JP2008024750A - 熱可塑性樹脂組成物およびそれからなる複合体 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物およびそれからなる複合体 Download PDF

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Abstract

【課題】剛性と耐衝撃性のバランスが良い生分解性樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】(イ)アルコキシシリル基、アミノ基、酸無水物基、およびカルボキシル基の群から選ばれた少なくとも1種の基を有する変性共役ジエン系重合体0.5〜50重量%と(ロ)生分解性樹脂99.5〜50重量%(ただし、(イ)+(ロ)=100重量%)を主成分とする熱可塑性樹脂組成物、この熱可塑性樹脂組成物100重量部に、さらに(ハ)層状珪酸塩を1〜20重量部配合した熱可塑性樹脂複合体。
【選択図】なし

Description

本発明は、剛性と耐衝撃性のバランスに優れた熱可塑性樹脂組成物に関し、さらに詳しくは、特定の官能基を含有する変性共役ジエン系重合体と生分解性樹脂からなる熱可塑性樹脂組成物に関する。
高分子材料は、耐衝撃性、加工性などの物性を向上させるため、複数の成分からなる組成物が開発されてきた。異なる種類の高分子を混ぜ合わせて組成物とするには、比較的相溶性の良いものを用いて目的の物性を得ることが一般的である。例えば非特許文献1(Rubber Chem. Technol., 53, 141, 781(1980))などのように、ポリプロピレンの耐衝撃性向上のためのポリプロピレン/エチレン−プロピレンゴム組成物、非特許文献2(Eur. Polym. J., 14, 173, 187(1968))などのように、ポリスチレンの耐衝撃性向上のためのポリスチレン/スチレン−ブタジエンブロック共重合体組成物や、特許文献1(米国特許第3,660,531号明細書)などのように、ポリフェニレンエーテルの加工性、耐衝撃性向上のためのポリフェニレンエーテル/スチレン−ブタジエンブロック共重合体組成物が良く知られている。前述の2例は非極性ポリマーどうしでかつ比較的相溶しやすく、後述の1例はポリフェニレンエーテルとポリスチレンの完全相溶性を応用した組成物である。
汎用極性樹脂であるポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂やナイロン6などのポリアミド樹脂に、耐衝撃性向上のため、無水マレイン酸変性エチレン−プロピレンゴムを添加する方法や、特許文献2(ヨーロッパ特許第73,036号公報)のように半結晶性のポリアミドと非晶性のポリアミドのブレンド物などが提案されているが、耐衝撃性の改善効果が不十分である。
一方、自然環境保護の見地から、微生物分解する生分解性樹脂が開発されている。例えば、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、コハク酸とアジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸成分とエチレングリコールやブタンジオールなどのグリコール成分からなる脂肪族ポリエステルなどが知られている。ポリ乳酸は、強度が高いが耐衝撃性が低い。耐衝撃性の向上のためにエポキシ基含有オレフィン系共重合体をブレンドする方法〔特許文献3(特開昭63−312313号公報)〕や、エポキシ化共役ジエン系ブロック共重合体をブレンドする方法〔特許文献4(特開2000−219803号公報)〕、共役ジエン系共重合体の末端がイミダゾリジノン骨格を有する変性剤で変性された変性重合体をブレンドする方法〔特許文献5(特開2006−8743号公報)〕など開示されているが、耐衝撃性の向上は不十分である。また、ポリカプロラクトンやコハク酸とアジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸成分とエチレングリコールやブタンジオールなどのグリコール成分からなる脂肪族ポリエステルは一般に剛性は低いが、耐衝撃性が高い。剛性の向上のために25μm以下の粒径である層状珪酸塩を添加する方法〔特許文献6(特開平9−208813号公報)〕が開示されているが、剛性と耐衝撃性のバランスが不十分である。
Rubber Chem. Technol., 53, 141, 781(1980) Eur. Polym. J., 14, 173, 187(1968) 米国特許第3,660,531号明細書 ヨーロッパ特許第73,036号公報 特開昭63−312313号公報 特開2000−219803号公報 特開2006−8743号公報 特開平9−208813号公報
本発明は、ポリ乳酸やコハク酸を原料とする脂肪族ポリエステルなどの生分解性樹脂に特定の製造方法を用いて得られた官能基を含有する変性共役ジエン系重合体を添加することで、剛性と耐衝撃性のバランスが良い熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。
すなわち、本発明は、以下の構成よりなる。
[1](イ)アルコキシシリル基、アミノ基、酸無水物基、およびカルボキシル基の群から選ばれた少なくとも1種の基を有し、次に示す方法(a)〜(e)の群から選ばれた少なくとも1種で製造された変性共役ジエン系重合体(以下「(イ)変性共役ジエン系重合体」ともいう)0.5〜50重量%と(ロ)生分解性樹脂99.5〜50重量%(ただし、(イ)+(ロ)=100重量%)を主成分とする熱可塑性樹脂組成物。
(a)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体にアルコキシシラン化合物を反応させることにより製造された重合体。
(b)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を、アミノ基を有する有機アルカリ金属化合物の存在下で重合することにより製造された重合体。
(c)共役ジエンとアミノ基を有する不飽和単量体またはこれらと芳香族ビニル化合物とを有機アルカリ金属化合物の存在下で重合することにより製造された重合体。
(d)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に下記一般式(1)で表される化合物を反応させることにより製造された重合体。
C=N−Y・・・・(1)
[上記一般式(1)中、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基である。また、Yは水素原子、炭素数3〜18のトリアルキルシリル基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基である。]
(e)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体にケトン化合物および/またはエステル化合物および/またはアルデヒド化合物を反応させた後、酸無水物および/または酸ハライドと反応させることにより製造された重合体。
[2]上記(イ)変性共役ジエン系重合体中のアルコキシシリル基、アミノ基、酸無水物基、およびカルボキシル基の群から選ばれた少なくとも1種の基の合計含有量が0.0001〜5mmol/gである上記[1]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[3](イ)変性共役ジエン系重合体が、アルコキシシリル基とアミノ基の両方を有する変性共役ジエン系重合体であり、かつ下記(f)〜(h)の群から選ばれた少なくとも1種の方法により製造された変性共役ジエン系重合体である、[1]または[2]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(f)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を、アミノ基を有する有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に下記一般式(2)で表される化合物を反応させた変性重合体。
(4−m−n)Si(OR・・・(2)
[式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基であり、Rが複数ある場合は、各Rは同じ基でも異なる基でもよい。Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基であり、Rが複数ある場合は、各Rは同じ基でも異なる基でもよい。Xは少なくともO原子、Si原子のいずれか1つ以上含む極性基を有する置換基であり、Xが複数ある場合は、各Xは同じ基でも異なる基でもよく、また、各Xは独立の置換基でも環状構造を形成していてもよい。mは1、2または3であり、nは0、1、2または3の整数を示す。mとnの和は1〜4である。]
(g)共役ジエンとアミノ基を有する不飽和単量体またはこれらと芳香族ビニル化合物とを有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に上記一般式(2)で表される化合物を反応させた変性重合体。
(h)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に下記一般式(7)で表される化合物を反応させた変性重合体。
12 (4−p−q)Si(OR13・・・・(7)
