CN116390968A - 热塑性树脂、组合物、成型体、光学透镜和热塑性树脂的制造方法 - Google Patents

热塑性树脂、组合物、成型体、光学透镜和热塑性树脂的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐热性和阻燃性优异的具有硅氧烷结构单元的热塑性树脂、特别适用于光学用途的热塑性树脂、和含有这样的热塑性树脂的组合物等。上述技术课题能够通过包含以下通式(I)所示的结构单元(A)的热塑性树脂解决。在通式(I)中,Ra~Rd分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,Xa和Xb分别独立地表示可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,m表示1~3的整数。

Description

热塑性树脂、组合物、成型体、光学透镜和热塑性树脂的制造 方法
技术领域
本发明涉及热塑性树脂、含有热塑性树脂的组合物、热塑性树脂的制造方法等。
背景技术
热塑性树脂能够通过注射成型等简便且生产率优异的加工方法形成为各种各样的成型品,被用于电气电子、OA设备、重型电机、精密仪器、汽车领域等广泛的产业领域。
但是,现有的热塑性树脂未必能够实现足够高的耐热性和阻燃性。现有的热塑性树脂也有时耐药品性差。
另外,作为成型品的材料,已知也称为所谓的聚亚芳基硅氧烷的、芳香族聚硅氧烷的聚合物(例如专利文献1)。近年来,聚亚芳基硅氧烷等聚硅氧烷化合物的重要性提升,聚亚芳基硅氧烷被用作例如影印中的剥离层、光致抗蚀剂材料、聚碳酸酯用的增塑剂或粉末表面涂敷系的成分等。
聚亚芳基硅氧烷类等的聚硅氧烷化合物虽然具有耐热性和阻燃性较高的倾向,但这些性能还不能说足够优异。
另外,作为聚硅氧烷化合物的制造方法,已知使二甲基二氯硅烷与双酚A在溶剂中反应而生成盐酸的方法(非专利文献1)、在添加了乙酸的溶剂中进行反应的方法(专利文献2)等,但希望能够确保安全性。
而在光学用途等特定用途中特别适用的热塑性树脂、聚硅氧烷化合物等目前尚未实现。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表平08-502537号公报
专利文献2:日本特表2015-512999号公报
非专利文献
非专利文献1:Journal of Polymer Science,Vol.18,3119-3127(1980)
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供一种耐热性和阻燃性优异的具有硅氧烷结构单元的热塑性树脂、特别适用于光学用途的热塑性树脂、和含有这样的热塑性树脂的组合物等。
本发明还提供具有硅氧烷结构单元的热塑性树脂的安全且高效的制造方法等。即,提供不伴随盐酸或乙酸等腐蚀性物质的生成、并且无需使用溶剂、能够降低环境负荷且高效地制造具有硅氧烷结构单元的热塑性树脂的方法。
用于解决技术问题的技术手段
本发明提供包含硅氧烷结构单元、具有优异的耐热性和阻燃性的以下所记载的热塑性树脂、含有热塑性树脂的组合物、成型体等。
本发明还提供包含硅氧烷结构单元的热塑性树脂的制造方法。实施本发明的制造方法不生成酸等环境负荷高的副产物,无需溶剂,特别是无需存在安全方面顾虑的溶剂。
[1]一种包含以下通式(I)所示的结构单元(A)的热塑性树脂。
Figure BDA0004136414980000021
(通式(I)中,
Ra~Rd分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
Xa和Xb分别独立地表示可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
m表示1~3的整数。)
[2]如上述[1]所示的热塑性树脂,还包含以下通式(II-1)~(II-4)的任一式所示的结构单元(B-1)~(B-4)中的至少一种。
Figure BDA0004136414980000031
(通式(II-1)~(II-4)中,
R1和R2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,
R3~R10、R21~R26和R31~R36分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~5的烷氧基、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、可以具有取代基的碳原子数2~20的烯基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,
Z1和Z2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~5的亚烷基,
J1分别独立地表示0~5的整数,
K1分别独立地表示0~5的整数,
上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
A1和A2分别独立地表示-O-、-CH2-中的任一种,
L1和L2分别独立地表示0~3的整数,
X为单键、或者为以下式(1)~(7)所示的结构式中的任一种,
Figure BDA0004136414980000041
(通式(1)~(7)中,
R11和R12分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,或者表示由R11和R12彼此键合而形成的可以具有取代基的碳原子数1~20的碳环或杂环,
上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
r和s分别独立地表示0~5,000的整数。)
[3]如上述[1]所述的热塑性树脂,其中,上述结构单元(A)与上述结构单元(B-1)~(B-4)的合计的摩尔比为0.1∶99.9~100∶0。
[4]如上述[1]~[3]中任一项所述的热塑性树脂,还包含以下通式(III-1)~(III-4)中任一式所示的结构单元(C-1)~(C-4)中的至少一种。
Figure BDA0004136414980000051
(通式(III-1)~(III-4)中,
R3~R10、R21~R26和R31~R36分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~5的烷氧基、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、可以具有取代基的碳原子数2~20的烯基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,
Z1和Z2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~5的亚烷基,
上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
J1分别独立地表示0~5的整数,
K1分别独立地表示0~5的整数,
A1和A2分别独立地表示-O-、-CH2-中的任一种,
L1和L2分别独立地表示0~3的整数,
X为单键、或者为以下式(1)~(7)所示的结构式中的任一种,
Figure BDA0004136414980000061
(通式(1)~(7)中,
R11和R12分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,或者表示由R11和R12彼此键合而形成的可以具有取代基的碳原子数1~20的碳环或杂环,
上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
r和s分别独立地表示0~5,000的整数。)
[5]如上述[4]所述的热塑性树脂,其中,上述结构单元(A)和上述结构单元(B-1)~(B-4)的合计与上述结构单元(C-1)~(C-4)的合计的摩尔比为0.1∶99.9~100∶0。
[6]如上述[1]所述的热塑性树脂,其中,仅由上述结构单元(A)构成。
[7]如上述[1]~[6]中任一项所述的热塑性树脂,其中,在上述通式(I)中,Ra~Rd为氢,Xa和Xb为甲基。
[8]如上述[1]~[7]中任一项所述的热塑性树脂,其中,以聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)为10,000~300,000。
[9]如上述[1]~[8]中任一项所述的热塑性树脂,其中,重均分子量1,000以下的低分子量化合物为1重量%以下。
[10]如上述[9]所述的热塑性树脂,其中,重均分子量1,000以下的低分子量化合物的根据GPC面积比算出的比例为1重量%以下。
[11]如上述[1]~[10]中任一项所述的热塑性树脂,其中,1%质量减少热分解温度在300℃以上。
[12]如上述[1]~[11]中任一项所述的热塑性树脂,其中,500℃时的重量减少比例在40%以下。
[13]一种组合物,其含有上述[1]~[12]中任一项所述的热塑性树脂、和聚碳酸酯树脂。
[13-1]如上述[13]所述的组合物,其中,上述组合物在280℃、160kgf的条件下测得的Q值Q1为仅上述组合物所含的上述聚碳酸酯树脂在相同条件下测得的Q值Q2的120%以上。
[14]一种成型体,其包含上述[1]~[12]中任一项所述的热塑性树脂。
[15]一种光学透镜,其包含上述[1]~[12]中任一项所述的热塑性树脂。
[16]一种将上述[13]所述的组合物成型而得到的光学透镜。
[17]一种热塑性树脂的制造方法,其具有使氧硅烷化合物至少与以下通式(IV)所示的二羟基化合物聚合的聚合工序,其中,
上述氧硅烷化合物包含二芳氧基硅烷化合物和二烷氧基硅烷化合物的至少任一种,上述二芳氧基硅烷化合物为二烷基二芳氧基硅烷、二芳基二芳氧基硅烷和单烷基单芳基二芳氧基硅烷中的任一种,上述二烷氧基硅烷化合物为二烷基二烷氧基硅烷、二芳基二烷氧基硅烷和单烷基单芳基二烷氧基硅烷中的任一种,
Figure BDA0004136414980000071
(通式(IV)中,
Ra~Rd分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
m表示1~3的整数。)
在上述聚合工序中,以熔融状态在减压下一边除去生成的芳基醇和/或烷基醇一边使用催化剂使上述氧硅烷化合物与上述二羟基化合物聚合,
制造包含以下通式(I)所示的结构单元(A)的热塑性树脂。
Figure BDA0004136414980000081
(通式(I)中,
Ra~Rd分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
Xa和Xb分别独立地表示可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
m表示1~3的整数。)
[18]如上述[17]所述热塑性树脂的制造方法,其中,在上述聚合工序中,使用含有碱金属化合物和/或碱土金属化合物的催化剂。
[19]如上述[18]所述的热塑性树脂的制造方法,其中,上述碱金属化合物和/或碱土金属化合物含有碳酸盐。
[20]如上述[17]所述的热塑性树脂的制造方法,其中,在上述聚合工序中,使用含有磷化合物的催化剂。
[21]如上述[20]所述的热塑性树脂的制造方法,其中,上述磷化合物含有以下通式(8)所示的化合物。
(PRe4)+(Xc)···(8)
(通式(8)中,Re分别独立地表示烷基、芳基或烷芳基,多个Re可以彼此键合形成环结构,
Xc表示羟基、卤原子、烷氧基、芳氧基、烷基羰氧基、芳基羰氧基、HCO3或BRf4(Rf分别独立地为氢原子、烷基或芳基)。)
[22]如上述[17]~[21]中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其中,上述热塑性树脂的重均分子量为10,000~300,000。
[23]如上述[17]~[22]中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其中,上述聚合工序中所使用的上述催化剂相对于上述二羟基化合物的量以摩尔比计为1.0×10-7~1.0×10-2
[24]如上述[17]~[23]中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其中,上述聚合工序中的反应温度为150℃以上300℃以下的范围。
[25]如上述[17]~[24]中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其中,在上述聚合工序中,还具有将反应压力阶段性地从24,000Pa以上降低至低于100Pa的减压工序。
[26]如上述[17]~[25]中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其中,在上述聚合工序中,使上述氧硅烷化合物与上述二羟基化合物在低于100Pa的压力下聚合。
[27]如上述[17]~[26]中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其中,在上述聚合工序中不使用溶剂。
[28]如上述[17]~[27]中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其中,上述聚合工序所使用的上述氧硅烷化合物的摩尔数与上述二羟基化合物的摩尔数之比为0.9以上1.2以下。
[29]如上述[17]~[28]中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其具有:测定上述聚合工序中制得的热塑性树脂的分子量的分子量测定工序;和使上述分子量低于规定的目标值的上述热塑性树脂再聚合的补充聚合工序。
发明效果
根据本发明,能够实现耐热性和阻燃性优异的具有硅氧烷结构单元的热塑性树脂、特别适合于光学用途的热塑性树脂、和含有这样的热塑性树脂的组合物和成型体。
并且,根据本发明,还能够安全且高效地制造具有硅氧烷结构单元的热塑性树脂等。
附图说明
图1是表示实施例1-1中得到的树脂(SiHQ)的DSC图的曲线图。
图2是表示实施例1-1及3~5和比较例1及2中得到的热塑性树脂的重量减少温度与重量%的关系的曲线图。
图3是表示实施例1-1、2及6~8和比较例2中得到的热塑性树脂的重量减少温度与重量%的关系的曲线图。
图4是表示实施例2及9和比较例1及2中得到的热塑性树脂的重量减少温度与重量%的关系的曲线图。
图5是表示各实施例和比较例中的耐药品性评价所使用的三点弯曲负荷用夹具的形状的侧视图。
具体实施方式
首先对本发明的热塑性树脂进行详细说明。
<1.热塑性树脂>
[(I)硅氧烷结构单元:结构单元(A)]
本发明的热塑性树脂是具有硅氧烷结构单元的聚合物,具体而言,至少包含以下式(I)所示的结构单元(A)。
Figure BDA0004136414980000101
在通式(I)中,Ra~Rd分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基。可以具有取代基的烷基的合计碳原子数优选为1~10、更优选为1~5、进一步优选为1~3。可以具有取代基的芳基的合计碳原子数优选为6~20、更优选为6~15、进一步优选为6~12。
Ra~Rd优选为氢原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,更优选为氢原子。
在通式(I)中,Xa和Xb分别独立地表示可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基。烷基和芳基的合计碳原子数与Ra~Rd同样。
Xa和Xb优选为氢原子、或可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基,更优选为氢原子、或合计碳原子数1~5的烷基,特别优选为甲基。
在通式(I)中,上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,烯基、炔基的合计碳原子数优选为2~10、更优选为2~5,烷氧基的合计碳原子数优选为1~10、更优选为1~5。
在通式(I)中,m为1~3的整数、优选为1或2。即,作为结构单元(A),优选源自对苯二酚或其衍生物的结构单元(m=1)、源自4,4′-二羟基联苯或其衍生物的结构单元(m=2)等。
在热塑性树脂中,优选如式(I)所示包含-(O[Ph(Ra~d)]m-部位和-(OSi(Xa)(Xb)-)部位交替重复的结构单元。这样一来,与热塑性树脂包含仅-(O[Ph(Ra~d)]m-部位大量重复的部分、和仅-(OSi(Xa)(Xb)-)部位大量重复的部分的嵌段共聚物相比,更优选为无规共聚物。
例如,热塑性树脂优选具有以下通式(Ia)中表示-(O[Ph(Ra~d)]m-部位和-(OSi(Xa)(Xb)-)部位的交替重复次数的n值优选为10以上、更优选为20以上、进一步优选为30以上、更进一步优选为50以上、特别优选为100以上的结构单元。
Figure BDA0004136414980000111
这样,-(O[Ph(Ra~d)]m-部位与-(OSi(Xa)(Xb)-)部位交替连接的区域多的、通过无规共聚得到的热塑性树脂与嵌段共聚物相比,高温时容易形成烧焦物,能够确认耐热性、阻燃性优异的倾向。
[(II)补充的硅氧烷结构单元:结构单元(B)]
热塑性树脂可以仅由上述结构单元(A)构成,但也可以具有其他的结构单元。
例如,作为热塑性树脂的补充的结构单元,可以列举分别由通式(II-1)~(II-4)表示的结构单元(B-1)~(B-4)中的至少一种。
Figure BDA0004136414980000121
在通式(II-1)~(II-4)中,R1和R2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基。可以具有取代基的烷基的合计碳原子数优选为1~10、更优选为1~5、进一步优选为1~5。可以具有取代基的芳基的合计碳原子数优选为6~20、更优选为6~15、进一步优选为6~12。
在通式(II-1)和(II-2)中,R3~R10、R21~R26和R31~R36分别独立地为氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~5的烷氧基、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、可以具有取代基的碳原子数2~20的烯基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基。
在R3~R10、R21~R26和R31~R36为可以具有取代基的烷基的情况下,优选合计碳原子数为1~10,更优选合计碳原子数为1~4,特别优选合计碳原子数为1或2。
在R3~R10、R21~R26和R31~R36为可以具有取代基的烯基的情况下,优选合计碳原子数为2~10,更优选合计碳原子数为2~6,特别优选合计碳原子数为2~4。
另外,在R3~R10、R21~R26和R31~R36为可以具有取代基的芳基的情况下,优选合计碳原子数为6~20,更优选合计碳原子数为6~12,特别优选合计碳原子数为6~8。
在通式(II-1)~(II-3)中,Z1和Z2分别独立地为可以具有取代基的碳原子数1~5的亚烷基。Z1和Z2优选为碳原子数1~3的亚烷基,更优选为碳原子数1或2的亚烷基。
在通式(II-1)~(II-3)中,J1分别独立地为0~5的整数,K1分别独立地表示0~5的整数。J1和K1分别独立地表示0以上5以下的整数,优选为0以上3以下的整数,更优选为0以上2以下的整数,例如为1或2。
在通式(II-1)~(II-3)中,A1和A2分别独立地为-O-、-CH2-中的任一种。另外,L1和L2分别独立地为0~3的整数。L1和L2优选为1或2。
在通式(II-1)~(II-4)中,上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,烯基、炔基的合计碳原子数优选为2~10、更优选为2~5,烷氧基的合计碳原子数优选为1~10、更优选为1~5。
在通式(II-1)~(II-2)中,X为单键、或者为以下式(1)~(7)所示的结构式中的任一种。
Figure BDA0004136414980000131
在通式(1)~(7)中,R11和R12分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基、或者为R11和R12彼此键合而形成的、可以具有取代基的碳原子数1~20的碳环或杂环。可以具有取代基的烷基的合计碳原子数优选为1~10、更优选为1~5、进一步优选为1~5。可以具有取代基的芳基的合计碳原子数优选为6~20、更优选为6~15、进一步优选为6~12。
另外,在通式(1)~(7)中,上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种。
r和s分别独立地为0~5000的整数、优选为0~1000、更优选为0~500。
对于结构单元(A),分别由通式(II-1)~(II-4)表示的结构单元(B-1)~(B-4)可以以任意比例追加。其中,结构单元(A)的摩尔数(a)与结构单元(B-1)~(B-4)的合计的摩尔数(b)之比优选a∶b=0.1∶99.9~100∶0。a∶b的摩尔比优选为10∶90~95∶5、更优选为20∶80~90∶10、进一步优选为30∶70~80∶20、特别优选为30∶70~70∶30。
[(III)聚碳酸酯结构单元:结构单元(C)]
热塑性树脂可以仅由上述结构单元(A)和(B-1)~(B-4)的至少任一种构成,例如仅由结构单元(A)和(B-1)构成,但也可以具有其他的结构单元。
例如,作为热塑性树脂的补充的结构单元,可以列举分别由通式(III-1)~(III-4)表示的结构单元(C-1)~(C-4)中的至少一种。
Figure BDA0004136414980000141
在通式(III-1)和(III-2)中,R3~R10、R21~R26和R31~R36分别独立地为氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~5的烷氧基、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、可以具有取代基的碳原子数2~20的烯基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基。
在R3~R10、R21~R26和R31~R36为可以具有取代基的烷基的情况下,优选合计碳原子数为1~10,更优选合计碳原子数为1~4,特别优选合计碳原子数为1或2。
在R3~R10、R21~R26和R31~R36为可以具有取代基的烯基的情况下,优选合计碳原子数为2~10,更优选合计碳原子数为2~6,特别优选合计碳原子数为2~4。
另外,在R3~R10、R21~R26和R31~R36为可以具有取代基的芳基的情况下,优选合计碳原子数为6~20,更优选合计碳原子数为6~12,特别优选合计碳原子数为6~8。
在通式(III-1)~(III-4)中,上述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,烯基、炔基的合计碳原子数优选为2~10、更优选为2~5,烷氧基的合计碳原子数优选为1~10、更优选为1~5。
在通式(III-1)~(III-3)中,Z1和Z2分别独立地为可以具有取代基的碳原子数1~5的亚烷基。Z1和Z2优选为碳原子数1~3的亚烷基,更优选为碳原子数1或2的亚烷基。
在通式(II-1)~(II-3)中,J1分别独立地为0~5的整数,K1分别独立地表示0~5的整数。J1和K1分别独立地表示0以上5以下的整数,优选为0以上3以下的整数,更优选为0以上2以下的整数,例如为1或2。
在通式(II-1)~(II-3)中,A1和A2分别独立地为-O-、-CH2-中的任一种。另外,L1和L2分别独立地为0~3的整数。L1和L2优选为1或2。
在通式(III-1)~(III-2)中,X为单键、或者为以下式(1)~(7)所示的结构式中的任一种。
Figure BDA0004136414980000151
上述式(1)~(7)的含义与通式(II-1)~(II-2)中的式(1)~(7)相同。
对于结构单元(A)、或者结构单元(A)和结构单元(B),分别由通式(III-1)~(III-4)表示的结构单元(C-1)~(C-4)可以以任意比例补充。其中,结构单元(A)和结构单元(B)的合计摩尔数(a+b)与结构单元(C-1)~(C-4)的合计摩尔数c之比优选(a+b)∶c=0.1∶99.9~100∶0。(a+b)∶c的摩尔比优选为10∶90~95∶5、更优选为20∶80~90∶10、进一步优选为30∶70~80∶20、特别优选为30∶70~70∶30。
其他的树脂
在本发明的热塑性树脂中,只要不明显损害预期的各物性,可以根据需要含有本发明的热塑性树脂以外的树脂。作为这样的其他的树脂,例如可以列举:除本发明的热塑性树脂以外的聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET树脂)、聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂(PTT树脂)、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT树脂)等热塑性聚酯树脂;聚苯乙烯树脂(PS树脂)、高冲击聚苯乙烯树脂(HIPS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS树脂)等苯乙烯系树脂;甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸橡胶-苯乙烯共聚物(MAS)等的核/壳型的弹性体、聚酯系弹性体等弹性体;环状环烯烃树脂(COP树脂)、环状环烯烃(COP)共聚物树脂等聚烯烃树脂;聚酰胺树脂(PA树脂);聚酰亚胺树脂(PI树脂);聚醚酰亚胺树脂(PEI树脂);聚氨酯树脂(PU树脂);聚苯醚树脂(PPE树脂);聚苯硫醚树脂(PPS树脂);聚砜树脂(PSU树脂);聚甲基丙烯酸酯树脂(PMMA树脂);聚己内酯等。
[(IV)热塑性树脂的性状]
下面对热塑性树脂的性状进行说明。
热塑性树脂的重均分子量(Mw)优选为10,000~300,000、更优选为10,000~200,000、进一步优选为15,000~100,000、例如更优选为20,000~80,000、进一步优选为30,000~70,000、特别优选为40,000~65,000。这样,热塑性树脂的重均分子量的下限值优选为10,000、更优选为15,000、进一步优选为20,000。
在不直接单独使用热塑性树脂、而是以与其他树脂混合以组合物的形态使用等情况下,有时优选大幅提高上述硅氧烷结构单元(A)的比例。例如,通过上述硅氧烷结构单元(A)的比例为30%以上、50%以上或70%以上,将Si含量高的热塑性树脂如后面详细说明的那样与不含Si或硅氧烷结构单元的聚合物混合,能够实现具有优异性能、例如具有高的耐冲击性和流动性的树脂。另外,在如上所述优选提高硅氧烷结构单元的比例的用途时,上述硅氧烷结构单元(A)的比例的上限值不限定于90%,例如也可以为92%、95%、98%等。
在热塑性树脂中,基于JIS K7121的玻璃化转变温度(Tg)例如为-30~130℃、优选为-20~120℃、更优选为-10~100℃。
在热塑性树脂中,重均分子量为1,000以下的低分子量化合物优选为1重量%以下、更优选为0.5重量%以下、进一步优选为0.2重量%以下。将含有大量重均分子量为1,000以下的低分子量化合物的热塑性树脂,在连续进行用于制造光盘或复杂且薄壁的产品的注射成型等时,存在在较早的阶段使模具(铸模,Mold)被微量的附着物(铸型沉积物)污染的倾向。关于这一点,在热塑性树脂中,如果重均分子量为1,000以下的低分子量化合物的量在1质量%以下,则能够有效地防止模具污染。
另外,热塑性树脂中的重均分子量为1,000以下的低分子量化合物的含有率的下限值不是特别重要,例如可以为0.001重量%、0.01重量%或0.1重量%。
