JPS6345419B2 - - Google Patents
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- JPS6345419B2 JPS6345419B2 JP55049545A JP4954580A JPS6345419B2 JP S6345419 B2 JPS6345419 B2 JP S6345419B2 JP 55049545 A JP55049545 A JP 55049545A JP 4954580 A JP4954580 A JP 4954580A JP S6345419 B2 JPS6345419 B2 JP S6345419B2
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- filler
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- polyolefin
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Description
本発明は、ポリオレフインに反応性充填剤およ
び硫酸塩鉱物充填剤を高濃度に配合せしめて得ら
れる機械的強度、剛性、硬度、クリープ特性、寸
法安定性、表面活性、耐熱性および成形加工性等
の諸特性に著しく優れた性能を示すポリオレフイ
ン組成物に関するものである。さらに詳しくは、
ポリオレフインと、周期律表第族もしくは第
族の金属の炭酸塩、水酸化物、酸化物もしくは硅
酸塩の粉体表面を、単分子膜に近い厚さに、エチ
レン性二重結合を有する重合性有機酸で、被覆反
応せしめてなる反応性充填剤と、硫酸塩鉱物充填
剤を溶融混練して得られる、ポリオレフイン組成
物に関するものであつて、該ポリオレフイン組成
物中のポリオレフインは15〜90重量%、反応性充
填剤は9〜84重量%および硫酸塩鉱物充填剤1〜
76重量%から成る、ポリオレフイン組成物であ
る。
合成樹脂中に無機充填剤の如き剛体粒子を高濃
度に分散させることにより、すなわち剛体粒子を
最密充填に近づけることにより該合成樹脂の粘弾
性的な性質、熱膨脹係数、熔融流動性等は大幅に
変化し、極めて特異な性能を有する合成樹脂組成
物が得られることは従来予期された処である。
しかし、一般に合成樹脂、殊にポリオレフイン
中に無機充填剤を混入することは物性、成形加工
性の両面で著しいマイナスを惹き起し、無機充填
剤濃度の増加と共に、特に耐衝撃性、延性、流動
性、延伸加工性等の著しい低下をきたす処から、
実際的に使用し耐える程の性能を有する組成物を
得ることは従来困難であつた。
本願発明者らは、これらの欠点を改善し、無機
質配合ポリオレフインの補強効果を目的として、
研究を重ねた結果、重合性有機酸を無機充填剤の
表面活性化剤とし、これにより、ポリマーと無機
充填剤を結合させ、上記欠点を大幅に改良すると
ともに、無機充填剤の補強効果を大きく向上させ
ることに成功した。(特願昭42―69210号(特公昭
47―17971号)、特願昭46―102601号(特開昭48―
67339号)、特願昭46―102602号(特開昭48―
67340号)、特願昭48―108500号)(特開昭50―
60544号)
本願発明者らは、その後更に研究を続ける過程
で、該表面活性化剤の作用効果が小さく、大きな
補強効果が得られない硫酸塩鉱物充填剤が、反応
性充填剤とともに用いるとき、それもまた、大き
な補強効果を発揮する働きがあることを見出し、
本発明をなすに至つた。
すなわち、本発明は、周期律表第族もしくは
第族の金属の炭酸塩、水酸化物、酸化物もしく
は硅酸塩の粉体表面を、単分子膜に近い厚さに、
エチレン性二重結合を有する重合性有機酸で、被
覆反応せしめてなる反応性充填剤9〜84重量%、
硫酸塩鉱物の粉体から成る充填剤1〜76重量%お
よびポリオレフイン15〜90重量%を溶融混練せし
めてなる優れた機械的性質、熱的性質、耐燃性、
耐久性、音響特性等を有する、ポリオレフイン組
成物である。
本願発明の大きな特長をさらに具体的に述べれ
ば、下記の如くである。
本願発明者らの検討によると、硫酸塩鉱物は表
面活性化剤の作用効果が小さく、表面を有機酸で
被覆しても、組成物に大きな補強効果を与えな
い。
ところが、硫酸塩鉱物と反応性充填剤とをポリ
オレフインに加熱混練配合すると、該反応性充填
剤とポリオレフインの2者から成る組成物に劣ら
ない、優れた補強効果を持つ組成物になる。この
ような、補強効果は、硫酸塩鉱物の非常に広い濃
度の範囲で現われる。
このような特異な現象が現われることについ
て、その原因を考えてみると、反応性充填剤とポ
リオレフインとから成る組成物は、ポリマーと充
填剤とが表面活性化剤により強く結合している
が、このポリマーと結合した充填剤が硫酸塩鉱物
を親和性を有するために、このような効果が現わ
れると思われる。すなわち、反応性充填剤の場合
は、表面活性化剤によりポリマーと結合したが、
本発明の組成物では、硫酸塩鉱物が充填剤同志の
親和力により反応性充填剤とイオン的な結合を形
成し、したがつて、硫酸塩鉱物は反応性充填剤、
表面活性化剤の2者を介してポリマーと結合する
ような作用が起つているものと推定される。
このような特長をもつ、本発明の組成物の効果
を、さらに具体的に列挙すれば下記の如くであ
る。
(1) 強度、剛性、硬度、クリープ特性等の機械的
性質が著しく優れた組成物である。
(2) 耐熱性、寸法安定性等の熱的性質が著しく優
れた組成物である。
(3) 表面活性、耐熱性、耐候性等の諸特性が著し
く優れた組成物である。
(4) 振動の減衰、音響の減衰などが早く、防振特
性、音響特性等に優れた組成物である。
(5) 成形加工性、流動性等が著しく優れた組成物
である。
(6) 極めて簡単、容易に得られ、経済的にも低廉
である。
(7) 応用用途が極めて広い組成物である。たとえ
ば各種の圧縮成形品、押出成形品、ブロー成形
品、射出成形品、熱成形品、回転成形品、カレ
ンダ成形品および各種の発泡成形品、延伸ある
いは鍛造等の二次加工品等の用途が可能であ
る。
以下本発明を具体的に説明する。
本発明のポリオレフイン組成物の組成比は、組
成物中ポリオレフイン15〜90重量%に対して、反
応性充填剤9〜84重量%、硫酸塩鉱物充填剤1〜
76重量%からなる範囲にあり、さらに好ましく
は、ポリオレフイン20〜70重量%、反応性充填剤
20〜75重量%および硫酸塩鉱物充填剤5〜60重量
%の範囲にある。
充填剤の総充填量(濃度)が本発明に規定する
範囲より低い場合即ち、10重量%以下では、強
度、剛性、硬度等は、ポリオレフイン単体より優
れているが、耐熱性、寸法安定性、吸音特性等の
充填剤の充填から期待される諸特性は低いもので
ある。
一方、充填剤の総充填量(濃度)が本発明に規
定する範囲より高い場合、即ち、85重量%以上で
