JP2000169566A - ポリエステル樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

ポリエステル樹脂組成物の製造方法

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JP2000169566A
JP2000169566A JP10351487A JP35148798A JP2000169566A JP 2000169566 A JP2000169566 A JP 2000169566A JP 10351487 A JP10351487 A JP 10351487A JP 35148798 A JP35148798 A JP 35148798A JP 2000169566 A JP2000169566 A JP 2000169566A
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polyester resin
compound
resin composition
group
producing
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JP10351487A
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Noriyuki Suzuki
紀之 鈴木
Tomoya Noma
智也 野間
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的特性、荷重たわみ温度、表明外観、寸
法安定性に優れるポリエステル樹脂組成物を短時間で製
造する方法を提供する。 【解決手段】 熱可塑性ポリエステル樹脂と層間化合物
を含有するポリエステル樹脂組成物の製造方法であっ
て、(A)水を含有する分散媒中で膨潤性ケイ酸塩とア
ミノ化合物を混合することによって層間化合物−水分散
体を調製し、ここで、上記アミノ化合物が1級、2級お
よび3級アミノ基からなる群より選択される1種以上の
アミノ基を少なくとも1個有し、水酸基、メルカプト
基、エーテル基、カルボニル基、ニトロ基および塩素原
子より成る群から選択される1種以上の置換基を有して
いても良い、炭素数1〜25の炭化水素化合物である工
程、(B)熱可塑性ポリエステル樹脂及び/又は熱可塑
性ポリエステル樹脂の重合性プレポリマーと前記層間化
合物−水分散体を混合する工程、を包含するポリエステ
ル樹脂組成物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性ポリエス
テル樹脂と層間化合物を含有するポリエステル樹脂組成
物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑
性ポリエステル樹脂は耐熱性、耐薬品性、耐候性、機械
物性、電気的特性等に優れる為、繊維・フィルムとして
多くの工業的用途に使用されているが、更に高い機械的
特性や耐熱性が求められている。そのような目的から、
様々な充填剤、例えばガラス繊維、炭素繊維、チタン酸
カリウムウィスカーなどの繊維状無機物、ガラスフレー
ク、ガラスビーズ、タルク、マイカ、カオリンなどの粒
子状無機物などの配合が行われている。上記無機物の配
合によって機械的特性などは確かに改善されるものの、
成形品の表面外観が損なわれ、比重が増加するなどの問
題があった。また別の問題としては、射出成形時に繊維
状無機物が配向することによって異方性が生じる問題も
あった。
【0003】こうした繊維状無機物や粒子状無機物の配
合における欠点は、一般に、無機物の分散不良や分散粒
子サイズが大きすぎることに起因するものと考えられて
いる。
【0004】無機物の中でも層状ケイ酸塩を熱可塑性ポ
リエステル樹脂中に微分散化する試みとして、(1)シ
ラン系化合物などの有機金属化合物で処理した層状粒子
またはフィブリル状粒子の存在下で樹脂のモノマーを重
合する方法(国際公開第95/06090号パンフレッ
ト(1995)、米国特許第5514734号明細
書)、(2)層電荷が0.2から1.0である層状無機
充填剤をグリコール類で膨潤処理した後、熱可塑性ポリ
エステル樹脂を重合させる方法(特開平7−26123
号公報)、(3)タルクとケイフッ化アルカリの特定比
率の混合物を加熱処理して得られる無機化合物、例え
ば、膨潤性フッ素雲母等をグリコール類で膨潤処理した
後、熱可塑性ポリエステル樹脂を重合させる方法(特開
平7−268188号公報、特開平8−73710号公
報)、(4)有機オニウムイオンで変性した層状ケイ酸
塩と相溶化剤の存在下で熱可塑性ポリエステル樹脂を重
合する方法(特開平3−62846号公報)、(5)熱
可塑性ポリエステル樹脂の重合反応の任意の段階で膨潤
性フッ素雲母およびプロトン酸を配合する方法(特開平
8−120071号公報)、(6)熱可塑性ポリエステ
ル樹脂を直接重合で重合する際に平均粒径200nm以
下の粒子を含有するスラリーを連続添加する方法(特開
平9−328538号公報)が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
(1)ではナイロン6系が開示されているが、ナイロン
6系での方法を熱可塑性ポリエステル樹脂に直接適用す
ることによって、層状ケイ酸塩を微分散化する事は困難
であった。また、上記(2)から(6)の技術では微分
散化が不充分であり、所望の物性を有するポリエステル
樹脂組成物を得ることができなかった。
【0006】上記問題を鑑み、本発明者らは国際公開第
97/44343号パンフレット(1997)におい
て、薄片状の膨潤性ケイ酸塩にシラン系化合物が導入さ
れて成るシラン粘土複合体およびビスヒドロキシアルキ
ルテレフタレート等のジオール化合物を必須成分とする
ジオールスラリーを重合する事により、熱可塑性ポリエ
ステル樹脂に層状粒子が微分散化し、機械的特性などが
改善されたポリエステル樹脂組成物の技術を開示した。
しかしながら、上記ジオールスラリーの調製には多大の
時間と労力を要し、コスト高の原因となる為に問題であ
り改善が望まれていた。本発明の目的はこのような従来
の問題を解決することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成する為に鋭意検討した結果、本発明に至った。す
なわち、層間化合物と水を含有する層間化合物−水分散
体を用いたポリエステル樹脂組成物の製造方法である。
【0008】本発明によれば、請求項1のポリエステル
樹脂組成物の製造方法は、熱可塑性ポリエステル樹脂と
層間化合物を含有するポリエステル樹脂組成物の製造方
法であって、(A)水を含有する分散媒中で膨潤性ケイ
酸塩とアミノ化合物を混合することによって層間化合物
−水分散体を調製し、ここで、上記アミノ化合物が1
級、2級および3級アミノ基からなる群より選択される
1種以上のアミノ基を少なくとも1個有し、水酸基、メ
ルカプト基、エーテル基、カルボニル基、ニトロ基およ
び塩素原子より成る群から選択される1種以上の置換基
を有していても良い、炭素数1〜25の炭化水素化合物
である工程、(B)熱可塑性ポリエステル樹脂及び/又
は熱可塑性ポリエステル樹脂の重合性プレポリマーと前
記層間化合物−水分散体を混合する工程、を包含する。
【0009】請求項2に記載のポリエステル樹脂組成物
の製造方法は、請求項1のポリエステル樹脂組成物の製
造方法において、(C)熱可塑性ポリエステル樹脂を高
分子量化する工程、を包含する。
【0010】請求項3に記載のポリエステル樹脂組成物
の製造方法は、請求項1または2のポリエステル樹脂組
成物の製造方法において、得られる樹脂組成物中の層間
化合物の平均層厚が500Å以下である。
【0011】請求項4に記載のポリエステル樹脂組成物
の製造方法は、請求項1、2または3のポリエステル樹
脂組成物の製造方法において、得られる樹脂組成物中の
層間化合物の最大層厚が2000Å以下である。
【0012】請求項5に記載のポリエステル樹脂組成物
の製造方法は、請求項1または2のポリエステル樹脂組
成物の製造方法において、得られる樹脂組成物中の層間
化合物の平均アスペクト比(層長さ/層厚の比)が10
〜300であり、かつ[N]値が30以上であり、ここ
で[N]値が、樹脂組成物の面積100μm2中に存在
する、層間化合物の単位比率当たりの粒子数であると定
義される。
【0013】請求項6に記載のポリエステル樹脂組成物
の製造方法は、請求項3または4のポリエステル樹脂組
成物の製造方法において、得られる樹脂組成物中で
[N]値が30以上であり、ここで[N]値が、樹脂組
成物の面積100μm2中に存在する、層間化合物の単
