CN101827889A - 芳香族聚碳酸酯树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供含有由生物质资源得到的聚合物、并且形成耐热性、机械特性、耐久稳定性优异的成型品的树脂组合物。本发明涉及树脂组合物及其成型品,该树脂组合物含有(i)包含芳香族聚碳酸酯(A成分)95~5重量%和聚乳酸(B成分)5~95重量%的树脂成分、(ii)相对于100重量份的树脂成分为0.001~10重量份的磷酸酯金属盐(C成分)和(iii)相对于100重量份的聚乳酸(B成分)为0.01~5重量份的封端剂(F成分),结晶含有率(X)为80%以上。
Description
技术领域
本发明涉及含有由生物质资源得到的聚合物、并且形成耐热性、机械特性、耐久稳定性优异的成型品的树脂组合物。更具体地说,涉及通过在芳香族聚碳酸酯中配合特定的聚乳酸而得到的、形成耐热性、机械特性、耐水解性优异的成型品的树脂组合物及其制造方法。
背景技术
芳香族聚碳酸酯具有优异的耐热性、机械特性、抗冲击性和尺寸稳定性,已在办公自动化(OA)设备领域、汽车领域、电气-电子部件领域等用途中广泛使用。但是,另一方面,芳香族聚碳酸酯还具有原料几乎全部依赖于石油资源的侧面。
近年来,由于担心石油资源的枯竭、引起地球变暖的空气中的二氧化碳的增加的问题,原料不依赖于石油、而且即使燃烧也不使二氧化碳增加的碳中和(Carbon Neutral)成立的生物质资源大幅受到关注,在聚合物领域中,由生物质资源生产的生物质塑料也已广泛开发。
生物质塑料的代表例是聚乳酸,在生物质塑料中由于具有比较高的耐热性、机械特性,因此用途正不断向餐具、包装材料、杂货等扩展,而且也已开始研究作为工业材料的可能性。
但是,聚乳酸在使用芳香族聚碳酸酯的领域中作为工业材料使用时,其机械特性、耐热性等特性不足。此外,聚乳酸具有生物降解性,对于在湿热条件下的使用,耐水解性显著低,用途开发停滞不前。
另外,已知聚乳酸存在光学异构体,如果将分别为L-乳酸和D-乳酸的聚合物的聚L-乳酸和聚D-乳酸混合,则形成立体复合物(STEREOCOMPLEX)结晶,成为显示出比聚L-乳酸或聚D-乳酸单独的结晶高的熔点的材料(参照专利文献1、非专利文献1)。已进行了将该立体复合物聚乳酸发挥其耐热性而用于汽车部件、家电部件等工业用途中的尝试(参照专利文献2)。
但是,用工业上有利的熔融挤出工艺制造立体复合物聚乳酸时,难以使立体复合物化充分进行,无法发挥作为其特征的良好耐热性,而且立体复合物聚乳酸与聚L-乳酸或聚D-乳酸相比,虽然存在结晶速度快的倾向,但对于采用注射成型高效地生产而言尚不足。
在这样的趋势中,关于原料依赖于石油的塑料,作为用于减轻其环境负荷的对策,在一部分中导入生物质塑料的趋势最近在不断加强,对于芳香族聚碳酸酯,也已提出了配合玉米淀粉等天然聚合物的方案(参照专利文献3)、与聚乳酸组合的组合物的方案(参照专利文献4~6)等。
此外,关于聚乳酸,也进行了导入芳香族聚碳酸酯等树脂和阻燃剂,作为工业材料利用的尝试(参照专利文献7)。
但是,现状是在任何情况下,作为工业材料利用时,无法解决来自聚乳酸的性质的耐水解性降低的课题,成为用途扩展的障碍。
(专利文献1)日本特开昭63-241024号公报
(专利文献2)日本特许第3583097号公报
(专利文献3)日本特表平7-506863号公报
(专利文献4)日本特许第3279768号公报
(专利文献5)日本特开2005-48066号公报
(专利文献6)日本特平2005-48067号公报
(专利文献7)日本特开2004-190026号公报
(非专利文献1)Macromolecules,24,5651(1991)
发明内容
因此,本发明的目的在于提供含有由生物质资源得到的聚合物、并且用于得到耐热性、机械特性、耐久稳定性优异的成型品的芳香族聚碳酸酯树脂组合物。
本发明人等为了达成上述目的进行了深入研究,结果发现,由在芳香族聚碳酸酯(A成分)中配合了聚乳酸(B成分)、磷酸酯金属盐(C成分)和封端剂(F成分)的树脂组合物制成的成型品,耐热性、机械特性、耐水解性优异,从而完成了本发明。
即,本发明涉及树脂组合物,其含有:
(i)包含芳香族聚碳酸酯(A成分)95~5重量%和聚乳酸(B成分)5~95重量%的树脂成分、
(ii)相对于100重量份树脂成分为0.001~10重量份的磷酸酯金属盐(C成分)、以及
(iii)相对于100重量份聚乳酸(B成分)为0.01~5重量份的封端剂(F成分),
下述式(I)表示的立体复合物结晶含有率(X)为80%以上,
X(%)={ΔHb/(ΔHa+ΔHb)}×100 (I)
(式中,ΔHa和ΔHb分别为差示扫描热量计(DSC)的升温过程中在小于190℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHa)和在190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHb))。
此外,本发明包含上述树脂组合物的制造方法,其包括以下各工序:
(i)将主要由L-乳酸构成的聚乳酸(B-1成分)、主要由D-乳酸构成的聚乳酸(B-2成分)和磷酸酯金属盐(C成分)混合加热,以及
(ii)将得到的混合物、芳香族聚碳酸酯(A成分)和封端剂(F成分)混合。
此外,本发明包含由上述树脂组合物制成的成型品。
附图说明
图1为实施例中制造的大型成型品的表面立体示意图(外形尺寸:纵500mm、横600mm、厚2.5mm)。
符号说明
1成型品主体
2侧点浇口(pin side gate)(侧浇口部的宽度5mm、浇口厚度1.2mm、浇口面长度6mm、侧浇口的凸片(tab):宽8mm×长15mm、向凸片部的点浇口的直径1.8mm)
3立体复合物结晶含有率、耐化学品性和耐水解性测定用样品采集位置
具体实施方式
以下对本发明的树脂组合物中各成分、它们的配合比例、制备方法等依次进行说明。
<A成分>
本发明的树脂组合物中的A成分是芳香族聚碳酸酯。代表性的芳香族聚碳酸酯(以下有时简称为“聚碳酸酯”)是使二元酚与碳酸酯前体反应而得到的,作为反应的方法,可以列举界面缩聚法、熔融酯交换法、碳酸酯预聚物的固相酯交换法和环状碳酸酯化合物的开环聚合法等。
作为上述二元酚的具体例,可以列举对苯二酚、间苯二酚、4,4’-联苯酚、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(通称“双酚A”)、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、2,2-双(4-羟基苯基)戊烷、4,4’-(对亚苯基二异亚丙基)二苯酚、4,4’-(间亚苯基二异亚丙基)二苯酚、1,1-双(4-羟基苯基)-4-异丙基环己烷、双(4-羟基苯基)醚、双(4-羟基苯基)硫醚、双(4-羟基苯基)亚砜、双(4-羟基苯基)砜、双(4-羟基苯基)酮、双(4-羟基苯基)酯、2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷、双(3,5-二溴-4-羟基苯基)砜、双(4-羟基-3-甲基苯基)硫醚、9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴等。其中优选双(4-羟基苯基)烷烃,特别优选双酚A(以下有时简称为“BPA”)。
本发明中,除了作为通用的聚碳酸酯的双酚A系的聚碳酸酯以外,还可以使用用其他二元酚类制造的特殊聚碳酸酯作为A成分。
例如,作为二元酚成分的一部分或全部,使用了4,4’(间亚苯基二异亚丙基)二苯酚(以下有时简称为“BPM”)、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(以下有时简称为“Bis-TMC”)、9,9-双(4-羟基苯基)芴和9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴(以下有时简称为“BCF”)的聚碳酸酯(均聚物或共聚物),适合对于因吸水而引起的尺寸变化、形态稳定性的要求特别严格的用途。这些BPA以外的二元酚,优选使用构成该聚碳酸酯的二元酚成分总体的5摩尔%以上、特别优选10摩尔%以上。
特别在要求高刚性且更良好的耐水解性的情况下,构成树脂组合物的A成分为以下的(1)~(3)的共聚聚碳酸酯是特别优选的。
(1)构成该聚碳酸酯的二元酚成分100摩尔%中,BPM为20~80摩尔%(更优选为40~75摩尔%,进一步优选45~65摩尔%),并且BCF为20~80摩尔%(更优选为25~60摩尔%,进一步优选35~55摩尔%)的共聚聚碳酸酯。
(2)构成该聚碳酸酯的二元酚成分100摩尔%中,BPA为10~95摩尔%(更优选为50~90摩尔%,进一步优选60~85摩尔%),并且BCF为5~90摩尔%(更优选为10~50摩尔%,进一步优选15~40摩尔%)的共聚聚碳酸酯。
(3)构成该聚碳酸酯的二元酚成分100摩尔%中,BPM为20~80摩尔%(更优选为40~75摩尔%,进一步优选45~65摩尔%),并且Bis-TMC为20~80摩尔%(更优选为25~60摩尔%,进一步优选35~55摩尔%)的共聚聚碳酸酯。
这些特殊的聚碳酸酯可以单独使用,也可以将2种以上适当混合使用。此外,也可以将它们与通用的双酚A型聚碳酸酯混合使用。
对于这些特殊的聚碳酸酯的制法和特性,例如,在特开平6-172508号公报、特开平8-27370号公报、特开2001-55435号公报和特开2002-117580号公报等中详细记载。
再有,上述的各种聚碳酸酯中,调节共聚组成等而使吸水率和Tg(玻璃化转变温度)在下述的范围内的聚碳酸酯,聚合物自身的耐水解性良好,并且成型后的低翘曲性也格外优异,因此在要求形态稳定性的领域特别适合。
(i)吸水率为0.05~0.15重量%、优选0.06~0.13重量%,并且Tg为120~180℃的聚碳酸酯,或者
(ii)Tg为160~250℃、优选170~230℃,并且吸水率为0.10~0.30重量%、优选0.13~0.30重量%、更优选0.14~0.27重量%的聚碳酸酯。
其中,聚碳酸酯的吸水率是使用直径45mm、厚度3.0mm的圆板状试验片,按照ISO62-1980在23℃的水中浸渍24小时后水分率的测定值。此外,Tg(玻璃化转变温度)是通过按照JIS K7121的差示扫描热量计(DSC)测定而求得的值。
另一方面,作为碳酸酯前体,使用碳酰卤、碳酸酯酯(カ一ボネ一トエステル)或卤代甲酸酯(ハロホルメ一ト)等,具体地可以列举光气、碳酸二苯酯或二元酚的二卤代甲酸酯等。
采用界面聚合法由这样的二元酚和碳酸酯前体制造聚碳酸酯时,可以根据需要使用催化剂、末端终止剂、用于防止二元酚氧化的抗氧化剂等。此外,聚碳酸酯可以是将三官能以上的多官能性芳香族化合物共聚而得到的支化聚碳酸酯。作为其中使用的三官能以上的多官能性芳香族化合物,可以列举1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷、1,1,1-三(3,5-二甲基-4-羟基苯基)乙烷等。
包含产生支化聚碳酸酯的多官能性化合物时,其比例在聚碳酸酯总量中优选为0.001~1摩尔%,更优选为0.005~0.9摩尔%,进一步优选为0.01~0.8摩尔%。此外,特别在熔融酯交换法的情况下,有时作为副反应而产生支化结构,对于该支化结构量,在聚碳酸酯总量中,也优选为0.001~1摩尔%,更优选为0.005~0.9摩尔%,进一步优选为0.01~0.8摩尔%。应予说明,该支化结构的比例可以采用1H-NMR测定算出。
此外,本发明的树脂组合物中成为A成分的芳香族聚碳酸酯,可以是将芳香族或脂肪族(包括脂环族)的二官能性羧酸共聚而得到的聚酯碳酸酯、将二官能性醇(包括脂环族)共聚而得到的共聚聚碳酸酯以及将该二官能性羧酸和二官能性醇一起共聚而得到的聚酯碳酸酯。此外,也可以是将得到的聚碳酸酯的2种以上共混的混合物。
其中使用的脂肪族的二官能性的羧酸,优选α,ω-二羧酸。作为脂肪族的二官能性的羧酸,优选列举例如癸二酸(癸烷二酸)、十二烷二酸、十四烷二酸、十八烷二酸、二十烷二酸等直链饱和脂肪族二羧酸以及环己烷二甲酸等脂环族二羧酸。作为二官能性醇,更优选脂环族二醇,可以例示例如环己烷二甲醇、环己二醇、三环癸烷二甲醇等。
此外,本发明中,作为A成分,还可以使用共聚了聚有机硅氧烷单元的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物。
成为A成分的芳香族聚碳酸酯可以是将上述的二元酚不同的聚碳酸酯、含有支化成分的聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物等各种聚碳酸酯的2种以上混合的芳香族聚碳酸酯。此外,还可以使用制造法不同的聚碳酸酯、末端终止剂不同的聚碳酸酯等的2种以上混合的芳香族聚碳酸酯。
作为聚碳酸酯树脂的制造方法的界面聚合法、熔融酯交换法、碳酸酯预聚物的固相酯交换法和环状碳酸酯化合物的开环聚合法等的反应形式,是在各种文献和专利公报等中公知的方法。
成为A成分的芳香族聚碳酸酯的粘均分子量并无限定。但是,粘均分子量如果小于10,000,强度等降低,如果超过50,000,成型加工特性降低,因此优选10,000~50,000的范围,更优选12,000~30,000的范围,进一步优选14,000~28,000的范围。在这种情况下,也可以在维持成型性等的范围内将粘均分子量在上述范围外的聚碳酸酯混合。例如,也可以配合粘均分子量超过50,000的高分子量的聚碳酸酯成分。
本发明中所谓的粘均分子量(M)通过如下方法算出,即,首先,使用奥氏粘度计,在20℃下由将芳香族聚碳酸酯0.7g溶解在二氯甲烷100ml中所得的溶液,求出按下式计算的比粘度(ηsp),
比粘度(ηsp)=(t-t0)/t0
[t0是二氯甲烷的落下秒数,t是试样溶液的落下秒数]
由求得的比粘度(ηsp),用以下数学式算出粘均分子量(M)。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]2c