は、ポリオレフイン組成物製造時に充填剤粒子の
二次凝集化が進み、このため得られた組成物の特
性は、低く、またこのため得られた組成物より一
体となつた成形品を得ることが非常に難しくな
る。
また、反応性充填剤の充填量(濃度)が、本発
明に規定する範囲より低い場合には、本発明の最
大の特徴である。反応性充填剤によつて示される
補強効果がほとんど発現しない。
本発明に用いられる反応性充填剤の原料となる
金属化合物粉体(以下無機充填剤と称す)として
は、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バ
リウム等の炭酸塩、水酸化マグネシウム、水酸化
カルシウム、水酸化アルミニウムあるいはアルミ
ナ水和物等の水酸化物あるいは水酸基の残基を有
する化合物等、酸化マグネシウム、酸化アルミニ
ウム、酸化ベリリウム、酸化カルシウム、酸化亜
鉛等の酸化物、硅酸カルシウム、硅酸マグネシウ
ム、アルミノケイ酸ナトリウム、アルミノケイ酸
カリウム等の硅酸塩等が挙げられ、これらは単独
もしくは2種以上の混合物として用いてもよく、
あるいは塩基性炭酸マグネシウム、ドロマイト、
ピルソナイト等の水和物もしくは複塩、鉱物の如
く、組成の一部として含有する無機充填剤として
用いることも可能である。
本発明における、反応性充填剤の効果を充分に
発揮する、金属化合物粉体の平均粒子径は0.01〜
50μの範囲であり、特に好ましくは0.1〜20μの範
囲である。
本発明を実施するにあたつて、まず上記金属化
合物粉体の表面は以下に述べる方法で活性化され
なければならない。
すなわち、前記金属化合物と重合性有機酸を反
応せしめて、前記金属化合物の粉体表面の金属と
前記重合性有機酸単量体が、エチレン性二重結合
を残留して強固に結合した単分子膜に近い薄膜を
充填剤表面に形成した、反応性充填剤とすること
が必要である。
本発明に用いられる重合性有機酸とは、1つま
たは2つ以上のエチレン性二重結合を有する炭化
水素部分と、1つまたは2つ以上のカルボキシ基
を有し、炭素原子数が10以下の不飽和カルボン酸
であつて、たとえば、アクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸、ケイ皮酸、ソルビン酸、α―ク
ロルアクリル酸等のアクリル酸およびそのα、β
置換体、マレイン酸、イタコン酸、ビニル酢酸、
アリル酢酸等がある。本発明においては、酸強度
が大きいほど好ましく、とりわけ、アクリル酸、
メタクリル酸が本発明に有効である。これらの酸
は単独あるいは2種以上の混合物として使用され
る。また、重合性有機酸の前駆体としての酸無水
物を使用して、有機酸に変換反応させてもよい。
上記の重合性有機酸を前記金属化合物と反応処
理する際に必要な重合性有機酸の必要量は、金属
化合物表面を均一一様に、単分子膜に近い厚さで
被覆し得る量である。さらに言えば、前記金属化
合物粉体について測定したBET比表面積から概
算して、2〜150Åの厚さに前記重合性有機酸を
均一一様に被覆するに足る量である。これは、た
とえば、平均粒径0.1〜10μである金属化合物粉体
に反応処理する重合性有機酸の量は、最も一般的
には金属化合物粉体100重量部に対し、0.01〜10
重量部の範囲にある。さらにまた、組成物の成形
品の外観、耐熱劣化性などを考慮すると、より好
ましい重合性有機酸の使用量は、前記BET比表
面積から概算して、2〜10Åの厚さに被覆するに
足る量である。
かかる本発明の反応性充填剤の製造方法の一つ
は、前記金属化合物粉体と重合性有機酸を前記の
濃度範囲で、各種混合機中高効率に脱水条件下で
反応せしめる方法である。各種混合機とは一般の
各種粉体混合機が使用可能であるが、特にヘンシ
エルミキサー、ミユーラー、リボンブレンダー等
の高効率混合機が好ましい。さらに金属化合物粉
体と重合性有機酸の接触効率を高めるために、重
合性有機酸を霧状で反応系に添加することが望ま
しいが、ガス状で添加することも可能である。
本反応の雰囲気は、常圧下、減圧下、加圧下の
いずれの場合も可能であるが、液体状の水の不存
在下で行なう必要があり、反応中に発生する水分
は反応系外に除去するような条件(脱水条件)で
行うことが望ましい。もし、過剰の液体状の水の
存在下で反応を行う場合は、本発明の反応性充填
剤を製造することはできない。
本反応の反応温度域は室温以上重合性有機酸の
分解温度以下の範囲にあるが、通常50〜200℃の
範囲が好ましい。また、本反応の反応時間域は通
常1分乃至2時間の範囲にあるが、5〜30分の範
囲が一般的である。また、本反応中に重合性有機
酸もしくは重合性有機酸塩が重合することを避け
るために、反応雰囲気を適当に選択するか(アク
リル酸の場合は空気もしくは酸素雰囲気が好まし
い)、重合性有機酸中に重合禁止剤を添加してお
くことが好ましい。重合禁止剤としては、ハイド
ロキノン、メトキシハイドロキノン、p―ベンゾ
キノン、ナフトキノン、t―ブチルカテコール等
の一般的な重合禁止剤が使用可能であり、使用量
は重合性有機酸に対して0〜1重量%、特に0.02
〜0.5重量%の範囲が推賞される。
本発明の反応性充填剤の製造方法の他の一つ
は、前記金属化合物粉体と過剰濃度の前記重合性
有機酸を上記の方法で反応せしめ、その後前記重
合性有機酸および重合性有機酸塩を容易に溶解す
る非水溶媒で洗浄し、過、乾燥して精製する方
法である。本方法に使用できる溶媒には、メタノ
ール、エタノール、プロパノール、ジエチルエー
テル、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチ
ル等の低沸点溶媒が好適である。
本発明の反応性充填剤の製造方法の他の一つ
は、前記非水溶媒中で充分乾燥した金属化合物粉
体と重合性有機酸を撹拌混合した後、過、洗
浄、乾燥して製造する方法である。本方法には、
前記極性溶媒以外に、ベンゼン、トルエン、キシ
レン、ヘキサン、ヘプタン、テトラリン、デカリ
ン、クロロフオルム、四塩化炭素等の非極性溶媒
を使用して加熱反応せしめた後、前記の極性溶媒
で洗浄精製することも可能である。
本発明における硫酸塩鉱物充填剤とは、硫酸ア
ルミニウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫
酸鉛、硫酸マグネシウム、硫酸亜塩、亜硫酸カル
シウム等の硫酸塩、亜硫酸塩等の粉末であり、こ
れらの1種類でも、2種以上の混合物としても使
用出来る。これらの中で、硫酸バリウム、硫酸
鉛、硫酸亜鉛等の比重が3を越えるものが、とく
に、組成物の機械的強度、防振特性、音響特性が
優れ好ましい。かかる硫酸塩鉱物充填剤の平均粒
径は0.01〜50μの範囲であり、特に好ましくは0.1
〜20μの範囲である。
このような硫酸塩鉱物充填剤は、そのままで用
いてもよいが、より好ましくは前記反応性充填剤
