JP2003292795A - 熱可塑性有機―無機ハイブリッド材料及びその製造方法 - Google Patents
熱可塑性有機―無機ハイブリッド材料及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来不可能であった押出成形、射出成形、ホ
ットプレス成形等により成形可能な有機―無機ハイブリ
ッド材料を提供する。 【解決手段】 熱可塑性有機ポリマーに、金属アルコキ
シド又はその関連化合物、又はそれらの加水分解宿重合
物からなる無機成分が１〜８０重量％配合されたハイブ
リッド材料とすることで、熱可塑性を有する熱可塑性有
機―無機ハイブリッド材料となる。加水分解縮重合物の
全量又は一部がポリメタロキサン誘導体、又はポリシル
セスキオキサン誘導体であることが好ましい。
ットプレス成形等により成形可能な有機―無機ハイブリ
ッド材料を提供する。 【解決手段】 熱可塑性有機ポリマーに、金属アルコキ
シド又はその関連化合物、又はそれらの加水分解宿重合
物からなる無機成分が１〜８０重量％配合されたハイブ
リッド材料とすることで、熱可塑性を有する熱可塑性有
機―無機ハイブリッド材料となる。加水分解縮重合物の
全量又は一部がポリメタロキサン誘導体、又はポリシル
セスキオキサン誘導体であることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形、押出成
形、又はホットプレス成形などにより成型が可能な新規
な熱可塑性有機―無機ハイブリッド材料、及びその製造
方法に関する。
形、又はホットプレス成形などにより成型が可能な新規
な熱可塑性有機―無機ハイブリッド材料、及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種プラスチック材料の特性向上のた
め、無機化合物との複合化が行われている。一つの手法
として、無機系のフィラーの添加が実施されている。例
えば、プラスチック材料の機械特性を向上させるため、
無機ファイバーをプラスチックの補強剤として用いたＦ
ＲＰは、工業的に広く用いられている。又、導電性を付
与するために、カーボンブラック、各種金属粉、酸化錫
粒子の添加が行われている。このほかにも、電気的、磁
気的特性を付与又は改善するため各種の無機系フィラー
の添加が行われている。
め、無機化合物との複合化が行われている。一つの手法
として、無機系のフィラーの添加が実施されている。例
えば、プラスチック材料の機械特性を向上させるため、
無機ファイバーをプラスチックの補強剤として用いたＦ
ＲＰは、工業的に広く用いられている。又、導電性を付
与するために、カーボンブラック、各種金属粉、酸化錫
粒子の添加が行われている。このほかにも、電気的、磁
気的特性を付与又は改善するため各種の無機系フィラー
の添加が行われている。
【０００３】一方、有機ポリマーと無機成分とをナノレ
ベルで均質化することで、プラスチック材料の特性を向
上させる試みも行われている。本明細書中では、このよ
うな材料を有機―無機ハイブリッド材料と呼ぶ。
ベルで均質化することで、プラスチック材料の特性を向
上させる試みも行われている。本明細書中では、このよ
うな材料を有機―無機ハイブリッド材料と呼ぶ。
【０００４】J. Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｃｉ．Ｃｈｅ
ｍ．，Ａ２７，１６０３（１９９０）では、有機高分子
としてポリ（２-メチル-２-オキサゾリン）、ポリ（Ｎ-
ビニルピロリゾン）、ポリ（Ｎ，Ｎ-ジメチルアクリル
アミド）、無機成分としてシリカを用いることで、無色
透明の均質なガラス状材料が得られることが報告されて
いる。このような材料は、ベースとなる有機高分子と比
べ、熱特性や機械特性が向上することが報告されてい
る。
ｍ．，Ａ２７，１６０３（１９９０）では、有機高分子
としてポリ（２-メチル-２-オキサゾリン）、ポリ（Ｎ-
ビニルピロリゾン）、ポリ（Ｎ，Ｎ-ジメチルアクリル
アミド）、無機成分としてシリカを用いることで、無色
透明の均質なガラス状材料が得られることが報告されて
いる。このような材料は、ベースとなる有機高分子と比
べ、熱特性や機械特性が向上することが報告されてい
る。
【０００５】また、特開平９-７６００号公報には、フ
ェノール樹脂とアルコキシシランとを重合させた後、加
熱処理することにより、耐酸・耐酸化性に優れたシリカ
-カーボンハイブリッド材料が得られることが開示され
ている。
ェノール樹脂とアルコキシシランとを重合させた後、加
熱処理することにより、耐酸・耐酸化性に優れたシリカ
-カーボンハイブリッド材料が得られることが開示され
ている。
【０００６】一方、アクリル基などのＵＶ官能基を導入
したポリシロキサンをＵＶ硬化型の有機マトリックスと
組み合わせることで、光硬化型のハイブリッド材料が作
成可能であることが、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ
Ｒｅｄ．Ｔｅｃｈ． Ａｓｉａ ‘９７，５２２（１０
０７）で報告されている。
したポリシロキサンをＵＶ硬化型の有機マトリックスと
組み合わせることで、光硬化型のハイブリッド材料が作
成可能であることが、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ
Ｒｅｄ．Ｔｅｃｈ． Ａｓｉａ ‘９７，５２２（１０
０７）で報告されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
無機フィラー添加による手法は、フィラー表面処理が必
要であり、有機ポリマーと無機フィラーとの組合せが限
定される。また、フィラー添加量に上限があるため新し
い機能発現を目的とした用途には不向きである。
