JP2008512533A - ヒドロキシルアミンエステル組成物を用いたポリプロピレンの分解 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、ヒドロキシルアミンエステル及びチオ化合物を含む新規な組成物に関し、該組成物はポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンドの分子量を低減するために適し、また結果として220℃より低い温度で優れた分解性能をもたらす。
【選択図】なし
Description
このポリマー処理工程により望ましいパラメーター、例えば溶融粘度を設定することは、制御された反応性及び用いられる添加物の作用モードに大いに依存する。
ポリオレフィンの溶融粘度(レオロジー)を変えるためのフリーラジカル形成剤の使用は一般的に知られる。それが分子量の低減(分解)をもたらすか分子量の増加(架橋結合)をもたらすかは、主にポリオレフィンの化学的構造に依存する。
ポリマー加工処理の間のポリプロピレン型ポリマーとフリーラジカル形成剤との反応は、一般にポリマーの分解をもたらす一方、ポリプロピレン型ポリマーは架橋結合する傾向がある。ここで言及し得る例は、フィリップス触媒(LDPE)又はメタロセン触媒(LLDPE)を用いて得られるポリエチレン型である。例外は、同様にフリーラジカル形成剤の存在中で処理される場合鎖分解を起こす傾向がある、ジグラー処理によって調製されるポリエチレン型である。
コポリマー及びターポリマー又はコポリマーブレンドの場合、プロピレンの高比率はポリプロピレンのような挙動をもたらす一方、エチレンの高比率はポリエチレンのような挙動をもたらす。上述のコポリマー及びターポリマー又はコポリマーブレンドが多数の不飽和オレフィンの割合を含む場合、架橋結合の確率は自由(free)二重結合の濃度の減少とともに減少する。
既知の分解処理は、熱的、特に280℃以上の温度で、又はフリーラジカル発生剤の存在下で進行する。処理技術において、フリーラジカル誘引処理は、180℃以上の温度で押出し機又は射出成形機中で行われる。適するフリーラジカル発生剤は、処理工程の間に希釈形態(PP マスターミックス、油中で希釈した、無機支持体で安定化した)で又は液体として直接加えられる有機過酸化物である。与えられた処理条件下、過酸化物は、鎖切断反応を開始し及び望ましい流動学的性質(溶融粘度)を有するポリマーを形成するフリーラジカルに崩壊する。より低い分子量(高い溶融流速(MFR))を有する生成物を形成するためのPPの分解は、一般にビスコシティーブレーキング(viscosity−breaking)又はビスブレーキングプロセス(vis−breaking process)と言われる。
CR−PP等級は、主に低溶融粘度が経済的な処理のための必要条件である繊維用途及び射出成形用途に使用される。溶融粘度及び分子量の幅広い範囲が、昨今処理技術において望まれる。
り速度(pull−off speed)でのポリマー鎖の改善した配向挙動を見せる一方で、早い巻取り速度及び広いMWDsに対してはその反対である。この理由により、紡糸処理において改善した連続性を成し得るためには速い巻取り速度がでは狭いMWDsが必要不可欠である。
過酸化物の分解温度は、一般に慣例のポリマー処理温度より低いために制限された“処理温度ウィンドウ”しか適用できないので、過酸化物の使用は不都合である。加えて、厳しい安全規則を過酸化物の貯蔵、取り扱い及び処理の間順守しなければならない。過酸化物の更なる欠点は、ポリマーとの分解のない溶融配合が不可能である。
特許文献2は、ポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンドの分子量を低減する方法を開示し、該方法においては式
a)式
Rb及びRcのうち1つは、水素原子を表し、及びもう1つは置換基を表し;又は
Rb及びRcは、両方とも水素原子又は同一もしくは異なる置換基を表し;又は
Rb及びRcは、一緒になって酸素原子を表し;
R1ないしR4の各々は、炭素原子数1ないし6のアルキル基を表し;及び
R5及びR6の各々は、互いに独立して、水素原子、炭素原子数1ないし6のアルキル基又は炭素原子数6ないし10のアリール基を表すか:又は
R5及びR6は、一緒になって酸素原子を表す。)で表される少なくとも1種のヒドロキシルアミンエステル;及び
b)式
R1−S−A (II)
[式中、R1は有機置換基を表し、及びAは水素原子又は基
で表される少なくとも1種の硫黄化合物;及び
c)ポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンド
を含むポリマー組成物に関する。
成分a)
ヒドロキシルアミンエステル(I)において、Raの定義に関する用語アシルは、好ま
しくは−C(=O)−H、−C(=O)−炭素原子数1ないし19のアルキル基、−C(=O)−炭素原子数2ないし19のアルケニル基、−C(=O)−炭素原子数2ないし4のアルケニル−炭素原子数6ないし10のアリール基、−C(=O)−炭素原子数6ないし10のアリール基、−C(=O)−O−炭素原子数1ないし6のアルキル基、−C(=O)−O−炭素原子数6ないし10のアリール基、−C(=O)−NH−炭素原子数1ないし6のアルキル基、−C(=O)−NH−炭素原子数6ないし10のアリール基及び−C(=O)−N(炭素原子数1ないし6のアルキル)2からなる群から選ばれるアシル基
を表し;
アシル基Ra中の炭素原子数1ないし19のアルキル基は、例えば、炭素原子数1ないし
6のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基又はn−ブチル基、第二ブチル基もしくは第三ブチル基又は直鎖もしくは枝分かれしたペンチル基又は直鎖もしくは枝分かれしたヘキシル基、又は炭素原子数7ないし19のアルキル基、例えば直鎖もしくは枝分かれしたヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、第三ノニル基、デシル基又はウンデシル基、又は直鎖の炭素原子数11ないし19のアルキル基であって、−(C=O)−基と一緒になって偶数のC−原子を有する炭素原子数14ないし20のアルカノイル基、例えばラウロイル基(炭素原子数12)、ミリストイル基(炭素原子数14)、パルミトイル基(炭素原子数16)又はステアロイル基(炭素原子数18)を形成するもの。
