JP2010138326A - ポリアルキレンカーボネート樹脂組成物及び当該組成物から成形された成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】機械特性、特に引張強度に優れるポリアルキレンカーボネート樹脂組成物及び当該組成物から成形された成形体を提供すること、並びに制御された引張強度を有するポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法を提供すること。
【解決手段】ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％と、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％とを含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
【選択図】なし
【解決手段】ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％と、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％とを含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、機械特性、特に引張強度に優れるポリアルキレンカーボネート樹脂組成物及び当該組成物から成形された成形体、並びに制御された機械特性を有するポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法に関する。
近年、環境に与える負荷が小さい合成樹脂の一つとして、二酸化炭素を原料とするポリアルキレンカーボネート樹脂が注目を集めている。当該ポリアルキレンカーボネート樹脂は、種々の成形体向けの成形材料として用いられているが、成形材料としてさらなる機械特性、特に引張強度の向上が求められており、機械特性の向上のために種々の方法が検討されている。
例えば、非特許文献１には、ポリプロピレンカーボネート樹脂に炭酸カルシウムを配合させた樹脂組成物が開示されている。また、非特許文献１には、炭酸カルシウムを配合することにより、引張強度、ヤング率、破断ひずみ、破断エネルギー及び熱分解温度が向上することが開示されている。
非特許文献２には、ポリプロピレンカーボネート樹脂にリグノセルロースを配合させた樹脂組成物が開示され、リグノセルロースを配合することにより、引張強度、ヤング率、破断ひずみ、破断エネルギー及び熱分解温度が向上することが記載されている。
特許文献１には、引張強度、曲げ強度及びＩＺＯＤ衝撃強度を向上させた、ポリプロピレンカーボネート樹脂に無機繊維又は合成繊維が配合された樹脂組成物が開示されている。特許文献２には、引張強度、破断伸び及び曲げ強度を向上させた、ポリプロピレンカーボネート樹脂に層状珪酸塩粘土を配合させた樹脂組成物が開示されている。
特許文献３には、ポリプロピレンカーボネート樹脂に層状珪酸塩粘土を配合させた樹脂組成物により、ガラス転移温度及び機械特性、特に引張強度及び衝撃強度が向上することが開示されている。特許文献４には、ポリプロピレンカーボネート樹脂にポリビニルアルコールを配合させた複合材料において、ガラス転移温度及び機械特性、特に引張強度及び衝撃強度が向上することが開示されている。
特許文献５には、ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）３０〜７０部と、二酸化炭素−プロピレンオキサイドコポリマー７０〜３０部と、無水マレイン酸で変性させたでんぷん１〜２３０部とを含むポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）／二酸化炭素−プロピレンオキサイドコポリマー／でんぷんの三元ブレンドが開示されており、当該ブレンドでは、引張降伏強度、引張弾性率、破断伸び率及びエネルギー吸収の各値に変化が見られた。
特許文献６には、５０〜９８質量部のポリプロピレンカーボネートと、２〜５０質量部のポリブチレンサクシネートと、１質量部の無水マレイン酸と、０．５〜３質量部のＳｉＯ2とから成る混合物において、脆性及び耐熱性が改良されることが開示されている。
しかしながら、上記特許文献及び非特許文献に開示されるポリアルキレンカーボネート樹脂組成物は、機械特性、特に引張強度が十分ではなく、さらなる機械特性の向上が求められている。
Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, Vol. 41, 1806-1813 (2003)
Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, Vol. 42, 666-675 (2004)
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、本発明は、機械特性、特に引張強度に優れるポリアルキレンカーボネート樹脂組成物及び当該組成物から成形された成形体を提供すること、並びに制御された引張強度を有するポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％と、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％とを含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的には、本発明は以下の態様に関する。
［態様１］
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％と、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％とを含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様２］
機械特性向上材（Ｂ）が、分子鎖の末端にＯＨ基、カルボキシル基、アミノ基又はスルホ基を有する化合物である、態様１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様１］
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％と、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％とを含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様２］
