JP2002509964A - 反応押出法で製造した分岐ポリカーボネート - Google Patents
反応押出法で製造した分岐ポリカーボネートInfo
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Abstract
Description
関する。
との反応(例えば、米国特許第3028365号を参照されたい)で合成される
周知の一群の合成ポリマー樹脂である。かかる樹脂は広範囲の成形条件下で熱可
塑成形できることが判明しているが、ブロー成形にはある限られた種類のポリカ
ーボネート樹脂組成物しか役立たない。これは、熱可塑性樹脂のブロー成形作業
に特有の条件のためである。例えば、米国特許第4286083号及び同第46
21132号に記載されている分岐ポリカーボネート樹脂に対する条件を参照さ
れたい。分岐ポリカーボネート樹脂はその溶融流動学的挙動の点で成形に用いら
れる多くの熱可塑性ポリマーとは異なる。大半の熱可塑性ポリマーはほとんどす
べての溶融加工条件で非ニュートン流動特性を示す。しかし、大半の熱可塑性ポ
リマーとは対照的に、二価フェノールから製造されたある種の分岐ポリカーボネ
ートは、通常の加工温度及び300秒-1未満の剪断速度でニュートン流動を示す
。
イプとして定義される。
性と溶融強度である。溶融弾性は、剪断応力による分子のひずみ又は配向からの
、メルト内に貯えられた弾性エネルギーの回復である。溶融強度は溶融ストラン
ドの粘り強さといえ、メルトがどれくらい応力を支えきれるかを示す。これらの
特性はいずれも押出ブロー成形で重要であり、特に比較的大形の物品を押出ブロ
ー成形で製造する際に重要である。非ニュートン流動特性はポリマーに溶融弾性
と溶融強度を付与する傾向があるので、そうしたポリマーをブロー成形での製造
に使用できるようになる。
金型内に垂直に押出すことができる。押出材料を次に加圧ガス流(通常空気又は
不活性ガス)で金型表面に押し付けて加熱軟化樹脂を賦形する。
カーボネート又は分岐ポリカーボネートのいずれかで得ることができる。例えば
、ポリカーボネート樹脂はテトラフェノール化合物との反応で分岐させることが
でき、例えばMark他の米国特許第4474999号の記載を参照されたい。
性能に優れているため、後者が好ましい。現在、分岐樹脂は合成されている。分
子量及び分岐度を調節することによって適当な溶融強度及び粘度が得られる。コ
ンパウンディングプロセスにおいて線状ポリカーボネートを反応させることで同
じ流動挙動を得て、現在入手可能な合成された分岐樹脂と同じ流動特性をもつポ
リマーが得られるようにできれば極めて有益である。このような分岐樹脂の合成
は時間がかかるだけでなく高価である。生じた「規格外」の材料はすべて廃棄さ
れる。これらの欠点は線状ポリカーボネート樹脂の生産には付随しない。
カーボネート樹脂を反応押出法により製造することができた。これは、特定の分
岐剤及び適当な触媒系と共に線状ポリカーボネート樹脂を溶融押出することで達
成された。
剤を均一に混合し、 上記混合物を、ラジカル開始剤の存在下で、線状ポリカーボネート樹脂を分岐
させるのに十分な温度範囲に加熱すること を含んでなる、熱可塑性線状ポリカーボネート樹脂を分岐させる方法に関する。
び溶融弾性で部分的に特徴付けられる有用なブロー成形可能な樹脂である。その
他の有益な物性は後述する。本発明の分岐ポリカーボネート生成物は異形押出(
例えば、ワイヤ及びケーブル絶縁材、押出棒材、パイプ、光ファイバー用緩衝チ
ューブ、シート等)、ブロー成形(例えば、容器、缶、ガスタンク、バンパーや
エアダムやスポイラーやグランドエフェクトパッケージ(ground effects packag
e)等の自動車外装部品)並びに熱成形(例えば、自動車外装部品及び食品包装)
等の用途に有用である。
、その製造方法も周知である。
であり、その詳細については、例えば米国特許第3028365号、同第333
4154号、同第3275601号、同第3915926号、同第303033
1号、同第3169121号、同第3027814号及び同第4188314号
を参照されたい。これらの米国特許の開示内容は文献の援用によって本明細書に
取り込まれる。
反復ポリカーボネート単位を含む樹脂である。
は二価フェノールとカーボネート前駆体との反応からなる。この反応は周知であ
り、例えば米国特許第3028365号、同第3334154号、同第3275
601号、同第3915926号、同第3030331号、同第3169121
号及び同第3027814号に記載されている。
反応体を適当な水混和性溶媒媒質に溶解又は分散させ、制御されたpH条件下で
