JP7681625B2 - 樹脂組成物、接着剤、及び、相容化剤 - Google Patents
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Description
また、特許文献5には、ポリアミド樹脂と、変性ポリオレフィンを含むポリオレフィン樹脂との混合物を含むブロー成型用組成物が記載されており、上記ポリオレフィン樹脂がポリオレフィン樹脂と変性ポリオレフィンとを含むものでもよいことが記載されている。
一方、例えば、車載部品に用いることなどを想定して、アルミニウム等の金属への接着性が求められる場合がある。しかしながら、ブロック共重合体又はその水素添加物の変性物を含む樹脂組成物について、金属に対する接着性の観点からは十分な検討がなされていないのが実情である。
また、本発明は、極性樹脂及びポリオレフィン系樹脂のうち一方が他方に良好に分散された樹脂組成物を提供することを他の課題とする。
更に、本発明は、極性樹脂と非極性樹脂との相容化剤として、良好な相容性を発現する相容化剤を提供することを更に他の課題とする。
すなわち、本発明は下記のとおりである。
変性水素添加物(A)は、アルコキシシリル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基を有し、
重合体ブロック(A-2)のビニル結合量が50~99モル%である、樹脂組成物。
[2]変性水素添加物(A)のガラス転移温度が-30~+30℃である、上記[1]に記載の樹脂組成物。
[3]ポリオレフィン系樹脂(B)が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、エチレン酢酸ビニル共重合体、及び、α-オレフィンの単独重合体又は共重合体、プロピレン及び/又はエチレンとα-オレフィンとの共重合体からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂である、上記[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4]変性水素添加物(A)中の重合体ブロック(A-1)の含有量が、4~50質量%である、上記[1]~[3]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[5]変性水素添加物(A)の平均分子量が50,000~400,000である、上記[1]~[4]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[6]重合体ブロック(A-2)の水素添加率が50~99モル%である、上記[1]~[5]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[7]変性水素添加物(A)における前記官能基の含有量が、変性水素添加物(A)に対して、0.1~5.0phrである、上記[1]~[6]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[8]JIS K7210(2014年)に従って、温度230℃、荷重21Nの条件で測定したメルトフローレートが、1~30g/10minである、上記[1]~[7]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[9]変性水素添加物(A)の質量をAa、ポリオレフィン系樹脂(B)の質量をBaとするとき、Aa/Baが95/5~5/95である、上記[1]~[8]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[10]上記[1]~[9]のいずれか一つに記載の樹脂組成物を含む、接着剤。
[11]極性樹脂(C)を更に含む、上記[1]~[8]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[12]前記樹脂組成物の全質量に対して、極性樹脂(C)を10~90質量%含む、上記[11]に記載の樹脂組成物。
[13]ポリオレフィン系樹脂(B)及び極性樹脂(C)のうち一方のマトリクス中に、平均径が500nm以下の、ポリオレフィン系樹脂(B)及び極性樹脂(C)のうち他方を含むドメインが分散している、上記[11]又は[12]に記載の樹脂組成物。
[14]極性樹脂(C)が、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、及び、ポリカーボネート樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂である、上記[11]~[13]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[15]JIS K7244-10(2005年)に準拠して、歪み量0.1%、周波数10Hz、測定温度-100~+150℃、昇温速度3℃/分の条件で測定した損失正接(tanδ)の、0~50℃におけるピーク強度が0.1~2.0である、上記[11]~[14]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[16]前記樹脂組成物中の、変性水素添加物(A)の質量をAb、ポリオレフィン系樹脂(B)の質量をBbとするとき、Ab/Bbが30/70~1/99である、上記[11]~[15]のいずれか一つに記載の樹脂組成物。
[17]前記樹脂組成物中の、ポリオレフィン系樹脂(B)の質量をBb、極性樹脂(C)の質量をCとするとき、Bb/Cが90/10~10/90である、上記[11]~[16]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[18]極性樹脂と非極性樹脂とを相容化させるための相容化剤であって、
芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-1)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-2)を含むブロック共重合体の変性水素添加物(A)からなり、
変性水素添加物(A)は、アルコキシシリル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基を有し、
重合体ブロック(A-2)のビニル結合量が50~99モル%である、相容化剤。
また、本発明によれば、極性樹脂及びポリオレフィン系樹脂のうち一方が他方に良好に分散された樹脂組成物を提供することができる。
更に、本発明によれば、極性樹脂と非極性樹脂との相容化剤として、良好な相容性を発現する相容化剤を提供することができる。
本明細書において、「XX~YY」との記載は、「XX以上YY以下」を意味する。
本明細書において、好ましい数値範囲(例えば、含有量等の範囲)について、段階的に記載された下限値及び上限値は、それぞれ独立して組み合わせることができる。例えば、「好ましくは10~90、より好ましくは30~60」という記載から、「好ましい下限値(10)」と「より好ましい上限値(60)」とを組み合わせて、「10~60」とすることもできる。
本明細書において、「~単位」(ここで「~」は単量体を示す)とは「~に由来する構造単位」を意味し、例えば「プロピレン単位」とは「プロピレンに由来する構造単位」を意味する。
本明細書において、例えば、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」と「メタクリル酸」の双方を示し、他の類似用語も同様である。
本明細書において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によって求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
本明細書において、「AAを主体とするBB」という場合、BBに少なくともAAが50質量%超含まれていることを意味する。
本発明の実施形態に係る第1の樹脂組成物は、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-1)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-2)を含むブロック共重合体の変性水素添加物(A)と、ポリオレフィン系樹脂(B)とを含み、
変性水素添加物(A)は、アルコキシシリル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基を有し、
重合体ブロック(A-2)のビニル結合量が50~99モル%である。
なお、本明細書においては、第1の樹脂組成物(D1)を「樹脂組成物(D1)」と称することもある。
ここで、ビニル結合量は、実施例に記載の方法に従って、1H-NMR測定によって算出した値である。
なお、重合体ブロック(A-2)がブタジエンのみからなる場合には、前記の「3,4-結合単位及び1,2-結合単位の含有量」とは「1,2-結合単位の含有量」と読み替えて適用する。
樹脂組成物(D1)において、変性水素添加物(A)を構成する重合体ブロック(A-2)のビニル結合量が所定の範囲とされていることにより、変性水素添加物(A)の溶解度パラメータ―(SP値)がポリオレフィン系樹脂(B)のSP値に近づくため、変性水素添加物(A)とポリオレフィン系樹脂(B)とが良好な相容性を示すため微細な共連続構造が形成される。また、それによって、組成物全体の柔軟性が確保されるとともに、変性水素添加物(A)が樹脂組成物(D1)中に均一に分散され、組成物の表面付近においても十分な量の変性水素添加物(A)が存在しやすくなる。このため、変性によって導入された変性水素添加物(A)の官能基が被接着体に接触しやすくなり、結果的に金属やその他の各種材料に対する接着性が高くなるものと推測される。
樹脂組成物(D1)の好ましい一態様は、変性水素添加物(A)とポリオレフィン系樹脂(B)とが、交互に隣り合った状態で伸びる構造を有する共連続構造を有する。
図1(a)は、樹脂組成物(D1)のモルフォロジーの一例を示す、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて撮影した拡大断面写真である。図1(a)では、左上から右下に向かう方向に沿って伸びる共連続構造が形成されている。
上述したように、変性水素添加物(A)はポリオレフィン系樹脂(B)に対して良好な相容性を示す。したがって、樹脂組成物(D1)やその成形品において形成される共連続構造は、その最大値が、例えば、長さ方向で10~500nm程度の非常に微細なものである。
樹脂組成物(D1)に含まれる変性水素添加物(A)は、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-1)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-2)を含むブロック共重合体の変性水素添加物である。そして、変性水素添加物(A)は、アルコキシシリル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基を有する。更に、重合体ブロック(A-2)のビニル結合量が50~99モル%である。
なお、本明細書において、酸無水物由来の基とは、酸無水物が有していた2つのカルボン酸基を脱水縮合させて得られる構造を備えた基を意味しており、酸無水物が無水マレイン酸の場合、例えば、下記に示す構造を有する基である。
以下、上記ブロック共重合体を符号(A0)で、ブロック共重合体(A0)の水素添加物を符号(A1)で表すことがある。また、ブロック共重合体(A0)の水素添加物を「水添ブロック共重合体(A1)」ということがある。
