JP2001163944A - ポリアセタール共重合体及びその製造方法 - Google Patents
ポリアセタール共重合体及びその製造方法Info
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Abstract
動性、熱安定性等の諸特性を維持しつつ剛性を改善した
樹脂材料を提供する。 【解決手段】 (A) トリオキサン 100重量部、(B) 1分
子中にエポキシ基を2個以上有する化合物0.0005〜2重
量部及び(C) トリオキサンと共重合可能な環状エーテル
化合物0〜20重量部を共重合して得られ、総末端基量が
15〜150mmol/kgであるポリアセタール共重合体。
Description
ープ特性に優れ、更には表面硬度が高く摺動特性にも優
れたポリアセタール共重合体に関する。
的特性、電気的特性、摺動性、成形性等において、優れ
た特性を持っており、主に構造材料や機構部品等として
電気機器、自動車部品、精密機械部品等に広く使用され
ている。しかし、ポリアセタール樹脂が利用される分野
の拡大に伴い、要求特性は益々高度化、複合化、特殊化
する傾向にある。そのような要求特性として、ポリアセ
タール樹脂が本来有する優れた摺動性、外観等を維持し
たまま、剛性の一層の向上が要求される場合がある。こ
のような要求に対し、単に剛性を向上させるだけの目的
であれば、ポリアセタール樹脂に繊維状フィラー等を充
填する方法が一般的であるが、この方法では、繊維状フ
ィラー等の充填による成形品の外観不良や摺動特性の低
下等の問題、更には靱性低下の問題がある。また、ポリ
アセタールコポリマーにおいては共重合させるコモノマ
ー量を減少させることにより、摺動性や外観を実質的に
損なうことなく剛性を向上させることが知られている。
しかしながら、コモノマー減量の手法においては、靱性
が低下するのみならずポリマーの熱安定性も低下する等
の問題が生じ、必ずしも要求に応え得るものではなかっ
た。
明者は、ポリアセタール樹脂が本来有する優れた諸特性
を維持しつつ、剛性を向上させるためには、ポリアセタ
ール樹脂のポリマー骨格自体の変性とかかるポリマーを
基体とする樹脂組成物の設計が、課題解決の重要な鍵を
握るものと推測した。
骨格自体の変性に関して、特開平3−170526号公
報等には、トリオキサンとエチレンオキシド、1,3 −ジ
オキソラン、1,3 −ジオキセパン、1,3,5 −トリオキセ
パン、1,3,6 −トリオキソカンから選ばれた少なくとも
1種の環状エーテル化合物およびグリシジルフェニルエ
ーテル、スチレンオキシド、グリシジルナフチルエーテ
ルから選ばれた少なくとも一つの化合物を共重合した変
性ポリアセタール共重合体が開示されている。しかしな
がら、この変性ポリアセタール共重合体は、結晶化速度
増大による成形性の改善、特にハイリサイクル性を目的
としたものであり、しかも、本発明者らの検討によれ
ば、これらの共重合体は熱安定性に劣るものであった。
の如き課題を解決し、ポリアセタール樹脂が有する優れ
た外観、摺動性、熱安定性等の諸特性を維持しつつ剛性
を改善した樹脂材料を提供することにある。
達成するために鋭意検討した結果、特定の多官能化合物
を共重合することによって分岐・架橋構造を導入すると
共に、その末端基量を制御したポリアセタール共重合体
により、上述の課題が解決することを見出し、本発明に
達した。
量部、(B) 1分子中にエポキシ基を2個以上有する化合
物0.0005〜2重量部及び(C) トリオキサンと共重合可能
な環状エーテル化合物0〜20重量部を共重合して得ら
れ、総末端基量が15〜150mmol/kgであるポリアセタール
共重合体とその製造方法である。
重合体について詳細に説明する。本発明のポリアセター
ル共重合体は、(A) トリオキサン及び(B) 1分子中にエ
ポキシ基を2個以上有する化合物を必須成分とし、好ま
しくは更に(C) トリオキサンと共重合可能な環状エーテ
ル化合物を加えて共重合して得られるものである。
(A) とは、ホルムアルデヒドの環状三量体であり、一般
的には酸性触媒の存在下でホルムアルデヒド水溶液を反
応させることによって得られ、これを蒸留等の方法で精
製して用いられる。重合に用いるトリオキサンは液状で
あり、その温度は65〜135 ℃であることが好ましい。
子中にエポキシ基を2個以上有する化合物であり、その
中でも、特にジグリシジルエーテル化合物、トリグリシ
ジルエーテル化合物、テトラグリシジルエーテル化合物
からなる群から選ばれるものが好ましい。その例として
は、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピ
レングリコールジグリシジルエーテル、1,4 −ブタンジ
オールジグリシジルエーテル、ヘキサメチレングリコー
ルジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジル
エーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ポ
リエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロ
ピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリブチレン
グリコールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグ
リシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシ
ジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジル
エーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ソル
ビタンポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリ
グリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエ
ーテル等が挙げられる。これらの化合物は単独で又は2
種以上を併用して、トリオキサン(A) との共重合に供す
ることができる。本発明において、(B) 1分子中にエポ
キシ基を2個以上有する化合物は、(A) トリオキサン 1
00重量部に対して0.0005〜2重量部の範囲となるように
使用する。好ましくは0.001 〜1重量部の範囲、特に好
ましくは0.003 〜0.5 重量部の範囲で使用するのがよ
い。かかる(B) 成分の使用量が0.0005重量部よりも少な
い場合には、目的とする特性を有するポリアセタール共
重合体を得るのが難しく、また2重量部よりも多い場合
には得られるポリアセタール共重合体の成形加工性、耐
衝撃性、表面特性が低下し、何れも好ましくない。
と共重合可能な環状エーテル化合物(C) としては、エチ
レンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシ
ド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、スチレ
ンオキシド、オキセタン、3,3−ビス(クロルメチル)
オキセタン、テトラヒドロフラン、トリオキセパン、1,
3 −ジオキソラン、プロピレングリコールホルマール、
ジエチレングリコールホルマール、トリエチレングリコ
ールホルマール、1,4 −ブタンジオールホルマール、1,
5 −ペンタンジオールホルマール、1,6 −ヘキサンジオ
ールホルマール等が挙げられ、その中でもエチレンオキ
シド、1,3 −ジオキソラン、ジエチレングリコールホル
マール、1,4 −ブタンジオールホルマールが好ましい。
これら環状エーテル化合物(C) の使用量は、得られるポ
リアセタール共重合体の剛性、耐薬品性等を考慮する
と、(A) トリオキサン 100重量部に対して1種又は2種
以上で合わせて0〜20重量部、好ましくは0.01〜15重量
部、特に好ましくは0.1 〜10重量部である。
おいては、上記成分の他に分子量を調整する成分を併用
し、末端基量を調整することに特徴がある。分子量を調
整する成分としては、不安定末端を形成することのない
連鎖移動剤、即ち、メチラール、メトキシメチラール、
ジメトキシメチラール、トリメトキシメチラール、オキ
シメチレンジ−n−ブチルエーテル等のアルコキシ基を
有する化合物が例示される。本発明においては、これら
分子量調整剤の使用量を調整することにより、生成する
ポリアセタール共重合体の総末端基量を15〜150mmol/kg
に調整したものであり、好ましくは総末端量を20〜100m
mol/kgに調整したものである。総末端基量が過少の場合
には、流動性が著しく悪く、射出成形等の加工が非常に
困難となる。また、総末端基量が過多の場合には、溶融
粘度が著しく低下し、押出し等の製造工程において、ペ
レット化することが不可能となる、あるいは著しい靱性
の低下が生じ、好ましくない。
分からなる本発明のポリアセタール共重合体を製造する
にあたり、触媒としては、一般にカチオン重合触媒が用
いられる。具体的には、四塩化鉛、四塩化スズ、四塩化
チタン、三塩化アルミニウム、塩化亜鉛、三塩化バナジ
ウム、三塩化アンチモン、五フッ化リン、五フッ化アン
チモン、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素ジエチルエー
テラート、三フッ化ホウ素ジブチルエーテラート、三フ
