CN102712802A - 聚乳酸组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供含有聚乳酸、制造时不游离具有异氰酸酯基的化合物、耐水解性优异、环境负荷少的树脂组合物。本发明的树脂组合物包含(A)含有聚乳酸(A-α成分)的树脂成分(A成分)100重量份;(B)化合物(B成分)0.001~10重量份,其具有1个碳二亚胺基,并含有该碳二亚胺基的第一氮和第二氮通过键合基团而键合而成的环状结构,形成环状结构的原子数为8~50;以及(C)选自受阻酚系化合物、亚磷酸酯系化合物、亚膦酸酯系化合物和硫醚系化合物中的至少一种抗氧化剂(C成分)0.001~2重量份。
Description
技术领域
本发明涉及含有聚乳酸且耐水解性优异的树脂组合物。
背景技术
近年,由于石油资源的枯竭的担心、地球变暖引起的空气中的二氧化碳的增加问题,原料不依赖石油、且即使燃烧也不增加二氧化碳的能维持碳中和的生物质资源受到很多关注,在聚合物的领域中,也正在积极开发由生物质资源生产的生物质塑料。特别是聚乳酸,即使在生物质塑料中也具有比较高的耐热性、机械特性,所以在餐具、包装材料、杂货等方面用途展开正在逐渐扩大,进而,还研究作为工业材料的可能性。
但是,聚乳酸由于其耐水解性低,所以并没有在使用以工程塑料为代表的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等的电气部件、电子部件、汽车部件等工业材料中发展。
专利文献1提出了在聚乳酸中添加封端剂,将聚乳酸的羧基末端的至少一部分进行封端,从而抑制热水处理导致的强度下降。但是,为了作为工业材料而发展,其耐水解性的水平不成分。
专利文献2提出了通过对聚乳酸配合碳二亚胺化合物和抗氧化剂而提高耐水解性。该碳二亚胺化合物伴随着与聚酯的末端结合的反应而游离异氰酸酯化合物,产生独特的臭味,使操作环境恶化成为问题。
专利文献3中记载了大环状碳二亚胺化合物。该化合物由于在高稀释下制造,所以大环状碳二亚胺化合物的浓度低,与聚合物的反应需要多日,作为聚合物的封端剂的实用性低。另外,相对于碳二亚胺基的分子量大,作为聚合物的封端剂的效率低。另外,专利文献3对于伴随着聚合物的封端的异氰酸酯气体气味的减少没有进行研究。该大环状碳二亚胺化合物具有长链,容易在高温中分解,不适合作为聚酯等高熔点的聚合物的封端剂。
专利文献1:日本特开2002-30208号公报
专利文献2:日本特开2005-53870号公报
专利文献3:美国专利公开第2008/0161554号
发明内容
本发明的目的是提供含有聚乳酸、耐水解性和热稳定性优异、环境负荷少的树脂组合物。另外本发明的目的是提供在制造向含有聚乳酸的树脂成分中添加了碳二亚胺化合物的树脂组合物时,防止具有异氰酸酯基的化合物的游离、在良好的操作环境中制造树脂组合物的方法。
本发明的发明人发现如果对环境负荷少的聚乳酸添加环状碳二亚胺化合物(B成分)和抗氧化剂(C成分),则能够得到防止具有异氰酸酯基的化合物的游离、操作环境良好、耐水解性优异的树脂组合物。
另外,发现环状碳二亚胺化合物(B成分)与以往使用的线状碳二亚胺化合物相比,熔融热稳定性和长期耐热性优异、热历程导致的劣化少。
即,本发明是树脂组合物,包含:
(A)含有聚乳酸(A-α成分)的树脂成分(A成分)100重量份;
(B)环状碳二亚胺化合物(B成分)0.001~10重量份,所述环状碳二亚胺化合物(B成分)具有1个碳二亚胺基,并含有该碳二亚胺基的第一氮与第二氮通过键合基团键合而形成的下述式(5)表示的环状结构,形成环状结构的原子数为8~50;以及
(C)选自受阻酚系化合物、亚磷酸酯系化合物、亚膦酸酯系化合物和硫醚系化合物中的至少一种抗氧化剂(C成分)0.001~2重量份。
(式中,Q为下述式(5-1)、(5-2)或(5-3)表示的2~4价的键合基团。)
——X3—— (5-3)
(式中,Ar1和Ar2各自独立地为2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团。R1和R2各自独立地为2~4价的碳原子数1~20的脂肪族基团,2~4价的碳原子数3~20的脂环族基团,它们的组合,或这些脂肪族基团、脂环族基团与2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团的组合。s为0~10的整数。k为0~10的整数。X1和X2各自独立地为2~4价的碳原子数1~20的脂肪族基团、2~4价的碳原子数3~20的脂环族基团、2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团、或它们的组合。X3为2~4价的碳原子数1~20的脂肪族基团、2~4价的碳原子数3~20的脂环族基团、2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团、或它们的组合。其中,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3可以含有杂原子,另外,Q为2价的键合基团时,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3全部为2价的基团。Q为3价的键合基团时,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3中的一个是3价的基团。Q为4价的键合基团时,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3中的一个是4价的基团、或者二个是3价的基团。)
本发明包含上述树脂组合物的制造方法。另外,本发明包含由上述树脂组合物形成的成型品。
具体实施方式
以下,对本发明的树脂组合物中的各成分、它们的配合比例、制备方法等进行说明。
<A成分:树脂成分>
树脂成分(A成分)含有聚乳酸(A-α成分)。另外,树脂成分(A成分)可以含有聚乳酸(A-α成分)与热塑性树脂(A-β成分)。
即,树脂成分(A成分)含有(i)聚乳酸(A-α成分)或(ii)聚乳酸(A-α成分)5~95重量%、以及选自芳香族聚酯(A-β-1成分)、聚烯烃(A-β-2成分)和芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)中的至少一种热塑性树脂(A-β成分)95~5重量%。
(A-α成分)
在本发明中,树脂成分(A成分)含有聚乳酸(A-α成分)。聚乳酸(A-α成分)可以使用主要由L-乳酸单元构成的聚-L乳酸(A-α-1成分)、主要由D-乳酸单元构成的聚-D乳酸(A-α-2成分)、或其混合物中的任一种。聚-L乳酸(A-α-1成分)、聚-D乳酸(A-α-2成分)主要由式(1)表示的L-乳酸单元或D-乳酸单元构成。
聚-L乳酸(A-α-1成分)或聚-D乳酸(A-α-2成分)的光学纯度优选为90~100摩尔%。光学纯度比其低时,聚乳酸的结晶性、熔点下降,难以得到高耐热性。因此,聚-L乳酸或聚-D乳酸的熔点优选为160℃以上、更优选为170℃以上、进一步优选为175℃以上。从该观点考虑,聚合物原料的乳酸或丙交酯的光学纯度的选择优选为96~100摩尔%、更优选为97.5~100摩尔%、进一步优选为98.5~100摩尔%、尤其优选为99~100摩尔%的范围。
作为共聚单元,如果是聚-L乳酸,则可举出D-乳酸单元,如果是聚-D乳酸,则可举出L-乳酸单元。另外,还可举出乳酸单元以外的单元。共聚单元的比例优选为10摩尔%以下、更优选为5摩尔%以下、进一步优选为2摩尔%以下、最优选为1摩尔%以下。
作为共聚单元,可以例示来自具有能够形成2个以上酯键的官能团的二羧酸、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。
作为二羧酸,可举出琥珀酸、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,可举出乙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、丙三醇、山梨糖醇酐、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚(亚丙基二醇)、聚丙二醇等脂肪族多元醇类。另外,可举出在双酚上加成了环氧乙烷的化合物等芳香族多元醇等。作为羟基羧酸,可举出羟基乙酸、羟基丁酸等。作为内酯,可举出乙交酯、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。
为了使本发明树脂组合物兼具机械物性和成型性,聚L-乳酸(A-α-1成分)和聚D-乳酸(A-α-2成分)的重均分子量优选为8万~30万、更有选为10万~25万、进一步优选为12万~23万的范围。
聚-L乳酸(A-α-1成分)优选含有90摩尔%以上的L-乳酸单元,聚-D乳酸(A-α-2成分)优选含有90摩尔%以上的D-乳酸单元。
聚L-乳酸(A-α-1成分)和聚D-乳酸(A-α-2成分)可以用现有公知的方法制造,例如可以例示L-丙交酯或D-丙交酯的熔融开环聚合法、低分子量聚乳酸的固相聚合法、以及将乳酸脱水缩合的直接聚合法等。聚合反应可以用现有公知的反应装置实施,例如将具备螺带叶片等高粘度用搅拌桨的立式反应器或卧式反应器单独、或并列使用。另外,可以是间歇式、连续式或半间歇式中的任一种,也可以将它们组合使用。固相聚合法中,从防止颗粒的熔接、生产效率方面考虑,优选使预聚物预先结晶化。在被固定的立式或卧式反应容器、或如滚筒、窑炉那样容器自身旋转的反应容器(旋转窑等)中,在预聚物的玻璃化温度以上且小于熔点的温度范围的一定温度下,或者伴随着聚合的进行逐渐升温而进行聚合。以有效地除去生成的水的目的,可以很好地并用使反应容器类的内部减压的方法、使加热的非活性气体气流流通的方法。
从制造效率、聚合物品质方面考虑,丙交酯的熔融开环聚合优选适用含金属催化剂。从催化剂活性、抑制副反应的观点考虑,优选为含有锡的催化剂,其中优选为II价的锡化合物。具体而言,优选二乙氧基锡、二壬氧基锡、肉豆蔻酸锡、辛酸锡、硬脂酸锡等。其中,由于在FDA中确认了安全性,因此优选辛酸锡。催化剂的使用量是相对于1kg丙交酯类,优选为0.1×10-4~50×10-4摩尔、进而从反应性、得到的聚丙交酯类的色调、稳定性考虑更优选为1×10-4~30×10-4摩尔、特别优选为2×10-4~15×10-4摩尔。
作为聚合引发剂,可以使用醇。作为该醇,优选不阻碍聚乳酸的聚合且为不挥发性,例如可以很好地使用癸醇、十二烷基醇、十四烷基醇、十六烷基醇、十八烷基醇等。
聚合时使用的含金属催化剂优选在使用之前用现有公知的失活剂使其非活性化。作为该失活剂,只要是通常作为聚酯树脂的聚合催化剂的失活剂使用的失活剂,就没有特别限制,优选下述式(2)表示的膦酰基脂肪酸酯。
式中R11~R13各自独立地为碳原子数为1~20的烷基或碳原子数为6~12的芳基。作为烷基,可举出乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。作为芳基,可举出苯基、萘基。对于R11~R13,这些可以完全相同也可以不同。另外,n31为1~3的整数。
作为式(2)表示的化合物,可举出二乙基膦酰基乙酸乙酯、二正丙基膦酰基乙酸乙酯、二正丁基膦酰基乙酸乙酯、二正己基膦酰基乙酸乙酯、二正辛基膦酰基乙酸乙酯、二正癸基膦酰基乙酸乙酯、二正十二烷基膦酰基乙酸乙酯、二正十八烷基膦酰基乙酸乙酯、二苯基膦酰基乙酸乙酯、二乙基膦酰基乙酸癸酯、二乙基膦酰基乙酸十二烷基酯、二乙基膦酰基乙酸十八烷基酯、二乙基膦酰基丙酸乙酯、二正丙基膦酰基丙酸乙酯、二正丁基膦酰基丙酸乙酯、二正己基膦酰基丙酸乙酯、二正辛基膦酰基丙酸乙酯、二正癸基膦酰基丙酸乙酯、二正十二烷基膦酰基丙酸乙酯、二正十八烷基膦酰基丙酸乙酯、二苯基膦酰基丙酸乙酯、二乙基膦酰基丙酸癸酯、二乙基膦酰基丙酸十二烷基酯、二乙基膦酰基丙酸十八烷基酯、二乙基膦酰基丁酸乙酯、二正丙基膦酰基丁酸乙酯、二正丁基膦酰基丁酸乙酯、二正己基膦酰基丁酸乙酯、二正辛基膦酰基丁酸乙酯、二正癸基膦酰基丁酸乙酯、二正十二烷基膦酰基丁酸乙酯、二正十八烷基膦酰基丁酸乙酯、二苯基膦酰基丁酸乙酯、二乙基膦酰基丁酸癸酯、二乙基膦酰基丁酸十二烷基酯、二乙基膦酰基丁酸十八烷基酯。如果考虑功能、操作的容易性,优选二乙基膦酰基乙酸乙酯、二正丙基膦酰基乙酸乙酯、二正丁基膦酰基乙酸乙酯、二正己基膦酰基乙酸乙酯、二乙基膦酰基乙酸癸酯、二乙基膦酰基乙酸十八烷基酯。
在式(2)中,R11~R13的碳原子数为20以下时,其熔点低于聚乳酸、树脂组合物的制造温度,所以能够充分熔融混合、有效地补充金属聚合催化剂。另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。n31为1~3的整数时,能够有效地补充聚乳酸中的金属聚合催化剂。
相对于聚乳酸100重量份,膦酰基脂肪酸酯的含量优选为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过少时,残留的金属聚合催化剂的失活效率极差,得不到充分的效果。另外,过多时,成型加工时使用的模具的污染变得明显。上述聚合失活剂优选在聚合结束时添加,可以根据需要,在挤出、成型的各工艺中任意添加。
聚乳酸(A-α成分)含有主要由L-乳酸单元构成的聚-L乳酸(A-α-1成分)和主要由D-乳酸单元构成的聚-D乳酸(A-α-2成分)。A-α-1成分与A-α-2成分的重量比优选在10:90~90:10的范围。重量比(A-α-1成分/A-α-2成分)优选在40:60~60:40、特别优选在45:55~55:45的范围。
进而,对于聚L-乳酸(A-α-1成分)与聚D-乳酸(A-α-2成分)的混合物,相对于聚L-乳酸(A-α-1成分)与聚D-乳酸(A-α-2成分)的合计100重量份,优选以0.01~2.0重量份的范围含有式(3)和/或(4)表示的磷酸酯金属盐,从而可以得到高度形成立体络合物结晶的聚乳酸。磷酸酯金属盐少于0.01重量份时,有时无法确认立体络合物结晶的形成、结晶性的提高效果,另外多于2.0重量份而过量地使用时,有时引起着色等聚乳酸成分的分解、异物生成。从该观点考虑,磷酸酯金属盐的适用量更优选在0.02~1.0重量份、进一步优选在0.03~1.0重量份范围进行选择。
(式中R14表示氢原子、或碳原子数为1~4的烷基,R15、R16、R17各自独立地表示氢原子、或碳原子数为1~12的烷基,M1表示碱金属原子、碱土金属原子、锌原子或铝原子,p32表示1或2,q32在M1为碱金属原子、碱土金属原子或锌原子时表示0,q32在M1为铝原子时表示1或2。)
(式中R18、R19各自独立地表示氢原子、或碳原子数为1~12的烷基,M2表示碱金属原子、碱土金属原子、锌原子或铝原子,p33表示1或2,Q33在M2为碱金属原子、碱土金属原子或锌原子时表示0,q33在M2为铝原子时表示1或2。)
这样制成的聚乳酸成为高度地形成立体络合物结晶的立体络合物聚乳酸(A-α-3成分),优选利用差示扫描量热仪(DSC)测定的升温过程中的来自聚乳酸(A成分)结晶的熔融焓且由下述式表示的立体络合物结晶度为80%以上。
立体络合物结晶度=ΔHms/(ΔHms+ΔHmh)×100
[其中,式中,ΔHmh与ΔHms分别是在差示扫描量热仪(DSC)的升温过程中在小于190℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHmh)、以及190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHms)。]
应予说明,上述ΔHmh和ΔHms是将树脂组合物利用差示扫描量热仪(DSC)在氮气氛下、以20℃/分钟的升温速度进行测定而求得的。
立体络合物结晶度越高,成型性、耐热性越高,立体络合物结晶度更优选为85%以上、进一步优选为90%以上。立体络合物结晶度低于80%时,表现来自聚-L乳酸、聚-D乳酸的均聚乳酸结晶的特征,耐热性变得不充分。
立体络合物聚乳酸的熔点优选为200℃以上、更优选为205℃以上、进一步优选为210℃以上。立体络合物聚乳酸的熔点低于200℃时,其结晶性、熔点低,因此耐热性不充分。
立体络合物聚乳酸的熔融焓优选为20J/g以上、更优选为30J/g以上。熔融焓低于20J/g时,结晶性低、耐热性不充分。具体而言,优选立体络合物结晶度为80%以上、熔点为200℃以上、熔融焓为20J/g以上。
(A-β成分:热塑性树脂)
树脂成分(A成分)可以含有选自芳香族聚酯(A-β-1成分)、聚烯烃(A-β-2成分)和芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)中的至少一种热塑性树脂(A-β成分)。
(A-β-1成分:芳香族聚酯)
作为芳香族聚酯(A-β-1成分),优选在形成聚酯的二羧酸成分与二元醇成分内,二羧酸成分100摩尔%基准的70摩尔%以上为芳香族二羧酸的芳香族聚酯。更优选为90摩尔%以上、最优选为99摩尔%以上为芳香族二羧酸的芳香族聚酯。
作为该二羧酸的例子,可举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、2-氯对苯二甲酸、2,5-二氯对苯二甲酸、2-甲基对苯二甲酸、4,4-二羧酸、4,4-联苯二羧酸、邻苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、双苯甲酸、双(对羧基苯基)甲烷、蒽二羧酸、4,4-二苯基醚二羧酸、4,4-二苯氧基乙烷二羧酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、亚乙基-双-对苯甲酸等。这些二羧酸可以单独使用,或将2种以上混合使用。
除了上述芳香族二羧酸以外,芳香族聚酯(A-β-1成分)还可以共聚小于30摩尔%的脂肪族二羧酸成分。作为其具体例,可举出己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸等。
作为二元醇成分,例如可举出乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、反-或顺-2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、癸二醇、环己二醇、对二甲苯二醇、双酚A、四溴双酚A、四溴双酚A-双(2-羟基乙醚)等。这些可以单独使用、也可以将2种以上混合使用。此外,二元醇成分中的二元酚优选为30摩尔%以下。
作为芳香族聚酯(A-β-1成分),除了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸己二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚亚乙基-1,2-双(苯氧基)乙烷-4,4’-二羧酸酯等以外,可举出聚亚乙基间苯二甲酸酯/对苯二甲酸酯共聚物、聚亚丁基对苯二甲酸酯/间苯二甲酸酯共聚物等共聚聚酯。
芳香族聚酯(A-β-1成分)的端基结构没有特别限定,除了可以是端基中的羟基与羧基的比例大致等量的情况以外,还可以是一方的比例多的情况。另外,也可以是通过与对该端基具有反应性的化合物反应等,这些端基被封端的结构。
芳香族聚酯(A-β-1成分)可以如下制造,按照常规方法,在含有钛、锗、锑等的缩聚催化剂的存在下,一边加热一边使二羧酸成分与二元醇成分聚合,将副生的水或低级醇排到体系外。例如,作为锗系聚合催化剂,可以例示锗的氧化物、氢氧化物、卤化物、醇盐、酚盐等,更具体而言,可以例示氧化锗、氢氧化锗、四氯化锗、四甲氧基锗等。另外,可以与在现有公知的缩聚的前一步骤的酯交换反应中使用的锰、锌、钙、镁等化合物一同使用。还可以酯交换反应结束后利用磷酸或亚磷酸的化合物等使该催化剂失活而缩聚。进而,芳香族聚酯的制造方法可以采用间歇式、连续聚合式中的任意方法。
进而,即便是在芳香族聚酯中,从容易得到长期耐热性方面考虑,特别优选聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯。聚对苯二甲酸丁二醇酯是指由对苯二甲酸或其衍生物、和1,4-丁二醇或其衍生物通过缩聚反应而得到的聚合物。聚对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸或其衍生物、和乙二醇或其衍生物通过缩聚反应而得到的聚合物。如上所述,包括将其它二羧酸成分和其它亚烷基二醇成分共聚而得到的聚合物。
聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯的端基结构与上述同样没有特别限定,更优选末端羧基比末端羟基少。另外,对于制造方法,可以采用上述各种方法,优选连续聚合式的方法。这是因为其品质稳定性高、且在成本方面也有利。进而,作为聚合催化剂,优选使用有机钛化合物。这是因为具有对酯交换反应等的影响少的趋势。
作为该有机钛化合物,作为优选的具体例,可举出四丁氧基钛、异丙氧基钛、草酸钛、乙酸钛、苯甲酸钛、偏苯三酸钛、钛酸四丁酯与偏苯三酸酐的反应物等。有机钛化合物的使用量优选其钛原子相对于构成聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯的酸成分为3~12mg原子%的比例。
芳香族聚酯(A-β-1成分)的分子量没有特别限制,优选将邻氯苯酚作为溶剂在35℃测定的固有粘度为0.5~1.5,特别优选为0.6~1.2。
聚乳酸(A-α成分)与芳香族聚酯(A-β-1成分)的比率优选聚乳酸(A-α成分)为5~95重量%、芳香族聚酯(A-β-1成分)为95~5重量%。更优选聚乳酸(A-α成分)为25~95重量%、芳香族聚酯(A-β-1成分)为75~5重量%。进一步优选聚乳酸(A-α成分)为50~95重量%、芳香族聚酯(A-β-1成分)为50~5重量%。芳香族聚酯的比例为95重量%以上时,环境负荷降低效果变少,芳香族聚酯为5重量%以下时,得不到提高耐水解性与长期耐热性的效果。
(A-β-2成分:聚烯烃)
作为聚烯烃(A-β-2成分),是乙烯、丙烯、丁烯等烯烃类均聚物或共聚物、或是与能够与这些烯烃类共聚的单体成分的共聚物。具体而言,是选自聚乙烯和聚丙烯中的至少1种。特别是从树脂组合物的结晶性的观点考虑,优选聚丙烯。这里所说的聚丙烯意味着至少含有1摩尔%以上的丙烯单元作为结构单元的聚烯烃。上述聚丙烯含有至少1摩尔%以上、优选为10摩尔%以上、特别优选为75摩尔%以上的丙烯单元作为结构单元。
另外,作为其它构成成分,可举出乙烯或碳原子数为4~20的α-烯烃。具体而言,可举出1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯等。这些可以单独使用1种,或将2种以上组合使用。
聚烯烃(A-β-2成分)可以使用熔体体积流动速率(MVR,ISO1133,240℃,2.16kg)的值为1~80cm3/10分钟的聚烯烃。如果使用2~70cm3/10分钟的聚烯烃,则可以成为外观优异的成型品,因此更优选,特别优选3~60cm3/10分钟。
聚乳酸(A-α成分)与聚烯烃(A-β-2成分)的比率优选聚乳酸(A-α成分)为5~95重量%、聚烯烃(A-β-2成分)为95~5重量%。更优选聚乳酸(A-α成分)为25~95重量%、聚烯烃(A-β-2成分)为75~5重量%。进一步优选聚乳酸(A-α成分)为50~95重量%、聚烯烃(A-β-2成分)为50~5重量%。聚烯烃(A-β-2成分)的比例为95重量%以上时,环境负荷降低效果变少,聚烯烃(A-β-2成分)的比例为5重量%以下时,得不到耐冲击性、延性的提高效果。
(A-β-3成分:芳香族聚碳酸酯)
芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)是使二元酚与碳酸酯前体反应而得到的。作为反应方法的一个例子,可举出界面聚合法、熔融酯交换法、碳酸酯预聚物的固相酯交换法、以及环状碳酸酯化合物的开环聚合法等。
作为在这里使用的二元酚的代表性例子,可举出对苯二酚、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、双(4-羟基-3-甲基苯基)硫醚、9,9-双(4-羟基苯基)芴和9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴等。优选的二元酚为双(4-羟基苯基)链烷烃,其中,从韧性、变形特性优异方面考虑,特别优选双酚A,且被通用。
在本发明中,除了作为通用聚碳酸酯的双酚A系的聚碳酸酯以外,可以将使用其它二元酚类而制造的特殊的聚碳酸酯作为A-β-3成分而使用。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)适合对于吸水导致的尺寸变化、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、特别是10摩尔%以上。
尤其要求高刚性且更良好的耐水解性时,A-β-3成分特别优选为以下(1)~(3)的共聚聚碳酸酯。
(1)将构成该聚碳酸酯的二元酚成分设为100摩尔%,BPM成分为20~80摩尔%(更优选为40~75摩尔%、进一步优选为45~65摩尔%)、且BCF成分为20~80摩尔%(更优选为25~60摩尔%、进一步优选为35~55摩尔%)的共聚聚碳酸酯。
(2)将构成该聚碳酸酯的二元酚成分设为100摩尔%,BPA成分为10~95摩尔%(更优选为50~90摩尔%、进一步优选为60~85摩尔%)、且BCF成分为5~90摩尔%(更优选为10~50摩尔%、进一步优选为15~40摩尔%)的共聚聚碳酸酯。
(3)将构成该聚碳酸酯的二元酚成分设为100摩尔%,BPM成分为20~80摩尔%(更优选为40~75摩尔%、进一步优选为45~65摩尔%)、且Bis-TMC成分为20~80摩尔%(更优选为25~60摩尔%、进一步优选为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。另外,还可以将它们与通用的双酚A型的聚碳酸酯混合使用。
对于这些特殊的聚碳酸酯的制法和特性,详细记载在例如日本特开平6-172508号公报、日本特开平8-27370号公报、日本特开2001-55435号公报和日本特开2002-117580号公报等。
应予说明,在上述的各种芳香族聚碳酸酯中,调整共聚组成等,从而使吸水率和Tg(玻璃化温度)在下述范围内的芳香族聚碳酸酯,由于聚合物本身的耐水解性良好、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中特别优选。
(i)吸水率为0.05~0.15%、优选为0.06~0.13%、且Tg为120~180℃的聚碳酸酯,或者
(ii)Tg为160~250℃、优选为170~230℃、且吸水率为0.10~0.30%、优选为0.13~0.30%、更优选为0.14~0.27%的聚碳酸酯。
在这里,芳香族聚碳酸酯的吸水率是如下测定而得到的值: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,测定此时的水分率而得到的值。另外,Tg(玻璃化温度)是按照JISK7121通过差示扫描量热仪(DSC)测定而求出的值。
作为碳酸酯前体,可以使用酰卤、碳酸二酯或卤甲酸酯等。具体而言,可举出光气、碳酸二苯酯或二元酚的二卤甲酸酯等。
将上述二元酚与碳酸酯前体利用界面聚合法而制造芳香族聚碳酸酯时,可以根据需要使用催化剂、封端剂、用于防止二元酚氧化的抗氧化剂等。另外,芳香族聚碳酸酯包括将三官能以上的多官能性芳香族化合物共聚的支链聚碳酸酯、将芳香族或脂肪族(包括脂环式)的二官能性羧酸共聚的聚酯碳酸酯、将二官能性醇(包括脂环式)共聚的共聚聚碳酸酯、以及将该二官能性羧酸和二官能性醇一同共聚的聚酯碳酸酯。另外,还可以是将得到的聚碳酸酯的2种以上混合的混合物。
支链聚碳酸酯增加本发明的树脂组合物的熔融张力,基于该特性,可以改善挤出成型、发泡成型和吹制成型中的成型加工性。其结果,可以得到尺寸精度更优异的利用这些成型法的成型品。
作为用于该支链聚碳酸酯的三官能以上的多官能性芳香族化合物,可以例示4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羟基二苯基)庚烯-2、2,4,6-三甲基-2,4,6-三(4-羟基苯基)庚烷、1,3,5-三(4-羟基苯基)苯、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、2,6-双(2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯酚、以及4-{4-[1,1-双(4-羟基苯基)乙基]苯}-α,α-二甲基苄基苯酚等三酚。作为其它多官能性芳香族化合物,可以例示均苯三酚、2,3',4,5',6-五羟基联苯、四(4-羟基苯基)甲烷、双(2,4-二羟基苯基)酮、1,4-双(4,4-二羟基三苯基甲基)苯、以及偏苯三酸、均苯四甲酸、二苯甲酮四羧酸以及它们的酰基氯等。其中,优选1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷和1,1,1-三(3,5-二甲基-4-羟基苯基)乙烷,特别优选1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷。
将由二元酚衍生的结构单元与由该多官能性芳香族化合物衍生的结构单元的合计设为100摩尔%,由支链聚碳酸酯中的多官能性芳香族化合物衍生的结构单元优选为0.03~1摩尔%、更优选为0.07~0.7摩尔%、特别优选为0.1~0.4摩尔%。
另外,该支链结构单元不仅可以是由多官能性芳香族化合物衍生的结构单元,还可以是像熔融酯交换反应时的副反应那样不使用多官能性芳香族化合物而衍生的结构单元。此外,对于该支链结构的比例,可以利用1H-NMR测定而算出。
另外,芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)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的聚酯碳酸酯、将二官能性醇(包括脂环族)共聚的共聚聚碳酸酯、以及将该二官能性羧酸和二官能性醇一同共聚的聚酯碳酸酯。另外,也可以是将得到的聚碳酸酯的2种以上进行掺和的混合物。
脂肪族的二官能性的羧酸优选为α,ω-二羧酸。作为脂肪族的二官能性的羧酸,优选举出癸二酸(decane diacid)、十二烷二酸、十四烷二酸、十八烷二酸、和二十烷二酸等直链饱和脂肪族二羧酸、以及环己烷二羧酸等的脂环式二羧酸。作为二官能性醇,更优选脂环式二元醇,例如可以例示环己烷二甲醇、环己二醇和三环癸烷二甲醇等。
进而,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。
芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)可以是将上述二元酚不同的聚碳酸酯、含有支链成分的聚碳酸酯、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混合了2种以上的芳香族聚碳酸酯。进而,还可以使用将制造方法不同的聚碳酸酯、封端剂不同的聚碳酸酯等混合2种以上的芳香族聚碳酸酯。
作为聚碳酸酯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、以及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清楚地已知的方法。
芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)的粘均分子量(M)没有特别限定,优选为1×104~5×104、更优选为1.4×104~3×104、进一步优选为1.4×104~2.4×104。粘均分子量小于1×104的聚碳酸酯,有时在实用上的得不到充分的韧性、破裂耐性。另一方面,由粘均分子量超过5×104的聚碳酸酯得到的树脂组合物一般来说需要高成型加工温度、或特殊的成型方法,所以通用性差。高成型加工温度容易导致树脂组合物的变形特性、流变学特性的下降。
应予说明,上述聚碳酸酯也可以是将其粘均分子量在上述范围外的聚碳酸酯混合而得的聚碳酸酯。尤其,具有超过上述值(5×104)的粘均分子量的聚碳酸酯增加本发明的树脂组合物的熔融张力,基于该特性,可以改善挤出成型、发泡成型和吹制成型中的成型加工性。该改善效果比上述支链聚碳酸酯更加良好。
作为更优选的方式,还可以使用A-β-3成分由粘均分子量为7×104~3×105的芳香族聚碳酸酯(I-1成分)和粘均分子量为1×104~3×104的芳香族聚碳酸酯(I-2成分)构成、且其粘均分子量为1.6×104~3.5×104的芳香族聚碳酸酯(I)(以下有时称为“含有高分子量成分的芳香族聚碳酸酯”)。
在该含有高分子量成分的芳香族聚碳酸酯(I成分)中,I-1成分的分子量优选为7×104~2×105、更优选为8×104~2×105、进一步优选为1×105~2×105、特别优选为1×105~1.6×105。另外,I-2成分的分子量优选为1.0×104~2.5×104、更优选为1.1×104~2.4×104、进一步优选为1.2×104~2.4×104、特别优选为1.2×104~2.3×104。
含有高分子量成分的芳香族聚碳酸酯(I成分)可以将上述I-1成分和I-2成分以各种比例进行混合、并调整为满足规定分子量范围而得到。优选在I成分100重量%中,I-1成分为2~40重量%的情形,更优选为I-1成分为3~30重量%,进一步优选为I-1成分为4~20重量%,特别优选为I-1成分为5~20重量%。
另外,作为I成分的制备方法,可举出以下方法:(1)将I-1成分与I-2成分各自独立地进行聚合,并将它们混合的方法;(2)利用以日本特开平5-306336号公报所示的方法为代表的、在同一体系内制造在利用GPC法得到的分子量分布图表中显示多个聚合物峰的芳香族聚碳酸酯的方法,将该芳香族聚碳酸酯制造成满足本发明的单成分的条件的方法;以及(3)将由该制造方法((2)的制造方法)得到的芳香族聚碳酸酯与另外制造的I-1成分和/或I-2成分混合的方法等。
本发明中所谓的粘均分子量(M)如下求出:首先对于在20℃将0.7g聚碳酸酯溶解于二氯甲烷100ml中而得到的溶液,利用奥斯特瓦尔德粘度计,求出由下式算出的比粘度(ηSP),
比粘度(ηSP)=(t-t0)/t0
[t0为二氯甲烷的下落秒数,t为试样溶液的下落秒数]
由求出的比粘度(ηSP),通过下面的数学式来算出粘均分子量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
此外,本发明的树脂组合物中的粘均分子量的算出按以下要点进行。即,将该树脂组合物与其20~30倍重量的二氯甲烷混合,溶解树脂组合物中的可溶成分。通过硅藻土过滤而获得该可溶成分。然后,除去得到的溶液中的溶剂。充分干燥除去溶剂后的固体,得到溶解在二氯甲烷的成分的固体。由将该固体0.7g溶解于二氯甲烷100ml而得到的溶液,与上述同样地求出20℃下的比粘度,由该比粘度,与上述同样地算出粘均分子量M。
芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)可以使用再利用的芳香族聚碳酸酯。此时,与脱石油资源材料的聚乳酸(A-α成分)一同使环境负荷小的成分的比例增大,从环境负荷降低效果方面考虑,成为更优选的材料。再利用的芳香族聚碳酸酯是指从至少由用于制造目标制品的加工工序而形成的树脂成型品不经过聚合物的分解工序而回收的树脂。例如,可以代表性地例示从使用完的制品分开回收的树脂成型品、制品制造时作为不良品而产生的制品分別回收的树脂成型品、以及成型加工时产生的由注入口、流道等不要部分等构成的树脂成型品。
应予说明,分解工序是指将形成芳香族聚碳酸酯的主链的键分解,并将分解生成的单体、低聚物回收为目的的工序,并不是指以混炼、粉碎和加工等为目的的工序中的热分解。
另一方面,所谓的原始的芳香族聚碳酸酯是通常由本公司生产的树脂、以及从市场上购买的树脂等,可以使用其形态被制成粉状、或颗粒状、片状或球状的树脂。再利用的芳香族聚碳酸酯优选使用在其树脂材料100重量%中含有90重量%以上的芳香族聚碳酸酯成分的树脂材料、更优选使用含有95重量%以上、进一步优选使用含有98重量%以上。
作为上述使用完的制品,可以优选地举出以防音壁、玻璃窗、透光屋顶材料、以及汽车天窗等为代表的各种窗体材料、风挡、汽车前照灯透镜等透明部件、水瓶等容器、以及光记录介质等。这些不含有大量的添加剂、其它树脂等,容易获得稳定的目标品质。尤其是在透明的聚碳酸酯成型品表面层叠了硬涂层被膜的成型品可以作为优选方式而例示。这是因为该成型品具有良好的透明性,并且由于硬涂层剂的影响而着色的情况较多。作为该成型品的具体例,可以例示各种窗体材料、风挡、汽车前照灯透镜等透明部件。
另外,对于再利用的芳香族聚碳酸酯,上述不要的树脂成型品的粉碎物、以及将粉碎物再熔融挤出而制造的颗粒均可以使用。另外,树脂成型品实施了印刷涂膜、密封、标记、化妆涂装膜、导电涂装、导电镀、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)、以及将该粉碎再熔融挤出而制造的颗粒均可以使用。
含有上述印刷涂膜等时,由于它们的影响而更容易着色,因此难以充分发挥本发明的效果。因此,在本发明中优选除去印刷涂膜等。作为除去该印刷涂膜、镀覆等的方法,可以举出在2根辊之间压延的方法、与加热·加压水、各种溶剂、酸·碱水溶液等接触的方法、将该除去部分机械削除的方法、照射超声波的方法、以及喷砂处理的方法等,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叠硬涂层被膜而成的成型品中,由于能够实现良好的色相,将粉碎物直接配合更有效,有助于降低环境负荷。粉碎物可以利用公知的粉碎机粉碎树脂成型品而制造。
在A-β-3成分的芳香族聚碳酸酯100重量%中,再利用的芳香族聚碳酸酯可以含有优选5重量%以上、更优选10重量%以上、进一步优选15重量%以上。上限可以是100重量%,但从实用上来说,50重量%以下时,能够得到特性更加稳定的树脂组合物,因此优选。
聚乳酸(A-α成分)与芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)的比率优选聚乳酸(A-α成分)为5~95重量%、芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)为95~5重量%。更优选聚乳酸(A-α成分)为25~95重量%、芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)为75~5重量%。进一步优选聚乳酸(A-α成分)为50~95重量%、芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)为50~5重量%。芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)的比例为95重量%以上时,环境负荷降低效果少,芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)为5重量%以下时,得不到提高耐水解性与机械特性的效果。
<B成分:环状碳二亚胺化合物>
环状碳二亚胺化合物(B成分)具有环状结构。环状碳二亚胺化合物可以具有多个环状结构。
环状结构具有1个碳二亚胺基(-N=C=N-),其第一氮与第二氮通过键合基团而键合。一个环状结构中,只具有1个碳二亚胺基。环状结构中的原子数为8~50,优选为10~30、更优选为10~20、进一步优选为10~15、最优选为10~14。
在这里,环状结构中的原子数是指直接构成环结构的原子的数量,例如,如果是8元环,则为8;如果是50元环,则为50。环状结构中的原子数小于8时,环状碳二亚胺化合物的稳定性下降,有时保管、使用变得困难。另外,从反应性的观点考虑,虽然关于环元数的上限值没有特别限定,但超过50的原子数的环状碳二亚胺化合物在合成上变得困难,成本可能大幅上升。从该观点考虑,环状结构中的原子数选择优选10~30、更优选10~20、进一步优选10~15、最优选10~14的范围。
环状结构是下述式(5)表示的结构。
式中,Q为下述式(5-1)、(5-2)或(5-3)表示的2~4价的键合基团。
——X3—— (5-3)
式中,Ar1和Ar2各自独立地为可以分别含有杂原子以及取代基的2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团。
作为芳香族基团,可举出可以各自含有杂原子而具有杂环结构的、碳原子数为5~15的亚芳基、碳原子数为5~15的芳烃三基、碳原子数为5~15的芳烃四基。作为亚芳基(2价),可举出亚苯基、萘二基等。作为芳烃三基(3价),可举出苯三基、萘三基等。作为芳烃四基(4价),可举出苯四基、萘四基等。这些芳香族基团可以被取代。作为取代基,可举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
R1和R2各自独立地为可以分别含有杂原子以及取代基的、2~4价的碳原子数1~20的脂肪族基团、2~4价的碳原子数3~20的脂环族基团、它们的组合、或这些脂肪族基团、脂环族基团与2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团组合。
作为脂肪族基团,可以举出碳原子数为1~20的亚烷基、碳原子数为1~20的链烷烃三基、碳原子数为1~20的链烷烃四基等。作为亚烷基,可举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基、亚十六烷基等。作为链烷烃三基,可举出甲烷三基、乙烷三基、丙烷三基、丁烷三基、戊烷三基、己烷三基、庚烷三基、辛烷三基、壬烷三基、癸烷三基、十二烷三基、十六烷三基等。作为链烷烃四基,可举出甲烷四基、乙烷四基、丙烷四基、丁烷四基、戊烷四基、己烷四基、庚烷四基、辛烷四基、壬烷四基、癸烷四基、十二烷四基、十六烷四基等。这些脂肪族基团可以被取代。作为取代基,可举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
作为脂环族基团,可举出碳原子数为3~20的亚环烷基、碳原子数为3~20的环烷烃三基、碳原子数为3~20的环烷烃四基。作为亚环烷基,可举出亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基、亚环己基、亚环庚基、亚环辛基、亚环壬基、亚环癸基、亚环十二烷基、亚环十六烷基等。作为环烷烃三基,可举出环丙烷三基、环丁烷三基、环戊烷三基、环己烷三基、环庚烷三基、环辛烷三基、环壬烷三基、环癸烷三基、环十二烷三基、环十六烷三基等。作为环烷烃四基,可举出环丙烷四基、环丁烷四基、环戊烷四基、环己烷四基、环庚烷四基、环辛烷四基、环壬烷四基、环癸烷四基、环十二烷四基、环十六烷四基等。这些脂环族基团可被取代。作为取代基,可以举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
作为芳香族基团,可举出可以分别含有杂原子而具有杂环结构的、碳原子数为5~15的亚芳基、碳原子数为5~15的芳烃三基、碳原子数为5~15的芳烃四基。作为亚芳基,可举出亚苯基、萘二基等。作为芳烃三基(3价),可举出苯三基、萘三基等。作为芳烃四基(4价),可举出苯四基、萘四基等。这些芳香族基团可被取代。作为取代基,可举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
X1和X2各自独立地为可以分别含有杂原子以及取代基的、2~4价的碳原子数1~20的脂肪族基团、2~4价的碳原子数3~20的脂环族基团、2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团、或它们的组合。
作为脂肪族基团,可以举出碳原子数为1~20的亚烷基、碳原子数为1~20的链烷烃三基、碳原子数为1~20的链烷烃四基等。作为亚烷基,可举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基、亚十六烷基等。作为链烷烃三基,可举出甲烷三基、乙烷三基、丙烷三基、丁烷三基、戊烷三基、己烷三基、庚烷三基、辛烷三基、壬烷三基、癸烷三基、十二烷三基、十六烷三基等。作为链烷烃四基,可举出甲烷四基、乙烷四基、丙烷四基、丁烷四基、戊烷四基、己烷四基、庚烷四基、辛烷四基、壬烷四基、癸烷四基、十二烷四基、十六烷四基等。这些脂肪族基团可以被取代。作为取代基,可举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
作为脂环族基团,可举出碳原子数为3~20的亚环烷基、碳原子数为3~20的环烷烃三基、碳原子数为3~20的环烷烃四基。作为亚环烷基,可举出亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基、亚环己基、亚环庚基、亚环辛基、亚环壬基、亚环癸基、亚环十二烷基、亚环十六烷基等。作为烷烃三基,可举出环丙烷三基、环丁烷三基、环戊烷三基、环己烷三基、环庚烷三基、环辛烷三基、环壬烷三基、环癸烷三基、环十二烷三基、环十六烷三基等。作为烷烃四基,可举出环丙烷四基、环丁烷四基、环戊烷四基、环己烷四基、环庚烷四基、环辛烷四基、环壬烷四基、环癸烷四基、环十二烷四基、环十六烷四基等。这些脂环族基团可被取代。作为取代基,可以举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
作为芳香族基团,可举出可以各自含有杂原子而具有杂环结构的、碳原子数为5~15的亚芳基、碳原子数为5~15的芳烃三基、碳原子数为5~15的芳烃四基。作为亚芳基,可举出亚苯基、萘二基等。作为芳烃三基(3价),可举出苯三基、萘三基等。作为芳烃四基(4价),可举出苯四基、萘四基等。这些芳香族基团可被取代。作为取代基,可举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
在式(5-1)、(5-2)中,s、k各自独立地为0~10的整数、优选为0~3的整数、更优选为0~1的整数。这是因为s和k超过10时,会发生环状碳二亚胺化合物在合成上变得困难,成本可能大幅上升的情况。从该观点考虑,整数优选选择0~3的范围。应予说明,s或k为2以上时,作为重复单元的X1或X2可以与其它X1或X2不同。
X3是可以各自含有杂原子以及取代基的、2~4价的碳原子数1~20的脂肪族基团、2~4价的碳原子数3~20的脂环族基团、2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团、或它们的组合。
作为脂肪族基团,可以举出碳原子数为1~20的亚烷基、碳原子数为1~20的链烷烃三基、碳原子数为1~20的链烷烃四基等。作为亚烷基,可举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基、亚十六烷基等。作为链烷烃三基,可举出甲烷三基、乙烷三基、丙烷三基、丁烷三基、戊烷三基、己烷三基、庚烷三基、辛烷三基、壬烷三基、癸烷三基、十二烷三基、十六烷三基等。作为链烷烃四基,可举出甲烷四基、乙烷四基、丙烷四基、丁烷四基、戊烷四基、己烷四基、庚烷四基、辛烷四基、壬烷四基、癸烷四基、十二烷四基、十六烷四基等。这些脂肪族基团可以被取代。作为取代基,可举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
