JP2003095640A - Clay organic composite - Google Patents

Clay organic composite

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JP2003095640A
JP2003095640A JP2001288627A JP2001288627A JP2003095640A JP 2003095640 A JP2003095640 A JP 2003095640A JP 2001288627 A JP2001288627 A JP 2001288627A JP 2001288627 A JP2001288627 A JP 2001288627A JP 2003095640 A JP2003095640 A JP 2003095640A
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clay
methyl
organic composite
layered silicate
organic
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JP2001288627A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Kitazono
英一 北薗
Hiromasa Minematsu
宏昌 峯松
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Teijin Ltd
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Teijin Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clay organic composite which is highly heat-resistant and is evenly dispersed in a polymer. SOLUTION: A swelling layer-state silicate such as montmorillonite is treated with an nitrogen-containing aromatic ion such as 1-methyl-3-butyl benzimidazole chloride. Thereby, the clay organic composite containing an organic onium ion such as the above ion between the layers of the silicate is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は粘土有機複合体に関
し、さらに詳しくは層状珪酸塩の層間に含窒素系芳香族
イオンを含有し、高耐熱性でありかつポリマー中に均一
分散する粘土有機複合体に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a clay organic composite, more specifically, a clay organic composite which contains nitrogen-containing aromatic ions between layers of a layered silicate, has high heat resistance and is uniformly dispersed in a polymer. Regarding the body

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポ
リエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタ
レート(PBT)などの熱可塑性ポリエステルは優れた耐熱
性や機械的性質、耐薬品性などを有しているため、繊
維、フィルム、樹脂などとして広範囲で使用されてい
る。また、ポリマー単独では機械物性、耐熱性が不十分
な場合、無機質充填剤を強化剤として用いることにより
向上させる試みがなされている(例えば特開昭51-24653
号公報)。しかし機械物性、耐熱性を十分満足させるた
めには強化剤を大量に添加する必要があり、この場合強
度や耐熱性は向上するものの、靭性や表面性が大きく低
下しさらには比重が大きくなるという問題がある。この
原因として、無機質充填材の分散不良及び分散粒子のサ
イズの大きさが考えられる。そこで最近になって無機質
充填材を分子レベルで分散させることで、非常に少量の
含有量で、高度の強靭性、強度、ガスバリア性、さらに
は熱安定性や難燃性を向上させる研究が盛んに行われて
いる。さらに最近では、生分解性の向上など非常に興味
深い報告もなされている。ポリエステルの場合、この技
術により透明性を失うことなく機械強度、耐熱性及びガ
スバリア性の向上が期待されるため、ガスバリア性フィ
ルムやボトルへの用途が考えられる。また、生分解性が
向上すると農業用資材への用途も考えられる。上記無機
質充填剤として膨潤性層状珪酸塩がある。膨潤性層状珪
酸塩は厚さ1nmの単位層が数百枚程度積層をなしてお
り、ポリマー中に均一に分散したとしても分子レベルで
分散することはこれまで不可能であった。しかし、特開
昭62-74957号公報においてポリアミド中に4級アンモニ
ウム塩で処理した膨潤性層状珪酸塩を分子レベルで分散
させることが可能であることが報告され、その後ポリイ
ミド(特開平4-33955号公報,特開平9-194723号公報,特
開平9-208822号公報)、エポキシ化合物(Chem.Mater.,
5,1064(1994))、ポリスチレン(J.Am.Chem.Soc.,121,161
5(1999))、ポリプロピレン(J.Appl.Polym.Sci.,63,137
(1997))においても同様な報告がなされてきた。ポリエ
ステルにおいては特開平3-62846号公報、特開平7-16603
6号公報、WO99/03914号公報に均一分散させる方法が開
示されている。
2. Description of the Related Art Since thermoplastic polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) and polybutylene terephthalate (PBT) have excellent heat resistance, mechanical properties and chemical resistance, Widely used as fibers, films, resins, etc. Further, when the mechanical properties and heat resistance of the polymer alone are insufficient, attempts have been made to improve it by using an inorganic filler as a reinforcing agent (for example, JP-A-51-24653).
Issue). However, in order to sufficiently satisfy the mechanical properties and heat resistance, it is necessary to add a large amount of a reinforcing agent. In this case, although strength and heat resistance are improved, toughness and surface properties are greatly reduced, and further, specific gravity is increased. There's a problem. Possible causes for this are poor dispersion of the inorganic filler and size of dispersed particles. Therefore, recently, research has been actively conducted to improve high toughness, strength, gas barrier property, thermal stability and flame retardancy with a very small content by dispersing inorganic filler at the molecular level. Has been done in. Furthermore, very recently, very interesting reports such as improvement of biodegradability have been made. In the case of polyester, this technique is expected to improve mechanical strength, heat resistance and gas barrier property without losing transparency, and therefore, it may be used for a gas barrier film or a bottle. Further, if the biodegradability is improved, it may be used for agricultural materials. As the inorganic filler, there is a swellable layered silicate. The swelling layered silicate has several hundred unit layers each having a thickness of 1 nm, and it has been impossible to disperse it at a molecular level even if it is uniformly dispersed in a polymer. However, it was reported in JP-A-62-74957 that it is possible to disperse a swellable layered silicate treated with a quaternary ammonium salt in a polyamide at a molecular level, and then a polyimide (JP-A-4-33955). JP, JP 9-194723, JP 9-208822), an epoxy compound (Chem. Mater.,
5,1064 (1994)), polystyrene (J.Am.Chem.Soc., 121,161)
5 (1999)), polypropylene (J.Appl.Polym.Sci., 63,137
(1997)), a similar report has been made. Regarding polyester, JP-A-3-62846 and JP-A-7-16603
No. 6 and WO99 / 03914 disclose methods for uniform dispersion.