変性水素添加物(A)の原料としてブロック共重合体(A0)を用いていることにより、制振性及び耐衝撃性等の機械的特性を樹脂組成物(D1)に付与することができる。また、ブロック共重合体(A0)を水素添加していることにより、熱安定性も高めやすくなる。
更に、重合体ブロック(A-2)のビニル結合量(つまり、重合体ブロック(A-2)における3,4-結合単位及び1,2-結合単位の含有量)が50~99モル%であることにより、制振性を高めるとともに、変性水素添加物(A)とポリオレフィン系樹脂(B)とが狭幅で交互に配置する共連続構造を形成しやすくする。このため、変性水素添加物(A)が有する制振性や耐衝撃性等の特性を樹脂組成物(D1)においても発現しやすくなる。
加えて、変性によって所定の官能基が導入されているため、上記の微細な共連続構造とも相まって、樹脂組成物(D1)が、金属やその他の各種材料に対して高い接着性を持つようになる。
ブロック共重合体(A0)は、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を含有する重合体ブロック(A-1)と、共役ジエン化合物に由来する構造単位を含有する重合体ブロック(A-2)とを有するものである。以下に、重合体ブロック(A-1)及び重合体ブロック(A-2)について説明する。
ブロック共重合体(A0)を構成する重合体ブロック(A-1)は、制振性及び耐衝撃性等の機械的特性の観点から、モノマーとして用いられる芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を有することが好ましい。
重合体ブロック(A-1)は、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(以下、「芳香族ビニル化合物単位」と略称することがある。)を、重合体ブロック(A-1)中70質量%超含有することが好ましく、耐衝撃性等の機械的特性の観点から、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは95質量%以上であり、実質的に100質量%であることが特に好ましい。換言すれば、重合体ブロック(A-1)中の芳香族ビニル化合物単位の含有量は、好ましくは70質量%超100質量%以下である。
また、上記ブロック共重合体(A0)は、重合体ブロック(A-1)のみに芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を含んでいることが、力学物性の観点から好ましい。ブロック共重合体(A0)中の芳香族ビニル化合物に由来する構造単位の含有量は、柔軟性の観点から、4~50質量%であることが好ましく、5~30質量%であることがより好ましく、6~16質量%であることが更に好ましく、上記ブロック共重合体(A0)中の芳香族ビニル化合物に由来する構造単位は全て重合体ブロック(A-1)に含まれていることがより更に好ましい。
該他の不飽和単量体としては、例えばブタジエン、イソプレン、β-ファルネセン、2,3-ジメチルブタジエン、1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン、イソブチレン、メタクリル酸メチル、メチルビニルエーテル、β-ピネン、8,9-p-メンテン、ジペンテン、メチレンノルボルネン、2-メチレンテトラヒドロフラン等からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。重合体ブロック(A-1)が該他の不飽和単量体単位を含有する場合の結合形態は特に制限はなく、ランダム、テーパー状のいずれでもよい。
重合体ブロック(A-1)の重量平均分子量(Mw)は、特に制限はないが、ブロック共重合体(A0)が有する重合体ブロック(A-1)のうち、少なくとも1つの重合体ブロック(A-1)の重量平均分子量が、好ましくは3,000~60,000、より好ましくは4,000~50,000である。ブロック共重合体(A0)が、上記範囲内の重量平均分子量である重合体ブロック(A-1)を少なくとも1つ有することにより、制振性のさらなる向上に寄与できる。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によって求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
ブロック共重合体(A0)における重合体ブロック(A-1)の含有量は、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、16質量%以下であることが更に好ましく、14質量%以下であることが特に好ましい。
50質量%以下であれば、適度な柔軟性を有し、tanδのピークトップ強度(以下、ピーク強度と称する場合もある。)が低下することなく制振性に優れたブロック共重合体(A0)又は水添ブロック共重合体(A1)とすることができる。また、下限値は、4質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、6質量%以上であることが更に好ましい。4質量%以上であれば、樹脂組成物(D1)や後述する樹脂組成物(D2)の各種用途に好適な耐衝撃性等の機械的特性、成形加工性及び塗工性等の取扱い性を有するブロック共重合体(A0)又は水添ブロック共重合体(A1)とすることができる。換言すれば、ブロック共重合体(A0)又は水添ブロック共重合体(A1)における重合体ブロック(A-1)の含有量は、好ましくは4~50質量%である。
なお、ブロック共重合体(A0)における重合体ブロック(A-1)の含有量は、1H-NMR測定により求めた値であり、より詳細には実施例に記載の方法に従って測定した値である。
本発明では、ブロック共重合体(A0)における重合体ブロック(A-1)の含有量を変性水素添加物(A)中の重合体ブロック(A-1)の含有量とする。
ブロック共重合体(A0)を構成する重合体ブロック(A-2)は、制振性及び熱安定性等の観点から、共役ジエン化合物に由来する構造単位(以下、「共役ジエン化合物単位」と称すことがある。)を有する。
重合体ブロック(A-2)は、共役ジエン化合物単位を30モル%以上含有することが好ましい。なかでも制振性及び熱安定性の観点から、重合体ブロック(A-2)は、共役ジエン化合物単位を、より好ましくは50モル%以上、更に好ましくは65モル%以上、より更に好ましくは80モル%以上、より更に好ましくは90モル%以上、実質的に100モル%含有することが特に好ましい。換言すれば、重合体ブロック(A-2)中の共役ジエン化合物単位の含有量は、好ましくは30モル%以上100モル%以下である。
なお、上記「共役ジエン化合物単位」は、共役ジエン化合物1種に由来する構造単位であっても、共役ジエン化合物2種以上に由来する構造単位であってもよい。
また、重合体ブロック(A-2)におけるビニル結合量は、99モル%以下であり、95モル%以下であってもよく、92モル%以下であってもよく、90モル%以下であってもよい。
換言すれば、重合体ブロック(A-2)のビニル結合量は、50~99モル%であり、好ましくは55~99モル%、より好ましくは60~99モル%、更に好ましくは65~99モル%、より更に好ましくは70~99モル%、特に好ましくは75~99モル%である。
ここで、ビニル結合量は、実施例に記載の方法に従って、1H-NMR測定によって算出される値である。
なお、ブロック共重合体(A0)を水素添加した場合、上記式(X)におけるビニル基は水素添加されて水素添加体となり得る。そのため、水素添加物における脂環式骨格(X)の意味するところには、上記式(X)におけるビニル基が水素添加された骨格も含まれる。
なお、ブロック共重合体(A0)又は水添ブロック共重合体(A1)に含まれる上記脂環式骨格(X)含有量は、ブロック共重合体の13C-NMR測定により、重合体ブロック(A-2)中の脂環式骨格(X)由来の積分値から求めた値である。
重合体ブロック(A-2)を構成する構造単位が、イソプレン単位、ブタジエン単位、イソプレン及びブタジエンの混合物単位のいずれかである場合、脂環式骨格(X)を形成する結合形態以外のイソプレン及びブタジエンそれぞれの結合形態としては、ブタジエンの場合には1,2-結合、1,4-結合を、イソプレンの場合には1,2-結合、3,4-結合、1,4-結合をとることができる。
上記記範囲であれば、非極性樹脂との相容性、特に、ポリオレフィン系樹脂(B)との相容性を高くすることができ、延いては金属やその他の材料に対する高い接着性を発現させる。また、優れた制振性を発現させやすくなる。
重合体ブロック(A-2)の重量平均分子量(Mw)は、特に制限はないが、水素添加前のブロック共重合体(A0)が有する重合体ブロック(A-2)の合計の重量平均分子量が、好ましくは15,000~400,000、より好ましくは20,000~300,000、更に好ましくは30,000~250,000、より更に好ましくは30,000~200,000、より更に好ましくは30,000~150,000である。重合体ブロック(A-2)の合計の重量平均分子量が、上記範囲内であればより優れた制振性を発現しやすくなる。
ブロック共重合体(A0)における重合体ブロック(A-2)の含有量は、好ましくは99質量%以下、より好ましくは97質量%以下、更に好ましくは94質量%以下である。重合体ブロック(A-2)の含有量が、99質量%以下であれば、制振性を有しつつ、各種用途に好適な機械的特性、力学物性、及び成形性を有する変性水素添加物(A)又はこれを含有する樹脂組成物(D1)とすることが容易となる。また、ブロック共重合体(A0)における重合体ブロック(A-2)の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは35質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、より更に好ましくは75質量%以上、より更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは85質量%以上である。重合体ブロック(A-2)の含有量が、30質量%以上であれば、制振性により優れた変性水素添加物(A)又はこれを含有する樹脂組成物(D1)とすることができる。
重合体ブロック(A-2)は、本発明の目的及び効果の妨げにならない限り、前記共役ジエン化合物以外の他の重合性の単量体に由来する構造単位を含有していてもよい。この場合、重合体ブロック(A-2)において、共役ジエン化合物以外の他の重合性の単量体に由来する構造単位の含有量は、好ましくは50モル%未満、より好ましくは30モル%未満、更に好ましくは20モル%未満、より更に好ましくは10モル%未満、特に好ましくは0モル%である。換言すれば、重合体ブロック(A-2)において、共役ジエン化合物以外の他の重合性の単量体に由来する構造単位の含有量は、好ましくは0モル%以上50モル%未満である。
該他の重合性の単量体としては、例えばスチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-t-ブチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、N-ビニルカルバゾール、ビニルナフタレン及びビニルアントラセン等の芳香族ビニル化合物、並びにメタクリル酸メチル、メチルビニルエーテル、β-ピネン、8,9-p-メンテン、ジペンテン、メチレンノルボルネン、2-メチレンテトラヒドロフラン、1,3-シクロペンタジエン、1,3-シクロヘキサジエン、1,3-シクロヘプタジエン、1,3-シクロオクタジエン等からなる群から選択される少なくとも1種の化合物が好ましく挙げられる。