無機フィラー添加による手法は、フィラー表面処理が必
要であり、有機ポリマーと無機フィラーとの組合せが限
定される。また、フィラー添加量に上限があるため新し
い機能発現を目的とした用途には不向きである。
【０００８】一方、有機―無機ハイブリッド材料は、少
量の添加でもその効果が認められ、新しい機能性材料開
発には有効な手法である。しかし、その成型方法が、コ
ーティングや鋳込み形成等に限定されており、プラスチ
ック材料の最も一般的な成型方法である押出成形や射出
成形にて適用できないという問題点を有している。結果
として、得られる有機―無機ハイブリッド材料の適用可
能な範囲が、限定されると言う大きな問題点を有してい
る。
量の添加でもその効果が認められ、新しい機能性材料開
発には有効な手法である。しかし、その成型方法が、コ
ーティングや鋳込み形成等に限定されており、プラスチ
ック材料の最も一般的な成型方法である押出成形や射出
成形にて適用できないという問題点を有している。結果
として、得られる有機―無機ハイブリッド材料の適用可
能な範囲が、限定されると言う大きな問題点を有してい
る。
【０００９】本発明は以上のような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、押出成形や射出成形に適用
可能な熱可塑性有機―無機ハイブリッド材料を提供する
事とその製造方法を提供する事にある。
たものであり、その目的は、押出成形や射出成形に適用
可能な熱可塑性有機―無機ハイブリッド材料を提供する
事とその製造方法を提供する事にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願発明者等は、上記目
的を達成するために鋭意検討した結果、全く新規な熱可
塑性有機―無機ハイブリッド材料を見出し、本発明を完
成するに至った。
的を達成するために鋭意検討した結果、全く新規な熱可
塑性有機―無機ハイブリッド材料を見出し、本発明を完
成するに至った。
【００１１】請求項１に記載の有機―無機ハイブリッド
材料は、熱可塑性有機ポリマーに、無機成分が１〜８０
重量％の割合で配合されたハイブリッド材料であって、
熱可塑性を有することを特徴としている。
材料は、熱可塑性有機ポリマーに、無機成分が１〜８０
重量％の割合で配合されたハイブリッド材料であって、
熱可塑性を有することを特徴としている。
【００１２】請求項２に記載の有機―無機ハイブリッド
材料は、無機成分が、金属アルコキシド、その関連化合
物、及びそれらの加水分解縮重合物の少なくともいずれ
か1種の化合物であることを特徴としている。
材料は、無機成分が、金属アルコキシド、その関連化合
物、及びそれらの加水分解縮重合物の少なくともいずれ
か1種の化合物であることを特徴としている。
【００１３】請求項３に記載の有機―無機ハイブリッド
材料は、加水分解縮重合物の全量又は一部がポリメタロ
キサン誘導体、又はポリシルセスキオキサン誘導体であ
ることを特徴としている。
材料は、加水分解縮重合物の全量又は一部がポリメタロ
キサン誘導体、又はポリシルセスキオキサン誘導体であ
ることを特徴としている。
【００１４】請求項４に記載の有機―無機ハイブリッド
材料の製造方法は、熱可塑性有機ポリマーと、金属アル
コキシド、その関連化合物、及びそれらの加水分解縮重
合物の少なくともいずれか1種の化合物とを、溶剤中で
混合した後、溶剤を除去する工程を含むことを特徴とし
ている。
材料の製造方法は、熱可塑性有機ポリマーと、金属アル
コキシド、その関連化合物、及びそれらの加水分解縮重
合物の少なくともいずれか1種の化合物とを、溶剤中で
混合した後、溶剤を除去する工程を含むことを特徴とし
ている。
【００１５】請求項５に記載の有機―無機ハイブリッド
材料の製造方法は、熱可塑性有機ポリマーと、金属アル
コキシド、その関連化合物、及びそれらの加水分解縮重
合物の少なくともいずれか1種の化合物とを、加熱下で
混練する工程を含むことを特徴としている。
材料の製造方法は、熱可塑性有機ポリマーと、金属アル
コキシド、その関連化合物、及びそれらの加水分解縮重
合物の少なくともいずれか1種の化合物とを、加熱下で
混練する工程を含むことを特徴としている。
【００１６】上記の構成によれば、新規な有機―無機ハ
イブリッド材料の熱可塑性を利用し、これまで不可能で
あった押出成形、射出成形、又はホットプレス成形によ
り成形することが可能である。
イブリッド材料の熱可塑性を利用し、これまで不可能で
あった押出成形、射出成形、又はホットプレス成形によ
り成形することが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】熱可塑性有機ポリマーと無機成分
の比率は、９９／１〜２０／８０重量％の範囲で選択さ
れる。無機成分の比率が１重量％未満では、無機成分を
添加した効果を発現することが出来ない。一方、８０重
量％を超える範囲では、熱可塑性を付与することが出来
ないので好ましくない。上記熱可塑性有機ポリマーと無
機成分の比率は、９５/５〜３０/７０重量％の範囲であ
ることがより好ましく、９０/１０〜４５/５５重量％の
範囲であることがさらに好ましい。
の比率は、９９／１〜２０／８０重量％の範囲で選択さ
れる。無機成分の比率が１重量％未満では、無機成分を
添加した効果を発現することが出来ない。一方、８０重
量％を超える範囲では、熱可塑性を付与することが出来
ないので好ましくない。上記熱可塑性有機ポリマーと無
機成分の比率は、９５/５〜３０/７０重量％の範囲であ
ることがより好ましく、９０/１０〜４５/５５重量％の
範囲であることがさらに好ましい。
【００１８】熱可塑性有機ポリマーとしては、一般に知
られているものであれば特に限定されずに適用可能であ