炭素原子数6ないし10のアリール基は、例えば、適する置換基、例えば炭素原子数1ないし4のアルキル基、例えばメチル基、エチル基又は第三ブチル基、炭素原子数1ないし4のアルコキシ基、例えばメトキシ基又はエトキシ基、又はハロゲン原子、例えば塩素原子によって一置換又は二置換し得る、炭素環モノアリール基又はジアリール基、好ましくはモノアリール基、例えばフェニル基を表す。二置換の場合、2−及び6−位が好ましい。
上述のアシル基Raは、適する置換基、例えばフッ素原子又は塩素原子によって自由原
子価上で置換し得、及び好ましくはホルミル基、アセチル基、トリフルオロアセチル基、ピバロイル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、オレオイル基、シンナモイル基、ベンゾイル基、2,6−キシロイル基、第三ブトキシカルボニル基、エチルカルバモイル基又はフェニルカルバモイル基を表す。
R1ないしR4としての炭素原子数1ないし6のアルキル基は、好ましくは炭素原子数1ないし4のアルキル基、特に炭素原子数1又は2のアルキル基、例えばメチル基又はエチル基を表す。好ましい態様において、R1ないしR4はメチル基又はエチル基を表す。あるいは、置換基R1ないしR4の1ないし3個はエチル基を表す。その場合、残りの置換基は、メチル基を表す。
R5及びR6は、好ましくは水素原子を表す。R5及びR6としての炭素原子数1ないし6のアルキル基又は炭素原子数6ないし10のアリール基は、好ましくはメチル基又はフェニル基を表す。
のアルキル基、−C(=O)−炭素原子数2ないし19のアルケニル基、−C(=O)−炭素原子数2ないし4のアルケニル−炭素原子数6ないし10のアリール基、−C(=O)−炭素原子数6ないし10のアリール基、−C(=O)−O−炭素原子数1ないし6のアルキル基、−C(=O)−O−炭素原子数6ないし10のアリール基、−C(=O)−NH−炭素原子数1ないし6のアルキル基、−C(=O)−NH−炭素原子数6ないし10のアリール基及び−C(=O)−N(炭素原子数1ないし6のアルキル)2、又はそれ
らの反応性官能性誘導体、例えば酸ハロゲン化物Ra−X、例えば酸塩化物、又は無水物
、例えば(Ra)2Oからなる群から選ばれるアシル基に相当する酸Ra−OHを用いた慣
例のエステル化反応における、相当する>N−OH化合物のアシル化によって調製し得る
。ヒドロキシルアミンエステル(I)及びそれらの調製方法は国際公開第01/90113号パンフレットに記載される。
Raは、アシル基を表し、
R’1、R’2及びR’3は、各々互いに独立して、水素原子又はメチル基を表し;及び
Gは下記の意味を有する:
n=1の場合、
Gは、水素原子、1個以上の酸素原子によって中断され得る炭素原子数1ないし18のアルキル基、2−シアノエチル基、ベンジル基、グリシジル基、脂肪族カルボン酸の炭素原子数2ないし18のアシル基、脂環式カルボン酸の炭素原子数7ないし15のアシル基、α,β−不飽和カルボン酸の炭素原子数3ないし5のアシル基、又は芳香族カルボン酸の炭素原子数7ないし15のアシル基を表し、ここで前記カルボン酸基は、1ないし3個の−COOZ1基によって脂肪族、脂環式又は芳香族部分において置換し得、ここでZ1は水素原子、炭素原子数1ないし20のアルキル基、炭素原子数3ないし12のアルケニル基、炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基、フェニル基又はベンジル基を表し;又は
n=2の場合、
Gは、炭素原子数2ないし12のアルキレン基、炭素原子数4ないし12のアルケニレン基、キシリレン基、脂肪族ジカルボン酸の炭素原子数2ないし36のアシル基、脂環式又は芳香族ジカルボン酸の炭素原子数8ないし14のアシル基、又は脂肪族、脂環式又は芳香族ジカルバミン酸の炭素原子数8ないし14のアシル基を表し、ここでジカルボン酸基は1ないし2個の−COOZ1基によって脂肪族、脂環式又は芳香族部分において置換し
得、ここでZ1は上記で定義された通りであり;又は
n=3の場合、
Gは、脂肪族、脂環式又は芳香族トリカルボン酸の三価の酸基を表し、(ここで、該酸基は−COOZ1基によって脂肪族、脂環式又は芳香族部分において置換し得、式中、Z1は上記で定義された通りである。)を表すか、又は芳香族トリカルバミン酸又はリン含有酸の三価の酸基又は三価のシリル基を表し;又は
n=4の場合、
Gは、脂肪族、脂環式又は芳香族のテトラカルボン酸の四価の酸基を表す。]
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる。
特に好ましい態様によると、nは、化合物(IA)において1又は2を表し、R’1、
R’2及びR’3の各々は水素原子を表し、Raは炭素原子数2ないし18のアルカノイル
基又は炭素原子数3ないし6のアルケノイル基を表し、及びGは脂肪族モノカルボン酸の炭素原子数12ないし18のアシル基又は脂肪族ジカルボン酸の炭素原子数4ないし12
のアシル基を表す。
りであり;G1は水素原子、炭素原子1ないし12のアルキル基、炭素原子数2ないし5
のヒドロキシアルキル基、炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基、炭素原子数7又は8アラルキル基、炭素原子数2ないし18のアルカノイル基、炭素原子数3ないし5のアルケノイル基又はベンゾイル基又は基
意味を有する
n=1の場合、
G2は、水素原子、炭素原子数1ないし18のアルキル基、炭素原子数3ないし8のアル
ケニル基、炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基、炭素原子数1ないし4のアルキル基、ヒドロキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基又はカルバミド基によって置換された炭素原子数1ないし4のアルキル基、グリシジル基又は基−CH2−CH(OH)−
ZもしくはCONH−Zを表し、ここでZは、水素原子、メチル基又はフェニル基を表し;又は
n=2の場合、
G2は、水素原子、炭素原子数2ないし12のアルケニル基、炭素原子数6ないし12の