と同様に重合性有機酸で表面を被覆することであ
る。
本発明においてポリオレフインとはエチレン、
プロピレン、ブテン等のモノオレフインの重合体
および共重合体を主成分とするものを言う。たと
えば、高密度ポリエチレン、中低密度ポリエチレ
ン、結晶性ポリプロピレン、結晶性エチレン―プ
ロピレンブロツク共重合体、ポリブテン、ポリ―
3―メチルブテン―1、ポリ―4―メチルペンテ
ン―1等がある。
このような、反応性充填剤、硫酸塩鉱物充填剤
およびポリオレフインを加熱混練せしめることに
より本発明のポリオレフイン組成物が得られる。
かかるポリオレフイン組成物の製造方法として
は、上記三者を同時に加熱混練する方法、反応性
充填剤とポリオレフインの二者を加熱混練して得
た組成物に硫酸塩鉱物充填剤を加えて加熱混練す
る方法、または硫酸塩鉱物充填剤とポリオレフイ
ンの二者を加熱混練して得た組成物に反応性充填
剤を加えて加熱混練する方法がある。
加熱混練のために使用される装置としては押出
機、コニーダー、インテンシブミキサー、ミキシ
ングロール等の一般的な混和機が用いられる。
加熱混練せしめる温度は、用いるポリオレフイ
ン、重合性有機酸の種類、ラジカル発生剤あるい
は安定剤の有無、混練装置の機能等の各種条件、
および目的によつて適当に選定されるが、一般に
は140〜350℃、さらに好ましくは170〜280℃の温
度範囲が望ましい。
加熱混練に際しては、ポリオレフインのポリマ
ーラジカルと反応性充填剤表面の重合性有機酸塩
単量体との反応を促進し、組成物の機能を高める
ために、ラジカル発生剤を使用することが好まし
い。本発明に使用可能なラジカル発生剤として
は、ジブチル錫オキサイドの如き4価の錫化合
物、2・5―ジメチル―2・5―ジ(t―ブチル
パーオキシ)ヘキサン、2・5―ジメチル―2・
5―ジ(t―ブチルパーオキシ)ヘキシン―3、
ジクミルパーオキサイド、t―ブチルパーオキシ
マレイン酸、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾ
イルパーオキサイド、t―ブチルパーベンゾエー
ト、t―ブチルハイドロパーオキサイド、イソプ
ロピルパーカーボネート等の有機過酸化物、アゾ
ビスイソブチロニトリルの如きアゾ化合物、過硫
酸アンモニウムの如き無機過酸化物等の通常一般
に使用されるラジカル発生剤であつて、これらの
うちの一種または二種以上の組合せを使用してさ
しつかえない。ラジカル発生剤の使用量は、通
常、組成物100重量部に対して0.001〜0.1重量部
の範囲が適当である。
本発明の樹脂組成物は上記組成以外に、安定
剤、可塑剤、滑剤、架橋剤、顔料、難燃剤、帯電
防止剤、増粘剤、発泡剤、繊維状補強剤、その他
の添加剤を含んでいてもよい。
以下本発明の特徴をより具体的に説明するため
に、実施例、参考例によつて本発明をさらに詳細
に説明するが、以下の実施例、参考例によつて本
発明の範囲が限定されるものではない事は勿論で
ある。
なお、実施例、参考例中において用いられてい
る部、%は各々重量部、重量%である。
実施例 1―1
平均粒子径0.8μ、BET比表面積8m2/gの酸
化亜鉛10Kgとアクリル酸300gとを、高速流動混
合機(ヘンシエルミキサー)を用いて90℃の乾燥
空気を吹き込みながら、90℃で1時間流動混合
し、反応せしめて、反応性充填剤を得た。反応の
際水蒸気が発生したが、ガス状で、系外に除去し
た。得られた反応性充填剤は粘着性が無く、アク
リル酸臭もないサラサラした粉末であつた。使用
したアクリル酸の量は、酸化亜鉛の表面を理論量
38Åの厚さに均一一様に被覆するに足る量であ
る。
この反応性酸化亜鉛30部、硫酸バリウムの粉末
(平均粒子径3μ、BET比表面積1.8m2/g)40部、
エチレン―プロピレンブロツク共重合体30部およ
びラジカル発生剤として2・5ジメチル―2・5
ジ(t―ブチルパーオキシ)ヘキサン0.01部との
混合物1.8Kgを、内容積1.8のインテンシブミキ
サーを用いて、樹脂温度230℃、ロータ回転数
100r.p.m.、フローテイングウエイト4.0Kg/cm2の
条件下で3分間熔融混練し、8″ミキシングロール
でシート化した後粒状化した。得られた樹脂組成
物を射出成形し、ASTM規格に従つて物性を測
定し評価した。得られた結果は第1表の通りであ
る。
実施例 1―2
実施例1―1において使用した硫酸バリウムの
粉末10Kgとアクリル酸135gとを、実施例1―1
で反応性酸化亜鉛を製造したと同様の条件で、ア
クリル酸で表面を被覆した硫酸バリウムの粉末を
得た。この粉末は、アクリル酸臭があり、やゝ粘
着性があつた。
このアクリル酸被覆硫酸バリウムを実施例1―
1における硫酸バリウムに代えた以外は、全て実
施例1―1と同じ組成、方法、条件で樹脂組成物
をつくり、物性を測定し、評価した。
得られた結果は第1表の通りである。
参考例 1―1
実施例1―1で使用した反応性酸化亜鉛70部、
エチレン―プロピレンブロツク共重合体30部およ
びラジカル発生剤0.01部とから、実施例1―1と
同様の混練方法、条件で樹脂組成物を得、物性を
測定、評価した。
その結果は第1表の通りである。
参考例 1―2
実施例1―1で使用した硫酸バリウム70部、エ
チレン―プロピレンブロツク共重合体30部とか
ら、実施例1―1と同様の混練方法、条件で、樹
脂組成物を得、物性を測定、評価した。
その結果は第1表の通りである。
参考例 1―3
実施例1―2で使用したアクリル酸被覆硫酸バ
リウム70部、エチレン―プロピレンブロツク共重
合体30部およびラジカル発生剤0.01部とから、実
施例1―1と同様の混練方法、条件で、樹脂組成
物を得、物性を測定、評価した。
その結果は第1表の通りである。
The present invention provides mechanical strength, rigidity, hardness, creep properties, dimensional stability, surface activity, heat resistance, moldability, etc. obtained by blending polyolefin with a high concentration of reactive filler and sulfate mineral filler. The present invention relates to a polyolefin composition that exhibits extremely excellent performance in various properties. For more details,
