JP2005272517A - ポリエステル樹脂用添加剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 式(I)で表される組成を有するアルミノシリケート粒子を含有するポリエステル樹脂用添加剤、並びにこの添加剤を含有するポリエステル樹脂組成物。
sM1 2O・tM2 xQy・Al2O3・uSiO2・vRmQn・wH2O (I)
(式中、M1はNa及び/又はK、M2はAg、Cu、Zn及び/又はFe、RはNa、K、Ca、Mg及び/又はH、QはCO3、SO4、NO3、OH及び/又はCl、0≦s≦3、0≦t≦3、0.5≦u≦6、0≦v≦2、w≧0、0≦x≦2、1≦y≦3、1≦m≦2、1≦n≦3である。)
【選択図】 なし
Description
(式中、M1はNa及びKからなる群より選ばれる1種以上、M2はAg、Cu、Zn及びFeからなる群より選ばれる1種以上、RはNa、K、Ca、Mg及びHからなる群より選ばれる1種以上、QはCO3、SO4、NO3、OH及びClからなる群より選ばれる1種以上、sは0≦s≦3の数、tは0≦t≦3の数、uは0.5≦u≦6の数、vは0≦v≦2の数、wは0以上の数、xは0≦x≦2の数、yは1≦y≦3の数、mは1≦m≦2の数、nは1≦n≦3の数である。)
本発明の添加剤は、アルミノシリケート粒子(I)を含有する。式(I)において、M1は樹脂の結晶化度のコントロール及び経済性の観点から、Naが好ましい。M2は抗菌性の観点から、Ag及びZnから選ばれる少なくとも1種が好ましい。Rは樹脂の結晶化度のコントロール及び経済性の観点から、Na及びHから選ばれる少なくとも1種が好ましい。Qは粒子の形態制御の容易性の観点から、CO3及びNO3から選ばれる少なくとも1種が好ましい。sはアルミノシリケート粒子(I)のアルカリ性低下(樹脂のアルカリ加水分解抑制)及び樹脂の結晶化度のコントロールの観点から、0≦s≦2が好ましく、0≦s≦1がより好ましい。tは抗菌性発現と経済性の観点から、0≦t≦2が好ましく、0≦t≦1がより好ましい。uは樹脂の結晶化度のコントロールの観点から、0.5≦u≦5が好ましく、1≦u≦4がより好ましく、1.5≦u≦3が特に好ましい。vはアルミノシリケート粒子(I)の形態制御の容易性の観点から、0≦v≦1.5が好ましく、0≦v≦1がより好ましく、0.1≦v≦1が特に好ましい。wは樹脂の加水分解抑制の観点から、0≦w≦5が好ましく、0≦w≦4がより好ましい。
(式中、MはNa及びKからなる群より選ばれる1種以上、aは0.5≦a≦3の数、bは0.5≦b≦6の数、cは0≦c≦2の数であり、R、Q、m及びnは前記の意味を示す。)
式(II)において、Mは、樹脂の結晶化度のコントロール及び経済性の観点から、Naが好ましい。aはアルミノシリケート粒子の製造コスト低下及びアルカリ性低下の観点から、0.5≦a≦2.5が好ましく、0.5≦a≦2がより好ましい。bは樹脂の結晶化度のコントロールの観点から、0.5≦b≦5が好ましく、1≦b≦4がより好ましく、1.5≦b≦3が更に好ましい。cはアルミノシリケート粒子の形態制御の容易性の観点から、0≦c≦1.5が好ましく、0≦c≦1がより好ましく、0.1≦c≦1が更に好ましい。
本発明に係わるポリエステル樹脂としては、特に限定されないが、ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体と、ジオール又はそのエステル形成性誘導体との縮合反応により得られるポリエステル、ヒドロキシカルボン酸の縮合反応により得られるポリエステル、これらのポリエステルの混合物、及び混合物のエステル交換反応物等が好適である。
本発明に用いられる可塑剤は特に限定されず、一般のポリエステル樹脂に用いられる可塑剤の他、以下の(1)〜(9)に示すものが挙げられる。
(1) 下記(a)成分と(b)成分とのエステル
(a) 一般式(III)
で表されるヒドロキシ芳香族カルボン酸、1分子中に1個以上の水酸基及びカルボキシル基を有するヒドロキシ縮合多環式芳香族カルボン酸、ヒドロキシ脂環族カルボン酸又はこれらカルボン酸の無水物あるいは炭素数1〜3の低級アルキルエステルから選ばれる少なくとも1種。
(b)脂肪族アルコール、脂環族アルコール、芳香族アルコール、フェノール及びアルキルフェノールから選択されるヒドロキシ化合物、あるいはこれらヒドロキシ化合物のアルキレンオキサイド付加物(アルキレン基の炭素数2〜4、アルキレンオキサイド平均付加モル数0より大きく30以下)から選ばれる少なくとも1種。