【0003】上記発明においては、膨潤性珪酸塩を均一
に分散させるためにはその層間を4級アンモニウム塩で
処理する必要がある。しかし、4級アンモニウム塩は熱
分解温度が200℃以下と低いため、ポリエチレンテレ
フタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)
など高融点ポリマーに分散させるとアンモニウム塩が熱
分解を起こし、ポリマーの熱劣化を導く。そこで、熱分
解温度が300℃以上であるフォスフォニウム塩の検討
が行われているが、フォスフォニウム塩を使用すると膨
潤性珪酸塩の均一分散が阻害されるという問題がある。
In the above invention, in order to uniformly disperse the swelling silicate, it is necessary to treat the interlayer with a quaternary ammonium salt. However, since the thermal decomposition temperature of quaternary ammonium salts is as low as 200 ° C or lower, polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN)
When dispersed in a high melting point polymer, the ammonium salt causes thermal decomposition, leading to thermal deterioration of the polymer. Therefore, studies have been conducted on phosphonium salts having a thermal decomposition temperature of 300 ° C. or higher, but the use of phosphonium salts has a problem that the uniform dispersion of the swelling silicate is hindered.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高耐
熱性でありかつポリマー中に均一分散することのできる
粘土有機複合体を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a clay organic composite which has high heat resistance and can be uniformly dispersed in a polymer.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリマー
の熱劣化を抑制しかつポリマー中に均一分散することの
できる粘土有機複合体を見出し本発明を完成するに至っ
た。
The present inventors have found a clay organic composite which can suppress thermal deterioration of a polymer and can be uniformly dispersed in the polymer, and have completed the present invention.

【0006】すなわち本発明は次の通りである。 1.膨潤性層状珪酸塩の層間に有機オニウムイオンを有
する粘土有機複合体。 2.有機オニウムイオンが、含窒素系芳香族イオンであ
る上記1記載の粘土有機複合体。 3.含窒素系芳香族イオンが下記各式(1)で示される
イオンのいずれかである上記2記載の粘土有機複合体。
That is, the present invention is as follows. 1. A clay-organic composite having organic onium ions between swelling layered silicate layers. 2. The clay-organic composite according to the above 1, wherein the organic onium ion is a nitrogen-containing aromatic ion. 3. 3. The clay-organic composite according to the above 2, wherein the nitrogen-containing aromatic ion is any one of the ions represented by the following formula (1).

【0007】[0007]

【化2】 [Chemical 2]