機械特性向上材（Ｂ）が、分子鎖の末端にＯＨ基、カルボキシル基、アミノ基又はスルホ基を有する化合物である、態様１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様３］
機械特性向上材（Ｂ）が酸変性ポリプロピレンである、態様１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様４］
機械特性向上材（Ｂ）が低分子糖類である、態様１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
機械特性向上材（Ｂ）が酸変性ポリプロピレンである、態様１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様４］
機械特性向上材（Ｂ）が低分子糖類である、態様１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様５］
機械特性向上材（Ｂ）が金属又は半金属の酸化物である、態様１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様６］
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）が、ポリプロピレンカーボネート又はポリエチレンカーボネートである、態様１〜５のいずれか１つに記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様７］
ポリプロピレンをさらに含む、態様１〜６のいずれか一項に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様８］
態様１〜７のいずれか１つに記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物から成形された成形体。
機械特性向上材（Ｂ）が金属又は半金属の酸化物である、態様１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様６］
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）が、ポリプロピレンカーボネート又はポリエチレンカーボネートである、態様１〜５のいずれか１つに記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様７］
ポリプロピレンをさらに含む、態様１〜６のいずれか一項に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
［態様８］
態様１〜７のいずれか１つに記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物から成形された成形体。
［態様９］
制御された機械特性を有する、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法であって、以下の各ステップ；
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）：機械特性向上材（Ｂ）の質量比を、９９：１〜５０：５０の範囲内から選択するステップ；そして
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を、選択された質量比で混合及び加熱するステップ：
を含む製造方法。
制御された機械特性を有する、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法であって、以下の各ステップ；
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）：機械特性向上材（Ｂ）の質量比を、９９：１〜５０：５０の範囲内から選択するステップ；そして
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を、選択された質量比で混合及び加熱するステップ：
を含む製造方法。
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物及び当該組成物から成形された成形体は、機械特性、特に引張強度に優れる。また、本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法では、制御された機械特性、特に制御された引張強度を有するポリアルキレンカーボネート樹脂組成物を製造することができる。
以下、本発明に関して、詳細に説明する。
本発明は、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％と、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％とを含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物に関する。
本発明は、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％と、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％とを含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物に関する。
［ポリアルキレンカーボネート樹脂］
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物は、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％を含む。
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）は、主としてアルキレン基及びカーボネート基から成るアルキレンカーボネート構造を複数有する重合体である。ポリアルキレンカーボネート樹脂としては、例えば、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、ポリ（１，２−ジメチルエチレンカーボネート）、ポリブテンカーボネート、ポリイソブテンカーボネート、ポリペンテンカーボネート、ポリヘキセンカーボネート、ポリシクロペンテンカーボネート、ポリシクロヘキセンカーボネート、ポリシクロヘプテンカーボネート、ポリシクロオクテンカーボネート、ポリリモネンカーボネート等を挙げることができる。