位比率当たりの粒子数であると定義される。
【0014】請求項7に記載のポリエステル樹脂組成物
の製造方法は、請求項3または4のポリエステル樹脂組
成物の製造方法において、得られる樹脂組成物中の層間
化合物の平均アスペクト比(層長さ/層厚の比)が10
〜300である。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明のポリエステル樹脂組成物
の製造方法の工程(A)として、層間化合物と水を含有
する層間化合物−水分散体を調製する工程を行い得る。
【0016】本発明で用いられる層間化合物とは、分散
媒中で、膨潤性ケイ酸塩およびアミノ基を少なくとも1
つ有するアミノ化合物とを混合することにより調製され
るものである。
【0017】上記の膨潤性ケイ酸塩は、主として酸化ケ
イ素の四面体シートと、主として金属水酸化物の八面体
シートから成り、その例としては、例えば、スメクタイ
ト族粘土および膨潤性雲母などが挙げられる。
【0018】前記のスメクタイト族粘土は下記一般式
(1) X0.20.623410(OH)2・nH2O(1) (ただし、XはK、Na、1/2Ca、及び1/2Mg
から成る群より選ばれる1種以上であり、YはMg、F
e、Mn、Ni、Zn、Li、Al、及びCrから成る
群より選ばれる1種以上であり、ZはSi、及びAlか
ら成る群より選ばれる1種以上である。尚、H2Oは層
間イオンと結合している水分子を表すが、nは層間イオ
ンおよび相対湿度に応じて著しく変動する)で表され
る、天然または合成されたものである。該スメクタイト
族粘土の具体例としては、例えば、モンモリロナイト、
バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、鉄サポナ
イト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチブンサイト及
びベントナイト等、またはこれらの置換体、誘導体、あ
るいはこれらの混合物が挙げられる。前記スメクタイト
族粘土の初期の凝集状態における底面間隔は約10〜1
7Åであり、凝集状態でのスメクタイト族粘土の平均粒
径はおおよそ1000Å〜1000000Åである。
【0019】また、前記の膨潤性雲母は下記一般式
(2) X0.51.023(Z410)(F、OH)2 (2) (ただし、XはLi、Na、K、Rb、Ca、Ba、及
びSrから成る群より選ばれる1種以上であり、YはM
g、Fe、Ni、Mn、Al、及びLiから成る群より
選ばれる1種以上であり、ZはSi、Ge、Al、F
e、及びBから成る群より選ばれる1種以上である。)
で表される、天然または合成されたものである。これら
は、水、水と任意の割合で相溶する極性溶媒、及び水と
該極性溶媒の混合溶媒中で膨潤する性質を有する物であ
り、例えば、リチウム型テニオライト、ナトリウム型テ
ニオライト、リチウム型四ケイ素雲母、及びナトリウム
型四ケイ素雲母等、またはこれらの置換体、誘導体、あ
るいはこれらの混合物が挙げられる。前記膨潤性雲母の
初期の凝集状態における底面間隔はおおよそ10〜17
Åであり、凝集状態での膨潤性雲母の平均粒径は約10
00〜1000000Åである。
【0020】上記の膨潤性雲母の中にはバーミキュライ
ト類と似通った構造を有するものもあり、この様なバー
ミキュライト類相当品等も使用し得る。該バーミキュラ
イト類相当品には3八面体型と2八面体型があり、下記
一般式(3) (Mg,Fe,Al)23(Si4-xAlx)O10(OH)2・(M+,M2+ 1/2 )x・nH2O (3) (ただし、MはNa及びMg等のアルカリまたはアルカ
リ土類金属の交換性陽イオン、x=0.6〜0.9、n=
3.5〜5である)で表されるものが挙げられる。前記
バーミキュライト相当品の初期の凝集状態における底面
間隔はおおよそ10〜17Åであり、凝集状態での平均
粒径は約1000〜5000000Åである。
【0021】膨潤性ケイ酸塩は単独で用いても良く、2
種以上組み合わせて使用しても良い。これらの内では、
モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライトおよび
層間にナトリウムイオンを有する膨潤性雲母が、入手の
容易さ、得られるポリエステル樹脂組成物中での分散性
及びポリエステル樹脂組成物の物性改善効果の点から好
ましい。
【0022】膨潤性ケイ酸塩の結晶構造は、c軸方向に
規則正しく積み重なった純粋度が高いものが望ましい
が、結晶周期が乱れ、複数種の結晶構造が混じり合っ
た、いわゆる混合層鉱物も使用され得る。
【0023】本発明で用いられるアミノ化合物とは、1
級、2級および3級アミノ基からなる群より選択される
1種以上のアミノ基を少なくとも1個有し、水酸基、エ
ーテル基、メルカプト基、カルボニル基、ニトロ基およ
び塩素原子から成る群よりから選択される1種以上の置
換基を有していても良い、炭素数1〜25の炭化水素化
合物である。
【0024】本明細書において炭化水素基とは、直鎖ま
たは分岐鎖(すなわち側鎖を有する)の飽和または不飽
和の一価または多価の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水
素基および脂環式炭化水素基を意味し、例えば、アルキ
ル基、アルケニル基、アルキニル基、フェニル基、ナフ
チル基、シクロアルキル基等が挙げられる。本明細書に
おいて、「アルキル基」という場合は、特に指示が無い
限り「アルキレン基」等の多価の炭化水素基を包含する
ことを意図する。同様にアルケニル基、アルキニル基、
フェニル基、ナフチル基、及びシクロアルキル基は、そ
れぞれアルケニレン基、アルキニレン基、フェニレン
基、ナフチレン基、及びシクロアルキレン基等を包含す
る。
【0025】上記のアミノ化合物の具体例として、アミ
ノ基と炭素数1〜25の炭化水素基が構成成分である場
合の例としては、ブチルアミン、N,N−ジメチルブチ
ルアミン、1,2−ジメチルプロピルアミン、ドデシル
アミン、ヘキシルアミン、N−メチルヘキシルアミン、
3−ペンチルアミン、ジメチルアミノエチルアミン、2
−オクチルアミン、エチルアミノエチルアミン、ジエチ
ルアミノエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミ
ン、1,2−ジアミノプロパン、メチルアミノプロピル
アミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミ
ノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン、テ
トラメチル−1,3−ジアミノプロパン、1,2−ジア
ミノブタン、1,4−ジアミノブタン、N−(3−アミ
ノプロピル)−1,3−プロパンジアミン、ペンタメチ
ルジエチレントリアミン、N,N’−ビス(アミノプロ
ピル)−1,3−プロピレンジアミン、N,N’−ビス
(アミノプロピル)−1,4−ブチレンジアミン、ジア
リルアミン、イソアミルアミン、N−エチルイソアミル
アミン、2−ヘキセニルアミン、N,N−ジイソプロピ
ルアミノエチルアミン、N,N−ジイソプロピルエチル
アミン、2−エチルヘキシルアミン、N−エチル−1,
2−ジメチルプロピルアミン、ジイソブチルアミン、2
−エチルヘキシルアミン、アニリン、β−ナフチルアミ
ン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミ
ン、トルエン−2,4−ジアミン、N,N’−ジメチル
−p−フェニレンジアミン、ジビニルプロピルアミン等
が挙げられる。水酸基を有するアミノ化合物の例として
は、2−(ヒドロキシメチルアミノ)エタノール、N−
イソメチルジエタノールアミン、2−アミノプロパノー
ル、3−アミノプロパノール、3−ジメチルアミノプロ
パノール、4−アミノブタノール、4−メチルアミノブ
タノール、2−ヒドロキシエチルアミノプロピルアミ
ン、ジエタノールアミノプロピルアミン、1−アミノ−
3−フェノキシ−2−プロパノール等が挙げられる。エ
ーテル基を有するアミノ化合物の例としては、ビス(3
−アミノプロピル)エーテル、ジメチルアミノエトキシ
プロピルアミン、1,2−ビス(3−アミノプロポキ
シ)エタン、1,3−ビス(3−アミノプロポキシ)−
2,2−ジメチルプロパン、α,ω−ビス(3−アミノ
プロピル)ポリエチレングリコールエーテル、α,ω−
ビス(3−アミノプロピル)ジエチレングリコールエー
テル、3−メトキシプロピルアミン、3−エトキシプロ
ピルアミン、3−プロポキシプロピルアミン、3−イソ
プロポキシプロピルアミン、3−ブトキシプロピルアミ
ン、3−イソブトキシプロピルアミン、2−エチルヘキ