【0008】(各式(1)中、R1及びR2はそれぞれ
独立に、炭素数1から30のアルキル基である。) 4.膨潤性層状珪酸塩がスメクタイト系粘土鉱物、また
は膨潤性マイカからなる上記1〜3のいずれかに記載の
粘土有機複合体。 5.熱分解温度が300℃以上である上記1〜4のいず
れかに記載の粘土有機複合体。
(In each formula (1), R1 and R2 are each independently an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.) 4. 4. The clay organic composite according to any one of 1 to 3 above, wherein the swelling layered silicate comprises a smectite clay mineral or a swelling mica. 5. The clay organic composite as described in any one of 1 to 4 above, which has a thermal decomposition temperature of 300 ° C. or higher.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明で使用される膨潤性層状珪
酸塩は、陽イオン交換能を有しさらに層間に水を取り込
んで膨潤する性質を示す層状珪酸塩である。例えばスメ
クタイト系粘土鉱物、マイカ系粘土鉱物が挙げられる。
該スメクタイト系粘土鉱物としてヘクトライト、サポナ
イト、スチブンサイト、バイデライト、モンモリロナイ
ト又はこれらの天然または化学的に合成したもの、又こ
れらの置換体、誘導体、あるいは混合物を挙げることが
できる。またマイカ系粘土鉱物としては、化学的に合成
した層間に例えばLi,Naイオンを持った合成膨潤性マイ
カ叉はこれらの置換体、誘導体あるいは混合物を挙げる
ことができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The swellable layered silicate used in the present invention is a layered silicate having a cation exchange ability and having a property of taking in water between layers and swelling. Examples thereof include smectite-based clay minerals and mica-based clay minerals.
Examples of the smectite clay minerals include hectorite, saponite, stevensite, beidellite, montmorillonite, natural or chemically synthesized products thereof, and substitution products, derivatives, or mixtures thereof. Examples of mica-based clay minerals include synthetic swelling mica having, for example, Li and Na ions between chemically synthesized layers, or substitution products, derivatives or mixtures thereof.

【0010】本発明の粘土有機複合体は、上記膨潤性層
状珪酸塩を有機オニウムイオンによって処理することに
より得ることができる。かかる処理により、膨潤性層状
珪酸塩の層(面)間に有機オニウムイオンが挿入された
形になり、該層間の距離が大きくなる。この有機処理が
なされたことの確認方法としては、広角X線解析により
膨潤性層状珪酸塩の(001)面の底面反射に由来する回折
ピークから面間隔値を求めることが挙げられる。また、
熱重量変化測定より有機含有量を求めることも挙げられ
る。
The clay organic composite of the present invention can be obtained by treating the swellable layered silicate with an organic onium ion. By such treatment, organic onium ions are inserted between the layers (faces) of the swellable layered silicate, and the distance between the layers is increased. As a method for confirming that this organic treatment has been performed, it is possible to obtain the interplanar spacing value from the diffraction peak derived from the bottom surface reflection of the (001) plane of the swelling layered silicate by wide-angle X-ray analysis. Also,
It is also possible to obtain the organic content by measuring the thermogravimetric change.

【0011】本発明で使用される有機オニウムイオンと
しては、含窒素系芳香族イオンが好ましく、なかでも、
下記各式(1)
As the organic onium ion used in the present invention, a nitrogen-containing aromatic ion is preferable, and among them,
Each formula below (1)

【0012】[0012]

【化3】 [Chemical 3]

【0013】(各式(1)中、R1及びR2はそれぞれ
独立に、炭素数1から30のアルキル基である。)の構
造である含窒素系芳香族イオンが特に好ましい。ここ
で、炭素数1〜30のアルキル基としては、炭素数1か
ら18のアルキル基が好ましい。
A nitrogen-containing aromatic ion having a structure of (in each formula (1), R1 and R2 are each independently an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms) is particularly preferable. Here, the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.