アリーレン基、キシリレン基又は−CH2CH(OH)−CH2−もしくは−CH2−CH
(OH)−CH2−O−D−O−基を表し、ここでDは炭素原子数2ないし10のアルキ
レン基、炭素原子数6ないし15のアリーレン基又は炭素原子数6ないし12のシクロアルキレン基を表し;又はG1がアルカノイル基、アルケノイル基又はベンゾイル基以外を
表すという条件で、G2は付加的に1−オキソ−炭素原子数2ないし12のアルキレン基
、脂肪族、脂環式もしくは芳香族ジカルボン酸又はジカルバミン酸の二価基又は−CO−基を表し;又は
n=1の場合、
G1及びG2は、一緒になって脂肪族、脂環式もしくは芳香族1,2−ジカルボン酸又は1,3−ジカルボン酸の二価基を表す。)を表す。]
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる。
炭素原子数2ないし8のヒドロキシアルキレン基又は炭素原子数4ないし32のアシルオキシ−炭素原子数2ないし10のアルキレン基、炭素原子数4ないし32のアシルオキシ−炭素原子数1ないし4のアルキル−炭素原子数2ないし10のアルキレン基を表し、又は、n=2の場合、基(−CH2)2C(CH2−)2を表す。)
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる。
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる。
Raは、炭素原子数1ないし8のアルカノイル基を表し;及び
Ra’は、炭素原子数8ないし22のアルカノイル基を表す。)
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる。
Ra、R’1、R’2及びR’3は、式IAの下で定義される通りであり、
G4は、水素原子、炭素原子数1ないし12のアルキル基、アリル基、ベンジル基、グリ
シジル基又は炭素原子数2ないし6のアルコキシアルキル基を表し;及び
G5は、下記の意味を有する:
n=1の場合、
G5は、水素原子、炭素原子数1ないし12のアルキル基、炭素原子数3ないし5のアル
ケニル基、炭素原子数7ないし9のアラルキル基、炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基、炭素原子数2ないし4のヒドロキシアルキル基、炭素原子数2ないし6のアルコキシアルキル基、炭素原子数6ないし10のアリール基、グリシジル基又は基−(CH2)p−COO−Qもしくは−(CH2)p−O−CO−Qを表し、ここでpは1又は2を表し及びQは炭素原子数1ないし4のアルキル基又はフェニル基を表し;又は
n=2の場合、
G5は、炭素原子数2ないし12のアルキレン基、炭素原子数4ないし12のアルケニレ
ン基、炭素原子数6ないし12のアリーレン基、
基−CH2−CH(OH)−CH2−O−D−O−CH2−CH(OH)−CH2−
[ここで、Dは炭素原子数2ないし10のアルキレン基、炭素原子数6ないし15のアリ
ーレン基又は炭素原子数6ないし12のシクロアルキレン基、又は
基−CH2CH(OZ’)CH2−(OCH2−CH(OZ’)CH2)2−
(ここで、Z’は、水素原子、炭素原子数1ないし18のアルキル基、アリル基、ベンジル基、炭素原子数2ないし12のアルカノイル基又はベンゾイル基を表す。)を表す。]
を表し、
T1及びT2の各々は、互いに独立して、水素原子、炭素原子数1ないし18のアルキル基、炭素原子数6ないし10のアリール基又は炭素原子数7ないし9のアラルキル基を表し
、それらの各々はハロゲン原子又は炭素原子数1ないし4のアルキル基によって置換し得、又は
T1及びT2は、それらを結合する炭素原子と一緒になって、炭素原子数5ないし14のシクロアルカン環を形成する。]
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる。
G6は、基
Eは、−O−又は−NG1−を表し;
Aは、炭素原子数2ないし6のアルキレン基又は−(CH2)3−O−を表し;
xは、0又は1を表し;
G1は、水素原子、炭素原子数1ないし12のアルキル基、炭素原子数2ないし5のヒド
ロキシアルキル基又は炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基を表す。)を表し;
G7は、G6と同一であるか、又は基−NG9G10、−OG11、−NHCH2OG11又は−N(CH2OG11)2のうちの1つを表し;
n=1の場合、G8はG6又はG7と同一であり;及び
n=2の場合、G8は基−E−B−Eを表し、ここでBは炭素原子数2ないし8のアルキ
レン基又は1個又は2個の−NG9−基によって中断された炭素原子数2ないし8のアル
キレン基を表し、及びG9は、炭素原子数1ないし12のアルキル基、シクロヘキシル基
、ベンジル基又は炭素原子数1ないし4のヒドロキシアルキル又は基
G10は、炭素原子数1ないし12のアルキル基、シクロヘキシル基、ベンジル基又は炭素原子数1ないし4のヒドロキシアルキル基を表し;及びG11は水素原子、炭素原子数1ないし12のアルキル基又はフェニル基を表し;及び
G9及びG10は、一緒になって炭素原子数4又は5のアルキレン基又は炭素原子数4又は
5のオキサアルキレン基を表す。]で表される化合物から選ばれる。
れる通りであり;及びBは二価の置換基を表す。)で表される化合物から選ばれる。
硫黄化合物(II)において、R1は炭素原子とともに硫黄原子に結合する有機置換基
を表す。Aは、水素原子又は基
炭素原子とともに硫黄原子に結合する有機置換基R1は、例えば、炭素原子数8ないし2
2のアルキル基、ヒドロキシ−炭素原子数2ないし8のアルキル基、メルカプト−炭素原子数2ないし8のアルキル基、少なくとも1つの−NH−によって中断されたメルカプト−炭素原子数8ないし20のアルキル基、少なくとも1つのヒドロキシ基によって置換されたメルカプト−炭素原子数8ないし18のアルキル基、炭素原子数6ないし10のアリール基、炭素原子数1ないし4のアルキル基、4−チオフェニル基及び3−メチル−4−チオフェニル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基によって置換された炭素原子数6ないし10のアリール基、又は炭素原子数6ないし10のアリール−炭素原子数1ないし4のアルキル基を表す。
