JP2008525593A - ポリエステルと海泡石型クレーの組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
a.少なくとも1種の二酸またはジエステルおよび少なくとも1種のジオール、
b.少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマー、
c.少なくとも1種の線状ポリエステルオリゴマー、
d.少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマー、
からなる群から選択された少なくとも1種の熱可塑性ポリエステル前駆体と海泡石型クレーを混合する工程と、続いて溶媒の存在下または溶媒の存在しない状態で前記少なくとも1種のポリエステル前駆体を重合させる工程とを含む方法に関する。
海泡石(Mg4Si6O15(OH)2・6(H2O))は、その繊維質構造のゆえに高いアスペクト比を示す水和マグネシウムシリケート充填剤である。シリケートの中で独特であって、海泡石は、シリカ鎖が繊維の軸に平行に走る長い木舞様微結晶から構成されている。この材料は、2つの形態、α形態とβ形態からなることが示されている。α形態は長い繊維束であることが知られており、β形態は非晶質凝集体として存在する。
本発明の実施において用いるために最も適するポリエステルは、熱可塑性ポリエステルホモポリマーおよびコポリマー(ブロックとランダムの両方)を含み、ランダムコポリマーは好ましい。
式中、Aは少なくとも2個の炭素原子を含むアルキレン基、シクロアルキレンあるいはモノオキシアルキレン基またはポリオキシアルキレン基であり、Bは二価芳香族基または二価脂環式基である。大環状ポリエステルオリゴマーは、米国特許公報(特許文献9)、米国特許公報(特許文献10)、米国特許公報(特許文献11)、米国特許公報(特許文献12)、米国特許公報(特許文献13)、(特許文献14)および(特許文献15)、ならびに(非特許文献3)に記載された方法などの様々な方法によって調製してもよい。大環状ポリエステルオリゴマーは、低分子量の線状ポリエステルからの抽出を通して得ることも可能である。
ポリエステル組成物(ナノ複合材)材料を製造するためのプロセス条件は溶融プロセスまたは溶液プロセスにおいてポリエステルを製造するために技術上知られているプロセス条件と同じである。ポリエステルの平均重合度が約20になる前の好都合ないずれかの製造段階で技術上知られているいずれかの手段によって、海泡石型クレーを添加することが可能である。例えば、モノマーと合わせて始めに、モノマーのエステル化またはエステル交換中に、モノマーのエステル化またはエステル交換の終わりに、または重縮合工程の早期に海泡石型クレーを添加することが可能である。
(海泡石型クレーを除く固体粒状充填剤)
こうした充填剤は溶融混合条件下(以下参照)で組成物に分散されるべく十分に微細でなければならない。典型的には、固体粒状充填剤は、顔料、強化剤および充填剤のような熱可塑性組成物の中で既に用いられた場合がある材料である。固体粒状充填剤は、組成物のポリマーへの固体粒状充填剤の粘着力を改善するために、上にコーティング、例えば、サイジングおよび/またはコーティングを有してもよく、またはもたなくてもよい。固体粒状充填剤は有機または無機であってもよい。有用な固体粒状充填剤には、(海泡石およびアタパルジャイト以外の)クレー、タルク、ウォラストナイト、マイカおよび炭酸カルシウムなどの鉱物、繊維、ミルドガラス、中実球または中空球などの種々の形態を取ったガラス、ブラックまたは繊維としての炭素、二酸化チタン、短繊維、フィブリル、フィムリドの形態を取ったアラミド、および二酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウムおよび適切な不融性有機化合物などの難燃剤が挙げられる。好ましい固体粒状充填剤は、ウォラストナイト、マイカ、タルク、ガラス、特にガラス繊維および炭酸カルシウムである。
可塑剤は、ポリマーに添加された時、典型的にはポリマーのガラス転移温度を下げることによりポリマーをより柔軟にする化合物である。可塑剤は、典型的には2000以下の(平均)分子量と合わせて約50℃以下の融点を有する化合物または化合物の混合物である。可塑剤は低重合体であってもよく、その場合、その数平均分子量(適切な標準を用いるサイズ排除クロマトグラフィによって測定されたもの)は2000以下である。これらは可塑剤の典型的な特性である。可塑剤の更なる説明に関しては、(非特許文献4)を参照すること。この文献は本明細書に引用して援用する。