ブロック共重合体(A0)は、上記重合体ブロック(A-2)を少なくとも1つ有していればよい。ブロック共重合体(A0)が重合体ブロック(A-2)を2つ以上有する場合には、それら重合体ブロック(A-2)は、同一であっても異なっていてもよい。
ブロック共重合体(A0)は、重合体ブロック(A-1)と重合体ブロック(A-2)とが結合している限りは、その結合形式は限定されず、直鎖状、分岐状、放射状、又はこれらの2つ以上が組合わさった結合様式のいずれでもよい。なかでも、重合体ブロック(A-1)と重合体ブロック(A-2)の結合形式は直鎖状であることが好ましく、その例としては重合体ブロック(A-1)をAで、また重合体ブロック(A-2)をBで表したときに、A-Bで示されるジブロック共重合体、A-B-A又はB-A-Bで示されるトリブロック共重合体、A-B-A-Bで示されるテトラブロック共重合体、A-B-A-B-A又はB-A-B-A-Bで示されるペンタブロック共重合体、(A-B)nZ型共重合体(Zはカップリング剤残基を表し、nは3以上の整数を表す)等を挙げることができる。なかでも、直鎖状のトリブロック共重合体、又はジブロック共重合体が好ましく、A-B-A型のトリブロック共重合体が、柔軟性、製造の容易性等の観点から好ましく用いられる。
A-B-A型のトリブロック共重合体として具体的には、スチレン-水添ブタジエン/イソプレン-スチレン共重合体が挙げられる。すなわち、ブロック共重合体として少なくともスチレン-水添ブタジエン/イソプレン-スチレン共重合体を含むことが好ましい。
ブロック共重合体(A0)において、本発明の目的及び効果の妨げにならない限り、前記重合ブロック(A-1)及び(A-2)以外の重合体ブロックを含有していてもよいが、前記重合体ブロック(A-1)及び前記重合体ブロック(A-2)の合計含有量は、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましく、実質的に100質量%であることが特に好ましい。90質量%以上であれば、より優れた制振性を発揮しやすい樹脂組成物を得やすくなる。換言すれば、上記ブロック共重合体(A0)における重合体ブロック(A-1)及び前記重合体ブロック(A-2)の合計含有量は、好ましくは90~100質量%である。
ブロック共重合体(A0)及び水添ブロック共重合体(A1)のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算で求めた重量平均分子量(Mw)は、好ましくは50,000~400,000であり、より好ましくは60,000~300,000であり、更に好ましくは70,000~250,000、より更に好ましくは80,000~200,000、特に好ましくは90,000~180,000である。ブロック共重合体(A0)又は水添ブロック共重合体(A1)の重量平均分子量が50,000以上であれば、耐熱性が高くなり、400,000以下であれば、得られる樹脂組成物の取扱い性が良好となる。
変性水素添加物(A)、又は、未変性の水添ブロック共重合体である水添ブロック共重合体(A1)においては、重合体ブロック(A-2)の水素添加率は0モル%超である。つまり、重合体ブロック(A-2)が有する炭素-炭素二重結合の少なくとも一部が水素添加されている。
上記水素添加率は、幅広い温度における制振性と、熱安定性とを確保する観点から、好ましくは50モル%以上である。また、変性水素添加物(A)を含む樹脂組成物(D1)の柔軟性や力学物性の観点から、上記水素添加率は、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは70モル%以上、より更に好ましくは80モル%以上、特に好ましくは90モル%以上である。水素添加率の上限値に特に制限はないが、上限値は99モル%であってもよく、98.5モル%であってもよい。換言すれば、上記水素添加率は、好ましくは50~99モル%である。
なお、上記水素添加率は、重合体ブロック(A-2)中の共役ジエン化合物由来の構造単位中の炭素-炭素二重結合の含有量を、水素添加後の1H-NMR測定によって求めた値であり、より詳細には実施例に記載の方法に従って測定した値である。
変性水素添加物(A)は、例えば、上記ブロック共重合体(A0)を水素添加した水添ブロック共重合体(A1)に、アルコキシシリル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基を有する化合物を反応させて官能基を導入し、水添ブロック共重合体(A1)を変性することで製造することができる。当該官能基は、好ましくはアルコキシシリル基及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基である。なお、変性水素添加物(A)の製造方法は後述する。
水添ブロック共重合体(A1)に上記官能基を導入することにより、変性水素添加物(A)を含む樹脂組成物(D1)に、金属やその他の材料に対する高い接着性をもたらすことができる。変性水素添加物(A)は、側鎖に上記官能基を有することが好ましく、これにより主鎖と側鎖との分子運動性の差が大きくなり、ガラス転移温度が制御されて幅広い温度において優れた制振性を示し得るものとすることができる。
また、変性水素添加物(A)における上記官能基の含有量は、好ましくは0.1モル%以上、より好ましくは0.15モル%以上、更に好ましくは0.2モル%以上、より更に好ましくは0.25モル%以上である。また、変性水素添加物(A)における上記官能基の含有量は、好ましくは5.0モル%以下、より好ましくは4.0モル%以下、更に好ましくは3.0モル%以下、より更に好ましくは2.0モル%以下、より更に好ましくは0.95モル%以下である。換言すれば、変性水素添加物(A)における上記官能基の含有量は、好ましくは0.1~5.0モル%である。
変性水素添加物(A)における上記官能基の含有量が、上記範囲内であれば変性水素添加物(A)を含む樹脂組成物(D1)の接着性を優れたものとすることができる。なお、当該官能基の含有量(phr)は、変性水素添加物(A)100質量部に対する官能基の質量部を意味し、変性水素添加物(A)における上記官能基の含有量は、滴定や1H-NMR測定、赤外分光分析に基づく測定(IR測定)により算出することができる。
変性水素添加物(A)における変性量は、使用する変性剤の使用割合や種類等を調整することにより、調整することができる。
変性水素添加物(A)の重量平均分子量は、好ましくは50,000~400,000であり、より好ましくは60,000~300,000であり、更に好ましくは70,000~250,000、特に好ましくは80,000~200,000、最も好ましくは90,000~180,000である。
変性水素添加物(A)の重量平均分子量は、例えば、重合時に用いる重合開始剤の量により調整することができる。
なお、本明細書において、ガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)測定装置を用いて測定した値であり、具体的には実施例に記載の方法で測定される。
変性水素添加物(A)のガラス転移温度は、例えば、共役ジエンの3,4-結合及び1,2-結合の含有量により調整することができる。
本明細書においてブロック共重合体(A0)又は水添ブロック共重合体(A1)のtanδのピークトップ温度及び強度は、ブロック共重合体(A0)又は水添ブロック共重合体(A1)を、温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧することで、厚み1.0mmの単層シートを作製し、該単層シートを円板形状に切り出し、これを試験片として測定する。測定条件は、JIS K 7244-10(2005年)に準拠して、歪み量0.1%、周波数1Hz、測定温度-70~+100℃、昇温速度3℃/分である。
なお、ブロック共重合体(A0)又は水添ブロック共重合体(A1)のtanδのピークトップ温度及びtanδのピークトップ強度は、より詳細には実施例に記載の方法に従って測定した値である。
また、変性水素添加物(A)は、tanδのピークトップ温度が、好ましくは-50℃以上、より好ましくは-40℃以上、更に好ましくは-30℃以上、より更に好ましくは-25℃以上であり、0℃以上であってもよい。また、上記tanδのピークトップ温度の上限は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、+50℃以下であってもよく、+40℃以下であってもよく、+35℃以下であってもよい。tanδのピークトップ温度の範囲として、例えば、好ましくは-50~+50℃であり、より好ましくは-40~+40℃、更に好ましくは-30~+30℃、より更に好ましくは-25~+25℃である。上記tanδのピークトップ温度が-50℃以上または+50℃以下であれば、実使用環境下において充分な制振性を得ることができる。
変性水素添加物(A)は、少なくとも芳香族ビニル化合物及び共役ジエン化合物をモノマーとして用い、これらを重合してブロック共重合体(A0)とし、このブロック共重合体(A0)を水素化する前又は水素化した後に、変性剤を用いて変性反応する工程を経ることによって製造することができる。
ブロック共重合体(A0)は、モノマーとして少なくとも芳香族ビニル化合物及び共役ジエン化合物を用い、重合反応を行うことによって、上記芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を含有する重合体ブロック(A-1)と、上記共役ジエン化合物に由来する構造単位を含有する重合体ブロック(A-2)とを有するブロック共重合体として得ることができる。
なお、上記芳香族ビニル化合物、共役ジエン化合物、重合体ブロック(A-1)及び重合体ブロック(A-2)は、変性水素添加物(A)の説明において前述したものと同義である。
前記カップリング剤としては、例えばジクロロメタン、ジブロモメタン、ジクロロエタン、ジブロモエタン、ジブロモベンゼン、安息香酸フェニル等が挙げられる。
これらの重合開始剤及びカップリング剤の使用量は、ブロック共重合体(A0)又は水添ブロック共重合体(A1)の所望とする重量平均分子量により適宜決定される。通常は、アルキルリチウム化合物、ジリチウム化合物等の開始剤は、重合に用いる重合体ブロック(A-1)のモノマー及び共役ジエン化合物等の単量体の合計100質量部当たり0.01~0.2質量部の割合で用いられるのが好ましく、カップリング剤を使用する場合は、前記単量体の合計100質量部当たり0.001~0.8質量部の割合で用いられるのが好ましい。
用いることのできるルイス塩基としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、2,2-ジ(2-テトラヒドロフリル)プロパン(DTHFP)等のエーテル類;エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル類;トリエチルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、N-メチルモルホリン等のアミン類;ナトリウムt-ブチレート、ナトリムt-アミレート又はナトリウムイソペンチレート等の脂肪族アルコールのナトリウム又はカリウム塩、あるいは、ジアルキルナトリウムシクロヘキサノレート、例えば、ナトリウムメントレートのような脂環式アルコールのナトリウム又はカリウム塩等の金属塩;等が挙げられる。
