JP2008527099A - 耐衝撃性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも1種の化合物Aを含む組成物を含み、且つさらに少なくとも1種の直鎖状又は分枝状ポリエステルBを含み、且つさらに少なくとも1種の靭性改良剤Cを含む組成物に関する。
記号m及びm’は、50〜2000、特に50〜800、好ましくは100〜600、特に好ましくは100〜600の値を有する。
指数pは、大環状ポリ(α,ω-アルキレンテレフタレート)又は大環状ポリ(α,ω-アルキレン 2,6-ナフタレンジカルボキシレート)の分子量Mnが300〜2000g/mol、特に350〜800g/molとなるように選択される。
置換基R1、R1’、R1’’、及びR1’’’のそれぞれは、他から独立して、H、又はC1〜C20-アルキル、又は置換もしくは非置換のアリールである。R1、R1’、R1’’、及びR1’’’は同じ置換基でないことが好ましい。
置換基R2は、H、又はC1〜C20-アルキル、又は置換もしくは非置換のアリールである。
Y2は、一級もしくは二級水酸基を含む、脂肪族、脂環族、芳香族、又は芳香族脂肪族(araliphatic)エポキシドから、ヒドロキシ基及びエポキシ基を除いた後の残基である。ここで指数qは、2、3、又は4の値を有し、指数rは、1、2、又は3の値を有する。一つの態様では、式(X)は、ウレタン基による高分子鎖への結合を有する少なくとも1つの芳香族構造単位を有する。
Y2は、一級もしくは二級水酸基を含む、脂肪族、脂環族、芳香族、又は芳香族脂肪族(araliphatic)エポキシドから、ヒドロキシ基及びエポキシ基を除いた後の残基である。
ここで指数wは、1、2、又は3の値を有し、指数uは4−wの値を有し、指数vは1、2、又は3の値を有する。式(XI)中、Xは、O、又はNH、又は1〜6の炭素原子を有するN−アルキルのいずれかであり、R’’は、6〜24の炭素原子を有する分枝状又は非分枝状のアルキルもしくはアルケニル置換基、又は分子量が1000〜10000g/モルであるポリ(ジメチルシロキサン)残基である。一つの態様においては、式(XI)は、ウレタン基によるポリマー鎖への結合を有する少なくとも1つの芳香族構造単位をもつ。
− 靭性改良剤Cと、少なくとも2つのグリシジルエーテル基を有する化合物AとのプレミックスACの形成、
− 有機スズ触媒又は有機チタン触媒を混合した大環状ポリ(α,ω-アルキレンテレフタレート)又は大環状ポリ(α,ω-アルキレン 2,6-ナフタレンジカルボキシレート)への、上記の混合したプレミックスACの添加。
これらの複合材製品は、少なくとも1つの上述した組成物、及びさらに繊維を含む。繊維は、すなわち、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鉱物繊維、植物繊維、及びそれらの混合物からなる群から選択される繊維である。好ましい繊維は、炭素繊維又は金属繊維である。スチール繊維が特に好ましい。様々なタイプの繊維が、本複合材製品中に同時に存在することができる。繊維がとる形態は、短繊維及び長繊維の形態、特に単繊維またはロービングの形態でありうる。繊維がとりうるその他の形態は、編物(ニット)、スクリム(scrim)、又は織物の形態である。繊維の方向は、単一方向又はランダムでありうる。一つの特に好ましい態様では、存在する繊維が、単一方向繊維層の形態をとる。これらのニット、スクリム、又は織物の複数の層が、複合材製品中に存在することも可能である。用いる繊維、及び繊維の方向の正確な性質は、複合材製品の形状と、機械的負荷との関連で複合材製品に求められる必要条件に大きく左右される。複合材製品中の繊維の割合は、複合材製品の体積を基準にして、30〜65体積%であることが好ましい。
本発明の複合材製品は汎用性が高い。特に、それらは建築部材又は運送機関の静力学的強化のために用いられる。それらは、その他の材料とともに、あるいは単独で用いることができる。例えば、初めに、橋梁の、又はトンネルの、又はビルディングの強化が挙げられる。その他の例は、自動車、列車車両、あるいはバス又はトラックの、運転席、車体、バンパー、車輪まわり、スペア車輪収納部、車体底面、及び屋根である。これらの複合材製品のさらなる応用例は、スポーツ及びレジャー用品、例えば、テニスラケット、自転車、レジャーボートなどにある。従来の材料の使用と比較した場合に、これらの本発明の複合材製品の使用が重量の低減をもたらす任意の用途が特に好ましい。
(比較例1(Ref. 1))
大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)20gを、窒素下で、160℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT XB3)とともに溶融する。溶融物を、195℃にその温度を調節した金属型に入れ、そこで空気を排除して30分間重合させる。これにより、2 x 40 x 120 mmの寸法のシートが得られ、このシートから次の機械的試験のために試験片が加工される。