他の原料、特に熱可塑性樹脂の中で一般に用いられる原料も熱可塑性樹脂の中で一般に用いられる量で本組成物に添加してもよい。こうした材料には、酸化防止剤、潤滑剤、離型剤、難燃剤、(ペイント)定着剤、(ポリマーブレンドを形成させる)他のタイプのポリマーなどが挙げられる。好ましくは、これらのすべての原料の合計は、組成物の約60重量%未満、より好ましくは約40重量%未満、特に好ましくは組成物の約25重量%未満である。
ポリマーを強化するために用いられる材料は周知されている。この分野の多くの参考文献の2つの例は、(非特許文献5)および(非特許文献6)である。
他の原料のもう1つの好ましいタイプはエポキシ化合物若しくはエポキシ樹脂である。好ましくは、こうした化合物または樹脂は、約1000未満の平均分子量を有する(上述した高分子強化剤は、エポキシ基を含んでいる場合でさえ、このエポキシ化合物若しくはエポキシ樹脂の一部と本明細書でみなされない)。エポキシ材料は、組成物全体の好ましくは0.1〜約1.0重量%のレベルで存在する。
本明細書に記載された組成物は、典型的な溶融混合技術によって製造することが可能である。例えば、一軸スクリュー押出機または二軸スクリュー押出機あるいは混練機に原料を添加してもよく、通常の方式で原料を混合してもよい。材料を混合した後、材料を溶融成形機にフィードするために適するペレットまたは他の粒子に成形(切断)してもよい。射出成形、熱成形または押出あるいはこれらの方法のいずれかの組み合わせなどの溶融成形は熱可塑性樹脂のために有用な方法によって行うことが可能である。充填剤、可塑剤および潤滑剤(離型剤)などの原料の幾つかは、押出機の1つまたは複数の下流点で添加して、充填剤などの固体の磨耗を減らし、および/または分散を改善し、および/または比較的熱的に不安定な原料の熱履歴を減らし、および/または揮発性原料の蒸発による損失を減らしてもよい。
(存在する追加の任意の原料を有する時にしばしば)本明細書に記載された組成物は、表面外観が重要である部品である「外観部品」として特に有用である。これは、組成物の表面を直接見るか否かまたはペイントまたは金属などのもう1つの材料で表面が被覆されるか否かを問わず当てはまる。こうした部品には、フェンダー、ファイシア、フック、タンクフラップおよび他の外装部品などの自動車ボディパネル、自動車内装パネル;、ハンドル、コントロールパネル、シャーシー(ケース)、洗濯槽および外装部品、内部または外部の冷凍機パネルおよび皿洗い機のフロントパネルまたは内装パネルなどの電気器具部品、ドリルおよび鋸などの電動工具ハウジング、パソコンハウジング、プリンタハウジング、周辺装置ハウジング、サーバーハウジングなどの電子キャビネットおよびハウジング、列車、トラクター、芝刈り機デッキ、トラック、スノーモービル、航空機、および船舶などの車両のための外装パネルおよび内装パネル、建物のための装飾内装パネル、オフィスおよび/または家庭の椅子およびテーブルなどの家具、電話機および他の電話装置が挙げられる。上述したように、これらの部品は塗装(被覆)してもよく、または組成物の色で塗装しないままであってもよい。ポリエステル部品を被覆するために設計される、いかなる被覆プロセスも用いてよい。塗料は、浸漬、吹付、静電吹付などによって適用させてもよい。
上述したように、本組成物またはその変種は、自動車部品、特に自動車(乗用車)ボディのために用いてもよい。自動車ボディは、単純に塗料を「上に塗装」するより多少複雑な被覆プロセスを一般に必要とする。現在、混合構造において金属部品およびプラスチック部品から組み立てられた被覆乗用車ボディの製造に対する3つの異なるアプローチがある。
(1)基材を電着コーティングし、基材から非沈着電着コーティング薬剤を除去し、沈着電着コーティングを熱で架橋し、それによって金属表面上に電着コーティングプライマを形成させる。
(2)すべての可視の金属表面およびプラスチック表面の少なくとも上に少なくとも1つの追加のコーティングを適用し、硬化させる。ここで、基材の可視プラスチック表面を構成するプラスチック部品の少なくとも1つは本明細書に記載した組成物を有する。
−プライマ表面/トップコート、
−プライマ表面/ベースコート/クリアコート、
−ベースコート/クリアコート、
−プライマ表面代用層/ベースコート/クリアコート
である。