热塑性树脂中的上述低分子量化合物的含有率是根据通过GPC分析得到的各成分的峰面积之比,将作为杂质的数种低分子量化合物的含量加合而算出的值。即,热塑性树脂中的分子量(重均分子量)为1,000以下的低分子量化合物的比例是根据规定的GPC分析的条件下的保留时间20.5min~21.5min的面积/0min~21.5min的面积之比算出的值。
在热塑性树脂中,以下的式(5-1)~(5-3)所示的环状体的合计含量以热塑性树脂的总重量为基准优选为4.0重量%以下、更优选为3.0重量%以下、进一步优选为2.0重量%以下、特别优选为1.0重量%以下。
这些环状二聚体的含量在上述范围内时,热塑性树脂的性状、特别是在光学用途中使用时可以说没有问题。
Figure BDA0004136414980000181
在式(5-1)~(5-3)中,m和n分别表示各环状体中的包含(-OSi(R1R2)O-)部位的结构单元的合计数、和包含(-OC(=O)O-)部位的结构单元的合计数。即,在式(5-1)的环状体中包含除了包含(-OSi(R1R2)O-)部位的结构单元以外的结构单元的情况、以及在式(5-2)的环状体中包含除了包含(-OC(=O)O-)部位的结构单元以外的结构单元的情况下,m和n分别表示式中所示的结构单元在环状体中的合计数。特别是式(5-3)中混杂存在包含(-OSi(R1R2)O-)部位的结构单元和包含(-OC(=O)O-)部位的结构单元,也包括例如它们交替配置的环状体,在这种情况下,m和n也分别表示式中所示的结构单元在环状体中的合计数。
式(5-1)中,m表示2~10的整数,优选为2~5、更优选为2或3、进一步优选为2。
式(5-2)中,n表示2~10的整数,优选为2~5、更优选为2或3、进一步优选为2。
式(5-3)中,m的值、即环状体中的包含(-OSi(R1R2)O-)部位的结构单元的合计数为1~10,并且,n的值、即环状体中的包含(-OC(=O)O-)部位的结构单元的合计数为1~10。并且,m和n分别优选为1~5、更优选为1或2、进一步优选为1。
并且,如上所述在式(5-3)的环状体中包含(-OSi(R1R2)O-)部位的结构单元和包含(-OC(=O)O-)部位的结构单元的配置是任意的。
在式(5-1)~(5-3)中,X1和X2分别独立地为可以具有取代基的碳原子数1~5的亚烷基,优选为碳原子数1~3的亚烷基,更优选为碳原子数1或2的亚烷基。
在式(5-1)~(5-3)中,i和ii分别独立地表示0以上5以下的整数,优选为0以上3以下的整数、更优选为1或2。
另外,在式(5-1)~(5-3)中,R1、R2、R3~R10、R13~R20和X分别与式(1-1)和(1-2)中的R1、R2、R3~R10、R13~R20和X同样。
另外,作为式(5-1)~(5-3)的化合物各自的具体例,可以列举以下式(5-1′)~(5-3′)的环状体。
Figure BDA0004136414980000191
在式(5-1′)中,m=2或3、优选m=2;在式(5-2′)中,n=2或3、优选n=2;在式(5-3′)中,m=1~3或n=1~3,优选均为1或2、更优选均为1。
在热塑性树脂中,优选1%质量减少热分解温度为300℃以上,更优选1%质量减少热分解温度为320℃以上,进一步优选1%质量减少热分解温度为330℃以上,特别优选1%质量减少热分解温度为350℃以上。
在热塑性树脂中,按照后面详细说明的方法测得的500℃时的质量减少比例优选为40%以下、更优选为30%以下、进一步优选为25%以下、更进一步优选为20%以下、特别优选为17%以下。
即,热塑性树脂的500℃时的质量保持率(%)是100-“500℃质量减少比例(%)”的值,该质量保持率(%)优选为60%以上、更优选为70%以上、进一步优选为75%以上、更进一步优选为80%以上、特别优选为83%以上。
在热塑性树脂中,以热塑性树脂的总重量为基准的硅原子的合计重量(总Si量)的比例优选为0.1~20质量%或0.1~17质量%、更优选为1.0~15质量%、进一步优选为2.0~12质量%、特别优选为3.0~10质量%(例如3.1质量%以上、或者超过3.1质量%超且在9.8质量%以下)。
下面,对本发明所涉及的组合物、即含有上述热塑性树脂等的组合物进行详细说明。
<2.组合物>
本发明的组合物含有上述的热塑性树脂、即上述<1.热塑性树脂>一项中记载的热塑性树脂、和不属于上述热塑性树脂的聚碳酸酯树脂。作为不属于上述热塑性树脂的聚碳酸酯树脂,例如可以列举完全不含、或者实质上不含硅氧烷结构(结构单元(A))的聚碳酸酯树脂。
关于不属于上述热塑性树脂的聚碳酸酯树脂的种类,只要包含分子主链中含碳酸酯键的-[O-R-OCO]-单元(R为脂肪族基团、芳香族基团、或者包含脂肪族基团和芳香族基团两者、并且具有直链结构或支链结构),就没有特别限定。并且,不属于上述热塑性树脂的聚碳酸酯树脂可以含有聚酯碳酸酯。并且,聚酯碳酸酯也同样,只要是分子主链中含碳酸酯键的-[O-R-OC]-单元(R如上所述),就没有特别限定。
不属于上述热塑性树脂的聚碳酸酯树脂的重均分子量优选为10,000~100,000、更优选为13,000~80,000、进一步优选为15,000~60,000。
本发明的组合物可以含有聚碳酸酯树脂以外的树脂、优选热塑性树脂。关于热塑性树脂的种类,没有特别限定,除了聚碳酸酯树脂和聚酯碳酸酯树脂之外,还可以列举聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、三醋酸纤维素(TAC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、环烯烃共聚物(COC)、含降冰片烯树脂、聚醚砜、赛璐酚、芳香族聚酰胺等的各种树脂。
在组合物中,以组合物的总重量为基准的硅原子的合计重量(总Si量)的比例优选为0.1~20质量%、更优选为0.2~15质量%、特别优选为0.3~10质量%。组合物中的总Si量的比例可以通过上述聚碳酸酯树脂中硅氧烷结构单元在全部结构单元中所占的比例、或者与聚碳酸酯树脂混合的树脂的量或Si量来进行调节。
例如,含有热塑性树脂的组合物在280℃、160kgf的条件下测得的Q值Q1与仅该组合物所含的聚碳酸酯树脂在相同条件下测得的Q值Q2相比,优选为120%以上(高20%以上)的值,组合物整体的Q1值与仅聚碳酸酯的Q2值相比,更优选为130%以上、进一步优选为140%以上、特别优选为150%以上、例如为160%以上。
另外,例如在含有5质量%热塑性树脂的组合物的情况下,在280℃、160kgf的条件下测得的Q值Q1与仅该组合物所含的聚碳酸酯树脂在相同条件下测得的Q值Q2相比,优选为140%以上(高40%以上)的值,组合物整体的Q1值与仅聚碳酸酯的Q2值相比,更优选为150%以上、进一步优选为160%以上、特别优选为170%以上、例如为180%以上。
使用Si含量高的热塑性树脂,能够制造特性优异的组合物。通过将Si含量例如为0.1质量%以上的热塑性树脂等与实质上不含硅氧烷结构单元的树脂、优选与聚碳酸酯树脂混合,所得到的组合物能够兼备优异的耐冲击性和流动性,并且,耐热性、阻燃性也能够进一步提升。
另外,在含有热塑性树脂的组合物中,可能会含有作为聚合反应的副产物生成的酚系化合物、或者未反应而残存的硅烷系化合物、碳酸酯化合物和二羟基化合物。作为杂质的酚系化合物和碳酸二苯酯(DPC)可能会成为制成成型体时的强度下降、或产生臭味的原因,因而优选它们的含量尽可能少。因此,酚系化合物、硅烷系化合物、碳酸酯化合物和二羟基化合物的含量优选低至检测不到的程度,但从生产率的观点考虑,也可以在不损害效果的范围内包含在组合物中。另外,以组合物的总重量为基准,通过含有规定量的单体残量、例如1~1000重量ppm、优选10~900ppm、更优选20~800ppm的单体,能够获得成型时的流动性提高的效果,树脂熔融时的可塑性良好。
下面,对含有热塑性树脂的本发明所涉及的成型体进行说明。
<3.成型体>
本发明所涉及的成型体是将上述的热塑性树脂、或者含有热塑性树脂的组合物等成型而得到的。关于成型体的成型方法,没有特别限定,作为成型体,可以列举注射成型品、压制成型品、吹塑成型品、挤出成型品、真空成型品、压空成型品等。
另外,本发明所涉及的光学透镜、成型体是将本发明的热塑性树脂、或者含有热塑性树脂的组合物等成型而得到的。本发明的热塑性树脂适用于光学用途,本发明的光学透镜具有适合作为透镜的范围的折射率、阿贝数等。
透镜以外的成型体
使用热塑性树脂得到的成型体的形状、样式、色彩、尺寸等没有限制,根据其用途任意设定即可。作为成型体,具体可以列举电气电子设备、OA(Office Automation,办公自动化)设备、信息终端设备、机械部件、家电制品、车辆部件、建筑构建、各种容器、休闲用品-杂物类、照明设备等的部件、各种家庭用电气制品等的部件、电气器具的外壳、容器、罩、收纳部、盒、照明器具的罩或盒等。作为电气电子设备,例如可以列举个人电脑、游戏机、电视接收器、液晶显示装置或等离子体显示装置等的显示屏装置、打印机、复印机、扫描仪、传真机、电子记事本或便携信息终端(PDA)、电子式台式计算机、电子辞典、照相机、摄像机、便携式电话、电池组、存储介质的驱动其或读取装置、鼠标、数字键盘、CD(Compact Disc,压缩光盘)播放器、MD(MiniDisc,迷你光盘)播放器、便携式广播-音频播放器等。另外,作为成型品,还可以列举广告灯箱、液晶背光灯、照明显示屏、交通标志、标牌、屏幕、反射板或仪表部件等的汽车部件(车载用部件)、玩具、装饰品等。
本发明的热塑性树脂能够得到耐冲击性优异且熔融时的流动性高、具有微细结构的成型体,因而适合用作车载用的电气电子部件、机械部件、车辆部件。作为这样的部件的例子,例如可以列举汽车内饰板、汽车灯透镜、汽车内部透镜、汽车透镜保护罩、汽车光导等。
成型体的制造方法
本发明的成型体的制造方法没有特别限定,可以任意采用通常对于聚碳酸酯树脂等树脂所采用的成型方法。举例来说,可以列举注射成型法、超高速注射成型法、注射压缩成型法、二色成型法、气体辅助等的中空成型法、使用隔热模具的成型法、使用急速加热模具的成型法、发泡成型(也包括超临界流体)、嵌件成型、IMC(模内涂层成型)成型法、挤出成型法、片材成型法、热成型法、旋转成型法、叠层成型法、压制成型法等。另外,成型体的制造还可以使用采用了热流动方式的成型法。
<4.热塑性树脂的制造方法>
具有上述构成和性状的本发明的热塑性树脂的制造方法包括使氧硅烷化合物与芳香族二羟基化合物在催化剂的存在下聚合的聚合工序。
聚合工序中的反应示意性地表示如下。例如,在对苯二酚(HQ)或4,4′-二羟基联苯(BP)等二羟基化合物与作为硅烷系化合物一例的具有2个甲基和苯氧基的二芳氧基硅烷化合物(Si(CH3)2(OPh)2)反应时,能够如以下的式(A)或(B)所示得到热塑性树脂。
Figure BDA0004136414980000231
在这些聚合反应中,作为副产物,可能会生成来自硅烷系化合物的醇,例如式(A)和(B)所示的苯酚(PhOH)等的芳基醇。因此,在聚合工序中,在使上述各成分的混合物熔融的状态下,在减压下一边除去作为副产物的醇、例如苯酚等芳基醇、烷基醇等,一边进行聚合反应。
以氧硅烷化合物和二羟基化合物等原料物质为起点的热塑性树脂的制造方法的详细情况如下。
制造热塑性树脂所使用的氧硅烷化合物可以选自二芳氧基硅烷化合物和二烷氧基硅烷化合物。
二芳氧基硅烷化合物包括二烷基二芳氧基硅烷、二芳基二芳氧基硅烷和单烷基单芳基二芳氧基硅烷。
另外,二烷氧基硅烷化合物包括二烷基二烷氧基硅烷、二芳基二烷氧基硅烷和单烷基单芳基二烷氧基硅烷。
这些氧硅烷化合物具体如下。
[I.氧硅烷化合物]
聚合工序中使用的氧硅烷化合物例如如上述式(A)所示,用于形成热塑性树脂中的硅氧烷结构单元(结构单元(A))。作为氧硅烷化合物,只要能够形成热塑性树脂的主链就没有特别限定,可以选自规定的二芳氧基硅烷化合物、规定的二烷氧基硅烷化合物和规定的硅化合物(硅氧烷化合物)。
在聚合工序中,例如使用含有后文详细说明的二芳氧基硅烷化合物的至少任一种、二烷氧基硅烷化合物的至少任一种和硅化合物的至少任一种的硅烷系化合物。作为硅烷系化合物,可以并用多种二芳氧基硅烷化合物,也可以并用多种二烷氧基硅烷化合物,也可以并用多种硅化合物,并且,还可以使用二芳氧基硅烷化合物与硅化合物的混合物、二烷氧基硅烷化合物与硅化合物的混合物、二芳氧基硅烷化合物与二烷氧基硅烷化合物。以下对二芳氧基硅烷化合物进行说明。
(I-1)二芳氧基硅烷化合物
作为二芳氧基硅烷化合物,可以列举二烷基二芳氧基硅烷、二芳基二芳氧基硅烷和单烷基单芳基二芳氧基硅烷。即,在聚合工序中,可以将它们中的任一种、或者多种用作硅烷系化合物。
在以通式Si(RaRb)(OAr)2表示二芳氧基硅烷化合物时,Ra和Rb分别独立地选自烷基和芳基。优选Ra和Rb分别独立地为可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基和合计碳原子数6~30的芳基。更优选在Ra和Rb为可以具有取代基的烷基时,优选合计碳原子数为1~10、更优选合计碳原子数为1~6、特别优选合计碳原子数为1或2。
另外,在Ra和Rb为可以具有取代基的芳基的情况下,优选合计碳原子数为6~20,更优选合计碳原子数为6~12,特别优选合计碳原子数为6~8。
作为上述的取代基,可以列举羟基、卤素、氨基、乙烯基、羧基、氰基、(甲基)丙烯酰氧基、环氧丙氧基、巯基等。
作为式(1)中的Ra和Rb的优选的具体例,可以列举甲基、苯基、乙烯基和丙基。
另外,由上述式(A)也可知,硅烷化合物的芳氧基(OAr基)并不被导入聚碳酸酯共聚物的聚合物链,而是生成例如苯酚等的副产物(ArOH)。因此,关于芳氧基的种类没有特别限定。但是,为了聚合工序中的副产物能够尽可能容易地从反应体系除去,芳氧基优选极性且分子量低,例如为苯氧基。
作为二烷基二芳氧基硅烷的具体例,可以列举二甲基二苯氧基硅烷、甲基乙基二苯氧基硅烷、二乙基二苯氧基硅烷等。作为二芳基二芳氧基硅烷的具体例,可以列举二苯基二苯氧基硅烷等。另外,作为单烷基单芳基二芳氧基硅烷的具体例,可以列举甲基苯基苯氧基硅烷等。[II.二烷氧基硅烷化合物]
作为二烷氧基硅烷化合物,可以列举二烷基二烷氧基硅烷、二芳基二烷氧基硅烷和单烷基单芳基二烷氧基硅烷。即,在聚合工序中,可以将它们中的任一种、或者多种用作硅烷系化合物。
在由通式Si(RaRb)(ORC)2表示二烷氧基硅烷化合物时,Ra和Rb分别独立地从与(A-1)二芳氧基硅烷化合物一项所记载的Ra和Rb同样的烷基和芳基中选择。