大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)19.0gを、窒素下で、160℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT XB3)及び液状エポキシ樹脂(Huntsma社のAraldite(登録商標)GY 250)とともに溶融する。溶融物を、195℃にその温度を調節した金属型に入れ、そこで、空気を排除して30分間重合させる。これにより、2 x 40 x 120 mmの寸法のシートが得られ、このシートから次の機械的試験のために試験片が加工される(Ref. 2)。
大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)19.6gを、窒素下で、175℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT XB3)とともに溶融し、Tixogel(登録商標)VZ(カチオン交換したベントナイト、Suedchemie社製造)を混ぜる。得られた溶液を重合のために、195℃に温度制御した金属型に入れ、そこで、空気を排除して30分間重合させる。これにより、2 x 40 x 120 mmの寸法のシートが得られ、このシートから次の機械的試験のために試験片が加工される。
比較例6(Ref. 6)は、2倍量のTixogel(登録商標)VZ、すなわち、19.2gのPBTに対して0.8gを用いたことを除いて、比較例5(Ref. 5)と同じである。しかし、カチオン交換された層状鉱物のこのような高い濃度は、均一に混ざらないことがわかった。したがって、機械特性は測定できなかった。
SBM AF-X M22(1:1:1の割合の、スチレン、ブタジエン、及びメチルメタクリレートからなるトリブロックコポリマー、分子量20000ダルトン、Arkema社製造)(“SBM”)20gを、窒素下で、205℃で撹拌しながら、工業グレードのビスフェノールAジグリシジルエーテル(Araldite(登録商標)GY 250、Huntsman社)80g中に溶かした。室温まで冷却後、透明な高粘度溶液(AC)が得られる。
大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)19.0gを、窒素下で、175℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT XB3)とともに溶融し、液状樹脂(AC)中のSBMの溶液1gを混ぜる。得られた溶液を、重合のために、195℃に温度制御した金属型に入れ、そこで、空気を排除して30分間重合させる。これにより、2 x 40 x 120 mmの寸法のシートが得られ、このシートから次の機械的試験のために試験片が加工される。
反応性液状ゴム(”RLR”)を以下のように製造した:
PolyTHF(登録商標)2000(OH価 57.5 mgKOH/g)200gを、100℃で、真空中で30分間乾燥させた。IPDI 47.5gとジブチルスズジラウレート0.04gを次に添加した。反応を、真空中で90℃にて、2.5時間後に3.58%の一定のNCO含有量になるまで行った(理論NCO含量:3.70%)。118.0gの工業等級トリメチロールプロパングリシジルエーテル(Araldite(登録商標)DY-T、Huntsman社製、OH含量1.85当量/kg)を次に添加した。真空中90℃で、3時間後にNCO含量が0.1%未満まで下がるまで撹拌を続けた。これにより、エポキシ含量が2.50当量/kgである透明な生成物を得た。
得られた反応性液状ゴム(RLR1)25gを、工業等級のビスフェノールAジグリシジルエーテル(Araldite(登録商標)GY 250、Huntsman)75gで希釈する。大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)19.0gを、窒素下で、175℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT X3)とともに溶融し、液状樹脂(AC)中のRLR1の溶液1gを混ぜる。得られた溶液を、重合のために、195℃に温度制御した金属型に入れ、そこで、空気を排除して30分間重合させる。
本発明の実施例2に記載した反応性液状ゴム(RLR1)50gを、工業等級のビスフェノールAジグリシジルエーテル(Araldite(登録商標)GY 250、Huntsman)50gで希釈する。大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)19.0gを、窒素下で、175℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT X3)とともに溶融し、液状樹脂(AC)中のRLR1の溶液1gを混ぜる。得られた溶液を、重合のために、195℃に温度制御した金属型に入れ、そこで、空気を排除して30分間重合させる。