シロキシプロピルアミン、3−デシロキシプロピルアミ
ン等が挙げられる。メルカプト基を有するアミノ化合物
の例としては、2−メルカプトエチルアミン、N−(2
−メルカプトエチル)アセトアミド、2−メルカプトピ
リジン等が挙げられる。カルボニル基を有するアミノ化
合物の例としては、ホルムアニリド、アセトアニリド、
アセトアセトアニリド、ドデシルアミド、テトラデシル
アミド、ヘキサデシルアミド等が挙げられる。ニトロ基
を有するアミノ化合物の例としては、2−ニトロアニリ
ン、3−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、
2,4,6−トリニトロアニリンが挙げられる。塩素原
子を有するアミノ化合物の例としては、2−クロロアニ
リン、3−クロロアニリン、2,5−ジクロロアニリン
等が挙げられる。
【0026】上記のアミノ化合物の中では、ジメチルア
ミノエチルアミン、エチルアミノエチルアミン、ジエチ
ルアミノエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミ
ン、1,2−ジアミノプロパン、メチルアミノプロピル
アミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミ
ノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン、テ
トラメチル−1,3−ジアミノプロパン、1,2−ジア
ミノブタン、1,4−ジアミノブタン、N−(3−アミ
ノプロピル)−1,3−プロパンジアミン、ペンタメチ
ルジエチレントリアミンおよびN,N’−ビス(アミノ
プロピル)−1,3−プロピレンジアミン等のように、
一分子中に2個以上のアミノ基を有するアミノ化合物、
2−(ヒドロキシメチルアミノ)エタノール、N−イソ
メチルジエタノールアミン、2−アミノプロパノール、
3−アミノプロパノール、3−ジメチルアミノプロパノ
ール、4−アミノブタノール、4−メチルアミノブタノ
ール、2−ヒドロキシエチルアミノプロピルアミンおよ
び1−アミノ−3−フェノキシ−2−プロパノール等の
ように、水酸基を有するアミノ化合物、ビス(3−アミ
ノプロピル)エーテル、ジメチルアミノエトキシプロピ
ルアミン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタ
ン、1,3−ビス(3−アミノプロポキシ)−2,2−
ジメチルプロパン、α,ω−ビス(3−アミノプロピ
ル)ポリエチレングリコールエーテルおよびα,ω−ビ
ス(3−アミノプロピル)ジエチレングリコールエーテ
ル等のようにエーテル基を有するアミノ化合物が好まし
く使用され得る。
【0027】上記のアミノ化合物の置換体、または誘導
体もまた使用し得る。これらのアミノ化合物は、単独、
又は2種以上組み合わせて使用され得る。
【0028】層間化合物−水分散体を調整する方法は、
水中で、または水及び下記の極性溶媒の混合溶媒中で膨
潤性ケイ酸塩の底面間隔を拡大し、上記のアミノ化合物
を添加して撹拌することにより行われ得る。その様な方
法は特に限定されず、例えば、従来公知の湿式撹拌機を
用いて行われる。該湿式撹拌機としては、撹拌翼が高速
回転して撹拌する高速撹拌機、高剪断速度がかかってい
るローターとステーター間の間隙で試料を湿式粉砕する
湿式ミル類、硬質媒体を利用した機械的湿式粉砕機類、
ジェットノズルなどで試料を高速度で衝突させる湿式衝
突粉砕機類などを挙げることができる。混合を効率よく
行うためには、撹拌の回転数は500rpm以上、好ま
しくは1000rpm以上、より好ましくは1500r
pm以上にするか、あるいは300(1/s)以上、好
ましくは500(1/s)以上、より好ましくは100
0(1/s)の剪断速度を加える。回転数の上限値は2
5000rpmであり、剪断速度の上限値は50000
0(1/s)である。上限値よりも大きい値で撹拌を行
っても効果はそれ以上変わらない傾向があるため、上限
値より大きい値で撹拌を行う必要はない。
【0029】上記の極性溶媒とは水と任意の割合で相溶
する極性溶媒を意図する。該極性溶媒としては、例え
ば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のア
ルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール等のグリコール類、アセト
ン、メチルエチルケトン等のケトン類、ジエチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ジメチルホル
ムアミド等のアミド化合物、その他の溶媒であるジメチ
ルスルホキシドや2−ピロリドン等が挙げられる。これ
らの極性溶媒は単独で用いても良く2種類以上組み合わ
せて用いても良い。
【0030】上記のように、分散媒中で、凝集していた
膨潤性ケイ酸塩の各単位層を劈開してばらばらにし、個
々独立に存在させる。その後、アミノ化合物を加えて十
分に撹拌して混合する事によって層間化合物が得られ
る。
【0031】アミノ化合物による膨潤性ケイ酸塩の処理
は室温で充分に行い得るが、必要に応じて系を加温して
も良い。加温時の最高温度は用いるアミノ化合物の分解
温度未満であり、かつ、分散媒の沸点未満で有れば任意
に設定し得る。
【0032】アミノ化合物の使用量は、層間化合物−水
分散体における層間化合物の分散性、層間化合物とポリ
エステル樹脂との親和性、ポリエステル樹脂組成物中で
の分散性が十分に高まるように調製し得る。必要である
ならば、構造の異なる複数種のアミノ化合物を併用し得
る。従って、アミノ化合物の添加量は一概に数値で限定
されるものではないが、膨潤性ケイ酸塩100重量部に
対して、0.1から200重量部であり、好ましくは0.
2から180重量部であり、より好ましくは0.3から
160重量部であり、更に好ましくは0.4から140
重量部であり、特に好ましくは0.5から120重量部
である。アミノ化合物の量が0.1重量部未満であると
得られる層間化合物の微分散化効果が充分で無くなる傾
向がある。また、200重量部以上では効果が変わらな
いので、200重量部より多く添加する必要はない。
【0033】上記のようにして得られる層間化合物の底
面間隔は、導入されたアミノ化合物の存在により、膨潤
性ケイ酸塩の初期の底面間隔に比べて拡大し得る。例え
ば、分散媒中に分散されて底面間隔が拡大された膨潤性
ケイ酸塩は、アミノ化合物を導入しない場合、分散媒を
除去すると再び層同士が凝集した状態に戻るが、本発明
によれば、層間化合物−水分散体中で分散している層間
化合物は、分散媒を除去した後も、層同士が凝集するこ
となく底面間隔が拡大された状態で存在し得る。層間化
合物の底面間隔は膨潤性ケイ酸塩の初期の底面間隔に比
べて、1.1倍以上、好ましくは1.2倍以上、更に好ま
しくは1.3倍以上、特に好ましくは1.5倍以上拡大し
ている。底面間隔は小角X線回折法(SAXS)などで
確認し得る。この方法では、乾燥して粉末状にした層間
化合物の(001)面に由来するX線回折ピーク角値を
SAXSで測定し、Braggの式に代入し算出するこ
とにより底面間隔を求め得る。同様に初期の膨潤性ケイ
酸塩の底面間隔を測定し、この両者を比較することによ
り底面間隔の拡大を確認し得る。この様に底面間隔が拡
大していることを確認することによって、層間化合物が
生成していることを確認できる。
【0034】本発明のポリエステル樹脂組成物の製造方
法の工程(B)として、熱可塑性ポリエステル樹脂及び
/又は熱可塑性ポリエステル樹脂の重合性プレポリマー
と前記層間化合物−水分散体を混合する工程を行い得
る。
【0035】ここで、熱可塑性ポリエステル樹脂の重合
性プレポリマーとは、熱可塑性ポリエステル樹脂の重合
性モノマーおよび低重合度体から選ばれる1種以上を意
図する。
【0036】熱可塑性ポリエステル樹脂の重合性モノマ
ーとは、ジカルボン酸化合物および/またはジカルボン
酸のエステル形成性誘導体を主成分とする酸成分、及び
ジオール化合物および/またはジオール化合物のエステ
ル形成性誘導体を主成分とするジオール成分を意図す
る。
【0037】上記の芳香族ジカルボン酸としては、例え
ば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、
2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニ
ルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカル
ボン酸、4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸、