る。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニ
ル樹脂、ポリスチレン、メタクリル酸メチル樹脂、ポリ
アミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエス
テル、ポリフェニレンエーテル、ポリメチルペンテン、
ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフタルアミ
ド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポ
リイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテル
ケトン等が用いられる。又、これらの共重合体も使用可
能である。上記例示のポリマーは、1種のみを用いても
よく、必要に応じ2種以上を混合して用いてもよい。
られているものであれば特に限定されずに適用可能であ
る。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニ
ル樹脂、ポリスチレン、メタクリル酸メチル樹脂、ポリ
アミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエス
テル、ポリフェニレンエーテル、ポリメチルペンテン、
ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフタルアミ
ド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポ
リイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテル
ケトン等が用いられる。又、これらの共重合体も使用可
能である。上記例示のポリマーは、1種のみを用いても
よく、必要に応じ2種以上を混合して用いてもよい。
【００１９】熱可塑性樹脂は、目的とする特性により、
単独又は組み合わせの種類が、随時選択される。また、
使用される熱可塑性樹脂の分子量も、目的とする特性に
より、随時選択される。
単独又は組み合わせの種類が、随時選択される。また、
使用される熱可塑性樹脂の分子量も、目的とする特性に
より、随時選択される。
【００２０】本発明において用いられる無機成分は、金
属アルコキシド、その関連化合物、及びそれらの加水分
解縮重合物のうち少なくともいずれか1種の化合物であ
ることが好ましい。
属アルコキシド、その関連化合物、及びそれらの加水分
解縮重合物のうち少なくともいずれか1種の化合物であ
ることが好ましい。
【００２１】上記無機成分における金属の種類は、目的
とする特性により随時選択されるものであり、単一もし
くは組み合わせて使用され、特に限定されない。例え
ば、機械特性を向上させる場合には、ガラス形成成分と
なりやすいＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｔｉ等が用いられる。光
学特性を改良するためには、Ｓｉ、Ｓｎ、ＧｅなどのＩ
Ｖｂ族元素、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ等の無色の遷移金
属元素、Ｌａ、Ｃｅ等の無色の希土類元素が用いられ
る。
とする特性により随時選択されるものであり、単一もし
くは組み合わせて使用され、特に限定されない。例え
ば、機械特性を向上させる場合には、ガラス形成成分と
なりやすいＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｔｉ等が用いられる。光
学特性を改良するためには、Ｓｉ、Ｓｎ、ＧｅなどのＩ
Ｖｂ族元素、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ等の無色の遷移金
属元素、Ｌａ、Ｃｅ等の無色の希土類元素が用いられ
る。
【００２２】金属アルコキシドは、一般式Ｍ１（ＯＲ）
ｎ又はＭ２Ｏ（ＯＲ）ｎ［式中、Ｒは炭素数１〜４、好
ましくは２〜４のアルキル基、Ｍ１は金属アルコキシド
を形成する元素で有れば特に限定されない、Ｍ２はＶ、
Ｐなど］で表される。金属アルコキシド関連化合物は、
Ｒ１kＲ２ｌＲ３ｍＭ３（ＯＲ）４-ｋ-ｌ-ｍ ［式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は水素か炭素数１〜１２、好ましくは
１〜５のアルキル基またはフェニル基、ＳＨ又はＯＨ又
はカルボキシレート末端を有するアルキル基、Ｒは炭素
数１〜８、好ましくは１〜４のアルキル基、Ｍ３はＳ
ｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、１≦ｋ＋ｌ＋ｍ≦３］で表される。
ｎ又はＭ２Ｏ（ＯＲ）ｎ［式中、Ｒは炭素数１〜４、好
ましくは２〜４のアルキル基、Ｍ１は金属アルコキシド
を形成する元素で有れば特に限定されない、Ｍ２はＶ、
Ｐなど］で表される。金属アルコキシド関連化合物は、
Ｒ１kＲ２ｌＲ３ｍＭ３（ＯＲ）４-ｋ-ｌ-ｍ ［式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は水素か炭素数１〜１２、好ましくは
１〜５のアルキル基またはフェニル基、ＳＨ又はＯＨ又
はカルボキシレート末端を有するアルキル基、Ｒは炭素
数１〜８、好ましくは１〜４のアルキル基、Ｍ３はＳ
ｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、１≦ｋ＋ｌ＋ｍ≦３］で表される。
【００２３】金属アルコキシド又はその関連化合物の加
水分解縮重合物は、Ｓｉを例にすれば、テトラメトキシ
シランオリゴマーやテトラエトキシシランオリゴマー等
の１分子内に２個以上の繰り返し単位を有するオリゴマ