炭素原子数8ないし22のアルキル基として定義されるR1は、直鎖又は枝分かれした
炭素原子数8ないし18のアルキル基、例えばn−オクチル、イソオクチル型、例えば3,4−、3,5−もしくは4,5−ジメチル−1−ヘキシル又は3−もしくは5−メチル−1−ヘプチル、1,1,3,3−テトラメチルブチル基又は2−エチルヘキシル基のような他の枝分かれしたオクチル型、n−ノニル基、1,1,3−トリメチルヘキシル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、1−メチルウンデシル基、2−n−ブチル−n−オクチル基、イソトリデシル基、2−n−ヘキシル−n−デシル基、2−n−オクチル−n−ドデシル基又は直鎖の炭素原子数12ないし19のアルキル基、例えばラウリル基(炭素原子数12)、ミリスチル基(炭素原子数14)、セチル基(炭素原子数16)又はn−オクタデシル基(炭素原子数18)を表す。
ヒドロキシ−炭素原子数2ないし8のアルキル基として定義されるR1は、例えば、2
−ヒドロキシエチル基、2−もしくは3−ヒドロキシプロピル基、4−ヒドロキシ−2−ヘキシル基又は4−ヒドロキシ−3−ヘキシル基を表す。
メルカプト−炭素原子数2ないし8のアルキル基として定義されるR1は、例えば、チ
オール(メルカプト)基、例えば6−メルカプト−n−ヘキシル基又は5−メルカプト−n−ペンチル基によって末端炭素原子で置換された炭素原子数2ないし8のアルキル基を表す。
少なくとも1つの−NH−によって中断されたメルカプト−炭素原子数8ないし20のアルキル基として定義されるR1は、以下に示すような置換したジアミノ−炭素原子数2
ないし4のアルキレン基によって例示される
例示される:
である。
炭素原子数1ないし4のアルキル基、4−チオフェニル及び3−メチル−4−チオフェニルからなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基によって置換される炭素原子数6ないし10のアリール基として定義されるR1は、下記の部分式
炭素原子数6ないし10のアリール−炭素原子数1ないし4のアルキル基として定義されるR1は、例えば、ベンジル基、フェン−1−エチル基又はフェニル−2−エチル基を
表す。
カチオン又はカチオン性基 B+は、例えば、アルカリ金属カチオン、例えばナトリウム又はカリウムイオン、アンモニウムイオン、トリ−炭素原子数1ないし4のアルキルアンモニウムイオン、例えばテトラメチルアンモニウムイオン又はテトラエチルアンモニウムイオン、又はコリニルカチオン(cholinyl cation)を表す。
、及びAは水素原子又は基
)は、下記の構造式
硫黄化合物(II)は既知であり、又は既知の方法によって得られ得る。
分解されるポリプロピレン型ポリマーは、プロピレンホモポリマー、プロピレンコポリ
マー及びポリプロピレンブレンドを包含し得る。プロピレンコポリマーは、90%まで、好ましくは50%までのコモノマーを様々な比率で含有し得る。コモノマーの例は、1−オレフィンのようなオレフィン、例えばエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン又は1−オクテン、イソブチレン、シクロオレフィン、例えばシクロペンテン、シクロヘキセン、ノルボルネン又はエチリデンノルボルネン、ブタジエン、イソプレン、1,4−ヘキサジエン、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン又はノルボルナジエンのようなジエン;またアクリル酸誘導体、及び無水マレイン酸のような不飽和無水カルボン酸である。
使用し得るポリプロピレンブレンドは、ポリプロピレンとポリオレフィンとの混合物である。例は、ポリプロピレンと高密度ポリエチレン(HDPE)、高分子量高密度ポリエチレン(HMW HDPE)、超高分子量高密度ポリエチレン(UHMW HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、枝分かれした低密度ポリエチレン(BLDPE)及び少ない割合でジエンを含有するエチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)からなる群から選ばれるポリエチレンとのブレンドである。
a)式
b)式
R1−S−H (II’)
(式中、R1は炭素原子数8ないし18のアルキル基を表す。)で表される少なくとも1
種のメルカプタン、
c)ポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンド
を含むポリマー組成物に関する。
a)式
b)式
c)ポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンド
を含むポリマー組成物である。
上記で定義された成分a)、b)及びc)を含むポリマー組成物は、上記で定義されたポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンドの分子量を低減するための方法に使用される。該方法は、本発明のもう1つの態様である。
a)少なくとも1種のヒドロキシルアミンエステル又はヒドロキシルアミンエステル(I)のポリマー(ここで、Ra、Rb、Rc及びR1ないしR6は、上記で定義される通りであ
る。);及び
b)式(II)(式中、R1及びAは上記で定義される通りである。)で表される少なく
とも1種の硫黄化合物
を含む組成物である。
ヒドロキシルアミンエステル(I)及び硫黄化合物(II)を含む上述の組成物は、分解されるポリプロピレン、プロピレンコポリマー及びポリプロピレンブレンドの分子量を低減するために前駆体混合物又は予備配合混合物として使用可能であり、そこで、それらは従来技術で使用される慣例の過酸化物のように、ポリマー鎖の分解を行う。
a)少なくとも1種のヒドロキシルアミンエステル又はヒドロキシルアミンエステル(I)のポリマー(ここで、Ra、Rb、Rc及びR1ないしR6は、上記で定義される通りであ
る。);及び
b)式(II)で表される少なくとも1種の硫黄化合物(ここで、R1及びAは上記で定
義される通りである。)を含む組成物が、分解されるポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンドに加えられ、そして混合物が加熱されることを特徴とする。
ポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンドへの添加は、該ポリマーが添加剤とともに溶融され及び混合される全ての慣例の混合機中で行われ得る。適する装置は、当業者に知られる。それらは、主にミキサー、ニーダー及び押出機である。
本発明の極めて好ましい態様によると、上記で定義された組成物は、ポリプロピレンと、高密度ポリエチレン(HDPE)、高分子量高密度ポリエチレン(HMW HDPE)、超高分子量高密度ポリエチレン(UHMW HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、枝分かれした低密度ポリエチレン(BLDPE)及び少ない割合でジエンを含有するエチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)からなる群から選ばれるポリエチレンとのブレンドに加えられる。
特に好ましい加工装置は、一軸スクリュー押出機、反転及び共回転の二軸スクリュー押出機、遊星ギア押出機、リング押出機又はコニーダーである。減圧が適用され得る少なくとも1つのガス除去区画を備える加工装置を使用することも可能である。
適する押出機及びニーダーは、例えば、Handbuch der Kunststoffextrusion,第1巻Grundlagen,編集者 F.Hensen,W
.Knappe,H.Potente,1989,3ないし7頁, ISBN:3−446−14339−4(第2巻Extrusionsanlagen 1986,ISBN
3−446−14329−7)に記載される。
例えば、スクリューの長さは、スクリュー直径の1ないし60倍、好ましくはスクリュー直径の35ないし48倍である。スクリューの回転速度は、好ましくは1分あたり10ないし600回転(rpm)、極めて特に好ましくは25ないし300rpmである。
最大処理量は、スクリュー直径、回転速度及び駆動力によって決まる。本発明の方法は、言及したパラメーターを変えること、又は用量毎に供給する計量器を用いることによって最大処理量より低い水準で行われ得る。
複数の成分が加えられる場合、それらは予備混合されるか、又は個別に加えられ得る。
本発明の方法の好ましい態様においては、280℃より低い、好ましくは約160℃ないし280℃の温度範囲が採用される。特に好ましい態様の方法において、温度範囲約200℃ないし270℃が採用される。
分解に必要な時間は、温度、分解される物質の量及び例えば使用される押出機の種類に応じて変化し得る。それは、通常約10秒間ないし20分間、特に20秒ないし10分間である。
ポリプロピレンポリマーの分子量を低減するための方法(分解方法)において、ヒドロキシルアミンエステル(I)及び硫黄化合物(II)を含む上述の組成物は、分解されるポリマーの量に基づき、約0.001ないし5.0質量%、特に0.01ないし2.0質量%及び特に好ましくは0.02ないし1.0質量%の濃度で存在し得る。ヒドロキシルアミンエステル(I)及び硫黄化合物(II)は、分解されるポリマーに個々の化合物として又は混合物として加えられ得る。ヒドロキシルアミンエステル(I)と硫黄化合物(II)の比は、広い範囲内で、例えば1.0:20.0質量%ないし20.0:1.0質量%、好ましくは1.0:1.0質量%ないし10.0:1.0質量%で変わり得る。
ポリマーへの配合は、例えば、処理技術において慣例の方法を使用して、ポリマーに上述のヒドロキシルアミンエステル(I)及び硫黄化合物(II)又はそれらの混合物及び、必要に応じて、更なる添加剤を混合することによって行われ得る。
あるいは、配合は、ポリマーの分解をまだもたらさない(潜在性化合物(latent
compound))温度でも行われ得る。この方法で調製されたポリマーは、続いて再び加熱され、そして望ましいポリマー分解を起こすために十分な時間高い温度にさらされる。
NOR−化合物(I)及び硫黄化合物(II)は、またマスターバッチの形態で分解されるポリマーに加えられ得、該マスターバッチ中に、それらの化合物は、例えば、約1.0ないし25.0質量%の濃度で存在する。マスターバッチ(濃縮物)は、本発明の化合物の分解をまだもたらさない温度で製造し得る。
これは、特定の用量によって定義され、また他の添加剤と配合され得る生成物を提供する。前記マスターバッチは、次にヒドロキシルアミンエステル(I)の分解温度より高い温度で分解されるポリマーと配合し得る。
従って、本発明は、更に、NOR−化合物(I)及び硫黄化合物(II)が1.0ないし25質量%の濃度で存在する濃縮物であって、そして分解されるポリマーに加えられ得る濃縮物を提供する。望ましい生成物は、このように有利な2段階処理で得られる。
驚くべきことに酸化状態IIにある金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩は分解作用を助けることが見出された。従って、上述のNOR−化合物(I)及び硫黄化合物(II)に加えて、1部のNOR−化合物(I)につき0.1ないし10部の金属塩を更に含む組成物が好ましい。1部のNOR−化合物(I)及び硫黄化合物(II)の混合物につき、CaO、CaCO3、ZnO、ZnCO3、MgO、MgCO3又はMg(OH)2からなる群から選ばれる金属塩の0.5ないし10部の濃度が特に好ましい。
ヒドロキシルアミンエステル(I)及び硫黄化合物(II)とは別に、更なる添加剤、例えばウルトラマリンブルーのような硫黄ベースの顔料、特許文献、例えば、米国特許出願公開第4,619,956号明細書、欧州特許出願公開第434608号明細書、米国特許出願公開第5,198,498号明細書、米国特許出願公開第5,322,868号明細書、米国特許出願公開第5,369,140号明細書、米国特許出願公開第5,298,067号明細書、国際公開第94/18278号パンフレット、欧州特許出願公開第704437号明細書、英国特許出願公開2,297,091号明細書又は国際公開第96/28431号明細書から既知である2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン型の光安定剤もまたポリマー中に存在し得る。添加剤の更なる例は、国際公開第01/90113号パンフレットに記載される。