(其中[η]为特性粘度)
[η]=1.23×10-4M0.83
c=0.7
作为本发明的A成分的芳香族聚碳酸酯也可以使用经再利用的芳香族聚碳酸酯。在这种情况下,通过与脱石油资源材料的B成分一起使环境负荷小的成分的比例增大,成为在环境负荷降低效果上更优选的材料。所谓经再利用的芳香族聚碳酸酯,是指由至少通过用于制造目标制品的加工工序而形成的树脂成型品,在不经聚合物的分解工序的情况下所回收的树脂。可以列举例如由使用过的制品分类回收的树脂成型品、由制品制造时作为不合格品而产生的制品中分类回收的树脂成型品、以及由成型加工时产生的注入口、流道等不需要部分等形成的树脂成型品。再有,所谓分解工序,是指以将形成芳香族聚碳酸酯的主链的键分解,回收分解而生成的单体、低聚物为目的的工序,并不是指以混炼、粉碎和加工等为目的的工序中的热分解。
经再利用的芳香族聚碳酸酯,在该树脂材料100重量%中,优选使用含有90重量%以上的芳香族聚碳酸酯,更优选含有95重量%以上,进一步优选含有98重量%以上。
作为使用过的制品,优选列举隔音壁、玻璃窗、透光屋顶材料和汽车天窗等为代表的各种玻璃窗材料、挡风玻璃、汽车前照灯透镜等透明构件、水瓶等容器以及光记录介质等。它们不含大量的添加剂、其他树脂等,因此容易稳定地获得目标的品质。作为优选的形态,可例示特别是在透明的聚碳酸酯树脂成型品表面层合有硬涂层覆膜的成型品。这是因为该成型品具有良好的透明性,同时常常因硬涂层剂的影响而着色。作为该成型品的具体例,可以例示各种玻璃窗材料、挡风玻璃、汽车前照灯透镜等透明构件。
此外,经再利用的芳香族聚碳酸酯,对于上述不要的树脂成型品的粉碎物和将粉碎物再熔融挤出而制造的粒料均可使用。进而对树脂成型品实施了印刷涂膜、密封、标签、装饰涂装膜、导电涂装、导电镀敷、金属蒸镀等时,将该部分除去的粉碎物(除去后的粉碎、粉碎后的除去均可)以及将该粉碎物再熔融挤出而制造的粒料均可使用。包含印刷涂膜等时,由于因它们的影响而容易着色,因此难以充分发挥本发明的效果。因此将印刷涂膜等除去在本发明中是适合的。作为将该印刷涂膜、镀敷等除去的方法,可以列举在2个辊间进行压延的方法,与加热-加压水、各种溶剂、酸-碱水溶液等接触的方法,将该除去部分机械地削除的方法,照射超声波的方法和进行喷砂处理的方法等,也可以将它们组合使用。
另一方面,在透明的聚碳酸酯成型品表面层合有硬涂层覆膜的成型品中,由于可以实现良好的色调,因此原样地配合粉碎物更高效,有利于环境负荷的降低。可以通过使用公知的粉碎机将树脂成型品粉碎而制造粉碎物。
经再利用的芳香族聚碳酸酯,在A成分的芳香族聚碳酸酯100重量%中,可含有优选5重量%以上,更优选10重量%以上,进一步优选15重量%以上。上限可以为100重量%,但实用上如果为50重量%以下,则得到特性稳定的树脂组合物,因此优选。
<B成分>
本发明的树脂组合物中的B成分是下述式(3)表示的以L-乳酸单元、D-乳酸单元为基本构成成分的聚乳酸。
本发明的树脂组合物中的聚乳酸(B成分)包含主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸(B-1成分)和主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸(B-2成分)。
B-1成分是主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸,由L-乳酸单元90~100摩尔%以及D-乳酸单元和/或乳酸以外的共聚成分0~10摩尔%构成。B-1成分优选由L-乳酸单元90~99摩尔%以及D-乳酸单元和/或乳酸以外的共聚成分1~10摩尔%构成。更优选由L-乳酸单元92~99摩尔%以及D-乳酸单元和/或乳酸以外的共聚成分1~8摩尔%组成。
B-2成分是主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸,由D-乳酸单元90~100摩尔%以及L-乳酸单元和/或乳酸以外的共聚成分0~10摩尔%构成。B-2成分优选由D-乳酸单元90~99摩尔%以及L-乳酸单元和/或乳酸以外的共聚成分1~10摩尔%构成。更优选由D-乳酸单元92~99摩尔%以及L-乳酸单元和/或乳酸以外的共聚成分1~8摩尔%构成。
本发明的聚乳酸(B成分)中主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸(B-1成分)与主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸(B-2成分)的重量比(B-1/B-2)为10/90~90/10。为了形成更多的立体复合物,重量比(B-1/B-2)优选为25/75~75/25,更优选为40/60~60/40。如果一方聚合物的重量比小于10或者超过90,均相结晶化(ホモ結晶化)优先,难以形成立体复合物,因此不优选。
作为聚乳酸(B成分)中的B-1成分、B-2成分中的乳酸以外的共聚成分单元,可以将来自具有2个以上可形成酯键的官能团的二元羧酸、多元醇、羟基羧酸、内酯等的单元以及来自由这些各种构成成分构成的各种聚酯、各种聚醚、各种聚碳酸酯等的单元单独或混合使用。
作为二元羧酸,可以列举琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸等。作为多元醇,可以列举乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、甘油、山梨糖醇、新戊二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇等脂肪族多元醇等。此外,可以列举使环氧乙烷与双酚加成而得到的产物等芳香族多元醇等。作为羟基羧酸,可以列举乙醇酸、羟基丁基羧酸等。作为内酯,可以列举乙交酯、ε-己内酯乙交酯、ε-己内酯、β-丙内酯、δ-丁内酯、β-或γ-丁内酯、新戊内酯、δ-戊内酯等。
聚乳酸(B成分)的重均分子量优选为12万以上,更优选为12万~50万,进一步优选为12万~30万。重均分子量是由将氯仿用于洗脱液的凝胶渗透色谱(GPC)测定得到的标准聚苯乙烯换算的重均分子量值。
由芳香族聚碳酸酯(A成分)和聚乳酸(B成分)构成的树脂成分中,芳香族聚碳酸酯(A成分)的含量为5~95重量%,聚乳酸(B成分)的含量为5~95重量%。
其中,与聚乳酸(B成分)等量或更多地含有芳香族聚碳酸酯(A成分)时,芳香族聚碳酸酯(A成分)的含量为50~95重量%,优选为50~90重量%,更优选为50~80重量%,进一步优选为50~75重量%。聚乳酸(B成分)的含量为5~50重量%,优选为10~50重量%,更优选为20~50重量%,进一步优选为25~50重量%。比聚乳酸(B成分)多地含有芳香族聚碳酸酯(A成分)时,有容易获得高耐水解性的优点。
另一方面,比芳香族聚碳酸酯(A成分)多地含有聚乳酸(B成分)时,芳香族聚碳酸酯(A成分)的含量为5重量%以上且小于50重量%,优选为10重量%以上且小于50重量%,更优选为20重量%以上且小于50重量%,进一步优选为25重量%以上且小于50重量%。聚乳酸(B成分)的含量为大于50重量%且95重量%以下,优选为大于50重量%且90重量%以下,更优选为大于50重量%且80重量%以下,进一步优选大于50重量%且75重量%以下。比芳香族聚碳酸酯(A成分)多地含有聚乳酸(B成分)时,添加GF纤维等时获得高耐热性,而且还具有对环境负荷减少获得高效果的优点。
<聚乳酸(B成分)的制造方法>
构成本发明的树脂组合物中的聚乳酸(B成分)的各聚乳酸(B-1、B-2)可以采用已知的任意的聚乳酸的聚合方法制造,可以采用例如丙交酯的开环聚合、乳酸的脱水缩合和将它们与固相聚合组合的方法等制造。
采用已知的任意的聚合方法制造聚乳酸(B-1、B-2)时,有时作为副产物生成作为乳酸的环状二聚体的丙交酯。在不破坏树脂的热稳定性的范围内,各聚乳酸可以含有该丙交酯。聚乳酸中含有的丙交酯,在聚乳酸的聚合结束后,采用在熔融减压下除去的方法、使用溶剂进行萃取除去的方法等,从聚乳酸中除去,这在提高树脂的热稳定性上优选。聚乳酸中含有的丙交酯相对于聚乳酸为2%以下,优选为1%以下,更优选为0.5%以下。
构成聚乳酸(B成分)的聚乳酸(B-1、B-2),在不破坏树脂的热稳定性的范围内可以含有与聚合有关的催化剂。作为这样的催化剂,可以列举各种锡化合物、铝化合物、钛化合物、锆化合物、钙化合物、有机酸类、无机酸类等。作为这样的催化剂,可以列举锡、铝、锆和钛的脂肪酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氧化物、氢氧化物、卤化物、醇盐、或者这些金属本身。具体地可以列举辛酸锡、乙酰丙酮铝、烷氧基铝、烷氧基钛、烷氧基锆。
该聚乳酸(B-1、B-2)中含有的与聚合有关的催化剂,在各聚乳酸的聚合反应结束后,采用使用溶剂进行萃取除去的方法、或者使将该催化剂惰性化的公知的稳定剂共存的方法等将其除去或使其失活,这在提高树脂的热稳定性方面优选。其中特别优选用失活剂使其惰性化。作为该失活剂,只要是作为聚酯树脂的聚合催化剂的失活剂通常使用的失活剂,并无特别限制,优选下述通式(6)表示的膦酰基(phosphono)脂肪酸酯。
式中,R7~R9各自独立地为碳原子数1~20的烷基或碳原子数6~12的芳基。作为烷基,可以列举乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。作为芳基,可以列举苯基、萘基。R7~R9可以全部相同,也可以不同。此外,n为1~3的整数。
作为式(6)表示的化合物,可以列举二乙基膦酰乙酸乙酯、二正丙基膦酰乙酸乙酯、二正丁基膦酰乙酸乙酯、二正己基膦酰乙酸乙酯、二正辛基膦酰乙酸乙酯、二正癸基膦酰乙酸乙酯、二正十二烷基膦酰乙酸乙酯、二正十八烷基膦酰乙酸乙酯、二苯基膦酰乙酸乙酯、二乙基膦酰乙酸癸酯、二乙基膦酰乙酸十二烷基酯、二乙基膦酰乙酸十八烷基酯、二乙基膦酰丙酸乙酯、二正丙基膦酰丙酸乙酯、二正丁基膦酰丙酸乙酯、二正己基膦酰丙酸乙酯、二正辛基膦酰丙酸乙酯、二正癸基膦酰丙酸乙酯、二正十二烷基膦酰丙酸乙酯、二正十八烷基膦酰丙酸乙酯、二苯基膦酰丙酸乙酯、二乙基膦酰丙酸癸酯、二乙基膦酰丙酸十二烷基酯、二乙基膦酰丙酸十八烷基酯、二乙基膦酰丁酸乙酯、二正丙基膦酰丁酸乙酯、二正丁基膦酰丁酸乙酯、二正己基膦酰丁酸乙酯、二正辛基膦酰丁酸乙酯、二正癸基膦酰丁酸乙酯、二正十二烷基膦酰丁酸乙酯、二正十八烷基膦酰丁酸乙酯、二苯基膦酰丁酸乙酯、二乙基膦酰丁酸癸酯、二乙基膦酰丁酸十二烷基酯、二乙基膦酰丁酸十八烷基酯。如果考虑效能、处理的容易性,优选二乙基膦酰乙酸乙酯、二正丙基膦酰乙酸乙酯、二正丁基膦酰乙酸乙酯、二正己基膦酰乙酸乙酯、二乙基膦酰乙酸癸酯、二乙基膦酰乙酸十八烷基酯。
式(6)中,如果R7~R9的碳原子数为20以下,其熔点比聚乳酸、组合物的制造温度低,因此可充分地熔融混合,高效地补充金属聚合催化剂。此外,膦酰基脂肪酸酯在膦酸二酯部位和羧酸酯部位之间具有脂肪族烃基。为了高效地补充聚乳酸中的金属聚合催化剂,式(6)中,优选n为1~3的整数。
膦酰基脂肪酸酯的含量相对于聚乳酸100重量份优选为0.001~0.5重量份,更优选为0.02~0.2重量份。膦酰基脂肪酸酯的含量如果过少,残留的金属聚合催化剂的失活效率极差,无法得到足够的效果。此外,如果过多,成型加工时使用的模具的污染变得显著。上述聚合失活剂优选在聚合结束时添加,但根据需要可以在挤出、成型的各工艺中任意地添加。
<C成分>
本发明中的C成分是下述式(1)或(2)表示的磷酸酯金属盐。
式(1)中,R1表示氢原子或碳原子数1~4的烷基。作为R1表示的碳原子数1~4的烷基,可以例示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基等。
式(1)中,R2、R3各自独立地表示氢原子或碳原子数1~12的烷基。作为碳原子数1~12的烷基,可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、叔戊基、己基、庚基、辛基、异辛基、叔辛基、2-乙基己基、壬基、异壬基、癸基、异癸基、叔癸基、十一烷基、十二烷基、叔十二烷基等。
式(1)中,M1表示Na、K、Li等碱金属原子,Mg、Ca等碱土类金属原子,锌原子或铝原子。p表示1或2,当M1为碱金属原子、碱土类金属原子或锌原子时q表示0,当M1为铝原子时q表示1或2。
作为式(1)表示的磷酸酯金属盐中优选的例子,可以列举例如R1为氢原子,且R2、R3均为叔丁基的磷酸酯金属盐。更具体地,可以列举R1为氢原子,R2、R3均为叔丁基,M1为钠原子,p=1、q=0表示的化合物。此外,可以列举R1为氢原子,R2、R3均为叔丁基,M1为锌原子,p=2、q=0表示的化合物。此外,可以列举R1为氢原子,R2、R3均为叔丁基,M1为铝原子,p=1、q=2或p=2、q=1表示的化合物。其中,特别优选R1为氢原子,R2、R3均为叔丁基,M1为钠原子,p=1、q=0表示的磷酸2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)酯钠。这些磷酸酯金属盐可以采用公知的方法合成。作为这些磷酸酯金属盐的市售品,可以列举(株)ADEKA制的商品名、ADEKASTAB NA-11、NA-21等。
式(2)中,R4、R5、R6各自独立地表示氢原子、碳原子数1~12的烷基。作为碳原子数1~12的烷基,可以例示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、叔戊基、己基、庚基、辛基、异辛基、叔辛基、2-乙基己基、壬基、异壬基、癸基、异癸基、叔癸基、十一烷基、十二烷基、叔十二烷基等。
式(2)中,M2表示Na、K、Li等碱金属原子,Mg、Ca等碱土类金属原子,锌原子或铝原子。p表示1或2,当M2为碱金属原子、碱土类金属原子、锌原子时q表示0,当M2为铝原子时q表示1或2。
