JP2010106186A - 樹脂用相溶化剤 - Google Patents

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賢司 串田
Sadanori Kumazawa
貞紀 熊澤
Shoichi Higuchi
彰一 樋口
Nobuhiro Ao
信博 阿尾
Hiroaki Ichioka
宏章 市岡
Miyuki Hayashi
美有紀 林
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Abstract

【課題】 耐衝撃性等の機械物性を損なうことなく、極性の異なる熱可塑性樹脂とバイオマス由来樹脂同士を良好に相溶させる相溶化剤を提供する。
【解決手段】 ビスフェノール化合物のアルキレンオキシド付加物(a1)とジカルボン酸(a2)からなるポリエステル(A)とエチレン性不飽和モノマー共重合体(B)を含有してなる相溶化剤において、(A)がカルボキシル基および/または水酸基を有し、(B)が、(A)と反応し得る、酸無水物基、エポキシ基、イソシアナート基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基およびチオール基からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応性基を有し、(B)が9.5〜12のSP値を有することを特徴とする樹脂用相溶化剤(C)。
【選択図】 なし

Description

本発明は樹脂用相溶化剤に関する。さらに詳しくは極性の異なる複数の樹脂を良好に相溶させる相溶化剤に関する。
近年、極性、樹脂物性および成形性等、異なる性質を有するポリマー同士をブレンドするポリマーブレンドによる樹脂の改質が盛んに検討されている。例えば、スチレン系熱可塑性エラストマーを相溶化剤として使用する方法等が提案されている(例えば特許文献1、2参照)。
特開昭56−100840号公報 特開平 6−256417号公報
しかしながら上記従来技術では、従来のポリマーブレンドによる組成物を成形した場合は、耐衝撃性が不十分であるという問題があった。
本発明の目的は、耐衝撃性等の機械物性を損なうことなく、極性の異なる複数の樹脂を良好に相溶させる相溶化剤を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、ビスフェノール化合物のアルキレンオキシド付加物(a1)とジカルボン酸(a2)からなるポリエステル(A)とエチレン性不飽和モノマー共重合体(B)を含有してなる相溶化剤において、(A)がカルボキシル基および/または水酸基を有し、(B)が、(A)と反応し得る、酸無水物基、エポキシ基、イソシアナート基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基およびチオール基からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応性基を有し、(B)が9.5〜12のSP値を有することを特徴とする樹脂用相溶化剤(C);並びに、熱可塑性樹脂(D)、バイオマス由来樹脂(E)および該相溶化剤(C)を含有してなる樹脂組成物である。
本発明の樹脂用相溶化剤は下記の効果を奏する。
(1)極性の異なるバイオマス由来樹脂と熱可塑性樹脂同士を良好に相溶させることができる。
(2)該相溶化剤を極性の異なるバイオマス由来樹脂および熱可塑性樹脂に含有させてなる樹脂組成物を成形してなる成形品は、耐衝撃性等の機械物性に優れる。
[ポリエステル(A)]
本発明におけるポリエステル(A)は、ビスフェノール化合物のアルキレンオキシド(以下AOと略記)付加物(a1)とジカルボン酸(a2)からなり、後述のエチレン性不飽和モノマー共重合体(B)と反応し得る、カルボキシル基および/または水酸基を有するポリエステルである。
(a1)を構成するビスフェノール化合物としては、炭素数(以下Cと略記)12〜20、例えばビスフェノールA(4,4’−ジヒドロキシジフェニル−2,2−プロパン)、ビスフェノールF(4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン)、ビスフェノールS(4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン)、4,4’−ジヒドロキシジフェニル−2,2−ブタン等が挙げられる。これらのうち後述する熱可塑性樹脂(D)との相溶性の観点から好ましいのはビスフェノールAである。
AOとしては、C2〜4のAO[エチレンオキシド(以下EOと略記)、プロピレンオキシド(以下POと略記)、1,2−、2,3−および1,3−ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン(以下THFと略記)およびこれらの2種以上の併用系]が挙げられるが、必要により他のAOまたは置換AO(以下、これらも含めてAOと総称する。)、例えばC5〜12のα−オレフィンオキシド、スチレンオキシド、エピハロヒドリン(エピクロルヒドリン等)を少しの割合(例えば、全AOの重量に基づいて30%以下)で併用することもできる。2種以上のAOを併用するときの結合形式はランダムおよび/またはブロックのいずれでもよい。
AOとして好ましいのは、EO単独およびEOと他のAOとの併用(ブロックおよび/またはランダム付加)である。
本発明におけるビスフェノール化合物のAO付加物(a1)は、上記ビスフェノール化合物にAOを公知の方法、例えばアルカリ触媒存在下、100〜200℃の温度で付加反応させることにより製造することができる。AOの付加モル数(ビスフェノール化合物の水酸基1個当り)は、後述する成形品の機械物性および後述する熱可塑性樹脂(D)との相溶性の観点から好ましくは1〜20モル、さらに好ましくは2〜10モルである。
(a1)の数平均分子量[以下Mnと略記。測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法による。]は、上記と同様の観点から好ましくは300〜4,000、さらに好ましくは400〜3,000である。
ジカルボン酸(a2)としては、脂肪族、芳香環含有および脂環含有ジカルボン酸、これらのエステル形成性誘導体[例えば酸無水物および低級(C1〜4)アルキルエステル]、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、C2〜40(好ましくは4〜20、さらに好ましくは6〜12)、例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸が挙げられる。
芳香環含有ジカルボン酸としては、C8〜20(好ましくは8〜16、さらに好ましくは8〜14)、例えばオルト−、イソ−およびテレフタル酸、ナフタレン−2,6−および−2,7−ジカルボン酸、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、トリレンジカルボン酸、キシリレンジカルボン酸および5−スルホイソフタル酸アルカリ金属(例えばリチウム、ナトリウムおよびカリウム)塩が挙げられる。
脂環含有ジカルボン酸としては、C5〜20(好ましくは6〜18、さらに好ましくは8〜14)、例えばシクロプロパンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸、ジシクロヘキシル−4,4’−ジカルボン酸およびショウノウ酸が挙げられる。
エステル形成性誘導体のうち酸無水物としては、上記ジカルボン酸の無水物、例えば無水マレイン酸、無水イタコン酸および無水フタル酸;低級(C1〜4)アルキルエステルとしては上記ジカルボン酸の低級アルキルエステル、例えばアジピン酸ジメチルおよびオルト−、イソ−およびテレフタル酸ジメチルが挙げられる。
ポリエステル(A)の構成成分としては、(a1)以外のジオール(a3)をさらに含有させてもよい。
ジオール(a3)としては、C2〜12(好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜8)の2価アルコール(脂肪族、脂環含有および芳香脂肪族2価アルコール)、該2価アルコールのAO付加物、C3〜C36の3級アミノ基含有ジオール、および2価フェノール(前記ビスフェノール化合物は除く)のAO付加物等が挙げられる。
2価アルコールのうち脂肪族2価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール(以下それぞれEG、PG、1,4−BD、1,6−HD、NPGと略記)および1,12−ドデカンジオール等が挙げられる。
脂環含有2価アルコールとしては、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロオクタンジオールおよび1,3−シクロペンタンジオール等が挙げられる。
芳香脂肪族2価アルコールとしては、キシリレンジオール、1−フェニル−1,2−エタンジオールおよび1,4−ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン等が挙げられる。
上記2価アルコールのAO付加物としては、上記2価アルコールの前記AO付加物が挙げられる。該AO付加物のMnは、ポリエステル化反応時の反応性および後述する熱可塑性樹脂(D)との相溶性の観点から好ましくは100〜1,000、さらに好ましくは150〜800である。
3級アミノ基含有ジオールとしては、脂肪族または脂環含有1級モノアミン(C1〜12、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜8)のビスヒドロキシアルキル(アルキル基はC1〜12、好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜8)化物および芳香(脂肪)族1級モノアミン(C6〜12)のビスヒドロキシアルキル(アルキル基はC1〜12)化物等が挙げられる。
モノアミンのビスヒドロキシアルキル化物は、種々の方法、例えば、モノアミンとC2〜4のAO[EO、PO、ブチレンオキシド等]とを反応させるか、モノアミンとC1〜12のハロゲン化ヒドロキシアルキル(2−ブロモエチルアルコール、3−クロロプロピルアルコール等)とを反応させることにより容易に得ることができる。
脂肪族1級モノアミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、1−および2−プロピルアミン、n−およびi−アミルアミン、ヘキシルアミン、1,3−ジメチルブチルアミン、3,3−ジメチルブチルアミン、2−および3−アミノヘプタン、ヘプチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミンおよびドデシルアミン等が挙げられる。
脂環含有1級モノアミンとしては、シクロプロピルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。
芳香(脂肪)族1級モノアミンとしては、アニリンおよびベンジルアミン等が挙げられる。
2価フェノールのAO付加物を構成する2価フェノールとしては、単環2価フェノール(C6〜10、例えばハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、ウルシオール)および縮合多環2価フェノール(C10〜18、例えばジヒドロキシナフタレン、ビナフトール等)等が挙げられる。
ポリエステル化反応は通常、触媒の存在下に行われる。触媒としては従来一般に用いられているIIA 族( Mg 、Ca等)、IIB 族(Zn等)、IIIA 族(Al等) 、IVA 族(Ge、Sn等)、IVB族(Ti等)、VA族(Sb等)、VIIB族(Mn等)およびVIII族(Fe等)の金属の化合物〔酸化物、塩化物、有機金属化合物(アルキル基、アリール基等が金属に直結したもの)等〕が挙げられる。これらは単独もしくは2種以上併用して用いられる。
該触媒の使用量は、(a1)、(a2)および必要により用いられる(a3)の合計重量に基づいて、生産性および成形品の機械物性の観点から好ましくは0.001〜5%、さらに好ましくは0.05〜2%である。
(A)の製造法としては、例えば(a1)、(a2)、触媒および必要により(a3)を一括して反応槽に仕込み、水の存在下または非存在下に、高温(160〜270℃)、加圧(0.1〜1MPa)下で反応させることによって中間体を生成させ、その後減圧下(0.03〜3kPa)で重合させる方法が挙げられる。