作为脂环族基团,可举出碳原子数为3~20的亚环烷基、碳原子数为3~20的环烷烃三基、碳原子数为3~20的环烷烃四基。作为亚环烷基,可举出亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基、亚环己基、亚环庚基、亚环辛基、亚环壬基、亚环癸基、亚环十二烷基、亚环十六烷基等。烷烃三基,可举出环丙烷三基、环丁烷三基、环戊烷三基、环己烷三基、环庚烷三基、环辛烷三基、环壬烷三基、环癸烷三基、环十二烷三基、环十六烷三基等。作为烷烃四基,可举出环丙烷四基、环丁烷四基、环戊烷四基、环己烷四基、环庚烷四基、环辛烷四基、环壬烷四基、环癸烷四基、环十二烷四基、环十六烷四基等。这些脂环族基团可被取代。作为取代基,可以举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
作为芳香族基团,可举出可以各自含有杂原子而具有杂环结构的、碳原子数为5~15的亚芳基、碳原子数为5~15的芳烃三基、碳原子数为5~15的芳烃四基。作为亚芳基,可举出亚苯基、萘二基等。作为芳烃三基(3价),可举出苯三基、萘三基等。作为芳烃四基(4价),可举出苯四基、萘四基等。这些芳香族基团可被取代。作为取代基,可举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为6~15的芳基、卤素原子、硝基、酰胺基、羟基、酯基、醚基、醛基等。
另外,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3可以含有杂原子,另外,Q为2价的键合基团时,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3全部为2价的基团。Q为3价的键合基团时,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3中的一个是3价的基团。Q为4价的键合基团时,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3中的一个是4价的基团、或二个是3价的基团。
作为本发明中使用的环状碳二亚胺,可举出在式(5)中Q为2价的键合基团的环状碳二亚胺(a)、Q为3价的键合基团的环状碳二亚胺(b)、Q为4价的键合基团的环状碳二亚胺(c)。
<环状碳二亚胺(a)>
Q为2价的键合基团(Qa)的环状碳二亚胺(a)由下述式(6)表示。
式中,Qa为下述式(6-1)、(6-2)或(6-3)表示的2价的键合基团。
——Xa 3—— (6-3)
(式中,Ara 1、Ara 2、Ra 1、Ra 2、Xa 1、Xa 2、Xa 3、sa和ka与各个式(5-1)~(5-3)的Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2、X3、s和k相同。但是这些为2价的基团。)
作为该环状碳二亚胺化合物(a),可举出以下化合物。
(n5=1~6的整数)
(n6=1~6的整数)
(m7=0~3,n7=0~3的整数)
(m8=0~5,n8=0~5的整数)
(n9=0~5的整数)
(n10=0~20的整数)
(m11,n11,p11,q11=1~6的整数)
(m12,n12,p12=1~6的整数)
(n14=0~16的整数)
(m15,n15=0~3的整数)
(m16,p16=1~5,n16=1~6的整数)
(n17=1~6的整数)
<环状碳二亚胺(b)>
Q为3价的键合基团(Qb)的环状碳二亚胺(b)由下述式(7)表示。
式中,Qb是下述式(7-1)、(7-2)或(7-3)表示的3价的键合基团,Y为担载环状结构的载体。
——Xb 3—— (7-3)
式中,Arb 1、Arb 2、Rb 1、Rb 2、Xb 1、Xb 2、Xb 3、sb和kb与各个式(5-1)~(5-3)的Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2、X3、s和k相同。但是它们中的一个是3价的基团。
Y为单键、双键、原子、原子团或聚合物。Y为键合部,多个环状结构介由Y键合而形成式(7)表示的结构。作为该环状碳二亚胺化合物(b),可举出下述化合物。
(n22=1~6的整数)
(m23,n28=1~6的整数)
(m24,n24,p24=1~6的整数)
<环状碳二亚胺(c)>
Q为4价的键合基团(Qc)的环状碳二亚胺(c)由下述式(8)表示。
式中,Qc为下述式(8-1)、(8-2)或(8-3)表示的4价的键合基团,Z1和Z2是担载环状结构的载体。Z1和Z2可以互相键合而形成环状结构。
——Xc 3—— (8-3)
Arc 1、Arc 2、Rc 1、Rc 2、Xc 1、Xc 2、Xc 3、sc和kc与各个式(5-1)~(5-3)的Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2、X3、s和k相同。但是,对于Arc 1、Arc 2、Rc 1、Rc 2、Xc 1、Xc 2和Xc 3,它们中的一个是4价的基团、或二个是3价的基团。
Z1和Z2各自独立地为单键、双键、原子、原子团或聚合物。Z1和Z2为键合部,多个环状结构介由Z1和Z2键合而形成式(8)表示的结构。作为该环状碳二亚胺化合物(c),可举出下述化合物。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,环状碳二亚胺化合物(B成分)的含量为0.001~10重量份、优选为0.01~7重量份、更优选为0.1重量份~5重量份。环状碳二亚胺化合物(B成分)的含量少于0.001重量份时,由于相对于树脂成分(A成分)的末端量,环状碳二亚胺的碳二亚胺基的数量过少,所以得不到充分的耐水解性提高效果。另外,环状碳二亚胺化合物的添加量多于10重量份时,反而使耐水解性恶化。
树脂中添加的环状碳二亚胺化合物(B成分)与树脂末端的羧基反应,但剩余的环状碳二亚胺化合物(B成分)以未反应的状态残留在树脂组合物中。本发明的B成分的含量是指残留在树脂中的环状碳二亚胺化合物(B成分)的量。
残留在树脂组合物中的B成分与通过树脂的水解而产生的末端羧基反应,抑制树脂的水解。此时,不游离出异氰酸酯化合物,因此不发出恶臭。
<环状碳二亚胺化合物的制造方法>
环状碳二亚胺化合物(B成分)可以通过现有公知的方法而制造。作为例子,可举出由胺体经由异氰酸酯体而制造的方法、由胺体经由异硫氰酸酯体而制造的方法、由胺体经由三苯基膦体而制造的方法、由胺体经由脲体而制造的方法、由胺体经由硫脲体而制造的方法、由羧酸体经由异氰酸酯体而制造的方法、将内酰胺体衍生而制造的方法等。
另外,本发明的环状碳二亚胺化合物可以将以下文献中记载的方法进行组合及改变而制造,可以根据制造的化合物而采用适当的方法。
(1)Tetrahedron Letters,Vol.34,No.32,515-5158,1993.Medium-andLarge-Membered Rings from Bis(iminophosphoranes):An EfficientPreparation of Cyclic Carbodiimides,Pedro Molina etal.
(2)Journal of Organic Chemistry,Vol.61,No.13,4289-4299,1996.NewModels for the Study of the Racemization Mechanism of Carbodiimides.Synthesis and Structure(X-ray Crystallography and 1H NMR)of CyclicCarbodiimides,Pedro Molina etal.
(3)Journal of Organic Chemistry,Vol.43,No8,1944-1946,1978.Macrocyclic Ureas as Masked Isocyanates,Henri Ulrich etal.
(4)Journal of Organic Chemistry,Vol.48,No.10,1694-1700,1983.Synthesis and Reactions of Cyclic Carbodiimides,R.Richteretal.
(5)Journal of Organic Chemistry,Vol.59,No.24,7306-7315,1994.A New and Efficient Preparation of Cyclic Carbodiimides fromBis(iminophosphoranea)and the System Boc2O/DMAP,Pedro Molina etal.
根据要制造的化合物采用适当的制法即可,例如通过以下工序制造的化合物,可以很好地用作本发明中使用的环状碳二亚胺化合物。
(1)使下述式(a-1)表示的硝基苯酚、下述式(a-2)表示的硝基苯酚和下述式(b)表示的化合物反应,得到下述式(c)表示的硝基体的工序;
HO——Ar1——NO2 (a-1)
HO——Ar2——NO2 (a-2)
E1——X——E2 (b)
(2)将得到的硝基体还原而得到下述式(d)表示的胺体的工序;
(3)使得到的胺体与二溴化三苯基膦反应而得到下述式(e)表示的三苯基膦体的工序;以及
(4)将得到的三苯基膦体在反应体系中进行异氰酸酯化后,直接脱羧的工序。
上述式中,Ar1和Ar2各自独立地为可以被碳原子数为1~6的烷基或苯基所取代的芳香族基团。E1和E2各自独立地为选自卤素原子、甲苯磺酰氧基和甲烷磺酰氧基、苯磺酰氧基、对溴苯磺酰氧基中的基团。Ara为苯基。X为下述式(i-1)至(i-3)的键合基团。
(式中,ni-1为1~6的整数。)
(式中,mi-2和ni-2各自独立地为0~3的整数。)
(式中,Ri-3和R’i-3各自独立地表示碳原子数为1~6的烷基、苯基。)
<C成分:抗氧化剂>
本发明的树脂组合物含有选自受阻酚系化合物、亚磷酸酯系化合物、亚膦酸酯系化合物和硫醚系化合物中的至少1种作为抗氧化剂(C成分)。通过含有抗氧化剂(C成分),不仅成型加工时的色相、流动性稳定,而且对于耐水解性提高也有效。
作为受阻酚系化合物,例如可以例示α-生育酚、丁基羟基甲苯、芥子醇、维生素E、正十八烷基-β-(4’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)丙酸酯、2-叔丁基-6-(3’-叔丁基-5’-甲基-2’-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,6-二叔丁基-4-(N,N-二甲基氨基甲基)苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸酯二乙基酯、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-环己基苯酚)、2,2’-二亚甲基-双(6-α-甲基-苄基-对甲酚)2,2’-乙叉基-双(4,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-丁叉基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-丁叉基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、三乙二醇-N-双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、1,6-己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、双[2-叔丁基-4-甲基6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)苯基]对苯二甲酸酯、3,9-双{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]-1,1,-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)硫醚、4,4’-二硫代双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-三硫代双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2-硫代二亚乙基双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4-双(正辛硫基)-6-(4-羟基-3’,5’-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、N,N’-六亚甲基双-(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、N,N’-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]肼、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)异氰脲酸酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)异氰脲酸酯、1,3,5-三2[3(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基]乙基异氰脲酸酯、和四[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷等。
在上述化合物中,在本发明中优选利用四[亚甲基-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]甲烷、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、和3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷。特别优选十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯。这些均可以容易地获得。上述受阻酚系化合物可以单独使用,或将2种以上组合使用。
作为亚磷酸酯系化合物,可举出亚磷酸三苯酯、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、三(二乙基苯基)亚磷酸酯、三(二异丙基苯基)亚磷酸酯、三(二正丁基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(2,6-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、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、双{2,4-双(1-甲基-1-苯基乙基)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、和二环己基季戊四醇二亚磷酸酯等。
进而,作为其它亚磷酸酯系化合物,可以使用与二元酚类反应而具有环状结构的化合物。例如可举出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、和2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛基亚磷酸酯等。优选的亚磷酸酯系化合物是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、和双{2,4-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯基}季戊四醇二亚磷酸酯。这些均可以容易地获得。上述亚磷酸酯系化合物可以单独使用,或将2种以上组合使用。
作为亚膦酸酯系化合物,可举出四(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。该亚膦酸酯系化合物能够与上述具有取代有2个以上烷基的芳基的亚磷酸酯系化合物并用而优选。
作为亚膦酸酯系化合物,优选为四(2,4-二叔丁基苯基)-亚联苯基二亚膦酸酯,以该亚膦酸酯为主成分的稳定剂市售的有SandostabP-EPQ(商标,Clariant公司制)和Irgafos P-EPQ(商标,CIBASPECIALTYCHEMICALS公司制),可以使用任一种。上述亚膦酸酯系化合物可以单独使用,或将2种以上组合使用。
作为硫醚系化合物,可举出硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸双十三烷基酯、硫代二丙酸二肉豆蔻酯、硫代二丙酸二硬脂酯、季戊四醇-四(3-月桂基硫代丙酸酯)、季戊四醇-四(3-十二烷基硫代丙酸酯)、季戊四醇-四(3-十八烷基硫代丙酸酯)、季戊四醇四(3-肉豆蔻基硫代丙酸酯)、季戊四醇-四(3-硬脂基硫代丙酸酯)等。上述硫醚系化合物可以单独使用,或将2种以上组合使用。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,抗氧化剂(C成分)的含量为0.001~2重量份、优选为0.005~1重量份、更优选为0.01~0.5重量份。该配合量少于0.001重量份时,抗氧化效果不足,不仅成型加工时的色相、流动性变得不稳定,而且耐水解性也恶化。另外,该配合量多于2重量份时,来自抗氧化剂的反应成分等反而使耐水解性恶化。
另外,优选将上述受阻酚系化合物与亚磷酸酯系化合物、亚膦酸酯系化合物、硫醚系化合物中的任意1种以上组合使用。通过将受阻酚系化合物与亚磷酸酯系化合物、亚膦酸酯系化合物、硫醚系化合物中的任意1种组合使用,发挥作为稳定剂的协同效果,具有进一步提高成型加工时的色相、流动性的稳定化、耐水解性的效果。
特别是优选将受阻酚系化合物与亚磷酸酯系化合物组合使用。受阻酚系化合物与亚磷酸酯系化合物的重量比优选为受阻酚系化合物:亚磷酸酯系化合物=10:1~1:2、更优选为受阻酚系化合物:亚磷酸酯系化合物=5:1~1:1。
<D成分:封端剂>
封端剂(D成分)是与树脂成分(A成分)的羧基末端的一部分或全部进行反应而发挥封端作用的化合物,是环氧化合物、唑啉化合物、嗪化合物等加成反应型的化合物。在这里,B成分的环状碳二亚胺不包含在封端剂(D成分)中。如果使用加成反应型的化合物,则不需要像通过例如醇与羧基的脱水缩合反应进行的封端那样将多余的副生成物排到反应体系外。因而,通过使加成反应型的封端剂添加·混合·反应,可以抑制副生成物导致的树脂的分解,且能够得到充分的羧基封端效果,可以得到具备实用上充分的耐水解性的树脂组合物、以及由该树脂组合物形成的成型品。
在封端剂(D成分)中,作为环氧化合物,例如可举出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-氯代邻苯二甲酰亚胺、N-缩水甘油基-4,5-二氯代邻苯二甲酰亚胺、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-溴代邻苯二甲酰亚胺、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基醚、2-甲基辛基缩水甘油基醚、苯基缩水甘油基醚、3-(2-联苯基氧)-1,2-环氧丙烷、烯丙基缩水甘油基醚、丁基缩水甘油基醚、月桂基缩水甘油基醚、苄基缩水甘油基醚、环己基缩水甘油基醚、α-甲苯基缩水甘油基醚、对叔丁基苯基缩水甘油基醚、甲基丙烯酸缩水甘油基醚、环氧乙烷、环氧丙烷、氧化苯乙烯、环氧辛烷、对苯二酚二缩水甘油基醚、间苯二酚二缩水甘油基醚、1,6-己二醇二缩水甘油基醚、加氢双酚A-二缩水甘油基醚、对苯二甲酸二缩水甘油基酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油基酯、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油基酯、邻苯二甲酸二甲基二缩水甘油基酯、亚苯基二缩水甘油基醚、亚乙基二缩水甘油基醚、亚丙基二缩水甘油基醚、亚丁基二缩水甘油基醚、亚己基二缩水甘油基醚、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、乙烯基环己烯二环氧化物等。
进而,在本发明中可以使用含有环氧基的聚合物,从与聚乳酸的相溶性方面考虑,可以优选使用丙烯酸系聚合物。作为这样的聚合物,例如可举出含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯单体彼此的聚合物、含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯单体与(甲基)丙烯酸酯单体的共聚物、具有环氧基的丙烯酸酯单体彼此的聚合物、具有环氧基的丙烯酸酯单体与丙烯酸酯单体的共聚物、具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯单体与丙烯酸酯单体的共聚物、具有环氧基的丙烯酸酯单体与(甲基)丙烯酸酯单体的共聚物等。另外,作为具有环氧基的丙烯酸-苯乙烯系共聚物,可举出苯乙烯单体与具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯单体的共聚物、苯乙烯单体与具有环氧基的丙烯酸酯单体的共聚物。从这些环氧化合物中任意选择1种或2种以上的化合物,将聚乳酸单元的羧基末端进行封端即可,但从反应性方面考虑,优选环氧乙烷、环氧丙烷、苯基缩水甘油基醚、邻苯基苯基缩水甘油基醚、对叔丁基苯基缩水甘油基醚、N-缩水甘油基邻苯二甲酰亚胺、对苯二酚二缩水甘油基醚、间苯二酚二缩水甘油基醚、1,6-己二醇二缩水甘油基醚、加氢双酚A-二缩水甘油基醚等。
作为封端剂(D成分)中的唑啉化合物,例如可举出2-甲氧基-2-唑啉、2-乙氧基-2-唑啉、2-丙氧基-2-唑啉、2-丁氧基-2-唑啉、2-戊氧基-2-唑啉、2-己氧基-2-唑啉、2-庚氧基-2-唑啉、2-辛氧基-2-唑啉、2-壬氧基-2-唑啉、2-癸氧基-2-唑啉、2-环戊氧基-2-唑啉、2-环己氧基-2-唑啉、2-烯丙氧基-2-唑啉、2-甲基丙烯酰氧基-2-唑啉、2-巴豆基氧基-2-唑啉、2-苯氧基-2-唑啉、2-甲苯基-2-唑啉、2-邻乙基苯氧基-2-唑啉、2-邻丙基苯氧基-2-唑啉、2-邻苯基苯氧基-2-唑啉、2-间乙基苯氧基-2-唑啉、2-间丙基苯氧基-2-唑啉、2-对苯基苯氧基-2-唑啉、2-甲基-2-唑啉、2-乙基-2-唑啉、2-丙基-2-唑啉、2-丁基-2-唑啉、2-戊基-2-唑啉、2-己基-2-唑啉、2-庚基-2-唑啉、2-辛基-2-唑啉、2-壬基-2-唑啉、2-癸基-2-唑啉、2-环戊基-2-唑啉、2-环己基-2-唑啉、2-烯丙基-2-唑啉、2-甲基烯丙基-2-唑啉、2-巴豆基-2-唑啉、2-苯基-2-唑啉、2-邻乙基苯基-2-唑啉、2-邻丙基苯基-2-唑啉、2-邻苯基苯基-2-唑啉、2-间乙基苯基-2-唑啉、2-间丙基苯基-2-唑啉、2-对苯基苯基-2-唑啉等。