ペンタエリトリチルテトラキス(3−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(イルガノックス1010(登録商標:Irganox))、オクタデシル(3−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(イルガノックス1076)、3,3’,3’,5,5’,5’−ヘキサ−第三ブチル−(,(’,(’−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール(イルガノック
ス1330)、カルシウムジエチルビス(((3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)メチル)ホスホネート)(イルガノックス1425)、1,3,5−トリス(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)トリオン(イルガノックス3114)、トリス(2,4−ジ第三ブチルフェニル)ホスフィット(イルガフォス168(登録商標:Ir
gafos)), トリス(ノニルフェニル)ホスフィット、テトラキス(2,4−ジ第三ブチルフェニル)[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジイルビスホスホナイト(イルガノックスP−EPQ)、ジドデシル3,3’−チオジプロピオネート(イルガノックス
PS 800)、ジオクタデシル3,3’− チオジプロピオネート(イルガノックス
PS 802);5,7−ジ第三ブチル−3−(3,4−ジメチルフェニル)−3H−ベンゾフラノ−2−オン(イルガノックス HP 136)及びジステアリルヒドロキシルアミン(イルガスタブFS 042(登録商標:Irgastab))。
更なる添加剤は、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ハイドロタルサイト又は乳酸カルシウム、パトコ社製の乳酸カルシウム(パティオニック(登録商標:Pationic))のような制酸剤である。
特定の態様において、ヒドロキシルアミンエステル(I)及び硫黄化合物(II)に加えて、更なるフリーラジカルの発生源、例えば適するビスアゾ化合物、過酸化物又はヒドロペルオキシドが分解されるポリマーに加えられ得る。
三ブチルヒドロペルオキシド。
上述のビスアゾ化合物、過酸化物又はヒドロペルオキシドは、それらが従来技術の処理において単独で使用される場合に慣用な量よりも少ない量で分解されるポリマーに加えられる。
適する組成物は、例えば、本発明のフリーラジカル開始剤及び上述した過酸化物又は国際公開第97/49737号パンフレットに記載されるNOR−化合物並びに上述されたヒドロキシルアミンエステル(I)及び硫黄化合物(II)の組合せを含む。
2段階処理を行うためには、2つの分解温度が十分に離れていることが必要不可欠である。例えば、約180ないし220℃の範囲における分解温度を有する過酸化物は、約240ないし280℃の範囲で分解温度を有するヒドロキシルアミンエステル(I)と硫黄化合物(II)との混合物と組み合わせ得、又は約240ないし280℃の範囲において分解温度を有するヒドロキシルアミンエステル(I)と硫黄化合物(II)との混合物は300℃より高い分解温度を有する国際公開第97/49737号パンフレットに記載されるNOR−化合物と組み合わせ得る。
当然ながら、前記処理において異なる分解温度を有するフリーラジカル発生剤の混合物を使用することも可能である。
好ましい態様によると、分解は少量の遊離ニトロキシ基の存在で有利に行われる。より簡単に調整可能なポリマーの分解が達成され、より一定の融解性をもたらす。適するニトロキシル基は既知であり、また米国特許出願公開第4,581,429号明細書又は欧州特許出願公開第621878号明細書に記載される。開鎖構造は、国際公開第99/03894号パンフレット及び国際公開第00/07981号パンフレットに記載される。更に、ピペリジン型のNO−誘導体は、国際公開第99/67298号パンフレット及び英国特許第2,335,190号明細書に記載される。他の複素環式化合物のNO−誘導体は、英国特許第2,342,649号明細書に記載される。
略語
Rpm:1分あたりの回転数
実施例
1.材料及び方法
1.1 試験した化合物及び化合物の混合物
1.1.1チオ−化合物1(“チオ−1”)
攪拌器、温度計及び還流冷却器を備えた(容量)1Lのフラスコを、臭化オクタデシル116.3g(0.3488mol)、チオ硫酸ナトリウム55.3g(0.3498mol)、塩化テトラブチルアンモニウム2g、エタノール(96%)350mL及び水175mLで満たした。この混合物を、18時間窒素雰囲気下で攪拌しながら静かに還流した。透明な溶液が形成され、該溶液は攪拌下22℃まで冷却された。白色沈殿物を吸引しながらろ過し、そしてろ過ケークを水(2×400mL)で洗浄し、そして60℃/100mbarで乾燥した。133.82g(98.7%)のチオ−2を白色粉末として得た。
1.1.3 ヒドロキシルアミンエステル1(“NOR1”)
表1ないし3に記載される添加剤及び添加剤混合物並びに基礎水準の安定剤混合物(0.15%のイルガノックスB225及び0.05%のカルシウムステアレート;イルガノックスB225(登録商標:IRGANOX):イルガフォス168(登録商標:Irgafos)とイルガノックス1010(登録商標:IRGANOX)の1:1の混合物)を加えた後、市販のポリプロピレン(モプレンHF500N(登録商標:Moplen HF 500 N)、製造元:バセル社)を、T最大=250℃の温度(加熱域1ないし6)、4kg/hの処理量及び100rpmで二軸スクリュー押出機ZSK25(ウェルナー&フライデラー社)で押出した。その結果生じたポリマーは、水浴においてストランド粉砕(strand granulated)された。溶融粘度(MFR)をISO1133に従い測定した。溶融流量における大きな増加は、相当な量の鎖分解を示す。
ヒドロキシルアミンエステル(I)及びチオ化合物(II)の混合物の添加は、結果としてポリプロピレンの分解を増大し、それは、比較例と比べると高いMFR値に示される。