反応終点は得られたポリエステルの酸価(mgKOH/g、以下は数値のみで示す。)または水酸基価(mgKOH/g、以下は数値のみで示す。)で確認することができ、反応終点における酸価は、通常125以下、熱安定性の観点から好ましくは0〜90、さらに好ましくは0〜5、とくに好ましくは0;反応終点における水酸基価は、通常1〜250、成形品の機械物性および熱可塑性樹脂(D)との相溶性の観点から好ましくは2〜100、さらに好ましくは2.5〜50、とくに好ましくは3〜20;また、反応終点における(酸価+水酸基価)は、通常1〜375、上記と同様の観点から好ましくは2〜190、さらに好ましくは2.5〜55、とくに好ましくは3〜20である。
ポリエステル(A)の重量平均分子量[以下Mwと略記。測定はGPC法による。]は、成形品の機械物性および後述する熱可塑性樹脂(D)との相溶性の観点から好ましくは2,000〜100,000、さらに好ましくは4,000〜50,000、特に好ましくは8,000〜20,000である。
ポリエステル(A)は、ジイソシアネートと反応させて、NCO基を末端に含有するプレポリマーとしてもよい。
ジイソシアネート(以下DIと略記)としては、C(NCO基中のCを除く、以下同様)6〜20の芳香族DI、C2〜18の脂肪族DI、C4〜15の脂環式DI、C8〜15の芳香脂肪族DI、これらのDIの変性体およびこれらの2種以上の混合物が使用できる。
芳香族DIの具体例としては、1,3−および1,4−フェニレンDI、2,4−および/または2,6−トリレンDI(TDI)、粗製TDI、2,4’−および/または4,4’−ジフェニルメタンDI(2,4’−および/または4,4’−MDI)、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンDI等が挙げられる。
脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、エチレンDI、テトラメチレンDI、ヘキサメチレンDI(HDI)、ドデカメチレンDI、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンDI、リジンDI、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等が挙げられる。
脂環式DIの具体例としては、イソホロンDI(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−DI(水添MDI)、シクロヘキシレンDI、メチルシクロヘキシレンDI(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−および/または2,6−ノルボルナンDI等が挙げられる。
芳香脂肪族DIの具体例としては、m−およびp−キシリレンDI(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンDI(TMXDI)等が挙げられる。
また、上記DIの変性体としては、ウレタン変性体、ウレア変性体、カルボジイミド変性体およびウレトジオン変性体等が挙げられる。これらのうち、エチレン性不飽和モノマー共重合体(B)との反応性の観点から好ましいのはTDI、MDIおよびHDI、さらに好ましいのはHDIである。
ウレタン化反応を促進するために、必要により種々のウレタン化触媒を使用してもよい。このような触媒としては、金属触媒、アミン触媒およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。 金属触媒としては、錫触媒(トリメチルチンラウレート、トリメチルチンヒドロキサイド、ジメチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチルチンマレエート等)、鉛触媒(オレイン酸鉛、2−エチルヘキサン酸鉛、ナフテン酸鉛、オクテン酸鉛等)、その他の金属触媒[ナフテン酸金属塩(ナフテン酸コバルト等)、フェニル水銀プロピオン酸塩等]等が挙げられる。
アミン触媒としては、C4〜9、例えばトリエチルアミン、ジエチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルヘキシレンジアミン、ジアザビシクロアルケン〔1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7[登録商標「DBU」、サンアプロ(株)製]等〕、ジアルキル(アルキル基はC1〜4)アミノアルキル(C2〜8)アミン(ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノオクチルアミン、ジプロピルアミノプロピルアミン等)および複素環式アミノアルキル(C2〜6)アミン[2−(1−アジリジニル)エチルアミン、4−(1−ピペリジニル)−2−ヘキシルアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン]等のアミン、それらのアミンの炭酸塩および有機酸(ギ酸等)塩等が挙げられる。
これらの触媒の使用量は、ポリエステル(A)とDIの合計重量に基づいて、通常0.0001〜3%、好ましくは0.001〜2%である。
[エチレン性不飽和モノマー共重合体(B)]
本発明における(B)は、前記(A)と反応し得る、酸無水物基、エポキシ基、イソシアナート基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基およびチオール基からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応性基を有し、9.5〜12のSP(溶解度パラメーター)値を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体である。
ここにおいてSP値とは、凝集エネルギー密度をΔE、分子容をVとするとき、下記の式で定義される量を意味するものとする。

SP値=(ΔE/V)1/2

具体的なSP値の求め方は例えばFedorsの方法が知られており、該方法は、該方法で得られたSP値とともに、「A Method for Estimating
both the Solubility Parameters and Molar Volumes of Liquids,POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,FEBRUARY,1974,vol.14,Issue2、p.147−154」に記載されており、本発明ではこれらを用いることができる。
(B)を形成するエチレン性不飽和モノマー(b0)には、ビニル炭化水素(b01)、カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー(b02)、ビニルエステル(b03)、ビニルエーテル(b04)およびアルキル(メタ)アクリレート(b05)からなる群から選ばれる少なくとも1種のモノマー(b0)と後述の不飽和モノマー(x)が含まれる。
(b01)としては、(b011)脂肪族ビニル炭化水素、C2〜20、例えばエチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン、ブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン;(b012)脂環含有ビニル炭化水素、C4〜15、例えばシクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ピネン、リモネン、インデン、ビニルシクロヘキセン、エチリデンビシクロヘプテン;(b013)芳香環含有ビニル炭化水素、C8〜20、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルケトン、トリビニルベンゼン等が挙げられる。
(b02)としては、C3〜20、例えば(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸等のカルボキシル基含有ビニル系モノマーが挙げられる。
(b03)としては、C4〜20、例えば酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル4−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、ジアルキル(アルキル基はC2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環含有のアルキル基)フマレート、ジアルキル(アルキル基は上記に同じ。)マレエートが挙げられる。
(b04)としては、C3〜20、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル、ビニルブチルエーテル、ビニル2−エチルヘキシルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニル2−メトキシエチルエーテル、メトキシブタジエン、ビニル2−ブトキシエチルエーテル、3,4−ジヒドロ1,2−ピラン、2−ブトキシ−2’−ビニロキシジエチルエーテル、ビニル2−エチルメルカプトエチルエーテル、ポリ(メタ)アリロキシアルカン[ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタン、テトラメタアリロキシエタン等]が挙げられる。
(b05)としては、C1〜30のアルキル基を有する以下のアルキル(メタ)アクリレート(b051)〜(b052)が挙げられる。
(b051)アルキル基(C1〜4)を有する(メタ)アクリレート
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−またはi−プロピル、(メタ)アクリル酸n−、i−またはsec−ブチル等
(b052)直鎖および/または分岐アルキル基(C8〜15)を有する(メタ)アクリレート
(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−イソデシル、(メタ)アクリル酸n−ウンデシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルウンデシル、(メタ)アクリル酸n−トリデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルドデシル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルトリデシル、(メタ)アクリル酸n−ペンタデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルテトラデシル等
(b53)直鎖および/または分岐アルキル基(C16〜24)を有する(メタ)アクリレート
アクリル酸n−ヘキサデシル、メタクリル酸n−ヘキサデシル、アクリル酸n−オクタデシル、メタクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸n−エイコシル、(メタ)
アクリル酸n−ドコシル、(メタ)アクリル酸2メチルペンタデシル、(メタ)アクリル酸2−ヘキシルデシル基、(メタ)アクリル酸2−メチルヘキサデシル、(メタ)アクリル酸2−オクチルデシル、(メタ)アクリル酸2−ヘキシルドデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルヘプタデシル、(メタ)アクリル酸2−メチルオクタデシル基、(メタ)アクリル酸2−オクチルドデシル、(メタ)アクリル酸2−デシルテトラデシル等
(b54)直鎖および/または分岐アルキル基(C5〜7)を有する(メタ)アクリレート
(メタ)アクリル酸n−、i−、sec−およびネオペンチル(メタ)アクリル酸、ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル等。
これらの共重合させるエチレン性不飽和モノマー(b0)のうち、熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)の相溶性の観点から好ましいのは、(b011)および/または(b051)の組み合わせ、(b013)および/または(b051)の組み合わせ、さらに好ましいのは(b013)および/または(b051)の組み合わせ、とくに好ましいのはスチレンおよび/またはメチル(メタ)アクリレートの組み合わせである。
共重合体(b)は上記(b0)と次に示す、酸無水物基、エポキシ基、イソシアナート基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはチオール基を有する不飽和モノマー(x)を共重合させることで製造することができる。