进而可举出2,2′-双(2-唑啉)、2,2′-双(4-甲基-2-唑啉)、2,2′-双(4,4′-二甲基-2-唑啉)、2,2′-双(4-乙基-2-唑啉)、2,2′-双(4,4′-二乙基-2-唑啉)、2,2′-双(4-丙基-2-唑啉)、2,2′-双(4-丁基-2-唑啉)、2,2′-双(4-己基-2-唑啉)、2,2′-双(4-苯基-2-唑啉)、2,2′-双(4-环己基-2-唑啉)、2,2′-双(4-苄基-2-唑啉)、2,2′-对亚苯基双(2-唑啉)、2,2′-间亚苯基双(2-唑啉)、2,2′-邻亚苯基双(2-唑啉)、2,2′-对亚苯基双(4-甲基-2-唑啉)、2,2′-对亚苯基双(4,4′-二甲基-2-唑啉)、2,2′-间亚苯基双(4-甲基-2-唑啉)、2,2′-间亚苯基双(4,4′-二甲基-2-唑啉)、2,2′-亚乙基双(2-唑啉)、2,2′-四亚甲基双(2-唑啉)、2,2′-六亚甲基双(2-唑啉)、2,2′-八亚甲基双(2-唑啉)、2,2′-十亚甲基双(2-唑啉)、2,2′-亚乙基双(4-甲基-2-唑啉)、2,2′-四亚甲基双(4,4′-二甲基-2-唑啉)、2,2′-9,9′-二苯氧基乙烷双(2-唑啉)、2,2′-亚环己基双(2-唑啉)、2,2′-二亚苯基双(2-唑啉)等。
作为封端剂(D成分)中的嗪化合物,例如可举出2-甲氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-乙氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-丙氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-丁氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-戊氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-己氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-庚氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-辛氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-壬氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-癸氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-环戊氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-己氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-烯丙氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-甲基烯丙氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪、2-巴豆氧基-5,6-二氢-4H-1,3-嗪等,进一步可举出2,2′-双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)、2,2′-亚甲基双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)、2,2′-亚乙基双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)、2,2′-亚丙基双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)、2,2′-亚丁基双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)、2,2′-六亚甲基双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)、2,2′-对亚苯基双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)、2,2′-间亚苯基双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)、2,2′-亚萘基双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)、2,2′-P,P′-二亚苯基双(5,6-二氢-4H-1,3-嗪)等。进而,可举出含有上述化合物作为单体单元的聚嗪化合物等。从这些嗪化合物中任意选择1种或2种以上的化合物对聚乳酸单元的羧基末端进行封端即可。
另外,可以从已经例示的唑啉化合物和上述嗪化合物等中任意选择1种或2种以上的化合物而并用,对聚乳酸的羧基末端进行封端,但从耐热性和反应性、与聚乳酸的亲和性方面考虑,优选2,2′-间亚苯基双(2-唑啉)、2,2′-对亚苯基双(2-唑啉)。
作为具体的羧基末端封端程度,从提高耐水解性方面考虑,聚乳酸的羧基末端的浓度优选为10当量/103kg以下、进一步优选为6当量/103kg以下。
作为将聚乳酸(A-α成分)的羧基末端进行封端的方法,只要使封端剂进行反应即可,作为通过加成反应来将羧基末端进行封端的方法,可以通过在聚乳酸的熔融状态下,使环氧化合物、唑啉化合物和嗪化合物等封端剂适量反应而得到,可以在聚合物的聚合反应结束后,添加封端剂,并使其反应。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,该封端剂(D成分)的含量优选为0.001~10重量份,更优选为0.01~5重量份,进一步优选为0.1~3重量份。含量小于0.001重量份时,封端剂的添加量相对于羧基末端过少,得不到充分的耐水解性;超过10重量份时,引起凝胶化等,使得流动性明显下降。
<E成分:水滑石>
本发明的树脂组合物可以含有水滑石(E成分)。本发明中使用的水滑石(E成分)优选下述通式(9)表示的合成水滑石。
[M2+ 1-xN3+ x(OH)2][An- x/n·mH2O] (9)
(式中的M2+表示镁离子、锌离子等2价的金属离子,N3+表示铝离子、铬离子等3价的金属离子,An-表示n价的层间阴离子,x为0<x≤0.33,m为0≤m<2,n为1≤n≤5的整数。)
式(9)中的[M2+ 1-xN3+ x(OH)2]是氢氧化物片,通过6个OH包围金属离子而形成的八面体互相共有棱而形成。该氢氧化物片重叠而形成层状结构。式(9)中的[An- x/n·mH2O]表示进入氢氧化物片之间的n价的阴离子与结晶水。
M2+只要是2价的金属离子,就没有特别限定,一般优选使用镁离子。另外,N3+只要是3价的金属离子,就没有特别限定,一般优选使用铝离子,An-优选使用碳酸根离子。
虽然水滑石提高聚乳酸的耐水解性的机理尚未确定,但可以认为是因为吸附通过热分解和水解产生的乳酸等成为聚乳酸的水解反应的催化剂的酸。
水滑石(E成分)优选通过煅烧进行脱水处理。煅烧处理的温度可根据水滑石的化学结构而任意选择。例如,M2+为镁离子、N3+为铝离子、An-为碳酸根离子,镁离子:铝离子=2:1(x=0.33)时,结晶水的脱水温度为210℃,因此在该温度以上进行煅烧处理,从而可以脱水,随着x变得小于0.33,结晶水的脱水温度变低。通过使用脱水处理的水滑石,可以防止挤出、成型等工序中的树脂的分解,因此可以得到耐水解性更优异的树脂组合物。因此,式(9)中的m的范围优选为0≤m<0.5,最优选为0≤m<0.1。
另外,水滑石(E成分)优选经过表面处理。作为表面处理剂,可举出硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机硅化合物、脂肪酸、脂肪酸盐、合成树脂等,特别是可以很好地使用与聚乳酸的相容性良好的脂肪酸、脂肪酸盐。通过将水滑石进行表面处理,不仅可以防止挤出、成型等工序中的聚乳酸的分解,而且提高水滑石向聚乳酸中的分散,有效地进行酸的吸附,可得到耐水解性更优异的树脂组合物。
用于表面处理的脂肪酸,只要是脂肪酸就没有特别限定,优选沸点比较高的碳原子数为12以上的高级脂肪酸。作为具体例,可举出月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等。另外,用于表面处理的脂肪酸盐,只要是脂肪酸盐,就没有特别限定,优选沸点比较高的碳原子数为12以上的高级脂肪酸盐。作为具体例,可举出月桂酸盐、肉豆蔻酸盐、棕榈酸盐、硬脂酸盐、油酸盐、亚油酸盐、亚麻酸盐等。作为高级脂肪酸盐中使用的盐,优选钠、钾、锌等的无机化合物。
在本发明中,可以使用未进行脱水处理、表面处理的水滑石,进行了脱水处理、表面处理中的任一种的水滑石,进行了脱水处理、表面处理这二者的水滑石中的任一水滑石。可以优选使用进行了脱水处理、表面处理中的任一种的水滑石,更优选使用进行了脱水处理、表面处理这二者的水滑石。
作为没有进行脱水处理、表面处理的水滑石,可举出DHT-6(协和化学工业(株)制),作为仅进行了脱水处理的水滑石,可举出DHT-4C(协和化学工业(株)制),作为仅进行了表面处理的水滑石,可举出DHT-4A(协和化学工业(株)制),作为进行了脱水处理、表面处理这两者的水滑石,可举出DHT-4A-2(协和化学工业(株)制),它们可以分别作为市售品而得到。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,,水滑石(E成分)的含量优选为0.01~0.3重量份、更优选为0.03~0.2重量份、最优选为0.05~0.2重量份。水滑石的添加量为0.01重量份以下时,得不到提高耐水解性的效果;水滑石(E成分)的含量为0.3重量份以上时,引起聚乳酸的热分解等,反而使耐水解性恶化。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,本发明的树脂组合物优选含有水滑石(E成分)0.01~0.3重量份。
<F成分:冲击改性剂>
本发明的树脂组合物可以含有冲击改性剂(F成分)。通过配合冲击改性剂(F成分),不仅能够提高耐冲击性,而且还具有提高耐水解性的效果。作为冲击改性剂(F成分),优选使用(F-α)冲击改性剂(F-α成分)和/或(F-β)实质上不含有橡胶成分的冲击改性剂(F-β成分),所述(F-α)冲击改性剂(F-α成分)的内部至少具有1种以上的橡胶层,其成分是选自丙烯酸系成分、硅系成分、苯乙烯系成分、腈系成分、共轭二烯系成分、聚氨酯系成分、以及乙烯丙烯系成分中的至少1种以上,橡胶层以外的成分为乙烯基单体。
它们2种可单独使用,也可并用,在各个种类中,可使用单个以上的化合物是不言而喻的。优选根据其目的而将它们分别使用。
(F-α成分)
F-α成分是如下的冲击改性剂,其内部至少具有1种以上的橡胶层,其成分为选自丙烯酸系成分、硅系成分、苯乙烯系成分、腈系成分、共轭二烯系成分、聚氨酯系成分和乙烯丙烯系成分中的1种以上,橡胶层以外的成分为乙烯基单体。作为F-α成分,优选选自含有橡胶成分且其含量小于40重量%的含乙烯基单元的树脂(F-α-1成分)、橡胶成分含量40重量%以上的含乙烯基单元的树脂(F-α-2成分)中的至少一种树脂。
(F-α-1成分)
含有橡胶成分且其含量小于40重量%的含乙烯基单元的树脂(F-α-1成分)是至少将1种以上的乙烯基单体和小于40重量%的橡胶成分聚合而得到的树脂。
作为上述乙烯基单体,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基二甲苯基、乙基苯乙烯、二甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、乙烯基萘、甲氧基苯乙烯、单溴代苯乙烯、二溴代苯乙烯、氟代苯乙烯、三溴代苯乙烯等苯乙烯衍生物等苯乙烯系化合物。另外,可以举出丙烯腈、甲基丙烯腈等氰化乙烯基化合物。另外可举出丙烯酸苯基酯、丙烯酸苄基酯等丙烯酸芳基酯。另外,可举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸十二烷基酯等丙烯酸烷基酯。另外,可举出甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸苄基酯等甲基丙烯酸芳基酯。另外,可举出甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸十二烷基酯等甲基丙烯酸烷基酯。另外,可举出甲基丙烯酸缩水甘油酯等含环氧基的甲基丙烯酸酯。另外可举出马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺等马来酰亚胺系单体。另外,可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、苯二甲酸、衣康酸等α,β-不饱和羧酸及其酐。进而这些可单独使用或使用2种以上。
作为能够与上述乙烯基单体共聚的橡胶成分,可举出聚丁二烯、聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯的无规共聚物和嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯酸烷基酯或/和甲基丙烯酸烷基酯与丁二烯的共聚物、丁二烯-异戊二烯共聚物等二烯系共聚物、乙烯-丙烯无规共聚物和嵌段共聚物、乙烯-丁烯的无规共聚物和嵌段共聚物等乙烯与α-烯烃的共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁基酯共聚物等乙烯与不饱和羧酸酯的共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等乙烯与脂肪族乙烯基的共聚物、乙烯-丙烯-己二烯共聚物等乙烯与丙烯与非共轭二烯的三元聚合物、聚丙烯酸丁基酯等丙烯酸系橡胶、以及具有聚有机硅氧烷橡胶成分与聚(甲基)丙烯酸烷基酯橡胶成分以不能分离的方式相互络合而成的结构的复合橡胶(以下IPN型橡胶)等。
作为上述含有橡胶成分、且其含量小于40重量%的含乙烯基单元成分的树脂(F-α-1成分),例如可举出苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS树脂)、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(加氢SBS树脂)、加氢苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(加氢SIS树脂)、高冲击聚苯乙烯(HIPS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)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS树脂)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS树脂)、丙烯腈-苯乙烯·丙烯酸橡胶共聚物(ASA树脂)、丙烯腈-乙烯丙烯系橡胶-苯乙烯共聚物(AES树脂)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS树脂)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-苯乙烯共聚物(MAS树脂)、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA树脂)和苯乙烯-IPN型橡胶共聚物等树脂、或它们的混合物。应予说明,该苯乙烯系热塑性树脂在其制造时通过使用茂金属催化剂等催化剂,可以是间规聚苯乙烯等具有高立构规整性的树脂。进而,根据情况,还可以使用通过阴离子活性聚合、自由基活性聚合等方法而得到的分子量分布窄的聚合物、共聚物、嵌段共聚物、以及立构规整性高的聚合物、共聚物。它们可以使用1种,或将2种以上混合使用。
在它们之中,优选使用选自高冲击聚苯乙烯(HIPS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)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸橡胶共聚物(ASA树脂)、丙烯腈-乙烯丙烯系橡胶-苯乙烯共聚物(AES树脂)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS树脂)中的1种或将2种以上混合使用,其中,最优选使用ABS树脂、ASA树脂、AES树脂。
本发明中使用的ABS树脂是在二烯系橡胶成分中接枝聚合氰化乙烯基化合物和芳香族乙烯基化合物而得到的热塑性接枝共聚物(ABS共聚物)、以及氰化乙烯基化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物(AS共聚物)的混合物。应予说明,该氰化乙烯基化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物还可以是由在二烯系橡胶成分中接枝共聚氰化乙烯基化合物和芳香族乙烯基化合物而得到的热塑性接枝共聚物构成的树脂的制造时副生的共聚物。另外,也可以是另行使芳香族乙烯基化合物与氰化乙烯基化合物进行共聚而得到的共聚物。该由氰化乙烯基化合物和芳香族乙烯基化合物形成的共聚物的分子量优选以对比粘度计为0.2~1.0、更优选为0.25~0.5。此外,该AS共聚物的比例可以通过在丙酮等该AS共聚物的良溶剂中溶解ABS树脂,离心分离其可溶成分等方法获取。另一方面,其不溶成分(凝胶)为实质的ABS共聚物。
另外,接枝的氰化乙烯基化合物和芳香族乙烯基化合物相对于二烯系橡胶成分的重量比例(接枝率)优选为20~200重量%,更优选为20~70重量%的接枝率。
作为形成ABS树脂的二烯系橡胶成分,例如可以利用聚丁二烯、聚异戊二烯和苯乙烯-丁二烯共聚物等玻璃化温度为10℃以下的橡胶,其比例在ABS树脂成分100重量%中优选为5~39.9重量%、更优选为10~35重量%、进一步优选为10~25重量%。
作为接枝于二烯系橡胶成分上的氰化乙烯基化合物,可以举出上述氰化乙烯基化合物,可以特别优选使用丙烯腈。另外,作为接枝于二烯系橡胶成分的芳香族乙烯基化合物,同样可以使用上述芳香族乙烯基化合物,可以特别优选使用苯乙烯和α-甲基苯乙烯。该接枝于二烯系橡胶成分的成分的比例是在ABS树脂成分100重量%中优选为60.1~95重量%、更优选为65~90重量%、进一步优选为75~90重量%。进而,相对于该氰化乙烯基化合物和芳香族乙烯基化合物的合计量100重量%,氰化乙烯基化合物优选为5~50重量%、更优选为10~30重量%,以及芳香族乙烯基化合物优选为95~50重量%、更优选为90~70重量%。另外,对于在上述二烯系橡胶成分上接枝的成分的一部分,可以与(甲基)丙烯酸甲基酯、丙烯酸乙基酯、马来酸酐、N取代马来酰亚胺等混合使用,它们的含有比例在ABS树脂成分中优选为15重量%以下。进而,对于反应中使用的引发剂、链转移剂、乳化剂等,可以根据需要,可使用现有公知的各种引发剂、链转移剂、乳化剂。
在ABS树脂中,橡胶粒径优选为0.1~5.0μm、更优选为0.3~3.0μm、进一步优选为0.4~1.5μm、特比优选为0.4~0.9μm。可以使用该橡胶粒径的分布为单一分布的树脂、以及具有2个峰以上的多个峰的树脂中的任一种,另外,对于其形态,可以是橡胶粒子构成单一相的树脂,也可以是在橡胶粒子的周围包含包藏(オクルード)相而具有萨拉米(サラミ)结构的形态。
该ABS树脂可以利用本体聚合法、悬浮聚合、乳液聚合中的任一方法来制造,另外,共聚的方法可以是一步共聚,也可以是多步共聚。进而,作为聚合法,除了一般的乳液聚合法以外,可举出使用过硫酸钾等引发剂的无皂聚合法、种子聚合法、两步溶胀聚合法等。另外,还可以进行以下方法:在悬浮聚合法中,分别保持水相与单体相,将两者正确地供给到连续式的分散机中,以分散机的转速控制粒径的方法;在连续式的制造方法中,在具有分散能力的水性液体中,使单体相通过数~数十μm直径的细径孔或多孔滤器而进行供给来控制粒径的方法等。
本发明中使用的ASA树脂是指在丙烯酸橡胶成分中接枝聚合了氰化乙烯基化合物和芳香族乙烯基化合物而得到的热塑性接枝共聚物,或该热塑性接枝共聚物、以及氰化乙烯基化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物的混合物。在本发明中所说的丙烯酸橡胶是指含有碳原子数为2~10的丙烯酸烷基酯单元的丙烯酸橡胶。进而,可根据需要含有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯作为其它可共聚的成分。作为碳原子数为2~10的丙烯酸烷基酯,优选可举出丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯。该丙烯酸烷基酯优选在丙烯酸酯橡胶100重量%中含有50重量%以上。进而该丙烯酸酯橡胶至少部分发生交联,作为该交联剂,可举出二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸烯丙酯、聚丙二醇二丙烯酸酯等。相对于丙烯酸酯橡胶,该交联剂优选使用0.01~3重量%。丙烯酸橡胶成分的比例在ASA树脂100重量%中优选为5~39.9重量%、更优选为10~35重量%、进一步优选为10~25重量%。
另外,相对于该合计量100重量%,氰化乙烯基化合物和芳香族乙烯基化合物的比例优选氰化乙烯基化合物为5~50重量%、芳香族乙烯基化合物为95~50重量%,特别优选氰化乙烯基化合物为15~35重量%、芳香族乙烯基化合物为85~65重量%。作为制造方法,可以使用与上述ABS树脂相同的制造方法。
本发明中使用的AES树脂是指在乙烯-丙烯橡胶成分或乙烯-丙烯-二烯橡胶成分上接枝聚合了氰化乙烯基化合物和芳香族乙烯基化合物的热塑性接枝共聚物,或该热塑性接枝共聚物、以及氰化乙烯基化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物的混合物。作为制造方法,可以使用与上述ABS树脂相同的制造方法。
(F-α-2成分)
橡胶成分含量40重量%以上的含乙烯基单元的树脂(F-α-2成分)是指至少将1种以上的乙烯基单体和40重量%以上的橡胶成分聚合而得到的树脂。
另外,可举出该橡胶成分与上述单体的嵌段共聚物。作为该嵌段共聚物,具体而言,可举出苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯弹性体(加氢苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯弹性体)和加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体等热塑性弹性体。
另外,还可以使用作为其它热塑性弹性体已知的各种的弹性聚合物、例如聚氨酯弹性体、聚酯弹性体、聚醚酰胺弹性体等。
作为这里所说的橡胶成分,可举出丁二烯橡胶、丁二烯-丙烯酸复合橡胶、丙烯酸橡胶、丙烯酸-硅复合橡胶、异丁烯-硅复合橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁橡胶、乙烯-丙烯橡胶、腈橡胶、乙烯-丙烯酸橡胶、硅橡胶、表氯醇橡胶、氟橡胶以及对它们的不饱和键部分进行了加氢的橡胶。
其中优选含有玻璃化温度为10℃以下、更优选为-10℃以下、进一步优选为-30℃以下的橡胶成分的冲击改性剂。特别优选使用了丁二烯橡胶、丁二烯-丙烯酸复合橡胶、丙烯酸橡胶、丙烯酸-硅复合橡胶的冲击改性剂。复合橡胶是指共聚了2种橡胶成分的橡胶或以无法分离地相互络合而形成IPN结构的方式聚合的橡胶。