另外,由上述式(A)也可知,硅烷化合物的烷氧基(ORC基)并不导入聚碳酸酯共聚物的聚合物链,而是生成例如甲醇等的副产物(MeOH)。因此,关于烷氧基的种类没有特别限定。但是,为了聚合工序中的副产物能够尽可能容易地从反应体系除去,烷氧基(ORC基)例如为甲氧基。
作为二烷基二烷氧基硅烷的具体例,可以列举二甲基二甲氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷等。作为二芳基二烷氧基硅烷的具体例,可以列举二苯基二甲氧基硅烷等。另外,作为单烷基单芳基二烷氧基硅烷的具体例,可以列举甲基苯基二甲氧基硅烷等。
[III.硅化合物(硅氧烷化合物)]
以下对硅化合物进行说明。作为硅化合物,可以列举规定的环状硅氧烷化合物和直链状硅氧烷化合物。即,在聚合工序中,可以将它们中的任一种用作硅烷系化合物。
(III-1)环状硅氧烷化合物
作为聚合工序中使用的硅氧烷化合物,可以列举以下式(5)所示的环状硅氧烷化合物。
Figure BDA0004136414980000261
在式(5)中,Rc和Rd分别独立地表示可以具有取代基的烷基、烯基或芳基。优选式(5)中的Rc和Rd分别为可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基或合计碳原子数6~30的芳基。
在Rc和Rd为可以具有取代基的烷基时,优选合计碳原子数为1~10,更优选合计碳原子数为1~6,特别优选合计碳原子数为1或2。
另外,在Rc和Rd为可以具有取代基的芳基的情况下,优选合计碳原子数为6~20,更优选合计碳原子数为6~12,特别优选合计碳原子数为6~8。
作为上述的取代基,可以列举羟基、卤素、氨基、乙烯基、羧基基、氰基、(甲基)丙烯酰氧基、环氧丙氧基、巯基等。
作为式(5)中的Rc和Rd的优选的具体例,可以列举甲基、苯基、乙烯基和丙基。
环状硅氧烷化合物具有硅氧烷结构,作为硅氧烷结构,可以列举具有上述的Rc基和Rd基的-OSi(RcRd)O-结构。在聚合工序中,这样的环状硅氧烷化合物的-OSi(RcRd)O-部位导入后文详细说明的聚碳酸酯共聚物中。
在式(5)中,n表示3以上30以下的整数。式(5)中的n的值优选为3以上15以下、更优选为3以上10以下、进一步优选为3以上8以下、特别优选为3以上5以下。
式(5)所示的环状硅氧烷化合物的分子量优选为2,000以下、更优选为1,600以下、进一步优选为1,200以下、特别优选为1,000以下。另外,式(5)所示的环状硅氧烷化合物的分子量例如为100以上、优选为150以上、更优选为200以上。
(III-2)直链状硅氧烷化合物
作为聚合工序中使用的硅氧烷化合物,还可以列举以下式(6)所示的直链状硅氧烷化合物。
Figure BDA0004136414980000271
在式(6)中,Re和Rf分别独立地表示可以具有取代基的烷基或芳基。优选式(6)中的Re和Rf分别为可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基或合计碳原子数6~30的芳基。
在Re和Rf为可以具有取代基的烷基时,优选合计碳原子数为1~10,更优选合计碳原子数为1~8,特别优选合计碳原子数为1或2。
另外,在Re和Rf为可以具有取代基的芳基的情况下,优选合计碳原子数为6~20,更优选合计碳原子数为6~12,特别优选合计碳原子数为6~8。
作为上述的取代基,可以列举羟基、卤素、氨基、乙烯基、羧基、氰基、(甲基)丙烯酰氧基、环氧丙氧基、巯基等。
作为式(6)中的Re和Rf的优选的具体例,可以列举甲基、苯基、乙烯基和丙基。
并且,直链状硅氧烷化合物也具有硅氧烷结构,作为硅氧烷结构,可以列举具有上述的Re基和Rf基的-OSi(ReRf)O-结构。在聚合工序中,直链状硅氧烷化合物的-OSi(ReRf)O-部位导入后文详细说明的聚碳酸酯共聚物中。
在式(6)中,m表示2以上10,000以下的整数。式(6)中的m的值优选为10以上7,000以下、更优选为100以上2,000以下、进一步优选为200以上500以下。
在式(6)中,X分别独立地表示氢原子、羟基、可以具有取代基的合计碳原子数1~10的烷氧基、可以具有取代基也可以具有氧原子或氮原子的合计碳原子数1~10的烃基、或者可以具有取代基的氨基。优选X分别独立地为氢原子、羟基、可以具有取代基的合计碳原子数1~10的烷氧基、可以具有取代基也可以具有氧原子或氮原子的合计碳原子数1~10的烷基中的任一种,更优选为羟基或可以具有取代基的合计碳原子数1~10的烷基,进一步优选为羟基或合计碳原子数1~5的烷基。
作为上述X的取代基,可以列举羟基、卤素、氨基、乙烯基、羧基、氰基、(甲基)丙烯酰氧基、环氧丙氧基、巯基等。
式(6)所示的直链状硅氧烷化合物的分子量优选为60,000以下、更优选为56,000以下、进一步优选为50,000以下、特别优选为45,000以下。另外,式(6)所示的直链状硅氧烷化合物的分子量例如为1,000以上、优选为5,000以上、更优选为10,000以上。
上述式(5)的环状硅氧烷化合物和以下式(6)所示的直链状硅氧烷化合物中,可以仅使用单一的硅氧烷化合物,也可以以混合物的形式使用2种以上的硅氧烷化合物。并且,也可以将式(5)或式(6)的硅氧烷化合物与上述的(A)二芳氧基硅烷化合物并用。
其中,上述的硅烷系化合物可以按照公知的方法合成,还可以使用市售品。
[IV.二羟基化合物]
热塑性树脂的聚合工序中使用以下通式(IV)所示的二羟基化合物。
Figure BDA0004136414980000281
通式(IV)中的Ra~Rd和m的含义分别与通式(I)中的Ra~Rd和m相同。
如关于聚合反应概况的上述式(A)和(B)所示,芳香族二羟基化合物用于构成聚碳酸酯共聚物的主链。
作为聚合工序中使用的芳香族二羟基化合物,除了上述的对苯二酚(HQ)和4,4′-联苯二酚(BP)等之外,还可以列举下列物质。例如,2-甲基-1,4-苯二酚、2,3-二甲基-1,4-苯二酚、2,6-二甲基-1,4-苯二酚、2,3,5-三甲基-1,4-苯二酚、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二酚、[1,1′-联苯]-4,4′-二酚、3-甲基-[1,1′-联苯]-4,4′-二酚、3,3′-二甲基-[1,1′-联苯]-4,4′-二酚、3,5-二甲基-[1,1′-联苯]-4,4′-二酚、3,3″,5,5″-四甲基-[1,1′-联苯]-4,4′-二酚、2,2′,3,3′,5,5′-六甲基-[1,1′-联苯]-4,4′-二酚、[1,1′:4′,1″-三联苯]-4,4″-二酚、3-甲基-[1,1′:4′,1″-三联苯]-4,4″-二酚、3,5-二甲基-[1,1′:4′,1″-三联苯]-4,4″-二酚、3,3″-二甲基-[1,1′:4′,1″-三联苯]-4,4″-二酚、3,3″,5,5″-四甲基-[1,1′:4′,1″-三联苯]-4,4″-二酚等。
这些之中,优选对苯二酚(HQ)和4,4′-联苯二酚(BP)作为芳香族二羟基化合物。
在聚合工序中,除了上述的芳香族二羟基之外,还可以进一步使用脂环式二羟基化合物等。在聚合工序中,作为二羟基化合物,优选上述式(IV)所示的芳香族二羟基使用50摩尔%以上,更优选式(IV)所示的芳香族二羟基使用70摩尔%以上、进一步优选90摩尔%以上,特别优选使用95摩尔%以上的芳香族二羟基。
在聚合工序中,使上述的氧硅烷化合物与上述的二羟基化合物在、以熔融状态在减压下一边除去所生成的芳基醇和/或烷基醇,一边利用催化剂聚合。这样一来,能够得到例如包含上述通式(I)所示的结构单元(A)的热塑性树脂。
[V.催化剂]
在聚合工序中使用以下催化剂。
(V-1)碱金属系催化剂
作为聚合工序中使用的催化剂,优选含有碱性化合物的催化剂。作为碱性化合物催化剂,可以列举含有碱金属化合物、碱土金属化合物等的催化剂,作为这样的化合物,可以列举碱金属化合物和碱土金属化合物等的有机酸盐、碳酸盐等的无机盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或烷醇盐等。或者,作为碱性化合物催化剂,可以使用季铵氢氧化物或它们的盐、胺类等。并且,这些化合物可以单独使用或者将多种组合使用。
催化剂更优选在上述碱性化合物催化剂中含有碱金属碳酸盐或碱金属氢氧化物。作为更优选的催化剂的具体例,可以列举含有碳酸铯、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化铯、氢氧化钾、氢氧化钠等的催化剂。
其中,上述催化剂可以按照公知方法制备,还可以使用市售品。
(V-2)磷系催化剂
作为聚合工序中使用的催化剂,也适合使用含有磷化合物的催化剂。
磷系催化剂优选至少含有以下通式(8)所示的化合物。
(PRe4)+(Xc)···(8)
在通式(8)中,Re分别独立地表示烷基、芳基或烷基芳基,多个Re可以彼此结合而形成环结构,优选为碳原子数6~16的芳基。
在通式(8)中,Xc为羟基、卤原子、烷氧基、芳氧基、烷基羰氧基、芳基羰氧基、HCO3或BRf4(Rf分别独立地为氢原子、烷基或芳基),优选为包含碳原子数6~16的芳基的芳氧基、和作为Rf4包含碳原子数6~16的芳基的BRf4等。其中,这些碳原子数6~16的芳基优选为碳原子数6~12、更优选碳原子数6~8的芳基。
作为磷系催化剂的具体例,可以列举联苯基三苯基氢氧化鏻、联苯基三苯基鏻四苯基硼、联苯基三苯基苯氧基鏻、联苯基三苯基氯化鏻、四苯基氢氧化鏻、甲氧基苯基三苯基氢氧化鏻、苯氧基苯基三苯基氢氧化鏻、萘基苯基三苯基氢氧化鏻、四苯基鏻四苯基硼、甲氧基苯基三苯基鏻四苯基硼、苯氧基苯基三苯基鏻四苯基硼、萘基苯基三苯基鏻四苯基硼、四苯基苯氧基鏻、甲氧基苯基三苯基苯氧基鏻、苯氧基苯基三苯基苯氧基鏻、萘基苯基三苯基苯氧基鏻、四苯基氯化鏻、甲氧基苯基三苯基氯化鏻、苯氧基苯基三苯基氯化鏻和萘基苯基三苯基氯化鏻等。
这些之中,特别优选四苯基苯氧基鏻、四苯基鏻四苯基硼等。
[VI.聚合工序的反应条件]
在聚合工序中,使上述各成分的混合物熔融形成熔融状态,在减压下除去作为副产物的芳基醇或烷基醇。通过如此设定反应条件,能够使聚合反应高效地进行。
在聚合工序中,优选在使反应压力缓慢下降后调整至规定的水平。即,优选在聚合工序中在一定程度的时间内不进行减压而是维持常压的状态、或者维持不怎么减压的状态,之后再对体系内进行减压并进一步进行聚合反应。具体而言,优选在达到24,000Pa以上的值之后,阶梯性地降低至低于100Pa,在降低后的压力下进行聚合反应。
例如,在聚合工序中,优选从最初的大气压开始以27,000Pa、24,000Pa、20,000Pa、16,000Pa、8,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、400Pa、低于100Pa的方式将反应压力阶梯性地降低至低于100Pa。这样一来,通过阶梯性地对反应体系内进行减压并从中途开始提高减压度的减压工序,能够抑制原料的馏出、并高效地除去作为副产物的醇,因而优选。
另外,无论是否阶梯性下降,都优选将反应压力调整至低于100Pa。
聚合工序的时间在也考虑目标聚碳酸酯共聚物的种类、压力、温度等条件的基础上适当确定,例如,聚合工序中的合计时间在5~10小时以内。进一步详细而言,反应体系内的减压前的反应时间为0.5~3小时、优选为1~2小时,减压后的反应时间为1~5小时、优选为2~4小时。
在聚合工序中,上述聚合反应时的温度优选在150~300℃的范围内。更优选聚合反应的温度为180~290℃、进一步优选为200~280℃。
另外,上述硅烷系化合物和芳香族二羟基化合物的各成分彼此之间的相容性好,在聚合工序中能够在不使用溶剂的条件下制造聚碳酸酯共聚物。因此,能够简化聚合工序。
在聚合工序中,催化剂的摩尔量相对于芳香族二羟基化合物的摩尔量之比(摩尔比,即催化剂的摩尔量/芳香族二羟基化合物的摩尔量的值)优选为1.0×10-7~1.0×10-2(mol/mol,0.1~10,000μmol/mol或1.0×10-4~10mmol/mol)。上述摩尔比更优选为1.0×10-7~2.0×10-5mol/mol(或0.5~20μmol/mol)。
在聚合工序中,芳香族二羟基化合物(二羟基化合物)相对于硅烷系化合物(氧硅烷化合物)的摩尔比(即,硅烷系化合物的摩尔数/芳香族二羟基化合物的摩尔数的值)例如为0.8~1.3,优选为0.9以上1.2以下或0.9以上1.25以下,更优选为0.95以上1.2以下。
另外,在聚合工序中,芳香族二羟基化合物(二羟基化合物)相对于碳酸二芳酯和硅烷系化合物(氧硅烷化合物)的合计摩尔数的摩尔比(即,(碳酸二芳酯和硅烷系化合物的合计摩尔数)/芳香族二羟基化合物的摩尔数的值)优选为0.9以上1.2以下,更优选为0.95以上1.15以下。
[VII.分子量测定工序和补充聚合工序]
在热塑性树脂稳定制造方法中,可以使用测定聚合工序所得到的热塑性树脂地分子量、例如重均分子量的分子量测定工序。分子量的测定方法后述。
另外,在预先对由聚合工序制造的热塑性树脂的分子量、例如重均分子量(Mw)设定了规定的目标值,而测得的分子量的值偏离目标值范围的情况,特别是低于目标值的情况下,可以实施再次使该热塑性树脂聚合的补充聚合工序。
作为热塑性树脂的分子量的目标值的具体例,可以列举上述的重均分子量(Mw)的优选范围,例如、10,000~300,000、10,000~200,000、15,000~100,000、20,000~80,000、30,000~70,000、40,000~65,000等。另外,从防止聚合不充分的观点考虑,可以仅设定重均分子量的下限值的目标值,作为下限值的目标值,例如可以列举10,000以上、15,000以上、20,000以上、25,000以上、30,000以上、35,000以上等。
补充聚合工序的时间可以与聚合工序同样在考虑了诸条件的基础上适当确定,例如,补充聚合工序的时间为20分钟~5小时、30分钟~4小时、1~3小时、1.5~2.5小时。
另外,补充聚合工序中的聚合反应的温度优选在150~300℃的范围内。更优选聚合反应的温度为180~290℃、进一步优选为200~280℃、例如为220~260℃。
(关于次级成分)
失活剂