単一成分としてのヒドロキシルアミンエステル(I)の使用と比較して、チオ化合物との混合物は、低い濃度及び低い処理温度でさえもかなり高いポリマー分解(高いMFR値)をもたらす。
Claims (18)
- a)式
Rb及びRcのうち1つは、水素原子を表し、及びもう1つは置換基を表し;又は
Rb及びRcは、両方とも水素原子又は同一もしくは異なる置換基を表し;又は
Rb及びRcは、一緒になって酸素原子を表し;
R1ないしR4の各々は、炭素原子数1ないし6のアルキル基を表し;及び
R5及びR6の各々は、互いに独立して、水素原子、炭素原子数1ないし6のアルキル基又は炭素原子数6ないし10のアリール基を表すか:又は
R5及びR6は、一緒になって酸素原子を表す。)で表される少なくとも1種のヒドロキシルアミンエステル;及び
b)式
R1−S−A (II)
[式中、R1は有機置換基を表し、及びAは水素原子又は基
で表される少なくとも1種の硫黄化合物;及び
c)ポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンド
を含むポリマー組成物。 - 前記成分a)のヒドロキシルアミンエステル(I)が、式
Raは、アシル基を表し、
R’1、R’2及びR’3は、各々互いに独立して、水素原子又はメチル基を表し;及び
Gは下記の意味を有する:
n=1の場合、
Gは、水素原子、1個以上の酸素原子によって中断され得る炭素原子数1ないし18のアルキル基、2−シアノエチル基、ベンジル基、グリシジル基、脂肪族カルボン酸の炭素原子数2ないし18のアシル基、脂環式カルボン酸の炭素原子数7ないし15のアシル基、α,β−不飽和カルボン酸の炭素原子数3ないし5のアシル基、又は芳香族カルボン酸の炭素原子数7ないし15のアシル基を表し、ここで該カルボン酸基は、1ないし3個の−COOZ1基によって脂肪族、脂環式又は芳香族部分において置換し得、ここでZ1は水素原子、炭素原子数1ないし20のアルキル基、炭素原子数3ないし12のアルケニル基、炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基、フェニル基又はベンジル基を表し;又は
n=2の場合、
Gは、炭素原子数2ないし12のアルキレン基、炭素原子数4ないし12のアルケニレン基、キシリレン基、脂肪族ジカルボン酸の炭素原子数2ないし36のアシル基、脂環式又は芳香族ジカルボン酸の炭素原子数8ないし14のアシル基、又は脂肪族、脂環式又は芳香族ジカルバミン酸の炭素原子数8ないし14のアシル基を表し、ここでジ該カルボン酸基は1ないし2個の−COOZ1基によって脂肪族、脂環式又は芳香族部分において置換
し得、ここでZ1は上記で定義された通りであり;又は
n=3の場合、
Gは、脂肪族、脂環式又は芳香族トリカルボン酸の三価の酸基を表し、(ここで、該酸基は基−COOZ1によって脂肪族、脂環式又は芳香族部分において置換し得、式中、Z1は上記で定義された通りである。)を表すか、又は芳香族トリカルバミン酸又はリン含有酸の三価の酸基又は三価のシリル基を表し;又は
n=4の場合、
Gは、脂肪族、脂環式又は芳香族のテトラカルボン酸の四価の酸基を表す。]
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる、請求項1に記載のポリマー組成物。 - 前記化合物(IA)において、nは1又は2を表し、R’1、R’2及びR’3の各々は水素原子を表し、Raは炭素原子数2ないし18のアルカノイル基又は炭素原子数3ないし6
のアルケノイル基を表し、及びGは脂肪族モノカルボン酸の炭素原子数12ないし18のアシル基又は脂肪族ジカルボン酸の炭素原子数4ないし12のアシル基を表す、請求項2記載のポリマー組成物。 - 前記成分a)のヒドロキシルアミンエステル(I)は、式
りであり;G1は水素原子、炭素原子1ないし12のアルキル基、炭素原子数2ないし5
のヒドロキシアルキル基、炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基、炭素原子数7又は
8アラルキル基、炭素原子数2ないし18のアルカノイル基、炭素原子数3ないし5のアルケノイル基又はベンゾイル基又は基
意味を有する
n=1の場合、
G2は、水素原子、炭素原子数1ないし18のアルキル基、炭素原子数3ないし8のアル
ケニル基、炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基、炭素原子数1ないし4のアルキル基、ヒドロキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基又はカルバミド基によって置換された炭素原子数1ないし4のアルキル基、グリシジル基又は基−CH2−CH(OH)−
ZもしくはCONH−Zを表し、ここでZは、水素原子、メチル基又はフェニル基を表し;又は
n=2の場合、
G2は、水素原子、炭素原子数2ないし12のアルキレン基、炭素原子数6ないし12の
アリーレン基、キシリレン基又は−CH2CH(OH)−CH2−もしくは−CH2−CH
(OH)−CH2−O−D−O−基を表し、ここでDは炭素原子数2ないし10のアルキ
レン基、炭素原子数6ないし15のアリーレン基又は炭素原子数6ないし12のシクロアルキレン基を表し;又はG1がアルカノイル基、アルケノイル基又はベンゾイル基以外を
表すという条件で、G2は付加的に1−オキソ−炭素原子数2ないし12のアルキレン基
、脂肪族、脂環式もしくは芳香族ジカルボン酸又はジカルバミン酸の二価基又は−CO−基を表し;又は
n=1の場合、
G1及びG2は、一緒になって脂肪族、脂環式もしくは芳香族1,2−ジカルボン酸又は1,3−ジカルボン酸の二価基を表す。)を表す。]
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる、請求項1に記載のポリマー組成物。 - 前記成分a)のヒドロキシルアミンエステル(I)は、式
炭素原子数2ないし8のヒドロキシアルキレン基又は炭素原子数4ないし32のアシルオキシ−炭素原子数2ないし10のアルキレン基、炭素原子数4ないし32のアシルオキシ−炭素原子数1ないし4のアルキル−炭素原子数2ないし10のアルキレン基を表し、又は、n=2の場合、基(−CH2)2C(CH2−)2を表す。)