4,4’−ジフェニルスルフォンジカルボン酸、4,
4’−ジフェニルイソプロピリデンジカルボン酸等が挙
げられ、これらの置換体(例えば、メチルイソフタル酸
等のアルキル基置換体など)や誘導体(テレフタル酸ジ
メチル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル等の
ようなアルキルエステル化合物など)も使用し得る。ま
た、p−オキシ安息香酸及びp−ヒドロキシエトキシ安
息香酸のようなオキシ酸及びこれらのエステル形成性誘
導体も使用し得る。これらのモノマーの内の2種以上を
混合して用いても良い。得られるポリエステル樹脂組成
物の特性を損なわない程度の少量であれば、これらの芳
香族ジカルボン酸と共にアジピン酸、アゼライン酸、ド
デカン二酸、セバシン酸等のような脂肪族ジカルボン酸
を1種以上混合して使用し得る。
【0038】上記酸成分の中では、得られる熱可塑性ポ
リエステル樹脂の結晶性や強度、弾性率の点から、テレ
フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’
−ビフェニルジカルボン酸、およびそれらのエステル形
成性誘導体が好ましい。
【0039】また、上記のジオール化合物としては、エ
チレングリコール、プロピレングリコール、ブチレング
リコール、ヘキシレングリコール、ネオペンチルグリコ
ール等のような脂肪族グリコール、1,4−シクロヘキ
サンジメタノール等のような脂環式グリコール、1,4
−フェニレンジオキシジメタノールのような芳香族ジオ
ールやを使用し得る。また、ε−カプロラクトンのよう
な環状エステルも使用し得る。これらの内の2種以上を
混合して用いても良い。更に、熱可塑性ポリエステル樹
脂の弾性率を著しく低下させない程度の少量であるなら
ば、長鎖型のジオール化合物(例えば、ポリエチレング
リコール、ポリテトラメチレングリコール)、及びビス
フェノール類のアルキレンオキサイド付加重合体等(例
えば、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加重合
体等)などを組み合わせて使用しても良い。
【0040】前記ジオール成分の中では、取り扱い性お
よび得られる熱可塑性ポリエステル樹脂の強度、弾性率
等の点から、エチレングリコール、ブチレングリコー
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
【0041】また、熱可塑性ポリエステル樹脂の低重合
度体とは、上記重合性モノマーの反応により得られる縮
合物であり、かつ、溶融状態において層間化合物を含む
層間化合物−水分散体が充分に均一分散できる程度の溶
融粘度となる分子量を有するものを意味する。層間化合
物−水分散体の均一分散性の点から、低重合度体の対数
粘度は0.4(dl/g)未満であり、好ましくは0.3
5(dl/g)以下であり、より好ましくは0.30
(dl/g)以下である。
【0042】尚、対数粘度が上記の範囲内であれば、溶
融状態のポリエステル低重合度体には、芳香族ジカルボ
ン酸またはそのエステル形成性誘導体と、ジオール化合
物またはそのエステル形成性誘導体からなる群から選択
される1種または2種以上を新たに添加しても差し支え
ない。
【0043】上記の低重合度体を得る方法としては特に
限定されない。熱可塑性ポリエステル樹脂の低重合度体
を得る方法としては、例えば、ジオール化合物で芳香族
ジカルボン酸をエステル化する方法、芳香族ジカルボン
酸アルキルエステルとジオール化合物をエステル交換す
る方法など、通常一般に行われる方法が挙げられる。こ
のように、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成
性誘導体と、ジオール化合物またはそのエステル形成性
誘導体とを縮合反応させて得る方法の他、熱可塑性ポリ
エステル樹脂の一部あるいは全部をジオール化合物で解
重合して得る方法も挙げられる。すなわち、例えば、原
料となる熱可塑性ポリエステル樹脂とジオール化合物の
混合物を加熱し、150℃付近から熱可塑性ポリエステ
ル樹脂の融点付近の温度範囲で解重合する方法、あるい
は、原料となる熱可塑性ポリエステル樹脂を予め熱可塑
性ポリエステル樹脂の融点以上で溶融状態とし、そこへ
ジオール化合物を添加・撹拌しながら解重合する方法な
どが挙げられる。この場合、複数のジオール化合物を共
重合して共重合ポリエステル樹脂にする場合は、前記熱
可塑性ポリエステル樹脂を構成するジオール成分とは異
なる構造のジオール化合物を添加して解重合に用いるこ
とができる。熱可塑性ポリエステル樹脂の解重合に用い
られるジオール化合物としては、熱可塑性ポリエステル
樹脂の重合性モノマーとして用いられる種々のジオール
化合物と同種のものの1種または2種以上が用いられ
る。ポリエステル低重合度体を得る反応に必要な触媒は
エステル交換触媒であり、金属酸化物、炭酸塩、酢酸塩
およびアルコラート等の1種または2種以上を使用する
ことが出来る。熱可塑性ポリエステル樹脂の解重合によ
って得る方法においては、反応に必要な触媒は通常は出
発原料である熱可塑性ポリエステル樹脂に既に含有され
ているが、必要に応じて、前記のエステル交換触媒を新
たに添加して使用することが出来る。
【0044】また、上記の熱可塑性ポリエステル樹脂と
は、ジカルボン酸化合物および/またはジカルボン酸の
エステル形成性誘導体を主成分とする酸成分、ジオール
化合物および/またはジオール化合物のエステル形成性
誘導体を主成分とするジオール成分との反応により得ら
れる従来公知の任意の熱可塑性ポリエステル樹脂であ
る。その具体例としては、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリ
シクロヘキサン−1,4−ジメチルテレフタレート、ネ
オペンチルテレフタレート、ポリエチレンイソフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレ
ート、ポリヘキサメチレンナフタレートなどが挙げられ
る。また、これらの樹脂の製造に使用される酸成分およ
び/またはジオール成分を2種以上用いて製造した共重
合ポリエステルが挙げられる。上記の熱可塑性ポリエス
テル樹脂は単独で、または組成あるいは成分の異なるも
の及び/または固有粘度の異なるものを2種以上組み合
わせて使用し得る。前記ポリエステル樹脂の中では、強
度、弾性率、コスト等の点から、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキ
サン−1,4−ジメチルテレフタレート、ポリエチレン
ナフタレートが好ましい。
【0045】熱可塑性ポリエステル樹脂の分子量は、フ
ェノール/テトラクロロエタン(5/5重量比)混合溶
媒を用いて、25℃で測定した固有粘度が0.4〜2.
0(dl/g)のものが望ましい。固有粘度が0.4
(dl/g)未満である場合、得られるポリエステル樹
脂組成物の機械的特性や耐衝撃性が低く、また、2.0
(dl/g)より大きい場合は溶融粘度が高い為に成形
流動性が低下する傾向がある。
【0046】層間化合物−水分散体と熱可塑性ポリエス
テル樹脂及び/又は熱可塑性ポリエステル樹脂の重合性
プレポリマーとの混合方法は特に限定されない。その様
な方法としては、例えば、押出機や重合反応機などを用
いて熱可塑性ポリエステル樹脂及び/又は熱可塑性ポリ
エステル樹脂の重合性プレポリマーを溶融状態及び/又
は溶液とし、次いで液体添加装置などを用いて層間化合
物−水分散体を添加・混合・脱気する方法などが挙げら
れる。重合性プレポリマーを用いた場合あるいは熱可塑
性ポリエステル樹脂のみを用いても加水分解などで樹脂
の分子量が低下した場合など、必要に応じて後述する工
程(C)により、樹脂を高分子量化する工程を行い得
る。
【0047】混合する時期は特に限定されず任意の段階
で混合し得る。例えば、熱可塑性ポリエステル樹脂の重
合性モノマーの貯蔵・調製時(モノマー調製槽内等)、
上記重合性モノマーのエステル交換反応時(エステル交
換槽内)、エステル交換物を縮合重合して高分子量化す
る時(重合槽内等)、あるいは高分子量化された後等に
添加混合することができる。混合の速度は、例えば、溶
融状態または溶液にした熱可塑性ポリエステル樹脂及び
/又は熱可塑性ポリエステル樹脂の重合性プレポリマー
と層間化合物−水分散体を一括混合する方法や、層間化
合物−水分散体を連続的に添加する方法が挙げられる。
連続的に添加する場合、層間化合物−水分散体の添加速
度は特に限定されないが、熱可塑性ポリエステル樹脂及
び/又は熱可塑性ポリエステル樹脂の重合性プレポリマ
ー100重量部に対して、層間化合物−水分散体を0.