为了本发明的热塑性树脂在用于制造的聚合反应结束后保持热稳定性和水解稳定性,可以除去催化剂或使催化剂失活。例如,可以适当地实施通过添加公知的酸性物质来使催化剂失活的方法。作为酸性物质,具体适合使用:苯甲酸丁酯等酯类;对甲苯磺酸等芳香族磺酸类;对甲苯磺酸丁酯、对甲苯磺酸己酯等芳香族磺酸酯类;亚磷酸、磷酸、膦酸等磷酸类;亚磷酸三苯酯、亚磷酸单苯酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸二乙酯、亚磷酸二正丙酯、亚磷酸二正丁酯、亚磷酸二正己酯、亚磷酸二辛酯、亚磷酸单辛酯等亚磷酸酯类;磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、磷酸单苯酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸单辛酯等磷酸酯类;二苯基膦酸、二辛基膦酸、二丁基膦酸等膦酸类;苯基膦酸二乙酯等膦酸酯类;三苯基膦、双(二苯基膦基)乙烷等膦类;硼酸、苯基硼酸等硼酸类;十二烷基苯磺酸四丁基鏻盐等芳香族磺酸盐类;硬脂酰氯、苯甲酰氯、对甲苯磺酰氯等有机卤化物;二甲基硫酸等烷基硫酸;氯化苄等有机卤化物等。这些失活剂的用量例如为相对于催化剂量的0.001~50倍摩尔、优选0.01~30倍摩尔。
添加剂
<稳定剂>
本发明的热塑性树脂和成型体可以添加稳定剂。作为稳定剂,可以例示热稳定剂和抗氧化剂。关于稳定剂的添加比例,在配合的情况下,相对于热塑性树脂100质量份优选为0.001质量份以上、更优选为0.01质量份以上、进一步优选为0.02质量份以上,并且优选为2质量份以下、更优选为1.4质量份以下、进一步优选为1.0质量份以下。稳定剂可以仅含有1种,也可以含有2种以上。在含有2种以上的情况下,优选合计量在上述范围内。
<<热稳定剂>>
作为热稳定剂,可以列举酚系或磷系、硫系的热稳定剂。具体可以列举:磷酸、膦酸、亚磷酸、次膦酸、多磷酸等磷的含氧酸;酸性焦磷酸钠、酸性焦磷酸钾、酸性焦磷酸钙等酸性焦磷酸金属盐;磷酸钾、磷酸钠、磷酸铯、磷酸锌等第1族或第10族金属的磷酸盐;有机磷酸酯化合物、有机亚磷酸酯化合物、有机膦酸酯化合物等。并且,可以列举选自分子中的至少1个酯被苯酚和/或至少具有1个碳原子数1~25的烷基的苯酚所酯化的亚磷酸酯化合物(a)、亚磷酸(b)和四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4′-亚联苯基-二膦酸酯(c)中的至少1种。作为亚磷酸酯化合物(a)的具体例,可以列举亚磷酸三辛酯、亚磷酸三-十八烷基酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三月桂酯、亚磷酸三硬脂酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(单壬基苯基)酯、亚磷酸三(单壬基/二壬基-苯基)酯、亚磷酸三壬基苯基酯、亚磷酸三(辛基苯基)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、亚磷酸三壬酯、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、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇亚磷酸酯、亚磷酸单辛基二苯基酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、亚磷酸三环己酯、二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、2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛基亚磷酸酯、双(壬基苯基)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-乙基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯等。它们可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
作为有机亚磷酸酯化合物,例如可以列举ADEKA CORPORATION生产的“ADK STAB1178”(商品名、下同)、“ADK STAB 2112”、“ADK STAB HP-10”、城北化学工业株式会社生产的“JP-351”、“JP-360”、“JP-3CP”、BASF公司生产的“Irgafos 168”等。
另外,作为磷酸酯,可以列举磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(壬基苯基)酯、磷酸-2-乙基苯基二苯基酯等。
关于热稳定剂的添加比例,在配合的情况下,相对于热塑性树脂100质量份优选合计为0.001质量份以上、更优选为0.01质量份以上、进一步优选为0.03质量份以上,并且优选为1质量份以下、更优选为0.7质量份以下、进一步优选为0.5质量份以下。
热稳定剂可以仅含有1种,也可以含有2种以上。在含有2种以上的情况下,优选合计量在上述范围内。
<<抗氧化剂>>
作为抗氧化剂,可以列举酚系抗氧化剂、受阻酚系抗氧化剂、双酚系抗氧化剂和多酚系抗氧化剂等。具体可以列举2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、正十八烷基-3-(3′,5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸酯、四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、4,4′-亚丁基双-(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、三乙二醇双[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、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]十一碳烷、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、硫代二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、N,N′-己烷-1,6-二基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺)]、2,4-二甲基-6-(1-甲基十五烷基)苯酚、二乙基[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]磷酸酯、3,3′,3″,5,5′,5″-六叔丁基-a,a′,a″-(均三甲苯-2,4,6-三基)三对甲酚、4,6-双(辛基硫代甲基)邻甲酚、亚乙基双(氧亚乙基)双[3-(5-叔丁基-4-羟基间甲苯基)丙酸酯]、六亚甲基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2,6-二叔丁基-4-(4,6-双(辛基硫代)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)苯酚等。
作为酚系抗氧化剂,例如可以列举BASF公司生产的“Irganox 1010”(注册商标、下同)、“Irganox 1076”、ADEKA CORPORATION生产的“ADK STAB AO-50”、“ADK STAB AO-60”等。
关于抗氧化剂的添加比例,在配合的情况下,相对于热塑性树脂100质量份优选为0.001质量份以上、更优选为0.01质量份以上,并且优选为1质量份以下、更优选为0.5质量份以下。
抗氧化剂可以仅含有1种,也可以含有2种以上。在含有2种以上的情况下,优选合计量在上述范围内。
在本发明的热塑性树脂和成型体中,在不脱离本发明要点的范围内,可以配合除上述次级成分之外的各种添加剂。作为添加剂,可以例示选自阻燃剂、阻燃助剂、紫外线吸收剂、脱模剂和着色剂中的至少1种的添加剂,优选含有阻燃剂和脱模剂的至少1种。
另外,只要不明显损害所期望的诸物性,还可以添加抗静电剂、荧光增白剂、防雾剂、流动性改良剂、增塑剂、分散剂、抗菌剂等。
<紫外线吸收剂>
作为紫外线吸收剂,除了可以列举氧化铈、氧化锌等无机紫外线吸收剂之外,还可以列举苯并三唑化合物、二苯甲酮化合物、水杨酸酯化合物、氰基丙烯酸酯化合物、三嗪化合物、草酰替苯胺化合物、丙二酸酯化合物、受阻胺化合物、水杨酸苯酯系化合物等有机紫外线吸收剂。这些之中,优选苯并三唑系或二苯甲酮系的有机紫外线吸收剂。特别是作为苯并三唑化合物的具体例,可以列举2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑、2-[2′-羟基-3′,5′-双(α,α-二甲基苯甲基)苯基]-苯并三唑、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基-苯基)-苯并三唑、2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基-苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔戊基)-苯并三唑、2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑、2,2′-亚甲基双[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2N-苯并三唑-2-基)苯酚]、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧]-苯酚、2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)苯酚、2,2′-(1,4-亚苯基)双[4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮]、[(4-甲氧基苯基)-亚甲基]-丙烷二酸-二甲基酯、2-(2H-苯并三唑-2-基)对甲酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯基甲基)苯酚、2-[5-氯(2H)-苯并三唑-2-基]-4-甲基-6-(叔丁基)苯酚、2,4-二叔丁基-6-(5-氯苯并三唑-2-基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四丁基)苯酚、2,2′-亚甲基双[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四丁基)苯酚]、[甲基-3-[3-叔丁基-5-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]丙酸酯-聚乙二醇]缩合物等。上述之中,优选2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑、2,2′-亚甲基-双[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2N-苯并三唑2-基)苯酚]。另外,作为二苯甲酮系紫外线吸收剂的具体例,可以列举2,4-二羟基-二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基-二苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基-二苯甲酮、2-羟基-4-十八烷氧基-二苯甲酮、2,2′-二羟基-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′,4,4′-四羟基-二苯甲酮等。另外,作为水杨酸苯酯系紫外线吸收剂的具体例,可以列举水杨酸苯酯、4-叔丁基-苯基水杨酸酯等。并且,作为三嗪系紫外线吸收剂的具体例,可以列举2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧]-苯酚、2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)苯酚等。另外,作为受阻胺系紫外线吸收剂的具体例,可以列举双(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)癸二酸酯等。
关于紫外线吸收剂的添加比例,在配合的情况下,相对于热塑性树脂100质量份优选为0.01质量份以上、更优选为0.1质量份以上,并且优选为3质量份以下、更优选为1质量份以下。
紫外线吸收剂可以仅使用1种,也可以使用2种以上。在使用2种以上的情况下,优选合计量在上述范围内。
<阻燃剂>
本发明的热塑性树脂和成型体中,作为阻燃剂,可以配合有机金属盐系阻燃剂、磷系阻燃剂、有机硅系阻燃剂等。作为能够在本发明中使用的阻燃剂,可以例示日本特开2016-183422号公报的0085~0093段中记载的阻燃剂(阻燃剂组合物),本说明书援引这些内容。作为阻燃剂(阻燃剂组合物)的具体例,可以列举卤素系阻燃剂、有机金属盐系阻燃剂、磷系阻燃剂、有机硅系阻燃剂、锑系阻燃剂或阻燃助剂。
<脱模剂>