Polymerization of polyolefin and powder surface of carbonate, hydroxide, oxide, or silicate of group 1 metal of the periodic table to a thickness close to that of a monomolecular film with ethylenic double bonds. The present invention relates to a polyolefin composition obtained by melt-kneading a reactive filler formed by a coating reaction with an organic acid and a sulfate mineral filler, wherein the polyolefin in the polyolefin composition has a weight of 15 to 90%. %, reactive fillers from 9 to 84% by weight and sulfate mineral fillers from 1 to 84% by weight.
76% by weight polyolefin composition. By dispersing rigid particles such as inorganic fillers in a synthetic resin at a high concentration, that is, by bringing the rigid particles close to close packing, the viscoelastic properties, thermal expansion coefficient, melt fluidity, etc. of the synthetic resin can be greatly improved. It was previously expected that synthetic resin compositions with extremely unique properties could be obtained. However, in general, mixing inorganic fillers into synthetic resins, especially polyolefins, causes significant negative effects on both physical properties and moldability, and as the inorganic filler concentration increases, especially impact resistance, ductility, flowability, etc. This causes a significant decrease in properties such as elasticity and stretchability.
It has heretofore been difficult to obtain a composition that has performance sufficient to withstand practical use. The inventors of the present application aimed to improve these drawbacks and enhance the reinforcing effect of inorganic compounded polyolefin.
As a result of repeated research, we have used polymerizable organic acids as surface activators for inorganic fillers, which allows the polymer and inorganic fillers to bond together, greatly improving the above drawbacks and greatly enhancing the reinforcing effect of the inorganic fillers. succeeded in improving it. (Special Patent Application No. 69210 (1973)
47-17971), Japanese Patent Application No. 102601 (1972)
67339), Patent Application No. 102602 (1972)
67340), patent application No. 108500) (Japanese Patent Application No. 1973-
60544) In the course of further research, the present inventors found that when a sulfate mineral filler, in which the effect of the surface activator is small and a large reinforcing effect cannot be obtained, is used together with a reactive filler, It was discovered that it also has a great reinforcing effect.
The present invention has now been accomplished. That is, the present invention provides a powder surface of a carbonate, hydroxide, oxide, or silicate of a metal of group 1 or group of the periodic table to a thickness close to that of a monomolecular film.
9 to 84% by weight of a reactive filler formed by a coating reaction with a polymerizable organic acid having an ethylenic double bond;
Excellent mechanical properties, thermal properties, flame resistance, made by melt-kneading 1 to 76% by weight of a filler consisting of sulfate mineral powder and 15 to 90% by weight of polyolefin.