【0014】上記各式(1)で示される含窒素系芳香族
イオンは相当する含窒素系芳香族化合物から誘導される
オニウムイオンである。該含窒素系芳香族化合物として
は、具体的には、1−メチル−3−メチルイミダゾー
ル、1−メチル−3−エチルイミダゾール、1−メチル
−3−ブチルイミダゾール、1−メチル−3−オクチル
イミダゾール、1−メチル−3−デシルイミダゾール、
1−メチル−3−ドデシルイミダゾール、1−メチル−
3−テトラデシルイミダゾール、1−メチル−3−ヘキ
サデシルイミダゾール、1−メチル−3−オクタデシル
イミダゾール、1−メチル−3−オレイルイミダゾー
ル、1−メチルピラゾール、1−エチルピラゾール、1
−ブチルピラゾール、1−オクチルピラゾール、1−デ
シルピラゾール、1−ドデシルピラゾール、1−テトラ
デシルピラゾール、1−ヘキサデシルピラゾール、1−
オクタデシルピラゾール、1−オレイルピラゾール、1
−メチルピリダジン、1−エチルピリダジン、1−ブチ
ルピリダジン、1−オクチルピリダジン、1−デシルピ
リダジン、1−ドデシルピリダジン、1−テトラデシル
ピリダジン、1−ヘキサデシルピリダジン、1−オクタ
デシルピリダジン、1−オレイルピリダジン、1−メチ
ルピリミジン、1−エチルピリミジン、1−ブチルピリ
ミジン、1−オクチルピリミジン、1−デシルピリミジ
ン、1−ドデシルピリミジン、1−テトラデシルピリミ
ジン、1−ヘキサデシルピリミジン、1−オクタデシル
ピリミジン、1−オレイルピリミジン、1−メチルトリ
アジン、1−エチルトリアジン、1−ブチルトリアジ
ン、1−オクチルトリアジン、1−デシルトリアジン、
1−ドデシルトリアジン、1−テトラデシルトリアジ
ン、1−ヘキサデシルトリアジン、1−オクタデシルト
リアジン、1−オレイルトリアジン、1−メチルインド
ール、1−エチルインドール、1−ブチルインドール、
1−オクチルインドール、1−デシルインドール、1−
ドデシルインドール、1−テトラデシルインドール、1
−ヘキサデシルインドール、1−オクタデシルインドー
ル、1−オレイルインドール、1−メチル−3−メチル
ベンズイミダゾール、1−メチル−3−エチルベンズイ
ミダゾール、1−メチル−3−ブチルベンズイミダゾー
ル、1−メチル−3−オクチルベンズイミダゾール、1
−メチル−3−デシルベンズイミダゾール、1−メチル
−3−ドデシルベンズイミダゾール、1−メチル−3−
テトラデシルベンズイミダゾール、1−メチル−3−ヘ
キサデシルベンズイミダゾール、1−メチル−3−オク
タデシルベンズイミダゾール、1−メチル−3−オレイ
ルベンズイミダゾール、1−メチルキノリン、1−エチ
ルキノリン、1−ブチルキノリン、1−オクチルキノリ
ン、1−デシルキノリン、1−ドデシルキノリン、1−
テトラデシルキノリン、1−ヘキサデシルキノリン、1
−オクタデシルキノリン、1−オレイルキノリン、1−
メチル−4−メチルキノキサリン、1−メチル−4−エ
チルキノキサリン、1−メチル−4−ブチルキノキサリ
ン、1−メチル−4−オクチルキノキサリン、1−メチ
ル−4−デシルキノキサリン、1−メチル−4−ドデシ
ルキノキサリン、1−メチル−4−テトラデシルキノキ
サリン、1−メチル−4−ヘキサデシルキノキサリン、
1−メチル−4−オクタデシルキノキサリン、1−メチ
ル−4−オレイルキノキサリンが挙げられる。
The nitrogen-containing aromatic ion represented by the above formula (1) is an onium ion derived from a corresponding nitrogen-containing aromatic compound. Specific examples of the nitrogen-containing aromatic compound include 1-methyl-3-methylimidazole, 1-methyl-3-ethylimidazole, 1-methyl-3-butylimidazole, 1-methyl-3-octylimidazole. , 1-methyl-3-decylimidazole,
1-methyl-3-dodecylimidazole, 1-methyl-
3-tetradecylimidazole, 1-methyl-3-hexadecylimidazole, 1-methyl-3-octadecylimidazole, 1-methyl-3-oleylimidazole, 1-methylpyrazole, 1-ethylpyrazole, 1
-Butylpyrazole, 1-octylpyrazole, 1-decylpyrazole, 1-dodecylpyrazole, 1-tetradecylpyrazole, 1-hexadecylpyrazole, 1-
Octadecylpyrazole, 1-oleylpyrazole, 1
-Methylpyridazine, 1-ethylpyridazine, 1-butylpyridazine, 1-octylpyridazine, 1-decylpyridazine, 1-dodecylpyridazine, 1-tetradecylpyridazine, 1-hexadecylpyridazine, 1-octadecylpyridazine, 1-oleylpyridazine , 1-methylpyrimidine, 1-ethylpyrimidine, 1-butylpyrimidine, 1-octylpyrimidine, 1-decylpyrimidine, 1-dodecylpyrimidine, 1-tetradecylpyrimidine, 1-hexadecylpyrimidine, 1-octadecylpyrimidine, 1- Oleylpyrimidine, 1-methyltriazine, 1-ethyltriazine, 1-butyltriazine, 1-octyltriazine, 1-decyltriazine,
1-dodecyltriazine, 1-tetradecyltriazine, 1-hexadecyltriazine, 1-octadecyltriazine, 1-oleyltriazine, 1-methylindole, 1-ethylindole, 1-butylindole,
1-octyl indole, 1-decyl indole, 1-
Dodecyl indole, 1-tetradecyl indole, 1
-Hexadecylindole, 1-octadecylindole, 1-oleylindole, 1-methyl-3-methylbenzimidazole, 1-methyl-3-ethylbenzimidazole, 1-methyl-3-butylbenzimidazole, 1-methyl-3 -Octylbenzimidazole, 1
-Methyl-3-decylbenzimidazole, 1-methyl-3-dodecylbenzimidazole, 1-methyl-3-
Tetradecylbenzimidazole, 1-methyl-3-hexadecylbenzimidazole, 1-methyl-3-octadecylbenzimidazole, 1-methyl-3-oleylbenzimidazole, 1-methylquinoline, 1-ethylquinoline, 1-butylquinoline , 1-octylquinoline, 1-decylquinoline, 1-dodecylquinoline, 1-
Tetradecylquinoline, 1-hexadecylquinoline, 1
-Octadecylquinoline, 1-oleylquinoline, 1-
Methyl-4-methylquinoxaline, 1-methyl-4-ethylquinoxaline, 1-methyl-4-butylquinoxaline, 1-methyl-4-octylquinoxaline, 1-methyl-4-decylquinoxaline, 1-methyl-4-dodecyl Quinoxaline, 1-methyl-4-tetradecylquinoxaline, 1-methyl-4-hexadecylquinoxaline,
1-methyl-4-octadecyl quinoxaline and 1-methyl-4-oleyl quinoxaline are mentioned.