[式中、R12は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基であり、R12が複数ある場合は、各R12は同じ基でも異なる基でもよい。R13は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基であり、R13が複数ある場合は、各R13は同じ基でも異なる基でもよい。ZはN原子を含む極性基を有する置換基であり、Zが複数ある場合は、各Zは同じ基でも異なる基でもよく、また、各Zは独立の置換基でも環状構造を形成していてもよい。pは1、2または3であり、qは1、2または3の整数を示す。pとqの和は1〜4である。]
[4]上記(イ)変性共役ジエン系重合体が、下記(A)、(B)、および(C)の重合体ブロックの中から選ばれた1以上の重合体ブロックを含むブロック共重合体である上記[1]〜[3]いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
(A)芳香族ビニル化合物が80重量%以上である芳香族ビニル化合物重合体ブロック
(B)共役ジエン重合体ブロック
(C)芳香族ビニル化合物と共役ジエンとのランダム共重合体ブロック
[5]上記(ロ)生分解性樹脂がポリ乳酸からなるものである上記[1]〜[4]いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[6]上記(ロ)生分解性樹脂がコハク酸を原料とする脂肪族ポリエステルからなるものである上記[1]〜[4]いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[7]上記(ロ)生分解性樹脂がポリヒドロキシ酪酸からなるものである上記[1]〜[4]いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[8]上記(ロ)生分解性樹脂がポリカプロラクトンからなるものである上記[1]〜[4]いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[9]上記[1]〜[8]いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物100重量部に対し、(ハ)層状珪酸塩1〜20重量部を配合した熱可塑性樹脂複合体。
本発明によれば、生分解性樹脂に、アルコキシシリル基、アミノ基、酸無水物基、およびカルボキシル基の群から選ばれた少なくとも1種の基を有する変性共役ジエン系重合体を配合することにより、剛性と耐衝撃性のバランスに優れた熱可塑性樹脂組成物が得られる。
以下に、本発明の熱可塑性樹脂組成物の実施の形態を具体的に説明する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、(イ)特定の製造方法を用いて得られたアルコキシシリル基、アミノ基、酸無水物基、およびカルボキシル基の群から選ばれた少なくとも1種の基を有する変性共役ジエン系重合体0.5〜50重量%と(ロ)生分解性樹脂99.5〜50重量%とを含有することを特徴とする。
以下、構成要素ごとにさらに具体的に説明する。
(イ)変性共役ジエン系重合体
本発明の一つであるアルコキシシリル基を有する変性共役ジエン系重合体は、(a)不活性有機溶媒中、共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として重合し、得られた共役ジエン系重合体にアルコキシシラン化合物を反応させることにより容易に得ることができる。上記「アルコキシシリル基」としては炭素数1〜20のアルキルオキシ、炭素数6〜20のアリールオキシ、炭素数7〜20のアラルキルオキシから選ばれる少なくとも1つのアルコキシ基が珪素原子と結合した基で、具体的にはメトキシ、エトキシ、ブトキシ、プロポキシ、ペンチロキシ、ネオペンチロキシ、ヘキシロキシ、アミロキシ、フェノキシなどのアルコキシ基が挙げられる。この中で、好ましくはメトキシ、エトキシ、アミロキシ、フェノキシなどのアルコキシ基と珪素原子が結合したものが挙げられる。
上記「共役ジエン」としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−オクタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−シクロヘキサジエン、4,5−ジエチル−1,3−オクタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、ミルセン、クロロプレンなどが挙げられる。この中で、1,3−ブタジエン、イソプレンが好ましい。
上記「芳香族ビニル化合物」としては、スチレン、tert−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、ジビニルベンゼン、1,1−ジフェニルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、N,N−ジエチル−p−アミノエチルスチレン、ビニルピリジンなどが挙げられる。この中で、スチレンおよびtert−ブチルスチレンが好ましい。なお、この場合、上記「共役ジエン」と上記「芳香族ビニル化合物」と、さらにアクリロニトリル、メチルメタクリレートなどの他の不飽和化合物を、全モノマーに対し5重量%以下程度加えて重合させてもよい。
重合開始剤である上記「有機アルカリ金属化合物」としては、有機リチウム化合物、有機ナトリウム化合物などが挙げられ、特に有機リチウム化合物が好ましい。有機アルカリ金属化合物の使用量については特に限定はなく、必要に応じて種々の量を使用できるが、通常はモノマー100重量%あたり0.02〜15重量%の量で、好ましくは0.03〜5重量%の量で用いられる。
共役ジエン系重合体に反応させるアルコキシシラン化合物としては、共役ジエン系重合体と反応可能で、かつ変性重合体とすることができる限り、その構造に限定はないが、以下の一般式(2)で表されるアルコキシシラン化合物が用いられる。
(4−m−n)Si(OR・・・(2)
[式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基であり、Rが複数ある場合は、各Rは同じ基でも異なる基でもよい。Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基であり、Rが複数ある場合は、各Rは同じ基でも異なる基でもよい。Xは少なくともO原子、Si原子のいずれか1つ以上含む極性基を有する置換基であり、Xが複数ある場合は、各Xは同じ基でも異なる基でもよく、また、各Xは独立の置換基でも環状構造を形成していてもよい。mは1、2または3であり、nは0、1、2または3の整数を示す。mとnの和は1〜4である。特にmは2または3で、nは0または1が好ましい。]
上記一般式(2)で表されるアルコキシシラン化合物としては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、1−トリメチルシリル−2−ジメトキシ−1−アザ−2−シラシクロペンタン、1−トリメチルシリル−2−ジエトキシ−1−アザ−2−シラシクロペンタン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメチルシロキシトリフェノキシシラン、トリメチルシロキシトリメトキシシラン、トリメチルシロキシトリエトキシシラン、トリメチルシロキシトリブトキシシラン、および1,1,3,3−テトラメチル−1−フェノキシジシロキサンなどが挙げられる。
上記アルコキシシラン化合物による変性方法は、共役ジエン系重合体を製造するための重合反応の重合転化率が90%〜100%になった時点で、上記アルコキシシラン化合物を重合系内に添加して変性反応を行うことが好ましい。その添加方法は、重合転化率が90%に到達する以前に添加しても良いし、また、重合反応が進行中に、間欠的または連続的にシラン化合物を添加して変性反応を行ってもよい。
上記アルコキシシラン化合物の使用量は、有機アルカリ金属化合物由来の活性点のモル数に対して、好ましくは、0.05〜5倍モル、さらに好ましくは、0.1〜1.5倍モルである。
得られる共役ジエン系重合体中のアルコキシシリル基の含量は、通常、0.0001〜5mmol/g、好ましくは、0.001〜1mmo1/g、さらに好ましくは、0.003〜0.1mmo1/gである。なお、アルコキシシリル基は、通常、重合体鎖末端に存在するが、側鎖に存在してもよい。アルコキシシリル基の含量が0.0001mmol/g未満であると耐衝撃性の改良効果が発現せず好ましくなく、一方、5mmol/gを超えると耐衝撃性、貯蔵安定性が悪くなり好ましくない。
また、本発明の一つであるアミノ基を有する変性共役ジエン系重合体は、アミノ基を導入する方法に特に限定はないが、例えば以下に示す(b)〜(d)の方法により容易に得ることができる。
(b)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を、アミノ基を有する有機アルカリ金属化合物の存在下で重合することにより製造される。
(c)共役ジエンとアミノ基を有する不飽和単量体とまたはこれらと芳香族ビニル化合物とを有機アルカリ金属化合物の存在下で重合することにより製造される。
(d)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に下記一般式(1)で表される化合物を反応させることにより製造される。
C=N−Y・・・・(1)
[上記一般式(1)中、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基である。また、Yは水素原子、炭素数3〜18のトリアルキルシリル基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基である。]
上記(b)の方法で使用するアミノ基を有する有機アルカリ金属化合物としては、下記一般式(3)または(4)が挙げられる。





Figure 2008024750