01〜10.0重量部/分、好ましくは0.03〜8.0
重量部/分、より好ましくは0.05〜6.0重量部/分
で連続的に添加する。混合時の系の温度は特に限定され
ないが、例えば、熱可塑性ポリエステル樹脂及び/又は
熱可塑性ポリエステル樹脂の重合性プレポリマーが溶融
状態であれば融点以上であり、好ましくは80℃〜28
0℃であり、より好ましくは80℃〜250℃であり、
更に好ましくは80℃〜200℃である。上記の温度範
囲であれば混合温度を一定にする必要はない。従って、
温度変動幅は特に限定されないが、好ましくは100℃
以下であり、より好ましくは80℃以下であり、更に好
ましくは50℃以下である。
【0048】本発明のポリエステル樹脂組成物の製造方
法では必要に応じ、工程(C)として、前記熱可塑性ポ
リエステル樹脂の重合性プレポリマー及び/又は分子量
が低下した熱可塑性ポリエステル樹脂を高分子量化する
工程を行い得る。高分子量化する方法は特に限定され
ず、通常一般に行われる熱可塑性ポリエステル樹脂の重
合方法によってなし得る。その様な方法としては、例え
ば、溶融重縮合法あるいは固相重合法が挙げられる。
【0049】樹脂成分に他のジオール成分を共重合する
場合は、溶融重縮合反応の任意の時期に所望のジオール
化合物を添加・混合した後、溶融重縮合反応あるいは固
相重合を続けて行う事により得られる。反応に必要な触
媒は、必要に応じて、金属酸化物、炭酸塩、酢酸塩、及
びアルコラート等の1種または2種以上を添加して使用
する。
【0050】高分子量化後の分子量は、フェノール/テ
トラクロロエタン(5/5重量比)混合溶媒を用いて、
25℃で測定した対数粘度が0.3〜2.0(dl/
g)であり、好ましくは0.35〜2.0(dl/g)で
あり、より好ましくは0.37〜2.0(dl/g)であ
り、更に好ましくは0.40〜1.8(dl/g)なるよ
うに調整される。対数粘度が0.3(dl/g)未満で
あると機械的特性が低く、また2.0(dl/g)より
大きいと溶融粘度が高い為に成形流動性が低下する傾向
がある。
【0051】以上、本発明のポリエステル樹脂組成物の
製造方法、すなわち工程(A)、工程(B)、工程
(C)を行うことによって、機械的特性、耐熱性、寸法
安定性、表面外観が優れるポリエステル樹脂組成物を、
短時間で製造することができる。
【0052】本発明の製造方法で得られるポリエステル
樹脂組成物の機械的特性、耐熱性、寸法安定性、表面外
観が優れる理由は、ポリエステル樹脂組成物中で層間化
合物の層同士が劈開して互いに独立して細分化するの
で、非常に細かく互いに独立した薄板状粒子が分散し、
その数が著しく増大しているためである。この様な薄板
状の層間化合物の分散状態は以下に述べる平均層厚、最
大層厚、アスペクト比(層長さ/層厚の比率)および分
散粒子数[N]値で表現され得る。
【0053】まず、平均層厚を、薄板状で分散した層間
化合物の層厚みの数平均値であると定義すると、ポリエ
ステル樹脂組成物中の層間化合物の平均層厚の上限値は
500Å以下であり、好ましくは450Å以下であり、
より好ましくは400Å以下である。平均層厚が500
Åより大きいと、得られるポリエステル樹脂組成物の機
械的特性、耐熱性、寸法安定性への改良効果が十分に得
られない場合がある。平均層厚の下限値は特に限定され
ないが、10Åより大きく、好ましくは30Åより大き
く、より好ましくは50Åより大きい。
【0054】また、最大層厚を、ポリエステル樹脂組成
物中に薄板状に分散した層間化合物の層厚みの最大値で
あると定義すると、層間化合物の最大層厚の上限値は、
2000Å以下であり、好ましくは1800Å以下であ
り、より好ましくは1500Å以下である。最大層厚が
2000Åより大きいと、得られるポリエステル樹脂組
成物の表面性が損なわれる場合がある。層間化合物の最
大層厚の下限値は特に限定されないが、10Åより大き
く、好ましくは50Åより大きく、より好ましくは10
0Åより大きい。
【0055】また、平均アスペクト比を、樹脂中に分散
した層間化合物の層長さ/層厚の比の数平均値であると
定義すると、ポリエステル樹脂組成物中の層間化合物の
平均アスペクト比は10〜300であり、好ましくは1
5〜300であり。更に好ましくは20〜300であ
る。平均アスペクト比が10未満であると、得られるポ
リエステル樹脂組成物の弾性率や寸法安定性への改善効
果が十分に得られない場合がある。また、300より大
きくても効果はそれ以上変わらないため、平均アスペク
ト比を300より大きくする必要はない。
【0056】また、分散粒子数[N]値を、ポリエステ
ル樹脂組成物の面積100μm2における、層間化合物
の単位重量比率当たりの分散粒子数であると定義する
と、ポリエステル樹脂組成物中の層間化合物の[N]値
は、30以上であり、好ましくは45以上であり、より
好ましくは60以上である。上限値は特にないが、
[N]値が1000程度を越えると、それ以上効果は変
わらなくなるので、1000より大きくする必要はな
い。[N]値は、例えば、次のようにして求められ得
る。すなわち、ポリエステル樹脂組成物を約50μm〜
100μm厚の超薄切片に切り出し、該切片をTEM等
で撮影した像上で、面積が100μm2の任意の領域に
存在する層間化合物の粒子数を、用いた層間化合物の重
量比率で除すことによって求められ得る。あるいは、T
EM像上で、100個以上の粒子が存在する任意の領域
(面積は測定しておく)を選んで該領域に存在する粒子
数を、用いた層間化合物の重量比率で除し、面積100
μm2に換算した値を[N]値としてもよい。従って、
[N]値はポリエステル樹脂組成物のTEM写真等を用
いることにより定量化できる。
【0057】層厚および層長さは、ポリエステル樹脂組
成物を加熱溶融した後に、熱プレス成形あるいは延伸成
形して得られるフィルム、および溶融樹脂を射出成形し
て得られる薄肉の成形品等を、顕微鏡等を用いて撮影さ
れる像から求めることができる。
【0058】すなわち、いま仮に、X−Y面上に上記の
方法で調製したフィルムの、あるいは肉厚が約0.5〜
2mm程度の薄い平板状の射出成形した試験片を置いた
と仮定する。上記のフィルムあるいは試験片をX−Z面
あるいはY−Z面と平行な面で約50μm〜100μm
厚の超薄切片を切り出し、該切片を透過型電子顕微鏡な
どを用い、約4〜10万倍以上の高倍率で観察して求め
られ得る。測定は、上記の方法で得られた透過型電子顕
微鏡の象上に置いて、100個以上の層間化合物を含む
任意の領域を選択し、画像処理装置などで画像化し、計
算機処理する事等により定量化できる。あるいは、定規
などを用いて計測しても求めることもできる。
【0059】層間化合物の分散状態は、工程(A)では
アミノ化合物の量、処理条件(時間、温度、撹拌力)、
極性溶媒を用いる場合は極性溶媒の種類、比率、撹拌条
件等によって、工程(B)では重合性プレポリマーの種
類や分子量および層間化合物−水分散体の添加速度等に
よって制御され得る。
【0060】すなわち工程(A)で、例えば、膨潤性ケ
イ酸塩を分散させる際の撹拌力や剪断力が一定であり、
分散媒として水と極性溶媒を用いる場合、極性溶媒の種
類、混合比率および混合の順番に伴い膨潤性ケイ酸塩の
膨潤・劈開の状態は変化する。例えば、膨潤性ケイ酸塩
としてモンモリロナイトを用いた場合、分散媒として水
のみを用いると、モンモリロナイトがほぼ単位層に近い
状態にまで膨潤・劈開する。その状態で水酸基、メルカ
プト基またはニトリル基等の極性が高い基を有するアミ
ノ化合物を添加すると、層間化合物がほぼ単位層に近い
状態にまで膨潤・劈開した層間化合物−水分散体が調製
される。それらの状態を保持するように工程(B)、工
程(C)を行う事によって分散状態を制御し得る。一
方、エタノール、テトラヒドロフラン(THF)、メチ
ルエチルケトン(MEK)やN−メチルピロリドン(N
MP)等の極性溶媒と水との混合溶媒を分散媒とした場
合や、該極性溶媒にモンモリロナイトを分散させ次いで
水を加える等した場合は、約数枚〜約百数十枚程度の単
位層が積層した状態になる。その状態でアミノ化合物を
添加すると、ほぼ数枚〜約百数十枚分の厚みを有する層
間化合物を含有する層間化合物−水分散体が調製され
る。それらの状態を保持するように、工程(B)、工程
(C)を行う事によって分散状態を制御し得る。
【0061】本発明の製造方法から得られるポリエステ
ル樹脂組成物には、必要に応じて、ポリブタジエン、ブ
タジエン−スチレン共重合体、アクリルゴム、アイオノ
マー、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロ
ピレン−ジエン共重合体、天然ゴム、塩素化ブチルゴ
ム、α−オレフィンの単独重合体、2種以上のα−オレ
