份(d)过氧化物 重量份 0.15 0.15 0.15 0.15 0 0 0 0 成份(e)聚丁二烯 重量份 0 0 0 0 0 0 0 0 成份(f)GMA 重量份 0 0 0 0 0 0 0 0 成份(g)MAH 重量份 0 0 0 0 0 0 0 0 成份(h)NK Ester 3G 重量份 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 成份(i)PP 重量份 5 5 5 5 5 5 5 5 成份(j)抗氧化剂 重量份 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 评 价 结 果 比重 0.91 0.89 0.90 0.90 0.91 0.89 0.90 0.90 硬度 HDA 58 19 16 72 55 16 13 65 拉伸强度 M[Pa 6.3 2.9 2.3 6.7 6.5 2.1 1.5 7.6 100%应力 MPa 113 0.7 0.5 1.3 0.6 0.5 0.2 0.7 破断拉伸 % 450 420 850 650 430 480 820 630 压缩永久变形(70℃×22小时) % 50 38 25 61 45 41 30 63 耐渗性 (70℃×168小时、压缩永久变形后) 目测 ○ × ○ ○ ○ × × × 耐粘性 目测 ○ × ○ ○ ○ × × × 射出成形性 目测 × × × × × × × × PP熔敷性 目测 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
由表1和表2可见,实施例1~8是本发明的热塑性弹性体 组合物。不管有没有作为任意组份的成份(d)~(j),所有热塑性弹 性体组合物都具有良好的性质。而且,实施例4的热塑性弹性体 组合物在医疗用部件所要求的再密封性和安全性(基于食品卫生 法、食品、添加剂等的规格基准(1959年厚生省告示第370号)和 以聚苯乙烯为主要成份的合成树脂制器具或者容器包装(1982年 厚生省告示第20号)方面特别优良。
实施例1~4中相对于成份(a-1)SEPS100重量份加入5重量 份的PP得到的本发明的热塑性弹性体组合物具有与PP成形体良 好的热熔敷性。
代替成份(a-1),作为成份(a-2)共轭二烯化合物的加氢物,采 用作为具有丁二烯的嵌段共聚物进行加氢得到的结晶性乙烯嵌 段和非晶性乙烯-丁烯嵌段的嵌段共聚物(CEBC)的ダイナロソ 6100P(ヅエイエスア-ル株式会社制),也可以得到同样优良的结 果。而且,在实施例5~8中,由于加入了PP,得到的本发明的 热塑性弹性体组合物具有与PP成形体优良的热熔敷性。
另一方面,比较例1~2和9~10,成份(b)的混合量在本发 明的范围之外。如果成份(b)少,热塑性弹性体组合物的硬度变得 过高,丧失了柔软性,无法得到橡胶手感的制品,射出成形性丧 失,如果成份(b)多,不仅渗出明显,而且粘性和射出成形性也变 差。比较例3~4和11~12,成份(c-1)的混合量在本发明的范围 之外。如果成份(c-1)少,热塑性弹性体组合物的射出成形性变差, 如果成份(c-1)多,柔软性丧失,不仅橡胶弹性降低,射出成形性 也变差。比较例5~6和13~14,成份(b)的混合量在本发明的范 围之外。如果成份(b)少,热塑性弹性体组合物的硬度变得过高, 柔软性丧失,无法得到橡胶手感的制品,射出成形性丧失,如果 成份(b)多,不仅渗出明显,而且粘性和射出成形性也差,而且, 医疗用部件的安全性方面变差。比较例7~8和15~16是成份(c-1) 的混合量在本发明的范围之外。如果成份(c-1)少,热塑性弹性体 组合物的射出成形性差,如果成份(c-1)多,柔软性丧失,不仅橡 胶弹性降低,而且,射出成形性变差且医疗用部件的安全性变差。
本发明的热塑性弹性体组合物抑制了软化剂的渗出,柔软性 和压缩永久变形优良,由本发明的热塑性弹性体组合物制成的成 形体不引起周围环境的污染,特别是如果用于喷墨记录装置的弹 性部件等,不发生油墨劣化,而且,如果用于瓶盖垫等,瓶子的 内容物不发生劣化,进而,如果用于医疗用密封部件、食品用密 封部件、电机产品材料等为代表的、与聚烯烃或者硬质热塑性弹 性体的多色成形密封部件等的复合成形体,可以得到不发生渗出 的优良制品。