[上記一般式(3)中、RおよびRは両方とも炭素数3〜18のトリアルキルシリル基であるか、またはどちらか一方が上記トリアルキルシリル基であり、他方が炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基若しくは炭素数1〜100のオルガノシロキシ基である。また、上記一般式(3)および(4)中のRは、炭素数1〜20のアルキレン基またはアルキリデン基である。さらに、上記一般式(4)中のRは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基である。]
上記一般式(3)または(4)で表される有機アルカリ金属化合物としては、3−リチオ−1−[N,N−ビス(トリメチルシリル)]アミノプロパン、2−リチオ−1−[N,N−ビス(トリメチルシリル)]アミノエタン、3−リチオ−2,2−ジメチル−1−[N,N−ビス(トリメチルシリル)]アミノプロパン、2,2,5,5−テトラメチル−1−(3−リチオプロピル)−1−アザ−2,5−ジシラシクロペンタン、2,2,5,5−テトラメチル−1−(3−リチオ−2,2−ジメチル−プロピル)−1−アザ−2,5−ジシラシクロペンタン、2,2,5,5−テトラメチル−1−(2−リチオエチル)−1−アザ−2,5−ジシラシクロペンタン、3−リチオ−1−[N−(tert−ブチル−ジメチルシリル)−N−トリメチルシリル]アミノプロパン、3−リチオ−1−(N−メチル−N−トリメチルシリル)アミノプロパン、3−リチオ−1−(N−エチル−N−トリメチルシリル)アミノプロパンなどが挙げられる。
(c)の方法で使用するアミノ基を有する不飽和単量体としては、下記一般式(5)または(6)が挙げられる。
Figure 2008024750
[上記一般式(5)および(6)中、RおよびR10は、両方とも炭素数3〜18のトリアルキルシリル基であるか、またはどちらか一方が上記トリアルキルシリル基であり、他方が炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基若しくは炭素数1〜100のオルガノシロキシ基である。また、上記一般式(6)中、R11は、炭素数1〜20のアルキレン基またはアルキリデン基である。さらに、上記一般式(5)および(6)中のn’は1〜3である。]
上記一般式(5)または(6)で表される不飽和単量体としては、p−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノ]スチレン、p−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノメチル]スチレン、p−{2−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノ]エチル}スチレン、m−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノ]スチレン、p−(N−メチル−N−トリメチルシリルアミノ)スチレン、p−(N−メチル−N−トリメチルシリルアミノメチル)スチレンなどが挙げられる。
一般式(5)または(6)で表される不飽和単量体の使用量は、有機アルカリ金属由来の活性点のモル数に対して0.01〜100倍モル、好ましくは0.01〜10倍モル、特に好ましくは1.0〜3.0倍モルの割合で添加する。
また、反応時間は、1秒〜2時間の範囲で行うのが好ましい。さらに、不飽和単量体は、重合の開始時、重合途中、重合終了前、重合終了後などの任意の時に添加することができる。
上記(d)の方法で使用する上記一般式(1)の化合物としては、N−ベンジリデンメチルアミン、N−ベンジリデンエチルアミン、N−ベンジリデンブチルアミン、N−ベンジリデンアニリンなどが挙げられる。上記一般式(1)で表される化合物を上記共役ジエン系重合体と反応させて変性する場合の使用量は特に限定はないが、通常、有機アルカリ金属化合物由来の活性点のモル数に対し0.2〜3倍モル、好ましくは0.3〜1.5倍モル、さらに好ましくは0.4〜1.3倍モルの割合で添加する。
得られる変性共役ジエン系重合体中のアミノ基の含量は、通常、0.0001〜5mmol/g、好ましくは、0.001〜1mmo1/g、さらに好ましくは、0.003〜0.1mmo1/gである。なお、アミノ基の位置は特に限定はなく、重合体鎖末端に存在してもよく、側鎖に存在してもよい。アミノ基は、第1級アミノ基および/または第2級アミノ基が好ましい。アミノ基の含量が上記範囲を外れると、アルコキシシリル基の場合と同じ理由となるので好ましくない。
本発明の一つであるアルコキシシリル基とアミノ基の両方を有する変性共役ジエン系重合体の製法は特に限定されないが、例えば以下に示す(f)〜(h)の方法により容易に得ることができる。
(f)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を、アミノ基を有する有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に上記一般式(2)で表される化合物を反応させた変性重合体とすることにより製造される。
(g)共役ジエンとアミノ基を有する不飽和単量体またはこれらとと芳香族ビニル化合物とを有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に上記一般式(2)で表される化合物を反応させた変性重合体とすることにより製造される。
(h)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に下記一般式(7)で表される化合物を反応させた変性重合体とすることにより製造される。
12 (4−p−q)Si(OR13・・・・(7)
[式中、R12は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基であり、R12が複数ある場合は、各R12は同じ基でも異なる基でもよい。R13は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基であり、R13が複数ある場合は、各R13は同じ基でも異なる基でもよい。ZはN原子を含む極性基を有する置換基であり、Zが複数ある場合は、各Zは同じ基でも異なる基でもよく、また、各Zは独立の置換基でも環状構造を形成していてもよい。pは1、2または3であり、qは1、2または3の整数を示す。pとqの和は1〜4である。特にpは2または3で、qは1が好ましい。]
上記一般式(7)で表されるアルコキシシラン化合物としては、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルジメチルエトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルジメチルメトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリメトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリエトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノエチルジメチルエトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノエチルジメチルメトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノエチルメチルジエトキシシラン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノエチルメチルジメトキシシラン、N−メチル−N−トリメチルシリルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−メチル−N−トリメチルシリルアミノプロピルトリエトキシシラン、N−メチル−N−トリメチルシリルアミノプロピルジメチルエトキシシラン、N−メチル−N−トリメチルシリルアミノプロピルジメチルメトキシシラン、N−メチル−N−トリメチルシリルアミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−メチル−N−トリメチルシリルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N−ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N,N−ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、N,N−ジメチルアミノプロピルジメチルエトキシシラン、N,N−ジメチルアミノプロピルジメチルメトキシシラン、N,N−ジメチルアミノプロピルメチルジエトキシシラン、N,N−ジメチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルエチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−エチリデン−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルプロピリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(4−N,N−ジメチルアミノベンジリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルエチリデン)−3−(トリメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−エチリデン−3−(トリメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルプロピリデン)−3−(トリメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(4−N,N−ジメチルアミノベンジリデン)−3−(トリメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(メチルジメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルエチリデン)−3−(メチルジメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−エチリデン−3−(メチルジメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルプロピリデン)−3−(メチルジメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(4−N,N−ジメチルアミノベンジリデン)−3−(メチルジメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(メチルジエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルエチリデン)−3−(メチルジエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−エチリデン−3−(メチルジエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルプロピリデン)−3−(メチルジエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(4−N,N−ジメチルアミノベンジリデン)−3−(メチルジエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(ジメチルメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルエチリデン)−3−(ジメチルメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−エチリデン−3−(ジメチルメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルプロピリデン)−3−(ジメチルメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(4−N,N−ジメチルアミノベンジリデン)−3−(ジメチルメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(ジメチルエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルエチリデン)−3−(ジメチルエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−エチリデン−3−(ジメチルエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルプロピリデン)−3−(ジメチルエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(4−N,N−ジメチルアミノベンジリデン)−3−(ジメチルエトキシシリル)−1−プロパンアミンなどが挙げられる。
得られる共役ジエン系重合体中のアルコキシシリル基とアミノ基との合計含量は、通常、0.0001〜5mmol/g、好ましくは、0.001〜1mmo1/g、さらに好ましくは、0.003〜0.1mmo1/gである。なお、これらの基は、通常、重合体鎖末端に存在するが、側鎖に存在してもよい。アルコキシシリル基とアミノ基との合計含量が上記範囲を外れるとアルコキシシリル基の場合と同じ理由となるので好ましくない。
次に、本発明のひとつである酸無水物基および/またはカルボキシル基を有する変性共役ジエン系重合体の製法は特に限定はないが、例えば以下に示す(e)の方法により容易に得ることができる。
(e)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を、有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体にケトン化合物、エステル化合物、およびアルデヒド化合物の群から選ばれた1種以上の化合物を反応させた後、酸無水物および/または酸ハライドと反応させることにより容易に製造される。
上記「ケトン化合物」としては、その構造に限定はないが、例えばアセトン、ジエチルケトン、n−ブチルエチルケトン、エチルアミルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルシクロヘキサノン、4−アセトジフェニル、メチルエチルケトン、ベンゾフェノン、シクロヘキシルフェニルケトン、4−メチルベンゾフェノン、4−オクチルベンゾフェノン、プロピオフェノンなどが挙げられる。
上記「エステル化合物」としては、その構造に限定はないが、例えば酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸プロピル、安息香酸メチル、トルイル酸メチル、安息香酸フェニル、安息香酸ベンジル、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。
上記「アルデヒド化合物」としては、その構造に限定はないが、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、n−オクチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フタルアルデヒド、トリルアルデヒド、o−トルアルデヒド、p−トリルアセトアルデヒド、4−イソプロピルベンズアルデヒド、アルデヒドピリジン、α−ナフトアルデヒド、フルフラールなどが挙げられる。
上記ケトン化合物、エステル化合物、およびアルデヒド化合物の群から選ばれた1種以上の化合物の使用量は、有機アルカリ金属化合物由来の活性点のモル数に対して、好ましくは、0.1〜2倍モル、さらに好ましくは0.5〜1.3倍モルである。
上記「酸無水物」としては、その構造に限定はないが、例えば無水プロピオン酸、無水ラク酸、無水カプロン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、3−メチル無水フタル酸、4−メチル無水フタル酸、シス−ヘキサヒドロ無水フタル酸、トランス−ヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ−4−メチル無水フタル酸、シス−1,2,3,6―テトラヒドロ無水フタル酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸無水物、ピロメリット酸二無水物などが挙げられる。
上記「酸ハライド」としては、その構造に限定はないが、例えばベンゼンジカルボン酸クロライド、フタル酸クロライド、イソフタル酸ジクロライド、トリメリット酸トリクロライドなどが挙げられる。
また、酸無水物と酸ハライドの両方を有する化合物としては、その構造に限定はないが、例えば無水トリメリット酸クロライドなどが挙げられる。
上記酸無水物および/または酸クロリドの使用量は、有機アルカリ金属化合物由来の活性点のモル数に対して、好ましくは、0.05〜5倍モル、さらに好ましくは0.1〜1.5倍モルである。
得られる共役ジエン系重合体中の酸無水物基および/またはカルボキシル基の含量は、通常、0.0001〜5mmol/g、好ましくは、0.001〜1mmo1/g、さらに好ましくは、0.003〜0.1mmo1/gである。酸無水物基および/またはカルボキシル基の含量が上記範囲を外れるとアルコキシシリル基の場合と同じ理由となるので好ましくない。
アルコキシシリル基、アミノ基、酸無水物基、およびカルボキシル基の群から選ばれた少なくとも1種の基を有する(イ)変性共役ジエン系重合体は、以下の(A)、(B)および(C)の重合体ブロックの中から選ばれた1以上の重合体ブロックを含むブロック共重合体が好ましい。
(A)芳香族ビニル化合物が80重量%以上である芳香族ビニル化合物重合体ブロック
(B)共役ジエン重合体ブロック
(C)芳香族ビニル化合物と共役ジエンのランダム共重合体ブロック
上記(C)のランダム共重合体ブロックにおいては、芳香族ビニル化合物含量が連続的に一分子中で変化するいわゆるテーパータイプも含まれて良い。
また、上記「(A)と(B)〜(C)の重合体ブロックの中から選ばれた1以上の重合体ブロックを含むブロック共重合体」の例としては、(A)−(B)、(A)−(C)、[(A)−(B)]x―Y’、[(A)−(C)]x―Y’、(A)−(B)−(A)、(A)−(C)−(A)、[(A)−(B)−(C)]x―Y’、[(A)−(B)−(A)]x―Y’、[(A)−(C)−(A)]x―Y’、(A)−(B)−(A)−(B)、(B)−(A)−(B)−(A)、(A)−(C)−(A)−(C)、(C)−(A)−(C)−(A)、(A)−(B)−(C)−(A)などが挙げられる(ただし、xは2〜8の整数であり、Y’はカップリング剤の残基である。)。
ペレット形状にする場合は、変性共役ジエン系重合体の外側のブロック成分として少なくとも1つの(A)重合体ブロックを含むことが好ましい。