上記ルイス塩基のなかでも、制振性と熱安定性の観点から、テトラヒドロフラン及びDTHFPを用いることが好ましい。また、高いビニル結合量とすることができ、過剰量の水添触媒を用いずとも高い水素添加率を達成しやすく、より優れた制振性と熱安定性の両立を実現し得ることからDTHFPを用いることがより好ましい。
これらのルイス塩基は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記した方法により重合を行なった後、アルコール類、カルボン酸類、水等の活性水素化合物を添加して重合反応を停止させることにより、ブロック共重合体を得ることができる。
上記の製造方法により得られたブロック共重合体(A0)を、不活性有機溶媒中で水添触媒の存在下に水素添加反応(水添反応)することにより、水添ブロック共重合体(A1)を作製することができる。上記水添反応により、ブロック共重合体(A0)における重合体ブロック(A-2)中の共役ジエン化合物由来の炭素-炭素二重結合が水素添加され、ブロック共重合体(A0)の水素添加物、すなわち、水添ブロック共重合体(A1)とすることができる。
なお、ブロック共重合体(A0)を後述の方法で変性した後に水素添加してもよい。
水添反応は、水素圧力を0.1~20MPa程度、好ましくは0.5~15MPa、より好ましくは0.5~5MPa、反応温度を20~250℃程度、好ましくは50~180℃、より好ましくは70~180℃、反応時間を通常0.1~100時間程度、好ましくは1~50時間として実施することができる。
水添触媒としては、例えば、ラネーニッケル;Pt、Pd、Ru、Rh、Ni等の金属をカーボン、アルミナ、珪藻土等の担体に担持させた不均一系触媒;遷移金属化合物とアルキルアルミニウム化合物、アルキルリチウム化合物等との組み合わせからなるチーグラー系触媒;メタロセン系触媒等が挙げられる。
水素添加物の水素添加率が高い程、耐熱性や耐候性が向上した水素添加物とすることが可能であり、樹脂組成物(D1)に用いる変性水素添加物(A)においては、上述したように、重合体ブロック(A-2)の水素添加率は、好ましくは50~99モル%である。
変性水素添加物(A)は、ブロック共重合体(A0)を水素添加した後に前述の官能基を導入することにより、又は、ブロック共重合体(A0)を水素添加する前に前述の官能基を導入した後に水素添加することにより生成することができる。ラジカル反応による変性の場合は、反応制御の観点から、ブロック共重合体(A0)を水素添加して水添ブロック共重合体(A1)とした後、特定の官能基を導入して製造することが好ましい。
上記変性反応は、例えば、水添ブロック共重合体(A1)を有機溶媒に溶解し、そこへ前述の官能基を付加することができる各種変性剤を添加し、50~300℃程度、0.5~10時間程度で反応させることにより行うことができる。
また上記変性反応は、例えば、水添ブロック共重合体(A1)を、溶媒を用いずに押出機等を使用して溶融状態にし、各種変性剤を添加することにより行うことができる。この場合、変性反応の温度は、通常水添ブロック共重合体(A1)の融点以上から400℃以下であり、好ましくは90~350℃、より好ましくは100~300℃であり、反応時間は通常0.5~10分程度である。
また、溶融状態で上記変性反応を行う際にラジカル開始剤を添加することが好ましく、副反応を抑制する観点等から老化防止剤を添加してもよい。
すなわち、変性水素添加物(A)の製造方法の好ましい態様は、ブロック共重合体(A0)を水素添加して水添ブロック共重合体(A1)とした後、溶融状態の水添ブロック共重合体(A1)に、ラジカル開始剤を用いて、アルコキシシリル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基を導入する工程を更に有する。
ラジカル開始剤の添加量は、水添ブロック共重合体(A1)又はブロック共重合体(A0)と変性剤との組み合わせにより適宜決定すればよいが、水添ブロック共重合体(A1)又はブロック共重合体(A0)100質量部に対しラジカル開始剤は、通常0.01~10質量部程度、好ましくは0.01~5質量部、より好ましくは0.01~3質量部であり、更に好ましくは0.05~2質量部である。
樹脂組成物(D1)に含まれるポリオレフィン系樹脂(B)としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、エチレン酢酸ビニル共重合体、及び、これらのうち複数種類を組み合わせた樹脂が挙げられる。
上記ポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレン、エチレン等のα-オレフィンとのブロック共重合体であるブロックポリプロピレン、エチレン等のα-オレフィンとのランダム共重合体であるランダムポリプロピレン等が挙げられる。
上記ポリエチレンとしては、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン等が挙げられる。
上記ポリメチルペンテンとしては、4-メチル-1-ペンテンの単独重合体や、4-メチル-1-ペンテンから導かれる構造単位及び炭素原子数2~20のα-オレフィン(但し、4-メチル-1-ペンテンを除く。)から導かれる構造単位を有する共重合体等が挙げられる。
上記エチレン酢酸ビニル共重合体としては、酢酸をコモノマーとしてエチレンと共重合した樹脂であれば特に限定されず、種々の酢酸ビニル基含有率(VA含有率)のものを用いることができる。
また、α-オレフィンの単独重合体又は共重合体、プロピレン及び/又はエチレンとα-オレフィンとの共重合体等もポリオレフィン系樹脂(B)として使用できる。
上記α-オレフィンとしては、例えば、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンなどの炭素数20以下のα-オレフィンが挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。
一態様において、ポリオレフィン系樹脂(B)は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、エチレン酢酸ビニル共重合体、及び、α-オレフィンの単独重合体又は共重合体、プロピレン及び/又はエチレンとα-オレフィンとの共重合体からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂である。
樹脂組成物(D1)には、本発明の効果を損なわない範囲において、各種添加剤を含有することができる。
添加剤としては、例えば、タルク、クレー、マイカ、ケイ酸カルシウム、ガラス、ガラス中空球、ガラス繊維、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、ホウ酸亜鉛、ドーソナイト、ポリリン酸アンモニウム、カルシウムアルミネート、ハイドロタルサイト、シリカ、珪藻土、アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化アンチモン、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、活性炭、炭素中空球、チタン酸カルシウム、チタン酸ジルコン酸鉛、炭化ケイ素等の無機フィラー;木粉、でんぷん等の有機フィラー、セルロースファイバー、セルロースナノファイバー、カーボンファイバー、カーボンナノファイバー等が挙げられる。上記添加剤としては、更に粘着付与樹脂、可塑剤、充填剤、架橋剤(イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、金属キレート系架橋剤、アジリジン系架橋剤、アミン樹脂等)、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、着色剤、帯電防止剤、難燃剤、撥水剤、防水剤、親水性付与剤、導電性付与剤、熱伝導性付与剤、電磁波シールド性付与剤、透光性調整剤、蛍光剤、摺動性付与剤、透明性付与剤、アンチブロッキング剤、金属不活性化剤、防菌剤、結晶核剤、亀裂防止剤、オゾン劣化防止剤、防鼠剤、分散剤、増粘剤、耐光剤、耐候剤、銅害防止剤、補強剤、防かび剤、大環状分子(シクロデキストリン、カリックスアレーン、ククルビツリル等)を挙げることができる。
上記添加剤は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
樹脂組成物(D1)における上記添加剤の含有量に制限はなく、当該添加剤の種類や樹脂組成物(D1)の用途などに応じて適宜調整することができる。樹脂組成物(D1)が上記添加剤を含有する場合、上記添加剤の含有量は樹脂組成物(D1)の全質量に対して、例えば50質量%以下、45質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下であってもよく、また、0.01質量%以上、0.1質量%以上、1質量%以上、5質量%以上であってもよい。換言すれば、樹脂組成物(D1)中の上記添加剤の含有量は、好ましくは0.01~50質量%である。
第1の樹脂組成物(D1)において、変性水素添加物(A)の質量をAa、ポリオレフィン系樹脂(B)の質量をBaとするとき、接着性の観点から、Aa/Baが、好ましくは95/5~5/95、より好ましくは80/20~10/90、更に好ましくは70/30~10/90である。
(金属に対する接着強度)
樹脂組成物(D1)のアルミニウム合金板(A5052P)に対する接着強度は、高い接着性を確保する観点から、好ましくは2.5N/mm2以上、より好ましくは3.0N/mm2以上、更に好ましくは3.5N/mm2以上、より更に好ましくは4.0N/mm2以上である。
また、樹脂組成物(D1)のステンレス鋼板(SUS304)に対する接着強度は、高い接着性を確保する観点から、好ましくは3.5N/mm2以上、より好ましくは4.0N/mm2以上、更に好ましくは4.5N/mm2以上、より更に好ましくは5.0N/mm2以上、特に好ましくは5.5N/mm2以上である。
いずれの場合も接着強度の上限に制限はないが、実測可能な接着強度の目安として、30N/mm2であってもよい。
樹脂組成物(D1)のMFRは、樹脂組成物(D1)を調製する際の流動性を確保する観点から、好ましくは5~30g/10min、より好ましくは10~25g/10min、更に好ましくは15~25g/10minである。
MFRは、JIS K7210(2014年)に準じて、温度230℃、荷重21Nの条件で、メルトインデクサ(株式会社立山科学ハイテクノロジーズ製MELT INDEXER L241)を用いて測定される。
樹脂組成物(D1)の引張弾性率は、柔軟性と機械強度の両立の観点から、好ましくは10~400MPa、より好ましくは20~350MPa、更に好ましくは25~300MPaである。引張弾性率の上限や下限については特に制限はなく、用途に応じ適宜特定することができる。
引張弾性率は、JIS K6251(2017年)に準じて、ダンベル3号を試験片とし、引張速度500mm/minの条件で測定することができる。
樹脂組成物(D1)の破断応力は、機械強度の観点から、好ましくは10~35MPa、より好ましくは15~30MPa、更に好ましくは20~30MPaである。破断応力の上限については特に制限はなく、用途に応じ適宜特定することができる。
破断応力は、JIS K6251(2017年)に準じて、ダンベル3号を試験片とし、引張速度500mm/minの条件で測定することができる。
また、樹脂組成物(D1)は、機械強度の観点から、JIS K6251(2017年)に準拠して、ダンベル3号を試験片とし、引張速度500mm/minの条件で測定される破断伸度が、好ましくは200%以上、より好ましくは300%以上、更に好ましくは600%以上である。