作为芳香族乙烯,可举出苯乙烯、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。另外,作为丙烯酸酯,可举出丙烯酸甲酯、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,可举出甲基丙烯酸甲酯、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。
橡胶成分含量40重量%以上的含乙烯基单元的树脂可以利用本体聚合法、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合中的任一聚合法来制造,共聚的方式可以是一步接枝,也可以是多步接枝。另外,还可以是与仅由制造时副生的接枝成分形成的共聚合物的混合物。进而,作为聚合法,除了一般的乳液聚合法以外,可举出使用过硫酸钾等引发剂的无皂聚合法、种子聚合法、两步溶胀聚合法等。另外,还可以进行以下方法:在悬浮聚合法中,分别保持水相与单体相,将两者正确地供给到连续式的分散机中,以分散机的转速控制粒径的方法;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,使单体相通过数~数十μm直径的细径孔或多孔滤器而进行供给来控制粒径的方法等。
该树脂均可从市场中容易地获得。例如作为橡胶成分,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,可举出钟渊化学工业(株)的KANE ACE B系列、Mitsubishi Rayon(株)的Methablene C系列、吴羽化学工业(株)的EXL系列、HIA系列、BTA系列、KCA系列、Ubesaikon(株)的UCL Modifier resin系列。作为橡胶成分,以丙烯酸-硅复合橡胶为主体的橡胶,可举出由MitsubishiRayon(株)以Methablene S-2001或SRK-200的商品名市售的橡胶。
对于含有该橡胶成分且其含量小于40重量%的含乙烯基单元成分的树脂与橡胶成分含量40重量%以上的含乙烯基单元成分的树脂的并用,为了进一步提高耐冲击性,作为其优选方式,可举出相对于含有橡胶成分且其含量小于40重量%的含乙烯基单元成分的树脂100重量份,含有0.5~50重量份的橡胶成分含量40重量%以上的含乙烯基单元成分的树脂。
(F-β成分)
作为本发明的实质上不含有橡胶成分的冲击改性剂(F-β成分),优选选自共聚聚酯和共聚聚乙烯中的至少一种树脂。
作为共聚聚酯,可例示含有聚乳酸成分的共聚聚酯、含有聚亚丁基己二酸酯对苯二甲酸酯成分的具有星型结构的共聚聚酯等。具体而言,可例示由大日本油墨化学工业(株)以Plamate的商品名销售的PlamatePD-150、PD-350等。另外,可例示由BASF Japan(株)以Ecoflex的商品名销售的Ecoflex SBX7025。
作为共聚聚乙烯,可例示由住友化学(株)以BONDFAST的商品名市售的由乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯形成的BONDFAST E、以及含有丙烯酸甲酯单元的BONDFAST 7M,DuPont公司制BiomaXStrong100等。
聚酯弹性体是以聚对苯二甲酸丁二醇酯骨架作为主要骨架的、共聚了聚亚烷基二醇的弹性体,例如可例示帝人(株)制TR-EL-1等。
聚酰胺弹性体是将聚酰胺低聚物作为硬链段,将聚酯或聚醚酯作为软链段的弹性体,例如可例示富士化成工业(株)公司制TPAE31、TPAE32、TPAE38等。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,冲击改性剂(F成分)的含量优选为2~100重量份、更优选为3~90重量份、进一步优选为5~80重量份。含量小于2重量份时,冲击改性剂的添加量过少,得不到充分的耐冲击性、耐水解性;超过100重量份时,不仅引起耐热性的恶化,而且大多冲击改性剂来自石油,所以从环境负荷方面也不优选。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,本发明的树脂组合物优选含有冲击改性剂(F成分)2~100重量份。
<G成分:阻燃剂>
本发明的树脂组合物可以含有选自磷系阻燃剂(G-1成分)、氮系阻燃剂(G-2成分)、金属氢氧化物系阻燃剂(G-3成分)、金属氧化物系阻燃剂(G-4成分)和溴系阻燃剂(G-5成分)中的至少一种阻燃剂(G成分)。这些阻燃剂(G成分)可单独使用或使用2种以上,在各个种类中,也可以使用单个以上的化合物。其使用优选根据目的而分开使用。
(磷系阻燃剂:G-1成分)
作为磷系阻燃剂(G-1成分),可举出(1)磷酸酯系阻燃剂、(2)磷腈系阻燃剂、(3)膦酸酯系阻燃剂、(4)次膦酸金属盐系阻燃剂、(5)磷酸金属盐系阻燃剂。
(1)磷酸酯系阻燃剂
作为可以在本发明中使用的磷酸酯系阻燃剂,可举出磷酸酯化合物、磷杂菲化合物等。作为磷酸酯系阻燃剂的具体例,尤其可以举出下述式(10)表示的1种或2种以上的磷酸酯化合物。
式中X34为从对苯二酚、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。n34为0~5的整数,或在n数不同的磷酸酯的混合物的情况下,为0~5的平均值。R21、R22、R23和R24各自独立地为由被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、对枯基苯酚衍生的基团。
进而,在优选情况下,可举出式中的X34为从对苯二酚、间苯二酚、双酚A和二羟基联苯衍生的基团,n34为1~3的整数,或在n数不同的磷酸酯的混合物的情况下,为其平均值,R21、R22、R23和R24各自独立地为由被1个以上的卤素原子取代或未取代的苯酚、甲酚、二甲苯酚衍生的基团。
在该磷酸酯系阻燃剂中,由于耐水解性等也优异,作为磷酸酯化合物,可以优选使用磷酸三苯基酯,作为磷酸酯低聚物,可以优选使用间苯二酚双(磷酸双二甲苯基酯)和双酚A双(磷酸二苯基酯)。进而,从耐热性等方面考虑,优选间苯二酚双(磷酸双二甲苯基酯)和双酚A双(磷酸二苯基酯)。这是因为它们的耐热性也良好,所以它们没有热劣化或挥发等弊端。
(2)磷腈系阻燃剂
本发明中使用的磷腈系阻燃剂是磷腈线状聚合物、磷腈环状聚合物等,是具有下述式(11)表示的重复单元的低聚物至聚合物,优选其数平均聚合度为3以上。直链状、环状均可,但特别优选使用环状3聚体。另外,也可以是将直链状物、环状物以任意比例混合而成的混合物。
式中A、B各自独立地表示O、N、S原子。R25、R26各自独立地为碳原子数为6~15的芳基、碳原子数为6~15的烷基、碳原子数为6~15的芳烷基、或碳原子数为6~15的环烷基。R25与R26可连结为环状结构。x35、y35为0或1。n35为数平均聚合度,表示3或大于3的数值。
该磷腈线状聚合物、磷腈环状聚合物可以如下合成:使六氯环三膦腈、八氯环四膦腈、或它们的环状低聚物开环聚合而得到的聚(二氯膦腈)和醇、酚、胺、硫醇、格氏试剂等亲核试剂用公知的方法反应。
(3)膦酸酯系阻燃剂
膦酸酯系阻燃剂优选由下述通式(12)表示的阻燃剂。
式中R27和R28各自独立地为碳原子数为1~24的支链或无支链的亚烷基、碳原子数为6~20的取代或非取代的亚芳基、碳原子数为6~30的取代或非取代的亚芳烷(aralkylene)基、或者碳原子数为6~30的取代或非取代的亚烷芳(alkarylene)基。
R29为氢原子、碳原子数为1~24的支链或无支链的烷基、碳原子数为6~20的取代或非取代的芳基、碳原子数为6~30的取代或非取代的芳烷基、或者碳原子数为6~30的取代或非取代的烷芳(alkaryl)基。x36和y36各自独立地为1~50的数。
(4)次膦酸金属盐系阻燃剂
作为有机次膦酸金属盐,可以举出特别是由下述通式(13)、(14)表示的1种或2种以上。
式中,R31、R32、R33、R34各自独立地为碳原子数为1~20的直链或支链的烷基、碳原子数为6~20的环烷基、碳原子数为6~20的芳基、或碳原子数为7~20的芳烷基。R35为碳原子数为1~20的直链或支链的亚烷基、碳原子数为6~20的亚环烷基、碳原子数为6~20的亚芳基、碳原子数为7~20的亚烷基亚芳基、或碳原子数为7~20的亚环烷基亚芳基。M3、M4为Mg、Ca、Al、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K或质子化的氮碱基。X38为1或2,m37、m38为2或3,n38为1或3。
为了适度保持阻燃剂中的磷含量,很好地体现阻燃性,同时很好地体现树脂组合物的结晶性,R31、R32、R33、R34可以优选选择碳原子数为1~20的直链或支链烷基、碳原子数为6~20的环烷基或碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20芳烷基。其中,可优选选择碳原子数为1~20的直链或支链烷基、碳原子数为6~20的芳基。
具体而言,例如可优选例示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基或苯基。为了适度保持阻燃剂中的磷含量,很好地体现阻燃性,同时很好地体现树脂组合物的结晶性,R35优选选择碳原子数在1~10的范围的直链或支链亚烷基、碳原子数为6~20的亚环烷基、碳原子数为6~20的亚芳基、碳原子数为7~20的亚烷基亚芳基、碳原子数为7~20的亚环烷基亚芳基。
具体而言,例如可例示亚甲基、亚乙基、甲基乙烷-1,3-二基、丙烷-1,3-二基、2,2-二甲基丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、辛烷-1,8-二基、亚苯基、亚萘基、乙基亚苯基、叔丁基亚苯基、甲基亚萘基、乙基亚萘基、亚苯基亚甲基、亚苯基亚乙基、亚苯基亚丙基、亚苯基亚丁基等。
M3、M4为选自Mg、Ca、Al、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K和质子化氮碱基中的至少一种,作为质子化氮碱基,例如可举出酰胺基、铵基、烷基铵基或来自三聚氰胺的基团。
为了提高本发明的树脂组合物的阻燃性、结晶性、成型性等,M3、M4优选为选自Mg、Ca、Al、Zn、以及酰胺基、铵基、烷基铵基或来自三聚氰胺的基团中的一种。其中,最优选选择Al。
并用式(13)和(14)表示的次膦酸盐时,(13)/(14)的重量比优选选择10/90至30/70的范围。
为了提高耐湿性,本发明中使用的次膦酸金属盐系阻燃剂可将表面进行被覆处理而使用,可利用热固性树脂等进行被覆。作为上述热固性树脂,例如可举出酚醛树脂、三聚氰胺系树脂、脲系树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅系树脂等,它们可使用1种,或使用2种以上。
为了提高与基础树脂的密合性,本发明中使用的次膦酸金属盐系阻燃剂可利用表面处理剂等进行表面处理而使用。作为这样的表面处理剂,可使用官能性化合物(例如,环氧系化合物、硅烷系化合物、钛酸酯系化合物等)等。
(5)磷酸金属盐系阻燃剂
作为磷酸金属盐,优选含有铝的、下述通式(15)表示的亚磷酸铝、下述通式(16)表示的磷酸铝、下述通式(17)表示的磷酸二氢铝。
通式(15)~(17)表示的阻燃剂中,从树脂组合物的热稳定性、阻燃性方面考虑,优选由通式(15)和(16)表示的阻燃剂,从热稳定性、阻燃性方面考虑,特别优选通式(15)表示的亚磷酸铝,从阻燃性方面考虑,最优选发泡性的亚磷酸铝。
发泡性的亚磷酸铝盐可通过利用磷酸或亚磷酸成分、铝化合物、以及进一步根据需要使用的碱成分进行反应而得到。可代替铝化合物和碱成分而使用碱性的铝化合物(氢氧化铝等)。这样的发泡性的亚磷酸铝,例如可以从太平化学产业(株)以商品名“APA系列(APA-100等)”等购得。
发泡性的亚磷酸铝通常在380℃~480℃的温度中能发泡优选为10~70倍、更优选为20~50倍、进一步优选为30~40倍左右。
作为最优选的磷酸金属盐的亚磷酸铝中的铝含量优选为5~25重量%、更优选为8~20重量%左右。另外,磷含量优选为15~35重量%、更优选为16~35重量%、进一步优选为17~33重量%左右。以5重量%的浓度含有亚磷酸铝的水分散液的pH优选为3.5~8.5、更优选为4~8、进一步优选为4.5~7.5左右。亚磷酸铝通常可以使用粒状体。粒子状的亚磷酸铝的平均粒径优选为0.01~100μm、更优选为0.1~50μm左右。亚磷酸铝的吸油量优选为15~50mL/100g、更优选为20~40mL/100g、进一步优选为25~30mL/100g左右。亚磷酸铝的BET比表面积优选为0.3~2m2/g、更优选为0.5~1.5m2/g、进一步优选为0.8~1.2m2/g左右。这样的金属盐由于安全性优异,所以环境负荷少,从经济方面也有利,而且添加到树脂组合物中时,成为热稳定性、耐热性、成型性优异的材料。
为了提高耐湿性,本发明中使用的磷酸金属盐系阻燃剂可将表面进行被覆处理而使用,可利用热固性树脂等进行被覆。作为上述热固性树脂,例如可举出酚醛树脂、三聚氰胺系树脂、脲系树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅系树脂等,它们可使用1种,或使用2种以上。
为了提高与基础树脂的密合性,本发明中使用的磷酸金属盐系阻燃剂可利用表面处理剂等进行表面处理而使用。作为这样的表面处理剂,可使用官能性化合物(例如,环氧系化合物、硅烷系化合物、钛酸酯系化合物等)等。
(氮系阻燃剂:G-2成分)
作为氮系阻燃剂(G-2成分),优选使用选自三聚氰胺系化合物、三聚氰胺系化合物与聚磷酸的反应产物以及三聚氰胺的缩合物与聚磷酸的反应产物中的至少一种,特别优选选自式(18)或(19)表示的阻燃剂中的至少一种。
[式中,R41~R46各自独立地为氢原子、碳原子数为1~8的烷基、碳原子数为5~16的环烷基、(它们未被取代,或被羟基或碳原子数为1~4的羟基烷基取代)、碳原子数为2~8的链烯基、碳原子数为1~8的烷氧基、酰基、酰氧基、碳原子数为6~12的芳基、由-O-RA、-N(RA)(RB)表示的基团。此外,RA和RB为氢原子、碳原子数为1~8的烷基、碳原子数为5~16的环烷基(它们未被取代,或被羟基或碳原子数为1~4的羟基烷基取代)、碳原子数为2~8的链烯基、碳原子数为1~8的烷氧基、酰基或酰氧基、碳原子数为6~12的芳基。但,R41~R46的全部不同时为氢原子,并且式(18)、(19)中,R41~R46的全部不同时为-NH2。X43是可以与三聚氰胺或三嗪化合物形成加成物的酸,s43、t43各自独立地为1或2。]
作为该(18)、(19)表示的阻燃剂,例如优选例示二(三聚氰胺)焦磷酸酯、三聚氰胺聚磷酸酯、蜜勒胺聚磷酸酯、蜜白胺聚磷酸酯、蜜弄聚磷酸酯等。
本发明中,通过在具有三嗪骨架的氮系阻燃剂中加成并用下述式(20)~(23)表示的化合物中的至少一种,可提高本发明的树脂组合物的阻燃性。
式中,R47~R49、R51~R59和R61~R64各自独立地优选例示R41~R46中记载的官能团。例如优选例示三(羟基乙基)异氰脲酸酯、芳炔(アランイン)、甘脲、脲.氰尿酸酯等。该试剂以含有三嗪骨架的氮系阻燃剂为基准在10~50重量%的范围内应用。
(金属氢氧化物系阻燃剂:G-3成分)
作为金属氢氧化物系阻燃剂(G-3成分),可举出氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化锌、氢氧化钾、氢氧化硅、氢氧化钛、氢氧化铁、氢氧化铜、氢氧化钠、氢氧化镍、氢氧化硼、氢氧化锰、氢氧化锂等。由于相对于分子量的羟基浓度高而阻燃效果高、另外毒性低且廉价等理由,特别优选氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙。
为了提高树脂组合物的热稳定性,金属氢氧化物系阻燃剂(G-3成分)优选纯度高,特别优选纯度为99.5%以上。金属氢氧化物系阻燃剂的纯度可用公知的方法测定。例如,用公知方法测定金属氢氧化物系阻燃剂中含有的杂质的含量,从总量中减去上述杂质的含量,即可得到金属氢氧化物系阻燃剂的纯度。例如氢氧化铝的情况下,作为杂质,可举出Fe2O3、SiO2、T-Na2O、S-Na2O等。
Fe2O3的含量是通过溶解于碳酸钠-硼酸液中后,用邻菲咯啉吸光光度法(JISH 1901)求得。SiO2的含量是通过溶解于碳酸钠-硼酸液中后,用钼蓝吸光光度法(JISH 1901)求得。T-Na2O的含量是溶解于硫酸中后,用火焰光度测定法求得;S-Na2O是用温水提取后,用火焰光度测定法求得。将上述求得的含量从氢氧化铝的重量中减去,从而可以得到氢氧化物的纯度。当然,可以将不同的多种金属氢氧化物系阻燃剂组合使用是不言而喻的。
金属氢氧化物系阻燃剂(G-3成分)的形状没有特别限定,优选为粒状。其粒径优选利用激光衍射法求出的平均粒径为约100μm以下。此外,这种情况下,可不考虑粒度分布。从成型工艺中的注塑成型性、混炼时的分散性的观点考虑,平均粒径优选上述范围,进一步优选上述范围中更小的范围。此外,为了提高在树脂组合物中的填充率,当然可以将平均粒径不同的多种金属氢氧化物系阻燃剂组合使用。
另外,优选使用通过氮气吸附法求出的BET比表面积为约5.0m2/g以下的粒子。当然,为了提高在树脂组合物中的填充率,可将BET比表面积不同的多种金属氢氧化物系阻燃剂组合使用。从成型性的观点出发,BET比表面积优选上述范围,进一步优选上述范围中更小的范围。
为了提高耐湿性,金属氢氧化物系阻燃剂(G-3成分)可将表面进行被覆处理而使用,可利用热固性树脂等进行被覆。作为上述热固性树脂,例如可举出酚醛树脂、三聚氰胺系树脂、脲系树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅系树脂等,它们可使用1种,或使用2种以上。
为了提高与基础树脂的密合性,金属氢氧化物系阻燃剂(G-3成分)可利用表面处理剂等进行表面处理而使用。作为这样的表面处理剂,可使用官能性化合物(例如,环氧系化合物、硅烷系化合物、钛酸酯系化合物等)等。
(G-4成分:金属氧化物系阻燃剂)
作为金属氧化物系阻燃剂(G-4成分),可举出氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化锌、氧化钾、氧化硅、氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化钠、氧化镍、氧化硼、氧化锰、氧化锂、氧化锑等。
金属氧化物系阻燃剂(G-4成分)的形状没有特别限定,优选为粒状。其粒径优选利用激光衍射法求出的平均粒径为约100μm以下。此外,这种情况下,可不考虑粒度分布。从成型工艺中的注塑成型性、混炼时的分散性的观点考虑,平均粒径优选上述范围,进一步优选上述范围中更小的范围。此外,为了提高在树脂组合物中的填充率,当然可以将平均粒径不同的多种金属氧化物系阻燃剂组合使用。
另外,优选使用通过氮气吸附法求出的BET比表面积为约5.0m2/g以下的粒子。当然,为了提高在树脂组合物中的填充率,可将BET比表面积不同的多种金属氧化物系阻燃剂组合使用。从成型性的观点出发,BET比表面积优选上述范围,进一步优选上述范围中更小的范围。
为了提高耐湿性,金属氧化物系阻燃剂(G-4成分)可将表面进行被覆处理而使用,可利用热固性树脂等进行被覆。作为上述热固性树脂,例如可举出酚醛树脂、三聚氰胺系树脂、脲系树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅系树脂等,它们可使用1种,或使用2种以上。
为了提高与基础树脂的密合性,本发明中使用的金属氧化物系阻燃剂(G-4成分)可利用表面处理剂等进行表面处理而使用。作为这样的表面处理剂,可使用官能性化合物(例如,环氧系化合物、硅烷系化合物、钛酸酯系化合物等)等。
金属氧化物系阻燃剂(G-4成分)可以分别单独使用,但由于通过与磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、溴系阻燃剂并用使用,从而能够得到特别高的阻燃效果,因此优选。
(溴系阻燃剂:G-5成分)
作为溴系阻燃剂(G-5成分),可举出溴含有率为20重量%以上的溴化双酚A型聚碳酸酯阻燃剂、溴化双酚A型环氧树脂和/或其末端缩水甘油基的一部分或全部被封端的改性物、溴化二苯基醚阻燃剂、溴化酰亚胺阻燃剂、溴化聚苯乙烯阻燃剂等。
作为具体例,可举出十溴二苯基氧化物、八溴二苯基氧化物、四溴二苯基氧化物、四溴邻苯二甲酸酐、六溴环十二烷、双(2,4,6-三溴苯氧基)乙烷、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺、六溴苯、1,1-磺酰[3,5-二溴-4-(2,3-二溴丙氧基)]苯、聚二溴苯醚、四溴双酚S、三(2,3-二溴丙基-1)异氰脲酸酯、三溴苯酚、三溴苯基烯丙基醚、三溴新戊醇、溴化聚苯乙烯、溴化聚乙烯、四溴双酚A、四溴双酚A衍生物、四溴双酚A-环氧低聚物或聚合物、四溴双酚A-碳酸酯低聚物或聚合物、溴化苯酚酚醛清漆环氧化物等溴化环氧树脂、四溴双酚A-双(2-羟基二乙基醚)、四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基醚)、四溴双酚A-双(烯丙基醚)、四溴环辛烷、亚乙基双五溴联苯、三(三溴新戊基)磷酸酯、聚(五溴苄基聚丙烯酸酯)、八溴三甲基苯基茚满、二溴新戊二醇、五溴苄基聚丙烯酸酯、二溴甲苯基缩水甘油基醚、N,N′-亚乙基-双-四溴邻苯二甲酰亚胺等。其中,优选四溴双酚A-环氧低聚物、四溴双酚A-碳酸酯低聚物、溴化环氧树脂。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,选自磷系阻燃剂(G-1成分)、氮系阻燃剂(G-2成分)、金属氢氧化物系阻燃剂(G-3成分)、金属氧化物系阻燃剂(G-4成分)和溴系阻燃剂(G-5成分)中的至少1种阻燃剂(G成分)的含量优选为1~100重量份、更优选为3~90重量份、进一步优选为5~80重量份。含量小于1重量份时,阻燃剂的添加量过少,得不到阻燃性;超过100重量份时,耐热性恶化而脱模性下降,因此不优选。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,本发明的树脂组合物优选含有选自磷系阻燃剂(G-1成分)、氮系阻燃剂(G-2成分)、金属氢氧化物系阻燃剂(G-3成分)、金属氧化物系阻燃剂(G-4成分)和溴系阻燃剂(G-5成分)中的至少一种阻燃剂(G成分)1~100重量份。
<H成分:无机填充剂>
本发明的树脂组合物可以含有无机填充剂(H成分)。通过含有无机填充剂,可以得到机械特性、耐热性、成型性优异的树脂组合物。作为本发明中使用的无机填充剂,可以使用通常的热塑性树脂的强化中使用的纤维状、板状、粉末状的无机填充剂。
具体而言,例如可以举出碳纳米管、玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、石墨纤维、金属纤维、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、镁系晶须、硅系晶须、硅石灰、伊毛缟石、海泡石、石棉、矿渣纤维、硬硅钙石、石膏纤维、二氧化硅纤维、二氧化硅-氧化铝纤维、氧化锆纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维和硼纤维等纤维状无机填充剂、层状硅酸盐、经有机离子交换的层状硅酸盐、玻璃鳞片、非溶胀性云母、石墨、金属箔、陶瓷珠、滑石、粘土、云母、绢云母、沸石、膨润土、白云石、高岭土、粉末硅酸、长石粉、钛酸钾、中空硅球、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、氧化钙、氧化铝、氧化钛、硅酸铝、氧化硅、石膏、均密石英岩、片钠铝石和白土富勒烯等碳纳米粒子等板状、粒子状的无机填充剂。