作为热塑性树脂和成型体能够包含的脱模剂,可以列举羧酸酯、聚硅氧烷化合物、石蜡(聚烯烃系)等的脱模剂。具体而言,可以列举选自脂肪族羧酸、脂肪族羧酸与醇的酯、数均分子量200~15000的脂肪族烃化合物、聚硅氧烷系硅油中的至少1种化合物。作为脂肪族羧酸,可以列举饱和或不饱和的脂肪族一元、二元或三元羧酸。其中,脂肪族羧酸还包括脂环式的羧酸。这些之中,优选的脂肪族羧酸为碳原子数6~36的一元或二元羧酸,更优选为碳原子数6~36的脂肪族饱和一元羧酸。作为脂肪族羧酸的具体例,可以列举棕榈酸、硬脂酸、戊酸、己酸、癸酸、月桂酸、花生酸、山嵛酸、木蜡酸、虫蜡酸、蜂花酸、四十烷酸、褐煤酸、戊二酸、己二酸、壬二酸等。作为脂肪族羧酸与醇的酯中的脂肪族羧酸,可以使用与上述脂肪族羧酸相同的羧酸。另一方面,作为醇,可以列举饱和或不饱和的一元或多元醇。这些醇可以具有氟原子、芳基等取代基。这些之中,优选碳原子数30以下的一元或多元的饱和醇,更优选碳原子数30以下的脂肪族饱和一元醇或多元醇。其中,脂肪族也包括脂环式化合物。作为醇的具体例,可以列举辛醇、癸醇、十二烷醇、硬脂醇、山嵛醇、乙二醇、一缩二乙二醇、甘油、季戊四醇、2,2-二羟基全氟丙醇、新戊二醇、双三羟甲基丙烷、二季戊四醇等。此外,上述的酯化合物中,可以作为杂质含有脂肪族羧酸和/或醇,也可以为多种化合物的混合物。作为脂肪族羧酸与醇的酯的具体例,可以列举蜂蜡(以棕榈酸蜂蜡酯为主成分的混合物)、硬脂酸硬脂酯、山嵛酸山嵛酯、山嵛酸硬脂酯、甘油单棕榈酸酯、甘油单硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、季戊四醇单棕榈酸酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇二硬脂酸酯、季戊四醇三硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯等。作为数均分子量200~15000的脂肪族烃,可以列举液体石蜡、石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、费-托合成蜡、碳原子数3~12的α-烯烃低聚物等。其中,脂肪族烃也包括脂环式烃。另外,这些烃化合物也可以被部分氧化。这些之中,优选石蜡、聚乙烯蜡或聚乙烯蜡的部分氧化物,更优选石蜡、聚乙烯蜡。数均分子量优选为200~5000。这些脂肪族烃既可以是单一物质,也可以是构成成分或分子量不同的脂肪族烃的混合物,只要主成分在上述范围内即可。作为聚硅氧烷系硅油,例如可以列举二甲基硅油、苯基甲基硅油、二苯基硅油、氟化烷基有机硅等。它们可以并用2种以上。
关于脱模剂的添加比例,在配合的情况下,相对于热塑性树脂100质量份优选为0.001质量份以上、更优选为0.01质量份以上,并且优选为2质量份以下、更优选为1质量份以下。
脱模剂可以仅使用1种,也可以使用2种以上。在使用2种以上的情况下,优选合计量在上述范围内。
<着色剂>
着色剂可以为染料和颜料中的任一种,例如可以列举无机颜料、有机颜料、有机染料等。作为无机颜料,例如可以列举:碳黑、镉红、镉黄等硫化物系颜料;群青等硅酸盐系颜料;氧化钛、锌白、氧化铁红、氧化铬、铁黑、钛黄、锌-铁系棕、钛钴系绿、钴绿、钴蓝、铜-铬系黑、铜-铁系黑等氧化物系颜料;黄铅、钼橙等的铬酸系颜料;普鲁士蓝等的亚铁氰化物系颜料等。另外,作为用作着色剂的有机颜料和有机染料,例如可以列举铜酞菁蓝、铜酞菁绿等的酞菁系染颜料(将染料或颜料称为染颜料,下同);镍偶氮黄等的偶氮系染颜料;硫靛系、芘酮系、苝系、喹吖啶酮系、二噁嗪系、异吲哚啉酮系、奎酞酮系等的稠合多环染颜料;喹啉系、蒽醌系、杂环系、甲基系的染颜料等。而且,在这些之中,从热稳定性的观点出发,优选氧化钛、碳黑、菁系、喹啉系、蒽醌系、酞菁系染颜料等。
此外,为了改善挤出时的操作性、改善在树脂组合物中的分散性的目的,着色剂也可以使用与聚苯乙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、丙烯酸系树脂进行母料化而得到的物质。
关于着色剂的添加比例,在配合的情况下,相对于热塑性树脂100质量份优选为5质量份以下、更优选为3质量份以下、进一步优选为2质量份以下,并且为0.1质量份以上。着色剂可以仅使用1种,也可以使用2种以上。在使用2种以上的情况下,优选合计量在上述范围内。
实施例
<重均分子量(聚苯乙烯换算重均分子量(Mw))>
使用GPC(凝胶渗透色谱),将氯仿用作展开溶剂,使用已知分子量(分子量分布=1)的标准聚苯乙烯(Shodex STANDARD、SM-105)制作校正曲线。根据测得的标准聚苯乙烯标注各峰的溶出时间和分子量值,利用3次式进行近似,制成校正曲线。
然后,以所得到校正曲线为基准,由下式以聚苯乙烯换算值求出重均分子量(Mw)。
[计算式]
Mw=Σ(Wi×Mi)/Σ(Wi)
(上述式中,i表示分割分子量M时的第i个的分割点,Wi表示第i个的重量,Mi表示第i个的分子量。其中,分子量M表示校正曲线的同溶出时间下的以聚苯乙烯换算的分子量。)
[测定条件]
·装置:株式会社岛津制作所制Labsolutions
·色谱柱:保护柱(Shodex GPC K-G 4A)×1根、分析柱(Shodex GPC K-805L)×2根
·溶剂:氯仿(HPLC级)
·注入量:10μL
·试样浓度:2000ppm
·溶剂流速:1mL/min
·测定温度:40℃
·检测器:RI
<玻璃化转变温度(Tg)的测定>
在AI自动取样器用试样容器(RDC铝制容器、直径6.8mm、高度2.5mm的圆柱容器)内精确称量5~12mg的试验片作为测定样品,利用AI自动取样器用盖将试样容器的上部密封,由此进行制备。
测定使用差示扫描量热计(DSC)在氮气气氛下(氮气流量:50ml/min)进行,参照单元使用蓝宝石10.0mg作为标准物质。然后,将调节至30℃的测定样品以20℃/min升温至280℃后,以20℃/min冷却,降温至30℃。然后,以10℃/min升温至280℃进行测定。
测定装置:差示扫描量热计(DSC)(制品名“DSC-7020”、株式会社日立高新技术制)
并且,通过上述方法还能够与Tg一起测定熔点(Tm)。
<热分解温度>
1%-热质量减少开始温度和500℃时的质量减少比例
在铝制容器(Al敞开型试样容器
Figure BDA0004136414980000401
)内精确称量10mg测定样品。测定在大气下进行。作为基准物质使用α-氧化铝0.00519g。将样品温度调节至30℃,以10℃/min升温至500℃,将质量减少1质量%的温度作为“1%-热质量减少开始温度”。并且,此时,将在500℃试样的质量减少的比例、即以加热前的试样的质量为基准的比例作为“500℃质量减少比例(%)”。在以下的表中,表示“500℃时的质量保持率(%)”、即100-“500℃质量减少比例(%)”的值。
测定装置:差示热热重同时测定装置(TG/DTA)(株式会社日立高新技术制、TG/DTA7300)
<热分析(熔点等)>
在AI自动取样器用试样容器(RDC铝制容器、直径6.8mm、高度2.5mm的圆柱容器)内精确称量5mg的试验片作为测定样品,利用AI自动取样器用盖将试样容器的上部密封,进行制备。
测定使用差示扫描量热计(DSC)在氮气气氛下(氮气流量:50ml/min)进行,参照单元使用蓝宝石10.0mg作为标准物质。然后,将调节至30℃的测定样品以20℃/min升温至280℃后,以20℃/min冷却,降温至-10℃。然后,以10℃/min升温至280℃进行测定。
测定装置:差示扫描量热计(DSC)(制品名“DSC-7020”、株式会社日立高新技术制)
<试验片的成型>
将后述实施例等中得到的树脂、树脂组合物的粒料以120℃在热风循环式干燥机中干燥4小时。之后,利用注射成型机在料筒温度280℃、模具温度80℃、成型周期45秒的条下形成ISO多目的试验片(3mm厚和4mm厚)。作为注射成型机,使用Sodick公司制的“PE100”(商品名)。
进一步具体而言,制造ISO 3167:93(JIS K7139:96)的A形试验片,用于以下评价试验。
<夏比冲击试验>
使用上述的ISO多目的试验片3mm厚,按照ISO-179标准,以23℃实施夏比冲击试验(有缺口、单位:kJ/m2)。
<流动性(Q值)>
使用以280℃、负荷160kg测得的每单位时间的熔融流动体积(ml/sec)(株式会社岛津制作所制,CFT-500D型(喷嘴直径1mm×喷嘴长度10mm)测得熔融流动体积,以冲程=7.0~10.0mm算出每单位时间的值)。
<阻燃性(LOI)的评价>
将上述的ISO多目的试验片4mm厚置于温度23℃、相对湿度50%的恒温室内,进行88小时湿度调节,使用烛式燃烧性试验机(Candle type Flammability Tester)AC2型(东洋精机制作所制)按照JIS―K-7201-2进行试验。在本试验中,燃烧氧指数(LOI值)为26以上的被认为具有防火性(自灭火性)。其中,在以下表中对于阻燃性的评价项目记作“LOI”。
<耐药品性试验>
在23℃的环境下,使用以下图5所示的能够施加三点弯曲负荷的夹具(三点弯曲负荷用夹具1)。
将上述得到的4mm厚的ISO多目的试验片安装在图5的试验片安装用夹具2的中央下部后,分别涂布以下表1中记载的药品。在试验片安装用夹具2上安装用于调节形变量的紧固调节用圆筒3,利用翼形螺钉4将试验片固定,由此,能够将形变量调整为0.72%或0.24%。
在4mm厚的ISO多目的试验片固定于试验片安装用夹具2的状态,将试验片紧固使其形变量达到0.72%或0.4%。在8~24小时后,将成型品紧固后放开,拭去涂布的药品后,按照以下基准目视确认耐药品性。
特别好:未见特别显眼的外观不良。
良好:可见上述外观不良,但是轻微或者不良发生率低于50%。
不良:显现出上述外观不良,为难以使用的水平。
[表1]
Figure BDA0004136414980000421
(实施例1-1)<烧瓶规模/催化剂:四苯基苯氧基鏻>
将对苯二酚(HQ)38.54g(0.35mol)、二甲基二苯氧基硅烷85.42g(0.35mol)和作为催化剂的四苯基苯氧基鏻10μmol/mol(催化剂量为相对于对苯二酚的相对摩尔数)加入带搅拌器的300ml四口烧瓶中,将体系内置换成氮气氛。以190℃将原料加热熔融,搅拌10分钟。之后,用时110分钟一边利用冷却管将从反应体系流出的苯酚冷凝除去一边进行反应。使反应体系内达到220℃且低于1hPa,再保持90分钟,从而得到无色的聚硅氧烷。其中,在减压时,以压力阶段性地变为43,000Pa、24,000Pa、22,000Pa、20,000Pa、18,000Pa、16,000Pa、14,000Pa、12,000Pa、10,000Pa、8,000Pa、6,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、1,000Pa、500Pa、低于100Pa的方式进行调节。
对所得到的聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为43,046。
进行该聚硅氧烷的DSC测定时发现,玻璃化转变温度(Tg)为-0.6℃。使用TG-DTA测定重量减少,结果1%重量减少温度为331℃。
实施例1-1中得到的聚硅氧烷的其他性状等如下所示。
原料的摩尔比HQ∶BPA(双酚A)=10∶0
Mw 43,046
Mn 13,734
Mw/Mn 3.134
Tg-0.6℃
1%重量减少温度(℃)331℃
3%重量减少温度(℃)372℃
5%重量减少温度(℃)393℃
10%重量减少温度(℃)430℃
500℃时的重量保持率(%)87%
500℃重量减少率(%)13%
另外,将实施例1-1中得到的热塑性树脂(SiHQ)的DSC曲线示于图1。
(实施例1-2)<烧瓶规模(Kolben scale)/催化剂:碳酸铯>
将对苯二酚38.54g(0.350mol)、二甲基二苯氧基硅烷86.02g(0.353mol)和作为催化剂的碳酸铯3μmol/mol(催化剂量为相对于对苯二酚的相对摩尔数)加入带搅拌器的300ml四口烧瓶中,将体系内置换成氮气氛。以190℃将原料加热熔融,搅拌10分钟。
之后,用时130分钟一边利用冷却管将从反应体系流出的苯酚冷凝除去一边进行酯交换反应,使体系内达到250℃且低于1hPa,再保持90分钟,从而得到无色的聚硅氧烷。其中,在减压时,以压力阶段性地变为27,000Pa、20,000Pa、16,000Pa、12,000Pa、10,000Pa、8,000Pa、6,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、1,000Pa、低于100Pa的方式进行调节。
对所得到的聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为64,261。另外,聚硅氧烷的Tg为0℃、Tm(熔点)为103℃,这些Tg和Tm的值在简称为SiHQ的实施例(实施例1-1~1-3、1-5和1-6)中基本相同。即,在这些实施例中,聚硅氧烷的Tg均约为0℃,在-1℃~1℃的范围内。
(实施例1-3)<实验室规模(bench scale):一次聚合后的树脂的再聚合>
将对苯二酚1.349kg(12.25mol)、二甲基二苯氧基硅烷3.035kg(12.44mol)和作为催化剂的碳酸铯3μmol/mol(催化剂量为相对于对苯二酚的相对摩尔数)加入带螺带式搅拌器的10L反应釜中,将体系内置换成氮气氛。以190℃将原料加热熔融,搅拌20分钟。
之后,用时120分钟一边利用冷却管将从反应体系流出的苯酚冷凝除去一边进行酯交换反应,使体系内达到250℃且低于1hPa,再保持120分钟。之后,利用氮气使体系内恢复常压,得到无色的聚硅氧烷。其中,在减压时,以压力阶段性地变为24,000Pa、22,000Pa、20,000Pa、18,000Pa、16,000Pa、14,000Pa、12,000Pa、10,000Pa、8,000Pa、6,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、1,000Pa、500Pa、低于100Pa的方式进行调节。
对在该阶段所得到的聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为26,798。
接着,将所得到的聚硅氧烷粉碎,再次加入同样的反应釜中,在减压下使其干燥。之后,以190℃使聚硅氧烷熔化,开始搅拌,升温至250℃。以该状态保持140分钟后,经过利用氮气恢复常压,得到无色的聚硅氧烷。
对该聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为39,700。
(实施例1-4)
分别按照以下表2中记载的配合量(重量%,下同)称量PC树脂(三菱瓦斯化学株式会社生产、Iupilon(注册商标)E2000)和通过实施例1-3得到的SiHQ(二次聚合后的上述Mw=39,700的SiHQ)树脂。之后,利用转鼓混合15分钟后,利用带排气口双螺杆挤出机(东洋精机制作所生产“双螺杆分段式挤出机2D30WS”)以料筒温度280℃进行熔融混炼,利用切料机得到粒料状的树脂组合物。