また、不活性有機溶媒としては、脂肪族、脂環式、アルキル置換脂環式、芳香族およびアルキル置換芳香族の炭化水素、エーテルおよびそれらの混合物が挙げられる。具体的には、脂肪族炭化水素(例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなど)、脂環式炭化水素(例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタンなど)、アルキル置換脂環式炭化水素(例えば、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘプタンなど)、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン)、アルキル置換芳香族炭化水素(例えば、トルエン、キシレンなど)、ならびにエーテル(例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテルなど)が含まれる。
また、上記「共役ジエン系重合体」における上記「共役ジエン」および上記「芳香族ビニル化合物」の組成比については特に限定はないが、通常、共役ジエン5〜90重量%と芳香族ビニル化合物95〜10重量%、好ましくは5〜80重量%と95〜20重量%、さらに好ましくは共役ジエン10〜75重量%と芳香族ビニル化合物90〜25重量%の範囲とすることができる。
上記「共役ジエン系重合体」の共役ジエンのビニル結合(1,2−および3,4−結合)含有量は80重量%未満、好ましくは3〜60重量%、さらに好ましくは5〜55重量%である。
ビニル結合含有量を調節するのに、通常、エーテル類、第3級アミン類、アルカリ金属アルコキシドなどの極性化合物を使用することができる。
例えば、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールエチルプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2−ジメトキシベンゼン、トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、カリウム−tert−アミルオキシド、カリウム−tert−ブチルオキシドなどが挙げられ、これらの化合物は単独または2種以上の混合物として使用できる。かかる極性化合物の使用量は、有機リチウム化合物1モルに対して0モル以上、好ましくは0〜300モルである。
上記カップリング剤としては、例えば、ハロゲン化合物、エポキシ化合物、カルボニル化合物、ポリビニル化合物などが挙げられ、具体的には、例えばメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、テトラクロロシラン、ジブロモエタン、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、エポキシ化大豆油、ジビニルベンゼン、テトラクロロ錫、ブチルトリクロロ錫、テトラクロロゲルマニウム、ビス(トリクロロシリル)エタン、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、ジメチルテレフタル酸、ジエチルテレフタル酸、ポリイソシアネートなどが挙げられる。
得られた変性共役ジエン系重合体は、必要に応じて触媒の残渣を除去し、またはフェノール系またはアミン系の老化防止剤を添加し、その後、変性共役ジエン系重合体溶液から変性共役ジエン系重合体を単離する。変性共役ジエン系重合体の単離は、例えば、変性共役ジエン系重合体溶液にアセトンまたはアルコールなどを加えて沈殿させる方法、変性共役ジエン系重合体溶液を熱湯中に撹拌下投入し溶媒を蒸留除去する方法、変性共役ジエン系重合体溶液をベント付押し出し機にて溶媒を蒸留除去する方法などにより行うことができる。本発明のアルコキシシリル基、アミノ基、酸無水物基、カルボキシル基の少なくとも1種類の基を有する変性共役ジエン系重合体の分子量は特に限定されないが、GPC法におけるポリスチレン換算による重量平均分子量で3万〜200万、好ましくは4万〜100万、さらに好ましくは5万〜50万である。
(ロ)生分解性樹脂
本発明の(ロ)生分解性樹脂としては、ポリ乳酸や脂肪族ポリエステルなどである。ポリ乳酸は、乳酸を直接脱水重縮合する方法、あるいはラクチドを開環重合する方法などの公知の手段で得ることができる。分子量としては50,000〜300,000の範囲が好ましい。かかる範囲を下回ると機械物性などが十分発現されず、一方、上回る場合は加工性に劣る。ポリ乳酸には、L−乳酸および/またはD−乳酸に由来するモノマー単位からだけなる場合には、重合体は結晶性で高融点を有する。しかも、L−乳酸、D−乳酸由来のモノマー単位の比率を変化させることにより、結晶性・融点を自在に調整することができるので、用途に応じ、実用特性を制御することが可能である。脂肪族ポリエステルは、脂肪族ジカルボン酸またはそのエステル形成能を有する誘導体とグリコールまたはそのエステル形成能を有する誘導体からなるポリエステルであり、酸成分の具体例としては、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、デカンジカルボン酸などであり、グリコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、2,2′−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2′−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、ハイドロキノン、グリセリン、ペンタエリスリトールなどである。更に該脂肪族ポリエステルは環状のラクトン類を開環重合して得られるポリラクトンであっても良い。ラクトン類の具体例としては、例えば、ε−カプロラクトン、メチル−ε−カプロラクトン、ジメチル−ε−カプロラクトン、トリメチル−ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、ビバロラクトン、γ−バレロラクトン、エナントラクトン、カプリロラクトンなどが挙げられる。これらは1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。また芳香族ポリエステル成分が共重合されていても構わない。
(ロ)生分解性樹脂の好ましい具体例は、ポリ乳酸、コハク酸を原料とする脂肪族ポリエステル(ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート共重合体、ポリブチレンサクシネートカーボネイト共重合体、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネートアジペート共重合体、ポリエチレンテレフタレートサクシネート共重合体、ポリブチレンサクシネートカプロラクトン共重合体など)、ポリヒドロキシ酪酸、ポリカプロラクトンなどが挙げられる。
さらに、本発明の(イ)〜(ロ)成分を主成分とする上記熱可塑性樹脂組成物に配合される(ハ)層状珪酸塩としては、膨潤性層状粘土鉱物であり、具体的には、スメクタイト、バーミュキュライト、および膨潤性フッ素雲母などが挙げられる。スメクタイトの例としては、モンモリロナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイトが挙げられる。膨潤性フッ素雲母の例としては、Na型フッ素四ケイ素雲母、Na型テニオライト、Li型テニオライト等が挙げられ、また上記の他に、カネマイト、マカタイト、マガディアイト、ケニアイトなどのアルミニウムやマグネシウムを含まない層状珪酸塩を使用することもできる。(ハ)層状珪酸塩は、天然品以外に合成品でもよく、合成法としては溶融法、インターカーレーション法、水熱法などが挙げられるが、いずれの方法であってもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の配合割合は、(イ)/(ロ)が0.5〜50重量%/99.5〜50重量%、好ましくは0.5〜40重量%/99.5〜60重量%、さらに好ましくは1〜40重量%/99〜60重量%(ただし、(イ)+(ロ)=100重量%)である。上記のような含有割合とすることにより、要求される性能を満足することができる。
また、本発明の熱可塑性樹脂複合体は、熱可塑性樹脂組成物100重量部に対して、(ハ)層状珪酸塩の配合量は1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部である。1重量部未満では剛性の改良効果が小さく、一方、20重量部を超える場合には、樹脂組成物中への微分散が困難となり耐衝撃性に劣る。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、上記各成分の他、必要に応じて層状珪酸塩以外の各種添加剤を添加することができる。例えば、無機充填剤を添加することができる。無機充填剤を含有させることにより、熱可塑性樹脂組成物に難燃性、強度および剛性などの好ましい性質を付与することができるので好ましい。また、無機充填剤の含有量については特に限定はなく、要求される性能を満足させるために種々の含有量とすることができる。無機充填剤の含有量は、通常は、熱可塑性樹脂組成物100重量部に対して、1〜90重量部、好ましくは2〜80重量部、特に好ましくは5〜70重量部である。かかる範囲とすることにより、熱可塑性樹脂組成物の物性を阻害することなく、難燃性や強度などの性質を付与することができるので好ましい。