非外観部品もこれらの組成物で製造してもよい。これらは、表面外観が重要ではない部品である。こうした部品には、いわゆるエンジニアリング熱可塑性樹脂で今製造されている部品、特に、剛性、靱性および引張強度などの組成物の物理的特性を強化するために設計されている材料で充填されている部品が挙げられる。ナノ複合材組成物は、特にナノ複合材組成物中のクレーの濃度が比較的低い時、溶融粘度などの他の特性に悪影響を及ぼさずに多くの場合にこれらの特性を強化することが考えられる。
ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート(BHET)、酸化アンチモン(99%)および酢酸マンガン(99%)は、アルドリッチ・ケミカル・カンパニー(Aldrich Chemical Company)(米国ウィスコンシン州ミルウォーキー(Milwaukee,WI,USA)から購入した。第四アンモニウム塩で修飾されたナトリウムモンモリロナイトであるナトリウムクロイサイト(Sodium Cloisite)(登録商標)25Aは、サザーン・クレー・プロダクツ・インコーポレーテッド(Southern Clay Products,Inc.)(米国テキサス州ゴンザレス(Gonzales,TX,USA))から購入した。スーパーフレックス(Super−Pflex)(登録商標)200PCC(沈降炭酸カルシウム、平均径0.7マイクロメートル、2%ステアリン酸表面被覆)およびウルトラフレックス(Ultra−Pflex)(登録商標)PCC(平均径0.07マイクロメートル)はスペシャルティ・ミネラルズ・インコーポレーテッド(Specialty Minerals Inc.(米国ペンシルバニア州ベツレヘム(Bethlehem,PA,USA))から購入した。
ウォーターズ(Waters)(登録商標)410屈折率検出器(DRI)および静的直角光分散および微分毛細管粘度計検出器を組み込んだビスコテック・コーポレーション(Viscotek Corp.)(米国テキサス州ヒューストン(Houston,TX,USA))製のモデルT−60A(商標)二重検出器モジュールを備えたウォーターズ・コーポレーション(Waters Corporation)(米国マサチューセッツ州ミルフォード(Milford,MA,USA))製のモデル・アライアンス(Model Alliance)(登録商標)2690よりなるサイズ排除クロマトグラフィシステムを分子量のキャラクタリゼーションのために用いた。移動相は0.01Mトリフルオロ酢酸ナトリウム入りの1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFIP)であった。dn/dcをポリマーに関して測定し、サンプルのすべてが測定中に完全に溶出されたと仮定した。
ガラス転移温度および融点は10℃/分の加熱速度を用いてASTM方法D3418−12を用いる示差走査熱分析によって決定し、融点は第一熱に関して測定した。融点は融解吸熱量のピークとして採用し、ガラス転移温度は転移の中点として採用した。
1つのサンプル調製方法において、サンプルを単純にそのまま用いた。もう1つの方法において、サンプルを290℃に加熱し、液体窒素中で急冷した。いずれの調製方法でも、その後、サンプルを200℃/分の速度で所望の温度に加熱し、DSCで結晶化発熱量を当該温度で追跡した。その後、経時的に作成した発熱量曲線から当該温度における結晶化半減期を計算した。
この試験は、重量7.3kg(16ポンド)の秤量された直径1.27cm(1/2インチ)の半球計刃付タップが、厚さ0.32(1/8インチ)成形プラクを通して1.09mから落下するにつれて時間に対する力を測定する。これは、プラクを叩く時に4.5m/秒の公称タップ速度を与える。プラクは、トップと底の表面上でクランプされ、クランプの両側は共直線3.81cm(1.5インチ)径の孔を有し、タップはこれらの孔の中心でプラクを叩く。加速度計がタップに取り付けられ、衝撃中の力をディジタルで記録する。破壊に至る最大力およびトータルエネルギーをデータから計算する。報告されるデータは3回の測定の平均である。
5.08cm(2インチ)/分の伸び速度でASTM方法D256を用いて測定した。
ASTM方法D790を用いて測定した。
米国ペンシルバニア州モルガンタウンのカイネス・コーポレーション(Kayness Corp.Morgantown,PA,USA))製のカイネス(Kayness)モデル8052粘度計を用いて280℃および1000/秒の剪断速度で決定した。オリフィスは、長さ1.52cm(0.600インチ)および直径0.0762cm(0.030インチ)であった。保圧時間は、単純に、サンプルを粘度計に添加した後に且つ測定が始まる前に経過した時間の量であり、6分であった。