作为式(2)表示的磷酸酯金属盐中优选的例子,可以列举例如R4、R6均为氢原子,且R5为叔丁基的化合物;R4、R6均为甲基,且R5为叔丁基的化合物。更具体地,可以列举R4、R6均为氢原子,R5为叔丁基,M2为钠原子,p=1、q=0表示的化合物。可以列举R4、R6均为甲基,R5为叔丁基,M2为钠原子,p=1、q=0表示的化合物。可以列举R4、R6均为氢原子,R5为叔丁基,M2为锌原子,p=2、q=0表示的化合物。可以列举R4、R6均为氢原子,R5为叔丁基,M2为铝原子,p=2、q=1或p=1、q=2表示的化合物等。其中,特别优选R4、R6均为氢原子,R5为叔丁基,M2为钠原子,p=1、q=0表示的磷酸双(4-叔丁基苯基)酯钠。这些磷酸酯金属盐可以采用公知的方法合成。作为这些磷酸酯金属盐的市售品,可以列举(株)ADEKA制的商品名、ADEKASTAB NA-10等。
磷酸酯金属盐(C成分)的平均粒径为0.01μm以上且小于10μm,优选为0.03μm以上且小于9μm,更优选为0.05μm以上且小于8μm。平均粒径在该范围时,立体复合物结晶的结晶化高效地进行。作为平均粒径的测定方法,可以例示使用氩激光、氦激光的静态散射法作为最实用的测定法。
本发明的树脂组合物中的磷酸酯金属盐(C成分)的含量,相对于包含芳香族聚碳酸酯(A成分)95~5重量%和聚乳酸(B成分)5~95重量%的树脂成分100重量份,为0.001~10重量份,优选为0.005~7重量份,更优选为0.01~5重量份。磷酸酯金属盐的含量小于0.001重量份时,立体复合物结晶含有率不增加,另一方面,如果含量超过10重量份,则再凝聚,作为结晶核剂的效果降低。
本发明的树脂组合物优选将含有主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸(B-1成分)和主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸(B-2成分)和磷酸酯金属盐(C成分)的共存组合物进行热处理后,与芳香族聚碳酸酯(A成分)混合而制造。
<F成分>
本发明的树脂组合物含有封端剂(F成分)。通过含有封端剂(F成分),能够提高树脂组合物及其成型品的耐水解性。
所谓封端剂(F成分),是与本发明的树脂组合物中的聚乳酸(B成分)的羧基末端的一部分或全部反应而显示出封端功能的成分,可以列举例如脂肪族醇、酰胺化合物等缩合反应型化合物,碳二亚胺化合物、环氧化合物、噁唑啉化合物、噁嗪化合物、吖丙啶化合物等加成反应型的化合物等。如果使用后者的加成反应型的化合物,例如,不必如利用醇与羧基的脱水缩合反应的封端那样将多余的副产物排出到反应体系外。因此,通过使加成反应型的封端剂添加、混合、反应,能够抑制由副产物引起的树脂的分解,同时得到足够的羧基封端效果,能够得到具备实用上足够的耐水解性的树脂组合物和成型品。
本发明中能够使用的封端剂(F成分)中,作为碳二亚胺化合物(包括聚碳二亚胺化合物),可以使用采用一般公知的方法合成的化合物。作为碳二亚胺化合物的实例,可以列举可使用有机磷系化合物或有机金属化合物作为催化剂,在约70度以上的温度下、在无溶剂或惰性溶剂中将各种多异氰酸酯进行脱羧缩合反应而合成的化合物。
作为碳二亚胺化合物中包含的单碳二亚胺化合物,可以例示二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、二甲基碳二亚胺、二异丁基碳二亚胺、二辛基碳二亚胺、叔丁基异丙基碳二亚胺、二苯基碳二亚胺、二叔丁基碳二亚胺、二-β-萘基碳二亚胺等。其中,从工业上容易获得方面出发,特别优选二环己基碳二亚胺或二异丙基碳二亚胺。
此外,作为上述碳二亚胺化合物中包含的聚碳二亚胺化合物,可以使用采用各种方法制造的化合物。基本上可以使用采用现有的聚碳二亚胺的制造方法(美国专利第2941956号说明书、特公昭47-33279号公报、J.Org.Chem.28,2069-2075(1963)、Chemical Review 1981,Vol.81 No.4,p619-621)制造的化合物。特别优选碳二亚胺为芳香族聚碳二亚胺化合物或脂肪族聚碳二亚胺化合物。
作为上述聚碳二亚胺化合物的制造中的合成原料、即有机二异氰酸酯,可以列举例如芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、它们的混合物。具体地,可以例示1,5-萘二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯、1,3-亚苯基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、2,6-二异丙基苯基异氰酸酯、1,3,5-三异丙基苯-2,4-二异氰酸酯等。
此外,上述聚碳二亚胺化合物的情况下,还可以使用单异氰酸酯等与聚碳二亚胺化合物的末端异氰酸酯反应的化合物,控制为适当的聚合度。
作为这样的用于将聚碳二亚胺化合物的末端封端而控制其聚合度的单异氰酸酯,可以例示例如苯基异氰酸酯、甲苯基异氰酸酯、二甲基苯基异氰酸酯、环己基异氰酸酯、丁基异氰酸酯、萘基异氰酸酯等。
作为封端剂(F成分)中的环氧化合物的实例,可以列举例如N-缩水甘油基邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-4-甲基邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-4,5-二甲基邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-3-甲基邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-3,6-二甲基邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-4-乙氧基邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-4-氯邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-4,5-二氯邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-3,4,5,6-四溴邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-4-正丁基-5-溴邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基琥珀酰亚胺、N-缩水甘油基六氢邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-1,2,3,6-四氢邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基马来酰亚胺、N-缩水甘油基-α,β-二甲基琥珀酰亚胺、N-缩水甘油基-α-乙基琥珀酰亚胺、N-缩水甘油基-α-丙基琥珀酰亚胺、N-缩水甘油基苯甲酰胺、N-缩水甘油基-对甲基苯甲酰胺、N-缩水甘油基萘甲酰胺、N-缩水甘油基硬脂酰胺、N-甲基-4,5-环氧环己烷-1,2-二羧酸酰亚胺、N-乙基-4,5-环氧环己烷-1,2-二羧酸酰亚胺、N-苯基-4,5-环氧环己烷-1,2-二羧酸酰亚胺、N-萘基-4,5-环氧环己烷-1,2-二羧酸酰亚胺、N-甲苯基-3-甲基-4,5-环氧环己烷-1,2-二羧酸酰亚胺、邻苯基苯基缩水甘油醚、2-甲基辛基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、3-(2-联苯氧基)-1,2-环氧丙烷、烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、月桂基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、环己基缩水甘油醚、α-甲苯基缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、环氧乙烷、环氧丙烷、氧化苯乙烯、氧化辛烯、氢醌二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、氢化双酚A-二缩水甘油醚等,还可列举对苯二甲酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二甲基二缩水甘油酯、亚苯基二缩水甘油醚、亚乙基二缩水甘油醚、三亚甲基二缩水甘油醚、四亚甲基二缩水甘油醚、六亚甲基二缩水甘油醚等。
可以从这些环氧化合物中任意选择一种或两种以上的化合物将聚乳酸的羧基末端封端,从反应性方面出发,优选环氧乙烷、环氧丙烷、苯基缩水甘油醚、邻苯基苯基缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、N-缩水甘油基邻苯二甲酰亚胺、氢醌二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、氢化双酚A-二缩水甘油醚等。
作为封端剂(F成分)中的噁唑啉化合物的实例,可以列举例如2-甲氧基-2-噁唑啉、2-乙氧基-2-噁唑啉、2-丙氧基-2-噁唑啉、2-丁氧基-2-噁唑啉、2-戊氧基-2-噁唑啉、2-己氧基-2-噁唑啉、2-庚氧基-2-噁唑啉、2-辛氧基-2-噁唑啉、2-壬氧基-2-噁唑啉、2-癸氧基-2-噁唑啉、2-环戊氧基-2-噁唑啉、2-环己氧基-2-噁唑啉、2-烯丙氧基-2-噁唑啉、2-甲代烯丙氧基-2-噁唑啉、2-巴豆氧基-2-噁唑啉、2-苯氧基-2-噁唑啉、2-甲苯基-2-噁唑啉、2-邻乙基苯氧基-2-噁唑啉、2-邻丙基苯氧基-2-噁唑啉、2-邻苯基苯氧基-2-噁唑啉、2-间乙基苯氧基-2-噁唑啉、2-间丙基苯氧基-2-噁唑啉、2-对苯基苯氧基-2-噁唑啉、2-甲基-2-噁唑啉、2-乙基-2-噁唑啉、2-丙基-2-噁唑啉、2-丁基-2-噁唑啉、2-戊基-2-噁唑啉、2-己基-2-噁唑啉、2-庚基-2-噁唑啉、2-辛基-2-噁唑啉、2-壬基-2-噁唑啉、2-癸基-2-噁唑啉、2-环戊基-2-噁唑啉、2-环己基-2-噁唑啉、2-烯丙基-2-噁唑啉、2-甲代烯丙基(メタアリル)-2-噁唑啉、2-巴豆基-2-噁唑啉、2-苯基-2-噁唑啉、2-邻乙基苯基-2-噁唑啉、2-邻丙基苯基-2-噁唑啉、2-邻苯基苯基-2-噁唑啉、2-间乙基苯基-2-噁唑啉、2-间丙基苯基-2-噁唑啉、2-对苯基苯基-2-噁唑啉等,还可以列举2,2’-双(2-噁唑啉)、2,2’-双(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4,4’-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-乙基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4,4’-二乙基-2-噁唑啉)、2,2’双(4-丙基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-丁基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-己基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-苯基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-环己基-2-噁唑啉)、2,2’-双(4-苄基-2-噁唑啉)、2,2’-对亚苯基双(2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基双(2-噁唑啉)、2,2’-邻亚苯基双(2-噁唑啉)、2,2’-对亚苯基双(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-对亚苯基双(4,4’-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基双(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基双(4,4’-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-亚乙基双(2-噁唑啉)、2,2’-四亚甲基双(2-噁唑啉)、2,2’-六亚甲基双(2-噁唑啉)、2,2’-八亚甲基双(2-噁唑啉)、2,2’-十亚甲基双(2-噁唑啉)、2,2’-亚乙基双(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-四亚甲基双(4,4’-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-9,9’-二苯氧基乙烷双(2-噁唑啉)、2,2’-亚环己基双(2-噁唑啉)、2,2’-二亚苯基双(2-噁唑啉)等。此外,还可列举含有上述的化合物作为单体单元的聚噁唑啉化合物等,例如苯乙烯·2-异丙烯基-2-噁唑啉共聚物等。可以从这些噁唑啉化合物中任意选择1种或2种以上的化合物将聚乳酸单元的羧基末端封端。
