JP2005272316A

JP2005272316A - ツビッターイオン型化合物

Info

Publication number: JP2005272316A
Application number: JP2004084680A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ono; 弘幸大野; Gen Masuda; 現増田
Original assignee: Nisshinbo Industries Inc; Nisshin Spinning Co Ltd
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】分散性に優れるとともに、高温加熱時にも分解しにくいため、樹脂に練り込んで使用される帯電防止剤などの添加剤として好適に利用できるツビッターイオン型化合物を提供すること。
【解決手段】下記一般式（１）で示されるツビッターイオン型化合物。
【化１】

〔式中、Ｒ¹〜Ｒ³は、互いに同一または異種の炭素数１〜５のアルキル基またはアルコキシアルキル基を示し、これらＲ¹〜Ｒ³のいずれか２個の基が環を形成していてもよい。ただし、Ｒ¹〜Ｒ³の少なくとも１つはアルコキシアルキル基である。Ｘは、鎖中にエチレンオキサイド単位を有していてもよい炭素数１〜１０の直鎖状または分岐状の二価飽和炭化水素基を示す。〕
【選択図】なし

Description

本発明は、ツビッターイオン型化合物に関し、さらに詳述すると、分子内にエーテル基含有置換基を有するともに、Ｎ⁺とＳＯ₃ ^-とを含んで構成されるツビッターイオン型化合物に関する。

一般に、帯電防止剤は、カチオン、アニオン、両性イオンの３種類のイオン型に分類される。これらは、いずれも水分が介在することによって生じるイオン電導が、帯電防止作用を発揮することを利用した帯電防止剤である。
そして、上記３種のイオン型ではカチオン型が最もイオン導電性が大きいことから、帯電防止剤としてはカチオン型、特に、４級アンモニウム塩型のものが多く使用されている（特許文献１：特開平８−３１１３６６号公報、特許文献２：特開平９−２７８９３６号公報等）。

このような帯電防止剤を用いて成形品に帯電性を持たせる手法としては、帯電防止剤を樹脂成形品表面にコーティングしたり、樹脂中に練り込んだりする方法が知られている。成形品の表面にコーティングする方法は、成形品への帯電防止剤含有溶液の吹き付け、塗布、または当該溶液への成形品の浸漬などの方法を用いて実施されているが、ほとんどの帯電防止剤は、水溶性または溶媒可溶性の界面活性剤であることから、洗浄等によって容易に除去されて帯電防止効果が失われる。
このため、帯電防止性能の持続性が要求される用途では、一般に帯電防止剤を成形品内部に練り込む方法が採用されている。

しかし、従来の４級アンモニウム塩型帯電防止剤は、固体状を示すものが多く、成形用樹脂内部に練り込む際の分散性が不充分であるという問題がある。また、成形用樹脂への４級アンモニウム塩の練り込みは、一般的に１２０〜２５０℃で行われるが、この際に、４級アンモニウム塩が一部分解してしまい、充分な帯電防止性を付与できなくなるという問題がある。

特開平８−３１１３６６号公報特開平９−２７８９３６号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、分散性に優れるとともに、高温加熱時にも分解しにくいため、樹脂に練り込んで使用される帯電防止剤などの添加剤として好適に利用できるツビッターイオン型化合物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、エーテル基含有置換基を有し、分子内にＮ⁺とＳＯ₃ ^-とを含むツビッターイオン型化合物が、構造にもよるが、１００〜２００℃の温度範囲で溶融して液体状態となるのみならず、２５０〜３００℃付近まで加熱しても分解し難い性質を有していること、および樹脂練り込みの一般的温度範囲である１２０〜２５０℃で液体状となるため樹脂に対する高い分散性を有していること、を見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
１．下記一般式（１）で示されることを特徴とするツビッターイオン型化合物、

〔式中、Ｒ¹〜Ｒ³は、互いに同一または異種の炭素数１〜５のアルキル基またはアルコキシアルキル基を示し、これらＲ¹〜Ｒ³のいずれか２個の基が環を形成していてもよい。ただし、Ｒ¹〜Ｒ³の少なくとも１つはアルコキシアルキル基である。Ｘは、鎖中にエチレンオキサイド単位を有していてもよい炭素数１〜１０の直鎖状または分岐状の二価飽和炭化水素基を示す。〕
２．前記アルコキシアルキル基が、Ｒ⁴−Ｏ−（ＣＨ₂）_n−（式中、Ｒ⁴は、メチル基またはエチル基を示し、ｎは、１または２である。）で示されることを特徴とする１のツビッターイオン型化合物、
３．前記Ｘが、−（ＣＨ₂）_m−（式中、ｍは、３または４である。）で示されることを特徴とする１または２のツビッターイオン型化合物
を提供する。

本発明のツビッターイオン型化合物は、上記式（１）で示されるように、エーテル基含有置換基を有するともに、分子内にＮ⁺とＳＯ₃ ^-とを含むものであるから、１００〜２００℃の温度範囲で溶融して液体状態となるのみならず、２５０〜３００℃付近まで分解し難いという性質を有している。
このため、一般的な樹脂練り込み温度範囲である１２０〜２５０℃で液体状態となり、樹脂に対して良好な分散性を発揮するだけでなく、従来の４級アンモニウム塩型化合物と異なり高温下でも分解し難いため、成形品に高い帯電防止性能を付与することができる。

以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係るツビッターイオン型化合物は、下記式（１）で示されることを特徴とする。

式（１）において、炭素数１〜５のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル基等が挙げられるが、化合物が高温状態において液体になり易いだけでなく、その合成も容易であることから、メチル、ｎ−プロピル基を用いることが好ましい。
なお、Ｒ¹〜Ｒ³のいずれか２個の基が環を形成している場合、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン部位などを有するツビッターイオン型化合物となる。