作为层状硅酸盐的具体例,可举出蒙脱石、贝得石、绿脱石、皂石、锂蒙脱石、锌蒙脱石等蒙脱石系粘土矿物;蛭石、埃洛石、水硅钠石、水羟硅钠石等各种粘土矿物、Li型氟带云母、Na型氟带云母、Li型四硅氟云母、Na型四硅氟云母等溶胀性云母等。它们可以是天然的,也可以是合成的。它们之中,优选蒙脱石、锂蒙脱石等蒙脱石系粘土矿物、Li型氟带云母、Na型四硅氟云母等溶胀性合成云母。
在无机填充剂(H成分)中,优选纤维状或板状的无机填充剂,特别优选玻璃纤维、硅灰石、硼酸铝晶须、钛酸钾晶须、云母及高岭土、经阳离子交换的层状硅酸盐。另外,优选纤维状填充剂的长宽比为5以上,进一步优选10以上,进一步优选20以上。
该填充剂可用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等热塑性树脂、环氧树脂等热固性树脂进行被覆或会聚处理,另外,也可以用氨基硅烷、环氧硅烷等偶联剂来处理。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,无机填充剂(H成分)的含量优选为0.05~150重量份、更优选为0.5~100重量份、进一步优选为1~70重量份、特别优选为1~50重量份、最优选为1~30重量份。含量小于0.05重量份时,增强效果不充分;另外超过150重量份时,由于引起成型品外观的恶化、挤出时的丝束切断等,所以不优选。
<I成分:阻燃助剂>
本发明的树脂组合物可以含有阻燃助剂(I成分)。作为本发明中使用的阻燃助剂(I成分),优选使用芳香族树脂和/或具有原纤维形成能力的含氟聚合物。
作为芳香族树脂,例如可举出聚亚苯基醚树脂、酚醛树脂、芳香族环氧树脂、苯氧基树脂、聚亚苯基硫醚系树脂、聚烯丙酯系树脂、芳香族聚酰胺系树脂和芳香族聚酯酰胺系树脂等。特别优选燃烧时的碳化促进效率高的聚亚苯基醚树脂、酚醛树脂、芳香族环氧树脂、苯氧基树脂。本发明的聚亚苯基醚树脂是指具有亚苯基醚结构的酚的聚合物或共聚物。
作为聚亚苯基醚树脂的具体例,可举出聚(氧-1,4-亚苯基)、聚(氧-2,6-二甲基亚苯基-1,4-二基)、聚(氧-2-甲基-6-乙基亚苯基-1,4-二基)、聚(氧-2,6-二乙基亚苯基-1,4-二基)、聚(氧-2-乙基-6-正丙基亚苯基-1,4-二基)、聚(氧-2,6-二(正丙基)亚苯基-1,4-二基)、聚(氧-2-甲基-6-正丁基亚苯基-1,4-二基)、聚(氧-2-乙基-6-异丙基亚苯基-1,4-二基)、聚(氧-2-甲基-6-羟基乙基亚苯基-1,4-二基)、聚(氧-2-甲基-6-氯乙基亚苯基-1,4-二基)等。其中,特别优选聚(氧-2,6-二甲基亚苯基-1,4-二基)。
作为具有亚苯基醚结构的共聚物,可例示2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚物、2,6-二甲基苯酚与邻甲酚的共聚物、或2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚以及邻甲酚的共聚物等。上述聚亚苯基醚聚合物的制造方法没有特别限定,例如可以按照美国专利4788277号说明书中记载的方法等,通过氧化偶联聚合而制造。
另外,聚亚苯基醚树脂的分子量优选例如作为分子量参数,(0.5g/dl氯仿溶液,30℃)对比粘度为0.20~0.70dl/g的范围,更优选为0.30~0.55dl/g的范围。
另外,在不违反本发明主旨前提下,聚亚苯基醚树脂中可以含有各种亚苯基醚单元作为部分结构。作为该结构,例如可举出日本特开昭63-301222号公报等中记载的氧-2-(N,N-二烷基氨基甲基)-6-甲基亚苯基-1,4-二基单元、氧-2-(N-烷基-N-苯基氨基甲基)-6-甲基亚苯基-1,4-二基单元等。另外,还包括在聚亚苯基醚树脂的主链中少量结合有联苯醌等的树脂。
聚亚苯基醚树脂中还可以含有由α,β-不饱和羧酸或其酐等乙烯性不饱和化合物而改性的聚亚苯基醚树脂。使用该改性聚亚苯基醚树脂时,可提供与乙烯基化合物聚合物的混合性优异、且没有相剥离等的成型体。作为α,β-不饱和羧酸或其酐的例子,可举出日本特公昭49-2343号公报、日本特公平3-52486号公报等中记载的马来酸酐、苯二甲酸、衣康酸、戊烯二酸酐、宁康酸酐、乌头酸酐、降冰片烯二酸酐、5-降冰片烯-2-甲基-2-羧酸、或马来酸、富马酸等。特别优选马来酸酐。
聚亚苯基醚树脂可以利用上述乙烯性不饱和化合物,在有机过氧化物的存在下或不存在下,加热至聚亚苯基醚树脂的玻璃化温度以上的温度,从而可进行改性。在本发明中,可使用预先用上述乙烯性不饱和化合物改性后的聚亚苯基醚树脂。另外,可以通过在制造本发明的树脂组合物时同时添加上述乙烯性不饱和化合物,从而与聚亚苯基醚聚合物反应。
本发明中使用的酚醛树脂只要是具有多个酚性羟基的高分子,即可任意使用,例如可举出酚醛清漆型、甲阶酚醛型和热反应型的树脂、或者将它们改性的树脂。这些可以是未添加固化剂的未固化树脂、半固化树脂、或固化树脂。其中,从耐冲击性、经济性方面考虑,优选未添加固化剂且为非反应性的苯酚酚醛清漆树脂。另外,形状没有特别限定,粉碎品、粒状、鳞片状、粉末状、针状、液状等均可使用。上述酚醛树脂可根据需要以1种或2种以上的混合物的形式使用。酚醛树脂没有特别限定,可以使用一般市售的酚醛树脂。
例如,酚醛清漆型酚醛树脂的情况下,以酚类与醛类的摩尔比为1:0.7~1:0.9的方式加入反应槽中,进一步加入草酸、盐酸、硫酸、甲苯磺酸等催化剂后,进行加热、回流反应。为了除去生成的水,进行真空脱水或静置脱水,进一步除去剩余的水和未反应的酚类而得到。这些树脂通过使用多种原料成分,可得到共缩合酚醛树脂,对此也可同样使用。另外,甲阶酚醛型酚醛树脂的情况下,以酚类与醛类的摩尔比为1:1~1:2的方式加入反应槽中,进一步加入氢氧化钠、氨水、其它碱性物质等催化剂后,通过进行与酚醛清漆型酚醛树脂相同的操作而得到。在此,酚类可举出苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、百里香酚、对叔丁基苯酚、叔丁基邻苯二酚、邻苯二酚、异丁香油酚、邻甲氧基苯酚、4,4’-二羟基苯基丙烷、水杨酸异戊酯、水杨酸苄基酯、水杨酸甲酯、2,6-二叔丁基-对甲酚等。这些酚类可根据需要使用1种或2种以上的混合物。另一方面,醛类可举出甲醛、多聚甲醛、聚甲醛、三烷等。对于这些醛类,也可根据需要使用1种或2种以上的混合物。对于酚醛树脂的分子量也没有特别限定,优选数均分子量200~2,000、进一步优选400~1,500的范围的酚醛树脂在机械物性、成型加工性、经济性上优异,因此优选。
本发明中使用的芳香族系环氧树脂和苯氧基树脂是指由芳香族多元醇和表卤醇合成的环氧树脂和苯氧基树脂。其中特别优选通过双酚A与表氯醇的缩合反应而形成的环氧树脂和苯氧基树脂。另外,可以使用作为平均分子量优选为10000~50000、更优选为10000~40000的树脂。作为芳香族系环氧树脂的具体例,有东都化成(株)制Epotohto YD系列等,作为苯氧基树脂的具体例,有东都化成(株)Phenotohto等,这些可以在市场上容易购得。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,芳香族树脂的含量优选为0.1~30重量份、更优选为0.5~25重量份、进一步优选为1~20重量份。
作为本发明中使用的具有原纤维形成能力的含氟聚合物,可举出聚四氟乙烯、四氟乙烯系共聚物(例如,四氟乙烯/六氟丙烯共聚物等)、美国专利第4379910号公报中所示的部分氟化聚合物、由氟化二苯酚制造的聚碳酸酯树脂等。优选为聚四氟乙烯(以下有时称为PTFE)。
具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯(原纤维化PTFE)具有极高的分子量,显示通过剪切力等外部作用而使PTFE彼此结合成纤维状的趋势。其数均分子量优选为150万~数千万的范围。该下限更优选为300万。该数均分子量如日本特开平6-145520号公报中所公开的那样,基于380℃下的聚四氟乙烯的熔融粘度而算出。即,原纤维化PTFE优选用该公报中记载的方法测定的380℃下的熔融粘度为107~1013poise范围、更优选为108~1012poise的范围。
该PTFE,除了固体形状的PTFE,还可以使用水性分散液形态的PTFE。另外,为了提高树脂中的分散性、得到进一步良好的阻燃性和机械特性,该具有原纤维形成能力的PTFE可使用与其他树脂的混合形态的PTFE混合物。另外,如日本特开平6-145520号公报中公开的那样,还可优选利用具有将该原纤维化PTFE作为芯、将低分子量的聚四氟乙烯作为壳的结构的制品。
作为原纤维化PTFE的市售品,可举出Dupont-Mitsui Fluorochemicals(株)的Teflon(注册商标)6J,Daikin工业(株)的POLYFLONMPA FA500、F-201L等。作为原纤维化PTFE的水性分散液的市售品,可举出Asahi-ICI Fluoropolymers(株)制的Fluon AD-1、AD-936,Daikin工业(株)制的Fluon D-1、D-2,Dupont-Mitsui Fluoro chemicals(株)制的Teflon(注册商标)30J等作为代表。
作为混合形态的原纤维化PTFE,可以使用通过以下方法得到的混合形态的原纤维化PTFE:(1)将原纤维化PTFE的水性分散液与有机聚合物的水性分散液或溶液进行混合并进行共沉淀而得到共凝聚混合物的方法(日本特开昭60-258263号公报、日本特开昭63-154744号公报等中记载的方法);(2)将原纤维化PTFE的水性分散液与干燥的有机聚合物粒子进行混合的方法(日本特开平4-272957号公报中记载的方法);(3)将原纤维化PTFE的水性分散液与有机聚合物粒子溶液均匀混合,由该混合物将各自的介质同时除去的方法(日本特开平06-220210号公报、日本特开平08-188653号公报等中记载的方法);(4)在原纤维化PTFE的水性分散液中将形成有机聚合物的单体聚合的方法(日本特开平9-95583号公报中记载的方法);以及(5)将PTFE的水性分散液与有机聚合物分散液均匀混合后,进一步在该混合分散液中将乙烯基系单体聚合后,得到混合物的方法(日本特开平11-29679号等中记载的方法)。作为这些混合形态的原纤维化PTFE的市售品,可例示Mitsubishi Rayon(株)的“Methablene A3800”(商品名)、GESpecialty Chemicals公司制“BLENDEX B449”(商品名)和PacificInterchem Corporation公司制“POLY TS AD001”(商品名)等。作为混合形态中的原纤维化PTFE的比例,在该混合物100重量%中,原纤维化PTFE优选为10~80重量%、更优选为15~75重量%。原纤维化PTFE的比例在该范围时,可以实现原纤维化PTFE的良好的分散性。
以树脂成分(A成分)100重量份为基准,具有原纤维形成能力的含氟聚合物的含量优选为0.01~3重量份、更优选为0.01~2重量份、进一步优选为0.05~1.5重量份。此外,根据使用、目的,可以将上述芳香族树脂与具有原纤维形成能力的含氟聚合物组合使用。
<光稳定剂>
本发明的树脂组合物可以含有光稳定剂。作为光稳定剂,具体而言,例如可举出二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、芳香族苯甲酸酯系化合物、草酰苯胺系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物和受阻胺系化合物等。
作为二苯甲酮系化合物,可举出二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、2,2’-二羟基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基-5-磺基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮等。
作为苯并三唑系化合物,可举出2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑等。
作为芳香族苯甲酸酯系化合物,可举出对叔丁基苯基水杨酸酯、对辛基苯基水杨酸酯等烷基苯基水杨酸酯类。
作为草酰苯胺系化合物,可举出2-乙氧基-2’-乙基草酰双苯胺、2-乙氧基-5-叔丁基-2’-乙基草酰双苯胺、2-乙氧基-3’-十二烷基草酰双苯胺等。
作为氰基丙烯酸酯系化合物,可举出乙基-2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸酯、2-乙基己基-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸酯等。
作为受阻胺系化合物,可举出4-乙酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-硬脂酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(苯基乙酰氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-十八烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-环己氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶等。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,光稳定剂的含量优选为0.01~3重量份、更优选为0.03~2重量份。
<结晶化促进剂>
本发明的树脂组合物可以含有结晶化促进剂。通过含有结晶化促进剂,可以得到机械特性、耐热性和成型性优异的成型品。
即,通过应用结晶化促进剂,提高聚乳酸(A-α成分)的成型性、结晶性,可以得到在通常的注塑成型中也能够充分结晶化且耐热性、耐湿热稳定性优异的成型品。此外,可以大幅缩短制造成型品的制造时间,其经济效果巨大。
作为结晶化促进剂,无机系的结晶成核剂和有机系的结晶成核剂均可使用。作为无机系的结晶成核剂,可举出滑石、高岭土、二氧化硅、合成云母、粘土、沸石、石墨、炭黑、氧化锌、氧化镁、氧化钛、碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫化钙、氮化硼、蒙脱石、氧化钕、氧化铝、膦酸苯基酯金属盐等。为了提高这些无机系的结晶成核剂在树脂组合物中的分散性及其效果,优选用各种分散助剂进行了处理、一次粒径为0.01~0.5μm左右的高度分散状态的结晶成核剂。
作为有机系的结晶成核剂,可举出苯甲酸钙、苯甲酸钠、苯甲酸锂、苯甲酸钾、苯甲酸镁、苯甲酸钡、草酸钙、对苯二甲酸二钠、对苯二甲酸二锂、对苯二甲酸二钾、月桂酸钠、月桂酸钾、肉豆蔻酸钠、肉豆蔻酸钾、肉豆蔻酸钙、肉豆蔻酸钡、二十八烷酸钠、二十八烷酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、褐煤酸钠、褐煤酸钙、甲苯甲酸钠、水杨酸钠、水杨酸钾、水杨酸锌、二苯甲酸铝、β-萘甲酸钠、β-萘甲酸钾、环己烷羧酸钠等有机羧酸金属盐、对甲苯磺酸钠钠、间苯二甲酸磺酸钠等有机磺酸金属盐。
另外,可举出硬脂酸酰胺、亚乙基双月桂酰胺、棕榈酸酰胺、羟基硬脂酰胺、芥酰胺、均苯三酸三(叔丁酰胺)等有机羧酰胺,低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚异丙烯、聚丁烯、聚-4-甲基戊烯、聚-3-甲基丁烯-1、聚乙烯基环烷烃、聚乙烯基三烷基硅烷、高熔点聚乳酸、乙烯-丙烯酸共聚物的钠盐、苯乙烯-马来酸酐共聚合物的钠盐(所谓的离聚物)、亚苄基山梨糖醇及其衍生物例如二亚苄基山梨糖醇等。
它们之中,优选使用选自滑石和有机羧酸金属盐中的至少1种。本发明中使用的结晶成核剂可以仅使用1种,也可以将2种以上并用。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,结晶化促进剂的含量优选为0.01~30重量份、更优选为0.05~20重量份。
<有机填充剂>
本发明的树脂组合物可以含有有机填充剂。通过含有有机填充剂,可以得到机械特性、耐热性和成型性优异的树脂组合物。
作为有机填充剂,可举出稻壳、木材屑、豆腐渣、废纸粉碎材料、衣料粉碎材料等屑状物;棉纤维、麻纤维、竹纤维、木材纤维、洋麻纤维、黄麻纤维、香蕉纤维、椰子纤维等植物纤维或由这些植物纤维加工而成的浆料或纤维素纤维,以及丝、羊毛、安哥拉羊毛、山羊绒、驼绒等的动物纤维等纤维状物质,聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸纤维等合成纤维,纸粉、木粉、纤维素粉末、稻壳粉末、果壳粉末、几丁质粉末、壳聚糖粉末、蛋白质、淀粉等粉末状物质。从成型性的观点出发,优选纸粉、木粉、竹粉、纤维素粉末、洋麻粉末、稻壳粉末、果壳粉末、几丁质粉末、壳聚糖粉末、蛋白质粉末、淀粉等粉末状物质,优选纸粉、木粉、竹粉、纤维素粉末、洋麻粉末。更优选纸粉、木粉。特别优选纸粉。
这些有机填充剂可使用直接采集自天然物的填充剂,也可使用将废纸、废木材及旧衣物等废料回收利用而得的填充剂。另外作为木材,优选松树、杉树、柏树、枞树等针叶树材;山毛榉、栲树、桉树等阔叶树材等。
从成型性的观点出发,纸粉优选例示含有粘合剂,即在加工纸时通常所使用的醋酸乙烯酯树脂系乳液或丙烯酸树脂系乳液等乳液系粘合剂、聚乙烯醇系粘合剂、聚酰胺系粘合剂等热熔粘合剂等的纸粉。
从成型性和耐热性的观点考虑,相对于树脂成分(A成分)100重量份,有机填充剂的含量优选为1~300重量份、更优选为5~200重量份、进一步优选为10~150重量份、特别优选为15~100重量份。
<脱模剂>
本发明的树脂组合物可以含有脱模剂。作为脱模剂,具体而言,可举出脂肪酸、脂肪酸金属盐、羟基脂肪酸、石蜡、低分子量的聚烯烃、脂肪酸酰胺、亚烷基双脂肪酸酰胺、脂肪族酮、脂肪酸部分皂化酯、脂肪酸低级醇酯、脂肪酸多元醇酯、脂肪酸聚二醇酯、改性有机硅等。通过配合它们,可得到机械特性、成型性、耐热性优异的成型品。
作为脂肪酸,优选碳原子数为6~40的脂肪酸,具体而言,可举出油酸、硬脂酸、月桂酸、羟基硬脂酸、山嵛酸、花生四烯酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸、棕榈酸、褐煤酸及它们的混合物等。作为脂肪酸金属盐,优选碳原子数为6~40的脂肪酸的碱(土)金属盐,具体而言,可举出硬脂酸钙、褐煤酸钠、褐煤酸钙等。
作为羟基脂肪酸,可举出1,2-羟基硬脂酸等。作为石蜡,优选碳原子数为18以上的石蜡,可举出液体石蜡、天然石蜡、微晶蜡、矿脂等。
作为低分子量的聚烯烃,优选例如分子量5000以下的聚烯烃,具体而言,可举出聚乙烯蜡、马来酸改性聚乙烯蜡、氧化型聚乙烯蜡、氯化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等。作为脂肪酸酰胺,优选碳原子数为6以上的脂肪酸酰胺,具体而言,可举出油酰胺、芥酰胺、山嵛酰胺等。
作为亚烷基双脂肪酸酰胺,优选碳原子数为6以上的亚烷基双脂肪酸酰胺,具体而言,可举出亚甲基双硬脂酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、N,N-双(2-羟基乙基)硬脂酰胺等。作为脂肪族酮,优选碳原子数为6以上的脂肪族酮,可举出高级脂肪族酮等。
作为脂肪酸部分皂化酯,可举出褐煤酸部分皂化酯等。作为脂肪酸低级醇酯,可举出硬脂酸酯、油酸酯、亚油酸酯、亚麻酸酯、己二酸酯、山嵛酸酯、花生四烯酸酯、褐煤酸酯、异硬脂酸酯等。
作为脂肪酸多元醇酯,可举出甘油三硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油单硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、季戊四醇三硬脂酸酯、季戊四醇二肉豆蔻酸酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇己二酸酯硬脂酸酯、山梨糖醇酐单山嵛酸酯等。作为脂肪酸聚二醇酯,可举出聚乙二醇脂肪酸酯、聚1,3-丙二醇脂肪酸酯、聚1,2-丙二醇脂肪酸酯等。
作为改性有机硅,可举出聚醚改性有机硅、高级脂肪酸烷氧基改性有机硅、含高级脂肪酸的有机硅、高级脂肪酸酯改性有机硅、甲基丙烯酸改性有机硅、氟改性有机硅等。
其中,优选脂肪酸、脂肪酸金属盐、羟基脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酸部分皂化酯、石蜡、低分子量聚烯烃、脂肪酸酰胺、亚烷基双脂肪酸酰胺,更优选脂肪酸部分皂化酯、亚烷基双脂肪酸酰胺。其中,优选褐煤酸酯、褐煤酸部分皂化酯、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、山梨糖醇酐脂肪酸酯、芥酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺,特别优选褐煤酸部分皂化酯、亚乙基双硬脂酸酰胺。
脱模剂可以使用1种,也可以2种以上组合使用。相对于树脂成分(A成分)100重量份,脱模剂的含量优选为0.01~3重量份、更优选为0.03~2重量份。
<防静电剂>
本发明的树脂组合物可以含有防静电剂。作为防静电剂,可举出(β-月桂酰胺丙酰基)三甲基铵硫酸盐、十二烷基苯磺酸钠等季铵盐系、磺酸盐系化合物、烷基磷酸酯系化合物等。防静电剂可以使用1种,也可以2种以上组合使用。相对于树脂成分(A成分)100重量份,防静电剂的含量优选为0.05~5重量份、更优选为0.1~5重量份。
<增塑剂>
本发明的树脂组合物可以含有增塑剂。作为增塑剂,可举出聚酯系增塑剂、甘油系增塑剂、多元羧酸酯系增塑剂、磷酸酯系增塑剂、聚亚烷基二醇系增塑剂和环氧系增塑剂等。
作为聚酯系增塑剂,可举出由己二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、二苯基二羧酸等酸成分和乙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二乙二醇等二元醇成分形成的聚酯、聚己内酯等由羟基羧酸形成的聚酯等。这些聚酯可以用单官能羧酸或单官能醇来封端。
作为甘油系增塑剂,可举出甘油单硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油单乙酰月桂酸酯、甘油单乙酰单硬脂酸酯、甘油二乙酰油酸酯、甘油单乙酰单褐煤酸酯等。
作为多元羧酸系增塑剂,可举出邻苯二甲酸二甲基酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二苄基酯、邻苯二甲酸丁酯苄酯等邻苯二甲酸酯,偏苯三酸三丁酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三己酯等偏苯三酸酯,己二酸异癸酯、己二酸正癸基正辛酯等己二酸酯,乙酰柠檬酸三丁酯等柠檬酸酯、壬二酸双(2-乙基己基)酯等壬二酸酯、癸二酸二丁酯、癸二酸双(2-乙基己基)酯等癸二酸酯。
作为磷酸酯系增塑剂,可举出磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯基酯、磷酸三(甲苯基)酯、磷酸二苯基-2-乙基己酯等。
作为聚亚烷基二醇系增塑剂,可举出聚乙二醇、聚(1,3-丙二醇)、聚1,2-丙二醇、聚丁二醇、聚(环氧乙烷-环氧丙烷)嵌段和/或无规共聚物、双酚类的环氧乙烷加成聚合物、双酚类的四氢呋喃加成聚合物等聚亚烷基二醇或其末端环氧改性化合物、末端酯改性化合物和末端醚改性化合物等封端剂化合物等。