作为封端剂(F成分)中的噁嗪化合物的实例,可以列举例如2-甲氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-乙氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-丙氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-丁氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-戊氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-己氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-庚氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-辛氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-壬氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-癸氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-环戊氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-环己氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-烯丙氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-甲代烯丙氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪、2-巴豆氧基-5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪等,还可以列举2,2’-双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)、2,2’-亚甲基双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)、2,2’-亚乙基双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)、2,2’-亚丙基双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)、2,2’-亚丁基双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)、2,2’-六亚甲基双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)、2,2’-对亚苯基双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)、2,2’-间亚苯基双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)、2,2’-亚萘基双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)、2,2’-P,P’-二亚苯基双(5,6-二氢-4H-1,3-噁嗪)等。还可以列举含有上述的化合物作为单体单元的聚噁嗪化合物等。可以从这些噁嗪化合物中任意选择1种或2种以上的化合物将聚乳酸单元的羧基末端封端。
此外,还可以从已例示的噁唑啉化合物和上述的噁嗪化合物等中任意选择1种或2种以上的化合物来一起使用,将聚乳酸单元的羧基末端封端,但从耐热性和反应性、与脂肪族聚酯的亲和性方面出发,优选2,2’-间亚苯基双(2-噁唑啉)、2,2’-对亚苯基双(2-噁唑啉)。
作为封端剂(F成分)中的吖丙啶化合物的实例,可以列举例如单、二或多异氰酸酯化合物与环乙亚胺的加成反应物等。
此外,作为封端剂(F成分),在上述的碳二亚胺化合物、环氧化合物、噁唑啉化合物、噁嗪化合物、吖丙啶化合物等化合物中,也可以将2种以上的化合物并用作为封端剂。
本发明的树脂组合物中,可以根据用途适度地进行羧基末端基团的封端,作为具体的羧基末端的封端程度,从改善耐水解性方面出发,优选聚乳酸的羧基末端的浓度为10当量/103kg以下,更优选为6当量/103kg以下。
作为将本发明的树脂组合物中的聚乳酸(B成分)的羧基末端封端的方法,可以使缩合反应型或加成反应型等的封端剂反应,作为采用缩合反应将羧基末端封端的方法,可以在聚合物聚合时向聚合体系内适量添加脂肪族醇、酰胺化合物等缩合反应型的封端剂,在进行减压下使其进行脱水缩合反应等,将羧基末端封端,但从聚合物的高聚合度化的观点出发,优选聚合反应结束时添加缩合反应型的封端剂。
作为采用加成反应将羧基末端封端的方法,可通过在聚乳酸的熔融状态下使适量的碳二亚胺化合物、环氧化合物、噁唑啉化合物、噁嗪化合物、吖丙啶化合物等封端剂反应而得到,可以在聚合物的聚合反应结束后添加封端剂并使其反应。
该封端剂(F成分)的含量相对于100重量份聚乳酸成分(B成分)为0.01~5重量份,优选为0.05~4重量份,更优选为0.1~3重量份。
含有磷酸酯金属盐(C成分)的聚乳酸(B成分)由于含有金属成分,有时由金属促进聚乳酸的水解。此时,如果使封端剂(F成分)共存,具有能够抑制水解反应的优点。
<D成分>
本发明的树脂组合物,优选含有三斜晶系无机成核剂(D成分)。三斜晶系无机成核剂(D成分)具有与立体复合物结晶相同的三斜晶系的晶格,因此作为立体复合物结晶的结晶成核剂有效,但对于属于斜方晶系的均相结晶,完全无法作为结晶成核剂发挥作用。其结果使均相结晶的生长延迟,其间可以促进立体复合物结晶的生长。作为三斜晶系无机成核剂(D成分),可以列举磷酸二氢钙一水合物、硅酸钙、硫酸氢钠、过硼酸钠等。其中,从抑制树脂组合物的分子量降低的观点出发,优选硅酸钙。
作为三斜晶系无机成核剂(D成分)的平均粒径,优选为0.1μm以上且小于10μm,更优选为0.3μm以上且小于10μm,进一步优选为0.5μm以上且小于10μm。平均粒径在该范围时,立体复合物结晶的结晶化高效地进行。作为平均粒径的测定方法,可以例示使用氩激光、氦激光的静态散射法作为最实用的测定法。
本发明的树脂组合物中的三斜晶系无机成核剂(D成分)的含量,相对于包含芳香族聚碳酸酯(A成分)95~5重量%和聚乳酸(B成分)5~95重量%的树脂成分100重量份,优选为0.001~10重量份,更优选为0.005~7重量份,进一步优选为0.01~5重量份。三斜晶系无机成核剂的含量小于0.001重量份时,均相结晶的含有率增加,另一方面,如果含量超过10重量份,则再凝聚,作为结晶成核剂的效果降低。
再有,含有C成分和D成分两者时,C成分和D成分的含量用其合计量计,相对于包含芳香族聚碳酸酯(A成分)95~5重量%和聚乳酸(B成分)5~95重量%的树脂成分100重量份,优选为0.001~10重量份,更优选为0.005~7重量份,进一步优选为0.01~5重量份。
<E成分>
本发明的树脂组合物,如果含有无机填充材料(E成分),则能够得到机械特性、尺寸特性等优异的成型品。
作为无机填充材料(E成分),可以列举玻璃纤维、碳纤维、玻璃鳞片、硅灰石、高岭粘土、云母、滑石和各种晶须类(钛酸钾晶须、硼酸铝晶须等)这样的一般已知的各种无机填充材料。无机填充材料的形状可以自由地选择纤维状、薄片状、球状、中空状,为了改善树脂组合物的强度、抗冲击性,纤维状、薄片状是适合的。
其中,作为无机填充材料,优选为由天然矿物的粉碎物构成的无机填充材料,更优选为由硅酸盐的天然矿物的粉碎物构成的无机填充材料,从其形状方面出发,进一步优选云母、滑石和硅灰石。
另一方面,这些无机填充材料与碳纤维这样的石油资源材料相比是脱石油资源材料,因此成为使用环境负荷更低的原料的情况,结果产生将使用环境负荷小的B成分的意义进一步提高的效果。此外,上述更优选的无机填充材料与碳纤维等相比,产生显现良好的阻燃性的有利效果。
本发明中能使用的云母的平均粒径是采用扫描型电子显微镜观察,用抽出的合计1000个1μm以上的粒子的数平均算出的数均粒径。其数均粒径优选10~500μm,更优选为30~400μm,进一步优选为30~200μm,最优选为35~80μm。如果数均粒径小于10μm,有时冲击强度降低。此外,如果超过500μm,冲击强度提高,但外观容易变差。
作为云母的厚度,可以使用通过电子显微镜观察实测的厚度为0.01~10μm的云母。更优选使用0.1~5μm的云母。作为长径比,可以使用5~200、优选10~100的云母。此外,使用的云母优选白云母,其莫氏硬度约为3。白云母与金云母等其他云母相比,能够实现高刚性和高强度,提供更适合的成型品。
此外,作为云母的粉碎法,有用干式粉碎机将云母原石粉碎的干式粉碎法和用干式粉碎机将云母原石粗粉碎后,加入水等粉碎助剂而以浆料状态在湿式粉碎机中进行主粉碎,然后进行脱水、干燥的湿式粉碎法。本发明中,可以使用在任何粉碎法中制造的云母,但干式粉碎法的成本低,一般采用干式粉碎法。另一方面,湿式粉碎法对于将云母粉碎得更薄、更细有效,但要付出成本。可以用硅烷偶联剂、高级脂肪酸酯和蜡等各种表面活性剂对云母进行表面处理,进而可以用各种树脂、高级脂肪酸酯和蜡等集束剂进行造粒而成为颗粒状。
本发明中能使用的滑石,是具有层状结构的鳞片状的粒子,化学组成上为含水硅酸镁,一般用化学式4SiO2·3MgO·2H2O表示,通常由56~65重量%的SiO2、28~35重量%的MgO、约5重量%左右的H2O构成。作为其他少量成分,含有0.03~1.2重量%的Fe2O3、0.05~1.5重量%的Al2O3、0.05~1.2重量%的CaO、0.2重量%以下的K2O、0.2重量%以下的Na2O等,比重约为2.7,莫氏硬度为1。
滑石的平均粒径优选为0.5~30μm。平均粒径是由按照JIS M8016测定的采用安德森沉降管(Andreasen pipet)法测定的粒度分布求出的重量累积率(積重率)50%时的粒径。滑石的粒径更优选2~30μm,进一步优选5~20μm,最优选10~20μm。0.5~30μm范围的滑石除了对芳香族聚碳酸酯组合物赋予刚性和低各向异性外,还赋予良好的表面外观和阻燃性。
此外,关于由原石将滑石粉碎时的制法,并无特别限制,可以利用轴流型研磨法、环研磨法、辊磨法、球磨法、喷射研磨法和容器旋转式压缩剪切型研磨法等。此外,采用各种分级机对粉碎后的滑石进行分级处理,优选粒径分布整齐的滑石。作为分级机,并无特别限制,可以列举冲击器型惯性力分级机(可变冲击器等)、利用附壁效应型惯性力分级机(弯管喷射等)、离心场分级机(多段旋风分级器、微分级器(MICROPLEX)、分散分级器、阿求卡特分级器(ACCUCUT)、涡轮分级器、涡轮风力分级器(TURBOPLEX)、离心式分粒机和超微分级器等)等。
此外,从其处理性等方面出发,滑石优选为凝聚状态,作为其制法,有利用脱气压缩的方法、使用集束剂进行压缩的方法等。从简便并且不使不需要的集束剂树脂成分混入本发明的成型品中的方面出发,特别优选利用脱气压缩的方法。
此外,本发明中能使用的硅灰石,实质上用化学式CaSiO3表示,通常含有约50重量%以上的SiO2、约47重量%以上的CaO、其他Fe2O3、Al2O3等。硅灰石是将硅灰石原石粉碎、分级过的白色针状粉末,莫氏硬度约为4.5。使用的硅灰石的平均纤维直径优选0.5~20μm,更优选0.5~10μm,最优选1~5μm。该平均纤维直径是采用扫描型电子显微镜观察,用抽出的合计1000个0.1μm以上的纤维的数平均算出的平均纤维直径。
这些无机填充材料的含量,相对于芳香族聚碳酸酯(A成分)和聚乳酸(B成分)的合计100重量份,优选0.3~200重量份,更优选1~100重量份,进一步优选5~70重量份,最优选10~50重量份。该配合量小于0.3重量份时,对于本发明的成型品的机械特性的补强效果不足,此外,如果超过200重量份,由于成型加工性、色调变差而不优选。这些无机填充材料中也有作为结晶成核剂发挥作用的无机填充材料,为了充分地发挥作为对于本发明中立体复合物结晶的结晶成核剂的效果,使无机填充材料充分均匀地分散在聚乳酸中是必要的。为了实现该均匀分散状态,优选在与芳香族聚碳酸酯(A成分)的混合之前,预先将聚乳酸和无机填充材料熔融混合。
再有,本发明的树脂组合物中,使用纤维状无机填充材料、薄片状无机填充材料时,可以含有用于抑制它们的折断的折断抑制剂。折断抑制剂阻碍基质树脂和无机填充材料间的密合性,减轻熔融混炼时作用于无机填充材料的应力,抑制无机填充材料的折断。作为折断抑制剂的效果,可以列举(1)提高刚性(无机填充材料的长径比增大)、(2)提高韧性、(3)提高导电性(导电性无机填充材料的情形)等。折断抑制剂具体地为(i)将与树脂的亲和性低的化合物直接被覆于无机填充材料的表面时的该化合物和(ii)具有与树脂的亲和性低的结构、并且具有可与无机填充材料的表面反应的官能团的化合物。
作为与树脂的亲和性低的化合物,可以代表性地列举各种润滑剂。作为润滑剂,可以列举例如矿物油、合成油、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺、聚有机硅氧烷(硅油、硅橡胶等)、烯烃系蜡(石蜡、聚烯烃蜡等)、聚烷撑二醇、氟化脂肪酸酯、三氟氯乙烯、聚六氟丙二醇等含氟油等。
作为将与树脂亲和性低的化合物直接被覆于无机填充材料的表面的方法,可以列举(1)将该化合物直接或者将该化合物的溶液、乳化液浸渍于无机填充材料中的方法、(2)使无机填充材料通过该化合物的蒸气中或粉体中的方法、(3)对无机填充材料高速地照射该化合物的粉体等的方法、(4)将无机填充材料和该化合物摩擦的机械化学方法等。
作为具有与树脂的亲和性低的结构、并且具有可与无机填充材料的表面反应的官能团的化合物,可以列举用各种官能团修饰的上述润滑剂。作为该官能团,可以列举例如羧基、羧酸酐基、环氧基、噁唑啉基、异氰酸酯基、酯基、氨基、烷氧基甲硅烷基等。
适合的折断抑制剂之一是碳原子数5以上的烷基与硅原子结合的烷氧基硅烷化合物。该与硅原子结合的烷基的碳原子数优选为5~60,更优选为5~20,进一步优选为6~18,特别优选为8~16。烷基有1个或2个是适合的,特别优选1个。此外,作为烷氧基,优选例示甲氧基和乙氧基。在对于无机填充材料表面的反应性高且被覆效率优异方面,优选该烷氧基硅烷化合物。因此在更微细的无机填充材料中是适合的。