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物は、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％を含む。
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）は、主としてアルキレン基及びカーボネート基から成るアルキレンカーボネート構造を複数有する重合体である。ポリアルキレンカーボネート樹脂としては、例えば、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、ポリ（１，２−ジメチルエチレンカーボネート）、ポリブテンカーボネート、ポリイソブテンカーボネート、ポリペンテンカーボネート、ポリヘキセンカーボネート、ポリシクロペンテンカーボネート、ポリシクロヘキセンカーボネート、ポリシクロヘプテンカーボネート、ポリシクロオクテンカーボネート、ポリリモネンカーボネート等を挙げることができる。
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の分子量は、本発明の効果を奏するものであれば特に限定されるものではないが、好ましくは１０，０００〜５００，０００、さらに好ましくは、１０，０００〜２００，０００、そして最も好ましくは３０，０００〜２００，０００の数平均分子量を有する。
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の製造方法は、本発明の効果を奏するポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）が合成できる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、アルキレンオキサイド及び二酸化炭素を交互共重合させる方法が挙げられる。また、環状カーボネートの開環重合によってもポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）を得ることができる。アルキレンオキサイドとしては、好ましくは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、１，２−ジメチルエチレンオキサイド、ブテンオキサイド、イソブテンオキサイド、ペンテンオキサイド、ヘキセンオキサイド、シクロペンテンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、シクロヘプテンオキサイド、シクロオクテンオキサイド、リモネンオキサイド等が挙げられる。アルキレンオキサイド及び二酸化炭素の共重合は、亜鉛、アルミニウム、コバルト等の金属錯体の存在下で行うことができる。
［機械特性向上材（Ｂ）］
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物は、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％を含む。
本明細書において、機械特性向上材（Ｂ）とは、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることができる材料を意味する。機械特性には引張強度が含まれ、機械特性向上材（Ｂ）には、引張強度向上材が含まれる。
ここで、引張強度とは、一軸延伸試験より得られる降伏応力、破断応力、弾性率を意味する。
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物は、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％を含む。
本明細書において、機械特性向上材（Ｂ）とは、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることができる材料を意味する。機械特性には引張強度が含まれ、機械特性向上材（Ｂ）には、引張強度向上材が含まれる。
ここで、引張強度とは、一軸延伸試験より得られる降伏応力、破断応力、弾性率を意味する。
具体的には、機械特性向上材（Ｂ）は、分子鎖の末端にＯＨ基、カルボキシル基、アミノ基又はスルホ基を有する化合物、酸変性ポリプロピレン、低分子糖類、あるいは金属又は半金属の酸化物を意味する。
［分子鎖の末端にＯＨ基、カルボキシル基、アミノ基又はスルホ基を有する化合物］
［分子鎖の末端にＯＨ基を有する化合物］
分子鎖の末端にＯＨ基を有する化合物としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な、分子鎖の末端にＯＨ基を有する化合物であれば特に制限されず、アルコール性ＯＨ基及び／又はフェノール性ＯＨ基を有する化合物を挙げることができ、そしてアルコール性ＯＨ基の場合には、１級、２級及び／又は３級ＯＨ基を有する化合物等を挙げることができ、具体例としては、ＡＤＥＫＡ製のフェノール系酸化防止剤ＡＯ８０としても知られている、３，９−ビス［１，１−ジメチル−２−［β−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ］エチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］−ウンデカンを挙げることができる。なお、分子鎖の末端にＯＨ基を有する化合物には、後述の「低分子糖類」及び「金属又は半金属の酸化物」は含まれないことに留意する。
［分子鎖の末端にＯＨ基を有する化合物］
分子鎖の末端にＯＨ基を有する化合物としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な、分子鎖の末端にＯＨ基を有する化合物であれば特に制限されず、アルコール性ＯＨ基及び／又はフェノール性ＯＨ基を有する化合物を挙げることができ、そしてアルコール性ＯＨ基の場合には、１級、２級及び／又は３級ＯＨ基を有する化合物等を挙げることができ、具体例としては、ＡＤＥＫＡ製のフェノール系酸化防止剤ＡＯ８０としても知られている、３，９−ビス［１，１−ジメチル−２−［β−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ］エチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］−ウンデカンを挙げることができる。なお、分子鎖の末端にＯＨ基を有する化合物には、後述の「低分子糖類」及び「金属又は半金属の酸化物」は含まれないことに留意する。