フィンの共重合体(ランダム、ブロック、グラフトな
ど、いずれの共重合体も含み、これらの混合物であって
も良い)、またはオレフィン系エラストマーなどの耐衝
撃性改良剤を添加することができる。これらは無水マレ
イン酸等の酸化合物、またはグリシジルメタクリレート
等のエポキシ化合物で変性されていても良い。
【0062】また、機械的特性、成形性などの特性を損
なわない範囲で、他の任意の熱可塑性樹脂あるいは熱硬
化性樹脂、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエス
テルカーボネート樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリオ
レフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム質重合体強化スチ
レン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリフェ
ニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリサルフ
ォン樹脂、及びポリアリレート樹脂等を単独または2種
以上組み合わせて使用し得る。
【0063】更に、目的に応じて、顔料や染料、熱安定
剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、可塑
剤、難燃剤、及び帯電防止剤等の添加剤を添加すること
ができる。本発明で得られるポリエステル樹脂組成物
は、射出成形や熱プレス成形で成形しても良く、ブロー
成形にも使用できる。得られる成形品は外観に優れ、機
械的特性や耐熱変形性等に優れる為、例えば、自動車部
品、家庭用電気製品部品、家庭日用品、包装資材、その
他一般工業用資材に好適に用いられる。
【0064】
【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるも
のではない。
【0065】実施例、及び比較例で使用する主要原料を
以下にまとめて示す。尚、特に断らない場合は、原料の
精製は行っていない。 (原料) ・ポリエチレンテレフタレート:鐘紡(株)のPBK
2、対数粘度(ηinh)=0.63(dl/g)を用いた
(以降、PETと称す)。 ・ビスヒドロキシエチルテレフタレート:日曹丸善ケミ
カル(株)のNISSO−BHETを用いた(以降、B
HETと称す)。 ・テレフタル酸ジメチル:和光純薬(株)の和光特級を
用いた(以降、DMTと称す)。 ・エチレングリコール:日本触媒(株)のモノエチレン
グリコールを用いた(以降、EGと称す)。 ・1,4−ブタンジオール:東ソー(株)の1、4ーブ
タンジオールを用いた(以降、1,4−BDと称す)。 ・メタノール:和光純薬(株)の和光特級を用いた(以
降、MeOHと称す)。 ・モンモリロナイト:山形県産の天然モンモリロナイト
(底面間隔=13Å)を用いた。 ・膨潤性雲母:タルク25.4gとケイフッ化ナトリウ
ム4.7gの微粉砕物を混合し、800℃で加熱処理し
たものを用いた(底面間隔=12Å)。 ・1,2−ビス−(3−アミノプロポキシ)エタン:広
栄化学(株)のアミノ化合物を用いた(以降、BAPE
と称す)。 ・2−ヒドロキシエチルアミノ−3−プロピルアミン:
広栄化学(株)のアミノ化合物を用いた(以降、HEA
PAと称す)。また、実施例および比較例における評価
方法を以下にまとめて示す。 (分散状態の測定)厚み50〜100μmの超薄切片を
用いた。透過型電子顕微鏡(日本電子JEM−1200
EX)を用い、加速電圧80kVで倍率4万〜100万
倍で層間化合物の分散状態を観察撮影した。TEM写真
において、100個以上の分散粒子が存在する領域を選
択し、粒子数([N]値)、層厚および層長を、目盛り
付きの定規を用いた手計測または、必要に応じてインタ
ークエスト社の画像解析装置PIASIIIを用いて処理
する事により測定した。
【0066】平均アスペクト比は個々の層間化合物の層
長と層厚の比の数平均値とした。[N]値の測定は以下
のようにして行った。まず、TEM像上で、選択した領
域に存在する層間化合物の粒子数を求める。これとは別
に、層間化合物に由来する樹脂組成物の灰分率を測定す
る。上記粒子数を灰分率で除し、面積100μm2に換
算した値を[N]値とした。
【0067】平均層厚は個々の層間化合物の層厚の数平
均値、最大層厚は個々の層間化合物の層厚の中で最大の
値とした。
【0068】分散粒子が大きく、TEMでの観察が不適
当である場合は、光学顕微鏡(オリンパス光学(株)製
の光学顕微鏡BH−2)を用いて上記と同様の方法で
[N]値を求めた。ただし、必要に応じて、サンプルは
LINKAM製のホットステージTHM600を用いて
250〜270℃で溶融させ、溶融状態のままで分散粒
子の状態を測定した。
【0069】板状に分散しない分散粒子のアスペクト比
は、長径/短径の値とした。ここで、長径とは、顕微鏡
像等において、対象となる粒子の外接する長方形のうち
面積が最小となる長方形を仮定すれば、その長方形の長
辺を意図する。また、短径とは、上記最小となる長方形
の短辺を意図する。 (小角X線回折法(SAXS)による底面間隔の測定)
X線発生装置(理学電機(株)製、RU−200B)を
用い、ターゲットCuKα線、Niフィルター、電圧4
0kV、電流200mA、走査角2θ=0.2〜16.0
°、ステップ角=0.02°の測定条件で底面間隔を測
定した。
【0070】底面間隔は、小角X線回折ピーク角値をB
raggの式に代入して算出した。ただし、小角X線ピ
ーク角値の確認が困難である場合は、層が十分に劈開し
て結晶性が実質的に消失したかあるいは、ピーク角値が
おおよそ0.8°以下である為に確認が困難であるとみ
なし、底面間隔の評価結果としては>100Åとした。 (荷重たわみ温度)ポリエステル樹脂組成物を乾燥(1
40℃、5時間)した。型締圧75tの射出成形機(東
芝機械(株)製、IS−75E)を用い、樹脂温度25
0〜280℃、ゲージ圧約10MPa、射出速度約50
%の条件で射出成形して、寸法約10×100×6mm
の試験片を作製した。得られた試験片の荷重たわみ温度
を、ASTMD−648に従って測定した。 (曲げ特性)荷重たわみ温度の場合と同様にして作製し
た試験片の曲げ強度および曲げ弾性率を、ASTMD−
790に従って測定した。 (反り)ポリエステル樹脂組成物を乾燥(140℃、5
時間)した後、型締圧75tの射出成形機(東芝機械
(株)製、IS−75E)を用い、金型温度50℃、樹
脂温度250〜280℃、ゲージ圧約10MPa、射出
速度約50%の条件で射出成形して、寸法約120×1
20×1mmの平板状試験片を作製した。平面上に上記
の平板状試験片を置き、試験片の4隅の内の1カ所を押
さえ、残り3隅の内、平面からの距離が最も大きい値を
ノギス等を用いて測定した。4隅それぞれを押さえ、得
られた反り値の平均値を求めた。 (中心線粗さ)上記のダンベル状試験片を用い、東京精
密(株)製の表面粗さ計surfcom1500Aを用
いて、中心線粗さを測定した。 (製造時間)製造開始を、工程(A)で層間化合物−水
分散体を調製しはじめた時点とし、製造終了を、PET
系では対数粘度が0.60(dl/g)に達するまで、PBT
系では0.80(dl/g)に達した時点とし、要した時間を
計測して製造時間とした。 (対数粘度)得られたポリエステル樹脂組成物を乾燥
(140℃、4時間)した後、約100mgを精秤し
て、フェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン
(1/1、重量比)混合溶媒20mlを加えて120℃
で溶解した。ウベローデ型粘度計を用いて、PET系に
関しては測定温度25℃、PBT系に関しては測定温度
20℃にて、自動粘度測定装置(ラウダ社製、ビスコタ
イマー)を用いて溶液粘度の測定を行い、下記式から対
数粘度(ηinh)を求めた。 ηinh={ln(t/t0)}/C (ただし、式中、tは溶液の値、t0は混合溶媒のみの
値、Cは濃度(g/dl)) (灰分率)層間化合物に由来する、ポリエステル樹脂組
成物の灰分率は、JISK7052に準じて測定した。
【0071】(実施例1) 工程(A) 3500gのイオン交換水に150gのモンモリロナイ
トを加え、日本精機(株)製の湿式ミルを用いて500
0rpm、5分間撹拌して混合した。その後、10gの
HEAPAを加えてから更に、表1に示した条件で撹拌
する事によって層間化合物−水分散体を調製した。(層
間化合物の確認は、固形分を分離、乾燥、粉砕したもの
をSAXSにより底面間隔を測定することにより行っ
た。結果は表1に示した。実施例2〜9も同様)。 工程(B) 重合機に2500gのDMT、1600gのEG、7.