(x)のうち、酸無水物基を有するエチレン性不飽和モノマー(x1)としては、C4〜10の不飽和ポリ(n=2〜3またはそれ以上、好ましくは2)カルボン酸の無水物、例えば無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、シクロヘキセンジカルボン酸無水物、アコニット酸が挙げられる。
これらは1種単独使用でも、2種併用してもいずれでもよい。これらの(x1)のうち熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)との相溶性および工業上の観点から好ましいのは、不飽和ジカルボン酸の無水物、さらに好ましいのは無水マレイン酸である。
エポキシ基を有する不飽和モノマー(x2)としては、C6〜80、例えばグリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、p−ビニルフェニルフェニルオキサイド、ポリ(グリシジルエーテル)のモノ(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
上記ポリ(グリシジルエーテル)のモノ(メタ)アクリル酸エステルにおけるポリ(グリシジルエーテル)としては、アルキル(C1〜12)グリシジルエーテル、アルケニル(C2〜12の)グリシジルエーテル、および芳香環(C6〜12)含有グリシジルエーテル、の各グリシジル基を開環重合して得られる重合体が挙げられる。
該アルキルグリシジルエーテルとしては、エチル−、n−プロピル−、n−およびi−ブチル−、n−ヘキシル−並びに2−エチルヘキシルグリシジルエーテル等;アルケニルグリシジルエーテルとしては、(メタ)アリル−およびプロペニルグリシジルエーテル等;芳香環含有グリシジルエーテルとしては、フェニルグリシジルエーテル等、が挙げられる。
ポリ(グリシジルエーテル)中のグリシジルエーテル単位の数は、通常2〜30、熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)との相溶性の観点から好ましくは2〜20であり、ポリ(グリシジルエーテル)の分子量は通常140以上かつMw2,000以下、好ましくは分子量140以上かつMw1,000以下である。
これらの(x2)のうち熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)との相溶性および工業上の観点から好ましいのはグリシジル(メタ)アクリレートである。
イソシアナート基を有する不飽和モノマー(x3)としては、C3〜10、例えば2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルメチルベンジルイソシアネートおよびビニルイソシアネートが挙げられる。
水酸基を有する不飽和モノマー(x4)としては、以下の(1)〜(6)が挙げられる。
(1)水酸基含有(メタ)アクリレート
(1−1)下記の一般式(1)で示される(メタ)アクリレート

CH2=C(R1)−COO−(A−O)m−H (1)

式中、R1はHまたはメチル基、AはC2〜4のアルキレン基、mは1〜20(好まし
くは1〜10、さらに好ましくは1)の整数である。
(1−1)としては、例えばヒドロキシアルキル(C2〜4)(メタ)アクリレート[2−ヒドロキシエチルメタアクリレート(以下、HEMAと略記)、2−ヒドロキシエチルアクリレート(以下HEAと略記)、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等]、ヒドロキシアルコキシ(C2〜4)(メタ)アクリレート[2−ヒドロキシエトキシエチル(メタ)アクリレート等]
(1−2)多価(3〜8)アルコールの(メタ)アクリレート
多価アルコールとしては、例えばC3〜12のアルカンポリオール、その分子内もしくは分子間脱水物および糖類等[例えばグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール(それぞれ以下GR、TMP、PE、SOと略記)、ソルビタン、ジGR、蔗糖、メチルグルコシド等]が挙げられ、それらの(メタ)アクリレートとしてはGRモノ−およびジ−(メタ)アクリレート、TMPモノ−およびジ−(メタ)アクリレート、蔗糖(メタ)アクリレート
(2)C3〜12のアルケノール
C3〜12のアルケノール[(メタ)アリルアルコール、(イソ)プロペニルアルコール、クロチルアルコール、1−ブテン−3−オール、1−ブテン−4−オール、1−オクテノール、1−ウンデセノール、1−ドデセノール等]
(3)C4〜12のアルケンジオール
2−ブテン−1,4−ジオール等
(4)C3〜12の、アルケニル基を有する水酸基含有アルケニルエーテル
例えばヒドロキシアルキル(C1〜6)アルケニルエーテル〔例えば2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、並びに(1−2)で挙げた多価アルコールのアルケニル(C3〜12)エーテル[TMPモノ−およびジ−(メタ)アリルエーテル、蔗糖(メタ)アリルエーテル等]〕
(5)水酸基含有芳香族モノマー
o−、m−およびp−ヒドロキシスチレン等
(6)上記(1)〜(5)の(ポリ)オキシアルキレンエーテル
(1)〜(5)の水酸基のうちの少なくとも1個が−O−(A−O)m−A−OHで置換されたモノマー[但し、Aおよびmは前記一般式(1)と同じ]。
(7)C3〜19のビニルエステルモノマー
例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル等を(共)重合後、加水分解して得られるモノマー。
(x4)のうち、ポリエステル(A)との反応性の観点から好ましいのは(1)、(2)、(4)、(5)、(6)、さらに好ましいのは(1−1)、とくに好ましいのはHEA、HEMA、最も好ましいのはHEMAである。
カルボキシル基を有するエチレン性不飽和モノマー(x5)としては、C3〜15、例えば不飽和モノカルボン酸[アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等]、不飽和ジカルボン酸[マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等]が挙げられる。
アミノ基を有するエチレン性不飽和モノマー(x6)としては、C3〜C20の、1〜3級アミノ基含有脂肪族不飽和モノマー、3級アミノ基含有芳香族不飽和モノマー、含窒素複素環含有不飽和モノマー等が挙げられる。
1級アミノ基含有脂肪族不飽和モノマーとしては、例えば、C3〜6のアルケニルアミン[(メタ)アリルアミン、クロチルアミン等]、アミノアルキル(C2〜6)(メタ)アクリレート[アミノエチル(メタ)アクリレート等];
2級アミノ基含有脂肪族不飽和モノマーとしては、例えば、アルキル(C1〜6)アミノアルキル(C2〜6)(メタ)アクリレート[t−ブチルアミノエチルメタクリレート、メチルアミノエチル(メタ)アクリレート等]、ジフェニルアミン(メタ)アクリルアミド[4−ジフェニルアミン(メタ)アクリルアミド、2−ジフェニルアミン(メタ)アクリルアミド等]、C6〜12のジアルケニルアミン[ジ(メタ)アリルアミン等];
3級アミノ基含有脂肪族不飽和モノマーとしては、例えば、ジアルキル(C1〜4)アミノアルキル(C2〜6)(メタ)アクリレート[ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等]、ジアルキル(C1〜4)アミノアルキル(C2〜6)(メタ)アクリルアミド[ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等];
3級アミノ基含有芳香族不飽和モノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアミノスチレン;
含窒素複素環含有不飽和モノマーとしては、例えば、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、N−ビニルピロール、N−ビニルピロリドン、N−ビニルチオピロリドンが挙げられる。
(x6)のうち、熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)との相溶性および工業上の観点から好ましいのは、1級アミノ基含有脂肪族不飽和モノマー、さらに好ましいのはアミノアルキル(C2〜6)(メタ)アクリレート、とくに好ましいのはアミノエチル(メタ)アクリレートである。
チオール基を有する不飽和モノマー(x7)としては、C4〜15、例えばビニル2−エチルメルカプトエチルエーテルが挙げられる。
エチレン性不飽和モノマー共重合体(B)のSP値は9.5〜12、好ましくは10.2〜11.8、さらに好ましくは10.5〜11.5である。(B)のSP値が9.5未満、または12を超えると熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)の相溶性が悪くなる。
(B)のSP値は、(B)を構成するエチレン性不飽和モノマーの組み合わせを選択することにより上記範囲とすることができる。例えばSP値を高めとするためには(x)の割合を増し、SP値を低めとするためには(b0)の割合を増すことで調整することができる。
エチレン性不飽和モノマー共重合体(B)中の上記反応性基の1分子当たりの個数は、(A)と(B)との反応性およびエチレン性不飽和モノマー共重合体(B)と熱可塑性樹脂樹脂(D)との相溶性の観点から好ましくは1〜200個、さらに好ましくは5〜150個である。
本発明におけるエチレン性不飽和モノマー共重合体(B)は、公知の製造方法によって得ることができる。例えば前記のエチレン性不飽和モノマーを溶剤中(溶液重合)でラジカル重合開始剤(c)存在下、および必要により連鎖移動剤(t)の存在下にラジカル重合させることにより得られる。
溶剤としては、例えば、トルエン、キシレンまたはC9〜10のアルキルベンゼン等の芳香族溶剤、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンおよびオクタン等の脂肪族炭化水素(C6〜18)、2−プロパノール、1−ブタノールまたは2−ブタノール等のアルコール溶剤(C3〜8)、メチルエチルケトン等のケトン溶剤が使用できる。
本発明におけるラジカル重合開始剤(c)としては、例えばアゾ化合物(アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル等)および過酸化物〔単官能(分子内にパーオキシド基を1個有するもの)[ベンゾイルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ジクミルパーオキシド等]および多官能(分子内にパーオキシド基を2個以上有するもの)[2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジアリルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート等]〕が挙げられる。
これらのうち、(b0)と(x)との反応性の観点から好ましいのは過酸化物、さらに好ましいのは単官能過酸化物、とくに好ましいのはジ−t−ブチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシドおよびジクミルパーオキシドである。
(c)の使用量は、エチレン性不飽和モノマー(b0)および(x)の合計重量に基づいて、(b0)と(x)の反応性の観点から好ましい下限は0.001%、さらに好ましくは0.01%、特に好ましくは0.1%、工業上の観点から好ましい上限は20%、さらに好ましくは10%、特に好ましくは5%である。
連鎖移動剤(t)としては、例えば、
炭化水素[C6〜24、例えば芳香族炭化水素(トルエン、キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン等)、不飽和脂肪族炭化水素(1−ブテン、2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、1−ヘプテン、2−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−テトラデセン等)];
ハロゲン化炭化水素(C1〜24、例えばジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、ジブロモメタン、トリブロモメタン、四臭化炭素、塩化ベンジル、臭化ベンジル);
アルコール(C1〜24、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール1−ブタノール、2−ブタノール、アリルアルコール);