［分子鎖の末端にカルボキシル基を有する化合物］
分子鎖の末端にカルボキシル基を有する化合物としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な、分子鎖の末端にカルボキシル基を有する化合物であれば特に制限されず、例えば、飽和脂肪族ジカルボン酸、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸及びセバシン酸、不飽和脂肪族ジカルボン酸、例えば、マレイン酸及びフマル酸、芳香族ジカルボン酸、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸を挙げることができる。なお、分子鎖の末端にカルボキシル基を有する化合物には、後述の酸変性ポリプロピレンは含まれないことに留意する。
分子鎖の末端にカルボキシル基を有する化合物としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な、分子鎖の末端にカルボキシル基を有する化合物であれば特に制限されず、例えば、飽和脂肪族ジカルボン酸、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸及びセバシン酸、不飽和脂肪族ジカルボン酸、例えば、マレイン酸及びフマル酸、芳香族ジカルボン酸、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸を挙げることができる。なお、分子鎖の末端にカルボキシル基を有する化合物には、後述の酸変性ポリプロピレンは含まれないことに留意する。
［分子鎖の末端にアミノ基を有する化合物］
分子鎖の末端にアミノ基を有する化合物としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な、分子鎖の末端にアミノ基を有する化合物であれば特に制限されず、例えば、脂肪族アミン、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、１，４−ブタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、１，８−オクタンジアミン、１，１０−デカンジアミン及び１，１２−ドデカンジアミン、脂環式ジアミン、例えば、シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン及びイソホロンジアミン、芳香族ジアミン、例えば、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−キシレンジアミン及びｍ−キシレンジアミンを挙げることができる。
分子鎖の末端にアミノ基を有する化合物としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な、分子鎖の末端にアミノ基を有する化合物であれば特に制限されず、例えば、脂肪族アミン、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、１，４−ブタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、１，８−オクタンジアミン、１，１０−デカンジアミン及び１，１２−ドデカンジアミン、脂環式ジアミン、例えば、シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン及びイソホロンジアミン、芳香族ジアミン、例えば、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−キシレンジアミン及びｍ−キシレンジアミンを挙げることができる。
［分子鎖の末端にスルホ基を有する化合物］
分子鎖の末端にスルホ基を有する化合物としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な、分子鎖の末端にスルホ基を有する化合物であれば特に制限されず、例えば、脂肪族スルホン酸、例えば、メタンスルホン酸、クロロスルホン酸、フルオロスルホン酸、芳香族スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸を挙げることができる。
分子鎖の末端にスルホ基を有する化合物としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な、分子鎖の末端にスルホ基を有する化合物であれば特に制限されず、例えば、脂肪族スルホン酸、例えば、メタンスルホン酸、クロロスルホン酸、フルオロスルホン酸、芳香族スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸を挙げることができる。
［酸変性ポリプロピレン］
酸変性ポリプロピレンとしては、カルボン酸基を有するように変性されたポリプロピレンであれば特に制限されず、例えば、不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体をグラフト重合させたポリプロピレンを挙げることができる。当該不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体としては、同一分子内に少なくとも１つの不飽和基と少なくとも１つの極性基とを有する化合物及び／又は製造工程内で脱水等により構造が変化し、同一分子内に少なくとも１つの不飽和基と少なくとも１つの極性基とを有する構造体に変化する化合物が挙げられる。
酸変性ポリプロピレンとしては、カルボン酸基を有するように変性されたポリプロピレンであれば特に制限されず、例えば、不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体をグラフト重合させたポリプロピレンを挙げることができる。当該不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体としては、同一分子内に少なくとも１つの不飽和基と少なくとも１つの極性基とを有する化合物及び／又は製造工程内で脱水等により構造が変化し、同一分子内に少なくとも１つの不飽和基と少なくとも１つの極性基とを有する構造体に変化する化合物が挙げられる。