樹脂組成物(D1)は、柔軟性の観点から、JIS K6253-3(2012年)に準拠して測定される、雰囲気温度23℃におけるタイプDデュロメーター硬さが、好ましくは20~70、より好ましくは25~65、更に好ましくは30~60である。
樹脂組成物(D1)は、変性水素添加物(A)と、ポリオレフィン系樹脂(B)と、必要に応じて各種添加剤とを、ヘンシェルミキサー、Vブレンダー、リボンブレンダー、タンブラーブレンダー、コニカルブレンダー等の混合機を用いて混合することによって製造するか、又はその後、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール等の混練機を用いて80~350℃程度で溶融混練することによって製造することができる。
また、少なくとも変性水素添加物(A)及びポリオレフィン系樹脂(B)が可溶な溶媒に各成分を溶解させて混合し、溶媒を除去することによって樹脂組成物を調製することもできる。
上記樹脂組成物は、ベール、クラム、及びペレット等のいずれの形状にもすることができる。また、上記樹脂組成物は、溶融混練成形機により、又は、樹脂組成物のベール、クラム、あるいはペレット等を原料として、射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法、ブロー成形法、プレス成形法、真空成形法、及び発泡成形法等により各種成形品とすることができる。
樹脂組成物(D1)は、各種材料に対して接着性を有しており、特に金属に対して高い接着性を有していることから、自動車や建築物の窓におけるガラスとアルミニウムサッシや金属開口部などとの接合部、太陽電池モジュールなどにおけるガラスと金属製枠体との接続部などのシーラントとして好適に使用できる。また、自動車や建築物のウィンドウモールやガスケット、ガラスのシーリング材、防腐蝕材など、ガラスと接着された成形体や構造体として広い範囲の用途に有用である。更には、ノート型パソコン、携帯電話、ビデオカメラなどの各種情報端末機器や、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに用いられる二次電池のセパレーターなどの接着剤やコート剤として使用することができる。
本発明の実施形態に係る接着剤は、樹脂組成物(D1)を含む。
上記接着剤は、樹脂組成物(D1)を含むことにより、金属、ガラス、樹脂等の各種の材料に対して接着性を発現し、例えば、金属と樹脂、ガラスと樹脂、金属とガラス、極性樹脂と非極性樹脂、非極性樹脂と非極性樹脂、極性樹脂と極性樹脂等を接着することができる。上記接着剤は、特に金属に対して高い接着性を有する。
また、上記接着剤を用いて金属同士を接着する場合は、被接着体となる一方の金属上に上記接着剤を配置し、その上に他方の金属を重ねて加熱加圧するか、加熱溶融した上記接着剤を被接着体となる一方の金属上に供給し、その上に他方の金属を重ねて加圧することによって行うことができる。
本発明の実施形態に係る相容化剤は、極性樹脂と非極性樹脂とを相容化させるための相容化剤であって、
芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-1)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-2)を含むブロック共重合体の変性水素添加物(A)を含み、
変性水素添加物(A)は、アルコキシシリル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基を有し、
重合体ブロック(A-2)のビニル結合量が50~99モル%である。
このような成分としては、例えば、加工助剤、補強剤、充填剤、可塑剤、連通気泡剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、帯電防止剤、防菌剤、防かび剤、分散剤、着色剤、発泡剤、発泡助剤、難燃剤、撥水剤、防水剤、導電性付与剤、熱伝導性付与剤、電磁波シールド性付与剤、蛍光剤、結晶核剤等が挙げられる。
相容化剤における変性水素添加物(A)の含有量は、十分な相容性を確保しやすくする観点から、相容化剤の全質量に対して、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上である。上限に特に制限はなく100質量%でもよいが、良好な生産性を確保しやすくする観点から、例えば、99.8質量%以下とすることができる。換言すれば、相容化剤中の変性水素添加物(A)の含有量は、好ましくは80~100質量%である。
本発明の実施形態に係る第2の樹脂組成物(D2)は、上記の第1の樹脂組成物(D1)と極性樹脂(C)とを含む。以下、第2の樹脂組成物(D2)を「樹脂組成物(D2)」と称することがある。
また、極性樹脂(C)及びポリオレフィン系樹脂(B)のうち一方が極性樹脂(C)及びポリオレフィン系樹脂(B)のうち他方に分散されやすくなることにより、樹脂組成物(D2)又はその成形品は、外観が良好である。加えて、樹脂組成物(D2)又はその成形品において、原料として用いたブロック共重合体(A0)に起因する特性が現れやすくなる。上記樹脂組成物(D2)は、重合体ブロック(A-2)のビニル結合量が高いブロック共重合体(A0)から得た変性水素添加物(A)を用いているので、樹脂組成物(D2)又はその成形品において、制振性等を高めることができる。また、極性樹脂(C)やポリオレフィン系樹脂(B)の種類等を適切に選択することにより、上記樹脂組成物(D2)又はその成形品の引張強度や伸び特性等の物性を優れたものとすることができる。
樹脂組成物(D2)の好ましい一態様は、ポリオレフィン系樹脂(B)のマトリクス中に、極性樹脂(C)を含むドメインが島状に分散した海島構造を有し、より好ましくは、変性水素添加物(A)を主体とする成分が、極性樹脂(C)を主体とするドメインの周囲に沿って存在する構造を有する。
図2は、樹脂組成物(D2)における海島構造の一例を示す断面模式図である。図2に示すように、樹脂組成物(D2)あるいはその成形物においては、複数のドメイン10がポリオレフィン系樹脂(B)からなるマトリクス20中に存在している。ドメイン10は、極性樹脂(C)を主体とするコア部分10aと、変性水素添加物(A)を主体とするシェル部分10bとを含む。
樹脂組成物(D2)の好ましい他の一態様は、極性樹脂(C)のマトリクス中に、ポリオレフィン系樹脂(B)を含むドメインが島状に分散した海島構造を有し、より好ましくは、変性水素添加物(A)を主体とする成分が、ポリオレフィン系樹脂(B)を主体とするドメインの周囲に沿って存在する構造を有する。
上記分散径の平均値である平均径は、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下、更に好ましくは300nm以下である。上記ドメインの平均径の下限値に特に制限はないが、例えば、100nm以上である。
上記ドメインの体積平均分散径や平均径が上記数値範囲にあることで、ポリオレフィン系樹脂(B)中の極性樹脂(C)の分散性又は極性樹脂(C)のポリオレフィン系樹脂(B)中の分散性を良好にすることができ、樹脂組成物(D2)又は樹脂組成物(D2)の成形品の力学物性を良好にすることができる。
樹脂組成物(D2)に含まれる極性樹脂(C)は、カルボキシ基、スルホン酸基、水酸基、シアノ基等の極性基を有する樹脂、樹脂中にエーテル結合、エステル結合、アミド結合、スルフィド結合等を有する樹脂、分子中に、酸素、窒素、硫黄、ハロゲンのうち少なくとも1つを含む樹脂等を指し、分子内で電子的に分極が発生する樹脂であって、熱可塑性を有するものである。
極性樹脂(C)は、好ましくは、スルホン酸基、シアノ基等の極性基を有する樹脂、樹脂中にエーテル結合、エステル結合、アミド結合、スルフィド結合等を有する樹脂、分子中に、酸素、窒素、硫黄、ハロゲンのうち少なくとも1つを含む樹脂等であり、より好ましくは、樹脂中にエーテル結合、エステル結合、及び、アミド結合のうち少なくも一つを有する樹脂である。
好ましい極性樹脂は、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン9、ナイロン6/66、ナイロン66/610、ナイロン6/11、ナイロン6/12、ナイロン12、ナイロン46、非晶質ナイロン等のポリアミド樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル樹脂;ポリオキシメチレンホモポリマー、ポリオキシメチレンコポリマー等のポリアセタール樹脂;ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリカーボネート樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ビニロン、トリアセチルセルロース、ABS樹脂、AS樹脂、ACS樹脂、キシレン樹脂、アクリル樹脂、及び、ポリエステル系熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
より好ましくは、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリカーボネート樹脂、及び、ポリエステル系熱可塑性エラストマーから選ばれる少なくとも1種であり、更に好ましくは、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、及び、ポリカーボネート樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂である。
市販のポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、東レ・デュポン株式会社製ハイトレル3046(登録商標)が挙げられる。
樹脂組成物(D2)には、本発明の効果を損なわない範囲において、各種添加剤を含有することができる。このような添加剤としては、樹脂組成物(D1)で述べたものと同様のものが挙げられる。
樹脂組成物(D2)中の極性樹脂(C)の割合は、樹脂組成物(D2)の全質量に対して、好ましくは10~90質量%である。組成物の柔軟性の観点から、より好ましくは10~50質量%、更に好ましくは10~45質量%、より更に好ましくは10~40質量%である。また、機械強度の観点から、樹脂組成物(D2)の全質量に対して、より好ましくは50~90質量%、更に好ましくは50~85質量%、より更に好ましくは50~80質量%である。
また、樹脂組成物(D2)中のポリオレフィン系樹脂(B)の質量をBb、極性樹脂(C)の質量をCとしたとき、組成物の柔軟性の観点から、Bb/Cは、好ましくは90/10~50/50、より好ましくは90/10~55/45、更に好ましくは90/10~60/40である、より更に好ましくは90/10~70/30、特に好ましくは90/10~75/25である。また、機械強度の観点から、Bb/Cは、好ましくは50/50~10/90、より好ましくは50/50~15/85、更に好ましくは50/50~20/80である、より更に好ましくは50/50~25/75、特に好ましくは50/50~30/70である。
Bb/Cが上記範囲にあることで、ポリオレフィン系樹脂(B)の機械物性の大きな低下を抑制しつつ、制振性等の物性を向上することができる。
樹脂組成物(D2)の制振性や力学物性を確保する観点から、樹脂組成物(D2)において、変性水素添加物(A)、ポリオレフィン系樹脂(B)、ブロック共重合体(A0)、及び、水添ブロック共重合体(A1)以外に含まれる樹脂成分の含有量は、好ましくは0~50質量%、より好ましくは0~30質量%、より更に好ましくは0~20質量%、より更に好ましくは0~10質量%、最も好ましくは0~5質量%である。