5gのヒンダードフェノール系安定剤(旭電化(株)製
アデカスタブAO60、以降AO60と称す)および
0.60gのチタンテトラブトキサイド(Ti(OBu)
4)を投入し、反応温度約140〜190℃で約3時間
撹拌して、DMTとEGをエステル交換させる事により
PETの低重合度体を得た。得られた低重合度体の対数
粘度は0.06(dl/g)であった。
【0072】系を180rpmで撹拌しながら層間化合
物−水分散体を徐々に添加する事によって、低重合度体
と層間化合物−水分散体を混合した。添加速度は約16
00g/時間である。蒸発する水は系外に流出させた。 工程(C) 層間化合物−水分散体添加終了後、系を240℃にまで
徐々に昇温した。添加したシラン粘土複合体−水分散体
中の水の約70〜80%が系外に流出したことを確認し
た後、0.8gの三酸化アンチモン(Sb2O3)を投
入し、更に280℃に昇温した。昇温後、減圧(0.5
〜5.0torr)して溶融重縮合を行った。上記のよ
うにして得られたポリエステル樹脂組成物を評価した。
結果を表2に示した。
【0073】(実施例2) 工程(A) 1000gのイオン交換水と1000gのMeOHの混
合溶媒と150gのモンモリロナイトを高速撹拌機ホモ
ジナイザー(日本精機(株))を用いて、5000rp
m、10分撹拌・混合した。次いで1500gのイオン
交換水を加えて、湿式ミル(日本精機(株))を用い
て、更に5000rpm、15分間撹拌した。その後、
10gのHEAPAを加えてから更に、表1に示した条
件で撹拌する事によって層間化合物−水分散体を調製し
た。工程(B)と工程(C)は実施例1と同様の方法で
行いポリエステル樹脂組成物を得、評価した。結果は表
2に示した。
【0074】(実施例3) 工程(A) イオン交換水2000gと150gの膨潤性雲母を湿式
ミル(日本精機(株))を用いて5000rpm、15
分間撹拌した。その後、18gのHEAPAを加えてか
ら更に、表1に示した条件で撹拌する事によって層間化
合物−水分散体を調製した。工程(B)と工程(C)は
実施例1と同様の方法で行いポリエステル樹脂組成物を
得、評価した。結果は表2に示した。
【0075】(実施例4) 工程(A) HEAPAの代わりに15gのBAPEを加えた以外は
実施例1と同様に行った。 工程(B)と工程(C)は実施例1と同様の方法で行
い、ポリエステル樹脂 組成物を得、評価した。結果は表2に示した。
【0076】(比較例1)150gのモンモリロナイト
に10gのHEAPAをスプレーを用いて直接噴霧し、
1時間混合する事によってモンモリロナイトをアミン処
理した。アミン処理モンモリロナイトの底面間隔は14
Åであった。
【0077】実施例1と同様の方法でDMTとEGをエ
ステル交換させた。次いで180rpmで撹拌しながら
上記のアミン処理モンモリロナイトを徐々に添加した
後、0.60gのSb2O3を添加し、反応温度270
〜280℃、減圧下(0.8〜5.0torr)溶融重縮
合を行い、評価した。結果を表2に示した。
【0078】(比較例2)実施例1と同様の方法で層間
化合物−水分散体を調製した。次いで1500gのEG
を加えて十分に混合し、温度約100〜150℃で約9
時間撹拌を行い水を蒸発除去する事によって、層間化合
物およびEGを含む分散体を調製した。
【0079】上記分散体を用いて、実施例1と同様の方
法でポリエステル樹脂組成物を得、評価した。結果は表
2に示した。
【0080】(実施例5) 工程(A) 実施例1と同様にして層間化合物−水分散体を調製し
た。 工程(B) 重合機に3300gのBHETを投入し、乾燥窒素気流
下、150℃で撹拌しながら溶融させた。次いで180
rpmで撹拌しながら層間化合物−水分散体を徐々に添
加する事によって、BHETと層間化合物−水分散体を
混合した。添加速度は約1600g/時間である。蒸発
する水は系外に流出させた。 工程(C) 層間化合物−水分散体添加終了後、系を240℃にまで
徐々に昇温した。添加した層間化合物−水分散体中の水
の約70〜80%が系外に流出したことを確認した後、
7.5gのAO60および0.8gのSb2O3を投入
し、更に280℃に昇温した。昇温後、減圧(0.5〜
5.0torr)して溶融重縮合を行った。
【0081】上記のようにして得られたポリエステル樹
脂組成物を評価した。結果を表3に示した。
【0082】(比較例3)比較例2と同様の方法で層間
化合物およびEGを含む分散体を調製した。
【0083】上記分散体を用いて、実施例5と同様の方
法でポリエステル樹脂組成物を得、評価した。結果は表
3に示した。
【0084】(実施例6) 工程(A) 実施例1と同様にして層間化合物−水分散体を調製し
た。 工程(B) 重合機に、2500gのPET、600gのEG、7.