【0015】膨潤性層状珪酸塩の有機オニウムイオンに
よる処理方法は、通常、膨潤性層状珪酸塩1重量部、有
機オニウムイオン1〜10 重量部とを水中で混合した後、
乾燥する。水の量は、膨潤性層状珪酸塩の1 〜100 倍で
ある。また混合するときの温度は、30 ℃〜70 ℃であ
り、混合時間は0.5 〜2 時間が好ましい。乾燥条件とし
ては、70 〜100 ℃で3日間常圧乾燥、2日間真空乾燥
が好ましい。
The method for treating the swellable layered silicate with an organic onium ion is usually as follows: 1 part by weight of the swellable layered silicate and 1 to 10 parts by weight of the organic onium ion are mixed in water,
dry. The amount of water is 1 to 100 times that of the swellable layered silicate. The temperature for mixing is preferably 30 to 70 ° C, and the mixing time is preferably 0.5 to 2 hours. Drying conditions are preferably atmospheric pressure drying at 70 to 100 ° C. for 3 days and vacuum drying for 2 days.

【0016】このようにして得られた有機オニウムイオ
ンで処理された膨潤性層状珪酸塩、すなわち粘土有機複
合体はポリマー、特に熱可塑性ポリエステルに充填され
てその熱劣化を起こさないために耐熱性に優れることを
要する。耐熱性は、熱重量変化測定から得られる熱分解
開始温度から求められ、本発明においては、その熱分解
開始温度が300℃以上であることが望ましい。
The thus obtained organic onium ion-treated swellable layered silicate, that is, a clay-organic composite, is filled with a polymer, particularly a thermoplastic polyester, and does not cause its thermal deterioration so that it has heat resistance. It needs to be excellent. The heat resistance is determined from the thermal decomposition starting temperature obtained by thermogravimetric change measurement, and in the present invention, the thermal decomposition starting temperature is preferably 300 ° C. or higher.

【0017】またポリマーの熱劣化は、膨潤性層状珪酸
塩を分散した後のポリマーの溶液粘度より求める。溶液
粘度測定は、フェノール/1,1',2,2'-テトラクロロエタ
ン=60/40(重量比)溶媒にポリマーを溶解し、35 ℃で測
定を行う。
The thermal deterioration of the polymer is obtained from the solution viscosity of the polymer after the swellable layered silicate is dispersed. Solution viscosity is measured by dissolving the polymer in a solvent of phenol / 1,1 ', 2,2'-tetrachloroethane = 60/40 (weight ratio) and measuring at 35 ° C.

【0018】このようにして得られた有機オニウムイオ
ンで処理された膨潤性層状珪酸塩は、有機オニウムイオ
ンと膨潤性層状珪酸塩との割合が、重量比で10:90
〜40:60であるものが、前記ポリエステル中への分
散性が良好である。
The swelling layered silicate treated with the organic onium ion thus obtained has a weight ratio of the organic onium ion to the swelling layered silicate of 10:90.
Those having a ratio of ˜40: 60 have good dispersibility in the polyester.