(損失正接(tanδ))
樹脂組成物(D2)は、幅広い温度領域で良好な制振性を示すようにする観点から、JIS K7244-10(2005年)に準拠して、歪み量0.1%、周波数10Hz、測定温度-100~+150℃、昇温速度3℃/分の条件で測定した損失正接(tanδ)の、0~50℃におけるピーク強度が、好ましくは0.1~2.0、より好ましくは0.1~1.0、更に好ましくは0.1~0.5である。
樹脂組成物(D2)が有する幅広い温度領域での良好な制振性は、ブロック共重合体(A0)の種類、変性水素添加物(A)に用いるモノマーの種類や含有割合、ビニル結合量及び水素添加率のバランス、変性水素添加物(A)の製造方法の選択、その他の変性水素添加物(A)の各構成要素等の制御、あるいは、樹脂組成物(D2)に用いる極性樹脂(C)とポリオレフィン系樹脂(B)との組み合わせ及びその含有割合等の調整等により達成することができる。
また、樹脂組成物(D2)は、JIS K7161-1(2014年)に準拠して、多目的試験片A1型を試験片とし、引張速度50mm/minの条件で測定される引張破壊ひずみが、機械強度の観点から、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上、より更に好ましくは75%以上、より更に好ましくは100%以上、より更に好ましくは150%、より更に好ましくは200%以上、より更に好ましくは250%以上、より更に好ましくは300%以上である。
樹脂組成物(D2)は、JIS K6253-3(2012年)に準拠して測定される、雰囲気温度23℃におけるタイプDデュロメーター硬さが、柔軟性の観点から、好ましくは20~90、より好ましくは25~85、更に好ましくは30~80である。
樹脂組成物(D2)は、極性樹脂(C)と樹脂組成物(D1)とを、必要に応じて各種添加剤とを、ヘンシェルミキサー、Vブレンダー、リボンブレンダー、タンブラーブレンダー、コニカルブレンダー等の混合機を用いて混合することによって製造するか、又はその後、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール等の混練機を用いて80~350℃程度で溶融混練することによって製造することができる。
また、少なくとも極性樹脂(C)と樹脂組成物(D1)が可溶な溶媒に各成分を溶解させて混合し、溶媒を除去することによって樹脂組成物を調製することもできる。
なお、樹脂組成物(D2)を製造するに当たっては、結果的に極性樹脂(C)と樹脂組成物(D1)とが混合されていればよく、これらを構成する個別成分の混合順序等に特に制限はない。例えば、樹脂組成物(D1)を構成する変性水素添加物(A)及びポリオレフィン系樹脂(B)を、個別に順次極性樹脂(C)に添加・混合してもよいし、変性水素添加物(A)及びポリオレフィン系樹脂(B)を混合してから極性樹脂(C)に添加・混合してもよいし、極性樹脂(C)と変性水素添加物(A)とポリオレフィン系樹脂(B)とを一括で混合してもよい。上述のように添加順序に制限はないが、分散性や、得られる樹脂組成物(D2)の物性をより向上させる観点から、変性水素添加物(A)と極性樹脂(C)を添加したのちにポリオレフィン系樹脂(B)を添加する添加順序が好ましい。
樹脂組成物(D2)は、ベール、クラム、及びペレット等のいずれの形状にもすることができる。また、樹脂組成物(D2)は、溶融混練成形機により、又は、樹脂組成物のベール、クラム、あるいはペレット等を原料として、射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法、ブロー成形法、プレス成形法、真空成形法、及び発泡成形法等により各種成形品とすることができる。
樹脂組成物(D2)は、各種用途に使用することができる。
本実施形態の樹脂組成物(D2)は、制振性に優れ、高い伸び特性を有しており、各種用途に用いることができる。そのため、本発明は、上記樹脂組成物(D2)を用いた、制振材、フィルム、及び、シート等も提供する。
また、上記樹脂組成物(D2)を含有してなるX層と、該X層の少なくとも一方の面に積層されたY層とを有する積層体も提供することができる。該積層体としては、例えば合わせガラスが好適であり、上記X層を合わせガラス用中間膜とし、上記Y層をガラスとする合わせガラスとすることで、優れた制振性のみならず、優れた遮音性も期待できる。
また上記樹脂組成物(D2)は、自動車分野における各種の自動車用部材、例えばサーモスタットハウジング、ラジエータータンク、ラジエーターホース、ウォーターアウトレット、ウォーターポンプハウジング、リアジョイント等の冷却部品;インタークーラータンク、インタークーラーケース、ターボダクトパイプ、EGRクーラーケース、レゾネーター、スロットルボディ、インテークマニホールド、テールパイプ等の吸排気系部品;燃料デリバリーパイプ、ガソリンタンク、クイックコネクタ、キャニスター、ポンプモジュール、燃料配管、オイルストレーナー、ロックナット、シール材等の燃料系部品;マウントブラケット、トルクロッド、シリンダヘッドカバー等の構造部品;ベアリングリテイナー、ギアテンショナー、ヘッドランプアクチュエータギア、HVACギア、スライドドアローラー、クラッチ周辺部品等の駆動系部品;エアブレーキチューブ等のブレーキ系統部品;エンジンルーム内のワイヤーハーネスコネクタ、モーター部品、センサー、ABSボビン、コンビネーションスイッチ、車載スイッチ、電子制御ユニット(ECU)ボックス等の車載電装部品;スライドドアダンパー、ドアミラーステイ、ドアミラーブラケット、インナーミラーステイ、ルーフレール、エンジンマウントブラケット、エアクリーナーのインレットパイプ、ドアチェッカー、プラチェーン、エンブレム、クリップ、ブレーカーカバー、カップホルダー、エアバック、フェンダー、スポイラー、ラジエーターサポート、ラジエーターグリル、ルーバー、エアスクープ、フードバルジ、バックドア、フューエルセンダーモジュール、フロアマット、インストルメントパネル、ダッシュボード、ダッシュインシュレーター、ダムラバー、ウェザーストリップ、タイヤ等の内外装部品等に用いることもできる。
[各物性の測定方法]
後述の製造例で得られた水添ブロック共重合体(A1)、及び、変性水素添加物(A)の物性評価方法を以下に示す。
(1)重合体ブロック(A-1)の含有量
水添前のブロック共重合体をCDCl3に溶解して1H-NMR測定[装置:「ADVANCE 400 Nano bay」(Bruker社製)、測定温度:30℃]を行い、スチレンに由来するピーク強度とジエンに由来するピーク強度の比から重合体ブロック(A-1)の含有量を算出した。
下記条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により、重合体ブロック(A-1)、重合体ブロック(A-2)、ブロック共重合体の水素添加物、及び、変性水素添加物のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)を求めた。
(GPC測定装置及び測定条件)
・装置 :GPC装置「HLC-8020」(東ソー株式会社製)
・分離カラム :東ソ-株式会社製の「TSKgel GMHXL」、「G4000HXL」及び「G5000HXL」を直列に連結した。
・溶離液 :テトラヒドロフラン
・溶離液流量 :0.7mL/min
・サンプル濃度:5mg/10mL
・カラム温度 :40℃
・検出器:示差屈折率(RI)検出器
・検量線:標準ポリスチレンを用いて作成
1H-NMR測定により、イソプレン及び/又はブタジエンの残存オレフィン由来のピーク面積とエチレン、プロピレン及び/又はブチレン由来のピーク面積との比から算出した。
・装置:核磁気共鳴装置「ADVANCE 400 Nano bay」(Bruker社製)
・溶媒:CDCl3
水添前のブロック共重合体をCDCl3に溶解して1H-NMR測定[装置:「ADVANCE 400 Nano bay」(Bruker社製)、測定温度:30℃]を行った。イソプレン及び/又はブタジエン由来の構造単位の全ピーク面積と、イソプレン構造単位における3,4-結合単位及び1,2-結合単位、ブタジエン構造単位における1,2-結合単位、又は、イソプレンとブタジエンの混合物に由来する構造単位の場合はそれぞれの前記結合単位に対応するピーク面積の比とからビニル結合量(3,4-結合単位と1,2-結合単位の含有量の合計)を算出した。
変性水素添加物(A)の無水マレイン酸変性量は、以下の手順で測定した。変性水素添加物(A)5gをトルエン180mlに溶解した後、エタノール20mlを加え、0.1モル/L水酸化カリウム溶液で滴定し、下記計算式を用い変性量を算出した。
無水マレイン酸変性量(phr)=滴定量×5.611/サンプル量×98×100/56.11×1000
上記で算出した無水マレイン酸変性量(phr)から、下記計算式を用い変性量(mol%)を算出した。
無水マレイン酸変性量(mol%)={無水マレイン酸変性量(phr)/無水マレイン酸分子量}/{無水マレイン酸変性量(phr)/無水マレイン酸分子量+重合体ブロック(A)含有量(質量%)/重合体ブロック(A)構造単位分子量+重合体ブロック(B)含有量(質量%)/重合体ブロック(B)構造単位分子量}×100
変性水素添加物(A)である、後述する変性水素添加物(Y-2)~(Y-7)のガラス転移温度は、DSC測定装置(ティー・エイ・インスツルメント社製DSC250)を用いて測定した。具体的には、上記装置を用いて、温度範囲-120℃~+350℃、昇温速度10℃/分の条件にて測定を行い、ガラス転移によるベースラインシフトの変曲点の温度をガラス転移温度とした。
また、ブロック共重合体の水素添加物(Y-1)のガラス転移温度も同様に測定した。
変性水素添加物(A)である、後述する変性水素添加物(Y-2)~(Y-7)のtanδのピークトップ温度及び強度は、変性水素添加物(A)を、温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧することで、厚み1.0mmの単層シートを作製し、該単層シートを円板形状に切り出し、これを試験片とした。測定には、JIS K 7244-10(2005年)に基づいて、平行平板振動レオメータとして、円板の直径が8mmのゆがみ制御型動的粘弾性装置「ARES-G2」(ティー・エイ・インスツルメント社製)を用いた。
上記試験シートによって2枚の平板間の隙間を完全に充填し、歪み量0.1%で、上記試験シートに1Hzの周波数で振動を与え、-70℃から200℃まで3℃/分の定速で昇温し、tanδのピーク強度の最大値(ピークトップ強度)及び該最大値が得られた温度(ピークトップ温度)を求めた。
(ブロック共重合体の水素添加物(Y-1)の製造)
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてシクロヘキサン50kg、アニオン重合開始剤として濃度10.5質量%のsec-ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液87g(sec-ブチルリチウムの実質的な添加量:9.14g)を仕込んだ。
耐圧容器内を50℃に昇温した後、スチレン(1)1.0kgを加えて1時間重合させ、容器内温度50℃で、ルイス塩基として2,2-ジ(2-テトラヒドロフリル)プロパン(DTHFP)33gを加え、イソプレン8.16kg及びブタジエン6.48kgの混合液を5時間かけて加えた後2時間重合させ、更にスチレン(2)1.0kgを加えて1時間重合させることにより、ポリスチレン-ポリ(イソプレン/ブタジエン)-ポリスチレントリブロック共重合体を含む反応液を得た。