作为环氧系增塑剂,可举出环氧硬脂酸烷基酯和大豆油的环氧甘油三酯、以及以双酚A和表氯醇为原料的环氧树脂。
作为其它增塑剂的具体例,可举出新戊二醇二苯甲酸酯、二甘醇二苯甲酸、三乙二醇-双(2-乙基丁酸酯)等的脂肪族多元醇的苯甲酸酯;硬脂酰胺等脂肪酸酰胺;油酸丁酯等脂肪酸酯;乙酰蓖麻油酸甲酯、乙酰蓖麻油酸丁酯等羟基酸酯;季戊四醇;各种山梨糖醇、聚丙烯酸酯、硅油和石蜡类等。
作为增塑剂,可以特别优选使用由选自聚酯系增塑剂和聚亚烷基系增塑剂中的至少1种形成的增塑剂,可以只使用1种,或2种以上并用。
相对于树脂成分(A成分)100重量份,增塑剂的含量优选为0.01~30重量份、更优选为0.05~20重量份、进一步优选为0.1~10重量份。在本发明中,结晶成核剂与增塑剂可以各自单独使用,进一步优选两者一同使用。
<其它>
另外,在本发明中,在不违反本发明主旨的范围内,可含有酚醛树脂、三聚氰胺树脂、热固性聚酯树脂、有机硅树脂、环氧树脂等热固性树脂,聚丙烯酸酯树脂、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、聚亚苯基醚树脂、聚亚苯基硫醚树脂、聚砜树脂、苯乙烯树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)、聚苯乙烯树脂、高冲击苯乙烯树脂、间规聚苯乙烯树脂等热塑性树脂。
另外,可包含含有有机、无机系的染料、颜料的着色剂,例如二氧化钛等氧化物、矾土白等氢氧化物、硫化锌等硫化物、普鲁士蓝等亚铁氰化物、铬酸锌等铬酸盐、硫酸钡等硫酸盐、碳酸钙等碳酸盐、群青等硅酸盐、锰紫等磷酸盐、炭黑等碳、青铜粉或铝粉等金属着色剂等。另外,还可以含有萘酚绿B等亚硝基系、萘酚黄S等硝基系、萘酚红、克劳莫夫塔尔(cromophtal)黄等偶氮系、酞菁蓝或坚牢天蓝等酞菁系、阴丹酮蓝等稠合多环系着色剂等、石墨、氟树脂等摩擦性改良剂等添加剂。这些添加剂可以单独使用、或2种以上并用。
<树脂组合物的制造方法>
(i)共存组合物的制备
在本发明中,使用聚-L乳酸(A-α-1成分)与聚-D乳酸(A-α-2成分)的混合物作为聚乳酸(A-α成分)时,在与其它添加剂成分熔融混合之前,优选预先使式(3)和/或式(4)表示的磷酸酯金属盐、聚-L乳酸(A-α-1成分)以及聚-D乳酸(A-α-2成分)共存。作为共存的方法,使聚-L乳酸(A-α-1成分)和聚-D乳酸(A-α-2成分)尽可能均匀地混合的方法由于在将它们进行热处理时能够有效地生成立体络合物,因此优选。该共存组合物的制备只要是在将它们进行热处理时能够进行均匀混合的方法,可以采用任何方法,可以例示在溶剂的存在下进行的方法、在不存在溶剂下进行的方法等。
作为在溶剂的存在下进行上述共存组合物的制备的方法,可以适当地举出由溶解于溶液中的状态通过再沉淀得到共存组合物的方法,通过加热除去溶剂而得到共存组合物的方法等。
在溶剂的存在下通过再沉淀得到上述共存组合物时,首先,最初时,通过再沉淀制备聚-L乳酸(A-α-1成分)与聚-D乳酸(A-α-2成分)的共存组合物。在这里,优选调整将A-α-1成分与A-α-2成分分别溶解于溶剂而得到的溶液并混合,或将两者一同溶解于溶剂而混合。
在这里,由于能够有效地在本发明的树脂组合物中生成聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)的立体络合物结晶,因此聚-L乳酸(A-α-1成分)与聚-D乳酸(A-α-2成分)的重量比(A-α-1成分/A-α-2成分)优选制备成10/90~90/10的范围。A-α-1成分与A-α-2成分的重量比更有选为25/75~75/25、进一步优选为40/60~60/40。
溶剂只要是能够溶解聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)的溶剂,就没有特别限定,例如优选单独的氯仿、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、三烷、六氟异丙醇等或混合了2种以上而得到的溶剂。
式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐由于不溶于上述溶剂、或即使溶解在溶剂中有时也在再沉淀后残留于溶剂中,所以通过再沉淀得到的聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)混合物与式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐需要分别混合而制备共存组合物。得到聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)混合物与式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐的共存组合物的方法只要是能够将它们均匀地混合,就没有特别限定,可以采用以粉体形式的混合、熔融混合等任意方法。
接着,通过在溶剂的存在下除去溶剂的方法一次性地制备聚乳酸(A-α-1成分、A-2成分)以及式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐的共存组合物时,可以如下进行:制备将A-α-1成分和A-α-2成分、以及式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐分别溶解或分散在各自溶剂中而得到的分散液并混合,或制备将全部成分一同溶解或分散于溶剂中而得到的分散液并混合,之后通过加热使溶剂蒸发。溶剂只要是能够溶解聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)、以及式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐的溶剂就没有特别限定,例如优选单独的氯仿、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、三烷、六氟异丙醇等或混合2种以上而得到的溶剂。溶剂的蒸发后(热处理)的升温速度由于长时间、热处理时存在分解的可能性,因此优选进行短时间,没有特别限定。
聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)、以及式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐的共存组合物的制备也可以在不存在溶剂的条件下进行。即,可以采用以下方法:将预先粉体化或碎片化的A-α-1成分与A-α-2成分、以及式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐以规定量混合后,进行熔融而混合的方法;或者,将A-α-1成分与A-α-2成分中的任一方熔融后,加入其余成分而混合的方法等。
在这里,对于上述粉体或碎片的大小,只要是能够均匀混合各聚乳酸单元(A-α-1成分、A-α-2成分)的粉体或碎片,就没有特别限定,优选3mm以下、进一步优选1~0.25mm的尺寸。熔融混合时,无论大小均能形成立体络合物结晶,但将粉体或碎片均匀混合后只进行熔融时,如果粉体或碎片的直径达到3mm以上的大小,则混合变得不均匀,容易析出均聚乳酸结晶,所以不优选。另外,作为用于均匀混合上述粉体或碎片的混合装置,通过熔融而进行混合时,除了间歇式的带有搅拌桨的反应器、连续式的反应器以外,可以很好地使用双轴或单轴的挤出机;以粉体形式进行混合时,可以很好地使用滚筒式的粉体混合器、连续式的粉体混合器、各种磨碎装置等。
另外,在制备该共存组合物时,可以使环状碳二亚胺(B成分)、抗氧化剂(C成分)、封端剂(D成分)、水滑石(E成分)、冲击改性剂(F成分)、阻燃剂(G成分)、无机填充剂(H成分)以及作为除此以外的添加剂的无机填充材料弯曲抑制剂、润滑剂、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、防静电剂、抗菌剂、结晶成核剂、增塑剂等各种添加剂共存。
特别是在共存组合物的制备阶段预先添加环状碳二亚胺(B成分)、封端剂(D成分)时,通过使封端剂与聚乳酸(A成分)的混合变得更均一,从而聚乳酸的酸性末端更有效地被封端,所以提高得到的最终树脂组合物的耐水解性,因此优选。另外,在共存组合物的制备阶段预先添加受阻酚系化合物、亚磷酸酯系化合物、亚膦酸酯系化合物、硫醚系化合物等抗氧化剂时,也可以提高后续的共存组合物在热处理步骤中的热稳定性,因此特别优选。
(ii)共存组合物的热处理
在本发明中,使用聚-L乳酸(A-α-1成分)与聚-D乳酸(A-α-2成分)的混合物作为聚乳酸(A成分)时,在于其它添加剂成分进行熔融混合之前,优选将聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)与式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐的共存组合物进行热处理。该热处理是指将该组合物在240~300℃的温度区域中保持一定时间。热处理的温度优选为250~300℃、更优选为260~290℃。如果超过300℃,则难以抑制分解反应,因此不优选;小于240℃的温度中,无法进行利用热处理的均匀混合,难以有效生成立体络合物结晶,因此不优选。热处理的时间没有特别限定,但可以是0.2~60分钟,优选为1~20分钟。就热处理时的气氛而言,常压的非活性气氛下、或减压均可应用。作为热处理中使用的装置、方法,只要是能够边进行气氛调整边加热的装置、方法,则可以利用任何方法,例如,也可以采用利用间歇式的反应器、连续式的反应器、双轴或单轴的挤出机等、或加压机、流管式的挤出机,边成型边处理的方法。在这里,在不存在溶剂下利用熔融混合的方法来进行聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)、以及式(3)或式(4)表示的磷酸酯金属盐的共存组合物的制备时,与该共存组合物的制备同时也可以达成该共存组合物的热处理。
(ⅲ)树脂组合物的制备
本发明的树脂组合物是通过混合聚乳酸(A成分)(包括经上述热处理的共存组合物)、环状碳二亚胺(B成分)、抗氧化剂(C成分)、封端剂(D成分)、水滑石(E成分)、无机填充剂(F成分)以及其它添加剂成分而制造。(但是不包括共存组合物中不含有的成分。)作为其它添加剂成分,可以举出无机填充材料弯曲抑制剂、润滑剂、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、防静电剂、抗菌剂、结晶成核剂、增塑剂等任意的添加剂成分。
可以采用任意方法制造该本发明的树脂组合物。例如可举出将聚乳酸(A成分)和其它成分预混合,然后熔融混炼、颗粒化的方法。作为预混合的装置,可举出诺塔混合器、V型混合机、亨舍尔混合机、机械化学装置、挤出混合机等。在预混合中,还可根据情况,利用挤出造粒器、压块机等进行造粒。预混合后,用以排气式双轴挤出机为代表的熔融混炼机进行熔融混炼、以及利用造粒机等设备进行颗粒化。作为熔融混炼机,另外还可举出班伯里密炼机、混炼辊、恒热搅拌容器等,但优选排气式双轴挤出机。另外,还可以采用将各成分不进行预混合而各自独立地供给到以双轴挤出机为代表的熔融混炼机的方法。
本发明包含包括以下各工序的上述树脂组合物的制造方法。
(i)准备将聚-L乳酸(A-α-1成分)与聚-D乳酸(A-α-2成分)以重量比10:90~90:10的比例熔融混炼而成的立体络合物聚乳酸,
(ii)将以下各成分进行熔融混炼:
(A)含有该立体络合物聚乳酸的树脂成分(A成分)100重量份;
(B)环状碳二亚胺化合物(B成分)0.001~10重量份,所述环状碳二亚胺化合物(B成分)具有1个碳二亚胺基,并含有该碳二亚胺基第一氮与第二氮由键合基团键合而成的式(5)表示的环状结构,形成环状结构的原子数为8~50;以及
(C)选自受阻酚系化合物、亚磷酸酯系化合物、亚膦酸酯系化合物和硫醚系化合物中的至少一种抗氧化剂(C成分)0.001~2重量份。
本发明包含的上述制造方法中,树脂成分(A成分)含有立体络合物聚乳酸(A-α-3成分)5~95重量%和选自芳香族聚酯(A-β-1成分)、聚烯烃(A-β-2成分)和芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)中的至少一种热塑性树脂(A-β成分)95~5重量%。
根据本发明的树脂组合物的制造方法,由于将环状碳二亚胺化合物(B成分)作为封端剂使用,所以防止具有异氰酸酯基的化合物的游离,可以在良好的操作环境中制造树脂组合物。
将线状碳二亚胺化合物(R1-N=C=N-R2)作为具有羧基末端的聚合物的封端剂使用时,进行下式表示的反应。式中W为聚合物的主链。通过线状碳二亚胺化合物与羧基反应,在聚合物的末端形成酰胺基,使异氰酸酯化合物(R1NCO)游离。
另一方面,使环状碳二亚胺化合物(B成分)作为具有羧基末端的聚合物的封端剂使用时,进行下式表示的反应。可知通过环状碳二亚胺化合物(B成分)与羧基反应,在聚合物的末端介由酰胺基而形成异氰酸酯基(-NCO),不游离异氰酸酯化合物。
另外,本发明中使用的环状碳二亚胺化合物不含有长链,所以耐热性优异,可以用于高熔点的聚合物的封端。
<成型品>
本发明包括由上述树脂组合物形成的成型品。作为成型品,可以举出汽车部件、电气部件、电子部件、电气设备外装部件、办公自动化(OA)外装部件等。
本发明的树脂组合物通常以通过上述方法制造的颗粒的形式得到,将其作为原料,利用注塑成型、挤出成型、热成型、吹塑成型等各种成型方法可以制造制品。
在注塑成型中,不仅可以进行通常的冷流道方式的成型法,而且还可以进行热流道方式的成型法。在该注塑成型中,不仅可以使用通常的成型方法,而且还可以根据适当目的,利用注塑压缩成型、注压成型、气体辅助注塑成型、发泡成型(包括注入超临界流体的成型)、嵌件成型、模内涂层成型、隔热模具成型、急速加热冷却模具成型、二色成型、夹层成型和超高速注塑成型等注塑成型法而得到成型品。这些各种成型法的优点已经众所周知。
在挤出成型中,可以得到各种异形挤出成型品、片、膜等制品。另外,对于片、膜的成型,可以使用吹胀法、压延法、流延法等。进一步,可通过施加特定的延伸操作,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,可以得到中空成型品。
将本发明的树脂组合物成型而成的成型品例如适用于电气部件、电子部件、OA设备、家电制品的外装材料。例如可例示计算机、笔记本计算机、游戏机(家庭用游戏机、经营用游戏机、弹珠盘和老虎机等)、显示装置(CRT、液晶、等离子体、放映机和有机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、电气部件、电子部件、键盘的按键、各种按钮等按钮成型品。进而,本发明的成型品在其他广泛的用途中有用,例如可举出便携信息终端(所谓的PDA)、手机、电子书(词典类等)、便携电视、记录介质(CD、MD、DVD、新一代高密度磁盘、硬盘等)的驱动器、记录介质(IC卡、智能介质、记忆棒等)的读取装置、光学照相机、数字照相机、抛物面天线、电动工具、VTR、熨斗、吹风机、电饭锅、微波炉、音响设备、照明设备、冰箱、空调、空气清洁机、负离子发生器和打字机等电气·电子设备,可以在这些外装材料等各种部件中适用本发明的成型品。另外,还适合各种容器、罩、书写工具主体、装饰品等各种杂货。进一步可以举出灯座、反射灯、灯罩、仪器面板、中控台面板、导向器部件、车载导航部件、车载视听部件、车载移动计算机部件等车辆用部件。
另外,将本发明的树脂组合物成型而成的成型品可以通过实施表面改性而进一步赋予其它功能。这里所说的表面改性是指蒸镀(物理蒸镀、化学蒸镀等)、镀覆(电镀、化学镀、熔融镀覆等)、涂装、涂布、印刷等在树脂成型品的表层上形成新的层的情形,可以应用通常用于树脂成型品的方法。
实施例
以下,利用实施例详述本发明。但是,本发明不限于这些。
1.聚乳酸的制造
利用下述制造例所示的方法进行聚乳酸的制造。另外,制造例中的各值以下述方法求得。
(1)聚合物的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)
利用凝胶渗透色谱(GPC)进行测定、并换算为标准聚苯乙烯。对于GPC测定设备,作为检测器使用差示折射仪岛津RID-6A、作为柱使用东曹TSKgelG3000HXL。测定如下进行,将氯仿作为洗脱液,以温度40℃、流速1.0ml/min将浓度1mg/ml(含有1%六氟异丙醇的氯仿)的试样注入10μl。
(2)羧基浓度
在氮气流下,将试样溶解于精制邻甲酚中后,将溴甲酚蓝作为指示试剂,用0.05当量氢氧化钾的乙醇溶液进行滴定。
(3)立体络合物结晶度
利用DSC(TA INSTRUMENTS公司制TA-2920)测定的升温过程中的来自聚乳酸(A成分)结晶的熔融焓,利用下述式,评价立体络合物结晶度。
立体络合物结晶度=ΔHms/(ΔHms+ΔHmh)×100
[其中,式中,ΔHmh与ΔHms分别是在差示扫描量热仪(DSC)的升温过程中,在小于190℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHmh)、以及在190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点的熔融焓(ΔHms)。]
应予说明,上述ΔHmh与ΔHms如下求出:在氮气氛下,将树脂组合物利用差示扫描量热仪(DSC)以升温速度20℃/分钟进行测定而求出。
在本发明的实施例、比较例中,使用以下材料。
制造例1-1(A-α-1:聚L-乳酸(PLLA))
相对于L-丙交酯((株)武藏野化学研究所制,光学纯度100%)100重量份,加入辛酸锡0.005重量份,在氮气氛下,用带有搅拌桨的反应器,以180℃反应2小时,相对于辛酸锡,添加1.2倍当量的磷酸,然后在13.3Pa下除去残留的丙交酯,碎片化,得到聚L-乳酸。
得到的聚L-乳酸的重均分子量为15.2万,熔融焓(ΔHmh)为49J/g,熔点(Tmh)为175℃,玻璃化温度(Tg)55℃,羧基含量为14eq/ton。
制造例1-2(A-α-2:聚D-乳酸(PDLA))
代替制造例1-1的L-丙交酯,使用D-丙交酯((株)武藏野化学研究所制,光学纯度100%),除此以外,与制造例1-1进行相同的操作,得到聚D-乳酸。得到的聚D-乳酸的重均分子量为15.1万,熔融焓(ΔHmh)为48J/g,熔点(Tmh)为175℃,玻璃化温度(Tg)为55℃,羧基含量为15eq/ton。
制造例1-3(A-α-3:立体络合物聚乳酸(scPLA))
将由制造例1-1和1-2中得到的PLLA、PDLA各50重量份组成的聚乳酸总计100重量份以及磷酸-2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠(ADK STAB NA-11:(株)ADEKA制)0.1重量份用混合器混合后,在110℃干燥5小时,供给到直径30mmφ的排气式双轴挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],以料筒温度250℃、螺杆转速250rpm、喷出量9kg/h、以及排气减压度3kPa进行熔融挤出并颗粒化,得到聚乳酸1。得到的立体络合物聚乳酸的重均分子量为13万、熔融焓(ΔHms)为56J/g、熔点(Tms)为220℃、玻璃化温度(Tg)为58℃、羧基含量为17eq/ton、立体络合物结晶度为100%。
整理结果并记载于表1-1中。应予说明,表1-1中的ΔHms是在190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点的熔融焓,ΔHmh是在小于190℃出现的结晶熔点的熔融焓。Tms是在190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点,Tmh是在小于190℃出现的结晶熔点。
表1-1
2.环状碳二亚胺的制造
通过下述制造例所示的方法,进行环状碳二亚胺的制造。另外制造例中的各值由下述方法求出。
(1)利用NMR的环状碳二亚胺结构的鉴定
利用NMR鉴定合成的环状碳二亚胺化合物是使用日本电子(株)制JNR-EX270通过1H-NMR、13C-NMR来确定。此外,溶剂使用氘代氯仿。
(2)利用IR的环状碳二亚胺的碳二亚胺骨架的鉴定
鉴定合成的环状碳二亚胺化合物的碳二亚胺骨架是使用NIKORE(株)制Magna-750,通过FT-IR而确认碳二亚胺的特征性2100~2200cm-1的吸收峰来进行。
在本发明的实施例中,使用以下材料。
制造例2-1(B-1成分:环状碳二亚胺(CC1))
在N2气氛下,将邻硝基苯酚(0.11mol)、1,2-二溴乙烷(0.05mol)、碳酸钾(0.33mol)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)200ml加入设有搅拌装置和加热装置的反应装置中,以130℃反应12小时后,通过减压除去DMF,将得到的固体成分溶解于二氯甲烷200ml中,用水100ml进行3次分液。将有机层用硫酸钠5g进行脱水,通过减压除去二氯甲烷,得到中间产物A(硝基体)。
接着,将中间产物A(0.1mol)、5%钯碳(Pd/C)(1g)、乙醇/二氯甲烷(70/30)200ml加入设有搅拌装置的反应装置中,进行5次氢置换,在25℃下一直供给氢的状态下进行反应,氢不再减少时,结束反应。回收Pd/C,除去混合溶剂,得到了中间产物B(胺体)。
接着,在N2气氛下,在设有搅拌装置、加热装置和滴液漏斗的反应装置中加入二溴化三苯基膦(0.11mol)和1,2-二氯乙烷150ml,进行搅拌。在25℃下向其中缓慢滴加将中间产物B(0.05mol)和三乙胺(0.25mol)溶解于1,2-二氯乙烷50ml中得到的溶液。滴加结束后,在70℃反应5小时。然后,过滤反应溶液,将滤液用水100ml进行5次分液。将有机层用硫酸钠5g进行脱水,通过减压除去1,2-二氯乙烷,得到了中间产物C(三苯基膦体)。
接着,在N2气氛下,在设有搅拌装置和滴液漏斗的反应装置中,加入二碳酸二叔丁基酯(0.11mol)和N,N-二甲基-4-氨基吡啶(0.055mol)、二氯甲烷150ml,进行搅拌。在25℃下向其中缓慢滴加溶解有中间产物C(0.05mol)的二氯甲烷100ml。滴下后,反应12小时。然后,除去二氯甲烷,将得到的固体成分纯化,由此得到了CC1。通过NMR、IR确认CC1的结构,结果是下述式所示的结构(环状结构中的原子数为10)。
制造例2-2(B-2成分:环状碳二亚胺的制造(CC2))
在N2气氛下,将邻硝基苯酚(0.11mol)、四溴化季戊四醇(0.025mol)、碳酸钾(0.33mol)、N,N-二甲基甲酰胺200ml加入设有搅拌装置和加热装置的反应装置中,以130℃反应12小时后,通过减压除去DMF,将得到的固体成分溶解于二氯甲烷200ml中,用水100ml进行3次分液。将有机层用硫酸钠5g进行脱水,通过减压除去二氯甲烷,得到中间产物D(硝基体)。
接着,将中间产物D(0.1mol)、5%钯碳(Pd/C)(2g)、乙醇/二氯甲烷(70/30)400ml加入设有搅拌装置的反应装置中,进行5次氢置换,在25℃下一直供给氢的状态下进行反应,氢不再减少时,结束反应。回收Pd/C,除去混合溶剂,得到了中间产物E(胺体)。
接着,在N2气氛下,在设有搅拌装置、加热装置和滴液漏斗的反应装置中加入二溴化三苯基膦(0.11mol)和1,2-二氯乙烷150ml,进行搅拌。在25℃下向其中缓慢滴加将中间产物E(0.025mol)和三乙胺(0.25mol)溶解于1,2-二氯乙烷50ml中得到的溶液。滴加结束后,在70℃反应5小时。然后,过滤反应溶液,将滤液用水100ml进行5次分液。将有机层用硫酸钠5g进行脱水,通过减压除去1,2-二氯乙烷,得到了中间产物F(三苯基膦体)。