【0019】本発明における粘土有機複合体のポリエス
テル中に占める割合(含有率)は、0.5〜10重量%
であることが好ましく、特に1〜5重量%であるとより
高い分散性が得られる。
The proportion (content) of the clay organic composite in the present invention in the polyester is 0.5 to 10% by weight.
Is more preferable, and if it is 1 to 5% by weight, higher dispersibility can be obtained.

【0020】本発明の粘土有機複合体をポリエステル中
に分散させる方法としては、例えば粘土有機複合体を、
ポリエステルの重合時に添加し均一分散させるか、もし
くは、ポリエステル、粘土有機複合体を、溶融混錬、ま
たは溶媒を用いた溶液分散により分散させる方法を採用
することができる。
As a method for dispersing the clay organic composite of the present invention in polyester, for example, the clay organic composite is
It is possible to employ a method in which the polyester is added at the time of polymerization and uniformly dispersed, or the polyester and the clay organic complex are dispersed by melt kneading or solution dispersion using a solvent.

【0021】これら粘土有機複合体が均一分散している
かどうかは、X線解析で測定した膨潤性層状珪酸塩の(0
01)面の底面反射に由来する回折ピークが低射角にシフ
トし、面間隔に基づく回折ピークが実質的に消失するこ
と、つまり面間隔距離が増大されている状態にあること
から判断される。ポリマー中でかかる状態になりうるこ
とが本発明の粘土有機複合体として好ましい。
Whether or not these clay-organic composites are uniformly dispersed is determined by swelling layered silicate (0
It is judged from the fact that the diffraction peak derived from the bottom reflection of the (01) surface shifts to a low angle of incidence, and the diffraction peak based on the interplanar spacing virtually disappears, that is, the interplanar distance is increased. . It is preferable for the clay-organic composite of the present invention that such a state can occur in the polymer.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明の膨潤性層状珪酸塩の層間に含窒
素系芳香族イオンを有する粘土有機複合体は、ポリマー
の熱劣化を抑制しかつポリマー中に均一分散することが
でき、ポリマー用充填剤として極めて有用である。
The clay-organic composite having nitrogen-containing aromatic ions between the layers of the swellable layered silicate of the present invention can suppress thermal deterioration of the polymer and can be uniformly dispersed in the polymer. It is extremely useful as a filler.

【0023】[0023]