适合的折断抑制剂之一是具有选自羧基和羧酸酐基中的至少1种官能团的聚烯烃蜡。作为分子量,以重均分子量计,优选500~20,000,更优选为1,000~15,000。在该聚烯烃蜡中,作为羧基和羧酸酐基的量,相对于具有选自羧基和羧酸酐基中的至少1种官能团的润滑剂1g,优选0.05~10meq/g的范围,更优选为0.1~6meq/g,进一步优选为0.5~4meq/g。折断抑制剂中的官能团的比例,优选对于羧基以外的官能团也为与上述的羧基和羧酸酐基的比例同等程度。
作为折断抑制剂特别优选的化合物,可以列举α-烯烃和马来酸酐的共聚物。该共聚物可以按照常规方法,在自由基催化剂的存在下采用熔融聚合或本体聚合法制造。其中,作为α-烯烃,优选列举其碳原子数用平均值计为10~60的α-烯烃。作为α-烯烃,更优选列举其碳原子数用平均值计为16~60、进一步优选25~55的α-烯烃。
折断抑制剂的含量,相对于包含芳香族聚碳酸酯(A成分)95~5重量%和聚乳酸(B成分)5~95重量%的树脂成分100重量份,优选0.01~2重量份,更优选0.05~1.5重量份,进一步优选0.1~0.8重量份。
<其他成分>
(i)阻燃剂
本发明的树脂组合物中还可以配合阻燃剂。作为阻燃剂,可以列举溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯、溴化聚碳酸酯、溴化聚丙烯酸酯和氯化聚乙烯等卤素系阻燃剂,单磷酸酯化合物和磷酸酯低聚物化合物等磷酸酯系阻燃剂,膦酸酯低聚物化合物、磷腈低聚物化合物、膦酰胺化合物等磷酸酯系阻燃剂以外的有机磷系阻燃剂,有机磺酸碱(土类)金属盐、硼酸金属盐系阻燃剂和锡酸金属盐系阻燃剂等有机金属盐系阻燃剂以及有机硅系阻燃剂等。此外,还可以另外配合阻燃助剂(例如锑酸钠、三氧化锑等)、防滴落剂(具有原纤形成能力的聚四氟乙烯等)等,与阻燃剂并用。
上述阻燃剂中,不含有氯原子和溴原子的化合物,由于进行焚烧废弃、热循环时不可取的要因减轻,因此更适合作为以减轻环境负荷为1个特征的本发明成型品的阻燃剂。
此外,由于获得良好的色调,还体现使成型加工性提高的效果,因此特别优选磷酸酯系阻燃剂。作为磷酸酯系阻燃剂的具体例,可特别列举下述通式(4)表示的1种或2种以上的磷酸酯化合物。
上述式中的X,可以列举由对苯二酚、间苯二酚、双(4-羟基二苯基)甲烷、双酚A、二羟基联苯、二羟基萘、双(4-羟基苯基)砜、双(4-羟基苯基)酮、双(4-羟基苯基)硫醚衍生的基团。n为0~5的整数,或者n数不同的磷酸酯的混合物的情况下为0~5的平均值。R11、R12、R13和R14各自独立地是由用1个以上的卤素原子取代或未取代的苯酚、甲酚、二甲苯酚、异丙基苯酚、丁基苯酚、对枯基苯酚而衍生的基团。
此外,作为优选的基团,可以举出式中的X为由对苯二酚、间苯二酚、双酚A和二羟基联苯衍生的基团,n为1~3的整数,或者n数不同的磷酸酯的混合物的情况下为其平均值,R11、R12、R13和R14各自独立地是由用1个以上的卤素原子取代或更优选未取代的苯酚、甲酚、二甲苯酚衍生的基团。
该有机磷酸酯系阻燃剂中,由于耐水解性等也优异,因此作为磷酸酯化合物可优选使用磷酸三苯酯,作为磷酸酯低聚物可优选使用间苯二酚双(磷酸二(二甲苯)酯)和双酚A双(磷酸二苯酯)。从耐热性等方面出发,更优选为间苯二酚双(磷酸二(二甲苯)酯)和双酚A双(磷酸二苯酯)。这是因为,它们的耐热性也良好,因此不存在它们热劣化或挥发的弊害。
本发明的树脂组合物中,配合这些阻燃剂时,相对于包含芳香族聚碳酸酯(A成分)95~5重量%和聚乳酸(B成分)5~95重量%的树脂成分100重量份,优选0.05~50重量份的范围。如果小于0.05重量份,无法显现足够的阻燃性,如果超过50重量份,破坏成型品的强度、耐热性等。
(ii)热稳定剂
本发明的树脂组合物中,为了获得更良好的色调并且稳定的流动性,优选含有磷系稳定剂。作为磷系稳定剂,特别优选配合下述通式(5)所示的季戊四醇型亚磷酸酯化合物。
式中,R1、R2分别表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~20的芳基乃至烷芳基、碳原子数7~30的芳烷基、碳原子数4~20的环烷基、碳原子数15~25的2-(4-羟基苯基)丙基取代芳基。再有,环烷基和芳基可以被烷基取代。
作为上述季戊四醇型亚磷酸酯化合物,更具体地可以列举例如二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-乙基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、苯基双酚A季戊四醇二亚磷酸酯、双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二环己基季戊四醇二亚磷酸酯等,其中,优选列举二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯和双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
作为其他磷系稳定剂,可以列举上述以外的各种亚磷酸酯化合物、亚膦酸酯化合物和磷酸酯化合物。
作为亚磷酸酯化合物,可以列举例如亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三(十八烷基)酯、亚磷酸二癸基单苯基酯、亚磷酸二辛基单苯基酯、亚磷酸二异丙基单苯基酯、亚磷酸单丁基二苯基酯、亚磷酸单癸基二苯基酯、亚磷酸单辛基二苯基酯、2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛基亚磷酸酯、亚磷酸三(二乙基苯基)酯、亚磷酸三(二异丙基苯基)酯、亚磷酸三(二正丁基苯基)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯和亚磷酸三(2,6-二叔丁基苯基)酯等。
此外,作为其他亚磷酸酯化合物,还可以使用与二元酚类反应而具有环状结构的化合物。可以列举例如2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)(2-叔丁基-4-甲基苯基)亚磷酸酯、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯基)(2-叔丁基-4-甲基苯基)亚磷酸酯、2,2’-乙叉基双(4-甲基-6-叔丁基苯基)(2-叔丁基-4-甲基苯基)亚磷酸酯等。
作为磷酸酯化合物,可以列举磷酸三丁酯、磷酸三甲酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三氯苯酯、磷酸三乙酯、磷酸二苯基甲苯基酯、磷酸二苯基单邻联苯基酯、磷酸三丁氧基乙酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸二异丙酯等,优选是磷酸三苯酯、磷酸三甲酯。
作为亚膦酸酯化合物,可以列举四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-3,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,6-二叔丁基苯基)-4,4’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,6-二叔丁基苯基)-4,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,6-二叔丁基苯基)-3,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)-4-苯基-苯基亚膦酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)-3-苯基-苯基亚膦酸酯、双(2,6-二正丁基苯基)-3-苯基-苯基亚膦酸酯、双(2,6-二叔丁基苯基)-4-苯基-苯基亚膦酸酯、双(2,6-二叔丁基苯基)-3-苯基-苯基亚膦酸酯等,优选四(二叔丁基苯基)-亚联苯基二亚膦酸酯、双(二叔丁基苯基)-苯基-苯基亚膦酸酯,更优选四(2,4-二叔丁基苯基)-亚联苯基二亚膦酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)-苯基-苯基亚膦酸酯。该亚膦酸酯化合物可以与上述具有取代有2个以上烷基的芳基的亚磷酸酯化合物并用。
作为膦酸酯化合物,可以列举苯膦酸二甲酯、苯膦酸二乙酯和苯膦酸二丙酯等。
上述磷系稳定剂可以单独使用或者将2种以上并用,优选至少配合有效量的季戊四醇型亚磷酸酯化合物。磷系稳定剂相对于包含芳香族聚碳酸酯(A成分)95~5重量%和聚乳酸(B成分)5~95重量%的树脂成分100重量份,配合0.001~1重量份,优选配合0.01~0.5重量份,更优选配合0.01~0.3重量份。
(iii)弹性聚合物
本发明的树脂组合物中可以使用弹性聚合物作为冲击改性剂,作为弹性聚合物的例子,可以列举将选自芳香族乙烯基、氰化乙烯基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和可与它们共聚的乙烯基化合物中的单体的1种或2种以上与玻璃化转变温度为10℃以下的橡胶成分共聚而成的接枝共聚物。更适合的弹性聚合物是上述单体的1种或2种以上的壳与橡胶成分的核接枝共聚而成的核-壳型的接枝共聚物。
此外,还可以列举该橡胶成分和上述单体的嵌段共聚物。作为该嵌段共聚物,具体地可以列举苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯弹性体(氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯弹性体)和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体等热塑性弹性体。此外,也可以使用作为其他的热塑性弹性体而已知的各种弹性聚合物,例如聚氨酯弹性体、聚酯弹性体、聚醚酰胺弹性体等。
作为冲击改性剂,更优选的是核-壳型的接枝共聚物。核-壳型的接枝共聚物中,其核的粒径以重均粒径计,优选0.05~0.8μm,更优选0.1~0.6μm,进一步优选0.1~0.5μm。如果为0.05~0.8μm的范围,可实现更良好的抗冲击性。弹性聚合物优选含有40%以上的橡胶成分,更优选含有60%以上。
作为橡胶成分,可以列举丁二烯橡胶、丁二烯-丙烯酸复合橡胶、丙烯酸橡胶、丙烯酸-有机硅复合橡胶、异丁烯-有机硅复合橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、丁腈橡胶、乙烯-丙烯酸橡胶、有机硅橡胶、表氯醇橡胶、氟橡胶和它们的不饱和键部分被氢化的产物,从担心燃烧时产生有害物质的方面出发,在环境负荷面上优选不含卤素原子的橡胶成分。
橡胶成分的玻璃化转变温度优选为-10℃以下,更优选为-30℃以下,作为橡胶成分,特别优选丁二烯橡胶、丁二烯-丙烯酸复合橡胶、丙烯酸橡胶、丙烯酸-有机硅复合橡胶。所谓复合橡胶,是指将2种橡胶成分共聚的橡胶或者聚合以形成不能分离的相互缠结的IPN结构的橡胶。
作为与橡胶成分共聚的乙烯基化合物中的芳香族乙烯基,可以列举苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、烷氧基苯乙烯、卤代苯乙烯等,特别优选苯乙烯。此外,作为丙烯酸酯,可以列举丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸辛酯等,作为甲基丙烯酸酯,可以列举甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸辛酯等,特别优选甲基丙烯酸甲酯。其中,特别优选含有甲基丙烯酸甲酯等甲基丙烯酸酯作为必须成分。这是因为,由于与芳香族聚碳酸酯的亲和性优异,因此该树脂中存在更多的弹性聚合物,更有效地发挥芳香族聚碳酸酯具有的良好的抗冲击性,结果树脂组合物的抗冲击性变得良好。更具体地,在接枝成分100重量%中(核-壳型聚合物的情况下壳100重量%中),优选含有10重量%以上的甲基丙烯酸酯,更优选含有15重量%以上的甲基丙烯酸酯。
含有玻璃化转变温度为10℃以下的橡胶成分的弹性聚合物,可以采用本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合中的任何聚合法制造,共聚的方式可以是一步接枝,也可以是多步接枝。此外,也可以是与只是制造时副产的接枝成分的共聚物的混合物。此外,作为聚合法,除了一般的乳液聚合法以外,还可以列举使用过硫酸钾等引发剂的无皂聚合法、种子聚合法、二步溶胀聚合法等。此外,在悬浮聚合法中,可以进行分别保持水相和单体相,将两者正确地供给至连续式的分散机,用分散机的转数来控制粒径的方法;以及在连续式的制造方法中在具有分散能力的水性液体中将单体相通过几~几十μm直径的细径孔或多孔过滤器来供给并控制粒径的方法等。核-壳型的接枝聚合物的情况下,核和壳的反应均可以是1步,也可以是多步。
该弹性聚合物已市售,可以容易获得。例如,作为橡胶成分,作为以丁二烯橡胶、丙烯酸橡胶或丁二烯-丙烯酸复合橡胶为主体的橡胶成分,可以列举钟渊化学工业(株)的Kane Ace B系列(例如B-56等)、三菱人造丝(株)的Metablen C系列(例如C-223A等)、W系列(例如W-450A等)、吴羽化学工业(株)的Paraloid EXL系列(例如EXL-2602等)、HIA系列(例如HIA-15等)、BTA系列(例如BTA-III等)、KCA系列、罗门哈斯公司的Paraloid EXL系列、KM系列(例如KM-336P、KM-357P等)以及Ube Cycon(株)的UCLモデイフアイヤ一レジン系列(UMGABS(株)的UMG AXS树脂系列)等,作为橡胶成分,作为以丙烯酸-有机硅复合橡胶为主体的弹性聚合物,可以列举由三菱人造丝(株)以MetablenS-2001或SRK-200的商品名已销售的产品。