(实施例1-5)<实验室规模、长时间加热/催化剂:碳酸铯)>
将对苯二酚2.292kg(20.81mol)、二甲基二苯氧基硅烷5.151kg(21.11mol)和作为催化剂的碳酸铯3μmol/mol(催化剂量为相对于对苯二酚的相对摩尔数)加入带螺带式搅拌器的10L反应釜中,将体系内置换成氮气氛。以190℃将原料加热熔融,搅拌20分钟。
之后,用时150分钟一边利用冷却管将从反应体系流出的苯酚冷凝除去一边进行酯交换反应,使体系内达到250℃且低于1hPa,再保持240分钟。之后,利用氮气使体系内恢复常压,得到无色的聚硅氧烷。其中,在减压时,以压力阶段性地变为43,000Pa、24,000Pa、20,000Pa、16,000Pa、12,000Pa、10,000Pa、8,000Pa、6,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、1,000Pa、500Pa、低于100Pa的方式进行调节。
对所得到的聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为39,970。
(实施例1-6)<烧瓶规模、长时间加热/催化剂:碳酸氢钠)>
将对苯二酚77.08g(0.700mol)、二甲基二苯氧基硅烷173.34g(0.710mol)和作为催化剂的碳酸氢钠12μmol/mol(催化剂量为相对于对苯二酚的相对摩尔数)加入带搅拌器的500ml四口烧瓶中,将体系内置换成氮气氛。以190℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用时100分钟一边利用冷却管将从反应体系流出的苯酚冷凝除去一边进行酯交换反应,使体系内达到240℃、且低于1hPa,再保持180分钟,从而得到无色的聚硅氧烷。其中,在减压时,以压力阶段性地变为27,000Pa、24,000Pa、20,000Pa、15,000Pa、10,000Pa、6,000Pa、2,000Pa、低于100Pa的方式进行调节。
对所得到的聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为66,267。
(比较例A~D)
·比较例A
仅使用PC树脂(三菱工程塑料株式会社生产、芳香族PC:Iupilon S3000)。
·比较例B
(Si-PC EXL1414T)。
Figure BDA0004136414980000451
·比较例C
在比较例C(“SiBPA-PC”)中,按照实施例1-4的工序,如下所述制造以与实施例1-4同样的成分(芳香族PC:Iupilon E2000)为主成分的聚合体。
将2,2-双(4-羟基苯基)丙烷2370.77g(10.40mol)、二甲基二苯氧基硅烷1859.19g(7.62mol)、碳酸二苯酯750.97g(3.51mol)和作为催化剂的四苯基苯氧基鏻10.0μmol/mol(催化剂量为相对于2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的相对摩尔数)加入带搅拌器的10L反应器中,将体系内置换成氮气氛。以190℃将原料加热熔融,搅拌40分钟。
之后,用时1小时30分钟一边利用冷却管使从反应体系蒸馏出的苯酚冷凝除去一边进行酯交换反应,使体系内达到260℃、减压度达到1hPa以下,再保持1小时15分钟,从而得到无色透明的具有亚芳基硅氧烷结构的聚碳酸酯共聚物。其中,在减压时,以压力从大气压起阶段性地变为27,000Pa、24,000Pa、20,000Pa、17,000Pa、14,000Pa、10,000Pa、8,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、100Pa以下的方式进行调节。
使用GPC测定含硅氧烷聚碳酸酯共聚物的Mw,结果为34,647。
分别按照以下表2中记载的配合量称量PC树脂(三菱工程塑料株式会社生产、芳香族PC:Iupilon E2000N)和如上所述得到的SiBPA-PC树脂。之后,利用转鼓混合15分钟后,利用带排气口双螺杆挤出机(东洋精机制作所生产“双螺杆分段式挤出机2D30WS”)以料筒温度280℃进行熔融混炼,利用切料机得到粒料状的树脂组合物。
·比较例D
除了分别按照以下表2中记载的配合量称量PC树脂(三菱工程塑料株式会社生产、芳香族PC:Iupilon E2000)和如上所述得到的SiBPA-PC树脂以外,与比较例C同样操作,得到粒料状的树脂组合物。
将上述实施例1-4、和它们的比较例A~D的评价结果示于以下表2。
[表2]
Figure BDA0004136414980000461
如上所述可以确认,根据各实施例,能够得到耐冲击性、流动性、阻燃性和耐药品性的各种性状优异的热塑性树脂。并且,为了调节主要制造的热塑性树脂的分子量,使一次聚合得到的树脂再次聚合(实施例1-3)、延长聚合反应的时间(实施例1-5)是有效的。特别是在规模比以大于烧瓶规模进行的实施例1-1、1-2和1-6的情况下,虽然确认到制造的分子量热塑性树脂的分子量不易升高,但在以实验室规模进行的实施例1-3和实施例1-5中,也能够通过再聚合或反应时间的延长来制造分子量足够高的热塑性树脂。
(实施例2)
除了作为原料使用4,4′-联苯二酚(BP)61.4g(0.33mol)、二甲基二苯氧基硅烷(DMDPS)90.28g(0.37mol)和作为催化剂的碳酸铯3μmol/mol(催化剂量为相对于4,4′-联苯二酚的相对摩尔数)以外,与实施例1-1同样进行反应。将所得到的树脂的物性示于表3。
(比较例1)
除了作为原料使用双酚A(BPA)18.24g(0.08mol)、二甲基二苯氧基硅烷(DMDPS)21.96g(0.09mol)和作为催化剂的碳酸铯7μmol/mol(催化剂量为相对于双酚A的相对摩尔数)以外,与实施例1-1同样进行反应。将所得到的树脂的物性示于表3。
[表3]
Figure BDA0004136414980000471
(实施例3)
除了作为原料使用HQ 4.62g(0.042mol)、双酚A(BPA)22.3g(0.098mol)、即HQ与BPA的摩尔比HQ∶BPA=3∶7、DMDPS 35.12g(0.14mol)和作为催化剂的碳酸氢钠12μmol/mol(催化剂量为相对于HQ与BPA的合计量的相对摩尔数)以外,与实施例1-1同样进行反应。以下表示反应式,将所得到的树脂(SiHQBPA)的物性示于表4和表5。
Figure BDA0004136414980000481
(实施例4)
除了作为原料将HQ与BPA的摩尔比变更为HQ∶BPA=5∶5以外,与实施例3同样进行反应。将所得到的树脂(SiHQBPA)的物性示于表4和表5。
(实施例5)
除了作为原料将HQ与BPA的摩尔比变更为HQ∶BPA=7∶3以外,与实施例3同样进行反应。将所得到的树脂(SiHQBPA)的物性示于表4和表5。
[表4]
Figure BDA0004136414980000482
[表5]
Figure BDA0004136414980000483
将实施例1-1和3~5、以及比较例1、后述的比较例2(PC)中得到的热塑性树脂的重量减少温度与重量%的关系示于图2。
根据表5和图2等能够确认,在比较例1中在400℃以上热分解的比例增大,而在SiHQBPA(实施例1-1、3~5)中,在任何加料比下均在400℃以上显示良好的耐热性,在500℃也能够保持80%左右的重量。
还可知在加料比(HQ∶BPA)为3∶7的情况下,400℃以上时的重量减少也得到缓解。该结果暗示了通过添加少量的HQ,即使在包含很多BPA骨架的情况下,也能够促进烧焦物的形成。
(实施例6)
除了作为原料使用HQ 4.62g(0.042mol)、BP18.21 g(0.098mol)、即HQ与BP的摩尔比HQ∶BP=3∶7、DMDPS 35.12g(0.14mol)、和作为催化剂的碳酸氢钠12μmol/mol(催化剂量为相对于HQ与BP合计量的相对摩尔数)以外,与实施例1-1同样进行反应。以下表示反应式,将所得到的树脂(SiHQBP)的物性示于表6和表7。
Figure BDA0004136414980000491
(实施例7)
除了作为原料将HQ与BP的摩尔比变更为HQ∶BP=5∶5以外,与实施例6同样进行反应。将所得到的树脂(SiHQBPA)的物性示于表6和表7。
(实施例8)
除了作为原料将HQ与BP的摩尔比变更为HQ∶BP=7∶3以外,与实施例6同样进行反应。将所得到的树脂(SiHQBPA)的物性示于表6和表7。
(比较例2)
BPA-PC:双酚A型的聚碳酸酯树脂,三菱工程塑料株式会社生产Iupilon S-3,000N,将物性示于表7。其中,比较例2的聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)为147℃。
[表6]
Figure BDA0004136414980000501
[表7]
Figure BDA0004136414980000502
将实施例1-1、2和6~8、以及比较例2中得到的热塑性树脂的重量减少温度与重量%的关系示于图3。
根据表7和图3等可以确认,在为SiBP均聚物的情况下,即使在500℃也保持95%以上的重量,几乎不发生热分解;在与HQ共聚的情况下,在高温范围也表现非常高的耐热性,SiHQBP在500℃也能够保持90%以上的重量。
比较例2虽然是市售的双酚A聚碳酸酯,但确认在500℃的重量保持率急剧下降,不形成烧焦物。另外,在比较例2中,如图3等所示虽然在450℃左右之前重量保持率较好,但在更高的温度范围重量保持率急剧下降。另一方面,在各实施例中未确认这样的重量保持率的急剧下降,在这一点上优于比较例2,可以说更为实用。
(实施例9)
除了作为原料使用BP 13.01g(0.070mol)、BPA15.93g(0.070mol)、即HQ与BPA的摩尔比为HQ∶BPA=5∶5、DMDPS 35.12g(0.14mol)、和作为催化剂的碳酸氢钠12μmol/mol(催化剂量为相对于HQ与BPA合计量的相对摩尔数)以外,与实施例1-1同样进行反应。以下表示反应式,将所得到的树脂(SiBPBPA)的物性示于表8和表9。
Figure BDA0004136414980000511
[表8]
Figure BDA0004136414980000512
[表9]
Figure BDA0004136414980000513
将实施例2和9、以及比较例1和2中得到的热塑性树脂的重量减少温度与重量%的关系示于图4。
根据表9和图4等可以确认,实施例2(SiBP)、实施例9(SiBPBPA)的高温时的耐热性与比较例1(SiBPA)和比较例2(PC)相比大幅提升,在500℃也能够保持90%的重量。
(实施例10)
DMDPS+HQ+DPC
将对苯二酚15.48g(0.14mol)、二甲基二苯氧基硅烷24.02g(0.098mol)、碳酸二苯酯9.93g(0.046mol)、和作为催化剂的碳酸氢钠12μmol/mol(催化剂量为相对于对苯二酚的相对摩尔数)加入带搅拌器的100ml四口烧瓶中,将体系内置换成氮气氛。以190℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用时130分钟一边利用冷却管将从反应体系流出的苯酚冷凝除去一边进行酯交换反应,使体系内达到220℃、且低于1hPa,再保持90分钟,从而得到无色的聚硅氧烷。其中,在减压时,以压力阶段性地变为24,000Pa、22,000Pa、20,000Pa、18,000Pa、16,000Pa、14,000Pa、12,000Pa、10,000Pa、8,000Pa、6,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、1,000Pa、500Pa、低于100Pa的方式进行调节。
对所得到的聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为41508。
对上述聚硅氧烷进行DSC测定,Tg为24.8℃。使用TG-DTA测定重量减少,结果,1%重量减少温度为307℃。
将所得到的树脂的物性示于表10和表11。
(实施例11)
DMDPS+BP+DPC
将4,4-二羟基联苯26.18g(0.14mol)、二甲基二苯氧基硅烷24.02g(0.098mol)、碳酸二苯酯9.93g(0.046mol)、和作为催化剂的碳酸氢钠12μmol/mol(催化剂量为相对于对苯二酚的相对摩尔数)加入带搅拌器的100ml四口烧瓶中,将体系内置换成氮气氛。以220℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用时130分钟一边利用冷却管将从反应体系流出的苯酚冷凝除去一边进行酯交换反应,使体系内达到260℃、且低于1hPa,再保持90分钟,从而得到无色的聚硅氧烷。其中,在减压时,以压力阶段性地变为70,000Pa、53,000Pa、24,000Pa、22,000Pa、20,000Pa、18,000Pa、16,000Pa、14,000Pa、12,000Pa、10,000Pa、8,000Pa、6,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、1,000Pa、500Pa、低于100Pa的方式进行调节。
对所得到的聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为38951。
对上述聚硅氧烷进行DSC测定,Tg为92.4℃。使用TG-DTA测定重量减少,结果1%重量减少温度为333℃。
将所得到的树脂的物性示于表10和表11。
(实施例12)
DMDPS+HQ+DPC+BPA