炭素数１〜５のアルコキシアルキル基としては、メトキシメチル、メトキシエチル、エトキシメチル、エトキシエチル、ｎ−プロポキシメチル、ｎ−プロポキシエチル、ｉ−プロポキシメチル、ｉ−プロポキシエチル、ｎ−ブトキシメチル、ｓ−ブトキシメチル、ｔ−ブトキシメチル等を用いることができる。
中でも、原料の入手が容易であることから、アルコキシアルキル基として、Ｒ⁴−Ｏ−（ＣＨ₂）_n−（式中、Ｒ⁴は、メチル基またはエチル基を示し、ｎは、１または２である）で示される、メトキシメチル、メトキシエチル、エトキシメチル、エトキシエチル基が好ましく、メトキシエチル基がより好ましい。

鎖中にエチレンオキサイド単位を有していてもよい炭素数１〜１０の直鎖状または分岐状の二価飽和炭化水素基としては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン基、およびこれらにエチレンオキサイドが任意の付加モル数で付加した基等が挙げられる。なお、エチレンオキサイドの付加モル数としては、特に限定されるものではないが、通常１〜５である。
これらの中でも、原料の入手が容易であり、合成も簡便であることから、−（ＣＨ₂）_m−（式中、ｍは、３または４である。）で示されるプロピレン基、ブチレン基であることが好ましい。

上記式（１）で示される化合物の具体例としては、例えば下記式（２）〜（１０）で示される化合物が挙げられる。

上記式（１）で示される化合物は、一般的に次の方法により合成することができる。
アルコキシアルキル基を有する３級アミン化合物１ｍｏｌをアセトン等の有機溶媒に溶かし、これに必要とするアルキレン鎖を有するスルトン化合物１〜３ｍｏｌを加え、使用する化合物によっても異なるが、一般に０〜２００℃で、０．５〜５０時間反応させて得ることができる。

以上説明した本発明のツビッターイオン型化合物は、１００〜２００℃の温度範囲で溶融して液体状態となるのみならず、２５０〜３００℃付近まで分解し難いため、樹脂の練り込みに適した化合物であり、例えば、帯電防止剤等として好適に用いることができる。

以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］化合物（２）の合成

窒素雰囲気下、アセトン（和光純薬工業（株）製）１６ｍＬに、２−メトキシエチルジメチルアミン（広栄化学（株）製）２．０６ｇ（２０ｍｍｏｌ）を加えてよく攪拌し、この中に、１，３−プロパンスルトン（関東化学（株）製）２．４４ｇ（２０ｍｍｏｌ）を加えた。この溶液を、２５℃で１０時間攪拌後、析出した結晶を、桐山ロートを用いて濾過し、目的化合物（２）の粗結晶４．２８ｇを得た。これをエタノール（シグマアルドリッチジャパン製）により再結晶し、ツビッターイオン型化合物（２）３．３９ｇを得た。
得られた化合物（２）について、ＮＭＲ装置（２７０ＭＨｚ、日本電子（株）製）により¹Ｈ−ＮＭＲ（溶媒、重ジメチルスホキシド）を測定し、目的物であることを確認した。ＮＭＲチャートを図１に示す。

また、得られた化合物（２）について、ＴＧ−ＤＴＡを下記手法により測定した。結果を図２，３に示す。図２に示されるように、化合物（２）を加熱していくと、１６０℃付近で融解して液状に変化し、その後３００℃付近で分解することがわかる。
測定装置：ＴＧ／ＤＴＡ６２００（セイコーインスツルメンツ（株）製）
測定方法：アルミナパン上に試料を２．５ｍｇ秤量し、空気中１０℃／分で昇温して測定した。

［実施例２］化合物（４）の合成

１，３−プロパンスルトンを１，４−ブタンスルトンに代えた以外は実施例１と同様にして化合物（４）を合成した。ＮＭＲチャートを図３に示す。
また、実施例１と同様にしてＴＧ−ＤＴＡを測定した。測定結果を図４に示す。

実施例１で得られたツビッターイオン型化合物（２）のＮＭＲスペクトルを示す図である。実施例１で得られたツビッターイオン型化合物（２）のＴＧ−ＤＴＡスペクトルを示す図である。実施例２で得られたツビッターイオン型化合物（４）のＮＭＲスペクトルを示す図である。実施例２で得られたツビッターイオン型化合物（４）のＴＧ−ＤＴＡスペクトルを示す図である。

Claims

下記一般式（１）で示されることを特徴とするツビッターイオン型化合物。

〔式中、Ｒ¹〜Ｒ³は、互いに同一または異種の炭素数１〜５のアルキル基またはアルコキシアルキル基を示し、これらＲ¹〜Ｒ³のいずれか２個の基が環を形成していてもよい。ただし、Ｒ¹〜Ｒ³の少なくとも１つはアルコキシアルキル基である。Ｘは、鎖中にエチレンオキサイド単位を有していてもよい炭素数１〜１０の直鎖状または分岐状の二価飽和炭化水素基を示す。〕
前記アルコキシアルキル基が、Ｒ⁴−Ｏ−（ＣＨ₂）_n−（式中、Ｒ⁴は、メチル基またはエチル基を示し、ｎは、１または２である。）で示されることを特徴とする請求項１記載のツビッターイオン型化合物。
前記Ｘが、−（ＣＨ₂）_m−（式中、ｍは、３または４である。）で示されることを特徴とする請求項１または２記載のツビッターイオン型化合物。