冲击改性剂的组成比例相对于包含芳香族聚碳酸酯(A成分)95~5重量%和聚乳酸(B成分)5~95重量%的树脂成分100重量份,优选0.2~50重量份,更优选1~30重量份,进一步优选1.5~20重量份。如果为该组成范围,能够抑制刚性的降低,同时能够赋予组合物良好的抗冲击性。
(iv)结晶成核剂
本发明的树脂组合物中,除了磷酸酯金属盐(C成分)和三斜晶系无机成核剂(D成分)以外,也可以将对于聚乳酸以及芳香族聚酯树脂等结晶性树脂作为结晶成核剂一般使用的公知化合物并用。
作为该结晶成核剂,可以列举例如滑石、二氧化硅、石墨、碳粉、叶蜡石、石膏、中性粘土等无机微粒,氧化镁、氧化铝、二氧化钛等金属氧化物,硫酸盐、磷酸盐、膦酸盐、硅酸盐、草酸盐、硬脂酸盐、苯甲酸盐、水杨酸盐、酒石酸盐、磺酸盐、褐煤蜡盐、褐煤蜡酯盐、对苯二甲酸盐、苯甲酸盐、羧酸盐等。
在这些作为结晶成核剂使用的化合物中,效果特别大的是滑石,可以使用平均粒径0.5~30μm的滑石,优选0.5~20μm的滑石,更优选1~10μm的滑石。为了得到高结晶度的组合物、成型品,更多地生成结晶核是必要的。平均粒径超过30μm的滑石的情况下,为了多地形成结晶核,必须大量添加,因此作为结晶成核剂的有效性降低,反而作为增强材料更有效地利用。相反平均粒径小于1μm的滑石,由于凝聚力强,因此在聚乳酸中容易凝聚,结晶核的生成量却变少,因此作为结晶成核剂的有效性降低。
这些结晶成核剂的配合量因结晶成核剂的种类、形状的不同,体现其效果的量不同,因此不能一概而定,相对于聚乳酸成分(B成分)100重量份,为0.01~5重量份,优选为0.05~3重量份,更优选为0.1~2重量份。结晶成核剂的添加量过少时,作为结晶成核剂的效果无法显现,相反即使过多,由于结晶成核剂之间的凝聚,有时作为结晶成核剂的有效性降低。
本发明中使用的结晶成核剂的配合方法并无特别限制,优选在含有主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸(B-1成分)、主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸(B-2成分)和磷酸酯金属盐(C成分)的共存组合物的制备时或者该共存组合物的热处理时添加。
(v)其他添加剂
本发明的树脂组合物中,在发挥本发明的效果的范围内,可以配合其他热塑性树脂(例如聚对苯二甲酸烷撑二醇酯树脂、聚芳酯树脂、液晶性聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、聚苯醚树脂、聚苯硫醚树脂、聚砜树脂、聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS树脂)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS树脂)、聚苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂、间同立构聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸酯树脂以及苯氧基或环氧树脂等)、抗氧剂(例如受阻酚系化合物、硫系抗氧剂等)、紫外线吸收剂(苯并三唑系、三嗪系、二苯甲酮系等)、光稳定剂(HALS等)、脱模剂(饱和脂肪酸酯、不饱和脂肪酸酯、聚烯烃系蜡、氟化合物、石蜡、蜂蜡等)、流动改性剂(聚己内酯等)、着色剂(炭黑、二氧化钛、各种有机染料、金属颜料等)、光扩散剂(丙烯酸交联粒子、有机硅交联粒子等)、荧光增白剂、蓄光颜料、荧光染料、抗静电剂、无机和有机的抗菌剂、光催化剂系防污剂(微粒氧化钛、微粒氧化锌等)、红外线吸收剂以及光致变色剂、紫外线吸收剂等。这些各种添加剂可以以在芳香族聚碳酸酯中配合时公知的配合量利用。
<树脂组合物的制造方法>
本发明的树脂组合物可以一次性将全部成分混合而制造,但在与芳香族聚碳酸酯(A成分)混合前,使聚乳酸(B成分)和磷酸酯金属盐(C成分)共存而进行热处理,能够高效地生成立体复合物,因此优选。
即,本发明的树脂组合物可以通过以下各工序制造:
(i)将主要由L-乳酸构成的聚乳酸(B-1成分)、主要由D-乳酸构成的聚乳酸(B-2成分)和磷酸酯金属盐(C成分)混合加热,以及
(ii)将得到的混合物、芳香族聚碳酸酯(A成分)和封端剂(F成分)混合。
i)共存组合物的制备
制备共存组合物时,优选将主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸单元(B-1成分)和主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸单元(B-2成分)尽可能均匀地混合。如果均匀混合,对混合物进行热处理时可以高效地生成立体复合物。共存组合物可以在溶剂的存在下进行,也可以在不存在溶剂的情况下进行。
作为在溶剂的存在下进行共存组合物的制备的方法,可以列举通过从溶解于溶液中的状态的再沉淀得到共存组合物的方法、通过利用加热除去溶剂而得到共存组合物的方法等。
在溶剂的存在下进行再沉淀而得到共存组合物时,首先,制备含有主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸(B-1成分)和主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸(B-2成分)的溶液。其中,B-1成分和B-2成分优选通过分别制备溶解于溶剂中的溶液进行混合,或者通过将两者一起溶解于溶剂中进行混合而进行。
其中,从在本发明的树脂组合物中高效地生成聚乳酸的立体复合物方面出发,优选以使主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸(B-1成分)和主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸(B-2成分)的重量比为10/90~90/10的范围的方式进行制备。B-1成分和B-2成分的重量比更优选25/75~75/25,特别优选40/60~60/40。
溶剂只要溶解聚乳酸(B-1成分、B-2成分),则并无特别限定,优选例如氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷、苯酚、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、丁内酯、三噁烷、六氟异丙醇等的单独或2种以上混合而成的溶剂。
磷酸酯金属盐(C成分)有时不溶于上述溶剂,或者即使溶解于溶剂但再沉淀后残存于溶剂中,因此有必要另外将通过再沉淀得到的聚乳酸(B-1成分、B-2成分)共存组合物与C成分混合来制备共存组合物。
共存组合物与C成分的混合,只要将它们均匀混合则并无特别限定,可以采用用粉体的混合、熔融混合等任何方法。
其次,将溶剂除去,能够得到含有聚乳酸(B-1成分、B-2成分)和磷酸酯金属盐(C成分)的共存组合物。
一次制备共存组合物时,也可以将使B-1成分、B-2成分和C成分各自分别溶解或分散在溶剂中所得的分散液混合。此外,还可以通过制备将全部成分一起溶解或分散在溶剂中的分散液并混合,然后通过加热使溶剂蒸发而进行。
对于溶剂的蒸发后(热处理)的升温速度,由于长时间进行热处理则有可能分解,因此优选以短时间进行,但并无特别限定。
含有聚乳酸(B-1成分、B-2成分)和磷酸酯金属盐(C成分)的共存组合物的制备也可以在不存在溶剂的情况下进行。即,可以将规定量的预先粉体化或切片化的B-1成分、B-2成分和C成分混合后,进行熔融混合而制备。此外,可以使B-1成分、B-2成分中的任一者熔融后,加入剩余的成分进行混合而制备。
其中,对于粉体或切片的大小,只要将各聚乳酸(B-1成分、B-2成分)的粉体或切片均匀混合,则并无特别限定,优选3mm以下,更优选为1~0.25mm的大小。熔融混合时,与大小无关,形成立体复合物结晶,但将粉体或切片均匀混合后单纯熔融时,如果成为粉体或切片的直径超过3mm的大小,则混合变得不均匀,容易析出均相结晶,因此不优选。
此外,作为用于将上述粉体或切片均匀混合的混合装置,通过熔融进行混合时,除了间歇式的带有搅拌叶片的反应器、连续式的反应器以外,还适合使用双螺杆或单螺杆的挤出机,以粉体进行混合时,适合使用转筒式的粉体混合器、连续式的粉体混合器、各种研磨装置等。
此外,制备该共存组合物时,还可以使无机填充材料(E成分)、封端剂(F成分)和这以外的添加剂,即无机填充材料折断抑制剂、润滑剂、阻燃剂、热稳定剂、弹性聚合物(冲击改性剂)、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、脱模剂、流动改性剂、着色剂、光扩散剂、荧光增白剂、蓄光颜料、荧光染料、抗静电剂、抗菌剂、结晶成核剂等芳香族聚碳酸酯(A成分)以外的各种添加剂共存。
在共存组合物的制备阶段添加封端剂(F成分),由于通过使封端剂和聚乳酸(B成分)的混合变得更均匀,而更高效地将聚乳酸的酸性末端封端,因此在改善得到的最终树脂组合物的耐水解性方面是特别优选的。此外,在共存组合物的制备阶段添加磷系的热稳定剂、受阻酚系、硫系等的抗氧剂,在改善后续的共存组合物的热处理阶段的热稳定性方面也特别优选。
ii)共存组合物的加热
本发明中的含有聚乳酸(B-1成分、B-2成分)和磷酸酯金属盐(C成分)的共存组合物的加热,是指在240~300℃的温度范围将该共存组合物保持一定时间。加热的温度优选为250~300℃,更优选为260~290℃。如果超过300℃,抑制分解反应变得困难,因此不优选,对于小于240℃的温度,无法利用热处理进行均匀混合,难以高效地生成立体复合物,因此不优选。加热的时间并无特别限定,为0.2~60分钟,优选为1~20分钟。对于加热时的气氛,在常压的惰性气氛下或减压均可适用。
作为用于加热的装置、方法,只要是能够边进行气氛调节边进行加热的装置、方法就能够使用任何方法,例如,也可以采用使用间歇式的反应器、连续式的反应器、双螺杆或单螺杆的挤出机等或者加压机、流管式的挤出机,边进行成型边进行处理的方法。
其中,采用在不存在溶剂的情况下下进行熔融混合的方法进行含有聚乳酸(B-1成分、B-2成分)和磷酸酯金属盐(C成分)的共存组合物的制备时,与该共存组合物的制备的同时,也能实现共存组合物的热处理。
此外,该共存组合物的加热也可添加三斜晶系无机成核剂(D成分)、无机填充材料(E成分)、封端剂(F成分)以及这以外的添加剂,即无机填充材料折断抑制剂、润滑剂、阻燃剂、热稳定剂、弹性聚合物(冲击改性剂)、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、脱模剂、流动改性剂、着色剂、光扩散剂、荧光增白剂、蓄光颜料、荧光染料、抗静电剂、抗菌剂、结晶成核剂等芳香族聚碳酸酯(A成分)以外的各种添加剂而进行。
对于封端剂(F成分),由于在热处理中聚乳酸的酸性末端的封端反应高效地进行,因此在改善最终树脂组合物的耐水解性方面,特别优选在热处理的阶段添加。此外,磷系的热稳定剂、受阻酚系、硫系等抗氧剂,使热处理中的热稳定性改善,因此优选在热处理的阶段添加。
iii)树脂组合物的制备
本发明的树脂组合物通过将经加热的共存组合物进一步与芳香族聚碳酸酯(A成分)、封端剂(F成分)和其他添加剂成分混合而制造。
作为其他添加剂成分,可以列举三斜晶系无机成核剂(D成分)、无机填充材料(E成分)、无机填充材料折断抑制剂、润滑剂、阻燃剂、热稳定剂、弹性聚合物(冲击改进剂)、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、脱模剂、流动改性剂、着色剂、光扩散剂、荧光增白剂、蓄光颜料、荧光染料、抗静电剂、抗菌剂、结晶成核剂等任意的添加剂成分。
在制造该本发明的树脂组合物时,采用任意的方法。可以列举例如将经加热的共存组合物和芳香族聚碳酸酯(A成分)以及任意的其他成分预混合,然后进行熔融混炼,进行造粒的方法。作为预混合的手段,可以列举纳塔混合机、V型掺混机、亨舍尔混合机、机械化学装置、挤出混合机等。预混合中根据情况有时也可以采用挤出造粒机、制团机等进行造粒。预混合后,用以通气口式双螺杆挤出机为代表的熔融混炼机进行熔融混炼以及采用造粒机等机器进行造粒。作为熔融混炼机,还可以列举班伯里混炼机、混炼辊、恒热搅拌容器等,优选通气口式双螺杆挤出机。此外,还可以采用不将各成分预混合而各自独立地供给到以双螺杆挤出机为代表的熔融混炼机中的方法。
再有,作为芳香族聚碳酸酯(A成分)配合成型品的粉碎物时,该粉碎物具有比较膨松的特性。因此,在挤出机的供给中优选与其他体积密度高的成分混合,或者即使独立地供给时也与体积密度高的成分一起向挤出机供给。通过该制造方法,由经再利用的芳香族聚碳酸酯所引起的树脂的劣化进一步得到抑制,得到色调更优选的树脂组合物。此外,液体状的原料可以另外使用液体注入装置独立地供给。进一步配合无机填充材料时,也可以将它们从挤出机螺杆根部的第1供给口供给,但更优选从挤出机中途的第2供给口的采用侧进料器的供给。
<立体复合物结晶含有率>
本发明的树脂组合物,使用差示扫描热量计(DSC)测定的升温过程中的来自聚乳酸(B成分)结晶的熔融焓,下述式(I)表示的立体复合物结晶含有率(X)为80%以上。
X(%)={ΔHb/(ΔHa+ΔHb)}×100 (I)
[式(I)中,ΔHa和ΔHb分别为差示扫描热量计(DSC)的升温过程中,在小于190℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHa)和在190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHb)。]
应予说明,上述ΔHa和ΔHb通过使用差示扫描热量计(DSC),在氮气氛下以升温速度20℃/分对树脂组合物进行测定而求出。