BHET(300g、1.17モル)、海泡石(パンゲル(Pangel)(登録商標)S9、9g)、酸化アンチモン(96.5mg、321ppm)および酢酸マンガン(102mg、340ppm)を500mLの三口丸底フラスコに投入した。上部スターラーを取り付け、蒸留コンデンサを取り付けた。軽微な窒素フラッシュ下で反応を180℃に加熱した。反応を180℃で90分にわたり保持した。反応温度を225℃に上げた。反応温度を225℃で30分にわたり保持した。反応温度を1℃/分の速度で295℃に上げた。温度が295℃に達した時、反応温度を30分にわたり一定に保持した。窒素フラッシュを止め、真空をゆっくり導入した。15分後、真空を完全真空に上げ、最終的に5Paの真空に達した。反応を約120分にわたり真空下で維持した。Mn=26000、PDI=1.81、%DEG=13重量%、IV=0.9、Tg=65℃、Tm=228℃。TEMを用いて、こうして製造された材料を特性決定した。TEMによると、海泡石クレーが剥離され、ポリマーに分散していることが示された(図1)。
BHET(300g、1.17モル)、海泡石(パンゲル(Pangel)(登録商標)B20、9g)、酸化アンチモン(96.5mg、321ppm)および酢酸マンガン(102mg、340ppm)を500mLの三口丸底フラスコに投入した。上部スターラーを取り付け、蒸留コンデンサを取り付けた。軽微な窒素フラッシュ下で反応を180℃に加熱した。反応を180℃で90分にわたり保持した。反応温度を225℃に上げた。反応温度を225℃で30分にわたり保持した。反応温度を1℃/分の速度で295℃に上げた。温度が295℃に達した時、反応温度を30分にわたり一定に保持した。窒素フラッシュを止め、真空をゆっくり導入した。15分後、真空を完全真空に上げ、最終的に5Paの真空に達した。反応を約120分にわたり真空下で維持した。Mn=26400、PDI=1.88、%DEG=6重量%、IV=0.8、Tg=78℃、Tm=248℃。TEMを用いて、こうして製造された材料を特性決定した。TEMによると、海泡石クレーが剥離され、ポリマーに分散していることが示された(図2)。
BHET(300g、1.17モル)、ナトリウムクロイサイト(Sodium Cloisite)(9g)、酸化アンチモン(96.5mg、321ppm)および酢酸マンガン(102mg、340ppm)を500mLの三口丸底フラスコに投入した。上部スターラーを取り付け、蒸留コンデンサを取り付けた。軽微な窒素フラッシュ下で反応を180℃に加熱した。反応を180℃で90分にわたり保持した。反応温度を225℃に上げた。反応温度を225℃で30分にわたり保持した。反応温度を1℃/分の速度で295℃に上げた。温度が295℃に達した時、反応温度を30分にわたり一定に保持した。窒素フラッシュを止め、真空をゆっくり導入した。15分後、真空を完全真空に上げ、最終的に5Paの真空に達した。反応を約120分にわたり真空下で維持した。Mn=55300、%DEG=13重量%、IV=0.8、Tg=69℃、Tm=223℃。TEMを用いて、こうして製造された材料を特性決定した。TEMによると、ナトリウムクロイサイト(Sodium Cloisite)(登録商標)25A充填剤が凝集体として存在していることが示された(図3)。
BHET(250g、0.975モル)、ウルトラフレックス(Ultra−Pflex)(登録商標)(6.25g)、酸化アンチモン(85mg、340ppm)および酢酸マンガン(85mg、340ppm)を500mLの三口丸底フラスコに投入した。上部スターラーを取り付け、蒸留コンデンサを取り付けた。軽微な窒素フラッシュ下で反応を180℃に加熱した。反応を180℃で90分にわたり保持した。反応温度を225℃に上げた。反応温度を225℃で30分にわたり保持した。反応温度を1℃/分の速度で295℃に上げた。温度が295℃に達した時、反応温度を30分にわたり一定に保持した。窒素フラッシュを止め、真空をゆっくり導入した。15分後、真空を完全真空に上げ、最終的に5Paの真空に達した。反応を約120分にわたり真空下で維持した。Mn=33200、%DEG=5重量%、IV=0.9、Tg=83℃、Tm=243℃。