チオール(C1〜24、例えばエチルチオール、プロピルチオール、1−および2−ブチルチオール、1−および2−ペンチルチオール、1−オクチルチオール、1−ドデシルチオール);
ケトン(C3〜24、例えばアセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、エチルプロピルケトン、エチルブチルケトン);
アルデヒド(C2〜18、例えば2−メチル−2−プロピルアルデヒド、1−および2−ブチルアルデヒド、1−ペンチルアルデヒド、1−ヘキシルアルデヒド、1−オクチルアルデヒド);
フェノール(C6〜36、例えばフェノール、m−、p−およびo−クレゾール);
キノン(C6〜24、例えばヒドロキノン);
アミン(C3〜24、例えばジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−1−ブチルアミン、ジフェニルアミン);
ジスルフィド(C2〜24、例えばジエチルジスルフィド、ジ−1−プロピルジスルフィド、ジ−2−メチル−2−プロピルジスルフィド、ジ−1−ブチルジスルフィド、エチル−1−プロピルジスルフィド、ジ−1−オクチルジスルフィドが挙げられる。
(t)の使用量は、エチレン性不飽和モノマー(b0)と(x)の合計重量に基づいて通常40%以下、(b0)と(x)との反応性および工業上の観点から好ましくは0.05〜20%である。
(b0)と(x)の共重合反応における反応温度は、(b0)と(x)の反応性および重合反応の制御の観点から好ましくは50〜140℃、さらに好ましくは60〜120℃である。
また、重合方法としては、上記の溶液重合の他に、塊状重合、乳化重合または懸濁重合を採用することもできる。さらに、共重合の重合様式としては、ランダム付加重合、交互共重合、グラフト共重合、ブロック共重合のいずれであってもよい。
エチレン性不飽和モノマー共重合体(B)のMwは、後述する成形品の機械物性および熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)の相溶性の観点から好ましくは10,000〜200,000、さらに好ましくは30,000〜150,000である。
[相溶化剤(C)]
本発明の相溶化剤(C)は、上記(A)と(B)を含有してなるものであり、(A)の有する反応性基がカルボキシル基である場合は、(B)の有する反応性基は、(A)と(B)が反応し得るとの観点および熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)との相溶性の観点から好ましいのはエポキシ基、イソシアナート基、水酸基、アミノ基およびチオール基からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応性基であり、また、(A)の有する反応性基が水酸基である場合は、(B)の有する反応性基は、上記と同様の観点から好ましいのは酸無水物、エポキシ基、イソシアナート基およびカルボキシル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応性基である。
(C)においては、(A)と(B)が完全に反応した状態、または部分的に反応した状態のいずれであってもよいが、(A)と(B)の相溶性の観点から好ましいのは(A)と(B)が完全に反応した状態である。
(C)を構成する(A)と(B)の重量比は、熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)の相溶性の観点から好ましくは10/90〜90/10、さらに好ましくは20/80〜80/20、とくに好ましくは30/70〜70/30である。
本発明の相溶化剤(C)の製造方法としては、とくに限定されることはなく、通常(A)と(B)を、押出機、バンバリーミキサーまたはニーダ等の混合機を用いて120〜260℃で均一混合して製造する方法が挙げられる。
[熱可塑性樹脂(D)]
熱可塑性樹脂(D)としては、具体的にはビニル樹脂〔ポリオレフィン樹脂(D1)[例えばポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂等]、ポリ(メタ)アクリル樹脂(D2)[例えばポリメタクリル酸メチル等]、ポリスチレン樹脂(D3)[ビニル基含有芳香族炭化水素単独またはビニル基含有芳香族炭化水素と、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロニトリルおよびブタジエンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを構成単位とする共重合体、例えばポリスチレン、高耐衝撃性ポリスチレン、スチレン/アクリロニトリル共重合体(AN樹脂)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS樹脂)、メタクリル酸メチル/ブタジエン/スチレン共重合体(MBS樹脂)、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体(MS樹脂)等]等〕;ポリエステル樹脂(D4)[例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート等];ポリアミド樹脂(D5)[例えばナイロン66、ナイロン69、ナイロン612、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6/66、ナイロン6/12等];ポリカーボネート樹脂(D6)[例えばポリカーボネート、ポリカーボネート/ABS樹脂アロイ等];ポリアセタール樹脂(D7)およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
これらのうち後述するバイオマス由来樹脂(E)の(D)への分散のしやすさの観点から好ましいのは、ビニル樹脂[(D1)〜(D3)]、ポリエステル樹脂(D4)およびポリカーボネート樹脂(D6)、さらに好ましいのは(D4)および(D6)である。
ビニル樹脂[(D1)〜(D3)]は、以下のビニルモノマーを種々の重合法(ラジカル重合法、チーグラー触媒重合法、メタロセン触媒重合法等)により(共)重合させることにより得られる。
ビニルモノマーとしては、不飽和炭化水素(脂肪族炭化水素、芳香環含有炭化水素、脂環式炭化水素等)、(メタ)アクリロイル基含有モノマー、その他の不飽和モノ−もしくはジカルボン酸およびその誘導体、不飽和アルコールのカルボン酸エステル、不飽和アルコールのアルキルエーテル、ハロゲン含有ビニルモノマー並びにこれらの2種以上の組合せ(ランダムおよび/またはブロック)等が挙げられる。
脂肪族炭化水素としては、C2〜30のオレフィン[エチレン、プロピレン、 C4〜
30のα−オレフィン(1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、 1−ペンテン、1−
オクテン、1−デセン、1−ドデセン等)等]、C4〜30のジエン[アルカジエン(ブタジエン、イソプレン等)、シクロアルカジエン(シクロペンタジエン等)等]等が挙げられる。
芳香環含有炭化水素としては、C8〜30の、スチレンおよびその誘導体、例えばo−、m−およびp−アルキル(C1〜10)スチレン(ビニルトルエン等)、α−アルキル(C1〜10)スチレン(α−メチルスチレン等)およびハロゲン化スチレン(クロロスチレン等)が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基含有モノマーとしては、C3〜30のもの、例えば(メタ)アクリル酸およびその誘導体が挙げられる。
(メタ)アクリル酸の誘導体としては、例えばアルキル(C1〜20)(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等]、ヒドロキシアルキル(C2〜20)(メタ)アクリレート[ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等]、モノ−およびジ−アルキル(C1〜4)アミノアルキル(C2〜4)(メタ)アクリレート[メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等]、シアノ基含有モノマー[(メタ)アクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル等]、不飽和カルボン酸アミド[(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド等]およびエポキシ基含有モノマー[(メタ)クリル酸グリシジル等]が挙げられる。
その他の不飽和モノ−およびジカルボン酸としては、C2〜30(好ましくは3〜20、より好ましくは4〜15)の不飽和モノ−およびジカルボン酸、例えば、クロトン酸、マレイン酸、フマール酸およびイタコン酸等が挙げられ、その誘導体としては、C5〜30、例えばモノ−およびジアルキル(C1〜20)エステル、酸無水物(無水マレイン酸等)および酸イミド(マレイン酸イミド等)等が挙げられる。
不飽和アルコールのカルボン酸エステルとしては、不飽和アルコール[C2〜6、例えばビニルアルコール 、(メタ)アリルアルコール]のカルボン酸(C2〜4、例えば酢
酸、プロピオン酸)エステル(酢酸ビニル等)が挙げられる。
不飽和アルコールのアルキルエーテルとしては、上記不飽和アルコールのアルキル(C1〜20)エーテル(メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等)が挙げられる。
ハロゲン含有ビニルモノマーとしては、C2〜12、例えば塩化ビニル、塩化ビニリデン およびクロロプレンが挙げられる。
ポリオレフィン樹脂(D1)としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体[共重合比(重量比)=0.1/99.9〜99.9/0.1]、プロピレンおよび/またはエチレンと他のα−オレフィン(C4〜12)の1種以上との共重合体(ランダムおよび/またはブロック付加)[共重合比(重量比)=99/1〜5/95]、エチレン/酢酸ビニル共重合体(EVA)[共重合比(重量比)=95/5〜60/40]、エチレン/エチルアクリレート共重合体(EEA)[共重合比(重量比)=95/5〜60/40]等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレンおよび/またはエチレンとC4〜12のα−オレフィンの1種以上との共重合体[共重合比(重量比)=90/10〜10/90、ランダムおよび/またはブロック付加]である。
(D1)のメルトフローレート(以下MFRと略記)は、樹脂物性の観点から好ましくは0.5〜150、より好ましくは1〜100である。(D1)のMFRは、JIS K
6758に準じて(ポリプロピレンの場合:230℃、荷重2.16kgf、ポリエチレンの場合:190℃、荷重2.16kgf)測定される。
ポリ(メタ)アクリル樹脂(D2)としては、例えば前記(メタ)アクリロイル基含有モノマー〔アルキル(C1〜20)(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル等〕の1種以上の(共)重合体[ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリ(メタ)アクリル酸ブチル等]およびこれらのモノマーの1種以上と共重合可能な前記ビニルモノマーの1種以上との共重合体[アクリルモノマー/ビニルモノマー共重合比(重量比)は樹脂物性の観点から好ましくは5/95〜95/5、より好ましくは50/50〜90/10][但し、(B1)に含まれるものは除く]が含まれる。
(D2)のMFRは、樹脂物性の観点から好ましくは0.5〜150、より好ましくは1〜100である。(D2)のMFRは、JIS K7210(1994年)に準じて[ポリアクリル樹脂(D2)の場合は230℃、荷重1.2kgf]測定される。
(D2)の結晶化度は、樹脂物性の観点から好ましくは0〜98%、より好ましくは0〜80%、特に好ましくは0〜70%である。
結晶化度は、X線回折、赤外線吸収スペクトル等の方法によって測定される〔「高分子の固体構造−高分子実験学講座2」(南篠初五郎)、42頁、共立出版1958年刊参照〕。
ポリスチレン樹脂(D3)としては、ビニル基含有芳香族炭化水素単独またはビニル基
含有芳香族炭化水素と、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロニトリルおよびブタジエンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを構成単位とする共重合体が挙げられる。