【実施例】以下の実施例により、本発明の詳細をより具
体的に説明する。
The details of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0024】本実施例に使用した膨潤性層状珪酸塩(モ
ンモリロナイト)はクニミネ工業(株)製、クニピアF、
ジヒドロキシポリオキシエチレンオレイルメチルアンモ
ニウムクロライドは竹本油脂(株)、トリメチルベンジ
ルアンモニウムクロライドは日本油脂(株)、1−メチ
ル−キノリン、1−メチルベンズイミダゾール、1−ク
ロロブタン、トルエン、フェノール、1,1',2,2'-テトラ
クロロエタンは関東化学(株)、PET(FK-OM)は帝人
(株)製を使用した。1−メチルー3−ブチルベンズイミダゾールクロリドの
合成 1−メチルベンズイミダゾール 50g(0.37mo
l)、1−クロロブタン34.2g(0.37 mol)、
トルエン50mlに溶解し、24時間還流攪拌を行っ
た。還流後、アセトンで再沈殿し、ろ取及び真空乾燥に
より目的物を得た。収量18.2g(収率22%)。1−ブチル−キノリンクロリドの合成 1−メチルベンズイミダゾールに代えてキノリンを使用
した以外上記方法と同様にして合成した。膨潤性層状珪酸塩の層間距離(面間隔)測定 膨潤性層状珪酸塩の層間距離(面間隔)は、広角X線解
析装置( 理学電機(株)CN2155)を用い、ポリエステル
複合材料の層状珪酸塩の(001)面の底面反射に由来する
回折ピークより求めた。熱重量分析及び熱分解評価 有機オニウムイオン導入前後での重量変化及び導入後の
熱分解評価は、理学電機(株)製Thermo plus TG 8120
を用い、窒素雰囲気下10 ℃/分で室温から600℃まで昇
温したときの重量変化及び熱分解開始温度より求めた。スルホン酸基をもつ芳香族ジカルボン酸からなるポリエ
ステル共重合体の合成 ジメチルテレフタレート190.3 g(0.98 mol)、5-ナトリ
ウムスルホジメチルイソフタレート59.2 g(0.02 mol)、
エチレングリコール99.3 g(1.6 mol)、ジエチレングリ
コール42.4 g(0.4 mol) 、テトラブチルチタネート0.17
g(0.05 mol%)を1 L三口フラスコに仕込み、190〜220
℃で4 時間エステル交換を行った。さらに250 ℃で4 時
間重合を行った。得られたポリマーの溶液粘度は0.82で
あった。含窒素系芳香族イオン処理された膨潤性層状珪酸塩のポ
リエステル中への分散方法 ポリエステル870 g、ポリエステル共重合体100
g、クニピアF(含窒素系芳香族イオン処理)をポリエス
テルに対し3 重量%計り、ルーダー(PCM-30 ,池貝鉄工
(株))を用いて270℃で溶融混練することにより、
ポリエステル中にクニピアFを分散させた。溶液粘度測定 膨潤性層状珪酸塩を分散したポリエステルをフェノール
/1,1',2,2'-テトラクロロエタン=60/40(重量比)溶媒に
溶解し、35 ℃で測定を行った。
The swellable layered silicate (montmorillonite) used in this example is Kunipia F, manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.
Dihydroxypolyoxyethylene oleyl methyl ammonium chloride is Takemoto Yushi Co., Ltd., trimethylbenzyl ammonium chloride is NOF Corporation, 1-methyl-quinoline, 1-methylbenzimidazole, 1-chlorobutane, toluene, phenol, 1,1 '. Kanto Chemical Co., Ltd. was used for 2,2,2'-tetrachloroethane, and Teijin Ltd. was used for PET (FK-OM). Of 1-methyl-3-butylbenzimidazole chloride
Synthetic 1-methylbenzimidazole 50g (0.37mo
l), 34.2 g (0.37 mol) of 1-chlorobutane,
It was dissolved in 50 ml of toluene and refluxed and stirred for 24 hours. After refluxing, reprecipitation with acetone was performed, and the target product was obtained by filtration and vacuum drying. Yield 18.2 g (yield 22%). Synthesis of 1 -butyl-quinoline chloride It was synthesized in the same manner as above except that quinoline was used instead of 1-methylbenzimidazole. Measurement of interlayer distance (spacing) of swelling layered silicate The interlayer distance (spacing) of the swelling layered silicate was measured using a wide-angle X-ray analyzer (Rigaku Denki Co., Ltd. CN2155). It was determined from the diffraction peak derived from the bottom reflection of the (001) plane. Thermogravimetric analysis and thermal decomposition evaluation The weight change before and after the introduction of the organic onium ion and the thermal decomposition evaluation after the introduction are performed by Rigaku Denki Co., Ltd. Thermo plus TG 8120.
Was calculated from the change in weight and the temperature at which pyrolysis started when the temperature was raised from room temperature to 600 ° C at 10 ° C / min in a nitrogen atmosphere. Polyester consisting of aromatic dicarboxylic acid having sulfonic acid group
Synthesis of stell copolymer dimethyl terephthalate 190.3 g (0.98 mol), 5-sodium sulfodimethylisophthalate 59.2 g (0.02 mol),
Ethylene glycol 99.3 g (1.6 mol), diethylene glycol 42.4 g (0.4 mol), tetrabutyl titanate 0.17
Charge g (0.05 mol%) into a 1 L three-necked flask and
Transesterification was carried out at ℃ for 4 hours. Further, polymerization was carried out at 250 ° C for 4 hours. The solution viscosity of the obtained polymer was 0.82. The porosity of swellable layered silicate treated with nitrogen-containing aromatic ions
Dispersion Method in Reester Polyester 870 g, polyester copolymer 100
g, Kunipia F (nitrogen-containing aromatic ion treatment) was weighed 3% by weight with respect to polyester, and melt-kneaded at 270 ° C. using a ruder (PCM-30, Ikegai Iron Works Co., Ltd.),
Kunipia F was dispersed in polyester. Solution Viscosity Measurement Polyester with swellable layered silicate dispersed in phenol
/ 1,1 ', 2,2'-Tetrachloroethane = 60/40 (weight ratio) It was dissolved in a solvent and measured at 35 ° C.

【0025】[実施例1]クニピアF1gに1−メチル
−3−ブチルベンズイミダゾールクロリド1gを水10
0mlに溶解し、室温で4時間攪拌を行う。攪拌後、ろ
過、水洗を3回繰り返した後100℃で熱風乾燥を2日
間、真空乾燥で1日乾燥を行った。乾燥後、上記方法に
より膨潤性層状珪酸塩の面間隔、有機物の含有量、熱分
解温度を測定した。結果を表1に示す。
[Example 1] 1 g of Kunipia F and 1 g of 1-methyl-3-butylbenzimidazole chloride were added to 10 g of water.
Dissolve in 0 ml and stir at room temperature for 4 hours. After stirring, filtration and washing with water were repeated 3 times, followed by hot-air drying at 100 ° C. for 2 days and vacuum drying for 1 day. After drying, the interplanar spacing of the swellable layered silicate, the content of organic substances, and the thermal decomposition temperature were measured by the above methods. The results are shown in Table 1.