BHET(250g、0.975モル)、スーパーフレックス(Super−Pflex)(登録商標)200(6.75g)、酸化アンチモン(80.4mg、321ppm)および酢酸マンガン(85mg、340ppm)を500mLの三口丸底フラスコに投入した。上部スターラーを取り付け、蒸留コンデンサを取り付けた。軽微な窒素フラッシュ下で反応を180℃に加熱した。反応を180℃で90分にわたり保持した。反応温度を225℃に上げた。反応温度を225℃で30分にわたり保持した。反応温度を1℃/分の速度で295℃に上げた。温度が295℃に達した時、反応温度を30分にわたり一定に保持した。窒素フラッシュを止め、真空をゆっくり導入した。15分後、真空を完全真空に上げ、最終的に5Paの真空に達した。反応を約120分にわたり真空下で維持した。Mn=33200、%DEG=5重量%、IV=0.9、Tg=83℃、Tm=243℃。TEMを用いて、こうして製造された材料を特性決定した。TEMによると、充填剤が典型的に直径1マイクロメートルの凝集体として存在していることが示された(図5)。
BHET(300g、1.17モル)、海泡石クレーパンゲル(Pangel)(登録商標)S9、6g)、酸化アンチモン(80mg、343ppm)および酢酸ナトリウム(80mg、343ppm)を500mLの三口丸底フラスコに投入した。上部スターラーを取り付け、蒸留コンデンサを取り付けた。軽微な窒素フラッシュ下で反応を180℃に加熱した。反応を180℃で90分にわたり保持した。反応温度を225℃に上げた。反応温度を225℃で30分にわたり保持した。反応温度を1℃/分の速度で295℃に上げた。温度が295℃に達した時、反応温度を30分にわたり一定に保持した。窒素フラッシュを止め、真空をゆっくり導入した。15分後、真空を完全真空に上げ、最終的に5Paの真空に達した。反応を約120分にわたり真空下で維持した。反応を窒素パージ下で冷却した。
BHET(150g)、パンゲル(Pangel)(登録商標)B5海泡石クレー(4.5g)、酸化アンチモン(0.046mg、300ppm)および酢酸マンガン(16mg、100ppm)を500mLの三口丸底フラスコに投入した。上部スターラーを取り付け、蒸留コンデンサを取り付けた。軽微な窒素フラッシュ下で反応を180℃に加熱した。反応を180℃で90分にわたり保持した。反応温度を225℃に上げた。反応温度を225℃で30分にわたり保持した。反応温度を1℃/分の速度で295℃に上げた。温度が295℃に達した時、反応温度を30分にわたり一定に保持した。窒素フラッシュを止め、真空をゆっくり導入した。15分後、真空を完全真空に上げ、最終的に5Paの真空に達した。反応を約120分にわたり真空下で維持した。反応を窒素パージ下で冷却した。
ポリエステル/海泡石組成物を実施例2に記載されたように調製したが、パンゲル(Pangel)(登録商標)B5の代わりに以下のパンゲル(Pangel)(登録商標)海泡石クレーを用いた。
有機的に修飾されたモンモリロナイト(OMMT)を(非特許文献7)に記載されたように調製した。調製したばかりのOMMTを以下の重合で用いた。BHET(300g、1.17モル)、OMMT(0MMT、6.9g)、酸化アンチモン(79mg、300ppm)および酢酸マンガン(22mg、100ppm)を500mLの三口丸底フラスコに投入した。上部スターラーを取り付け、蒸留コンデンサを取り付けた。軽微な窒素フラッシュ下で反応を180℃に加熱した。反応を180℃で90分にわたり保持した。反応温度を225℃に上げた。反応温度を225℃で30分にわたり保持した。反応温度を1℃/分の速度で295℃に上げた。温度が295℃に達した時、反応温度を30分にわたり一定に保持した。窒素フラッシュを止め、真空をゆっくり導入した。15分後、真空を完全真空に上げ、最終的に5Paの真空に達した。反応を約120分にわたり真空下で維持した。反応を窒素パージ下で冷却した。
BHET(300g、1.17モル)、酸化アンチモン(79mg、300ppm)および酢酸マンガン(22mg、100ppm)を500mLの三口丸底フラスコに投入した。上部スターラーを取り付け、蒸留コンデンサを取り付けた。軽微な窒素フラッシュ下で反応を180℃に加熱した。反応を180℃で90分にわたり保持した。反応温度を225℃に上げた。反応温度を225℃で30分にわたり保持した。反応温度を1℃/分の速度で295℃に上げた。温度が295℃に達した時、反応温度を30分にわたり一定に保持した。窒素フラッシュを止め、真空をゆっくり導入した。15分後、真空を完全真空に上げ、最終的に5Paの真空に達した。反応を約120分にわたり真空下で維持した。反応を窒素パージ下で冷却した。