立体复合物结晶含有率(X)越高,耐水解性越高,而且通过树脂组合物的加工得到的各种成型品的耐水解性、耐热性也越高。立体复合物结晶含有率(X)优选为85%以上,更优选为90%以上。
立体复合物结晶的熔点优选190~250℃的范围,更优选为200~230℃的范围。熔融焓优选20J/g以上,更优选为30J/g以上。
具体地,优选立体复合物结晶含有率(X)为80%以上,熔点在190~250℃的范围,熔融焓为20J/g以上。
<成型品的制造>
本发明的树脂组合物可通常作为采用上述方法制造的粒料得到,以其为原料采用注射成型、挤出成型等各种成型方法制造成型品。
在注射成型中,不仅可以是通常的冷流道方式的成型法,还可以是热流道方式的成型法。在该注射成型中,不仅可以使用通常的成型方法,还可以适当地根据目的使用注射压缩成型、注射加压成型、气体辅助注射成型、发泡成型(包含采用超临界流体的注入的发泡成型)、嵌件成型、模内涂布成型、绝热模具成型、急速加热冷却模具成型、双色成型、夹芯成型和超高速注射成型等注射成型法得到成型品。这些各种成型法的优点已众所周知。
在挤出成型中,可以得到各种异型挤出成型品、片、膜等制品。此外,片、膜的成型还可以使用吹胀法、压延法、流延法等。此外,还可以通过外加特定的拉伸操作来成型为热收缩管。
通过将本发明的树脂组合物供给旋转成型、吹塑成型等,还能够得到中空成型品。
将本发明的树脂组合物成型而成的成型品,适合用于例如OA设备、家电制品的外装材料。作为它们的实例,可以列举个人电脑、笔记本个人电脑、游戏机(家庭用游戏机、商业用游戏机、弹子器和老虎机等)、显示器装置(CRT、液晶、等离子、投影仪和有机EL等)、鼠标、以及打印机、复印机、扫描仪和传真机(包括它们的复合机)等的外装材料,键盘的键、各种开关等的开关成型品。此外,本发明的成型品还可以用于其他广阔的用途,可以列举例如便携信息终端(所谓PDA)、移动电话、便携书籍(辞典类等)、便携电视、记录介质(CD、MD、DVD、下一代高密度盘、硬盘等)的驱动器、记录介质(IC卡、人工智能媒体、存储棒等)的读取装置、光学相机、数码相机、抛物面天线、电动工具、VTR、熨斗、吹风机、煮饭器、微波炉、音响设备、照明设备、冰箱、空调、空气净化器、负离子发生器和打字机等电气-电子设备,可将本发明的成型品应用于这些的外装材料等的各种部件。此外,在各种容器、盖子、笔具主体、装饰品等的各种杂货中也适合使用。此外,还可以列举灯座、灯光反射器、灯具壳体、仪表面板、中央控制台面板、偏导器部件、汽车导航部件、汽车视听部件、车载计算机部件等车辆用部件。
此外,将本发明的树脂组合物成型而成的成型品,通过实施表面改性,可以进一步赋予其他功能。这里所说的表面改性,是指蒸镀(物理蒸镀、化学蒸镀等)、镀敷(电镀、化学镀、熔融镀等)、涂装、涂布、印刷等在树脂成型品的表面上形成新的层,可应用通常的树脂成型品中使用的方法。
实施例
以下通过实施例对本发明进行详述。不过,本发明并不限定于这些实施例。
<聚乳酸的制造>
采用下述的制造例所示的方法进行聚乳酸的制造。此外,制造例中的各值采用下述的方法求出。
(1)重均分子量(Mw):
聚乳酸的重均分子量采用GPC(柱温度40℃、氯仿),通过与聚苯乙烯标准样品的比较而求出。
(2)结晶温度、熔点:
使用DSC,在氮气气氛下以20℃/分的升温速度对聚乳酸进行测定,求出结晶温度(Tc)和熔点(Tm)。
制造例1:聚乳酸(B-11)的制造
在聚合槽中加入L-丙交酯((株)武藏野化学研究所)97.5重量份和D-丙交酯((株)武藏野化学研究所)2.5重量份,将体系内用氮置换后,加入硬脂醇0.1重量份、作为催化剂的辛酸锡0.05重量份,在190℃下进行2小时聚合。然后,减压将残存的丙交酯除去,形成切片,得到聚乳酸(B-11)。得到的聚乳酸(B-11)的重均分子量(Mw)为16.5×104,结晶温度(Tc)为117℃,熔点(Tm)为158℃。
制造例2:聚乳酸(B-21)的制造
在聚合槽中加入D-丙交酯((株)武藏野化学研究所)97.5重量份和L-丙交酯((株)武藏野化学研究所)2.5重量份,将体系内用氮置换后,加入硬脂醇0.1重量份、作为催化剂的辛酸锡0.05重量份,在190℃下进行2小时聚合。然后,减压将残存的丙交酯除去,形成切片,得到聚乳酸(B-21)。得到的聚乳酸(B-21)的重均分子量(Mw)为18.8×104,结晶温度(Tc)为117℃,熔点(Tm)为156℃。
制造例3:聚乳酸(B-12)的制造
在聚合槽中加入L-丙交酯((株)武藏野化学研究所)100重量份,将体系内用氮置换后,加入作为催化剂的辛酸锡0.005重量份,在180℃下进行2小时聚合,然后,减压将残存的丙交酯除去,形成切片,得到聚乳酸(B-12)。得到的聚乳酸(B-12)的重均分子量(Mw)为14.3×104,结晶温度(Tc)为122℃,熔点(Tm)为165℃。
制造例4:聚乳酸(B-22)的制造
在聚合槽中加入D-丙交酯((株)武藏野化学研究所)100重量份,将体系内用氮置换后,加入作为催化剂的辛酸锡0.005重量份,在180℃下进行2小时聚合,然后,减压将残存的丙交酯除去,形成切片,得到聚乳酸(B-22)。得到的聚乳酸(B-22)的重均分子量(Mw)为16.0×104,结晶温度(Tc)为126℃,熔点(Tm)为169℃。
制造例5:聚乳酸1的制造
将制造例1中得到的聚乳酸(B-11)50重量份、制造例2中得到的聚乳酸(B-21)50重量份、磷酸-2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠(ADEKASTAB NA-11:(株)ADEKA制)0.3重量份、硅酸钙(NacalaiTesque(株)制)0.3重量份、磷酸三甲酯(TMP:大八化学工业(株)制)0.02重量份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(ADEKASTAB PEP-24G:(株)ADEKA制)0.04重量份和受阻酚系化合物(Irganox 1076:汽巴精化公司制)0.04重量份供给直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],在料筒温度250℃、螺杆转数150rpm、排出量5kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒,得到聚乳酸1。
制造例6:聚乳酸2的制造
将制造例3中得到的聚乳酸(B-12)50重量份、制造例4中得到的聚乳酸(B-22)50重量份、磷酸-2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠(ADEKASTAB NA-11:(株)ADEKA制)0.3重量份、碳二亚胺化合物(Stabaxol P:Rhein Chemie(株)制)2.0重量份、磷酸三甲酯(TMP:大八化学工业(株)制)0.02重量份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(ADEKASTAB PEP-24G:(株)ADEKA制)0.04重量份和受阻酚系化合物(Irganox 1076:汽巴精化公司制)0.04重量份供给直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],在料筒温度250℃、螺杆转数250rpm、排出量9kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒,得到聚乳酸2。
制造例7:聚乳酸3的制造
将制造例3中得到的聚乳酸(B-12)50重量份、和制造例4中得到的聚乳酸(B-22)50重量份、磷酸-2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠(ADEKASTAB NA-11:(株)ADEKA制)0.3重量份、硅酸钙(NacalaiTesque(株)制)0.3重量份、碳二亚胺化合物(CARBODILITE LA-1:日清纺(株)制)2.0重量份、磷酸三甲酯(TMP:大八化学工业(株)制)0.02重量份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(ADEKASTABPEP-24G:(株)ADEKA制)0.04重量份和受阻酚系化合物(Irganox 1076:汽巴精化公司制)0.04重量份供给直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],在料筒温度250℃、螺杆转数250rpm、排出量9kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒,得到聚乳酸3。
制造例8:聚乳酸4的制造
将制造例3中得到的聚乳酸(B-12)50重量份、和制造例4中得到的聚乳酸(B-22)50重量份、磷酸-2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠(ADEKASTABNA-11:(株)ADEKA制)0.1重量份、硅酸钙(NacalaiTesque(株)制)0.1重量份、碳二亚胺化合物(CARBODILITE LA-1:日清纺(株)制)2.0重量份、滑石(P-3:日本滑石(株)制)1.0重量份、磷酸三甲酯(TMP:大八化学工业(株)制)0.02重量份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(ADEKASTABPEP-24G:(株)ADEKA制)0.04重量份和受阻酚系化合物(Irganox 1076:汽巴精化公司制)0.04重量份供给直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],在料筒温度270℃、螺杆转数250rpm、排出量9kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒,得到聚乳酸4。
制造例9:聚乳酸5的制造
将制造例3中得到的聚乳酸(B-12)50重量份、和制造例4中得到的聚乳酸(B-22)50重量份、磷酸-2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠(ADEKASTABNA-11:(株)ADEKA制)0.1重量份、碳二亚胺化合物(Stabaxol P:Rhein Chemie(株)制)2.0重量份、滑石(P-3:日本滑石(株)制)1.0重量份、磷酸三甲酯(TMP:大八化学工业(株)制)0.02重量份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(ADEKASTABPEP-24G:(株)ADEKA制)0.04重量份和受阻酚系化合物(Irganox 1076:汽巴精化公司制)0.04重量份供给直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],在料筒温度270℃、螺杆转数250rpm、排出量9kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒,得到聚乳酸5。
制造例10:聚乳酸6的制造
将制造例3中得到的聚乳酸(B-12)50重量份、和制造例4中得到的聚乳酸(B-22)50重量份、碳二亚胺化合物(Stabaxol P:Rhein Chemie(株)制)2.0重量份、滑石(P-3:日本滑石(株)制)1.0重量份、磷酸三甲酯(TMP:大八化学工业(株)制)0.03重量份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(ADEKASTABPEP-24G:(株)ADEKA制)0.06重量份和受阻酚系化合物(Irganox 1076:汽巴精化公司制)0.06重量份供给直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],在料筒温度270℃、螺杆转数250rpm、排出量9kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒,得到聚乳酸6。
制造例11:聚乳酸7的制造
将制造例3中得到的聚乳酸(B-12)50重量份、和制造例4中得到的聚乳酸(B-22)50重量份、磷酸-2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠(ADEKASTABNA-11:(株)ADEKA制)24.0重量份、碳二亚胺化合物(Stabaxol P:Rhein Chemie(株)制)2.0重量份、滑石(P-3:日本滑石(株)制)1.0重量份、磷酸三甲酯(TMP:大八化学工业(株)制)0.02重量份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(ADEKASTABPEP-24G:(株)ADEKA制)0.04重量份和受阻酚系化合物(Irganox 1076:汽巴精化公司制)0.04重量份供给直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],在料筒温度270℃、螺杆转数250rpm、排出量9kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒,得到聚乳酸7。
<树脂组合物的粒料的制造>
采用下述的实施例、比较例中所示的方法制造含有芳香族聚碳酸酯(A成分)、聚乳酸(B成分)、磷酸酯金属盐(C成分)和封端剂(F成分)的树脂组合物的粒料。此外,实施例中的各值采用下述方法求得。
(1)立体复合物结晶含有率(X):
使用DSC,在氮气气氛下以20℃/分的升温速度对树脂组合物粒料进行测定,由在小于190℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHa)和在190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHb),由下述式(I)算出。