無機充填剤としては、例えば水酸化マグネシウムの他、水酸化アルミニウム、水酸化ジルコニウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、塩基性炭酸マグネシウム、ドロマイト、ハイドロタルサイト、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化マグネシウム、アルミナ、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、燐酸塩化合物、カーボン、ガラスビーズ、ガラスパウダー、アスベスト、マイカ、タルク、シリカ、ゼオライト、カオリン、ケイ砂、ケイ石、石英粉、シラス、金属繊維などの無機繊維、およびチタン酸カリウムウィスカーなどの無機ウィスカーなどが挙げられる。そして、これらのうちの1種または2種以上を用いることができる。また、無機充填剤は、無処理のまま用いてもよいが、各重合体との親和性や界面結合力を高めるなどの目的で、脂肪酸(ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸など)またはその金属塩、パラフィン、ワックス、ポリエチレンワックスまたはそれらの変性物、有機ボラン、有機チタネート、シランカップリング剤、アルミカップリング剤などで表面処理を施したものを用いることもできる。
これらの中で、無機難燃剤として、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化ジルコニウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、塩基性炭酸マグネシウム、ドロマイト、ハイドロタルサイト、酸化錫などが挙げられる。これらのうち、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムが有用であると共に工業的に入手し易く好ましい。本発明では、水酸化マグネシウムは、難燃効果が高く特に好ましい。また、この場合、無機難燃剤の難燃効果を高めるために、ポリリン酸アンモニウム系難燃剤やリン酸エステルなどのリン系難燃剤、シリコーン化合物、石英硝子などや、難燃助剤として水ガラス、フリット、ドリップ防止のための窒化珪素短繊維などを配合して用いることもできる。
その他の添加剤として、老化防止剤、耐候剤、金属不活性剤、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤などの安定剤、防菌・防黴剤、分散剤、軟化剤、可塑剤、架橋剤、共架橋剤、加硫剤、加硫助剤、発泡剤、発泡助剤などを用いることができる。
<熱可塑性樹脂組成物(および熱可塑性樹脂複合体)の製造方法>
本発明の熱可塑性樹脂組成物(および熱可塑性樹脂複合体)の製造方法としては特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。例えば、各種押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの公知の混練機、およびそれらを組み合わせた混練機により溶融混練する方法、また射出成形機でドライブレンドする方法などを挙げることができる。
混練温度と混練時間は望まれる熱可塑性樹脂組成物(および熱可塑性樹脂複合体)や混練機の種類などの条件により任意に選ぶことができるが、押出機中で混練温度は150〜350℃、混練時間は30秒以上20分以下、剪断速度は100〜10,000秒−1で混練することが好ましい。混練温度が350℃または混練時間が20分を超えると(ロ)生分解性樹脂の熱劣化が問題となり、成形品の物性の低下や外観の悪化が生じることがある。混練時間が30秒未満では混練が不十分である。
このようにして得られた熱可塑性樹脂組成物(および熱可塑性樹脂複合体)は、射出成形、押出成形、インフレーション成形、回転成形、プレス成形、中空成形、カレンダー成形、およびブロー成形などの公知の方法で成形することが可能である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物(および熱可塑性樹脂複合体)は、耐衝撃性、引裂強度に優れ、成形加工に適した流動性を有するため、食品包装容器、各種トレー、シート、チューブ、フィルム、繊維、積層物、コーティング材、コネクタやプリント基板、モーターのカバーや電球ソケットカバーなどの電気・電子部品、コンピュータなどのOA機器や家電の筐体、バンパー、ラジエーターグリル、サイドモール、ガーニッシュ、エアロパーツ、インストルメントパネル、ドアトリム、シートファブリック、ドアハンドル、フロアマット、インジェクションコイルカバー、エンジンカバー、およびホイールカバーのような自動車用部品、精密部品、窓サッシのような土木・住宅関連建材、ハンガー、椅子、および、ごみ箱のような家庭用雑貨などの各種工業部品などに用いられる。また、本発明の組成物および複合体をシートとして使用する場合は、紙または他のポリマーシートと積層し、多層構造の積層体として使用しても良い。
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限を受けるものではない。なお、実施例、比較例中の部および%は、特に断らない限り重量基準である。
<変性共役ジエン系重合体の製造>
以下に記載の1)〜4)の方法により、変性共役ジエン系重合体を製造した。
なお、各種の測定は、下記の方法に拠った。
(i)ビニル結合(1,2結合および3,4結合)含量
赤外吸収スペクトル法(モレロ法)によって求めた。
(ii)結合スチレン含量
赤外吸収スペクトル法により、検量線を作成し求めた。
(iii)重量平均分子量
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(東ソー社製、HLC−8120)を用いてポリスチレン換算で求めた。
(iv)カルボキシル基および/または酸無水物基含量(mmol/g)
特開昭59−98106号公報の第6頁右下蘭第10行〜第7頁左下蘭下から5行に記載のクロマトグラフ分析による定量により求めた。
(v)アルコキシシリル基含量(mmol/g)
赤外吸収スペクトルにより、変性剤に存在するSi−OC結合に起因する1,250cm−1付近の吸収量により作成した検量線から定量した。また、変性剤に存在するアルコキシシリル基がSi−OCH、Si−OC、Si−OC(CH(C)結合の場合は、1,100cm−1付近の吸収量により作成した検量線から定量した。ただし、アルコキシシリル基の含量は定量された値をGPC法で得られたポリスチレン換算数平均分子量Mnと、アルコキシシリル基の分子量で除して、アルコキシシリル基のモル数(含量)とした。
(vi)アミノ基含量(mmol/g)
Analy.Chem.564頁(1952)記載のアミン滴定法による定量により求めた。すなわち、変性重合体を精製後、有機溶剤に溶解し、指示薬としてメチルバイオレットを用い、溶液の色が紫から水色に変化するまでHCLO/CHCOOHを滴定することにより求めた。
(vii)MFR(メルトフローレート)
JIS K7210に従い、230℃、21.2N荷重の条件で測定した。
1)変性共役ジエン系重合体(イ−1)の製造
窒素置換された内容積100リットルの反応容器に、シクロヘキサン50kg、スチレン2.5kgおよびsec−ブチルリチウム7.5gを加え、重合開始温度50℃にて1段目重合し、反応完結後、温度を70℃として1,3−ブタジエン4.9kgを添加して断熱にて2段目重合した。30分後、スチレン2.5kgを添加し3段目重合し、反応完結後、1,3−ブタジエン0.1kgを添加してさらに4段目重合を行った。この系内にメチルトリフェノキシシラン34.0gを加え、30分反応させた。反応後、反応液を常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって重合体(イ−1)を得た。得られた重合体(イ−1)はビニル結合を12%含有し、GPCで測定した重量平均分子量は約12万であった。アルコキシシリル基含量は0.0161mmol/gであった。
また、重合体(ヒ−1)は、メチルトリフェノキシシランを使用しない以外は重合体(イ−1)に準じて重合して得た未変性共役ジエン系重合体である。
2)変性共役ジエン系重合体(イ−2)の製造
窒素置換された内容積100リットルの反応容器に、シクロヘキサン50kg、スチレン2.5kgおよび3−リチオ−1−N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロパン24.5gを加え、重合開始温度50℃にて1段目重合し、反応完結後、温度を70℃として1,3−ブタジエン5.0kgを添加して断熱にて2段目重合した。30分後、スチレン2.5kgを添加し3段目重合を行った。反応後、反応溶液を常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、次いで、反応溶液を水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって、表1に示す重合体(イ−2)を得た。得られた重合体(イ−2)のアミノ基含量は0.0079mmol/gであった。
3)変性共役ジエン系重合体(イ−3)の製造
窒素置換された内容積100リットルの反応容器に、シクロヘキサン50kg、スチレン2.5kg、および2,2,5,5−テトラメチル−1−(3−リチオプロピル)−1−アザ−2,5−ジシラシクロペンタン24.3gを加え、重合開始温度50℃にて1段目重合し、反応完結後、温度を70℃として1,3−ブタジエン5.0kgを添加して断熱にて2段目重合した。30分後、スチレン2.5kgを添加し3段目重合を行った。反応後、反応溶液を常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、次いで、反応溶液を水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって、表1に示す重合体(イ−3)を得た。得られた重合体(イ−3)のアミノ基含量は0.0076mmol/gであった。
4)変性共役ジエン系重合体(イ−4)の製造