適当な触媒及び苛性アルカリ水溶液の存在下で上記反応体をホスゲン等のカーボ
ネート前駆体と接触させる。最も一般的に使用される水混和性溶媒には塩化メチ
レン、1,1−ジクロロエタン、クロロベンゼン、トルエン等がある。
める。代表的な触媒には、特に限定されないが、トリエチルアミンのような第三
級アミン、第四級ホスホニウム化合物、第四級アンモニウム化合物等がある。ポ
リカーボネート樹脂の好ましい製造方法はホスゲン化反応からなる。ホスゲン化
反応を行う温度は0℃未満から100℃を上回る温度まで変更し得る。ホスゲン
化反応は好ましくは室温(25℃)〜50℃の温度で進行する。反応は発熱性で
あるので、ホスゲンの添加速度及び溶媒還流速度を用いて反応温度を調節し得る
。ホスゲンの必要量は概して二価フェノールの存在量に依存する。
造に用いた二価フェノールの二価芳香族残基を意味する。
ロキシフェニル)メタン、2,2′−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニ
ル)プロパン、4,4′−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,2′
−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)プロパン、2,2′−ビ
ス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパンのようなビスフェノ
ール類;ビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3,5−ジクロロ−
4−ヒドロキシフェニル)エーテルのような二価フェノールエーテル類;3,3
′−ジクロロ−4,4′−ジヒドロキシビフェニルのようなジヒドロキシジフェ
ノール類;ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3,5−ジメチル
−4−ヒドロキシフェニル)スルホンのようなジヒドロキシアリールスルホン類
;レゾルシノールやヒドロキノンのようなジヒドロキシベンゼン類;1,4−ジ
ヒドロキシ−2,5−ジクロロベンゼン、1,4−ジヒドロキシ−3−メチルベ
ンゼンのようなハロ又はアルキル置換ジヒドロキシベンゼン類;及びビス(4−
ヒドロキシフェニル)スルフィドやビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホキシ
ドのようなジヒドロキシジフェニルスルフィド及びスルホキシド類がある。その
他様々な二価フェノールが利用可能であり、米国特許第2999835号、同第
3028365号及び同第3153008号に開示されている。これらの米国特
許の開示内容は文献の援用によって本明細書に取り込まれる。無論、2種類又は
それ以上の異なる二価フェノールを使用することも、二価フェノールをグリコー
ルと組み合わせて使用することもできる。
リカーボネート、つまり、上記の式(II)(式中Dは二価フェノールの二価芳香
族残基を表す)の繰返しポリカーボネート連鎖単位に加えて、例えば次の式(II
I)の繰返し又は反復カルボキシレート単位を含む樹脂も包含される。
シクロアルキレン基;フェニレン、ビフェニレン等の芳香族基;アルキレン基又
はアルキリデン基のような非芳香族結合で結合した2以上の芳香族基;及びトリ
レン、キシリレン等の二価アラルキル基である。
知のものの幾つかが含まれる。一般に、これらはポリカーボネートの製造につい
て上述したようにして製造されるが、水混和性溶媒に二官能性カルボン酸(エス
テル前駆体)を添加して行う。例えば、米国特許第3169121号及び同第4
487896号を参照されたい。これらの米国特許の開示内容は文献の援用によ
って本明細書に取り込まれる。
ン酸)であれば、本発明の方法で分岐させる線状コポリエステル−カーボネート
樹脂の製造に利用できる。一般に、利用し得る二官能性カルボン酸には、脂肪族
カルボン酸、芳香族カルボン酸及び脂肪族−芳香族カルボン酸がある。これらの
酸は周知であり、例えば米国特許第3169121号(その開示内容は文献の援
用によって本明細書に取り込まれる)に開示されている。かかる二官能性カルボ
ン酸の代表例は次式(IV)の二官能性カルボン酸である。
な芳香族ジカルボン酸は次の一般式(V)で表されるものである。
れる。
したがって、本明細書で二官能性カルボン酸という用語を用いる場合、この用語
は個々のカルボン酸だけでなく、2種類以上の異なる二官能性カルボン酸の混合
物も包含するものと理解されたい。
これらの混合物である。特に有用な二官能性カルボン酸はイソフタル酸とテレフ
タル酸の混合物で、テレフタル酸とイソフタル酸の重量比は約10:1〜約0.