ッ化ホウ素ジオキサネート、三フッ化ホウ素アセチック
アンハイドレート、三フッ化ホウ素トリエチルアミン錯
化合物等の三フッ化ホウ素配位化合物、過塩素酸、アセ
チルパークロレート、t−ブチルパークロレート、ヒド
ロキシ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、p−
トルエンスルホン酸等の無機および有機酸、トリエチル
オキソニウムテトラフロロボレート、トリフェニルメチ
ルヘキサフロロアンチモネート、アリルジアゾニウムヘ
キサフロロホスフェート、アリルジアゾニウムテトラブ
ロロボレート等の複合塩化合物、ジエチル亜鉛、トリエ
チルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド等
のアルキル金属塩、ヘテロポリ酸、イソポリ酸等の1種
又は2種以上が挙げられる。その中でも特に三フッ化ホ
ウ素、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート、三フッ化
ホウ素ジブチルエーテラート、三フッ化ホウ素ジオキサ
ネート、三フッ化ホウ素アセチックアンハイドレート、
三フッ化ホウ素トリエチルアミン錯化合物等の三フッ化
ホウ素配位化合物が好ましい。これらのカチオン重合触
媒はそのままでも、有機溶剤等で予め希釈して用いるこ
ともでき、その調製方法は特に限定されない。
法は、特に限定されるものではないが、一般的には液状
化した(A) トリオキサン、上記の(B) 1分子中にエポキ
シ基を2個以上有する化合物、(C) 環状エーテル化合物
を主としてカチオン重合触媒を用いて重合させ、固体粉
塊状のポリマーを得る塊状重合により行う。重合装置は
特に限定されるものではなく、公知の装置が使用され、
バッチ式、連続式等、いずれの方法も可能である。ま
た、重合温度は65〜135 ℃に保つことが好ましい。
機より排出される生成反応物、あるいは、重合機中の反
応生成物に塩基性化合物或いはその水溶液等を加えて行
う。重合触媒を中和し失活するための塩基性化合物とし
ては、アンモニア、或いはトリエチルアミン、トリブチ
ルアミン、トリエタノールアミン、トリブタノールアミ
ン等のアミン類、或いはアルカリ金属、アルカリ土類金
属の水酸化物塩類、その他公知の触媒失活剤が用いられ
る。また、重合反応後、生成物にこれらの水溶液を速や
かに加え、失活させることが好ましい。かかる重合方法
および失活方法の後、必要に応じて更に、洗浄、未反応
モノマーの分離回収、乾燥等を従来公知の方法にて行
う。更に、不安定末端部の分解除去または安定物質によ
る不安定末端の封止等、必要に応じて公知の方法にて安
定化処理を行い、必要な各種安定剤を配合する。ここで
用いられる安定剤としては、ヒンダードフェノール系化
合物、窒素含有化合物、アルカリ或いはアルカリ土類金
属の水酸化物、無機塩、カルボン酸塩等のいずれか1種
または2種以上を挙げることができる。
共重合体は、その重量平均分子量が10000 〜500000であ
ることが好ましく、特に好ましくは20000 〜150000であ
る。また、末端基については、 1H−NMRにより検出
されるヘミホルマール量が0〜4mmol/kg であることが
好ましく、特に好ましくは0〜2mmol/kg である。4mm
ol/kg を越える場合には、成形時にポリマー分解に伴う
発泡等の問題が生じてしまう。ヘミホルマール末端基量
を上記範囲に制御するためには、重合に供するモノマ
ー、コモノマー総量中の不純物、特に水分を20ppm 以下
にするのが好ましく、特に好ましくは10ppm 以下であ
る。
は、必要に応じて、熱可塑性樹脂に対する一般的な添加
剤、例えば染料、顔料等の着色剤、滑剤、核剤、離型
剤、帯電防止剤、界面活性剤、或いは、有機高分子材
料、無機または有機の繊維状、粉体状、板状の充填剤等
を1種または2種以上添加することができる。
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。尚、実施例における評価は次の方法で行った。 [引張強度]射出成形機を用いてダンベル型試験片を成
形し、ASTM D638法に準じて測定を行った。 [曲げ弾性率]射出成形機を用いて試験片を成形し、AS
TM法に準じて測定を行った。 [末端基分析]物性評価に用いたポリマーをヘキサフル
オロイソプロパノールd2 に溶解し、 1H−NMR測定
を行った。各末端に対応するピーク面積より定量した。 実施例1〜10 外側に熱(冷)媒を通すジャケットが付き、断面が2つ
の円が一部重なる形状を有するバレルと、パドル付き回
転軸で構成される連続式混合反応機を用い、パドルを付
した2本の回転軸をそれぞれ150rpmで回転させながら、
(A) トリオキサン、(B) 1分子中にエポキシ基を2個以