窒素置換された内容積100リットルの反応容器に、シクロヘキサン50kg、スチレン2.5kgおよびsec−ブチルリチウム7.5gを加え、重合開始温度50℃にて1段目重合し、反応完結後、温度を70℃として1,3−ブタジエン5.0kgを添加して断熱にて2段目重合した。30分後、スチレン2.5kgを添加し3段目重合を行った。その後、該重合体の活性点にp−{2−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノ]エチル}スチレン69gを加え、30分反応させた。反応後、反応溶液を常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、次いで、反応溶液を水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって、表1に示す重合体(イ−4)を得た。得られた重合体(イ−4)のアミノ基含量は0.0153mmol/gであった。
5)変性共役ジエン系重合体(イ−5)の製造
重合開始剤にsec−ブチルリチウムを用いて、表2の(イ−5)に示す共重合体構造になるように重合開始剤の量、単量体種類、単量体量、重合温度、重合時間などを変化させて、上記1)の製法に準じ重合体を得た。次いで、該重合体の活性点にN−ベンジリデンエチルアミン12.6gを加え、30分反応させた。反応後、反応溶液を常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、次いで、反応溶液を水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって、重合体(イ−5)を得た。得られた重合体(イ−5)のアミノ基含量は0.0078mmol/gであった。
6)変性共役ジエン系重合体(イ−6)の製造
窒素置換された内容積100リットルの反応容器に、シクロヘキサン50kg、スチレン2.5kgおよびsec−ブチルリチウム7.5gを加え、重合開始温度50℃にて重合した。反応完結後、温度を80℃としてブタジエン5.0kgをゆっくり添加して等温にて2段目重合した。30分後、スチレン2.5kgを添加し3段目重合した。反応完結後、ケトン化合物、エステル化合物およびアルデヒド化合物の群から選ばれた1種以上の化合物としてベンズアルデヒドをリビングリチウムの橙色が無色になるまで添加し、11.5g必要であった。その後、無水フタル酸16.1g添加した。反応後、反応溶液を常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、次いで、反応溶液を水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって、重合体(イ−6)を得た。このブロック重合体はビニル結合を12%含有し、GPCで測定した重量平均分子量は約12万、カルボキシル基含量は0.0075mmol/gであった。
7)変性共役ジエン系重合体(イ−7)の製造
窒素置換された内容積100リットルの反応容器に、シクロヘキサン50kg、スチレン2.5kg、およびsec−ブチルリウム7.5gを加え、重合開始温度50℃にて重合した。反応完結後、温度を80℃としてブタジエン5.0kgをゆっくり添加して等温にて2段目重合した。30分後、スチレン2.5kgを添加し3段目重合した。反応完結後、ケトン化合物、エステル化合物およびアルデヒド化合物の群から選ばれた1種以上の化合物としてアセトンをリビングリチウムの橙色が無色になるまで添加し、6.1g必要であった。その後無水トリメリット酸クロリド22.2g添加した。反応後、反応溶液を常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、次いで、反応溶液を水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって、重合体(イ−7)を得た。このブロック重合体はビニル結合を12%含有し、GPCで測定した重量平均分子量は約12万、0.0158mmol/gであった。
8)変性共役ジエン系重合体(イ−8)の製造
重合体(イ−3)に準じて重合後、この系内にメチルトリフェノキシシラン34.0gを加え、30分反応させた。反応後、反応液を常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって重合体(イ−8)を得た。得られた重合体(イ−8)のアルコキシシリル基含量は0.0155mmol/g、アミノ基含量は0.0077mmol/gであった。
9)変性共役ジエン系重合体(イ−9)〜(イ−12)の製造
重合体(イ−1)に準じて、表2、3に示すようなアルコキシシリル基を有する変性共役ジエン系重合体になるように変性剤種類、単量体などを変化させて重合体(イ−9)〜(イ−12)を得た。なお、重合体(ヒ−2)は、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシランを使用しない以外は、重合体(イ−12)に準じて重合して得た未変性共役ジエン系重合体である。
10)変性共役ジエン系重合体(イ−13)
共役ジエンとしてブタジエンの代わりにイソプレンを使用し、その他は重合体(イ−1)に準じて、表3に示すようなアルコキシシリル基を有する変性共役ジエン系重合体になるように変性剤種類、単量体などを変化させて重合体(イ−13)を得た。
11)変性共役ジエン系重合体(イ−14)〜(イ−15)
窒素置換された内容積100リットルの反応容器に、シクロヘキサン50kg、スチレン2.5kg、エチレングリコールジエチルエーテル12.9gおよびsec−ブチルリチウム6.0gを加え、重合開始温度50℃にて1段目重合し、反応完結後、温度を70℃としてブタジエン4.9kgをゆっくり添加して断熱にて2段目重合した。30分後、スチレン2.5kgを添加し3段目重合し、反応完結後、1,3−ブタジエン0.1kgを添加してさらに4段目重合を行った。この系内にメチルジエトキシ(t−アミロキシ)シラン23.2gを加え、30分反応させた。反応後、反応液を常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって重合体(イ−14)を得た。得られた重合体(イ−14)のビニル結合は50%、重量平均分子量は約15万、アルコキシシリル基含量は0.0124mmol/gであった。
(イ−15)は(イ−14)に準じて、表4に示すようなアルコキシシリル基を有する変性共役ジエン系重合体になるようにエチレングリコールジエチルエーテル、変性剤種類、単量体などを変化させて重合体(イ−15)を得た。なお、重合体(ヒ−3)は、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシランを使用しない以外は重合体(イ−15)に準じて重合して得た未変性共役ジエン系重合体である。
12)変性共役ジエン系重合体(イ−16)
窒素置換された内容積100リットルの反応容器に、シクロヘキサン50kg、スチレン2.5kgおよびsec−ブチルリチウム7.0gを加え、重合開始温度50℃にて1段目重合し、反応完結後、温度を80℃としてブタジエン3.9kgおよびスチレン1kgをゆっくり添加して等温にて2段目重合した。30分後、スチレン2.5kgを添加し3段目重合し、反応完結後、1,3−ブタジエン0.1kgを添加してさらに4段目重合を行った。そして、この系内にメチルトリフェノキシシラン31.7gを加え、30分反応させた。反応後、常温、常圧に戻して反応容器より抜き出し、水中に撹拌投入して溶媒を水蒸気蒸留除去することによって、重合体(イ−16)を得た。得られた重合体(イ−16)の重量平均分子量は約12万、アルコキシシリル基含量は0.0160mmol/gであった。なお、重合体(ヒ−4)は、メチルトリフェノキシシランを使用しない以外は重合体(イ−16)に準じて重合して得た未変性共役ジエン系重合体である。
Figure 2008024750
(a)メチルトリフェノキシシラン
(b)3−リチオ−1−N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロパン
(c)2,2,5,5−テトラメチル−1−(3−リチオプロピル)−1−アザ−2,5−ジシラシクロペンタン
(d)p−{2−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノ]エチル}スチレン
Figure 2008024750
(a)メチルトリフェノキシシラン
(c)2,2,5,5−テトラメチル−1−(3−リチオプロピル)−1−アザ−2,5−ジシラシクロペンタン
(e)N−ベンジリデンエチルアミン
(f)無水フタル酸
(g)無水トリメリット酸クロリド
(h)メチルジエトシキ(t−アミロキシ)シラン

Figure 2008024750
(a)メチルトリフェノキシシラン
(i)N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリエトキシシラン
(j)N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン
(k)N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン
Figure 2008024750
(a)メチルトリフェノキシシラン
(h)メチルジエトシキ(t−アミロキシ)シラン
(k)N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン
(2)各種成分
実施例および比較例において用いた各種の成分は、以下のとおりである。
(イ)変性共役ジエン系重合体
表1〜表4に示す構造を有する水添共役ジエン系重合体(イ−1)〜(イ−16)
(ロ)生分解性樹脂(注;(ロ−3)は「酪酸」では?)