該反応液に、オクチル酸ニッケル及びトリメチルアルミニウムから形成されるチーグラー系水素添加触媒を水素雰囲気下で添加し、水素圧力1MPa、80℃の条件で5時間反応させた。該反応液を放冷及び放圧させた後、水洗により上記触媒を除去し、真空乾燥させることにより、ポリスチレン-ポリ(イソプレン/ブタジエン)-ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物(以下、Y-1と称する)を得た。
各原料及びその使用量を表1に、前記物性評価の結果を表2に示した。
(変性水素添加物(Y-2)の製造)
Coperion社製二軸押出機「ZSK26mc」(26mmφ、L/D=56)を下記押出条件にて使用し、上記で得られた水添ブロック共重合体Y-1を10kg配合して溶融状態とし、ラジカル開始剤として2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(パーヘキサ25B-40、日本油脂株式会社製)を0.05kg、変性剤として無水マレイン酸0.15kgを配合して、変性反応を行い、変性水素添加物(Y-2)を得た。
各原料及びその使用量を表1に、前記物性評価の結果を表2に示す。
(変性水素添加物(Y-3)の製造)
アニオン重合開始剤として濃度10.5質量%のsec-ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液73.4g(sec-ブチルリチウムの実質的な添加量:7.71g)を用いた以外は製造例1と同様にして、ブロック共重合体の水素添加物を作製した。更に、この水素添加物を製造例2と同様の手順でマレイン酸変性することにより、変性水素添加物(Y-3)を調製した。
各原料及びその使用量を表1に、前記物性評価の結果を表2に示した。
(変性水素添加物(Y-4)の製造)
イソプレン及び触媒を表1に示す量に変更し、ブタジエンは使用しないようにした以外は製造例1と同様にして、ブロック共重合体の水素添加物を作製した。更に、この水素添加物を、無水マレイン酸及びラジカル開始剤を表1に示す量に変更した以外は製造例2と同様の手順でマレイン酸変性することにより、変性水素添加物(Y-4)を調製した。
各原料及びその使用量を表1に、前記物性評価の結果を表2に示した。
(変性水素添加物(Y-5)の製造)
スチレン(1)、スチレン(2)、ブタジエン、及び、触媒を表1に示す量に変更し、イソプレンは使用せず、ルイス塩基をテトラヒドロフラン110gに変更した以外は製造例1と同様にして、ブロック共重合体の水素添加物を作製した。更に、この水素添加物を、無水マレイン酸及びラジカル開始剤を表1に示す量に変更した以外は製造例2と同様の手順でマレイン酸変性することにより、変性水素添加物(Y-5)を調製した。
各原料及びその使用量を表1に、前記物性評価の結果を表2に示した。
(変性水素添加物(Y-6)の製造)
スチレン(1)、スチレン(2)、ブタジエン、及び、触媒を表1に示す量に変更し、イソプレンは使用せず、ルイス塩基をテトラヒドロフラン110gに変更した以外は製造例1と同様にして、ブロック共重合体の水素添加物を作製した。更に、この水素添加物を、無水マレイン酸及びラジカル開始剤を表1に示す量に変更した以外は製造例2と同様の手順でマレイン酸変性することにより、変性水素添加物(Y-6)を調製した。
各原料及びその使用量を表1に、前記物性評価の結果を表2に示した。
(変性水素添加物(Y-7)の製造)
スチレン(1)、スチレン(2)、イソプレン、ブタジエン、及び、触媒を表1に示す量に変更し、ルイス塩基をテトラヒドロフラン310gに変更した以外は製造例1と同様にして、ブロック共重合体の水素添加物を作製した。更に、この水素添加物を、製造例2と同様の手順でマレイン酸変性することにより、変性水素添加物(Y-7)を調製した。
各原料及びその使用量を表1に、前記物性評価の結果を表2に示した。
また、表2に示すように、ブロック共重合体の水素添加物(Y-1)と変性水素添加物(Y-2)~(Y-4)は、tanδのピークトップ強度が1.0以上を示し、tanδのピークトップ温度が変性水素添加物(Y-5)、(Y-6)に比べて高い温度にある。このため、上記水素添加物(Y-1)及び変性水素添加物(Y-2)~(Y-4)は、上記変性水素添加物(Y-5)及び(Y-6)に比べて、より室温に近い温度で制振材料として好適な特性を有しているといえる。上記変性水素添加物(Y-7)も、tanδのピークトップ強度が1.0以上を示し、tanδのピークトップ温度が変性水素添加物(Y-5)、(Y-6)に比べて高い温度にある。このため、変性水素添加物(Y-7)は、変性水素添加物(Y-5)及び(Y-6)に比べて、より高い温度で制振材料として好適な特性を有するものである。
[各物性の測定方法]
後述する各実施例及び比較例で得られた樹脂組成物の各物性の測定方法を以下に示す。
後述する実施例1~12及び比較例1~8で得られた樹脂組成物を、それぞれプレス成形装置「NF-50H」(株式会社神藤金属工業所製)により、温度230℃で1分間予熱後、同温度にて所定厚さのスペーサーを介して圧力10MPaで3分間加圧することでシートを作製し、該シートを所定サイズに切断したものを試験片とした。
実施例1~7及び比較例1~3については、後述する「引張試験」「硬度測定」「モルフォロジー観察」用の試験片又は試験片を得るためのシートは、長さ15cm×幅15cm×厚さ0.1cmとし、「せん断剥離試験」用の試験片を得るためのシートは、長さ15cm×幅15cm×厚さ0.05cmとした。「耐衝撃性」測定用の試験片を得るためのシートは、長さ15cm×幅15cm×厚さ0.4cmとした。「動的粘弾性測定」用の試験片は、長さ2cm×幅0.5cm×厚さ0.1cmとした。
実施例8~12及び比較例4~8については、後述する「引張試験」「硬度測定」「耐衝撃性」用の試験片又は試験片を得るためのシートは、長さ15cm×幅15cm×厚さ0.4cmとし、「動的粘弾性測定」用の試験片は、長さ2cm×幅0.5cm×厚さ0.1cmとした。
実施例13~18及び比較例9~15については、射出成型機(東芝機械株式会社製C75SX)を用いて、後に示す表5に記載の温度で多目的試験片A1型を作製し、各試験項目の試験片とした。「動的粘弾性測定」用の試験片は、実施例1~12及び比較例1~8と同様の方法でシートを作製し、長さ2cm×幅0.5cm×厚さ0.1cmとした。
実施例1~7及び比較例1~3について、上記の厚さ0.05cmのシートを、長さ34mm×幅10mmに切断して「せん断剥離試験」用の試験片を作製した。
被接着体である一対の金属板の一方の端部の上面と、他方の端部の下面との間に試験片を挿入し、厚さ2.5mmのスペーサーとともに、上記プレス成形装置を用いて、プレス温度200℃、プレス圧力0MPaの条件で2分間プレスすることにより、2枚の被接着体を接着した。
そして、せん断剥離試験装置インストロン3345(インストロン社製)を用いて、引張速度5mm/minの条件で、2枚の被接着体の接着されていない側の端部を互いに逆方向に引っ張ってせん断剥離することにより、接着強度を測定した。
被接着体としては、それぞれ、長さ120mm×幅35mm×厚さ1mmの、ステンレス鋼板(SUS304)、及び、アルミニウム合金板(A5052P)を用いた。
実施例1~7及び比較例1~3については、上記シートを切り出すことにより、ダンベル3号試験片を作製した。
上記試験片を用い、JIS K6251(2017年)に準じて、インストロン3345(インストロン社製)を用いて、引張速度500mm/minにて、引張弾性率(MPa)、破断応力(MPa)、破断伸度(%)を測定した。
実施例8~12及び比較例4~8については、上記シートを切り出すことにより、多目的試験片A1型を作製し、実施例13~18及び比較例9~15については、上述の射出成形機で作製した多目的試験片A1型を用い、JIS K7161-1(2014年)に準じて、インストロン3345(インストロン社製)を用いて、引張速度50mm/minにて、引張弾性率(MPa)、引張強さ(MPa)、引張破壊ひずみ(%)を測定した。
JIS K6253-3(2012年)に準じて、タイプDデュロメーター(高分子計器株式会社製)を用いて硬度を測定した。
JIS K7210(2014年)に準じて、温度230℃、荷重21Nの条件で、メルトインデクサ(株式会社立山科学ハイテクノロジーズ製MELT INDEXER L241)を用いて、各樹脂組成物のMFRを測定した。
実施例4、比較例2、3で得られた樹脂組成物を用いて上記の手順でシートを作製して試験片とした。そして、試験片の断面のモルフォロジーを、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察した。
なお、観察に当たっては、ウルトラミクロトーム(Leica Microsystems社製Leica EM FC7)を用いて試験片の断面出しを行った。そして、AFM(株式会社島津製作所製SPM走査型プローブ顕微鏡SPM-0700)を用いて上記試験片の断面の観察を行った。
実施例8及び比較例4~6で得られた樹脂組成物を用いて上記の手順でシートを作製して試験片とした。そして、この試験片の断面のモルフォロジーを、走査電子顕微鏡(SEM)で観察した。
なお、観察に当たっては、ウルトラミクロトーム(Leica Microsystems社製Leica EM FC7)を用いて試験片の断面出しを行い、四酸化ルテニウムの0.5%水溶液により染色し、白金で蒸着処理した。そして、この処理が施された断面を、SEM(日本電子株式会社製JSM-6510)により観察した。
実施例8、11及び比較例4、5で得られた樹脂組成物を用いて上記の手順でシートを作製して試験片とした。そして、この試験片の断面のモルフォロジーを、走査電子顕微鏡(TEM)で観察した。
なお、観察に当たっては、ウルトラミクロトーム(Leica Microsystems社製Leica EM FC7)を用いて試験片を薄膜状に切削し、四酸化ルテニウムの0.5%水溶液により染色した。そして、この染色が施された断面を、TEM(株式会社日立ハイテク製HT7700)により観察した。
実施例8~12及び比較例4~8については、上述した樹脂組成物のシートを切り出すことにより試験片(厚さ4mm、長さ80mm、幅10mm(ノッチ加工後の残り幅8mm))を作製した。実施例13~18及び比較例9~15については、多目的試験片A1型の両端を切削して試験片(厚さ4mm、長さ80mm、幅10mm(ノッチ加工後の残り幅8mm))とした。そして、JIS K7111-1:2012に準じて、デジタル衝撃試験機 IT型((株)東洋精機製作所製)を使用して、ハンマー荷重を2Jとし、23℃におけるシャルピー衝撃値を測定して耐衝撃性(kJ/m2)を評価した。
JIS K 7244-4(1999年)に従って測定を行った。具体的には、実施例8~18及び比較例4~15について上記試験片を用いて、「DMA242」(NETZSCH社製)を用いて、周波数10Hzの条件で-100℃から+150℃まで3℃/分で昇温して測定することにより、0~50℃におけるtanδのピーク温度及びピーク強度を測定した。tanδのピーク強度の値が大きいほど、制振性に優れることを示す。
表3に示す配合で、Brabender社製ミキサーを備えた小型トルク検出モーターユニット(Brabender社製「プラストグラフ(登録商標)EC」)を用いて、温度230℃、スクリュー回転数100rpmの条件下で3分間溶融混練することにより、第1の樹脂組成物(D1)として、実施例1~7の樹脂組成物を作製した。また、同様の手順で、比較例1~3の樹脂組成物を作製した。