(2) 下記(c)成分と(d)成分とのエステル
(c) 一般式(IV)
で表される芳香族カルボン酸、1分子中に1個以上のカルボキシル基を有する縮合多環式芳香族カルボン酸、脂環族カルボン酸又はこれらカルボン酸の無水物あるいは炭素数1〜3の低級アルキルエステルから選ばれる少なくとも1種。
(d)脂肪族モノアルコール、脂環族モノアルコール、芳香族モノアルコール、フェノール及びアルキルフェノールから選択されるモノヒドロキシ化合物のアルキレンオキサイド付加物(アルキレン基の炭素数2〜4、アルキレンオキサイド平均付加モル数1〜30)から選ばれる少なくとも1種。
(3) 芳香族スルホンアミドのN−アルキル化物(アルキル基の炭素数1〜22)
(4) 下記(e)成分と(f)成分とのエステル
(e) 一般式(V)
で表される芳香族モノカルボン酸、炭素数1〜22の直鎖又は分岐鎖脂肪族モノカルボン酸、縮合多環式芳香族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸あるいはこれらモノカルボン酸の低級アルキルエステル(アルキル基の炭素数1〜3)から選ばれる少なくとも1種。
(f)一般式(VI)
で表される脂肪族2価アルコール、1分子中に3個以上の水酸基を有する炭素数3〜30の多価アルコール、1分子中に2個の水酸基あるいはメチロール基を有する脂環族ジオールから選択されるヒドロキシ化合物のアルキレンオキサイド付加物(アルキレン基の炭素数2〜4、水酸基1個当たりのアルキレンオキサイド平均付加モル数0より大きく10以下)から選ばれる少なくとも1種。
(5) 脂肪族ジカルボン酸ポリオキシアルキレンアルキルエーテルエステル、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル、又は脂肪族多価アルコールと安息香酸とのエステル
(6) 下記(g)成分と(h)成分とのエステル
(g)一般式(VII)
で表される繰り返し構造単位(以下構造単位(VII)という)を含み、両末端が水酸基であるポリカーボネートジオール。
(h)一般式(VIII)
で表される芳香族モノカルボン酸、縮合多環式芳香族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、1分子中に1個以上の水酸基を有するヒドロキシ縮合多環式芳香族モノカルボン酸、ヒドロキシ脂環族モノカルボン酸又はこれらカルボン酸の無水物あるいは炭素数1〜3の低級アルキルエステルから選ばれる少なくとも1種。
(7) 下記(i)成分と(j)成分とのエステル
(i)シアノ基を少なくとも1個有するカルボン酸又はこれらカルボン酸の無水物あるいは炭素数1〜3の低級アルキルエステルから選ばれる少なくとも1種。
(j)脂肪族アルコール、脂環族アルコール、芳香族アルコール、フェノール及びアルキルフェノールから選択されるヒドロキシ化合物、あるいはこれらヒドロキシ化合物のアルキレンオキサイド付加物(アルキレン基の炭素数2〜4、アルキレンオキサイドの平均付加モル数0より大きく30以下)から選ばれる少なくとも1種。
(8) 下記(k)成分と(l)成分とのエステル
(k)1分子中に3つ以上の水酸基を有する炭素数3以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物から選ばれる少なくとも1種。
(l)炭素数2〜12の直鎖又は分岐鎖脂肪酸あるいはその炭素数1〜3の低級アルキルエステルから選ばれる少なくとも1種。
(9) 下記(m)成分と、(n)成分とを、アセタール化反応又はトランスアセタール化反応させて得られる環状アセタール。
(m)3価以上の多価アルコールの少なくとも1種。
(n)一般式(IX)で表されるカルボニル化合物、及びこのカルボニル化合物と炭素数1〜6の低級アルコールとから得られるアセタールからなる群から選ばれる少なくとも1種。
R3O(AO)n1H (X)
(式中、R3は水素原子、炭素数1〜22の直鎖又は分岐鎖アルキル基又はアルケニル基、フェニル基、ベンジル基あるいは炭素数1〜18のアルキル基を有するアルキルフェニル基又はアルキルベンジル基であり、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、n1はアルキレンオキサイドの平均付加モル数を示す0〜30の数であり、n1個のAは同一でも異なっていてもよい。)