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる、請求項1に記載のポリマー組成物。 - 前記成分a)のヒドロキシルアミンエステル(I)は、式
Ra、R’1、R’2及びR’3は、式IAの下で定義される通りであり、
G4は、水素原子、炭素原子数1ないし12のアルキル基、アリル基、ベンジル基、グリ
シジル基又は炭素原子数2ないし6のアルコキシアルキル基を表し;及び
G5は、下記の意味を有する:
n=1の場合、
G5は、水素原子、炭素原子数1ないし12のアルキル基、炭素原子数3ないし5のアル
ケニル基、炭素原子数7ないし9のアラルキル基、炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基、炭素原子数2ないし4のヒドロキシアルキル基、炭素原子数2ないし6のアルコキシアルキル基、炭素原子数6ないし10のアリール基、グリシジル基又は基−(CH2)p−COO−Qもしくは−(CH2)p−O−CO−Qを表し、ここでpは1又は2を表し及びQは炭素原子数1ないし4のアルキル基又はフェニル基を表し;又は
n=2の場合、
G5は、炭素原子数2ないし12のアルキレン基、炭素原子数4ないし12のアルケニレ
ン基、炭素原子数6ないし12のアリーレン基、
基−CH2−CH(OH)−CH2−O−D−O−CH2−CH(OH)−CH2−
[ここで、Dは炭素原子数2ないし10のアルキレン基、炭素原子数6ないし15のアリ
ーレン基又は炭素原子数6ないし12のシクロアルキレン基、又は
基−CH2CH(OZ’)CH2−(OCH2−CH(OZ’)CH2)2−
(ここで、Z’は、水素原子、炭素原子数1ないし18のアルキル基、アリル基、ベンジル基、炭素原子数2ないし12のアルカノイル基又はベンゾイル基を表す。)を表す。]
を表し、
T1及びT2の各々は、互いに独立して、水素原子、炭素原子数1ないし18のアルキル基、炭素原子数6ないし10のアリール基又は炭素原子数7ないし9のアラルキル基を表し、それらの各々はハロゲン原子又は炭素原子数1ないし4のアルキル基によって置換し得、又は
T1及びT2を、それらを結合する炭素原子と一緒になって、炭素原子数5ないし14のシクロアルカン環を形成する。]
で表される立体障害性アミン誘導体からなる群から選ばれる、請求項1に記載のポリマー組成物。 - 前記成分a)のヒドロキシルアミンエステル(I)は、式
G6は、基
Eは、−O−又は−NG1−を表し;
Aは、炭素原子数2ないし6のアルキレン基又は−(CH2)3−O−を表し;
xは、0又は1を表し;
G1は、水素原子、炭素原子数1ないし12のアルキル基、炭素原子数2ないし5のヒド
ロキシアルキル基又は炭素原子数5ないし7のシクロアルキル基を表す。)を表し;
G7は、G6と同一であるか、又は基−NG9G10、−OG11、−NHCH2OG11又は−N(CH2OG11)2のうちの1つを表し;
n=1の場合、G8は、G6又はG7と同一であり;及び
n=2の場合、G8は、基−E−B−Eを表し、ここでBは炭素原子数2ないし8のアル
キレン基又は1個又は2個の−NG9−基によって中断された炭素原子数2ないし8のア
ルキレン基を表し、及びG9は、炭素原子数1ないし12のアルキル基、シクロヘキシル
基、ベンジル基又は炭素原子数1ないし4のヒドロキシアルキル基又は基
G10は、炭素原子数1ないし12のアルキル基、シクロヘキシル基、ベンジル基又は炭素原子数1ないし4のヒドロキシアルキル基を表し;及びG11は水素原子、炭素原子数1ないし12のアルキル基又はフェニル基を表し;及び
G9及びG10は、一緒になって炭素原子数4又は5のアルキレン基又は炭素原子数4又は
5のオキサアルキレン基を表す。]で表される化合物から選ばれる、請求項1に記載のポ
リマー組成物。 - a)前記式(I)(式中、Ra、Rb、Rc及びR1ないしR6は、請求項1で定義される通
りである。)で表される少なくとも1種のヒドロキシルアミンエステル又はヒドロキシルアミンエステルのポリマー;及び
b)前記式(II)(式中、R1及びAは請求項1で定義される通りである。)で表され
る少なくとも1種の硫黄化合物
を含む、ポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンドの分子量を低減するために適する組成物。 - a)式
Rb及びRcのうち1つは、水素原子を表し、及びもう1つは置換基を表し;又は
Rb及びRcの各々は、同一又は異なる置換基を表し;又は
Rb及びRcは、一緒になって酸素原子を表し;
R1ないしR4の各々は、炭素原子数1ないし6のアルキル基を表し;及び
R5及びR6の各々は、互いに独立して、水素原子、炭素原子数1ないし6のアルキル基又は炭素原子数6ないし10のアリール基を表すか:又は
R5及びR6は、一緒になって酸素原子を表す。)で表される少なくとも1種のヒドロキシルアミンエステル又はヒドロキシルアミンエステルのポリマー;及び
b)式
R1−S−A (II)
[式中、R1は有機置換基を表し、及びAは水素原子又は基
で表される少なくとも1種の硫黄化合物を含む組成物が、分解されるポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンドに加えられ、そして混合物が加熱されることを特徴とする、ポリプロピレン、プロピレンコポリマー又はポリプロピレンブレンドの分子量を低減するための方法。 - 280℃以下の温度範囲を採用することを特徴とする、請求項16記載の方法。
- 前記組成物が、ポリプロピレンと、高密度ポリエチレン(HDPE)、高分子量高密度ポリエチレン(HMW HDPE)、超高分子量高密度ポリエチレン(UHMW HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、枝分かれした低密度ポリエチレン(BLDPE)及び少ない割合でジエンを含有するエチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)からなる群から選ばれるポリエチレンとのブレンドに加えられることを特徴とする、請求項16記載の方法。
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