2:9.8の範囲にある。
とも可能であり、時として好ましいことさえある。かかる反応性誘導体の例は酸
ハライドである。好ましい酸ハライドは酸ジクロライド及び酸ジブロマイドであ
る。そこで、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸又はこれらの混合物を用いる
代わりに、イソフタロイルジクロライド、テレフタロイルジクロライド及びこれ
らの混合物を使用することが可能である。そこで、本明細書で用いる「二官能性
カルボン酸」という用語は反応性誘導体を包含するものと理解されたい。
成物樹脂の目的とする用途に応じて変わる。有用な比率は上記で引用した米国特
許に記載されているように当業者が熟知している事項である。一般に、エステル
結合の量はカーボネート結合に対して約5〜約90モル%、好ましくは約35〜
約80モル%である。例えば、5モルのビスフェノールAが4モルのイソフタロ
イルジクロライド及び1モルのホスゲンと完全に反応すると、エステル結合80
モル%のコポリエステルカーボネートを与える。
って或いはその最中に、分子量調節剤(すなわち連鎖停止剤)を反応混合物に添
加するのが一般的である。有用な分子量調節剤には、フェノール、クロマン−I
、p−tert−ブチルフェノール、p−クミルフェノール等の一価フェノール
類があるが、これらに限定されない。分子量を調節するための技術は当技術分野
で周知であり、本発明で用いるポリカーボネート分岐剤樹脂の分子量の調節に使
用される。
岐剤を均一に添加混合する。添加混合は、慣用の樹脂混合装置を用いて行うこと
ができ、例えば2種類の異なる樹脂材料の混合用に設定された慣用の樹脂押出機
、ドライミキサー等があるが、これらに限定されない。固体樹脂は、押出機に導
入する前に、予備混合してもよい。
に、線状ポリカーボネートの約0.1〜25重量%が分岐剤樹脂の分岐量となる
。
知である。かかる分岐剤の代表例はポリアクリレート及びポリメタクリレートと
して分類されるポリ不飽和化合物である。
レート及びポリメタクリレート化合物の代表例は次の構造式のものである。
あり、nは2〜4の整数である。
、酸化防止剤;帯電防止剤;ガラス、タルク、雲母、クレー等の不活性充填材;
ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類等の紫外線吸収剤;米国特許第348
9716号、同第4138379号及び同第3839247号(その開示内容は
文献の援用によって本明細書に取り込まれる)に開示されているエポキシド等の
加水分解安定剤;有機ホスファイト等の色安定剤;ホスファイト等の難燃剤、及
び離型剤を配合してもよい。
形添加剤を含んでいてもいなくてもよい)を、望ましい分岐反応を引き起こすの
に十分な温度に加熱する。好適には、加熱は約100〜約350℃の温度範囲に
ある。
酸化物は、一般式R10−O−O−R11又はR10−O−O−R11−O−O−R12で
表され、R10、R11、R12は各々独立にアルキル、アリール、置換アルキル又は
置換アリールである。さらに好ましい有機過酸化物には、次のものがある。
りDHBP、156℃でのt1/2⊆6分、下記の中央構造式を有し、X⊆−CH2 −CH2−、及び 2,5−ジメチル−2,5−(tert−ブチルペルオキシ)ヘキシン、つま
りDYBP、164℃でのT1/2⊆6分、下記の中央構造式を有し、X⊆−C≡ C−
ボネート樹脂の約0.1〜5重量%の範囲にある。
想定される分岐のメカニズムを以下に概説する。第一段階はラジカル開始剤の熱
分解であり、これがBPA単位のメチル基を攻撃してポリカーボネートマクロラ
ジカルを生じる。このマクロラジカルはラジカル分岐剤(2以上の二重結合を含
む化合物)によって再結合して分岐構造を生じる。この過程の鍵は、ラジカルの
寿命及びラジカルに対するポリカーボネート骨格の感受性であろう。
うにポリカーボネート樹脂と約1〜約3の比率で溶融ブレンディングして分岐ポ
リカーボネート樹脂を得ることができる。