少なくとも１つの不飽和基としては、炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合が挙げられる。少なくとも１つの極性基としては、カルボン酸基、カルボン酸から誘導された基、すなわちカルボキシル基の水素原子又は水酸基が置換された塩若しくはエステル、酸アミド、酸無水物、イミド、酸アジド、酸ハロゲン化物、又はオキサゾリン、ニトリル等の官能基、エポキシ基、アミノ基、水酸基、又はイソシアン酸エステル基等が挙げられる。同一分子内に少なくとも１つの不飽和基と少なくとも１つの極性基とを併せ持つ化合物としては、例えば、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸誘導体、不飽和エポキシ化合物、不飽和アルコール、不飽和アミン、不飽和イソシアン酸エステルが挙げられる。
また、ポリプロピレン樹脂にグラフトする工程で脱水して不飽和カルボン酸を生じるものを用いることができる。具体的には、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸グリシジル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、フマル酸ジメチルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイン酸ジアミド、フマル酸モノアミド、マレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、メタクリル酸ナトリウム等を挙げることができる。
ポリプロピレン樹脂にグラフトする工程で脱水して不飽和カルボン酸を生じさせるものとして、クエン酸、リンゴ酸を挙げることができる。これらの不飽和カルボン酸及びその誘導体のうち、アクリル酸及びメタクリル酸のグリシジルエステル及び無水マレイン酸が好ましい。不飽和カルボン酸及び／又はその誘導体の添加量は、ポリプロピレン樹脂１００質量部に対して０．１〜２０質量部、好ましくは０．５〜１０質量部である。
上記酸変性ポリプロピレンの分子量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、特に制限されないが、例えば、重量平均分子量が、２，０００〜１００，０００、好ましくは、５，０００〜１００，０００、さらに好ましくは、１０，０００〜５０，０００の範囲内である。
［低分子糖類］
糖類には、単糖類、二糖類、多糖類及びそれらの混合物が含まれる。単糖類としては、例えば、フルクトース、マルトース、ガラクトース、グルコース、Ｄ−マンノース、ソルボースが挙げられ、二糖類としては、例えば、ラクトース、サッカロース、トレハロース、セロビオースが挙げられ、多糖類としては、例えば、ラフィノース、メレチトース、デキストリン、でんぷんが挙げられる。ここで、低分子は、分子量が１０，０００以下であることを意味するが、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）との相溶性及びポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の透明性を考慮すると、分子量が８，０００以下であることが好ましく、分子量が６，０００以下であることがさらに好ましく、分子量が４，０００以下であることが最も好ましい。
糖類には、単糖類、二糖類、多糖類及びそれらの混合物が含まれる。単糖類としては、例えば、フルクトース、マルトース、ガラクトース、グルコース、Ｄ−マンノース、ソルボースが挙げられ、二糖類としては、例えば、ラクトース、サッカロース、トレハロース、セロビオースが挙げられ、多糖類としては、例えば、ラフィノース、メレチトース、デキストリン、でんぷんが挙げられる。ここで、低分子は、分子量が１０，０００以下であることを意味するが、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）との相溶性及びポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の透明性を考慮すると、分子量が８，０００以下であることが好ましく、分子量が６，０００以下であることがさらに好ましく、分子量が４，０００以下であることが最も好ましい。
［金属又は半金属の酸化物］
金属又は半金属の酸化物における金属としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、チタン、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムを挙げることができる。
金属又は半金属の酸化物における半金属は、金属と同様の自由電子（又は自由正孔）を有するが、その密度が通常の金属よりもはるかに小さい物質を意味し、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な半金属であれば特に制限されないが、例えば、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ジルコニウム、セレン、テルルを挙げることができる。
金属又は半金属の酸化物における金属としては、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、チタン、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムを挙げることができる。
金属又は半金属の酸化物における半金属は、金属と同様の自由電子（又は自由正孔）を有するが、その密度が通常の金属よりもはるかに小さい物質を意味し、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）の機械特性を向上させることが可能な半金属であれば特に制限されないが、例えば、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ジルコニウム、セレン、テルルを挙げることができる。
上記金属又は半金属の酸化物の形態は、本発明の効果を奏するものであれば特に限定されるものではないが、粒子であることが好ましい。
また、上記金属又は半金属の酸化物の粒子における粒径は、本発明の効果を奏するものであれば特に限定されるものではないが、平均粒径が１μｍ以下であることが好ましい。ここで、上記平均粒径は、以下の式により算出した粒径を意味する。
平均粒径（ｎｍ）＝６０００／（比表面積（ｍ2／ｇ））／（真密度（ｇ／ｃｍ3））
また、上記金属又は半金属の酸化物の粒子における粒径は、本発明の効果を奏するものであれば特に限定されるものではないが、平均粒径が１μｍ以下であることが好ましい。ここで、上記平均粒径は、以下の式により算出した粒径を意味する。