で表される化合物、又は1分子中に3個以上の水酸基を有する炭素数3〜30の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物(アルキレン基の炭素数2〜4、水酸基1個当たりのアルキレンオキサイド平均付加モル数0より大きく10以下)である組合せから得られるエステルが好ましい。
R4O(AO)n2H (XI)
(式中、R4は炭素数1〜22の直鎖又は分岐鎖アルキル基又はアルケニル基、フェニル基、ベンジル基あるいは炭素数1〜18のアルキル基を有するアルキルフェニル基であり、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、n2はアルキレンオキサイドの平均付加モル数を示す1〜30の数であり、n2個のAは同一でも異なっていてもよい。)
で表される化合物である組合せから得られるエステルが好ましい。
で表されるN−アルキルベンゼンスルホンアミドが好ましい。
で表されるシアノ芳香族カルボン酸、一般式(XIV)
NC−(CH2)n3−COOH (XIV)
(式中、n3は1〜8の整数を示す。)
で表されるシアノ脂肪族カルボン酸又はこれらの炭素数1〜3の低級アルキルエステルであり、(j)成分が一般式(XV)
R6O(AO)n4H (XV)
(式中、R6は水素原子、炭素数1〜22の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基又はアルケニル基、フェニル基、ベンジル基あるいは炭素数1〜18のアルキル基を有するアルキルフェニル基又はアルキルベンジル基であり、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、n4はアルキレンオキサイドの平均付加モル数を示す0〜30の数であり、n4個のAは同一でも異なっていてもよい。)
で表される化合物である組合せから得られるエステルが好ましい。
で表されるで化合物や、ジグリセリン及びポリグリセリンから得られる環状アセタール等の環状アセタール等が好ましく、上記(1)のエステル、特にヒドロキシ安息香酸エステルがより好ましい。
本発明のポリエステル樹脂組成物は、本発明の添加剤とポリエステル樹脂とを含有する。本発明の添加剤の含有量は、耐ブリード性の観点から、ポリエステル樹脂100重量部に対し、好ましくは0.1〜2重量部、更に好ましくは0.1〜1重量部、特に好ましくは0.3〜1重量部である。
水酸化ナトリウム103gをイオン交換水1000mLに溶解し、さらにアルミン酸ナトリウム溶液(Na2O=19.8%、Al2O3=25.9%、H2O=54.3%)157gを混合した溶液に、水ガラス(Na2O=9.8%、SiO2=29.6%、H2O=60.6%)259gを1分間かけて投入し、100℃で2時間反応させた。その後、水酸化ナトリウム32gをイオン交換水110mLに溶解させた溶液と硝酸(61%)124gを混合した溶液を1分間かけて追加添加し、さらに100℃で10時間反応させた。反応後、生成したアルミノシリケート粒子をろ過洗浄し、105℃で12時間乾燥して原料アルミノシリケート粒子の粉末を得た。得られた原料アルミノシリケート粒子の組成は、Na2O・Al2O3・2.5 SiO2・0.5 NaNO3・0.4 H2Oであった。得られた原料アルミノシリケート粒子は、柱状及び針状結晶が集合してテトラポッド状に発達した形態を有していた。得られた原料アルミノシリケート粒子について、粉末X線回折測定を行った結果、その回折パターンはJCPDS No.38−513に相当していた。
製造例1において酸処理に用いた硝酸の量を6mL(79meq)から40mL(524meq)に代えた以外は、製造例1と同様にしてアルミノシリケート粒子Bの粉末を得た。得られたアルミノシリケート粒子Bの組成は、Al2O3・2.5 SiO2・0.2 NaNO3・4.0 H2Oであった。得られたアルミノシリケート粒子Bの粒子形態はテトラポッド状であった。
水酸化ナトリウム94gをイオン交換水1000mLに溶解し、さらに硝酸(61%)130gとアルミン酸ナトリウム溶液(Na2O=19.8%、Al2O3=25.9%、H2O=54.3%)124gを混合した溶液に、水ガラス(Na2O=9.8%、SiO2=29.6%、H2O=60.6%)127gを1分間かけて投入し、100℃で8時間反応させた。反応後、生成したアルミノシリケート粒子をろ過洗浄し、105℃で12時間乾燥してアルミノシリケート粒子Cの粉末を得た。得られたアルミノシリケート粒子Cの組成は、Na2O・Al2O3・2 SiO2・0.4 NaNO3・0.7 H2Oであった。