ータイプが用いられる。また、アルコキシ基の一部又は
全てがアセトキシル基、アセチルアセトキシル基などで
あっても良い。
水分解縮重合物は、Ｓｉを例にすれば、テトラメトキシ
シランオリゴマーやテトラエトキシシランオリゴマー等
の１分子内に２個以上の繰り返し単位を有するオリゴマ
ータイプが用いられる。また、アルコキシ基の一部又は
全てがアセトキシル基、アセチルアセトキシル基などで
あっても良い。
【００２４】他の金属元素についても同様である。加水
分解生成物の末端基は、ＯＨ基でも良いが、末端での反
応性の抑制や熱可塑性有機ポリマーとの相溶性を向上さ
せるため、アルコキシル基、アセトキシル基、アセチル
アセトキシル基、又はＲ３Ｍ基［式中、は水素か炭素数
１〜１２、好ましくは１〜５のアルキル基またはフェニ
ル基、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｇｅ］などでブロッキングする
事が好ましい。
分解生成物の末端基は、ＯＨ基でも良いが、末端での反
応性の抑制や熱可塑性有機ポリマーとの相溶性を向上さ
せるため、アルコキシル基、アセトキシル基、アセチル
アセトキシル基、又はＲ３Ｍ基［式中、は水素か炭素数
１〜１２、好ましくは１〜５のアルキル基またはフェニ
ル基、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｇｅ］などでブロッキングする
事が好ましい。
【００２５】金属アルコキシド又はその関連化合物の加
水分解縮重合物の全量又は一部がポリメタロキサン誘導
体、又はポリシルセスキオキサン誘導体で有ることも好
ましい。
水分解縮重合物の全量又は一部がポリメタロキサン誘導
体、又はポリシルセスキオキサン誘導体で有ることも好
ましい。
【００２６】熱可塑性有機―無機ハイブリッド材料は、
熱可塑性有機ポリマーと、金属アルコキシド、その関連
化合物、及びそれらの加水分解縮重合物の少なくとも1
種の化合物とを混合又は反応させることにより製造され
る。
熱可塑性有機ポリマーと、金属アルコキシド、その関連
化合物、及びそれらの加水分解縮重合物の少なくとも1
種の化合物とを混合又は反応させることにより製造され
る。
【００２７】その製造方法として、熱可塑性有機ポリマ
ー及び金属アルコキシド又はその関連化合物、又はそれ
らの加水分解縮重合物を溶剤中で混合する事によりハイ
ブリッド化し、溶剤を除去することにより製造すること
が出来る。
ー及び金属アルコキシド又はその関連化合物、又はそれ
らの加水分解縮重合物を溶剤中で混合する事によりハイ
ブリッド化し、溶剤を除去することにより製造すること
が出来る。
【００２８】溶剤は、熱可塑性ポリマー及び金属アルコ
キシド又はその関連化合物、又はそれらの加水分解縮重
合物が可溶で有れば特に限定されない。ベンゼン、トル
エン、ｎ-ヘキサン等の炭化水素系溶剤、クロロホル
ム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロベンゼン
等のハロゲン化炭化水素系溶剤、テトラヒドロフラン、
１，４-ジオキサン、１，３-ジオキサン、ジエチルエー
テル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶剤、アセト
ン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン
系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、
メタノール、エタノール、ｎ-プロパノール、イソプロ
パノール等のアルコール系溶剤が好ましく用いられる。
キシド又はその関連化合物、又はそれらの加水分解縮重
合物が可溶で有れば特に限定されない。ベンゼン、トル
エン、ｎ-ヘキサン等の炭化水素系溶剤、クロロホル
ム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロベンゼン
等のハロゲン化炭化水素系溶剤、テトラヒドロフラン、
１，４-ジオキサン、１，３-ジオキサン、ジエチルエー
テル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶剤、アセト
ン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン
系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、
メタノール、エタノール、ｎ-プロパノール、イソプロ
パノール等のアルコール系溶剤が好ましく用いられる。
【００２９】金属アルコキシド又はその関連化合物は、
あらかじめ加水分解し、重縮合物として用いても良い。
加水分解縮重合物の製造は、一般に公知のゾルーゲル法
又はその類似技術によりにより製造することが出来る。
例えば、加水分解のために必要な量を添加しても良い
し、反応系中の水分を利用したり、大気中の水分を吸湿
させて行っても良い。反応条件としては、室温-１００
℃で０．５-５０時間程度が望ましい。またその際、塩
酸、硫酸、酢酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ-トルエンス
ルホン酸等の酸性触媒や水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、アンモニア、トリエチルアミン、ピペリジン、ピ
リジン等の塩基性触媒を用いても良い。
あらかじめ加水分解し、重縮合物として用いても良い。
加水分解縮重合物の製造は、一般に公知のゾルーゲル法
又はその類似技術によりにより製造することが出来る。
例えば、加水分解のために必要な量を添加しても良い
し、反応系中の水分を利用したり、大気中の水分を吸湿