(ロ−1):ポリ乳酸 島津製作所製 ラクティ#5000
(ロ−2):ポリ乳酸 カーギル・ダウ社製 NatureWorks4031D
(ロ−3):ポリ−3−ヒドロキシ酪酸 三菱ガス化学社製 ビオグリーン
(ロ−4):ポリブチレンサクシネート 昭和高分子社製 ビオノーレ1003
(ロ−5):ポリカプロラクトン ダイセル化学工業社製 プラクセルH5
(ハ)層状珪酸塩
(ハ−1):モンモリロナイト Sud Chemie社製 NANOFIL32
(ハ−2):モンモリロナイト Sud Chemie社製 NANOFIL9
<物性評価>
(1)引張破断強度および引張破断伸び
ASTM D−638に従って、23℃の温度条件下で試験片の引張試験を行い測定した。
(2)曲げ弾性率
ASTM D−790に従って、三点曲げ試験法により、23℃の温度条件下で曲げ試験を行い測定した。
(3)耐衝撃性
ASTM D−256に従って、アイゾッド衝撃試験機により、23℃の温度条件下でアイゾッド衝撃強度を測定し、耐衝撃性の指標とした。
(4)鏡面性
射出成形により平板状に成形した試験片の表面を下記の基準によって、目視にて判断した。
○:試験片に映り込んだ映像の歪みが少ない。
△:試験片に映り込んだ映像の歪みが○と×の中間
×:試験片に映り込んだ映像の歪みが大きい。
(5)層間剥離
射出成形により平板状に成形した試験片にカッターで切れ目を入れ、その切れ目に粘着テープを貼り付け、すぐに粘着テープと試験片のなす角が90度となるように粘着テープをゆっくり引っ張ってはがし、試験片の表面層の少なくとも一部が剥離するか否かを目視で確認し、下記の基準に従って評価した。
○:表面が剥離しない。
×:表面が剥離する。
実施例1
(イ)成分として(イ−1)を100部、(ロ)成分として(ロ−1)を10部、および酸化防止剤としてチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、Irganox1010を2部とを200℃に設定した二軸押出機を用いて溶融混練りしてペレットを得た。このペレットを射出成形により物性評価用の試験片を射出成形により物性評価用の試験片を作製し、上記記載の方法により物性評価を行った。結果を表5に示す。
実施例2〜30、比較例1〜4
表5〜表10に示す配合処方を用い実施例1と同様に試験片を作製し、物性評価を行った。結果を以下の表5〜表10に示す。
Figure 2008024750

Figure 2008024750
Figure 2008024750
Figure 2008024750




Figure 2008024750
Figure 2008024750
表5〜表9より、本発明の組成物である実施例1〜30では、衝撃強度も高く、鏡面性、層間剥離とも良好である熱可塑性樹脂組成物(熱可塑性樹脂複合体)であることが分かる。
これに対し、表10より、本発明の変性共役ジエン系重合体ではない未変性重合体を用いた組成物である比較例1〜4では、衝撃強度は低く、鏡面性、層間剥離性に劣る熱可塑性樹脂組成物であることが分かる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物(および熱可塑性樹脂複合体)は、食品包装容器、各種トレー、シート、チューブ、フィルム、繊維、積層物、コーティング材、コネクタやプリント基板、モーターのカバーや電球ソケットカバーなどの電気・電子部品、コンピュータなどのOA機器や家電の筐体、インジェクションコイルカバー、エンジンカバー、およびホイールカバーのような自動車用部品、精密部品、窓サッシのような土木・住宅関連建材、ハンガー、椅子、および、ごみ箱のような家庭用雑貨などの各種工業部品などとして用いられる。

Claims (9)

  1. (イ)アルコキシシリル基、アミノ基、酸無水物基およびカルボキシル基の群から選ばれた少なくとも1種の基を有し、次に示す方法(a)〜(e)の群から選ばれた少なくとも1種で製造された変性共役ジエン系重合体0.5〜50重量%と、
    (ロ)生分解性樹脂99.5〜50重量%(ただし、(イ)+(ロ)=100重量%)
    とを主成分とする熱可塑性樹脂組成物。
    (a)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体にアルコキシシラン化合物を反応させることにより製造された重合体。
    (b)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を、アミノ基を有する有機アルカリ金属化合物の存在下で重合することにより製造された重合体。
    (c)共役ジエンとアミノ基を有する不飽和単量体またはこれらと芳香族ビニル化合物とを有機アルカリ金属化合物の存在下で重合することにより製造された重合体。
    (d)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に下記一般式(1)で表される化合物を反応させることにより製造された重合体。
    C=N−Y・・・・(1)
    [上記一般式(1)中、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基である。また、Yは水素原子、炭素数3〜18のトリアルキルシリル基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基である。]
    (e)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体にケトン化合物、エステル化合物、およびアルデヒド化合物の群から選ばれた少なくとも1種の化合物を反応させた後、酸無水物および/または酸ハライドと反応させることにより製造された重合体。
  2. (イ)変性共役ジエン系重合体中のアルコキシシリル基、アミノ基、酸無水物基、およびカルボキシル基の群から選ばれた少なくとも1種の基の合計含有量が0.0001〜5mmol/gである請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. (イ)変性共役ジエン系重合体が、アルコキシシリル基とアミノ基の両方を有する変性共役ジエン系重合体であり、かつ下記(f)〜(h)の群から選ばれた少なくとも1種の方法により製造された変性共役ジエン系重合体である、請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
    (f)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を、アミノ基を有する有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に下記一般式(2)で表される化合物を反応させた変性重合体。
    (4−m−n)Si(OR・・・(2)
    [式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基であり、Rが複数ある場合は、各Rは同じ基でも異なる基でもよい。Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基であり、Rが複数ある場合は、各Rは同じ基でも異なる基でもよい。Xは少なくともO原子、Si原子のいずれか1つ以上含む極性基を有する置換基であり、Xが複数ある場合は、各Xは同じ基でも異なる基でもよく、また、各Xは独立の置換基でも環状構造を形成していてもよい。mは1、2または3であり、nは0、1、2または3の整数を示す。mとnの和は1〜4である。]
    (g)共役ジエンとアミノ基を有する不飽和単量体またはこれらと芳香族ビニル化合物とを有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に上記一般式(2)で表される化合物を反応させた変性重合体。
    (h)共役ジエンまたは共役ジエンと芳香族ビニル化合物を有機アルカリ金属化合物の存在下で重合し、得られた共役ジエン系重合体に下記一般式(7)で表される化合物を反応させた変性重合体。
    12 (4−p−q)Si(OR13・・・・(7)
    [式中、R12は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または炭素数1〜100のオルガノシロキシ基であり、R12が複数ある場合は、各R12は同じ基でも異なる基でもよい。R13は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基であり、R13が複数ある場合は、各R13は同じ基でも異なる基でもよい。ZはN原子を含む極性基を有する置換基であり、Zが複数ある場合は、各Zは同じ基でも異なる基でもよく、また、各Zは独立の置換基でも環状構造を形成していてもよい。pは1、2または3であり、qは1、2または3の整数を示す。pとqの和は1〜4である。]
  4. (イ)変性共役ジエン系重合体が、下記(A)、(B)、および(C)の重合体ブロックの中から選ばれた1以上の重合体ブロックを含むブロック共重合体である請求項1〜3いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
    (A)芳香族ビニル化合物が80重量%以上である芳香族ビニル化合物重合体ブロック
    (B)共役ジエン重合体ブロック
    (C)芳香族ビニル化合物と共役ジエンとのランダム共重合体ブロック
  5. (ロ)生分解性樹脂がポリ乳酸である請求項1〜4いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  6. (ロ)生分解性樹脂がコハク酸を原料とする脂肪族ポリエステルである請求項1〜4いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. (ロ)生分解性樹脂がポリヒドロキシ酪酸である請求項1〜4いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  8. (ロ)生分解性樹脂がポリカプロラクトンである請求項1〜4いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  9. 請求項1〜8いずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物100重量部に対し、(ハ)層状珪酸塩1〜20重量部を配合した熱可塑性樹脂複合体。

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