接着,在N2气氛下,在设有搅拌装置和滴液漏斗的反应装置中,加入二碳酸二叔丁基酯(0.11mol)和N,N-二甲基-4-氨基吡啶(0.055mol)、二氯甲烷150ml,进行搅拌。在25℃下向其中缓慢滴加溶解有中间产物F(0.025mol)的二氯甲烷100ml。滴下后,反应12小时。然后,除去二氯甲烷,将得到的固体成分纯化,由此得到了CC2。通过NMR、IR确认CC2的结构,结果是下述式所示的结构(环状结构中的原子数为12)。
3.聚乳酸树脂颗粒的制造和评价
利用下述实施例、比较例所示的方法,进行聚乳酸(A成分)与添加剂的树脂组合物颗粒的制造。另外,实施例中的各值由下述方法求出。
(1)操作环境是否良好
感官评价在挤出·成型操作时操作者是否感觉来自异氰酸酯气体的刺激气味,将感觉到刺激气味的情况评价为×,将没有感觉到刺激气味的情况评价为○。
(2)利用GC/MS的异氰酸酯气体的定性、定量
将树脂组合物颗粒在230℃加热5分钟,利用热分解GC/MS分析进行定性、定量。应予说明,定量是利用由异氰酸酯制成的校正曲线来进行。GC/MS使用日本电子(株)制GC/MS Jms Q1000GC K9。
(3)耐水解性
将树脂组合物使用注塑成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)以料筒温度230℃、模具温度120℃制成厚度为4mm的用于ISO测定的成型片。接着,将该成型片在80℃×95%RH条件进行湿热处理200h。按照ISO527-1、ISO527-2实施拉伸试验,由湿热处理前的拉伸最大应力与湿热处理后的拉伸最大应力算出保持率[(湿热处理后的拉伸最大应力/湿热处理前的拉伸最大应力)×100]。
(4)长期耐热性
将树脂组合物使用注塑成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)以料筒温度230℃、模具温度120℃、成型周期70秒制成厚度为4mm的用于ISO测定的成型片。接着,将该成型片以120℃的热风循环式干燥剂进行干热处理3000h。按照ISO527-1、ISO527-2实施拉伸试验,由干热处理前的拉伸最大应力与干热处理后的拉伸最大应力算出保持率[(湿热处理后的拉伸最大应力/湿热处理前的拉伸最大应力)×100]。
(5)带有缺口的冲击值
将树脂组合物使用注塑成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)以料筒温度230℃、模具温度120℃、成型周期70秒制成厚度为4mm的按照ISO标准的试验片,在温度23℃、相对湿度50%的环境下放置24小时后,按照ISO标准测定带有缺口的冲击值。
(6)阻燃性
根据美国UNDERWRITERS LABORATORIES公司确定的方法(UL94)评价试验片厚度1.5mm的阻燃性。
(7)载荷挠曲温度
将树脂组合物使用注塑成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)以料筒温度230℃、模具温度120℃、成型周期70秒制成厚度为4mm的按照ISO标准的试验片,在温度23℃、相对湿度50%的环境下放置24小时后,按照ISO75-1和2,以载荷0.45MPa进行测定。
(8)拉伸断裂形变
将树脂组合物使用注塑成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)以料筒温度230℃、模具温度120℃、成型周期70秒制成厚度为4mm的用于ISO测定的成型片。按照ISO527-1、ISO527-2,以拉伸速度5mm/min实施拉伸试验,测定试验片断裂时的形变量。
(9)熔融热稳定性
连续成型后,暂时停止成型机,使树脂滞留于料筒内。然后,滞留10分钟后,目视确认通过成型而得到的成型片的外观。熔融热稳定性按照以下的基准判断。
○:成型品中看不到银色条纹。
×:成型品中可以看到银色条纹。
<A-α成分>
使用制造例1-1~1-3中制备的A-α-1、A-α-2、A-α-3作为A-α成分。
<A-β-1成分>
A-β-1-1:WINTECH POLYMER(株)制Duranex 300FP[聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂]
A-β-1-2:帝人(株)制TR-4550BH[聚对苯二甲酸乙二醇酯]
<A-β-2成分>
A-β-2-1:三井化学(株)制NOVATEC FA3DA、MVR[240℃、2.16kg]=12cm3/10分钟[聚丙烯树脂]
<A-β-3成分>
A-β-3-1:粘均分子量为25110的直链状芳香族聚碳酸酯粉末(帝人化成(株)制Panlite L-1250WQ(商品名))
<B成分>
B-1:制造例2-1中制造的环状碳二亚胺(CC1)
B-2:制造例2-2中制造的环状碳二亚胺(CC2)
<B’成分>
B’-1:日清纺(株)制CARBODILITE LA-1[脂肪族聚碳二亚胺]
B’-2:Rhein Chemie Japan(株)制stabaxol-P[芳香族聚碳二亚胺]
<C成分>
C-1:Ciba·Specialty·Chemicals(株)制Irganox1076[正十八烷基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]
C-2:(株)ADEKA制PEP-24G[双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯]
C-3:Clariant Japan(株)制Sandstab P-EPQ[四(2,4-二叔丁基苯基)[1,1-联苯]-4,4’-二基双亚膦酸酯]
C-4:(株)ADEKA制ADK STAB AO-412S[3-月桂基硫代丙酸酯]
<D成分>
D-1:BASF JAPAN(株)制ADR-4368CS[含有环氧基的丙烯酸-苯乙烯共聚物]
<E成分>
E-1:协和化学工业(株)制DHT-4A-2[煅烧水滑石]
<F成分>
F-1:Mitsubishi Rayon(株)制Methablene S-2001[硅系核壳橡胶]
F-2:Rohm & Hass(株)制PARALOID BPM500[丙烯酸系核壳橡胶]
F-3:NIPPON A & L(株)制AT-05[丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物]
F-4:住友化学(株)制BONDFAST 7M[聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯共聚物]
F-5:富士化成工业(株)制TPAE-32[聚醚酯酰胺弹性体]
<G成分>
G-1-1:大八化学工业(株)制PX-200[间苯二酚双(双-2,6-(二甲苯基)磷酸酯)]
G-1-2:Clariant Japan(株)Exolit OP1240[二乙基次膦酸铝]
G-1-3:太平化学产业(株)APA-100[亚磷酸铝]
G-2-1:Ciba Specialty Chemicals(株)制MELAPUR200[聚磷酸三聚氰胺]
G-2-2:日产化学(株)制MC610[三聚氰胺异氰脲酸酯]
G-3:神岛化学(株)制EP-1[氢氧化镁]
G-4:日本精矿(株)制PATOX-K[三氧化锑]
G-5:大日本油墨化学工业(株)制EP-100[溴化环氧树脂]
<H成分>
H-1:日东纺(株)制3PE-937S(平均径13μm,切割长度3mm的短切原丝)
<I成分>
I-1:SABIC Innovative Plastics Japan制SA-120[聚亚苯基醚低聚物]
I-2:Daikin工业(株)制FA-500C[四氟乙烯]
实施例1-1
使用制造例1-1中制造的聚L-乳酸(A-α-1)作为聚乳酸,将表1-2的组成用干混料机均匀预混合后,将该预混合物利用第1供给口进行供给,熔融挤出而颗粒化。在这里,第一供给口是根部的供给口。熔融挤出使用具备副螺杆的直径30mmφ的排气式双轴挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST]而实施。另外,挤出温度为C1/C2~C5/C6/C7~C11/D=10℃/240℃/230℃/220℃/220℃,主螺杆转速为150rpm,副螺杆转速为50rpm,喷出量为20kg/h,排气减压度为3kPa。
将得到的颗粒利用热风循环式干燥剂在100℃干燥5小时,用注塑成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)实施成型,进行评价。将结果示于表1-2。
实施例1-2
使用制造例1-2中制造得到聚D-乳酸(A-α-2)作为聚乳酸,除此以外,用与实施例1相同的方法进行颗粒化,实施其评价。将结果示于表1-2。
实施例1-3~1-17、比较例1-1~1-9
使用制造例1-3中制造的立体络合物聚乳酸(A-α-3)作为聚乳酸,除此以外,用与实施例1-1相同的方法进行颗粒化,实施其评价。应予说明,在使用H-1的组成中,将不包括H-1的组成用干混料机均匀预混合后,将该预混合物利用第1供给口进行供给,将H-1成分由第2供给口进行供给。应予说明,在这里,第2供给口是副螺杆具备的供给口。将结果示于表1-2~表1-4。应予说明,表中的耐水解性的无法测定是表示湿热处理后成型品无法保持原形而未能实施拉伸试验的情况。
含有环状碳二亚胺与抗氧化剂这两者的实施例1-1~1-17是操作环境良好、也未产生异氰酸酯气体、且耐水解性优异的材料,与此相对,只含有其中任一方的比较例1-1~1-2与比较例1-8~1-9的耐水解性大幅下降。环状碳二亚胺的添加量、抗氧化剂的添加量过多的比较例1-3、1-4的耐水解性恶化。含有非环状碳二亚胺的碳二亚胺的比较例1-5~1-6由于刺激气味而操作环境恶化,还由GC/MS观测到了异氰酸酯气体的产生,熔融热稳定性也恶化。只含有使用了碳二亚胺的抗氧化剂(C成分)与封端剂(D成分)的比较例1-7的耐水解性大幅下降。
在实施例1-3、1-5、比较例1-1中,利用NMR确认了树脂组合物中的环状碳二亚胺B-2成分的含量,结果相对于树脂成分(A成分)100重量份,在实施例1-3检测出了0.6重量份,在实施例1-5中检测出了7.5重量份,在比较例1-1中未检测出环状碳二亚胺,为0重量份。
实施例2-1
使用在制造例1-1中制造的聚L-乳酸(A-α-1)作为聚乳酸,将表2-1的组成用干混料机均匀预混合后,将该预混合物利用第1供给口进行供给,熔融挤出而颗粒化。在这里,第一供给口是根部的供给口。熔融挤出使用具备副螺杆的直径30mmφ的排气式双轴挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST]而实施。另外,挤出温度为C1/C2~C5/C6/C7~C11/D=10℃/240℃/230℃/220℃/220℃,主螺杆转速为150rpm,副螺杆转速为50rpm,喷出量为20kg/h,排气减压度为3kPa。
将得到的颗粒利用热风循环式干燥剂在100℃干燥5小时,用注塑成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)实施成型,进行评价。将结果示于表2-2。
实施例2-2
使用制造例1-2中制造得到聚D-乳酸(A-α-2)作为聚乳酸,除此以外,用与实施例1相同的方法进行颗粒化,实施其评价。将结果示于表2-2。
实施例2-3~2-37
使用制造例1-3中制造的立体络合物聚乳酸(A-α-3)作为聚乳酸,除此以外,用与实施例2-1相同的方法进行颗粒化,实施其评价。应予说明,在使用I-1的组成中,将不包括I-1的组成用干混料机均匀预混合后,将该预混合物利用第1供给口进行供给,将I-1成分由第2供给口进行供给。应予说明,在这里,第2供给口是副螺杆具备的供给口。将结果示于表2-2~表2-5。应予说明,表中的耐水解性的崩解是表示湿热处理后成型品无法保持原形而未能实施拉伸试验的情况。
实施例2-1~2-18是操作环境良好、也未产生异氰酸酯气体、且耐水解性、长期耐热性、带有缺口的冲击值优异的材料。进一步添加了D成分的实施例2-19、2-20发现了耐水解性进一步提高。进一步加入了E-1成分的实施例2-21与实施例2-19相比发现了耐水解性更进一步提高的效果。实施例2-22~2-27通过含有F成分,发现了带有缺口的冲击值的提高,是操作环境良好、也未产生异氰酸酯气体、且耐水解性、长期耐热性也优异的材料。实施例2-28~2-37是进一步被赋予阻燃性的同时、操作环境良好、也未产生异氰酸酯气体、且耐水解性、长期耐热性、带有缺口的冲击值也优异的材料。
实施例3-1
使用在制造例1-1中制造的聚L-乳酸(A-α-1)作为聚乳酸,将表3-2的组成用干混料机均匀预混合后,将该预混合物利用第1供给口进行供给,熔融挤出而颗粒化。在这里,第一供给口是根部的供给口。熔融挤出使用具备副螺杆的直径30mmφ的排气式双轴挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST]而实施。另外,挤出温度为C1/C2~C5/C6/C7~C11/D=10℃/240℃/230℃/220℃/220℃,主螺杆转速为150rpm,副螺杆转速为50rpm,喷出量为20kg/h,排气减压度为3kPa。
将得到的颗粒利用热风循环式干燥剂在100℃干燥5小时,用注塑成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)实施成型,进行评价。将结果示于表3-2。
实施例3-2
使用制造例1-2中制造得到聚D-乳酸(A-α-2)作为聚乳酸,除此以外,用与实施例3-1相同的方法进行颗粒化,实施其评价。将结果示于表3-2。
实施例3-3~3-34
使用制造例1-3中制造的立体络合物聚乳酸(A-α-3)作为聚乳酸,除此以外,用与实施例3-1相同的方法进行颗粒化,实施其评价。应予说明,在使用I-1的组成中,将不包括I-1的组成用干混料机均匀预混合后,将该预混合物利用第1供给口进行供给,将I-1成分由第2供给口进行供给。应予说明,在这里,第2供给口是副螺杆具备的供给口。将结果示于表3-2~表3-5。应予说明,表中的耐水解性的崩解是表示湿热处理后成型品无法保持原形而未能实施拉伸试验的情况。
实施例3-1~3-15的树脂组合物是操作环境良好、也未产生异氰酸酯气体、且载荷挠曲温度、拉伸断裂形变、带有缺口的冲击值、耐水解性优异的材料。在进一步添加了D成分的实施例3-16、3-17中发现了耐水解性进一步提高。在进一步加入了E-1成分的实施例3-18中发现了耐水解性更近一步提高的效果,是载荷挠曲温度、带有缺口的冲击值、拉伸断裂形变也优异的材料。实施例3-19~3-24的树脂组合物是通过含有F成分而看到了带有缺口的冲击值和拉伸断裂形变的提高、操作环境良好、也未产生异氰酸酯气体、且载荷挠曲温度、耐水解性也优异的材料。实施例3-25~3-34的树脂组合物是进一步带有阻燃性的同时、操作环境良好、也未产生异氰酸酯气体、且载荷挠曲温度、带有缺口的冲击值、拉伸断裂形变、耐水解性也优异的材料。
实施例4-1
使用在制造例1-1中制造的聚L-乳酸(A-α-1)作为聚乳酸,将表4-2的组成用干混料机均匀预混合后,将该预混合物利用第1供给口进行供给,熔融挤出而颗粒化。在这里,第一供给口是根部的供给口。熔融挤出使用具备副螺杆的直径30mmφ的排气式双轴挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST]而实施。另外,挤出温度为C1/C2/C3~C11/D=10℃/230℃/250℃/250℃,主螺杆转速为200rpm,副螺杆转速为50rpm,喷出量为20kg/h,排气减压度为3kPa。
将得到的颗粒利用热风循环式干燥剂在80℃干燥5小时,用注塑成型机(东芝机械(株)制:IS-150EN)实施成型,进行评价。将结果示于表4-2。
实施例4-2
使用制造例1-2中制造得到聚D-乳酸(A-α-2)作为聚乳酸,除此以外,用与实施例4-1相同的方法进行颗粒化,实施其评价。将结果示于表4-2。
实施例4-3~4-35
使用制造例1-3中制造的立体络合物聚乳酸(A-α-3)作为聚乳酸,除此以外,用与实施例4-1相同的方法进行颗粒化,实施其评价。应予说明,在使用I-1的组成中,将不包括I-1的组成用干混料机均匀预混合后,将该预混合物利用第1供给口进行供给,将I-1成分由第2供给口进行供给。应予说明,在这里,第2供给口是副螺杆具备的供给口。将结果示于表4-2~表4-5。应予说明,表中的耐水解性的崩解是表示湿热处理后成型品无法保持原形而未能实施拉伸试验的情况。
实施例4-1~4-15的树脂组合物是操作环境良好、也未产生异氰酸酯气体、且耐水解性、熔融热稳定性优异的材料。进一步添加了D成分的实施例4-16、4-17还发现耐水解性的进一步提高。进一步添加了E-1成分的实施例4-18还发现耐水解性的更进一步提高的效果。实施例4-19~4-24的树脂组合物通过含有F成分,发现了更进一步的耐水解性的提高效果。实施例4-25~4-35的树脂组合物是进一步被赋予了阻燃性、且操作环境良好、也未产生异氰酸酯气体、且耐水解性、熔融热稳定性也优异的材料。
本发明的树脂组合物的耐水解性优异、环境负荷少。利用本发明的树脂组合物的制造方法,通过添加环状碳二亚胺化合物(B成分)和抗氧化剂(C成分),可以防止具有异氰酸酯基的化合物的游离,能够在良好的操作环境下制造环境负荷少的树脂组合物。
产业上的利用可能性
本发明的树脂组合物可以用于电气部件、电子部件、OA设备、家电制品的外装材。
Claims (17)
1.一种树脂组合物,包含:
(A)含有聚乳酸即A-α成分的树脂成分即A成分100重量份;
(B)环状碳二亚胺化合物即B成分0.001~10重量份,所述环状碳二亚胺化合物具有1个碳二亚胺基,并含有该碳二亚胺基的第一氮与第二氮通过键合基团键合而形成的下述式(5)表示的环状结构,形成环状结构的原子数为8~50;以及
(C)选自受阻酚系化合物、亚磷酸酯系化合物、亚膦酸酯系化合物和硫醚系化合物中的至少一种抗氧化剂即C成分0.001~2重量份;
式中,Q为下述式(5-1)、(5-2)或(5-3)表示的2~4价的键合基团;
——X3—— (5-3)
式中,Ar1和Ar2各自独立地为2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团;R1和R2各自独立地为2~4价的碳原子数1~20的脂肪族基团、2~4价的碳原子数3~20的脂环族基团、它们的组合、或这些脂肪族基团、脂环族基团与2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团的组合;s为0~10的整数;k为0~10的整数;X1和X2各自独立地为2~4价的碳原子数1~20的脂肪族基团、2~4价的碳原子数3~20的脂环族基团、2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团、或它们的组合;X3为2~4价的碳原子数1~20的脂肪族基团、2~4价的碳原子数3~20的脂环族基团、2~4价的碳原子数5~15的芳香族基团、或它们的组合;其中,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3可以含有杂原子,并且,Q为2价的键合基团时,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3全部为2价的基团;Q为3价的键合基团时,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3中的一个是3价的基团;Q为4价的键合基团时,Ar1、Ar2、R1、R2、X1、X2和X3中的一个是4价的基、或者二个是3价的基团。
5.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中,树脂成分即A成分含有聚乳酸即A-α成分5~95重量%和热塑性树脂即A-β成分95~5重量%,所述热塑性树脂即A-β成分是选自芳香族聚酯即A-β-1成分、聚烯烃即A-β-2成分和芳香族聚碳酸酯即A-β-3成分中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中,聚乳酸即A-α成分含有主要由L-乳酸单元构成的聚-L乳酸即A-α-1成分和主要由D-乳酸单元构成的聚-D乳酸即A-α-2成分,A-α-1成分和A-α-2成分的重量比在10:90~90:10的范围。
7.根据权利要求6所述的树脂组合物,其中,聚-L乳酸即A-α-1成分含有90摩尔%以上的L-乳酸单元,聚-D乳酸即A-α-2成分含有90摩尔%以上的D-乳酸单元。
8.根据权利要求6所述的树脂组合物,其中,聚乳酸即A成分利用在差示扫描量热仪DSC测定的升温过程中的熔融焓而由下述式表示的立体络合物结晶度为80%以上;
立体络合物结晶度=ΔHms/(ΔHms+ΔHmh)×100
其中,式中,ΔHmh和ΔHms分别是在差示扫描量热仪DSC的升温过程中,在小于190℃出现的结晶熔点的熔融焓ΔHmh、以及在190℃以上且小于250℃出现的结晶熔点的熔融焓ΔHms。
10.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中,相对于树脂成分即A成分100重量份,含有水滑石即E成分0.01~0.3重量份。
11.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中,相对于树脂成分即A成分100重量份,含有冲击改性剂即F成分2~100重量份。
12.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中,相对于树脂成分即A成分100重量份,含有选自磷系阻燃剂即G-1成分、氮系阻燃剂即G-2成分、金属氢氧化物系阻燃剂即G-3成分、金属氧化物系阻燃剂即G-4成分和溴系阻燃剂即G-5成分中的至少一种阻燃剂即G成分1~100重量份。
13.一种成型品,由权利要求1所述的树脂组合物形成。
14.根据权利要求13所述的成型品,通过注塑成型、挤出成型、热成型、吹塑成型或发泡成型进行成型。
15.根据权利要求13所述的成型品,是汽车部件、电气部件、电子部件、电气设备外装部件或办公自动化外装部件。
16.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)准备将聚-L乳酸即A-α-1成分与聚-D乳酸即A-α-2成分以重量比10:90~90:10的比例熔融混炼而成的立体络合物聚乳酸;
(ii)将以下各成分进行熔融混炼:
(A)含有该立体络合物聚乳酸的树脂成分即A成分100重量份,
(B)环状碳二亚胺化合物即B成分0.001~10重量份,所述环状碳二亚胺化合物即B成分具有1个碳二亚胺基,并含有该碳二亚胺基的第一氮与第二氮由键合基团键合而成的式(5)表示的环状结构,形成环状结构的原子数为8~50;
(C)选自受阻酚系化合物、亚磷酸酯系化合物、亚膦酸酯系化合物和硫醚系化合物中的至少一种抗氧化剂即C成分0.001~2重量份。
17.根据权利要求16所述的制造方法,其中,树脂成分即A成分含有立体络合物聚乳酸即A-α-3成分5~95重量%和热塑性树脂即A-β成分95~5重量%,所述热塑性树脂即A-β成分是选自芳香族聚酯即A-β-1成分、聚烯烃即A-β-2成分和芳香族聚碳酸酯即A-β-3成分中的至少一种。
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