上有する化合物、(C) 環状エーテル化合物を表1に示す
割合で加え、更に分子量調節剤としてメチラール、同時
に触媒の三フッ化ホウ素0.005 重量部を重合機に連続的
に供給しながら塊状重合を行った。尚、モノマー中に含
まれる水分量は、実施例1〜9は4ppm 、実施例10は15
ppm であった。重合機から排出された反応生成物は速や
かに破砕機に通しながら、トリエチルアミンを0.05重量
%含有する60℃の水溶液に加え触媒を失活した。さら
に、分離、洗浄、乾燥後、粗ポリアセタール共重合体を
得た。次いで、この粗ポリアセタール共重合体 100重量
部に対して、トリエチルアミン5重量%水溶液を4重量
部、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5 −ジ
−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネ
ート〕を 0.3重量部添加し、2軸押出機にて 210℃で溶
融混練し不安定部分を除去した。得られたポリアセター
ル共重合体は、ヘキサフルオロイソプロパノールd2 を
溶媒とする 1H−NMR測定により、その構造を共重合
組成を確認した。
100重量部に、安定剤としてペンタエリスリチル−テト
ラキス〔3−(3,5 −ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキ
シフェニル)プロピオネート〕を0.03重量部、およびメ
ラミン0.15重量部を添加し、2軸押出機にて 210℃で溶
融混練し、ペレット状のポリアセタール共重合体を得
た。前述の方法で評価した評価結果を表1に示す。 比較例1〜5 比較例1〜3では、(B) 1分子中にエポキシ基を2個以
上有する化合物を使用せずに、また比較例4〜5ではメ
チラール量を変えて調製されたポリアセタール共重合体
について、実施例と同様にしてペレット状のポリアセタ
ール共重合体を得て、評価した。結果を表1に示す。
ル PETGE:ペンタエリスリトールテトラグリシジルエ
ーテル TPTGE:トリメチロールプロパントリグリシジルエ
ーテル GTGE :グリセロールトリグリシジルエーテル *1:成形時に発泡現象。ボイドのため、物性がやや不安
定 *2:粘度が高く、成形不可能 *3:粘度が低過ぎて、押出機によるペレット調製不可能
Claims (9)
- 【請求項1】 (A) トリオキサン 100重量部、(B) 1分
子中にエポキシ基を2個以上有する化合物0.0005〜2重
量部及び(C) トリオキサンと共重合可能な環状エーテル
化合物0〜20重量部を共重合して得られ、総末端基量が
15〜150mmol/kgであるポリアセタール共重合体。 - 【請求項2】 総末端基量が20〜100mmol/kgである請求
項1記載のポリアセタール共重合体。 - 【請求項3】 (B) 成分が、1分子中にグリシジル基を
2個有する化合物である請求項1又は2記載のポリアセ
タール共重合体。 - 【請求項4】 (B) 成分が、1分子中にグリシジル基を
3個又は4個有する化合物である請求項1又は2記載の
ポリアセタール共重合体。 - 【請求項5】 ヘミホルマール末端基量が4mmol/kg 以
下である請求項1〜4の何れか1項記載のポリアセター
ル共重合体。 - 【請求項6】 環状エーテル化合物(C) の共重合割合が
0.01〜15重量部である請求項1〜5の何れか1項記載の
ポリアセタール共重合体。 - 【請求項7】 ポリアセタール共重合体が、重量平均分
子量10000 〜500000である請求項1〜6の何れか1項記
載のポリアセタール共重合体。 - 【請求項8】 (B) 1分子中にエポキシ基を2個以上有
する化合物が、1,4−ブタンジオールジグリシジルエー
テル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチ
ロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリス
リトールテトラグリシジルエーテルから選ばれる1種又
は2種以上である請求項4記載のポリアセタール共重合
体。 - 【請求項9】 (A) トリオキサン 100重量部、(B) 1分
子中にエポキシ基を2個以上有する化合物0.0005〜2重
量部及び(C) トリオキサンと共重合可能な環状エーテル
化合物0〜20重量部を、カチオン重合触媒を用いて共重
合してポリアセタール共重合体を製造するに当たり、ア
ルコキシ基含有化合物を添加して、得られるポリアセタ
ール共重合体の総末端基量を15〜150mmol/kgに制御する
ことを特徴とするポリアセタール共重合体の製造方法。
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