グのような熱可塑性樹脂のブレンディングのための公知のブレンディング作業で
行われる。ブレンディングは連続法で実施してもよいし、回分法で実施してもよ
い。
かかる温度はポリカーボネートの押出又は成形に常用される押出機又は射出成形
機又は圧縮成形機等の成形機で達成される。
に、本発明の最良の実施の形態と思料される形態を説明するが、これらは本発明
を限定するものではない。以下の試験を実施した。
動的プレート/プレート型レオメーターで測定して、230℃及び0.1<ω<
500rad/sでの次の関係を反映した曲線によって決定する。
でのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)でポリスチレン標準を
基準として決定できる。
した。
二酸(C10脂肪族配列、ラジカル感受性が高い)10モル%含有。
ツフィールドのゼネラルエレクトリック社で製造したものである。この樹脂は合
成によって直接製造したもので、分岐剤としてトリ(4−ヒドロキシフェニル)
エタンを0.3モル%含んでいる。この材料を、メルト押出機(同方向回転二軸
押出機、シリンダ長950mm、スクリュー長951mm)で0.5気圧の減圧
下、300RPM、温度プロファイル200〜300℃でコンパウンディングし
た。
重量%の2,5−ジメチル−2,5−(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン
(ラジカル開始剤)及び2重量%のペンタエリスリトールトリアクリレート(分
岐剤)と共にコンパウンディングした。混合物をヘンシェルブレンダーでドライ
ブレンドし、次いで設定温度230℃で溶融押出した。
重量%の2,5−ジメチル−2,5−(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン
(ラジカル開始剤)及び1重量%のペンタエリスリトールトリアクリレート(分
岐剤)と共にコンパウンディングした。このコポリマーのC10配列のラジカル感
受性が高いため、反応性化学種の必要量は樹脂Aよりも低い。導入量を増やすと
、部分的架橋が起こって、ブロー成形、押出、射出成形等の追加の加工が困難に
なる。
Claims (8)
- 【請求項1】 線状ポリカーボネート樹脂を準備し、 該線状ポリカーボネート樹脂と共に分岐量のポリ不飽和ポリカーボネート分岐
剤を均一に混合し、 上記混合物を、ラジカル開始剤の存在下で、線状ポリカーボネート樹脂を分岐
させるのに十分な温度範囲に加熱すること を含んでなる、熱可塑性線状ポリカーボネート樹脂を分岐させる方法。 - 【請求項2】 前記線状ポリカーボネート樹脂が次式 【化1】 (式中、Dは二価フェノールとカーボネート前駆体との反応からなる重合反応に
使用した二価フェノールの二価芳香族残基である)の繰返し連鎖単位を有する、
請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記線状ポリカーボネート樹脂が0.1rad/s、230
℃において25〜100のtanδ値を有する、請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記分岐剤がポリアクリレート又はポリメタクリレートであ
る、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 前記分岐剤が次式 【化2】 (式中、Rは有機残基であり、R′は水素又はメチルを表し、mは0〜2の整数
であり、nは2〜4の整数である)のものである、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 反応温度が100〜350℃である、請求項1記載の方法。
- 【請求項7】 反応を溶融押出条件下で実施する、請求項1記載の方法。
- 【請求項8】 請求項1記載の方法で得られる生成物。
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