将对苯二酚10.77g(0.098mol)、双酚-A9.56 g(0.042mol)、二甲基二苯氧基硅烷23.70g(0.097mol)、碳酸二苯酯9.93g(0.046mol)、和作为催化剂的碳酸氢钠12μmol/mol(催化剂量为相对于对苯二酚的相对摩尔数)加入带搅拌器的100ml四口烧瓶中,将体系内置换成氮气氛。以190℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。之后,用时130分钟一边利用冷却管将从反应体系流出的苯酚冷凝除去一边进行酯交换反应,使体系内达到220℃、且低于1hPa,再保持90分钟,从而得到无色的聚硅氧烷。其中,在减压时,以压力阶段性地变为24,000Pa、22,000Pa、20,000Pa、18,000Pa、16,000Pa、14,000Pa、12,000Pa、10,000Pa、8,000Pa、6,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、1,000Pa、500Pa、低于100Pa的方式进行调节。
对所得到的聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为71001。
对上述聚硅氧烷进行DSC测定,Tg为40.3℃。使用TG-DTA测定重量减少,结果1%重量减少温度为352℃。
将所得到的树脂的物性示于表10和表11。
(实施例13)
DMDPS+BP+DPC+BPA
将4,4-二羟基联苯18.21g(0.098mol)、双酚-A9.56 g(0.042mol)、二甲基二苯氧基硅烷23.70g(0.097mol)、碳酸二苯酯9.93g(0.046mol)、和作为催化剂的碳酸氢钠12μmol/mol(催化剂量为相对于对苯二酚的相对摩尔数)加入带搅拌器的100ml四口烧瓶中,将体系内置换成氮气氛。以220℃将原料加热熔融,搅拌30分钟。
之后,用时130分钟一边利用冷却管将从反应体系流出的苯酚冷凝除去一边进行酯交换反应,使体系内达到220℃、且低于1hPa,再保持90分钟,从而得到无色的聚硅氧烷。其中,在减压时,以压力阶段性地变为70,000Pa、53,000Pa、24,000Pa、22,000Pa、20,000Pa、18,000Pa、16,000Pa、14,000Pa、12,000Pa、10,000Pa、8,000Pa、6,000Pa、4,000Pa、2,000Pa、1,000Pa、500Pa、低于100Pa的方式进行调节。
对所得到的聚硅氧烷进行GPC测定,Mw为40839。
对上述聚硅氧烷进行DSC测定,Tg为87.5℃。使用TG-DTA测定重量减少,结果1%重量减少温度为378℃。
将所得到的树脂的物性示于表10和表11。
[表10]
Figure BDA0004136414980000541
[表11]
Figure BDA0004136414980000542
如上所述,根据作为二羟基化合物使用了对苯二酚系化合物实施例,得到了具有高耐热性的聚硅氧烷树脂。并且,可以确认SiHQ和SiBP特别是在高温范围的重量减少得到抑制,具有在发生热分解时形成烧焦物的特征。能够确认这样的SiHQ和SiBP与一般的双酚A的聚碳酸酯树脂等相比耐热性和阻燃性高。

Claims (29)

1.一种热塑性树脂,其特征在于,包含以下通式(I)所示的结构单元(A),
Figure FDA0004136414960000011
通式(I)中,
Ra~Rd分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
Xa和Xb分别独立地表示可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
所述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
m表示1~3的整数。
2.如权利要求1所述的热塑性树脂,其特征在于,
还包含以下通式(II-1)~(II-4)的任一式所示的结构单元(B-1)~(B-4)中的至少一种,
Figure FDA0004136414960000021
通式(II-1)~(II-4)中,
R1和R2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,
R3~R10、R21~R26和R31~R36分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~5的烷氧基、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、可以具有取代基的碳原子数2~20的烯基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,
Z1和Z2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~5的亚烷基,
J1分别独立地表示0~5的整数,
K1分别独立地表示0~5的整数,
所述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
A1和A2分别独立地表示-O-、-CH2-中的任一种,
L1和L2分别独立地表示0~3的整数,
X为单键、或者为以下式(1)~(7)所示的结构式中的任一种,
Figure FDA0004136414960000031
通式(1)~(7)中,
R11和R12分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,或者表示由R11和R12彼此键合而形成的可以具有取代基的碳原子数1~20的碳环或杂环,
所述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
r和s分别独立地表示0~5,000的整数。
3.如权利要求1所述的热塑性树脂,其特征在于,
所述结构单元(A)与所述结构单元(B-1)~(B-4)的合计的摩尔比为0.1∶99.9~100∶0。
4.如权利要求1~3中任一项所述的热塑性树脂,其特征在于,
还包含以下通式(III-1)~(III-4)中任一式所示的结构单元(C-1)~(C-4)中的至少一种,
Figure FDA0004136414960000041
通式(III-1)~(III-4)中,
R3~R10、R21~R26和R31~R36分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~5的烷氧基、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、可以具有取代基的碳原子数2~20的烯基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,
Z1和Z2分别独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~5的亚烷基,
所述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
J1分别独立地表示0~5的整数,
K1分别独立地表示0~5的整数,
A1和A2分别独立地表示-O-、-CH2-中的任一种,
L1和L2分别独立地表示0~3的整数,
X为单键、或者为以下式(1)~(7)所示的结构式中的任一种,
Figure FDA0004136414960000051
-S-(2)/>
Figure FDA0004136414960000052
-O-(5)
Figure FDA0004136414960000053
-(CH2)r-(7)
通式(1)~(7)中,
R11和R12分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的碳原子数6~30的芳基,或者表示由R11和R12彼此键合而形成的可以具有取代基的碳原子数1~20的碳环或杂环,
所述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
r和s分别独立地表示0~5,000的整数。
5.如权利要求4所述的热塑性树脂,其特征在于,
所述结构单元(A)和所述结构单元(B-1)~(B-4)的合计与所述结构单元(C-1)~(C-4)的合计的摩尔比为0.1∶99.9~100∶0。
6.如权利要求1所述的热塑性树脂,其特征在于,
仅由所述结构单元(A)构成。
7.如权利要求1~6中任一项所述的热塑性树脂,其特征在于,
在所述通式(I)中,Ra~Rd为氢,Xa和Xb为甲基。
8.如权利要求1~7中任一项所述的热塑性树脂,其特征在于,
以聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)为10,000~300,000。
9.如权利要求1~8中任一项所述的热塑性树脂,其特征在于,
重均分子量1,000以下的低分子量化合物为1重量%以下。
10.如权利要求9所述的热塑性树脂,其特征在于,
重均分子量1,000以下的低分子量化合物的根据GPC面积比算出的比例为1重量%以下。
11.如权利要求1~10中任一项所述的热塑性树脂,其特征在于,
1%质量减少热分解温度在300℃以上。
12.如权利要求1~11中任一项所述的热塑性树脂,其特征在于,
500℃时的重量减少比例在40%以下。
13.一种组合物,其特征在于,
含有权利要求1~12中任一项所述的热塑性树脂、和聚碳酸酯树脂。
14.一种成型体,其特征在于,
包含权利要求1~12中任一项所述的热塑性树脂。
15.一种光学透镜,其特征在于,
包含权利要求1~12中任一项所述的热塑性树脂。
16.一种光学透镜,其特征在于,
通过将权利要求13所述的组合物成型而得到。
17.一种热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
具有使氧硅烷化合物至少与以下通式(IV)所示的二羟基化合物聚合的聚合工序,其中,
所述氧硅烷化合物包含二芳氧基硅烷化合物和二烷氧基硅烷化合物的至少任一种,所述二芳氧基硅烷化合物为二烷基二芳氧基硅烷、二芳基二芳氧基硅烷和单烷基单芳基二芳氧基硅烷中的任一种,所述二烷氧基硅烷化合物为二烷基二烷氧基硅烷、二芳基二烷氧基硅烷和单烷基单芳基二烷氧基硅烷中的任一种,
Figure FDA0004136414960000061
通式(IV)中,
Ra~Rd分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
所述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
m表示1~3的整数,
在所述聚合工序中,以熔融状态在减压下一边除去生成的芳基醇和/或烷基醇一边使用催化剂使所述氧硅烷化合物与所述二羟基化合物聚合,
制造包含以下通式(I)所示的结构单元(A)的热塑性树脂,
Figure FDA0004136414960000071
通式(I)中,
Ra~Rd分别独立地表示氢原子、卤原子、可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
Xa和Xb分别独立地表示可以具有取代基的合计碳原子数1~20的烷基、或可以具有取代基的合计碳原子数6~30的芳基,
所述取代基为卤素、氰基、烯基、炔基、烷氧基中的任一种,
m表示1~3的整数。
18.如权利要求17所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
在所述聚合工序中,使用含有碱金属化合物和/或碱土金属化合物的催化剂。
19.如权利要求18所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
所述碱金属化合物和/或碱土金属化合物含有碳酸盐。
20.如权利要求17所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
在所述聚合工序中,使用含有磷化合物的催化剂。
21.如权利要求20所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
所述磷化合物含有以下通式(8)所示的化合物,
(PRe4)+(Xc)···(8)
通式(8)中,Re分别独立地表示烷基、芳基或烷芳基,多个Re可以彼此键合形成环结构,
Xc表示羟基、卤原子、烷氧基、芳氧基、烷基羰氧基、芳基羰氧基、HCO3或BRf4,其中,Rf分别独立地为氢原子、烷基或芳基。
22.如权利要求17~21中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
所述热塑性树脂的重均分子量为10,000~300,000。
23.如权利要求17~22中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
所述聚合工序中所使用的所述催化剂相对于所述二羟基化合物的量以摩尔比计为1.0×10-7~1.0×10-2
24.如权利要求17~23中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
所述聚合工序中的反应温度为150℃以上300℃以下的范围。
25.如权利要求17~24中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
在所述聚合工序中,还具有将反应压力阶段性地从24,000Pa以上降低至低于100Pa的减压工序。
26.如权利要求17~25中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
在所述聚合工序中,使所述氧硅烷化合物与所述二羟基化合物在低于100Pa的压力下聚合。
27.如权利要求17~26中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
在所述聚合工序中不使用溶剂。
28.如权利要求17~27中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,
所述聚合工序所使用的所述氧硅烷化合物的摩尔数与所述二羟基化合物的摩尔数之比为0.9以上1.2以下。
29.如权利要求17~28中任一项所述的热塑性树脂的制造方法,其特征在于,还具有:
测定所述聚合工序中制得的热塑性树脂的分子量的分子量测定工序;和
使所述分子量低于规定的目标值的所述热塑性树脂再聚合的补充聚合工序。
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