Cloisite(登録商標)93A(カチオン交換されたモンモリロナイト、製造者Southern Clay Products)30gを、90℃で、工業等級のビスフェノールAジグリシジルエーテル(Araldite(登録商標)GY 250、Huntsman)70gとともに撹拌する。1時間後、生成物は透明で粘稠な塊である。
大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)19.0gを、オイルバス中、窒素下で、160℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT XB3)とともに溶融し、液状樹脂(AC)中の膨潤したフィロシリケート1gを混ぜる。得られた溶液を、重合のために、195℃に温度制御した金属型に入れ、そこで、空気を排除して30分間重合させる。
反応性液状ゴム(“RLR”)を以下のように製造した。
イソホロンジイソシアネート(IPDI)48.19g(217mmol)とα,ω-ジヒドロキシポリブチレンオキシド(PolyTHF(登録商標)2000、製造者BASF)200g(100mmol)とから、触媒としてジブチルスズジラウレート25mgを用いて、イソシアネート末端プレポリマーを90℃で調製する。モノヒドロキシ末端ポリ(ジメチルシロキサン)(Silaplan FM 041、分子量1000ダルトン、製造者Itochu)11.1gと、工業等級のトリメチロールプロパングリシジルエーテル(Araldite(登録商標)DY-T、製造者Huntsman、OH含量1.85当量/kg)109gとを、撹拌しながら次に添加する。イソシアネート濃度が60分後に0.1%未満になる。得られる反応性液状ゴム(RLR2)を、液状エポキシ樹脂(Araldite(登録商標)GY 250、製造者Huntsman)100gで希釈する。
Cloisite(登録商標)30B(カチオン交換されたモンモリロナイト、製造者Southern Clay Products)50gを、90℃で、液状エポキシ樹脂で希釈したこの反応性液状ゴム150gと混合し、膨潤させて、透明な粘稠ペーストを得る。(AC)
大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)19.0gを、オイルバス中、窒素下で、175℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT XB3)とともに溶融し、上述したRLR2/ナノクレー/液状樹脂プレミックス(AC)1gを混ぜる。得られる溶液を、重合のために、195℃に温度制御した金属型に入れ、そこで、空気を排除して30分間重合させる。これにより、2 x 40 x 120 mmの寸法のシートが得られ、このシートから次の機械的試験のために試験片が加工される。
イソホロンジイソシアネート(IPDI)48.19g(217mmol)とα,ω-ジヒドロキシポリブチレンオキシド(PolyTHF(登録商標)2000、製造者BASF)200g(100mmol)とから、触媒としてジブチルスズジラウレート25mgを用いて、イソシアネート末端プレポリマーを90℃で調製する。
次に以下のものを撹拌しながら添加する:最初に、n-ドデシルアミン4.11g(22.2mmol)、次に工業等級のトリメチロールプロパングリシジルエーテル(Araldite(登録商標)DY-T、製造者Huntsman、OH含量1.85当量/kg)109g。イソシアネート濃度は、60分後に0.1%より小さくなる。
得られた反応性液状ゴム(RLR3)40gを、工業等級のビスフェノールAジグリシジルエーテル(Araldite(登録商標)GY 250、製造者Huntsman)40gで希釈し、撹拌しながら90℃に加熱する。Cloisite(登録商標)93A(カチオン交換されたモンモリロナイト、製造者Southern Clay Products)20gを次に添加し、膨潤させて、透明な粘稠ペーストを得る。(AC)
大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)19.0gを、オイルバス中、窒素下で、175℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT XB3)とともに溶融し、上述したRLR3/ナノクレー/液状樹脂プレミックス(AC)1gを混ぜる。得られる溶液を、重合のために、195℃に温度制御した金属型に入れ、そこで、空気を排除して30分間重合させる。
20gのRLR3(本発明例6に記載した)を、工業等級のビスフェノールAジグリシジルエーテル(Araldite(登録商標)GY 250、製造者Huntsman)60gで希釈し、撹拌しながら90℃に加熱する。Cloisite(登録商標)93A(カチオン交換されたモンモリロナイト、製造者Southern Clay Products)20gを次に添加し、膨潤させて、透明な粘稠ペーストを得る。(AC)