ビニル基含有芳香族炭化水素としては、C8〜30の、スチレンおよびその誘導体 、
例えばo−、m−およびp−アルキル(C1〜10)スチレン(ビニルトルエン等)、α−アルキル(C1〜10)スチレン(α−メチルスチレン等)およびハロゲン化スチレン(クロロスチレン等)が挙げられる。
(D3)の具体例としては、ポリスチレン、高耐衝撃性ポリスチレン、ポリビニルトルエン、スチレン/アクリロニトリル共重合体(AS樹脂)[共重合比(重量比)=70/30〜80/20]、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体(MS樹脂)[共重合比(重量比)=60/40〜90/10]、スチレン/ブタジエン共重合体[共重合比(重量比)=60/40〜95/5]、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS樹脂)[共重合比(重量比)=(20〜30)/(5〜40)/(40〜70)]、メタクリル酸メチル/ブタジエン/スチレン共重合体(MBS樹脂)[共重合比(重量比)=(20〜30)/(5〜40)/(40〜70)]、メタクリル酸メチル/アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(MABS樹脂)[共重合比(重量比)=(48〜70)/(0〜5)/(2〜20)/(25〜50)]等が挙げられる。
(D3)のMFRは、樹脂物性の観点から好ましくは0.5〜150、さらに好ましくは1〜100である。(D3)のMFRは、JIS K6871(1994年)に準じて(ポリスチレン樹脂の場合は230℃、荷重1.2kgf)測定される。
ポリエステル樹脂(D4)としては、芳香環含有ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート等)および脂肪族ポリエステル(ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート、ポリ−ε−カプロラクトン等)が挙げられる。
(D4)の固有粘度[η]は、樹脂物性の観点から好ましくは0.1〜4、より好ましくは0.2〜3.5、特に好ましくは0.3〜3である。ここにおいて[η]はポリマーの0.5重量%オルトクロロフェノール溶液について、25℃でウベローデ1A粘度計を用いて測定される値(単位はdl/g)で、以下同様である。なお、[η]は以下において数値のみで示す。
ポリカーボネート樹脂(D6)としては、ビスフェノール(C12〜20、例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’−ジヒドロキシジフェニル−2,2−ブタン等)系ポリカーボネート、例えば上記ビスフェノールとホスゲンまたは炭酸ジエステルとの縮合物が挙げられる。
ビスフェノールとしては、C12〜20、例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’−ジヒドロキシジフェニル−2,2−ブタンが挙げられ、これらのうち分散性の観点からより好ましいのはビスフェノールAである。
(D6)のMFRは、樹脂物性の観点から好ましくは0.5〜150、さらに好ましくは1〜100である。(D6)のMFRは、JIS K7210(1994年)に準じて(ポリカーボネート樹脂の場合は280℃、荷重2.16kgf)測定される。
[バイオマス由来樹脂(E)]
バイオマス由来樹脂(E)としては、具体的にはポリ乳酸(E1)、ポリヒドロキシブチレート(E2)、ポリトリメチレンテレフタレート(E3)、エステル化デンプン(E4)およびセルロースアセテート(E5)およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
これらのうち(E)の(D)への分散のしやすさの観点から好ましいのは、(E1)〜(E3)、さらに好ましいのは(E1)、(E2)である。
ポリ乳酸(E1)には、乳酸単独重合体を含む、乳酸成分が50重量%以上のポリマーが含まれる。具体例としては、
(1)ポリ乳酸
(2)乳酸と他の脂肪族オキシカルボン酸とのコポリマー
(3)乳酸、脂肪族多価アルコールと脂肪族多塩基酸とのコポリマー
(4)(1)〜(3)のいずれかの組み合わせによる混合物
等が挙げられる。
本発明で用いられる乳酸としては、L−、D−およびDL−乳酸、それらの混合物、および乳酸の環状二量体であるラクチドが挙げられる。
(E1)の製造方法の具体例としては、下記の方法が挙げられるが、その製造方法は特に限定されない。
[1]乳酸または乳酸と脂肪族オキシカルボン酸の混合物を原料として、直接脱水重縮合する方法(例えば米国特許5310865号明細書記載の製造方法)
[2]乳酸の環状二量体(ラクチド)を溶融重合する開環重合法(例えば米国特許2758987号明細書記載の製造方法)
[3]乳酸と脂肪族オキシカルボン酸の環状二量体、例えばラクチドやグリコリドとε−カプロラクトンを、触媒の存在下、溶融重合する開環重合法(例えば米国特許4057537号明細書記載の製造方法)
[4]乳酸、脂肪族二価アルコールと脂肪族二塩基酸の混合物を、直接脱水重縮合する方法(例えば米国特許5428126号明細書記載の製造方法)
[5]ポリ乳酸と脂肪族二価アルコールと脂肪族二塩基酸とのポリマーを、有機溶媒存在下に縮合する方法(例えば欧州特許公報0712880 A2号明細書記載の製造方法)
[6]乳酸を触媒の存在下、脱水重縮合反応を行うことによりポリエステル重合体を製造するに際し、少なくとも一部の工程で固相重合を行う方法
また、少量のトリメチロールプロパン(以下TMPと略記)、グリセリン(以下GRと略記)等の脂肪族多価アルコール、ブタンテトラカルボン酸等の脂肪族多塩基酸、多糖類等の多価アルコールを共存させて共重合させてもよく、またジイソシアネート化合物等の結合剤(高分子鎖延長剤)を用いて分子量を高めてもよく、ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルパーオキシド等の過酸化物で架橋させてもよい。
(E1)の重量平均分子量[以下Mwと略記。測定はGPC法による。]や分子量分布は、特に制限されないが、(D)との相溶性および工業上の観点からMwは好ましくは500〜1,000,000、さらに好ましくは1,000〜800,000、とくに好ましくは2,000〜500,000である。
分子量の調整は、モノマー濃度、その他原料濃度、反応温度等の条件を調整することで可能であり、高分子量ポリ乳酸の熱分解、加水分解、エステル交換等により低分子量化することでも調整可能である。
ポリヒドロキシブチレート(E2)には、発酵合成法および化学合成法により得られるものが含まれる。発酵法により得られるポリヒドロキシブチレートは、ポリ[(R)−3−ヒドロキシブタン酸]ホモポリマーであり、化学合成法で得られるものは、ポリ[(R)−3−ヒドロキシブタン酸]とポリ[(S)−3−ヒドロキシブタン酸]との混合物(ラセミ体)である。ここにおいて、(R)は不斉中心炭素原子に結合している4個の基を順位法則の優先性の高い順(水酸基、CH2COOH基、メチル基、H)に右回りを表し、(S)は左回りを示す。
(E2)の製造方法の具体例としては、下記の方法が挙げられるが、その製造方法は特に限定されない。
[1]ポリヒドロキシブチレート生産能を有している微生物を炭素源、窒素源、無機イオンおよび必要に応じその他の有機成分を含有する通常の培地で培養することにより菌体内にポリヒドロキシブチレートを蓄積させ、クロロホルム等の有機溶媒により抽出する方法(例えば特開平9−131186号公報記載の製造方法)。
[2]ポリヒドロキシブチレート合成遺伝子を含む組換えDNAを導入して形質転換させた微生物を培養し、その菌体内に生成したポリヒドロキシブチレートを採取する方法(例えば特開平10−176070号公報記載の製造方法)。
[3]ヒドロキシブタン酸を原料として、直接脱水重縮合する方法(例えば米国特許5310865号明細書記載に示されている製造方法)
[4]β−ブチロラクトンを、触媒の存在下、溶融重合する開環重合法(例えば特開平11−323115号公報記載の製造方法)
(E2)のMwや分子量分布は、特に制限されないが、(D)との相溶性および工業上の観点からMwは好ましくは500〜5,000,000、さらに好ましくは1,000〜3,000,000、特に好ましくは2,000〜1,000,000である。
分子量の調整は、モノマー濃度、その他原料濃度、反応温度等の条件を調整することで可能であり、高分子量ポリヒドロキシブチレートの熱分解、加水分解、エステル交換等により低分子量化することでも調整可能である。
ポリトリメチレンテレフタレート(E3)には、1,3−プロパンジオールとテレフタル酸から得られるものが含まれる。ここで1,3−プロパンジオールは植物発酵により製造されるものである。1,3−プロパンジオールの製造方法としては特に限定されないが、例えば、トウモロコシ等の植物を発酵させてグルコースを製造し、1,3−プロパンジオールに変換する方法等が挙げられる(特公表2006−504412号公報記載の方法等)。
1,3−プロパンジオールとテレフタル酸の反応は、前記公知の方法(例えば、米国特許5428126号明細書記載の製造方法)により行われる。
(E3)のMwや分子量分布は、特に制限されないが、(D)との相溶性および工業上の観点からMwは好ましくは500〜1,000,000、さらに好ましくは1,000〜800,000、とくに好ましくは2,000〜500,000である。
分子量の調整は、モノマー濃度、その他原料濃度、反応温度等の条件を調整することで可能であり、高分子量ポリトリメチレンテレフタレートの熱分解、加水分解、エステル交換等により低分子量化することでも調整可能である。
エステル化デンプン(E4)としては、例えば特開2006−299271号公報に記載のもの、すなわちデンプンのC2〜22エステル、例えばデンプンの酢酸エステル、プロピオン酸エステル、酪酸エステル、ペンタン酸エステルおよびヘキサン酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種のデンプンエステルが挙げられる。
(E4)のMwや分子量分布は、特に制限されないが、(D)との相溶性および工業上の観点からMwは好ましくは3,000〜1,000,000、さらに好ましくは10,000〜500,000、特に好ましくは30,000〜100,000である。
セルロースアセテート(E5)としては、例えば特開2008−56768号公報に記載のもの、例えばセルローストリアセテート、その他のアセチル化度の異なるセルロースアセテートが挙げられる。
(E5)のMwや分子量分布は、特に制限されないが、(D)との相溶性および工業上の観点からMwは好ましくは10,000〜500,000、さらに好ましくは30,000〜300,000、特に好ましくは100,000〜250,000である。
[成形用樹脂組成物(X)]
本発明の成形用樹脂組成物(X)は、熱可塑性樹脂(D)、バイオマス由来樹脂(E)および相溶化剤(C)を含有してなり、後述する方法で成形される。
(X)における(D)と(E)の重量比は、成形品の機械物性および環境対応の観点から好ましくは10/90〜90/10、さらに好ましくは25/75〜85/15、とくに好ましくは50/50〜75/25である。
(X)の製造方法には、次の[1]、[2]の方法が含まれる。
[1](C)を(D)および/または(E)に含有させて、(C)、(D)、(E)を含有する樹脂組成物とし、これを成形して、後述の耐衝撃性に優れる成形品とする方法が挙げられる。相溶化剤(C)を含有する樹脂組成物の製造方法には、(1)相溶化剤(C)、(D)、(E)および必要により後述の添加剤(F)を成形品中の割合と同じ割合で一括混合して(X)とする方法;
[2]相溶化剤の全量、(D)の一部および/または(E)の一部および必要により(F)の一部もしくは全量とを混合して高濃度の相溶化剤を含有するマスターバッチ樹脂組成物(MX)を一旦作成し、その後残りの(D)、(E)、および必要により(F)の残りを加えて混合し成形用樹脂組成物(X)とする方法。
これらの方法のうち、相溶化剤の混練効率の観点から好ましいのは[2]の方法である。
上記(MX)における相溶化剤(C)の含有量は、熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)の相溶性および工業上の観点から、(D)および/または(E)、並びに(C)の合計重量に基づいて好ましくは30〜80%、さらに好ましくは40〜60%である。