It is a polyolefin composition that has durability, acoustic properties, etc. The major features of the present invention will be described in more detail as follows. According to studies conducted by the inventors of the present application, sulfate minerals have a small effect as a surface activator, and even if the surface is coated with an organic acid, the composition does not have a large reinforcing effect. However, when a sulfate mineral and a reactive filler are heat-kneaded and blended into a polyolefin, the resulting composition has an excellent reinforcing effect comparable to a composition consisting of the reactive filler and the polyolefin. This reinforcing effect appears over a very wide range of concentrations of sulfate minerals. Considering the cause of this unique phenomenon, we find that in compositions consisting of a reactive filler and polyolefin, the polymer and filler are strongly bonded by the surface activator; This effect appears because the filler combined with the polymer has an affinity for sulfate minerals. That is, in the case of reactive fillers, they were bonded to the polymer by a surface activator, but
In the composition of the present invention, the sulfate mineral forms an ionic bond with the reactive filler due to filler-to-filler affinity;
It is presumed that an action such as binding to the polymer occurs through the two surface activators. More specifically, the effects of the composition of the present invention having such features are as follows. (1) The composition has outstanding mechanical properties such as strength, rigidity, hardness, and creep properties. (2) The composition has extremely excellent thermal properties such as heat resistance and dimensional stability. (3) The composition has outstanding properties such as surface activity, heat resistance, and weather resistance. (4) It is a composition that quickly damps vibrations and sounds, and has excellent anti-vibration and acoustic properties. (5) The composition has excellent moldability, fluidity, etc. (6) It is extremely simple, easily obtained, and economically inexpensive. (7) The composition has an extremely wide range of applications. For example, various compression molded products, extrusion molded products, blow molded products, injection molded products, thermoformed products, rotary molded products, calendar molded products, various foam molded products, secondary processed products such as stretched or forged products, etc. It is possible. The present invention will be specifically explained below. The composition ratio of the polyolefin composition of the present invention is 15 to 90% by weight of the polyolefin in the composition, 9 to 84% by weight of the reactive filler, and 1 to 1% of the sulfate mineral filler.
76% by weight, more preferably 20-70% by weight of polyolefin, reactive filler
ranging from 20 to 75% by weight and 5 to 60% by weight of sulfate mineral fillers. When the total filling amount (concentration) of fillers is lower than the range specified in the present invention, that is, 10% by weight or less, strength, rigidity, hardness, etc. are superior to polyolefin alone, but heat resistance, dimensional stability, The properties expected from the filling of the filler, such as sound absorption properties, are low. On the other hand, if the total amount (concentration) of the filler is higher than the range specified in the present invention, that is, 85% by weight or more, secondary agglomeration of filler particles will occur during the production of the polyolefin composition, resulting in unobtainable The properties of the resulting compositions are poor and this makes it very difficult to obtain integral molded articles from the resulting compositions. Furthermore, the most important feature of the present invention is when the filling amount (concentration) of the reactive filler is lower than the range specified in the present invention. The reinforcing effect exhibited by reactive fillers is hardly developed. The metal compound powder (hereinafter referred to as inorganic filler) that is a raw material for the reactive filler used in the present invention includes carbonates such as magnesium carbonate, calcium carbonate, and barium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and water. Compounds with hydroxides or hydroxyl residues such as aluminum oxide or alumina hydrate, oxides such as magnesium oxide, aluminum oxide, beryllium oxide, calcium oxide, zinc oxide, calcium silicate, magnesium silicate, aluminosilicate, etc. Examples include silicates such as sodium acid and potassium aluminosilicate, which may be used alone or as a mixture of two or more,
Or basic magnesium carbonate, dolomite,
It can also be used as an inorganic filler contained as part of the composition, such as hydrates or double salts such as pilsonite, and minerals. In the present invention, the average particle diameter of the metal compound powder that fully exhibits the effect of the reactive filler is 0.01~
It is in the range of 50μ, particularly preferably in the range of 0.1 to 20μ. In carrying out the present invention, the surface of the metal compound powder must first be activated by the method described below. That is, the metal compound and the polymerizable organic acid are reacted to form a single molecule in which the metal on the powder surface of the metal compound and the polymerizable organic acid monomer are firmly bonded with the ethylenic double bond remaining. It is necessary to use a reactive filler with a thin film similar to a membrane formed on the surface of the filler. The polymerizable organic acid used in the present invention has a hydrocarbon moiety having one or more ethylenic double bonds, one or more carboxyl groups, and has 10 or less carbon atoms. unsaturated carboxylic acids, such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, sorbic acid, α-chloroacrylic acid, and its α, β
Substituted substances, maleic acid, itaconic acid, vinyl acetic acid,
Allyl acetic acid, etc. In the present invention, the higher the acid strength, the more preferable it is, especially acrylic acid,
Methacrylic acid is effective in this invention. These acids may be used alone or as a mixture of two or more. Alternatively, an acid anhydride may be used as a precursor of a polymerizable organic acid to convert it into an organic acid. The amount of polymerizable organic acid required when reacting the above polymerizable organic acid with the metal compound is an amount that can uniformly coat the surface of the metal compound with a thickness close to that of a monomolecular film. be. More specifically, as estimated from the BET specific surface area measured for the metal compound powder, the amount is sufficient to uniformly coat the polymerizable organic acid to a thickness of 2 to 150 Å. This means that, for example, the amount of polymerizable organic acid to be reacted to a metal compound powder with an average particle size of 0.1 to 10μ is most commonly 0.01 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the metal compound powder.