【0026】次に、ポリエステル870g、ポリエステ
ル共重合体100g、上記で処理したクニピアF37.
5gをルーダーにより270℃で溶融混練し、混練後、
溶液粘度測定及び面間隔測定を行った。結果を表1に示
す。
Next, 870 g of polyester, 100 g of polyester copolymer, Kunipia F37.
5 g was melted and kneaded at 270 ° C. by a ruder, and after kneading,
Solution viscosity measurement and surface spacing measurement were performed. The results are shown in Table 1.

【0027】[実施例2]1−メチル−3−ブチルベン
ズイミダゾールクロリドに代わり、1−メチル−キノリ
ンを使用した以外、実施例1と同様。結果を表1に示
す。
[Example 2] The same as Example 1 except that 1-methyl-3-quinoline was used instead of 1-methyl-3-butylbenzimidazole chloride. The results are shown in Table 1.

【0028】[比較例1]1−メチル−3−ブチルベン
ズイミダゾールクロリドに代わり、ジヒドロキシポリオ
キシエチレンオレイルメチルアンモニウムを使用した以
外、実施例1と同様。結果を表1に併せて示す。
Comparative Example 1 Same as Example 1 except that dihydroxypolyoxyethylene oleylmethylammonium was used in place of 1-methyl-3-butylbenzimidazole chloride. The results are also shown in Table 1.

【0029】[比較例2]1−メチル−3−ブチルベン
ズイミダゾールクロリドに代わりトリメチルベンジルア
ンモニウムを使用した以外、実施例1と同様。結果を表
1に併せて示す。
Comparative Example 2 Same as Example 1 except that trimethylbenzylammonium was used in place of 1-methyl-3-butylbenzimidazole chloride. The results are also shown in Table 1.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】上記結果より、含窒素系芳香族イオンは4
級アンモニウム塩よりも熱分解開始温度が高いため、ポ
リエステルの熱劣化に対し非常に効果があり、しかもポ
リエステル中の層状珪酸塩の面間隔ピークが消失してい
ることからポリエステル中に分子レベルで均一に分散し
ていることが分かる。
From the above results, the number of nitrogen-containing aromatic ions was 4
The thermal decomposition initiation temperature is higher than that of primary ammonium salts, so it is extremely effective against the thermal deterioration of polyester, and the interplanar peaks of the layered silicate in the polyester have disappeared. You can see that they are dispersed in.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G073 BB44 BB48 BB69 BD16 CA06 CM14 CM22 CM27 CN05 CP01 UB18 4J002 CF031 CF141 DJ006 EN137 FD066    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 4G073 BB44 BB48 BB69 BD16 CA06                       CM14 CM22 CM27 CN05 CP01                       UB18                 4J002 CF031 CF141 DJ006 EN137                       FD066

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 膨潤性層状珪酸塩の層間に有機オニウム
イオンを有する粘土有機複合体。
1. A clay-organic composite having organic onium ions between layers of a swellable layered silicate.
【請求項2】 有機オニウムイオンが、含窒素系芳香族
イオンである請求項1記載の粘土有機複合体。
2. The clay-organic composite according to claim 1, wherein the organic onium ion is a nitrogen-containing aromatic ion.
【請求項3】 含窒素系芳香族イオンが下記各式(1)
で示されるイオンのいずれかである請求項2記載の粘土
有機複合体。 【化1】 (各式(1)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、炭素
数1から30のアルキル基である。)
3. A nitrogen-containing aromatic ion represented by the following formula (1):
The clay-organic composite according to claim 2, which is any one of the ions represented by [Chemical 1] (In each formula (1), R1 and R2 are each independently an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.)
【請求項4】 膨潤性層状珪酸塩がスメクタイト系粘土
鉱物、または膨潤性マイカからなる請求項1〜3のいず
れかに記載の粘土有機複合体。
4. The clay-organic composite according to claim 1, wherein the swelling layered silicate comprises a smectite clay mineral or a swelling mica.
【請求項5】 熱分解開始温度が300℃以上である請
求項1〜4記載のいずれかに記載の粘土有機複合体。
5. The clay organic composite according to claim 1, which has a thermal decomposition initiation temperature of 300 ° C. or higher.
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