(X)における相溶化剤(C)の含有量は、熱可塑性樹脂(D)とバイオマス由来樹脂(E)の相溶性および工業上の観点から(D)、(E)および(C)の合計重量に基づいて好ましくは0.1〜30%、さらに好ましくは0.5〜20%である。
上記相溶化剤(C)を含有する樹脂組成物[マスターバッチ樹脂組成物(MX)および成形用樹脂組成物(X)]の具体的な混合、混練方法としては、例えば
<1> 相溶化剤、(D)、(E)および必要により(F)を、例えば粉体混合機〔ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、バンバリーミキサー[商品名、Farrel(株)製]等〕で例えば0〜80℃で混合した後、溶融混練装置{バッチ混練機(反応槽等)、連続混練機〔FCM[商品名、Farrel(株)製]、LCM[商品名、(株)神戸製鋼所製]、CIM[商品名、(株)日本製鋼所製]等〕、単軸押出機、二軸押出機等}を使用して120〜280℃で2〜30分間混練する方法;
<2> 相溶化剤、(D)および/または(E)および必要により(F)を上記粉体混合をすることなく、上記と同様の溶融混練装置を使用して同様の条件で直接混練する方法;
<3> 相溶化剤、(D)、(E)および必要により(F)を、撹拌機付きの混合槽で、必要により溶媒(トルエン、キシレン等)の存在下、60〜140℃で混合し、溶媒を使用した場合、減圧下で溶媒を除く方法、等が挙げられる。
これらの方法のうち混練効率、生産性の観点から<1>の方法が好ましい。
[添加剤(F)]
本発明の樹脂組成物[マスターバッチ樹脂組成物(MX)および成形用樹脂組成物(X)]は、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により種々の添加剤(F)を含有させることができる。
(F)としては、着色剤(F1)、難燃剤(F2)、充填剤(F3)、帯電防止剤(F4)、酸化防止剤(F5)および紫外線吸収剤(F6)からなる群から選ばれる1種または2種以上が挙げられる。
着色剤(F1)としては、顔料、染料等が挙げられ、顔料としては、例えば白色顔料(酸化チタン、亜鉛華、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等)、黒色顔料(カーボンブラック、鉄黒、アニリンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等)、黄色顔料(黄鉛、カドミイエロー、酸化鉄イエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、オイルイエロー2G等)、橙色顔料(赤口黄鉛、クロムバーミリオン、カドミオレンジ、ピラゾロンオレンジ等)、赤色顔料(ベンガラ、カドミレッド、パーマネントレッド、レーキレッドC、カーミン6B、ピグメントスカーレット3B、パーマネントレッドF5R、キナクリドンレッド、チオインジゴマルーン等)、紫色顔料(コバルトバイオレット、ミネラルバイオレット等)、青色染顔料(群青、紺青、コバルトブルー、フタロシアニンブルー等)、緑色顔料(フタロシアニングリーン、クロムグリーン等)、金属粉末顔料(アルミ粉、ブロンズ粉、パールエッセンス等);染料としては、例えばアゾ、アンスラキノン、インジゴイド、硫化、トリフェニルメタン、ピラゾロン、スチルベン、ジフェニルメタン、キサンテン、アリザリン、アクリジン、キノンイミン、チアゾール、メチン、ニトロ、ニトロソおよびアニリン染料が挙げられる。
難燃剤(F2)としては、有機難燃剤〔含リン化合物[リン酸エステル(トリクレジルホスフェート等)等]、含臭素化合物(テトラブロモビスフェノールA、デカブロモビフェニルエーテル等)、含塩素化合物(塩素化パラフィン、無水ヘット酸等)等〕;無機難燃剤〔三酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、ホウ酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、水酸化アルミニウム、赤リン、水酸化マグネシウム、ポリリン酸アンモニウム等〕等が挙げられる。
充填剤(F3)としては、金属粉(アルミニウム粉、銅粉等)、金属酸化物(アルミナ、ケイ灰石、シリカ、タルク、マイカ、クレー、焼成カオリン等)、金属水酸化物(水酸化アルミニウム等)、金属塩(炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム等)、繊維[無機繊維(炭素繊維、繊維素、α−繊維素、ガラス繊維、アスベスト等)、有機繊維(コットン、ジュート、ナイロン、アクリルおよびレーヨン繊維等)等]、マイクロバルーン(ガラス、シラス、フェノール樹脂等)、炭素類(カーボンブラック、石墨、石炭粉等)、金属硫化物(二硫化モリブデン等)、有機粉(木粉等)等が挙げられる。
帯電防止剤(F4)としては、下記および米国特許第3,929,678および4,331,447号明細書に記載の、非イオン性、カチオン性、アニオン性および両性の界面活性剤が挙げられる。
(1)非イオン性界面活性剤
AO付加型ノニオニックス、例えば疎水性基(C8〜24またはそれ以上)を有する活性水素原子含有化合物[飽和および不飽和の、高級アルコール(C8〜18)、高級脂肪族アミン(C8〜24)および高級脂肪酸(C8〜24)等:例えばアルキルもしくはアルケニル(ドデシル、ステアリル、オレイル等)アルコールおよびアミン、およびアルカ
ンもしくはアルケン酸(ラウリン、ステアリンおよびオレイン酸等)]の(ポリ)オキシアルキレン誘導体〔AO[C2〜4、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド(以下それぞれEO、PO、BOと略記)およびこれらの2種以上の併用、とくに好ましいのはEO](1〜500モルまたはそれ以上)付加物(分子量174以上かつMw50,000以下)、およびポリアルキレングリコール[例えばポリエチレングリコール(以下PEGと略記)、分子量150以上かつMw10,000以下]の高級脂肪酸モノ−およびジ−エステル];多価アルコール[前記のもの、例えばGR、PEおよびソルビタン]の高級脂肪酸(上記)エステルの(ポリ)オキシアルキレン誘導体(同上、分子量320以上かつMw60,000以下:例えばツイーン型ノニオニックス);高級脂肪酸(上記)の(アルカノール)アミドの(ポリ)オキシアルキレン誘導体(同上、分子量330以上かつMw60,000以下);多価アルコール(上記)アルキル(C3〜60)エーテルの(ポリ)オキシアルキレン誘導体(同上、分子量180以上かつMw50,000以下);およびポリオキシプロピレンポリオール[多価アルコール(上記)およびポリアミン(C2〜10、例えばエチレンジアミン、ジエチレントリアミン)のポリオキシプロピレン誘導体[例えばポリプロピレングリコール(以下PPGと略記)およびエチレンジアミンPO付加物;Mw500〜10,000)]のポリオキシエチレン誘導体(Mw1,000〜80,000)[プルロニック型およびテトロニック型ノニオニックス];多価アルコール(C3〜60)型ノニオニックス、例えば多価アルコール(上記)の脂肪酸(上記)エステル、多価アルコール(上記)アルキル(C3〜60)エーテル、および脂肪酸(上記)アルカノールアミド;並びに、アミンオキシド型ノニオニックス、例えば(ヒドロキシ)アルキル(C10〜18:ドデシル、ステアリル、オレイル、2−ヒドロキシドデシル等)ジ(ヒドロキシ)アルキル(C1〜3:メチル、エチル、2−ヒドロキシエチル等)アミンオキシド。
(2)カチオン性界面活性剤
第4級アンモニウム塩型カチオニックス、例えばテトラアルキルアンモニウム塩(C11〜100)、例えばアルキル(C8〜18:ラウリル、ステアリル等)トリメチルアンモニウム塩およびジアルキル(C8〜18:デシル、オクチル等)ジメチルアンモニウム塩;トリアルキルベンジルアンモニウム塩(C17〜80)、例えばラウリルジメチルベンジルアンモニウム塩;アルキル(C8〜60)ピリジニウム塩、例えばセチルピリジニウム塩;(ポリ)オキシアルキレン(C2〜4、重合度1〜100またはそれ以上)トリアルキルアンモニウム塩(C12〜100)、例えばポリオキシエチレンラウリルジメチルアンモニウム塩;およびアシル(C8〜18)アミノアルキル(C2〜4)もしくはアシル(C8〜18)オキシアルキル(C2〜4)トリ[(ヒドロキシ)アルキル(C1〜4)]アンモニウム塩、例えばステアラミドエチルジエチルメチルアンモニウム塩(サパミン型4級アンモニウム塩)[これらの塩には、例えばハライド(クロライド、ブロマイド等)、アルキルサルフェート(メトサルフェート等)および有機酸(下記)の塩が含まれる];並びにアミン塩型カチオニックス:1〜3級アミン[例えば高級脂肪族アミン(C12〜60:ラウリル、ステアリルおよびセチルアミン、硬化牛脂アミン、ロジンアミン等)、脂肪族アミン(メチルアミン、ジエチルアミン等)のポリオキシアルキレン誘導体(上記;EO付加物等)、およびアシルアミノアルキルもしくはアシルオキシアルキル(上記)ジ(ヒドロキシ)アルキル(上記)アミン(ステアロイロキシエチルジヒドロキシエチルアミン、ステアラミドエチルジエチルアミン等)]の、無機酸(塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸等)塩および有機酸(C2〜22:酢酸、プロピオン、ラウリン、オレイン、コハク、アジピンおよびアゼライン酸、安息香酸等)塩。
(3)アニオン性界面活性剤
カルボン酸(塩)、例えば高級脂肪酸(上記)、エーテルカルボン酸[高級アルコール(上記)またはそのAO付加物、例えばEO(1〜10モル)付加物のカルボキシメチル化物]、およびそれらの塩;硫酸エステル塩、例えば上記の高級アルコールまたはそのA
O付加物の硫酸エステル塩(アルキルおよびアルキルエーテルサルフェート、硫酸化油(天然の不飽和油脂または不飽和のロウをそのまま硫酸化して中和した塩)、硫酸化脂肪酸エステル(不飽和脂肪酸の低級アルコールエステルを硫酸化して中和した塩)および硫酸化オレフィン(C12〜18のオレフィンを硫酸化して中和した塩);スルホン酸塩、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸ジアルキルエステル型、α−オレフィン(C12〜18)スルホン酸塩およびN−アシル−N−メチルタウリン(イゲポンT型等);並びにリン酸エステル塩、例えば上記の高級アルコールもしくはそのAO付加物またはアルキル(C4〜60)フェノールのAO付加物(同上)のリン酸エステル塩(アルキル、アルキルエーテルおよびアルキルフェニルエーテルホスフェート)。
(4)両性界面活性剤:
カルボン酸(塩)型アンフォテリックス、例えばアミノ酸型アンフォテリックス、例えばアルキル(C8〜18)アミノプロピオン酸(塩)、およびベタイン型アンフォテリックス、例えばアルキル(同上)ジ(ヒドロキシ)アルキル(上記)ベタイン(アルキルジメチルベタイン、アルキルジヒドロキシエチルベタイン等);硫酸エステル(塩)型アンフォテリックス、例えばアルキル(同上)アミンの硫酸エステル(塩)、およびヒドロキシアルキル(C2〜4:ヒドロキシエチル等)イミダゾリン硫酸エステル(塩);スルホン酸(塩)型アンフォテリックス、例えばアルキル(同上:ペンタデシル等)スルフォタウリン、およびイミダゾリンスルホン酸(塩);並びにリン酸エステル(塩)型アンフォテリックス、例えばGR高級脂肪酸(上記)エステルのリン酸エステル(塩)。
上記のアニオン性および両性界面活性剤における塩には、金属塩、例えばアルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウム等)、アルカリ土類金属(カルシウム、マグネシウム等)およびIIB族金属(亜鉛等)の塩;アンモニウム塩;並びにアミン塩および4級アンモニウム塩が含まれる。
塩を構成するアミンには、C1〜20のアミン、例えばヒドロキシルアミン、3級アミノ基含有ジオールおよび1級モノアミン、2級モノアミン、並びにそれらのアルキル化(C1〜4)および/またはヒドロキシアルキル化(C2〜4)物(AO付加物):例えばモノ−、ジ−およびトリ−(ヒドロキシ)アルキル(アミン)(モノ−、ジ−およびトリ−エタノールアミンおよびエチルアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、N−ヒドロキシエチルモルホリン等)が含まれる。4級アンモニウム塩には、これらのアミンの4級化物[米国特許第4,271,217号明細書に記載の4級化剤またはジアルキルカーボネート(前記)による4級化物]が含まれる。