走査型電子顕微鏡(島津製作所製SUPERSCAN220)を用いて粒子形態を観察した。
粉末X線回折装置(理学電機製RINT2500VPC、光源CuKα、管電圧40kV、管電流120mA)を用い、2θ=5〜70°の範囲を走査間隔0.01°、走査速度10°/min、発散縦制限スリット10mm、発散スリット1°、受光スリット0.3mm、散乱スリット自動の条件で室温にて測定した。
試料1gを99gのイオン交換水(25℃)に添加し、2分間攪拌後のスラリーのpHをpH電極(堀場製作所製9621−10D)を用いて25℃で測定した。
JIS K6220の吸油量測定法に従い測定した。
フローソープ(島津製作所製2300)を用い、試料0.1gとし、吸着ガスにはN2/He=30/70(容積比)混合ガスを用いて測定した。
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所製LA−920)を用い、試料をイオン交換水(相対屈折率1.16)を分散媒として超音波で1分間分散させた後の粒度分布を測定し、得られたメジアン径を凝集粒径とした。
生分解性ポリエステル樹脂として、ポリ乳酸樹脂(三井化学(株)製、LACEA H−280)100部、表2に示す種類と量の可塑剤及び添加剤からなる組成物を、130℃の6インチロールにて15分間混練し、160℃のプレス成形機にて厚さ0.5mmのテストピースを作成した。得られたテストピースを60℃に管理したオーブンに60時間静置して熱処理を行った。
テストピースについて、動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御製 DVA−200)にて、周波数50Hz、昇温速度2℃/minの条件下で25℃における貯蔵弾性率(E’)を測定した。
JIS−K7105規定の積分球式光線透過率測定装置(ヘイズメーター)を用い、テストピースのヘイズ値を測定した。数字の小さい方が透明性良好であることを示す。
熱処理前のテストピース(縦100mm×横100mm×厚さ0.5mm)については25℃の恒温室に1週間放置し、その表面における可塑剤のブリードの有無を肉眼で観察した。また、60℃、60時間熱処理後のテストピースについても同様の方法で評価した。
60℃、60時間熱処理したテストピースを広角X線回折測定装置(理学電機製RINT2500VPC、光源CuKα、管電圧40kV、管電流120mA)を使用し、非晶及び結晶のピーク面積を解析して結晶化度を求めた。
Claims (6)
- 式(I)で表される組成を有するアルミノシリケート粒子を含有するポリエステル樹脂用添加剤。
sM1 2O・tM2 xQy・Al2O3・uSiO2・vRmQn・wH2O (I)
(式中、M1はNa及びKからなる群より選ばれる1種以上、M2はAg、Cu、Zn及びFeからなる群より選ばれる1種以上、RはNa、K、Ca、Mg及びHからなる群より選ばれる1種以上、QはCO3、SO4、NO3、OH及びClからなる群より選ばれる1種以上、sは0≦s≦3の数、tは0≦t≦3の数、uは0.5≦u≦6の数、vは0≦v≦2の数、wは0以上の数、xは0≦x≦2の数、yは1≦y≦3の数、mは1≦m≦2の数、nは1≦n≦3の数である。) - アルミノシリケート粒子が、無水物の組成が式(II)で表される原料アルミノシリケート粒子を酸処理して得られたものである、請求項1記載の添加剤。
aM2O・Al2O3・bSiO2・cRmQn (II)
(式中、MはNa及びKからなる群より選ばれる1種以上、aは0.5≦a≦3の数、bは0.5≦b≦6の数、cは0≦c≦2の数であり、R、Q、m及びnは請求項1記載の意味を示す。) - ポリエステル樹脂が、ポリ乳酸樹脂である、請求項1又は2記載の添加剤。
- ポリエステル樹脂と、請求項1〜3いずれかに記載の添加剤を含有するポリエステル樹脂組成物。
- ポリエステル樹脂100重量部に対し、請求項1〜3いずれかに記載の添加剤の含有量が0.1〜2重量部である、請求項4記載のポリエステル樹脂組成物。
- 更に、可塑剤を含有する請求項4又は5記載のポリエステル樹脂組成物。
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