モノマー反応器および3つの直列重合反応器からなる4容器連続重合プロセスシステムの中でポリエチレンテレフタレートを製造した。モノマー反応器(エステル交換器)は220℃〜230℃おとび大気圧で運転される円柱状垂直容器であった。この容器は溶融ジメチルテレフタレート(DMT)およびポリマーグレードのエチレングリコール(EG)を化学的に反応させて、ポリエステルモノマーをもたらす。エステル交換器は、反応器のトレー区画からモノマーを集める円柱状底区画上に置かれている高さ7.0mおよび直径2.1mの円柱状トレー蒸留カラムからなる。DMTおよびEGを反応器のトレー区画にフィードした。反応がトレー上で進行するにつれて、形成されたモノマーは反応器を下り、副生物メタノールはカラムを上昇した。EG中の溶液に酢酸マンガン[II]四水和物を添加することにより反応に触媒作用を及ぼした。最後の3つの容器の目的は、反応塊からEGを除去して、重縮合反応を推進するとともにポリマーの分子量を上げることであった。この重合反応は、完成されたモノマーストリームに添加されたEG中の溶液に酸化アンチモン(Sb2O3)を添加することにより、この重合反応に触媒作用を及ぼした。この重合シリーズの最初の容器(フラッシャー)は255℃および8.5kPa絶対圧力で運転された1.73m3の攪拌されていない容器であった。第2の容器は288℃および1.2kPa絶対圧力で運転され攪拌された4.56m3の容器(プレ重合機)であった。第3の容器(仕上機)は292℃および350Pa絶対圧力で運転された8.38m3の水平円柱反応器であった。最終状態にあるポリマーを「仕上機」からポンプで送り、ストランドに押し出し、ポリマーが固化するまで冷却し、その後、95〜100個のペレットが2.5gの重量であるサイズのペレットに切断した。
実施例11で製造された組成物から、および重合において海泡石を含まなかった類似のポリ(エチレンテレフタレート)から、サンプルを調製した。13のバレル区画を有するウェルナー&プフライデラー(Werner & Pfleiderer)製の30mm二軸スクリュー押出機で溶融混合することにより組成物を製造した。バレル1にフィードしたロキシオール(Loxiol)(登録商標)HOB7119および押出機のフロント付近に注入されたプラストホール(Plasthall)(登録商標)809を除き、原料のすべてを後方でフィードした。用いたスクリュー構成が相当に厳密であったので、良好な混合(高剪断)を得た。押出条件は、360rpm、27kg/hの押出速度であった。バレル2を180℃に設定し、バレル3を250℃に設定し、バレル4−13を290℃に設定し、その後、押出機から出て冷却した後、材料をペレット化した。組成および特性を表2に示している。試験片を射出成形し、種々の試験を行った。これらの結果も表2に示している。
窒素フラッシュ付きアダプター、攪拌付きミキサーコントローラー、真空トラップに接続されたドライアイストラップ付きコンデンサに250mLの三口丸底フラスコを接続した。次に、1,4−ブタンジオール(100g)およびパンゲル(Pangel)(登録商標)B20(2g)を添加し、窒素下で30分にわたり攪拌した。ジメチルテレフタレート(106g)およびTi(ブトキシド)4(0.06g)をフラスコに添加した。軽微な窒素フラッシュをゆっくり行いつつ反応混合物を2時間にわたり190℃に加熱した。その後、反応を高真空下で3時間にわたり260℃に加熱した。サイズ排除クロマトグラフィの結果はMn=28100、Mw=58600であり、DSCによる結果はTg=44.0℃、Tm=223.1℃であった。この組成物の透過電子顕微鏡写真は、その最小径が100nm未満である、しばしば繊維様の多くの粒子を示した。
Claims (34)
- 熱可塑性ポリエステル含有組成物を製造する方法であって、
a.少なくとも1種の二酸またはジエステルおよび少なくとも1種のジオール、
b.少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマー、
c.少なくとも1種の線状ポリエステルオリゴマー、
d.少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマー、
からなる群から選択された少なくとも1種の熱可塑性ポリエステル前駆体と海泡石型クレーを混合する工程と、