Parts by weight range. Furthermore, in consideration of the appearance, heat deterioration resistance, etc. of the molded product of the composition, the more preferable amount of polymerizable organic acid to be used is estimated from the BET specific surface area, which is sufficient to coat the product with a thickness of 2 to 10 Å. It is quantity. One of the methods for producing the reactive filler of the present invention is a method in which the metal compound powder and the polymerizable organic acid are reacted in the above concentration range under dehydration conditions with high efficiency in various mixers. As the various mixers, various general powder mixers can be used, but high-efficiency mixers such as Henschel mixer, Mueller, and ribbon blender are particularly preferred. Furthermore, in order to increase the contact efficiency between the metal compound powder and the polymerizable organic acid, it is desirable to add the polymerizable organic acid to the reaction system in the form of a mist, but it is also possible to add it in the form of a gas. The atmosphere for this reaction can be normal pressure, reduced pressure, or increased pressure, but it must be carried out in the absence of liquid water, and the water generated during the reaction must be removed from the reaction system. It is desirable to carry out the process under conditions (dehydration conditions). If the reaction is carried out in the presence of excess liquid water, the reactive filler of the present invention cannot be produced. The reaction temperature range for this reaction is above room temperature and below the decomposition temperature of the polymerizable organic acid, and is usually preferably in the range of 50 to 200°C. Further, the reaction time range of this reaction is usually in the range of 1 minute to 2 hours, but is generally in the range of 5 to 30 minutes. In addition, in order to avoid polymerization of the polymerizable organic acid or polymerizable organic acid salt during this reaction, the reaction atmosphere should be appropriately selected (air or oxygen atmosphere is preferable in the case of acrylic acid), or It is preferable to add a polymerization inhibitor to the acid. As the polymerization inhibitor, general polymerization inhibitors such as hydroquinone, methoxyhydroquinone, p-benzoquinone, naphthoquinone, and t-butylcatechol can be used, and the amount used is 0 to 1% by weight based on the polymerizable organic acid. , especially 0.02
A range of ~0.5% by weight is recommended. Another method for producing the reactive filler of the present invention is to react the metal compound powder with an excessive concentration of the polymerizable organic acid by the method described above, and then react the metal compound powder with the polymerizable organic acid in an excessive concentration. This method purifies the salt by washing it with a nonaqueous solvent that easily dissolves it, filtering it, and drying it. Suitable solvents that can be used in this method include low boiling point solvents such as methanol, ethanol, propanol, diethyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, and ethyl acetate. Another method for producing the reactive filler of the present invention is to stir and mix the sufficiently dried metal compound powder and polymerizable organic acid in the nonaqueous solvent, and then filter, wash, and dry. It's a method. This method includes:
In addition to the above-mentioned polar solvents, a non-polar solvent such as benzene, toluene, xylene, hexane, heptane, tetralin, decalin, chloroform, carbon tetrachloride, etc. may be used to carry out a heating reaction, followed by washing and purification with the above-mentioned polar solvent. It is possible. The sulfate mineral filler in the present invention refers to powders of sulfates and sulfites such as aluminum sulfate, barium sulfate, calcium sulfate, lead sulfate, magnesium sulfate, sulfite, and calcium sulfite. , it can also be used as a mixture of two or more types. Among these, those having a specific gravity of more than 3, such as barium sulfate, lead sulfate, and zinc sulfate, are particularly preferred because the composition has excellent mechanical strength, anti-vibration properties, and acoustic properties. The average particle size of such sulphate mineral fillers ranges from 0.01 to 50μ, particularly preferably 0.1
~20μ range. Although such a sulfate mineral filler may be used as it is, it is more preferable to coat the surface with a polymerizable organic acid like the above-mentioned reactive filler. In the present invention, polyolefins include ethylene,
Refers to polymers and copolymers of monoolefins such as propylene and butene as the main component. For example, high-density polyethylene, medium-low density polyethylene, crystalline polypropylene, crystalline ethylene-propylene block copolymer, polybutene, poly-
Examples include 3-methylbutene-1 and poly-4-methylpentene-1. The polyolefin composition of the present invention can be obtained by heating and kneading such a reactive filler, a sulfate mineral filler, and a polyolefin. Methods for producing such polyolefin compositions include a method of heating and kneading the above three components at the same time, and a method of heating and kneading the reactive filler and the polyolefin, adding a sulfate mineral filler to a composition obtained by heating and kneading the two. Alternatively, there is a method in which a reactive filler is added to a composition obtained by heating and kneading a sulfate mineral filler and a polyolefin, and the mixture is heated and kneaded. As the device used for heating and kneading, general kneading machines such as an extruder, co-kneader, intensive mixer, and mixing roll are used. The temperature for heating and kneading depends on various conditions such as the polyolefin used, the type of polymerizable organic acid, the presence or absence of a radical generator or stabilizer, the function of the kneading equipment, etc.
Although the temperature is appropriately selected depending on the purpose, generally a temperature range of 140 to 350°C, more preferably 170 to 280°C is desirable. During heating and kneading, it is preferable to use a radical generator in order to promote the reaction between the polymer radicals of the polyolefin and the polymerizable organic acid salt monomer on the surface of the reactive filler and to enhance the functionality of the composition. Examples of radical generators that can be used in the present invention include tetravalent tin compounds such as dibutyltin oxide, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, and 2,5-dimethyl-2・
5-di(t-butylperoxy)hexyne-3,
Organic peroxides such as dicumyl peroxide, t-butyl peroxymaleic acid, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, t-butyl perbenzoate, t-butyl hydroperoxide, isopropyl percarbonate, azobisisobutyronitrile These radical generators are commonly used radical generators, such as azo compounds such as, and inorganic peroxides such as ammonium persulfate, and one or a combination of two or more of these may be used. The amount of the radical generator to be used is usually in the range of 0.001 to 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of the composition. In addition to the above composition, the resin composition of the present invention contains stabilizers, plasticizers, lubricants, crosslinking agents, pigments, flame retardants, antistatic agents, thickeners, foaming agents, fibrous reinforcing agents, and other additives. It's okay to stay. Hereinafter, in order to more specifically explain the characteristics of the present invention, the present invention will be explained in further detail using Examples and Reference Examples. However, the scope of the present invention will be limited by the following Examples and Reference Examples. Of course, this is not the case. Note that parts and percentages used in Examples and Reference Examples are parts by weight and percentages by weight, respectively. Example 1-1 10 kg of zinc oxide with an average particle diameter of 0.8 μ and a BET specific surface area of 8 m 2 /g and 300 g of acrylic acid were mixed using a high-speed fluid mixer (Hensiel mixer) while blowing dry air at 90°C. The mixture was fluidized and mixed at 90° C. for 1 hour to react, thereby obtaining a reactive filler. Steam was generated during the reaction, but it was in gaseous form and was removed from the system. The obtained reactive filler was a smooth powder with no stickiness and no acrylic acid odor. The amount of acrylic acid used is the theoretical amount for the surface of zinc oxide.