X(%)=ΔHb/(ΔHa+ΔHb)×100 (I)
<成型品的制造>
此外,使用得到的树脂组合物粒料,采用下述的实施例、比较例所示的方法进行成型品的制造。此外,实施例中的各值采用下述的方法求出。
(1)立体复合物结晶含有率(X):
使用DSC,在氮气气氛下以20℃/分的升温速度对成型品进行测定,由在小于190℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHa)和在190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHb),由下述式(I)算出。
X(%)=ΔHb/(ΔHa+ΔHb)×100 (I)
(2)弯曲弹性模量:
按照ISO178测定弯曲强度。试验片形状:长80mm×宽10mm×厚4mm。
(3)耐热性:
按照ISO75-1和2,在载荷0.45MPa和1.80MPa的条件下测定载荷挠曲温度。
(4)燃烧性:
采用美国安全检测实验室公司制定的方法(UL94)评价试验片厚1.6mm下的阻燃性(只评价配合了阻燃剂的成型品)。
(5)耐水解性:
用加压蒸煮器试验机在120℃×100%相对湿度的条件下将成型品处理8小时后,用芳香族聚碳酸酯分子量相对于处理前的值的保持率进行评价。
(6)耐化学品性:在室温下将模塑为大型OA设备部件的成型品浸渍于甲醇中1周后,观察表面状态,按以下的基准进行评价。
◎:完全没有变化
○:发现略有表面粗糙,但作为制品无问题
×:发现表面粗糙,不可以作为制品
<原料>
作为原料,使用了以下物质。
(A成分)
A-1:芳香族聚碳酸酯粉末(帝人化成(株)制:PANLITE L-1250WP、粘均分子量23,900)
(C成分)
C-1:磷酸2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠((株)ADEKA制:ADEKASTAB NA-11)
(D成分)
D-1:硅酸钙(Nacalai Tesque(株)制)
(E成分)
E-1:玻璃纤维(日本电气硝子(株)制:ECS-03T-511、平均直径:13μm、切割长度3mm的短切纤维)
E-2:滑石(林化成(株)制:HST-0.8)
(F成分)
F-1:碳二亚胺化合物(日清纺(株)制:CARBODILITE LA-1)
F-2:碳二亚胺化合物(Rhein Chemie(株)制:Stabaxol P)
(其他成分)
(其他结晶成核剂)
G-1:滑石(日本滑石(株)制:P-3、平均粒径3μm)
(稳定剂)
H-1:磷酸三甲酯(大八化学工业(株)制:TMP)
H-2:双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯((株)ADEKA制:ADEKASTABPEP-24G)
H-3:受阻酚系化合物(汽巴精化公司制:Irganox 1076)
(阻燃剂)
I-1:磷酸酯系阻燃剂(大八化学工业(株)制:PX-200)
I-2:具有原纤形成能力的聚四氟乙烯(大金工业(株)制:PolyflonMPA FA-500)
I-3:溴系阻燃剂(帝人化成(株)制:Fire Guard 7000)
I-4:三氧化锑(日本精矿(株)制:PATOX-M)
实施例1~2、比较例5
将芳香族聚碳酸酯(A成分)、聚乳酸(B成分)、磷酸酯金属盐(C成分)、三斜晶系无机成核剂(D成分)、封端剂(F成分)和稳定剂按表1所示的组成用滚筒预混合均匀。然后,从直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST]的第1供给口供给该预混合物,在料筒温度250℃、螺杆转数150rpm、排出量20kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒。
实施例3~13
将制造例5~9中制造的聚乳酸1~5(B成分)、芳香族聚碳酸酯(A成分)、封端剂(F成分)、C成分、D成分以外的结晶成核剂和稳定剂按表1所示的组成用滚筒预混合均匀。然后,从直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST]的第1供给口供给该预混合物,在料筒温度250℃、螺杆转数150rpm、排出量20kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒。其中,表1中的括号内的数字表示制造例5~9中制造的聚乳酸1~5中已含的各成分的重量份,此外,括号外的数字表示各成分的树脂组合物中的重量份。
比较例1、3
将芳香族聚碳酸酯(A成分)、聚乳酸(B成分)、封端剂(F成分)、C成分、D成分以外的结晶成核剂和稳定剂按表1所示的组成用滚筒将全部成分预混合均匀。然后,从直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST]的第1供给口供给该预混合物,在料筒温度250℃、螺杆转数150rpm、排出量20kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒。
比较例2、4
将制造例10、11中制成的聚乳酸6、聚乳酸7(B成分)、芳香族聚碳酸酯(A成分)和稳定剂按表1所示的组成用滚筒将全部成分预混合均匀。然后,从直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST]的第1供给口供给该预混合物,在料筒温度250℃、螺杆转数150rpm、排出量20kg/h和通气口减压度3kPa下进行熔融挤出,进行造粒。其中,表1中的括号内的数字表示制造例10、11中制造的聚乳酸6、聚乳酸7中已含的各成分的重量份,此外,括号外的数字表示各成分的树脂组合物中的重量份。
实施例14~27
按表2所示的组成,用直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],在料筒温度250℃、螺杆转数150rpm、排出量20kg/h和通气口减压度3kPa下将制造例6~9中制造的聚乳酸2~5(B成分)、芳香族聚碳酸酯(A成分)、无机填充材料(E成分)、稳定剂和阻燃剂熔融挤出,进行造粒。其中,表2中的括号内的数字表示制造例6~9中制造的聚乳酸2~5中已含的各成分的重量份,此外,括号外的数字表示各成分的树脂组合物中的重量份。再有,挤出用组合物向挤出机的供给,只有无机填充材料的E-1成分从第2供给口使用侧进料器供给,其余的成分全部用滚筒预混合后从第1供给口供给。此外,阻燃剂I-2成分(具有原纤形成能力的聚四氟乙烯)在芳香族聚碳酸酯A-1中以达到2.5重量%的浓度混合均匀,将该混合物供给滚筒。
比较例6~8
按表1所示的组成,用直径30mmφ的通气口式双螺杆挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],在料筒温度250℃、螺杆转数150rpm、排出量20kg/h和通气口减压度3kPa下将聚乳酸(B成分)、芳香族聚碳酸酯(A成分)、无机填充材料(E成分)、封端剂(F成分)、C成分、D成分以外的结晶成核剂和稳定剂熔融挤出,进行造粒。挤出用组合物向挤出机的供给,只有无机填充材料的E-1成分从第2供给口使用侧进料器供给,其余的成分全部用滚筒预混合后从第1供给口供给。
应予说明,上述的制造例5~11和全部的实施例、比较例中,双螺杆挤出机的螺杆构成为:在侧进料器位置以前设置第1段的捏合区(由进给的捏合盘×2、进给的转子1、回动的转子×1和回动捏合盘×1构成),在侧进料器位置以后设置第2段的捏合区(由进给的转子×1和回动的转子×1构成)。
对于得到的树脂组合物粒料,求出立体复合物结晶含有率X(%)。
<试验片的成型>
接着,在100℃下将该树脂组合物粒料用热风循环式干燥机干燥5小时。干燥后,用注射成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)在料筒温度240℃、模具温度120℃、成型周期120秒下成型弯曲弹性模量、载荷挠曲温度和燃烧性评价用的试验片。应予说明,对于比较例1和比较例6,在模具温度120℃下成型品的固化不足,不能成型,因此在模具温度40℃、成型周期60秒的条件下成型试验片。使用这些成型品测定各特性,将结果示于表1和表2。
<大型成型品的成型>
此外,使用注射成型机((株)日本制钢所制J1300E-C5),在料筒温度250℃和模具温度110℃、成型周期100秒下将干燥后的粒料成型为模拟图1所示的大型OA设备部件的成型品。应予说明,对于比较例1和比较例6,在模具温度110℃下成型品的固化不足,不能成型,因此在模具温度40℃、成型周期80秒的条件下进行成型。从得到的成型品的中央部分切出样品,实施立体复合物结晶含有率、耐化学品性和耐水解性的评价。将这些结果也一并示于表1和表2。
由表1、表2的结果可知,由包含芳香族聚碳酸酯(A成分)和主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸和主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸的组合物得到的组合物,通过含有磷酸酯金属盐(C成分)和封端剂(F成分),聚乳酸成分容易形成立体复合物结晶。
此外可知,由该含有磷酸酯金属盐(C成分)和封端剂(F成分)的树脂组合物得到立体复合物结晶含有率高的成型品,显现高的耐热性和耐水解性。
此外可知,作为聚乳酸成分的制造方法,在与芳香族聚碳酸酯混合前通过将主要由L-乳酸单元构成的聚乳酸和主要由D-乳酸单元构成的聚乳酸预先混合,得到立体复合物结晶含有率更高的成型品,其结果是成型品的耐热性进一步提高。
此外可知,通过含有无机填充材料(E成分),能够使高熔点的立体复合物结晶之间连结,机械特性的改善自不必说,对于耐热性也获得进一步改善。此外可知,通过含有阻燃剂,阻燃性进一步改善。
发明的效果
本发明的树脂组合物含有芳香族聚碳酸酯(A成分)和聚乳酸(B成分)、磷酸酯金属盐(C成分)和封端剂(F成分),具有良好的耐热性、机械特性和耐水解性。此外,该树脂组合物的环境负荷减小。
产业上的利用可能性
本发明的树脂组合物可用于各种电子-电气设备、OA设备、车辆部件、机械部件、其他农业资材、渔业资材、搬送容器、包装容器、游戏器具和杂货等各种用途,其产生的产业上的效果显著。
Claims (16)
1.一种树脂组合物,含有:
(i)包含芳香族聚碳酸酯即A成分95~5重量%和聚乳酸即B成分5~95重量%的树脂成分、
(ii)相对于100重量份的树脂成分为0.001~10重量份的磷酸酯金属盐即C成分、以及
(iii)相对于100重量份的聚乳酸即B成分为0.01~5重量份的封端剂即F成分,
下述式(I)表示的立体复合物结晶含有率X为80%以上,
X(%)={ΔHb/(ΔHa+ΔHb)}×100 (I)
式中,ΔHa和ΔHb分别为差示扫描热量计DSC的升温过程中在小于190℃出现的结晶熔点的熔融焓ΔHa和在190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点的熔融焓ΔHb。
2.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中,聚乳酸即B成分包含主要由L-乳酸构成的聚乳酸即B-1成分和主要由D-乳酸构成的聚乳酸即B-2成分,B-1成分和B-2成分的重量比B-1/B-2为10/90~90/10。
3.根据权利要求1或2所述的树脂组合物,其中,聚乳酸即B成分的重均分子量为12万以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的树脂组合物,其中,磷酸酯金属盐即C成分是磷酸2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)酯钠。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的树脂组合物,其中,磷酸酯金属盐即C成分的平均粒径为0.01μm以上且小于10μm。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的树脂组合物,其中,封端剂即F成分是碳二亚胺化合物。
8.根据权利要求7所述的树脂组合物,其中,碳二亚胺化合物是芳香族聚碳二亚胺化合物或脂肪族聚碳二亚胺化合物。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的树脂组合物,其中,含有相对于100重量份的树脂成分为0.001~10重量份的三斜晶系无机成核剂即D成分。
10.根据权利要求9所述的树脂组合物,其中,三斜晶系无机成核剂即D成分是硅酸钙。
11.根据权利要求10所述的树脂组合物,其中,三斜晶系无机成核剂的平均粒径为0.1μm以上且小于10μm。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的树脂组合物,其中,含有相对于100重量份的树脂成分为0.3~200重量份的无机填充材料即E成分。
13.根据权利要求12所述的树脂组合物,其中,无机填充材料即E成分是滑石。
14.权利要求1所述的树脂组合物的制造方法,包括以下各工序:
(i)将主要由L-乳酸构成的聚乳酸即B-1成分、主要由D-乳酸构成的聚乳酸即B-2成分和磷酸酯金属盐即C成分混合加热,以及
(ii)将得到的混合物、芳香族聚碳酸酯即A成分和封端剂即F成分混合。
15.一种成型品,由权利要求1~13所述的树脂组合物制成。
16.根据权利要求15所述的成型品,为办公自动化设备部件。
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