させて行っても良い。反応条件としては、室温-１００
℃で０．５-５０時間程度が望ましい。またその際、塩
酸、硫酸、酢酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ-トルエンス
ルホン酸等の酸性触媒や水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、アンモニア、トリエチルアミン、ピペリジン、ピ
リジン等の塩基性触媒を用いても良い。
【００３０】無機成分の末端での反応性の抑制や熱可塑
性有機ポリマーとの相溶性を向上させるためのブロッキ
ング処理は、上記加水分解液にＲｍＭＸｎ［炭素数１〜
１２、好ましくは１〜５のアルキル基またはフェニル
基、Ｘは、アルコキシル基又は塩素、ｍ＋ｎ＝４］を加
えることで行われる。
性有機ポリマーとの相溶性を向上させるためのブロッキ
ング処理は、上記加水分解液にＲｍＭＸｎ［炭素数１〜
１２、好ましくは１〜５のアルキル基またはフェニル
基、Ｘは、アルコキシル基又は塩素、ｍ＋ｎ＝４］を加
えることで行われる。
【００３１】熱可塑性有機ポリマーと無機成分の有機溶
剤中での混合・反応により得られた有機―無機ハイブリ
ッド材料は、反応系から溶剤を除去することにより単離
される。溶剤の除去は、減圧下又は加熱下行われる。単
離された有機―無機ハイブリッドを押出成形、射出成形
又はホットプレス成形で成形することにより目的の成型
品が製造される。
剤中での混合・反応により得られた有機―無機ハイブリ
ッド材料は、反応系から溶剤を除去することにより単離
される。溶剤の除去は、減圧下又は加熱下行われる。単
離された有機―無機ハイブリッドを押出成形、射出成形
又はホットプレス成形で成形することにより目的の成型
品が製造される。
【００３２】又、熱可塑性有機ポリマー及び金属アルコ
キシド又はその関連化合物、又はそれらの加水分解縮重
合物を加熱下で混練、反応させることにより製造するこ
ともできる。
キシド又はその関連化合物、又はそれらの加水分解縮重
合物を加熱下で混練、反応させることにより製造するこ
ともできる。
【００３３】加熱温度は、使用される熱可塑性有機ポリ
マーの種類により異なるが、熱可塑性有機ポリマーの成
型温度以下であることが好ましい。それ以上の温度で
は、熱可塑性有機ポリマーの分解、劣化が促進されるた
め、得られる有機―無機ハイブリッド材料の特性を低下
させ得る可能性がある。
マーの種類により異なるが、熱可塑性有機ポリマーの成
型温度以下であることが好ましい。それ以上の温度で
は、熱可塑性有機ポリマーの分解、劣化が促進されるた
め、得られる有機―無機ハイブリッド材料の特性を低下
させ得る可能性がある。
【００３４】混練は、押出成型や射出成型で用いられる
混合機を使用し行うことが出来る。得られた有機―無機
ハイブリッド材料は、混合機から直接成型する事によ
り、目的の成型品が製造される。
混合機を使用し行うことが出来る。得られた有機―無機
ハイブリッド材料は、混合機から直接成型する事によ
り、目的の成型品が製造される。
【００３５】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について、説
明するが、本発明は、これら実施例により限定されるも
のではない。
明するが、本発明は、これら実施例により限定されるも
のではない。
【００３６】＜無機組成物の合成＞
（無機成分１） メチルトリメトキシシラン１３．６ｇ
をメチルイソブチルケトン６０ｇに溶解後、０．０１Ｍ
塩酸９ｇを添加し室温で撹拌した。更に、２０ｇの蒸留
水に０．５３ｇの炭酸ナトリウムを溶かした溶液を加
え、室温で撹拌した。１時間後、１Ｍ塩酸２２ｇを加え
た後、有機層のみを取り出し、有機層中の沈殿物を遠心
分離により収集し、乾燥する事により反応物を得た。
をメチルイソブチルケトン６０ｇに溶解後、０．０１Ｍ
塩酸９ｇを添加し室温で撹拌した。更に、２０ｇの蒸留
水に０．５３ｇの炭酸ナトリウムを溶かした溶液を加
え、室温で撹拌した。１時間後、１Ｍ塩酸２２ｇを加え
た後、有機層のみを取り出し、有機層中の沈殿物を遠心
分離により収集し、乾燥する事により反応物を得た。
【００３７】（無機成分２） フェニルトリメトキシシ
ラン２４．０ｇをメチルイソブチルケトン６０ｇに溶解
後、０．０１Ｍ塩酸９ｇを添加し室温で撹拌した。更
に、２０ｇの蒸留水に０．５３ｇの炭酸ナトリウムを溶
かした溶液を加え、室温で撹拌した。４８時間後、１Ｍ
塩酸２２ｇを加えた後、有機層のみを取り出し、有機層
中の沈殿物を遠心分離により収集、乾燥する事により反
応物を得た。
ラン２４．０ｇをメチルイソブチルケトン６０ｇに溶解
後、０．０１Ｍ塩酸９ｇを添加し室温で撹拌した。更
に、２０ｇの蒸留水に０．５３ｇの炭酸ナトリウムを溶
かした溶液を加え、室温で撹拌した。４８時間後、１Ｍ
塩酸２２ｇを加えた後、有機層のみを取り出し、有機層
中の沈殿物を遠心分離により収集、乾燥する事により反
応物を得た。
【００３８】（無機成分３） メチルトリメトキシシラ
ン９．５ｇ、メルカプトプロピルメチルトリメトキシシ
ラン５．９ｇをメチルイソブチルケトン６０ｇに溶解
後、０．０１Ｍ塩酸９ｇを添加し室温で撹拌した。更
に、２０ｇの蒸留水に０．５３ｇの炭酸ナトリウムを溶
かした溶液を加え、室温で撹拌した。１時間後、１Ｍ塩
酸２２ｇを加えた後、有機層のみを取り出し、有機層中
の沈殿物を遠心分離により収集、乾燥する事により反応
物を得た。
ン９．５ｇ、メルカプトプロピルメチルトリメトキシシ
ラン５．９ｇをメチルイソブチルケトン６０ｇに溶解
後、０．０１Ｍ塩酸９ｇを添加し室温で撹拌した。更
に、２０ｇの蒸留水に０．５３ｇの炭酸ナトリウムを溶
かした溶液を加え、室温で撹拌した。１時間後、１Ｍ塩
酸２２ｇを加えた後、有機層のみを取り出し、有機層中