The amount is sufficient to uniformly and uniformly coat a thickness of 38 Å. 30 parts of this reactive zinc oxide, 40 parts of barium sulfate powder (average particle size 3μ, BET specific surface area 1.8m 2 /g),
30 parts of ethylene-propylene block copolymer and 2.5-2.5 dimethyl as a radical generator
Using an intensive mixer with an internal volume of 1.8, 1.8 kg of a mixture with 0.01 part of di(t-butylperoxy)hexane was mixed at a resin temperature of 230°C and a rotor rotation speed.
The resin composition was melt-kneaded for 3 minutes at 100r.pm and a floating weight of 4.0Kg/ cm2 , formed into a sheet using an 8" mixing roll, and then granulated. The resulting resin composition was injection molded and molded according to ASTM standards. The obtained results are shown in Table 1. Example 1-2 10 kg of barium sulfate powder used in Example 1-1 and 135 g of acrylic acid were mixed into Example 1-1. 1
Barium sulfate powder whose surface was coated with acrylic acid was obtained under the same conditions as those used to produce reactive zinc oxide. This powder had an acrylic acid odor and was somewhat sticky. Example 1 - This acrylic acid coated barium sulfate
A resin composition was prepared using the same composition, method, and conditions as in Example 1-1, except that barium sulfate was used in Example 1-1, and its physical properties were measured and evaluated. The results obtained are shown in Table 1. Reference example 1-1 70 parts of reactive zinc oxide used in Example 1-1,
A resin composition was obtained from 30 parts of ethylene-propylene block copolymer and 0.01 part of radical generator using the same kneading method and conditions as in Example 1-1, and its physical properties were measured and evaluated. The results are shown in Table 1. Reference Example 1-2 A resin composition was obtained from 70 parts of barium sulfate and 30 parts of the ethylene-propylene block copolymer used in Example 1-1 using the same kneading method and conditions as in Example 1-1. Physical properties were measured and evaluated. The results are shown in Table 1. Reference Example 1-3 From 70 parts of acrylic acid coated barium sulfate used in Example 1-2, 30 parts of ethylene-propylene block copolymer and 0.01 part of radical generator, the same kneading method as in Example 1-1 was carried out. A resin composition was obtained under the following conditions, and its physical properties were measured and evaluated. The results are shown in Table 1.
【表】
実施例 2―1〜4
実施例1―2において、反応性酸化亜鉛、アク
リル酸被覆硫酸バリウムの量を第2表に示すよう
に変えた以外は、実施例1―2と同様にして樹脂
組成物を造り、その物性を測定、評価した。得ら
れた結果を第2表に示す。
参考例 2―1
反応性酸化亜鉛、アクリル酸被覆硫酸バリウム
の量を第2表に示すようにした以外は実施例1―
2と同様にして、樹脂組成物を造り、その物性を
測定、評価した。得られた結果を第2表に示す。
なお、第2表に示した結果を、第1図、第2
図、第3図に示す。[Table] Examples 2-1 to 4 The procedure was the same as in Example 1-2, except that the amounts of reactive zinc oxide and acrylic acid-coated barium sulfate were changed as shown in Table 2. A resin composition was prepared, and its physical properties were measured and evaluated. The results obtained are shown in Table 2. Reference Example 2-1 Example 1- except that the amounts of reactive zinc oxide and acrylic acid coated barium sulfate were as shown in Table 2.
A resin composition was prepared in the same manner as in Example 2, and its physical properties were measured and evaluated. The results obtained are shown in Table 2. The results shown in Table 2 are shown in Figures 1 and 2.
As shown in Fig. 3.