続いて、溶媒の存在下または溶媒の存在しない状態で前記少なくとも1種のポリエステル前駆体を重合させる工程を含むことを特徴とする方法。 - 製造された組成物中の海泡石型クレー含有率が、存在する前記クレーおよび前記ポリエステルの全重量を基準にして0.1〜20重量%であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ポリエステルがテレフタル酸、イソフタル酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸の1つまたは複数から誘導された反復単位と、HO(CH2)nOH、1,4−シクロヘキサンジメタノール、HO(CH2CH2O)mCH2CH2OHおよびHO(CH2CH2CH2CH2O)zCH2CH2CH2CH2OH(式中、nは2〜10の整数であり、mは平均1〜4であり、zは平均約7〜約40である)の1つまたは複数から誘導された反復単位から本質的になることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記ポリエステルが、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(1,3−プロピレンテレフタレート)、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)またはポリ(1,4−シクロヘキシルジメチレンテレフタレート)あるいはそれらの修飾された変種であることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 連続ポリエステル重合法を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- バッチまたは半バッチのポリエステル重合法を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 追加のポリエステル重合触媒が存在しないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 1種または複数の追加の化学的に不活性な固体粒状材料が存在することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 液体状態にある前記組成物を剪断応力にかける追加の工程を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記海泡石型クレーが海泡石またはアタパルジャイトであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ポリエステルが約100℃以上の融点を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法の生成物。
- 前記海泡石型クレーを除く固体粒状充填剤を更に含むことを特徴とする請求項1〜7および8〜9のいずれか1項に記載の生成物。
- 前記海泡石型クレーを除く固体粒状充填剤、可塑剤、エポキシ化合物若しくはエポキシ樹脂および強化剤の1つまたは複数を更に含むことを特徴とする請求項12に記載の生成物。
- 海泡石型クレーを除く固体粒状充填剤が全組成物の約0.1〜約50重量%で存在することを特徴とする請求項13に記載の生成物。
- 請求項12〜15のいずれか1項に記載の生成物を含むことを特徴とする製造物品。
- 前記物品が外観部品であることを特徴とする請求項16に記載の物品。
- 着色されていることを特徴とする請求項17に記載の物品。
- 被覆されていることを特徴とする請求項17に記載の物品。
- 自動車ボディパネル、電気器具部品、電動工具ハウジング、電子キャビネットまたはハウジング、車両の外装パネルまたは内装パネル、建物の装飾内装パネル、家具あるいは電話機または電話装置であることを特徴とする請求項16〜19のいずれか1項に記載の物品の部品。
- ポリエステルから成形部品を形成する方法であって、
a.(i)少なくとも1種の二酸またはジエステルおよび少なくとも1種のジオール、
(ii)少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマー、
(iii)少なくとも1種の線状ポリエステルオリゴマー、
(iv)少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマー、
からなる群から選択された少なくとも1種の熱可塑性ポリエステル前駆体と海泡石型クレーを混合し、続いて溶媒の存在下または溶媒の存在しない状態で前記少なくとも1種のポリエステル前駆体を重合させてポリエステルを生成することによってポリエステル含有組成物を製造する工程と、