各樹脂組成物を作製するのに用いた各成分の種類及び使用量と、測定結果とを以下の表3に示す。また、実施例4の組成物のAFM位相差像を図1(a)に示し、比較例2、3のAFM位相差像を図1(b)、図1(c)にそれぞれ示す。
(変性水素添加物(A))
・変性水素添加物Y-2、Y-3、Y-4、Y-5、Y-6
(ブロック共重合体の水素添加物)
・水素添加物Y-1
(ポリオレフィン系樹脂(B))
・ランダムポリプロピレン(株式会社プライムポリマー製プライムポリプロJ226T、メルトインデックス(MI)=20)
(酸化防止剤)
・フェノール系酸化防止剤アデカスタブAO-60(株式会社ADEKA製)
また、実施例4と、比較例2、3とを比較すると、まず、表3から明らかなように、実施例4の樹脂組成物はMFRが大きく、高い流動性を有することが判る。そして、図1(a)~図1(c)から明らかなように、実施例4の樹脂組成物は、数nm程度の幅の細かい共連続構造が形成されているのに対して、比較例2、3の樹脂組成物では、共連続構造の幅が1μm~数μm程度であり、実施例4の樹脂組成物の共連続構造よりも粗いことが判る。
これらから、重合体ブロック(A-2)が特定範囲のビニル結合量である変性水素添加物(A)を用いることにより、樹脂組成物(D1)中に、細かい共連続構造が形成され、引張弾性率を低下させてポリオレフィン系樹脂(B)を柔軟化させていること、及び、樹脂組成物(D1)に高い流動性が付与され、結果的に、被接着体である金属に対して高い接着性を示していることが判る。
表4に示す配合で、Brabender社製ミキサーを備えた小型トルク検出モーターユニット(Brabender社製「プラストグラフ(登録商標)EC」)を用い、温度230℃、スクリュー回転数100rpmの条件下で3分間溶融混練することにより、第2の樹脂組成物(D2)として、実施例8~12の樹脂組成物を作製した。また、同様の手順で、比較例4~8の樹脂組成物を作製した。
各樹脂組成物を作製するのに用いた各成分の種類及び使用量と、測定結果とを以下の表4に示す。また、粘弾性測定の結果を図5に示す。また、実施例8の拡大断面SEM写真を図3(a)に示し、比較例4~6の拡大断面SEM写真を図3(b)~図3(d)にそれぞれ示す。また、実施例8及び実施例11の拡大断面TEM写真を図4(a)及び図4(b)にそれぞれ示し、比較例4及び比較例5の拡大断面TEM写真を図4(c)及び図4(d)にそれぞれ示す。
(変性水素添加物(A))
・変性水素添加物Y-2、Y-3、Y-4、Y-5、Y-6
(ポリオレフィン系樹脂(B))
・ランダムポリプロピレン(株式会社プライムポリマー製プライムポリプロF327、MI=7)
(極性樹脂(C))
・ポリアミド6(宇部興産株式会社製UBE Nylon 1013B)
(無水マレイン酸変性ポリプロピレン)
・三井化学株式会社製ADMER QE840
(無水マレイン酸変性エチレンαオレフィン系共重合体)
・三井化学株式会社製Tafmer MH5020
(酸化防止剤)
・フェノール系酸化防止剤アデカスタブAO-60(株式会社ADEKA製)
また、表4及び図5から明らかなように、実施例8~10の樹脂組成物は、0~50℃の温度範囲に高いtanδピーク強度を有し、この温度範囲で良好な制振性を示すことが理解できる。
表5に示す配合で、二軸押出機(Coperion社製ZSK-26mc)を用い、表5に示す温度で、スクリュー回転数300rpmの条件下で溶融混練し、10kg/hの速度で吐出することにより、第2の樹脂組成物(D2)として、実施例13~18の樹脂組成物を作製した。また、同様の手順で、比較例9~15の樹脂組成物を作製した。
各樹脂組成物を作製するのに用いた各成分の種類及び使用量と、測定結果とを以下の表5に示す。
(変性水素添加物(A))
・変性水素添加物Y-3、Y-6、Y-7
(ポリオレフィン系樹脂(B))
・ランダムポリプロピレン(株式会社プライムポリマー製プライムポリプロF327、MI=7)
・ホモポリプロピレン(株式会社プライムポリマー製プライムポリプロJ106G、MI=15)
(極性樹脂(C))
・ポリアミド6(宇部興産株式会社製UBE Nylon 1013B)
・ポリブチレンテレフタレート(東レ株式会社製トレコン1401)
・ポリカーボネート(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ユーピロンS3000)
・ポリ乳酸(NatureWorks社製Ingeo 3001D)
(無水マレイン酸変性ポリプロピレン)・三井化学株式会社製ADMER QE840
(酸化防止剤)
・フェノール系酸化防止剤アデカスタブAO-60(株式会社ADEKA製)
また、表5に示されるように、実施例14~17の樹脂組成物は、実施例13、18の樹脂組成物に比べて、引張弾性率が高く、より良好な機械強度を有していることが判る。特に、実施例14、15、17の樹脂組成物は引張弾性率が特に高く、かつ引張強さも高いことから、より優れた機械強度を有していることが判る。
また、実施例13、16、18の樹脂組成物は、実施例14、15、17の樹脂組成物に比べて、引張破壊ひずみが大きく、優れた伸び特性を有していることが判る。また、実施例17の樹脂組成物は、比較例9~15の樹脂組成物及び実施例13~16、18の樹脂組成物に比べて、シャルピー衝撃値が格段に大きく、特に優れた耐衝撃性を有していることが判る。
また、本発明の相容化剤は、高い相容化性能を有しているため、食品包装容器のリサイクル等の分野に利用することが可能である。
10a:コア部分
10b:シェル部分
20:マトリクス
Claims (18)
- 芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-1)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-2)を含むブロック共重合体の変性水素添加物(A)と、ポリオレフィン系樹脂(B)とを含み、
前記変性水素添加物(A)は、アルコキシシリル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基を有し、
前記重合体ブロック(A-2)のビニル結合量が50~99モル%であり、
JIS K7244-10(2005年)に準拠して、歪み量0.1%、周波数1Hz、測定温度-70~+100℃、昇温速度3℃/分の条件で測定した、前記変性水素添加物(A)の損失正接(tanδ)のピーク強度が1.0以上であり、
前記重合体ブロック(A-2)の水素添加率が50~99モル%である、
樹脂組成物。 - 前記変性水素添加物(A)のガラス転移温度が-30~+30℃である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記ポリオレフィン系樹脂(B)が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、エチレン酢酸ビニル共重合体、及び、α-オレフィンの単独重合体又は共重合体、プロピレン及び/又はエチレンとα-オレフィンとの共重合体からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記変性水素添加物(A)中の前記重合体ブロック(A-1)の含有量が、4~50質量%である、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記変性水素添加物(A)の重量平均分子量が50,000~400,000である、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記重合体ブロック(A-2)の水素添加率が60~99モル%である、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記変性水素添加物(A)における前記官能基の含有量が、前記変性水素添加物(A)に対して、0.1~5.0phrである、請求項1~6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- JIS K7210(2014年)に従って、温度230℃、荷重21Nの条件で測定した、前記変性水素添加物(A)のメルトフローレートが、1~30g/10minである、請求項1~7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記変性水素添加物(A)の質量をAa、前記ポリオレフィン系樹脂(B)の質量をBaとするとき、Aa/Baが95/5~5/95である、請求項1~8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 極性樹脂(C)を更に含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物の全質量に対して、前記極性樹脂(C)を10~90質量%含む、請求項10に記載の樹脂組成物。
- 前記ポリオレフィン系樹脂(B)及び前記極性樹脂(C)のうち一方のマトリクス中に、平均径が500nm以下の、前記ポリオレフィン系樹脂(B)及び前記極性樹脂(C)のうち他方を含むドメインが分散している、請求項10または11に記載の樹脂組成物。
- 前記極性樹脂(C)が、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、及び、ポリカーボネート樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂である、請求項10~12のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- JIS K7244-10(2005年)に準拠して、歪み量0.1%、周波数10Hz、測定温度-100~+150℃、昇温速度3℃/分の条件で測定した損失正接(tanδ)の、0~50℃におけるピーク強度が0.1~2.0である、請求項10~13のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物中の、前記変性水素添加物(A)の質量をAb、前記ポリオレフィン系樹脂(B)の質量をBbとするとき、Ab/Bbが30/70~1/99である、請求項10~14のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物中の、前記ポリオレフィン系樹脂(B)の質量をBb、前記極性樹脂(C)の質量をCとするとき、Bb/Cが90/10~10/90である、請求項10~15のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~16のいずれか1項に記載の樹脂組成物を含む、接着剤。
- 極性樹脂と非極性樹脂とを相容化させるための相容化剤であって、
芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-1)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を有する重合体ブロック(A-2)を含むブロック共重合体の変性水素添加物(A)を含み、
変性水素添加物(A)は、アルコキシシリル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、及び酸無水物由来の基から選ばれる1種又は2種以上の官能基を有し、
重合体ブロック(A-2)のビニル結合量が50~99モル%である、相容化剤。
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