【表】
実施例 3―1
平均粒子径1.0μ、BET比表面積4m2/g、重
質炭酸カルシウム100部をヘンシエルミキサー中
に入れ、150℃に加温して撹拌しながら、ハイド
ロキノン500ppmを含有するアクリル酸1部をス
プレー添加装置を使用して霧状で徐々に添加し、
常圧で30分間混合して反応性炭酸カルシウムを得
た。反応の際、水蒸気および炭酸ガスが発生した
が、これらは何れもガス状で系外に除去した。
このようにして得られた反応性炭酸カルシウム
20部、平均粒子径5μ、BET比表面積1.5m2/gの
硫酸カルシウムの粉末30部、MI0.8、比重0.953の
高密度ポリエチレン50部およびラジカル発生剤と
して2・5―ジメチル―2・5―ジ(t―ブチル
パーオキシ)ヘキサン0.01部を予備混合後、バン
バリーミキサーを用いて樹脂温220℃で3分間溶
融混練して、二本ロールでシート化した後ペレツ
ト化した。
得られた樹脂組成物を圧縮成形し、その物性を
測定、評価した。得られた結果を第3表に示す。
実施例 3―2
実施例3―1で使用した硫酸カルシウムを、実
施例3―1で反応性炭酸カルシウムをつくつたと
同様の方法、条件でアクリル酸で被覆し、アクリ
ル酸被覆硫酸カルシウムをつくつた。実施例3―
1において、硫酸カルシウムをこのアクリル酸被
覆硫酸カルシウムに代えた以外は全て、実施例3
―1と同様にして、樹脂組成物をつくり、物性を
測定評価した。その結果を第3表に示す。
参考例 3―1
実施例3―1および3―2で使用した反応性炭
酸カルシウム20部、高密度ポリエチレン80部およ
びラジカル発生剤0.01部を予備混合後、実施例3
―1と同様の混練条件で樹脂組成物をつくり、そ
の物性を測定、評価した。得られた結果を第3表
に示す。
参考例 3―2
実施例3―1で使用した硫酸カルシウムの粉末
30部と高密度ポリエチレン70部とを予備混合後、
実施例3―1と同様の混練条件で樹脂組成物をつ
くり、その物性を測定評価した。得られた結果を
第3表に示す。
参考例 3―3
実施例3―2で使用したアクリル酸被覆硫酸カ
ルシウム30部、高密度ポリエチレン70部およびラ
ジカル発生剤0.01部を予備混合後、実施例3―1
と同様の混練条件で樹脂組成物をつくり、その物
性を測定評価した。得られた結果を第3表に示
す。[Table] Example 3-1 100 parts of heavy calcium carbonate with an average particle diameter of 1.0 μm and a BET specific surface area of 4 m 2 /g were placed in a Henschel mixer, heated to 150°C, and while stirring, 500 ppm of hydroquinone was added. Gradually add 1 part of acrylic acid in the form of a mist using a spray addition device,
Reactive calcium carbonate was obtained by mixing for 30 minutes at normal pressure. During the reaction, water vapor and carbon dioxide gas were generated, but both were removed from the system in gaseous form. Reactive calcium carbonate thus obtained
20 parts, 30 parts of calcium sulfate powder with an average particle size of 5 μm and a BET specific surface area of 1.5 m 2 /g, 50 parts of high-density polyethylene with an MI of 0.8 and a specific gravity of 0.953, and 2,5-dimethyl-2.5 as a radical generator. After premixing 0.01 part of -di(t-butylperoxy)hexane, the mixture was melt-kneaded using a Banbury mixer at a resin temperature of 220°C for 3 minutes, formed into a sheet using two rolls, and then pelletized. The obtained resin composition was compression molded, and its physical properties were measured and evaluated. The results obtained are shown in Table 3. Example 3-2 The calcium sulfate used in Example 3-1 was coated with acrylic acid using the same method and conditions as in Example 3-1 for producing reactive calcium carbonate to produce acrylic acid-coated calcium sulfate. Ivy. Example 3-
Example 3 except that calcium sulfate in Example 1 was replaced with this acrylic acid-coated calcium sulfate.
A resin composition was prepared in the same manner as in Example 1-1, and its physical properties were measured and evaluated. The results are shown in Table 3. Reference Example 3-1 After premixing 20 parts of reactive calcium carbonate, 80 parts of high-density polyethylene, and 0.01 part of the radical generator used in Examples 3-1 and 3-2, Example 3
A resin composition was prepared under the same kneading conditions as in Example 1-1, and its physical properties were measured and evaluated. The results obtained are shown in Table 3. Reference example 3-2 Calcium sulfate powder used in Example 3-1
After premixing 30 parts and 70 parts of high density polyethylene,
A resin composition was prepared under the same kneading conditions as in Example 3-1, and its physical properties were measured and evaluated. The results obtained are shown in Table 3. Reference Example 3-3 After premixing 30 parts of acrylic acid-coated calcium sulfate used in Example 3-2, 70 parts of high-density polyethylene, and 0.01 part of a radical generator, Example 3-1 was prepared.
A resin composition was prepared under the same kneading conditions, and its physical properties were measured and evaluated. The results obtained are shown in Table 3.
第1図、第2図および第3図は実施例1―2、
2―1〜4、参考例1―1、1―3、2―1で得
られた樹脂組成物の、引張強度、曲げ強度、およ
びアイゾツト衝撃強度をそれぞれ示したグラフで
ある。
1, 2 and 3 are examples 1-2,
2 is a graph showing the tensile strength, bending strength, and Izod impact strength of the resin compositions obtained in Examples 2-1 to 2-4 and Reference Examples 1-1, 1-3, and 2-1, respectively.
Claims (1)
塩、水酸化物、酸化物もしくは硅酸塩の粉体表面
を単分子膜に近い厚さに、エチレン性二重結合を
有する重合性有機酸で、被覆反応せしめてなる反
応性充填剤9〜84重量%、硫酸塩鉱物充填剤1〜
76重量%およびポリオレフイン15〜90重量%を溶
融混練してなるポリオレフイン組成物。1. A polymerizable organic acid having an ethylenic double bond is applied to the powder surface of a carbonate, hydroxide, oxide, or silicate of a metal of group 1 or group of the periodic table to a thickness close to that of a monomolecular film. 9 to 84% by weight of a reactive filler formed by a coating reaction, and 1 to 84% by weight of a sulfate mineral filler.
A polyolefin composition obtained by melt-kneading 76% by weight and 15 to 90% by weight of polyolefin.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4954580A JPS56147837A (en) | 1980-04-17 | 1980-04-17 | Polyolefin composition |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP4954580A JPS56147837A (en) | 1980-04-17 | 1980-04-17 | Polyolefin composition |
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| JPS56147837A JPS56147837A (en) | 1981-11-17 |
| JPS6345419B2 true JPS6345419B2 (en) | 1988-09-09 |
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ID=12834156
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JPS5219224B2 (en) * | 1973-05-02 | 1977-05-26 | ||
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- 1980-04-17 JP JP4954580A patent/JPS56147837A/en active Granted
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