5gのAO60を投入し、乾燥窒素気流下、反応温度1
80〜240℃で約1時間30分撹拌して過剰のEGを
流出させながらPETの解重合を行うことによりPET
の低重合度体を得た。得られた低重合度体の対数粘度は
0.10(dl/g)であった。低重合度体を190〜
210℃に保ち、100〜180rpmで撹拌しなが
ら、層間化合物−水分散体を徐々に添加する事によっ
て、低重合度体と層間化合物−水分散体を混合した。添
加速度は約800g/時間である。蒸発する水は系外に
流出させた。 工程(C) 層間化合物−水分散体添加終了後、添加した層間化合物
−水分散体中の水の約70〜80%が系外に流出したこ
とを確認したのち280℃に昇温した。昇温後、減圧
(0.5〜5.0torr)して溶融重縮合を行った。上
記のようにして得られたポリエステル樹脂組成物を評価
した。結果は表4に示した。
【0085】(比較例4)比較例2と同様の方法で層間
化合物およびEGを含む分散体を調製した。
【0086】上記分散体を用いて、実施例6と同様の方
法でポリエステル樹脂組成物を得、評価した。結果は表
4に示した。
【0087】(実施例7) 工程(A) 実施例1と同様にして層間化合物−水分散体を調製し
た。 工程(B) 重合機に2200gのDMT、1500gの1,4−B
D、7.5gのAO60および0.60gのTi(OBu)
4を投入し、反応温度約140〜180℃で約3時間撹
拌して、DMTと1,4−BDをエステル交換させる事
により、PBTの低重合度体を得た。得られた低重合度
体の対数粘度は0.08(dl/g)であった。
【0088】系を180rpmで撹拌しながら層間化合
物−水分散体を徐々に添加する事によって、低重合度体
と層間化合物−水分散体を混合した。添加速度は約16
00g/時間である。蒸発する水は系外に流出させた。 工程(C) 層間化合物−水分散体添加終了後、系を250℃にまで
徐々に昇温した。添加した層間化合物−水分散体中の水
の約70〜80%が系外に流出したことを確認した後、
更に270℃に昇温した。昇温後、減圧(0.5〜5.0
torr)して溶融重縮合を行った。上記のようにして
得られたポリエステル樹脂組成物を評価した。結果は表
5に示した。
【0089】(実施例8) 工程(A) 実施例4と同様にして層間化合物−水分散体を調製し
た。
【0090】工程(B)および(C)は実施例7と同様
の方法で行い、ポリエステル樹脂組成物を得、評価し
た。結果は表5に示した。
【0091】(比較例5)実施例7と同様の方法でDM
Tと1,4−BDをエステル交換させた。次いで180
rpmで撹拌しながら、比較例1と同様の方法で調製し
たアミン処理モンモリロナイトを徐々に添加した後、反
応温度270℃、減圧下(0.8〜5.0torr)溶融
重縮合を行い、評価した。結果を表5に示した。
【0092】(比較例6)EGの代わりに1500gの
1,4−BDを用いた以外は比較例2と同様の方法で層
間化合物および1,4−BDを含む分散体を調製した。
【0093】実施例7と同様の方法で上記分散体を添加
し、重合した。結果は表5に示した。
【0094】(実施例9)工程(A)は実施例1と同様
である。 工程(B) 横型2軸重合機内に2500gのPETおよび7.5g
のAO60を投入し、温度280℃でPETを溶融させ
た。溶融後、樹脂温度230〜240℃で、層間化合物
−水分散体を徐々に添加する事によって、溶融状態のP
ETと層間化合物−水分散体を混合した。添加速度は約
1600g/時間である。蒸発する水は系外に流出させ
た。そのまま混合を30分続けた。 工程(C) 混合後、得られたポリエステル樹脂組成物の対数粘度を
測定したところ、0.52(dl/g)に下がっていた
ので、温度190〜210℃、真空度0.5〜5torrで
1.5時間、固相重合する事により高分子量化した。
【0095】(比較例7)工程(A)は比較例2と同様
である。 工程(B) 実施例9と同様の方法でPETと分散体を混合した。工
程(C)混合後、得られたポリエステル樹脂組成物の対
数粘度を測定したところ0.11(dl/g)に下がっ
ていたので、温度190〜210℃、真空度0.5〜5t
orrで13時間、固相重合する事により高分子量化し
た。
【0096】(比較例8)重合機に2500gのDM
T、1600gのEG、7.5gのAO60および0.6
0gのTi(OBu)4を投入し、反応温度約150〜1
90℃で約3時間撹拌してDMTとEGをエステル交換
させた。その後、0.60gのSb2O3を添加し、反
応温度270〜280℃、減圧下(0.8〜5.0tor
r)溶融重縮合を行い、PET樹脂を得、評価した。結
果は表7に示した。
【0097】(比較例9)重合機に2200gのDM
T、1500gの1,4−BD、7.5gのAO60、
0.60gのTi(OBu)4を投入し、反応温度約14
0〜180℃で約3時間撹拌してDMTと1,4−BD
をエステル交換させた。その後、反応温度250〜27
0℃で、減圧下(0.8〜5.0torr)溶融重縮合を
行いPBT樹脂を得た。結果は表7に示した。
【0098】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明のポリエ
ステル樹脂組成物の製造方法、すなわち、(A)水を含
有する分散媒中で膨潤性ケイ酸塩とアミノ化合物を混合
することによって層間化合物−水分散体を調製する工
程、(B)熱可塑性ポリエステル樹脂及び/又は熱可塑
性ポリエステル樹脂の重合性プレポリマーと前記層間化
合物−水分散体を混合する工程および必要に応じて
(C)熱可塑性ポリエステル樹脂を高分子量化する工
程、を包含する方法によって、表面性を損なうことな
く、機械的特性や耐熱性、寸法安定性が改善されたポリ
エステル樹脂組成物を短時間で製造することができる。
【0099】上記ポリエステル樹脂組成物中では、層間
化合物の単位層同士は分離劈開して、1つの層間化合物
の凝集粒子が、非常に多数の極微小な薄板状の層に細分
化しており、平均層厚を500Å以下、あるいは最大層
厚を2000Å以下、または平均アスペクト比(層長さ
/層厚の比)が10〜300であり、面積100μm2
中に存在する層間化合物微粒子の単位比率当たりの粒子
数が30以上になる。
【0100】更に、上記の層間化合物の分散状態は、本
発明のポリエステル樹脂組成物の製造方法のうち、工程
(A)及び/又は工程(B)によって制御され得る。
【0101】
【表1】
【0102】
【表2】
【0103】
【表3】
【0104】
【表4】
【0105】
【表5】
【0106】
【表6】
【0107】
【表7】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CF031 DJ006 EN017 EN097 EN107 ES007 EV057 4J029 AA03 AB04 AC01 AD01 BA03 BA08 BA10 BD06A CB05A CB06A CB10A CC05A CC06A CF03 CH02 DB12 HA01 HA02 HB01 HB02 JA281 JA291 JC021 JC071 KH01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性ポリエステル樹脂と層間化合物
    を含有するポリエステル樹脂組成物の製造方法であっ
    て、(A)水を含有する分散媒中で膨潤性ケイ酸塩とア
    ミノ化合物を混合することによって層間化合物−水分散
    体を調製し、ここで、上記アミノ化合物が1級、2級お
    よび3級アミノ基からなる群より選択される1種以上の
    アミノ基を少なくとも1個有し、水酸基、メルカプト
    基、エーテル基、カルボニル基、ニトロ基および塩素原
    子より成る群から選択される1種以上の置換基を有して
    いても良い、炭素数1〜25の炭化水素化合物である工
    程、(B)熱可塑性ポリエステル樹脂及び/又は熱可塑
    性ポリエステル樹脂の重合性プレポリマーと前記層間化
    合物−水分散体を混合する工程、を包含するポリエステ
    ル樹脂組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 (C)熱可塑性ポリエステル樹脂を高分
    子量化する工程、を包含する請求項1に記載のポリエス
    テル樹脂組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】 樹脂組成物中の層間化合物の平均層厚が
    500Å以下である、請求項1または2に記載のポリエ
    ステル樹脂組成物の製造方法。
  4. 【請求項4】 樹脂組成物中の層間化合物の最大層厚が
    2000Å以下である、請求項1、2または3に記載の
    ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
  5. 【請求項5】 樹脂組成物中の層間化合物の平均アスペ
    クト比(層長さ/層厚の比)が10〜300であり、か
    つ[N]値が30以上であり、ここで[N]値が、樹脂
    組成物の面積100μm2中に存在する、層間化合物の
    単位比率当たりの粒子数であると定義される、請求項1
    または2に記載のポリエステル樹脂組成物の製造方法。
  6. 【請求項6】 [N]値が30以上であり、ここで
    [N]値が、樹脂組成物の面積100μm2中に存在す
    る、層間化合物の単位比率当たりの粒子数であると定義
    される、請求項3または4に記載のポリエステル樹脂組
    成物の製造方法。
  7. 【請求項7】 樹脂組成物中の層間化合物の平均アスペ
    クト比(層長さ/層厚の比)が10〜300である、請
    求項3または4に記載のポリエステル樹脂組成物の製造
    方法。
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