b.前記ポリエステル組成物を含む第2の組成物を前記ポリエステルの融点より高い温度に、あるいは前記ポリエステルが非晶質である場合、前記ポリエステルのガラス転移点より高い温度に加熱する工程と、
c.ポリエステルナノ複合材を所望の形状に成形する工程と、
d.前記ポリエステルの融点より高い温度から前記融点より低い温度に前記組成物を冷却して前記所望の形状を保持する工程と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ポリエステル組成物中の海泡石型クレー含有率が、海泡石型クレーを加えたポリエステルの重量を基準にして0.1〜20重量%であることを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記ポリエステルが約100℃以上の融点を有することを特徴とする請求項21または22に記載の方法。
- 前記ポリエステルがテレフタル酸、イソフタル酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸の1つまたは複数から誘導された反復単位と、HO(CH2)nOH、1,4−シクロヘキサンジメタノール、HO(CH2CH2O)mCH2CH2OHおよびHO(CH2CH2CH2CH2O)zCH2CH2CH2CH2OH(式中、nは2〜10の整数であり、mは平均1〜4であり、zは平均約7〜約40である)の1つまたは複数から誘導された反復単位から本質的になることを特徴とする請求項21〜23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ポリエステルが、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(1,3−プロピレンテレフタレート、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)またはポリ(1,4−シクロヘキシルジメチレンテレフタレート)あるいはそれらの修飾された変種であることを特徴とする請求項21〜23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の組成物が前記海泡石型クレーを除く固体粒状充填剤を更に含むことを特徴とする請求項21〜25のいずれか1項に記載の方法。
- 前記海泡石型クレーを除く固体粒状充填剤、可塑剤、エポキシ化合物若しくはエポキシ樹脂または強化剤の1つまたは複数を更に含むことを特徴とする請求項21〜25のいずれか1項に記載の方法。
- 海泡石型クレーを除く前記固体粒状充填剤が全組成物の約0.1〜約50重量%で存在することを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 金属部品と少なくとも1つのプラスチック部品から組み立てられた、可視プラスチック表面を有する基材を被覆する方法であって、
a.基材を電着コーティングし、前記基材から非沈着電着コーティング薬剤を除去し、沈着した電着コーティングを熱架橋し、それにより金属表面上に電着コーティングプライマを形成する工程と、
b.前記プラスチック部品の少なくとも一部が前記基材の前記可視プラスチック表面を構成し、前記プラスチック部品の少なくとも一部が請求項22に記載の生成物を含む組成物を有することを条件として、少なくとも可視金属表面および可視プラスチック表面すべての上に少なくとも1種の追加のコーティングを適用し、硬化させる工程、
の逐次工程を含み、ポリエステルの融点が約200℃以上であることを特徴とする方法。 - 基材が車両ボディであることを特徴とする請求項31に記載の方法。
- プラスチック部品がフェンダー、フード、ドア、リフトアップテールゲート、トランクの蓋、タンクキャップ、バンパー、保護用成形品、サイドパネル、ボディシル、ミラーハウジング、ハンドル、スポイラーおよびハブキャップからなる群から選択されることを特徴とする請求項29または30に記載の方法。
- 請求項29〜31のいずれか1項に記載の方法により被覆されていることを特徴とする被覆基材。
- 請求項29〜31のいずれか1項に記載の方法を含む方法により製造されることを特徴とする自動車車両。
- 前記車両が自動車、トラック、スノーモービル、建設車両または農場装備車両であることを特徴とする請求項33に記載の自動車車両。
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