酸化防止剤(F5)としては、ヒンダードフェノール系〔p−t−アミルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂、2,6−ビス(1−メチルヘプタデシル)−p−クレゾール、ブチル化クレゾール、スチレン化クレゾール、4,4’−ブチリデンビス(6−t−ブチル−m−クレゾール)、4,4’−シクロヘキシリデンビス(2−シクロヘキシルフェノール)、2(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、オクタデシル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシシナメート、ブチル化ヒドロキシアニソール、プロピルガレート、2,4,5−トリヒドロキシブチロフェノン、ノルジヒドログアヤレチック酸(NDGA)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)、2−t−ブチル−4−メチルフェノール(BHA)、6−t−ブチル−2,4,−メチルフェノール(24M6B)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール(26B)、2−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、4,4’−ブチリデンビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(6−t−ブチル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェノール、1,6−ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)ブタン、1,1,3−トリス(5−t−ブチル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)ブタン、2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)メシチレン、1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレートおよびテトラキス[β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシメチル]メタン等〕;
含イオウ系〔N,N’−ジフェニルチオウレア、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジラウリルチオジプロピオネート、4,4’−チオビス(6−t−ブチル−m−クレゾール)、ジステアリルチオジプロピオネート、6−(4−オキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)2,4−ビス(n−オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン、4,4’−チオビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、4,4’−チオビス(6−t−ブチル−o−クレゾール)等〕;
含リン系〔2−t−ブチル−α−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−p−ク
メニルビス(p−ノニルフェニル)ホスファイト、ホスファイトエステル樹脂、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、ジオクタデシル−4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルベンジルホスホネート等〕等が挙げられる。
紫外線吸収剤(F6)としては、サリチレート系[フェニルサリチレート、4−t−ブチルフェニルサリチレート、p−オクチルフェニルサリチレート等];ベンゾフェノン系[2,4−ジヒドロキシゼンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン(トリヒドレート)、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクタデシロキシベンゾフェノン、4−ドデシロキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、5−クロロー2−ヒドロキシベンゾフェノン等];ベンゾトリアゾール系[2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)−ベンゾトリアゾール等]等が挙げられる。
上記マスターバッチ樹脂組成物中の(F)全体の含有量は、該組成物の重量に基づいて、通常30%以下、(F)の機能発現および工業上の観点から好ましくは0.1〜10%である。
該組成物の重量に基づく各添加剤の使用量は、(F1)は通常10%以下、好ましくは1〜5%;(F2)は通常15%以下、好ましくは3〜10%;(F3)は通常15%以下、好ましくは3〜10%;(F4)は通常10%以下、好ましくは1〜5%;(F5)は通常2%以下、好ましくは0〜0.5%、特に好ましくは0%;(F6)は通常3%以下、好ましくは0.01〜1%である。
上記成形用樹脂組成物中の(F)全体の含有量は、該組成物の重量に基づいて、通常20%以下、(F)の機能発現および工業上の観点から好ましくは0.05〜5%である。
該組成物の重量に基づく各添加剤の使用量は、(F1)は通常5%以下、好ましくは1.5〜5%;(F2)は通常8%以下、好ましくは1.5〜5%;(F3)は通常8%以下、好ましくは1.5〜5%;(F4)は通常8%以下、好ましくは1.5〜5%;(F5)は通常1%以下、好ましくは0〜0.03%、特に好ましくは0%;(F6)は通常2%以下、好ましくは0.005〜0.5%である。
上記(F1)〜(F6)の間で添加剤が同一で重複する場合は、それぞれの添加剤が該当する添加効果を奏する量を他の添加剤としての効果に関わりなく使用するのではなく、他の添加剤としての効果も同時に得られることをも考慮し、使用目的に応じて使用量を調整するものとする。
[成形品]
本発明の成形品は、上記成形用樹脂組成物を成形して得られる。該成形方法としては、射出成形、圧縮成形、カレンダ成形、スラッシュ成形、回転成形、押出成形、ブロー成形、フィルム成形(キャスト法、テンター法、インフレーション法等)等が挙げられ、目的に応じて単層成形、多層成形あるいは発泡成形等の手段も取り入れた任意の方法で成形できる。
[成形物品]
本発明の樹脂組成物からなる成形品は、優れた機械強度を有すると共に、良好な塗装性および印刷性を有し、成形品に塗装および/または印刷を施すことにより成形物品が得られる。
該成形品を塗装する方法としては、例えばエアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、静電スプレー塗装、浸漬塗装、ローラー塗装、刷毛塗り等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
塗料としては、例えば、ポリエステルメラミン樹脂塗料、エポキシメラミン樹脂塗料、アクリルメラミン樹脂塗料、アクリルウレタン樹脂塗料等のプラスチックの塗装に一般に用いられる塗料が挙げられる。
塗装膜厚(乾燥後膜厚)は、目的に応じて適宜選択することができるが通常10〜50μmである。
また、該成形品または成形品に塗装を施した上に印刷する方法としては、一般的にプラスチックの印刷に用いられている印刷法であればいずれも用いることができ、例えばグラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、ドライオフセット印刷およびオフセット印刷等が挙げられる。
印刷インキとしてはプラスチックの印刷に通常用いられるもの、例えばグラビアインキ、フレキソインキ、スクリーンインキ、パッドインキ、ドライオフセットインキおよびオフセットインキが使用できる。
以下実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例中の部は重量部、モル%以外の%は重量%を表す。
製造例1
冷却管、撹拌棒、温度計および窒素導入管を備えた反応容器中に、ビスフェノールAのEO2モル付加物75部、フマル酸25部、ジブチル錫オキサイド0.001部を仕込み、窒素雰囲気中180℃で4時間反応させた。その後200℃まで昇温し、3〜4kPaの減圧下で5.5時間反応させた後、さらに210℃まで昇温し2時間反応させた。180℃まで冷却して取り出し、酸価16.0、水酸基価13.2、Mw3,500のポリエステル(A−1)を得た。
製造例2
製造例1と同様の反応容器中に、ビスフェノールAのEO4モル付加物73部、テレフタル酸27部、三酸化アンチモン0.001部を仕込み、窒素雰囲気中180℃で4時間反応させた。その後200℃まで昇温し、3〜4kPaの減圧下で5時間反応させた後、さらに210℃まで昇温し2時間反応させた。180℃まで冷却して取り出し、酸価0.2、水酸基価7.4、Mw8,000のポリエステル(A−2)を得た。
製造例3
製造例1と同様の反応容器中に、ビスフェノールAのEO10モル付加物79部、アジピン酸ジメチル21部、テトラブチルチタネート0.001部を仕込み、窒素雰囲気中180℃で3時間反応させた。その後200℃まで昇温し、3〜4kPaの減圧下で3時間反応させた後、さらに210℃まで昇温し2時間反応させた。180℃まで冷却して取り出し、酸価5.1、水酸基価6.2、Mw12,000のポリエステル(A−3)を得た。
製造例4
製造例1と同様の反応容器中に、ビスフェノールAのPO4モル付加物50部、1,4−シクロヘキサンジメタノール6部、テレフタル酸44部、テトラブチルジルコネート0.001部を仕込み、窒素雰囲気中180℃で5時間反応させた。その後200℃まで昇温し、3〜4kPaの減圧下で6時間反応させた後、さらに210℃まで昇温し2時間反応させた。180℃まで冷却して取り出し、酸価3.4、水酸基価0.8、Mw8,000のポリエステル(A−4)を得た。
製造例5
製造例1と同様の反応容器にさらに滴下ロートを備えた反応容器に、イソプロパノール25部を仕込んだ。別のガラス製ビーカーに、メチルメタクリレート80部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート20部、連鎖移動剤(ドデシルメルカプタン、以下同じ。)1部およびラジカル重合開始剤[2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、以下同じ。]0.5部を仕込み、20℃で撹拌、混合してモノマー溶液を調製して、滴下ロートに仕込んだ。反応容器の気相部の窒素置換を行った後に密閉下83〜88℃で4時間かけてモノマー溶液を滴下し、滴下終了から2時間、88℃で反応、熟成させた後、1〜2kPaの減圧下でイソプロパノールを留去し、SP値10.8、Mw30,000、1分子当たりに29個の水酸基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−1)を得た。
製造例6
製造例5と同様の反応容器に、トルエン25部を仕込んだ。別のガラス製ビーカーに、スチレン50部、メチルメタクリレート25部、2−ジメチルケチミンエチルメタクリレート(2−アミノエチルメタクリレートのアミノ基をアセトンでケチミン化したもの、以下同じ。)25部、連鎖移動剤0.5部およびラジカル重合開始剤0.1部を仕込み、20℃で撹拌、混合してモノマー溶液を調製して、滴下ロートに仕込んだ。反応容器の気相部の窒素置換を行った後に密閉下83〜88℃で4時間かけてモノマー溶液を滴下し、滴下終了から2時間、83〜88℃で重合、熟成させた後、1〜0.5kPaの減圧下でトルエンを留去し、水を加えて80℃で2時間かけて加水分解して、SP値10.5、Mw180,000の、1分子当たりに198個のアミノ基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−2)を得た。
製造例7
製造例6において、2−ジメチルケチミンエチルメタクリレート25部に代えて2−アセチルメルカプトエチルメタクリレート25部、ラジカル重合開始剤0.1部に代えて、同1.5部を用い、重合後に加水分解をしないこと以外は製造例6と同様に行い、SP値10、Mw10,000、1分子当たりに40個のチオール基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−3)を得た。
製造例8