の沈殿物を遠心分離により収集、乾燥する事により反応
物を得た。
【００３９】（無機成分４） テトライソプロポキシチ
タン８．０ｇを１-プロパノール４６．７ｇに溶解した
後、１Ｍ塩酸１４．０ｇを加え加水分解した。室温で１
時間撹拌後、トリメチルシラン１．５ｇを加え、更に室
温で１時間撹拌した。溶剤を減圧除去し、反応物を得
た。
タン８．０ｇを１-プロパノール４６．７ｇに溶解した
後、１Ｍ塩酸１４．０ｇを加え加水分解した。室温で１
時間撹拌後、トリメチルシラン１．５ｇを加え、更に室
温で１時間撹拌した。溶剤を減圧除去し、反応物を得
た。
【００４０】（無機成分５） トリ-ｔ-ブトキシイット
リウム８．０ｇを１-プロパノール７０．０ｇに溶解し
た後、１Ｍ塩酸１３．０ｇを加え加水分解した。室温で
１時間撹拌後、トリメチルシラン１．５ｇを加え、更に
室温で１時間撹拌した。溶剤を減圧除去し、反応物を得
た。
リウム８．０ｇを１-プロパノール７０．０ｇに溶解し
た後、１Ｍ塩酸１３．０ｇを加え加水分解した。室温で
１時間撹拌後、トリメチルシラン１．５ｇを加え、更に
室温で１時間撹拌した。溶剤を減圧除去し、反応物を得
た。
【００４１】＜有機―無機ハイブリッド材料の合成＞
〔実施例１〕 シクロオレフィンポリマーと無機成分１
とを８５／１５の重量比率でテトラヒドロキシフランに
溶解し、室温で１時間撹拌することにより、均質溶液を
得た。溶剤を減圧下除き、有機―無機ハイブリッド材料
を得た。
とを８５／１５の重量比率でテトラヒドロキシフランに
溶解し、室温で１時間撹拌することにより、均質溶液を
得た。溶剤を減圧下除き、有機―無機ハイブリッド材料
を得た。
【００４２】得られた有機―無機ハイブリッド材料は熱
可塑性を有しており、ペレット化した後、１８０℃で射
出成形を行い直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの成形体を得
た。得られた成形体は、透明であり、無機成分無添加の
サンプルと同レベルの可視光透過率を有していた。ま
た、２５から１００℃の熱膨張率が、無機成分無添加の
サンプルと比べ５％小さくなった。
可塑性を有しており、ペレット化した後、１８０℃で射
出成形を行い直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの成形体を得
た。得られた成形体は、透明であり、無機成分無添加の
サンプルと同レベルの可視光透過率を有していた。ま
た、２５から１００℃の熱膨張率が、無機成分無添加の
サンプルと比べ５％小さくなった。
【００４３】シクロオレフィンポリマーと無機成分１の
重量比率を９５／５から４０／６０の範囲で有機―無機
ハイブリッド材料の作成を行い、全てに於いて熱可塑性
のハイブリッド材料が作成可能であった。また、可視光
透過率の大幅な低下は認められなかった。熱膨張率は、
無機成分１の添加量の増加により小さくなり、４０／６
０組成で、無機成分無添加のサンプルと比べ、２４％小
さくなった。
重量比率を９５／５から４０／６０の範囲で有機―無機
ハイブリッド材料の作成を行い、全てに於いて熱可塑性
のハイブリッド材料が作成可能であった。また、可視光
透過率の大幅な低下は認められなかった。熱膨張率は、
無機成分１の添加量の増加により小さくなり、４０／６
０組成で、無機成分無添加のサンプルと比べ、２４％小
さくなった。
【００４４】また、無機成分２、３を用いても同様の効
果があることが確認された。
果があることが確認された。
【００４５】〔実施例２〕脂環式アクリルポリマーと無
機成分４とを６０／４０の重量比率でテトラヒドロキシ
フランに溶解し、室温で１時間撹拌することにより、均
質溶液を得た。溶剤を減圧下除き、有機―無機ハイブリ
ッド材料を得た。
機成分４とを６０／４０の重量比率でテトラヒドロキシ
フランに溶解し、室温で１時間撹拌することにより、均
質溶液を得た。溶剤を減圧下除き、有機―無機ハイブリ
ッド材料を得た。
【００４６】得られた有機―無機ハイブリッド材料は熱
可塑性を有しており、ペレット化した後、１８０℃で射
出成形を行い直径３０ｍｍ、厚み１０ｍｍの成形体を得
た。得られた成形体は、透明であり、無機成分無添加の
サンプルと同レベルの可視光透過率を有していた。４８
７ｎｍでの屈折率は、１．６０であり、無機成分無添加
のサンプルの１．５０に比べ大きくなっている。また、
３点曲げ強度が１０２ＭＰａと無機成分無添加のサンプ
ルの６８ＭＰａと比べ大幅に向上していた。
可塑性を有しており、ペレット化した後、１８０℃で射
出成形を行い直径３０ｍｍ、厚み１０ｍｍの成形体を得
た。得られた成形体は、透明であり、無機成分無添加の
サンプルと同レベルの可視光透過率を有していた。４８
７ｎｍでの屈折率は、１．６０であり、無機成分無添加
のサンプルの１．５０に比べ大きくなっている。また、
３点曲げ強度が１０２ＭＰａと無機成分無添加のサンプ
ルの６８ＭＰａと比べ大幅に向上していた。
【００４７】〔実施例３〕脂環式アクリルポリマーと無
機成分４とを８０／２０の重量比率でテトラヒドロキシ
フランに溶解し、室温で１時間撹拌することにより、均
質溶液を得た。溶剤を減圧下除き、有機―無機ハイブリ
ッド材料を得た。
機成分４とを８０／２０の重量比率でテトラヒドロキシ
フランに溶解し、室温で１時間撹拌することにより、均
質溶液を得た。溶剤を減圧下除き、有機―無機ハイブリ
ッド材料を得た。
【００４８】得られた有機―無機ハイブリッド材料は熱
可塑性を有しており、ペレット化した後、１８０℃で射
出成形を行い直径３０ｍｍ、厚み１０ｍｍの成形体を得
た。得られた成形体は、透明であり、無機成分無添加の
サンプルと同レベルの可視光透過率を有していた。４８
７ｎｍでの屈折率は、１．５９であり、無機成分無添加
のサンプルの１．５０に比べ大きくなっている。また、