平均粒径（ｎｍ）＝６０００／（比表面積（ｍ2／ｇ））／（真密度（ｇ／ｃｍ3））
機械特性向上材（Ｂ）の量は、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）の合計に対して、１〜５０質量％であるが、均質分散性を考慮すると、１〜４０質量％が好ましく、１〜３０質量％がさらに好ましく、１〜２０質量％が最も好ましい。
［ポリアルキレンカーボネート樹脂組成物］
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、少なくとも１種の他の熱可塑性樹脂を配合することができる。他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリヒドロキシブチレート樹脂、ポリカプロラクトン樹脂、ポリアルキルサクシネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、酢酸セルロース樹脂、キトサン樹脂等が挙げられる。
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、少なくとも１種の他の熱可塑性樹脂を配合することができる。他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリヒドロキシブチレート樹脂、ポリカプロラクトン樹脂、ポリアルキルサクシネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、酢酸セルロース樹脂、キトサン樹脂等が挙げられる。
上記他の熱可塑性樹脂として用いられるポリプロピレンは、本発明の効果を損なわない範囲であれば、いずれのポリプロピレンをも用いることができ、例えば、チーグラー・ナッタ触媒系、シングルサイト触媒系等（例えば、特開平１１−３３５４１０号明細書）を用いて合成したものを用いることができる。
上記ポリプロピレンの分子量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、特に制限されないが、例えば、重量平均分子量が、２０，０００〜２，０００，０００、好ましくは、３０，０００〜１，０００，０００、さらに好ましくは、１００，０００〜５００，０００の範囲内である。
上記他の熱可塑性樹脂の配合量は、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）１００質量部に対して、１〜５０質量部、好ましくは１〜３０質量部、さらに好ましくは１〜２０質量部である。
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、他の添加剤、例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤、中和剤、紫外線吸収等の安定剤、気泡防止剤、難燃剤、難燃助剤、分散剤、帯電防止剤、滑剤、シリカ等のアンチブロッキング剤、染料や顔料等の着色剤、ゴム、可塑剤等、並びにガラスフレーク、マイカ、ガラス粉、ガラスビーズ、タルク、クレー、アルミナ、カーボンブラック、ウォルスナイト等の板状、粉粒状の無機化合物又はウィスカー等を用いることもできる。配合する場合には、他の添加剤の添加量は、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）１００質量部に対して、０．１〜１０質量部、好ましくは０．３〜５質量部、さらに好ましくは０．５〜３質量部である。
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物を製造する方法には、公知の方法を用いることができる。ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）、機械特性向上材（Ｂ）、所望による他の熱可塑性樹脂及び／又は添加剤を、任意の順序で、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、ブレンダー等により混合して均一な混合物を生成させた後、当該混合物を溶融混練する方法を挙げることができる。溶融混練機器としては、バンバリーミキサー、プラストミル、ブラベンダープラストグラフ、一軸又は二軸押出機等の従来公知の溶融混練機器を広く用いることができる。
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の形状に制約はなく、ストランド状、シート状、平板状又はストランドを適当な長さに裁断したペレット状等の任意の形状が可能である。特に成形加工の容易な射出成形に適用させるため、長さ２〜５０ｍｍのペレット状とするのが好ましい。
［成形体］
本発明の成形体は、本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物から成形された成形体である。
本発明の成形体は、本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物から成形された成形体である。
本発明の成形体を得る方法としては、例えば、射出成形法、圧縮成形法、射出圧縮成形法、ガス注入射出成形法、発泡射出成形法、インフレーション法、Ｔダイ法、カレンダー法、ブロー成形法、真空成形、圧空成形等が挙げられる。本発明の成形体がフィルム又はシートである場合、インフレーション法、Ｔダイ法、カレンダー法により異なる樹脂との多層構成の少なくとも１層として製膜すること、又は押出ラミネート法、熱ラミネート法、ドライラミネート法等で製膜することにより多層化することができる。また、得られたフィルム又はシートを、ロール延伸法、テンター延伸法、チューブラー延伸法等により一軸又は二軸に延伸して用いることができる。本発明の成形体には、例えば、コロナ放電処理、火炎処理、プラズマ処理、オゾン処理等の表面処理を施すことができる。