大環状ポリブチレンテレフタレート(PBT)19.0gを、オイルバス中、窒素下で、175℃で撹拌しながら、1%のチタネート触媒(Cyclics Corp.のPBT XB3)とともに溶融し、上述したRLR3/ナノクレー/液状樹脂プレミックス(AC)1gを混ぜる。得られる溶液を、重合のために、195℃に温度制御した金属型に入れ、そこで、空気を排除して30分間重合させる。
比較例7(Ref.7)は、Araldite(登録商標)GY 250に代えて、同量のAraldite(登録商標)CY 179(3,4-エポキシシクロヘキシル 3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、製造者Huntsman)を用いたことを除いて、本発明例1(1)と同じである。そうして製造された試験片は、非常に脆く、機械加工時に壊れ、試験することができなかった。
曲げ強度、曲げ歪み、曲げ弾性率を、DIN EN ISO 178(曲げ特性の測定)に準拠して、1185-5500Rインストロン試験機で、23℃、50%相対湿度で、2mm/分で測定した。
本発明の組成物では、比較例においてよりも、靱性改良剤のさらに高い含有量を達成することができる。例えば、組成物中での4重量%の靭性改良剤含有量を用いての、均一な混合を達成するための混合はRef.6を達成することができないが、5においてはさらに高い含有量を用いてさえ、困難なくそれが実際に可能である。
最後に、本発明の実施例は、比較例よりも良好な靭性特性を有することがわかった。
Claims (31)
- 少なくとも2つのグリシジルエーテル基を有する少なくとも1種の化合物Aを含み;
さらに、有機スズ触媒又は有機チタン触媒の存在下で、大環状ポリ(α,ω-アルキレンテレフタレート)から又は大環状ポリ(α,ω-アルキレン 2,6-ナフタレンジカルボキシレート)から製造される直鎖状又は分枝状ポリエステルBを含み;
さらに、少なくとも1種の靭性改良剤Cを含む、組成物。 - 少なくとも2つのグリシジルエーテル基を有する前記化合物Aが、ビスフェノールAの又はビスフェノールFのジグリシジルエーテル、あるいはビスフェノールA/ビスフェノールFの混合物のジグリシジルエーテル、又はそれらの液状オリゴマー、であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 前記直鎖状又は分枝状ポリエステルBが、直鎖状ポリエステルBであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記大環状ポリ(α,ω-アルキレンテレフタレート)又は大環状ポリ(α,ω-アルキレン 2,6-ナフタレンジカルボキシレート)が下記式(IV):
であり、
pは、前記大環状ポリ(α,ω-アルキレンテレフタレート)の又は大環状ポリ(α,ω-アルキレン 2,6-ナフタレンジカルボキシレート)の分子量Mnが300〜2000g/mol、特に350〜800g/mol、となるように選択される。]
の構造を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記靭性改良剤Cが、
イオン交換された層状鉱物C1;又は
反応性液状ゴムC2;又は
メタクリル酸エステルと、オレフィン二重結合を有する少なくとも1種のさらなるモノマーとのフリーラジカル重合によって得られるブロックコポリマーC3、
であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記靭性改良剤Cが、イオン交換された層状鉱物C1であることを特徴とする、請求項7に記載の組成物。
- 組成物中に存在する前記靭性改良剤Cが、イオン交換された層状鉱物C1とともに、反応性液状ゴムC2又はブロックコポリマーC3のいずれかをも含むことを特徴とする、請求項7に記載の組成物。
- 前記イオン交換された層状鉱物C1が、カチオンの少なくとも一部が有機カチオンと交換された、層状粘土鉱物C1’から得られるカチオン交換された層状鉱物C1cであることを特徴とする、請求項7〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記層状鉱物C1’がフィロシリケートであることを特徴とする、請求項7〜10のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記層状鉱物C1’が、カオリナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、又はイライトであることを特徴とする、請求項11に記載の組成物。