３点曲げ強度が９８ＭＰａと無機成分無添加のサンプル
の６８ＭＰａと比べ大幅に向上していた。
可塑性を有しており、ペレット化した後、１８０℃で射
出成形を行い直径３０ｍｍ、厚み１０ｍｍの成形体を得
た。得られた成形体は、透明であり、無機成分無添加の
サンプルと同レベルの可視光透過率を有していた。４８
７ｎｍでの屈折率は、１．５９であり、無機成分無添加
のサンプルの１．５０に比べ大きくなっている。また、
３点曲げ強度が９８ＭＰａと無機成分無添加のサンプル
の６８ＭＰａと比べ大幅に向上していた。
【００４９】〔実施例４〕脂環式アクリルポリマーと無
機成分４とを８０／２０の重量比率で乾式混合した。得
られた混合粉末を、１８０℃で１０分加熱混練した後、
単離することなく直接射出成形を行い直径３０ｍｍ、厚
み１０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、透明で
あり、実施例３と同レベルの可視光透過率を有してい
た。また、４８７ｎｍでの屈折率は、１．５９、３点曲
げ強度が９８２ＭＰａであった。
機成分４とを８０／２０の重量比率で乾式混合した。得
られた混合粉末を、１８０℃で１０分加熱混練した後、
単離することなく直接射出成形を行い直径３０ｍｍ、厚
み１０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体は、透明で
あり、実施例３と同レベルの可視光透過率を有してい
た。また、４８７ｎｍでの屈折率は、１．５９、３点曲
げ強度が９８２ＭＰａであった。
【００５０】上記の実施例で解るように、本発明によれ
ば、熱可塑性ポリマーと無機成分がハイブリッド化され
た材料を供給する事が出来た。また、得られたハイブリ
ッド材料は、有機ポリマーのブレンドだけでは改善でき
ないベースポリマーの目的とする特性を向上する事が可
能となる。特に、従来のフィラーを分散したコンポジッ
ト材料では、困難な光学特性の改善に有効である。
ば、熱可塑性ポリマーと無機成分がハイブリッド化され
た材料を供給する事が出来た。また、得られたハイブリ
ッド材料は、有機ポリマーのブレンドだけでは改善でき
ないベースポリマーの目的とする特性を向上する事が可
能となる。特に、従来のフィラーを分散したコンポジッ
ト材料では、困難な光学特性の改善に有効である。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、従来不可能であった押
出成形、射出成形、ホットプレス成形等により成形可能
な有機―無機ハイブリッド材料が提供でき、その適用範
囲が大幅に拡大される。
出成形、射出成形、ホットプレス成形等により成形可能
な有機―無機ハイブリッド材料が提供でき、その適用範
囲が大幅に拡大される。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4J002 BB031 BB121 BB161 BC031
BD041 BG051 CB001 CF031
CF161 CG011 CH071 CH091
CL001 CL031 CM041 CN011
CN031 CP032 EC076 FD016
Claims (5)
- 【請求項１】 熱可塑性有機ポリマーに、無機成分が１
〜８０重量％の割合で配合されたハイブリッド材料であ
って、熱可塑性を有することを特徴とする熱可塑性有機
―無機ハイブリッド材料。 - 【請求項２】 無機成分が、金属アルコキシド、その関
連化合物、及びそれらの加水分解縮重合物の少なくとも
いずれか1種の化合物であることを特徴とする請求項1記
載の熱可塑性有機―無機ハイブリッド材料。 - 【請求項３】 加水分解縮重合物の全量又は一部がポリ
メタロキサン誘導体、又はポリシルセスキオキサン誘導
体であることを特徴とする請求項２記載の熱可塑性有機
―無機ハイブリッド材料。 - 【請求項４】 熱可塑性有機ポリマーと、金属アルコキ
シド、その関連化合物、及びそれらの加水分解縮重合物
の少なくともいずれか1種の化合物とを、溶剤中で混合
した後、溶剤を除去する工程を含むことを特徴とする請
求項１〜３のいずれか1項に記載の熱可塑性有機―無機
ハイブリッド材料の製造方法。 - 【請求項５】 熱可塑性有機ポリマーと、金属アルコキ
シド、その関連化合物、及びそれらの加水分解縮重合物
の少なくともいずれか1種の化合物とを、加熱下で混練
する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か1項に記載の熱可塑性有機―無機ハイブリッド材料の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002099311A JP4148348B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 熱可塑性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002099311A JP4148348B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 熱可塑性材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003292795A true JP2003292795A (ja) | 2003-10-15 |
| JP4148348B2 JP4148348B2 (ja) | 2008-09-10 |
Family