本発明の成形体を、例えば、電気・電子部品、建築部品、自動車部品、機械部品、日用品、産業資材等として利用することができる。具体的には、電気・電子部品としては、例えば、コピー機、パソコン、プリンター、電子楽器、家庭用ゲーム機、携帯型ゲーム機等のハウジングや内部部品等が挙げられ、建築部品としては、例えば、カーテン部品、ブラインド部品、ルーフパネル、断熱壁、アジャスター、プラ束、天井釣り具等が挙げられ、自動車部品としては、例えば、フェンダー、オーバーフェンダー、グリルガード、カウルルーバー、ホイールキャップ、サイドプロテクター、サイドモール、サイドロアスカート、フロントグリル、ルーフレール、リアスポイラー、バンパー、インパネロア、トリム等が挙げられ、機械部品としては、例えば、歯車、ねじ、バネ、軸受、レバー、カム、ラチェット、ローラー等が挙げられ、日用品としては、例えば、各種カトラリー、各種トイレタリー部品、カートンボックス、包装用フィルム、ラップフィルム、手提げラミネート紙袋、プリベートカード、家庭用ラップの鋸刃、食品トレイ、ゴミ袋、ラミ袋、パウチ、ラベル、サーモフォーミング、梱包バンド、織り編物（衣料・インテリア）、カーペット、生活衛生資材、包装用フィルム、ケース、食品用カップ等が挙げられ、産業資材としては、例えば、繊維のバインダー、紙のコーティング、接着剤、農業用フィルム、紡績糸、スリットヤーン、ロープ、ネット、フイルター、織り編物（産業資材）コンポストバッグ、防水シート、土嚢用袋等が挙げられる。
［ポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法］
本発明の制御された機械特性を有する、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法は、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）：機械特性向上材（Ｂ）の質量比を、９９：１〜５０：５０の範囲内から選択する段階、そしてポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を、選択された質量比で混合及び加熱する段階を含む。
本発明の制御された機械特性を有する、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法は、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）：機械特性向上材（Ｂ）の質量比を、９９：１〜５０：５０の範囲内から選択する段階、そしてポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を、選択された質量比で混合及び加熱する段階を含む。
上記製造方法において、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）に対する機械特性向上材（Ｂ）の割合が高くなるにつれ、機械特性、特に引張強度が高くなる傾向がある。従って、所望のポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）：機械特性向上材（Ｂ）の質量比を選択し、当該質量比でポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を混合及び加熱することにより、所望の機械特性を有するポリアルキレンカーボネート樹脂組成物を得ることができる。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を説明するが、これらは本発明の例示であり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（１）評価用サンプルの製造
下記条件により、評価用サンプルを成形した。評価用サンプルの熱プレス成形には、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いた。
プレス温度：１１０℃又は９０℃
プレス圧力：１０ＭＰａ
下記条件により、評価用サンプルを成形した。評価用サンプルの熱プレス成形には、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いた。
プレス温度：１１０℃又は９０℃
プレス圧力：１０ＭＰａ
（２）ガラス転移温度の評価
下記条件により、ガラス転移温度を測定した。ガラス転移温度の評価には、レオロジ社製動的粘弾性試験機（ＤＶＥ−Ｖ４）を用いた。試験により得られた損失弾性率と温度とに関する曲線において極大となる温度をガラス転移温度とした。
サンプル形状：長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ
印加周波数：１Ｈｚ
昇温速度：２℃／分
下記条件により、ガラス転移温度を測定した。ガラス転移温度の評価には、レオロジ社製動的粘弾性試験機（ＤＶＥ−Ｖ４）を用いた。試験により得られた損失弾性率と温度とに関する曲線において極大となる温度をガラス転移温度とした。
サンプル形状：長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ
印加周波数：１Ｈｚ
昇温速度：２℃／分
（３）機械特性の評価
下記条件により、機械特性を評価した。評価には、インストロン社製引張試験機（ＭＯＤＥＬ４４６６）を用いた。
サンプル形状：ダンベル型（ネック部の寸法が長さ１０ｍｍ及び幅４ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ）
測定温度：２３℃
引張速度：１０ｍｍ／分
下記条件により、機械特性を評価した。評価には、インストロン社製引張試験機（ＭＯＤＥＬ４４６６）を用いた。
サンプル形状：ダンベル型（ネック部の寸法が長さ１０ｍｍ及び幅４ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ）
測定温度：２３℃
引張速度：１０ｍｍ／分
実施例及び比較例に用いたサンプルの組成を表１に示す。
［実施例１〜６］
表１の配合に従い、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）と、機械特性向上材（Ｂ）とを、井元製作所製２ロール混練機を用いて溶融混練した。ロールＡを温度１１０℃及び回転数２０ｒｐｍに設定し、ロールＢを温度１０５℃及び回転数１０ｒｐｍに設定した。得られた溶融混練物を粉砕した後、ペレットを得た。
得られたペレットを、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いて１１０℃で熱プレス成形し、得られたサンプルのガラス転移温度、降伏応力及び弾性率を測定した。その結果を表１に示す。また、動的粘弾性試験の結果を図１に示す。
表１の配合に従い、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）と、機械特性向上材（Ｂ）とを、井元製作所製２ロール混練機を用いて溶融混練した。ロールＡを温度１１０℃及び回転数２０ｒｐｍに設定し、ロールＢを温度１０５℃及び回転数１０ｒｐｍに設定した。得られた溶融混練物を粉砕した後、ペレットを得た。