製造例6において、スチレン50部、メチルメタクリレート25部、2−ジメチルケチミンエチルメタクリレート25部に代えて、スチレン15部、アクリロニトリル80部、グリシジルメタクリレート5部を用い、重合後に加水分解をしないこと以外は製造例6と同様に行い、SP値12、Mw35,000、1分子当たりに7個のエポキシ基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−4)を得た。
製造例9
撹拌装置、加熱装置、温度計、滴下ロート、窒素導入管を備えた反応器に、トルエン25部を仕込み、別のガラス製ビーカーに、スチレン60部、メチルメタクリレート25部、2−イソシアナートエチルメタクリレート15部、ラジカル重合開始剤0.5部を仕込み、20℃で撹拌、混合して溶液を調製し、滴下ロートに仕込んだ。反応容器の気相部の窒素置換を行った後に密閉下85℃で4時間かけてモノマー溶液を滴下し、滴下終了から2時間、83〜88℃で重合、熟成させた後、1.0〜0.5kPaの減圧下でトルエンを留去し、SP値10.6、Mw50,000の1分子当たりに28個のイソシアナート基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−5)を得た。
製造例10
製造例9において、スチレン60部、メチルメタクリレート25部、2−イソシアナートエチルメタクリレート15部、ラジカル重合開始剤0.5部に代えて、メチルメタクリレート80部、グリシジルメタクリレート20部、ラジカル重合開始剤0.4部を用いたこと以外は製造例9と同様に行い、SP値10.2、Mw70,000の1分子当たりに98個のエポキシ基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−6)を得た。
製造例11
製造例9において、スチレン60部、メチルメタクリレート25部、2−イソシアナートエチルメタクリレート15部、ラジカル重合開始剤0.5部に代えて、メチルエタクリレート90部、グリシジルアクリレート10部、ラジカル重合開始剤0.6部を用いたこと以外は製造例9と同様に行い、SP値10、Mw30,000の1分子当たりに23個のエポキシ基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−7)を得た。
製造例12
製造例9において、スチレン60部、メチルメタクリレート25部、2−イソシアナートエチルメタクリレート15部、ラジカル重合開始剤0.5部に代えて、メチルメタクリレート70部、グリシジルメタクリレート20部、アクリロニトリル10部、ラジカル重合開始剤0.4部を用いたこと以外は製造例9と同様に行い、SP値10、Mw30,000の1分子当たりに23個のエポキシ基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−8)を得た。
製造例13
製造例9において、スチレン60部、メチルメタクリレート25部、2−イソシアナートエチルメタクリレート15部、ラジカル重合開始剤0.5部に代えて、メチルエタクリレート95部、グリシジルメタクリレート5部、ラジカル重合開始剤0.4部を用いたこと以外は製造例9と同様に行い、SP値9.7、Mw40,000の1分子当たりに40個のエポキシ基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−9)を得た。
製造例14
ポリエステル(A−1)25部とエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−4)25部からなる樹脂用相溶化剤(C−1)50部および市販のポリカーボネート(D−1)[商品名「ユーピロンS2000」、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、以下同じ。]50部をヘンシェルミキサーで3分間ブレンドした後、ベント付き2軸押出機にて、260℃、100rpm、滞留時間5分の条件で溶融混練して、(A−1)と(B−4)からなる樹脂用相溶化剤(C−1)50部と、(D−1)50部からなるマスターバッチ樹脂組成物(MX−1)を得た。
製造例15
製造例14において、ポリエステル(A−1)25部およびエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−4)25部に代えて、(A−4)25部および(B−5)25部を用いたこと以外は製造例14と同様に行い、(A−4)と(B−5)からなる樹脂用相溶化剤(C−2)50部と、(D−1)50部からなるマスターバッチ樹脂組成物(MX−2)を得た。
製造例16
製造例1と同様の反応容器に、ポリエステル(A−2)25部、キシレン150部を仕込み、窒素雰囲気下80℃で加熱溶解させた。続いて4,4’−MDI 0.8部を加え、3時間反応させて両末端イソシアナート基のプレポリマーを得た。これにエチレン性不飽和モノマー共重合体(B−1)25部を加えて、120℃まで昇温して3時間反応させた。120℃、2〜1kPaの減圧下、キシレンを留去して樹脂用相溶化剤(C−3)を得た。
比較製造例1
冷却管、撹拌棒、温度計および窒素導入管を備えた反応容器に、ビスフェノールAのEO4モル付加物73部、テレフタル酸27部、三酸化アンチモン0.001部を仕込み、窒素雰囲気中180℃で2時間反応させた。その後200℃まで昇温し、3〜4kPaの減圧下で2時間反応させた後、さらに210℃まで昇温し1時間反応させた。180℃まで冷却して取り出し、酸価0.1、水酸基価30.1、Mw1,800のポリエステル(比A−1)を得た。
比較製造例2
比較製造例1と同様の反応容器に、1,4−キシリレンジオールのEO4モル付加物73部、テレフタル酸26部、ジブチル錫オキシド0.001部を仕込み、窒素雰囲気中180℃で5時間反応させた。その後200℃まで昇温し、3〜4kPaの減圧下で6時間反応させた後、さらに210℃まで昇温し1時間反応させた。180℃まで冷却して取り出し、酸価5.0、水酸基価5.5、Mw11,000のポリエステル(比A−2)を得た。
比較製造例3
製造例6において、スチレン50部、メチルメタクリレート25部、2−ジメチルケチミンエチルメタクリレート25部に代えて、メチルメタクリレート5部、t−ブチルメタクリレート90部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート5部を用い、重合後に加水分解をしないこと以外は製造例6と同様に行い、SP値9.3、Mw30,000の1分子当たりに6個の水酸基を有するエチレン性不飽和モノマー共重合物(比B−1)を得た。
比較製造例4
製造例6において、スチレン50部、メチルメタクリレート25部、2−ジメチルケチミンエチルメタクリレート25部に代えて、メチルメタクリレート30部、t−ブチルメタクリレート70部を用い、重合後に加水分解をしないこと以外は製造例6と同様に行い、SP値9.3で、アミノ基を有しないMw30,000のエチレン性不飽和モノマー共重合物(比B−2)を得た。
比較製造例5
製造例6において、スチレン50部、メチルメタクリレート25部、2−ジメチルケチミンエチルメタクリレート25部に代えて、メチルメタクリレート10部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート90部を用い、重合後に加水分解をしないこと以外は製造例6と同様に行い、SP値13、1分子当たりに8.5個の水酸基を有するMw31,000の共重合物(比B−3)を得た。
上記得られたポリエステルおよびエチレン性不飽和モノマー共重合物の性状をそれぞれ表1および表2に示す。
Figure 2010106186
Figure 2010106186
実施例1〜40、比較例1〜16
(A−1)〜(A−4)、(比A−1)、(比A−2)、(B−1)〜(B−9)、(比B−1)〜(比B−3)、(MX−1)〜(MX−2)、(C−3)および市販の下記成分を表3および4に示した配合組成(部)でそれぞれヘンシェルミキサーで3分間ブレンドした後、ベント付き2軸押出機にて、(D−1)を用いたときは270℃、(D−2)を用いたときは240℃の各温度で、100rpm、滞留時間5分の条件で溶融混練して樹脂組成物を得た。
各樹脂組成物について射出成形機[商品名「PS40E5ASE」、日精樹脂工業(株)製]を用い、シリンダー温度が(D−1)を用いたときは270℃、金型温度60℃、(D−2)を用いたときは240℃、金型温度70℃で成形して所定の試験片を作成後、後述の試験方法に従って評価した。結果を表3および4に示す。
市販のポリカーボネート(以下PCと略記)(D−1)
:商品名「サンアロマーPM−771M」、サンアロマー(株)製。
市販のポリブチレンテレフタレート(以下PBTと略記)(D−2)
:商品名「ジュラネックス2002」、ポリプラスチックス(株)製。
市販のポリ乳酸(以下PLAと略記)(E−1)
:商品名「レイシアH−100」、三井化学(株)製。
市販のポリヒドロキシブチレート(以下PHBと略記)(E−2)
:商品名「ビオグリーン」三菱ガス化学(株)製
市販のスチレン/無水マレイン酸共重合体(B−10)
:商品名「DYLARK 332」、NOVA Chemicals
JAPAN Ltd.製。SP値11.1、Mw150,000、1分子当た
りに126個の酸無水物基を有する。
<試験方法>
[1]衝撃強度(単位:J/m)
アイゾット衝撃値(ノッチ付き)をASTM D256に準拠して測定した。
[2]数平均分散粒径(単位:μm)(相溶性)
上記衝撃強度評価用試験片の破断面を電子顕微鏡で観察し、マトリックス樹脂(PCまたはPBT)中のPLAまたはPHBの数平均分散粒径を測定して相溶性を評価した。数平均分散粒径が小さいほど相溶性が良好であることを示す。
[3]曲げ弾性率(単位:GPa)
ASTM D790に準拠して測定した。
Figure 2010106186
Figure 2010106186
表3、4の結果から、本発明の樹脂用相溶化剤を極性の異なるバイオマス由来樹脂と熱可塑性樹脂に含有させてなる樹脂組成物は相溶性に優れ、該樹脂組成物を成形してなる成形品は、ベース樹脂(熱可塑性樹脂)の耐衝撃性、曲げ弾性率を損なうことなく機械物性に優れることがわかる。
本発明の樹脂用相溶化剤は、極性の異なる熱可塑性樹脂とバイオマス由来樹脂同士を良好に相溶させ、しかも該相溶した樹脂組成物を成形してなる成形品は優れた機械物性(衝撃強度、曲げ弾性率等)を有することから、自動車分野、電気・電子分野、容器・包装材・筐体分野、搬送材分野、日用雑貨分野等において幅広く好適に用いることができ極めて有用である。

Claims (8)

  1. ビスフェノール化合物のアルキレンオキシド付加物(a1)とジカルボン酸(a2)からなるポリエステル(A)とエチレン性不飽和モノマー共重合体(B)を含有してなる相溶化剤において、(A)がカルボキシル基および/または水酸基を有し、(B)が、(A)と反応し得る、酸無水物基、エポキシ基、イソシアナート基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基およびチオール基からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応性基を有し、(B)が9.5〜12のSP値を有することを特徴とする樹脂用相溶化剤(C)。
  2. (A)と(B)の重量比が10/90〜90/10である請求項1記載の相溶化剤(C)。
  3. 熱可塑性樹脂(D)および/またはバイオマス由来樹脂(E)と請求項1または2記載の相溶化剤(C)とを含有してなり、(C)の含有量が(D)および/または(E)並びに(C)の合計重量に基づいて30〜80%であるマスターバッチ樹脂組成物(MX)。
  4. 熱可塑性樹脂(D)、バイオマス由来樹脂(E)および請求項1または2記載の相溶化剤(C)を含有してなり、(C)の含有量が(D)、(E)および(C)の合計重量に基づいて0.1〜30%である成形用樹脂組成物(X)。
  5. (D)がポリカーボネート樹脂、(E)がポリ乳酸である請求項4記載の組成物。
  6. (D)と(E)の重量比が、90/10〜10/90である請求項4または5記載の組成物。
  7. 請求項4〜6のいずれか記載の組成物を成形してなる成形品。
  8. 請求項7記載の成形品に印刷および/または塗装を施してなる成形物品。
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WO2018043334A1 (ja) * 2016-09-01 2018-03-08 ユーエムジー・エービーエス株式会社 エポキシ変性ビニル系共重合体、それを含む熱可塑性樹脂組成物およびその成形品

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