ID=29240851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002099311A Expired - Lifetime JP4148348B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 熱可塑性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4148348B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007145172A1 (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Central Glass Company, Limited | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| JP2008038000A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Central Glass Co Ltd | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| US7916389B2 (en) | 2006-10-27 | 2011-03-29 | Enplas Corporation | Polarizer and manufacturing method thereof |
| WO2014175169A1 (ja) * | 2013-04-23 | 2014-10-30 | 三菱瓦斯化学株式会社 | ポリアミド樹脂組成物、及び成形体 |
| US10099986B2 (en) | 2015-01-30 | 2018-10-16 | Centre National De La Recherche Scientifique | Hydrosilane/Lewis acid adduct, particularly aluminum, iron, and zinc, method for preparing same, and use of said same in reactions for reducing carbonyl derivatives |
-
2002
- 2002-04-01 JP JP2002099311A patent/JP4148348B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007145172A1 (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Central Glass Company, Limited | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| JP2007332197A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Central Glass Co Ltd | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| KR100998795B1 (ko) | 2006-06-13 | 2010-12-06 | 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 | 유기무기 하이브리드 유리상 물질 |
| US8030416B2 (en) | 2006-06-13 | 2011-10-04 | Central Glass Company, Limited | Organic-inorganic hybrid vitreous material |
| JP2008038000A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Central Glass Co Ltd | 有機無機ハイブリッドガラス状物質 |
| US7916389B2 (en) | 2006-10-27 | 2011-03-29 | Enplas Corporation | Polarizer and manufacturing method thereof |
| WO2014175169A1 (ja) * | 2013-04-23 | 2014-10-30 | 三菱瓦斯化学株式会社 | ポリアミド樹脂組成物、及び成形体 |
| JPWO2014175169A1 (ja) * | 2013-04-23 | 2017-02-23 | 三菱瓦斯化学株式会社 | ポリアミド樹脂組成物、及び成形体 |
| US9828492B2 (en) | 2013-04-23 | 2017-11-28 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Polyamide resin composition, and molded article |
| US10099986B2 (en) | 2015-01-30 | 2018-10-16 | Centre National De La Recherche Scientifique | Hydrosilane/Lewis acid adduct, particularly aluminum, iron, and zinc, method for preparing same, and use of said same in reactions for reducing carbonyl derivatives |
Also Published As
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|---|---|
| JP4148348B2 (ja) | 2008-09-10 |
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