得られたペレットを、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いて１１０℃で熱プレス成形し、得られたサンプルのガラス転移温度、降伏応力及び弾性率を測定した。その結果を表１に示す。また、動的粘弾性試験の結果を図１に示す。
［比較例１］
表１のポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）を、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いて１１０℃で熱プレス成形し、得られたサンプルのガラス転移温度、降伏応力及び弾性率を測定した。その結果を表１に示す。また、動的粘弾性試験の結果を図１に示す。
表１のポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）を、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いて１１０℃で熱プレス成形し、得られたサンプルのガラス転移温度、降伏応力及び弾性率を測定した。その結果を表１に示す。また、動的粘弾性試験の結果を図１に示す。
［実施例７］
表２の配合に従い、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）と、機械特性向上材（Ｂ）とを、井元製作所製２ロール混練機を用いて溶融混練した。ロールＡを温度９０℃及び回転数２０ｒｐｍに設定し、ロールＢを温度８５℃及び回転数１０ｒｐｍに設定した。得られた溶融混練物を粉砕した後、ペレットを得た。
得られたペレットを、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いて、９０℃で熱プレス成形し、得られたサンプルのガラス転移温度、降伏応力及び弾性率を測定した。その結果を表２に示す。また、動的粘弾性試験の結果を図２に示す。
表２の配合に従い、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）と、機械特性向上材（Ｂ）とを、井元製作所製２ロール混練機を用いて溶融混練した。ロールＡを温度９０℃及び回転数２０ｒｐｍに設定し、ロールＢを温度８５℃及び回転数１０ｒｐｍに設定した。得られた溶融混練物を粉砕した後、ペレットを得た。
得られたペレットを、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いて、９０℃で熱プレス成形し、得られたサンプルのガラス転移温度、降伏応力及び弾性率を測定した。その結果を表２に示す。また、動的粘弾性試験の結果を図２に示す。
［比較例２］
表２のポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）を、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いて９０℃で熱プレス成形し、得られたサンプルのガラス転移温度、降伏応力及び弾性率を測定した。その結果を表２に示す。また、動的粘弾性試験の結果を図２に示す。
表２のポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）を、テクノサプライ社製卓上型ホットプレスを用いて９０℃で熱プレス成形し、得られたサンプルのガラス転移温度、降伏応力及び弾性率を測定した。その結果を表２に示す。また、動的粘弾性試験の結果を図２に示す。
本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物及び当該組成物から成形された成形体は、機械特性、特に引張強度に優れるので産業上有用である。また、本発明のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法は、制御された機械特性、特に制御された引張強度を有するポリアルキレンカーボネート樹脂組成物を製造することができるので、産業上有用である。
Claims (9)
- ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）５０〜９９質量％と、機械特性向上材（Ｂ）１〜５０質量％とを含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
- 機械特性向上材（Ｂ）が、分子鎖の末端にＯＨ基、カルボキシル基、アミノ基又はスルホ基を有する化合物である、請求項１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
- 機械特性向上材（Ｂ）が酸変性ポリプロピレンである、請求項１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
- 機械特性向上材（Ｂ）が低分子糖類である、請求項１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
- 機械特性向上材（Ｂ）が金属又は半金属の酸化物である、請求項１に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
- ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）が、ポリプロピレンカーボネート又はポリエチレンカーボネートである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
- ポリプロピレンをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物。
- 請求項１〜７のいずれか一項に記載のポリアルキレンカーボネート樹脂組成物から成形された成形体。
- 制御された機械特性を有する、ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を含むポリアルキレンカーボネート樹脂組成物の製造方法であって、以下の各ステップ；
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）：機械特性向上材（Ｂ）の質量比を、９９：１〜５０：５０の範囲内から選択するステップ；そして
ポリアルキレンカーボネート樹脂（Ａ）及び機械特性向上材（Ｂ）を、選択された質量比で混合及び加熱するステップ：
を含む製造方法。
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