- 前記イオン交換された層状鉱物C1が、アニオンの少なくとも一部が有機アニオンと交換されている、層状鉱物C1’’から得られるアニオン交換された層状鉱物C1aであることを特徴とする、請求項7〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記層状鉱物C1’’がハイドロタルサイトであることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
- 前記有機カチオンが、下記式(V)、(VI)、(VII)、(VIII)、又は(IX):
R1、R1’、R1’’、R1’’’は、互いに独立して、H、C1〜C20-アルキル、置換又は非置換のアリール;
R2=H、C1〜C20-アルキル、置換又は非置換のアリール;
R3=H、C1〜C20-アルキル、置換又は非置換のアリール、あるいはN(R2)2;
R4=H、C1〜C20-アルキル、置換又は非置換のアリール、あるいはN(R2)2;
R5=式(V)中に示されるN+とともに、適切な場合は二重結合を有する、4〜9原子の置換又は非置換の環を形成する置換基;
R6=式(VIII)中に示されるN+とともに、適切な場合はさらなるヘテロ原子又はヘテロ原子のカチオンを含む、6〜12原子の置換又は非置換のビシクロ環を形成する置換基;
R7=式(IX)中に示されるN+とともに、環の大きさが5〜7原子である置換又は非置換のヘテロ芳香族環を形成する置換基)
を有することを特徴とする、請求項7〜14のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記反応性液状ゴムC2が、グリシジルエーテル末端のポリウレタンプレポリマーであることを特徴とする、請求項7〜15のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記ブロックコポリマーC3の製造に用いられ且つオレフィン二重結合を有する前記の少なくとも1種のさらなるモノマーが、スチレン、ブタジエン、アクリロニトリル、及び酢酸ビニルからなる群から選択されることを特徴とする、請求項7〜17のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記ブロックコポリマーC3が、メチルメタクリレート、スチレン、及びブタジエンからなるブロックコポリマーであることを特徴とする、請求項18に記載の組成物。
- 靭性改良剤Cの量が、A+Cの総重量に基づいて10〜85重量%であることを特徴とする、請求項1〜19のいずれか一項に記載の組成物。
- 直鎖状又は分枝状ポリエステルBの量が、組成物の重量に対して85〜98%であることを特徴とする、請求項1〜20のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1〜21のいずれか一項に記載の組成物の製造方法であって、前記方法が以下のステップ:
− 靭性改良剤Cと、少なくとも2つのグリシジルエーテル基を有する化合物AとのプレミックスACを形成するステップ、
− 前記の混合されたプレミックスACを、有機スズもしくは有機チタン触媒と混合された、前記大環状ポリ(α,ω-アルキレンテレフタレート)もしくは大環状ポリ(α,ω-アルキレン 2,6-ナフタレンジカルボキシレート)に添加するステップ、
を含むことを特徴とする製造方法。 - 前記直鎖状又は分枝状ポリエステルBの製造を、160℃〜220℃の、特に160℃〜200℃の温度にて、前記プレミックスACの存在下で行うことを特徴とする、請求項22に記載の製造方法。
- 請求項1〜21のいずれか一項中に記載した直鎖状又は分枝状ポリエステルBの製造における、靭性改良剤Cと少なくとも2つのグリシジルエーテル基を有する化合物AとのプレミックスACの使用。
- 請求項1〜21のいずれか一項に記載の組成物と繊維とを含む複合材製品であって、前記繊維が、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鉱物繊維、植物繊維、及びそれらの混合物からなる群から選択される、複合材製品。
- 前記繊維が、炭素繊維又は金属繊維、特にスチール繊維である、請求項25に記載の複合材製品。
- 繊維の割合が、複合材製品の体積を基準にして、30〜65体積%であることを特徴とする、請求項25又は26に記載の複合材製品。
- 複合材製品の形状がシート状であることを特徴とする、請求項25〜27のいずれか一項に記載の複合材製品。
- 溶融された組成物が繊維と接触させられ、型中で冷却によって固化されることを特徴とする、請求項25〜28のいずれか一項に記載の複合材製品の製造方法。
- 前記型が出口をもち、前記出口を通って複合材製品が冷却されながら連続して排出されることを特徴とする、請求項29に記載の製造方法。
- 建築物又は運送機関の構造的強化のための、請求項25〜28のいずれか一項に記載の複合材製品又は請求項29もしくは30に記載の製造方法によって製造された複合材製品の使用。
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