JP2011032454A - 分散性向上剤、熱可塑性樹脂組成物及び成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭素数が2以上のアルキル基を有するアルキルメタクリレート(a1)単位を主成分とするアルキルメタクリレート系重合体(A)を含むポリテトラフルオロエチレン含有改質剤の分散性向上剤。
【選択図】なし
Description
上記問題を解決するため、特許文献2には、アクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを熱可塑性樹脂に配合する熱可塑性樹脂組成物が提案されている。変性していないポリテトラフルオロエチレンを用いたときと比べて成形体の外観は改善されたものの、高度化する成形外観要求を満たすには不充分であった。
また、本発明は、上記分散性向上剤、ポリテトラフルオロエチレン含有改質剤及び熱可塑性樹脂を配合する熱可塑性樹脂組成物の製造方法である。
更に、本発明は、上記熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる成形体である。
アルキルメタクリレート系重合体(A)は、全単量体単位100質量%中、炭素数が2以上のアルキル基を有するアルキルメタクリレート(a1)単位の含有率が50質量%以上であり、70質量%以上であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましい。
炭素数が2以上のアルキル基を有するアルキルメタクリレート(a1)単位の含有率が50質量%以上であると、熱可塑性樹脂中でのポリテトラフルオロエチレンの分散性に優れる。
これらの炭素数が2以上のアルキル基を有するアルキルメタクリレート(a1)の中でも、分散性向上剤の粉体取扱性と熱可塑性樹脂中でのポリテトラフルオロエチレンの分散性に優れることから、炭素数2〜6のアルキル基を有するアルキルメタクリレートが好ましく、炭素数4のアルキル基を有するアルキルメタクリレートがより好ましく、i−ブチルメタクリレートが更に好ましい。
これらのその他の単量体(a2)の中でも、炭素数が2以上のアルキルメタクリレート(a1)との共重合性がよく、アルキルメタクリレート系重合体(A)の熱分解を抑制することから、アクリレートが好ましい。単量体成分(a)にアクリレートを含む場合のアクリレートの含有率としては、単量体成分(a)100質量%中、0.1〜15質量%であることが好ましい。
炭素数が2以上のアルキル基を有するアルキルメタクリレート(a1)が50質量%以上であると、熱可塑性樹脂中でのポリテトラフルオロエチレンの分散性に優れる。
その他の単量体(a2)が50質量%以下であると、熱可塑性樹脂中でのポリテトラフルオロエチレンの分散性に優れる。
これらの重合方法の中でも、分散性向上剤とポリテトラフルオロエチレン含有改質剤との配合が容易であることから、乳化重合、ソープフリー乳化重合であることが好ましく、乳化重合であることがより好ましい。
ノニオン性乳化剤としては、例えば、「ノニポール200」、「ニューポールPE−68」(商品名、三洋化成工業(株)製)が挙げられる。
高分子乳化剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリビニルピロリドンが挙げられる。
反応性乳化剤としては、例えば、「Antox MS−60」、「同MS−2N」(商品名、日本乳化剤(株)製)、「エレミノールJS−2」(商品名、三洋化成工業(株)製)、「ラテムルS−120」、「同S−180」、「同S−180A」、「同PD−104」(花王(株)製)、「アデカリアソープSR−10」、「同SE−10」(商品名、(株)ADEKA製)、「アクアロンKH−05」、「同KH−10」、「同HS−10」(商品名、第一工業製薬(株)製)等の反応性アニオン乳化剤;「アデカリアソープNE−10」、「同ER−10」、「同NE−20」、「同ER−20」、「同NE−30」、「同ER−30」、「同NE−40」、「同ER−40」(商品名、(株)ADEKA製)、「アクアロンRN−10」、「同RN−20」、「同RN−30」、「同RN−50」(商品名、第一工業製薬(株)製)等の反応性ノニオン性乳化剤が挙げられる。
これらの乳化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのラジカル重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、乳化重合法にて重合を行う場合には、重亜硫酸ナトリウム、硫酸第一鉄、アスコルビン酸塩等の還元剤を、上記ラジカル重合開始剤と組合せて用いることもできる。
これらの回収方法の中でも、得られるアルキルメタクリレート系重合体(A)の粉体の均一性の観点から、凝析法、スプレードライ法であることが好ましい。
スプレードライ法における出口温度としては、アルキルメタクリレート系重合体(A)の粉体の1次粒子への解砕性に優れることから、40〜80℃であることが好ましく、40〜70℃であることが更に好ましい。
アルキルメタクリレート系重合体(A)の質量分子量が1,000以上であると、分散性向上剤の粉体取扱性に優れる。また、アルキルメタクリレート系重合体(A)の質量分子量が3,000,000以下であると、熱可塑性樹脂中でのポリテトラフルオロエチレンの分散性に優れる。
これらの連鎖移動剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の分散性向上剤は、必要に応じて、充填剤、難燃剤、安定化剤、滑剤、発泡剤等の添加剤を更に配合してもよい。添加剤としては、後述する本発明の熱可塑性樹脂組成物に配合する添加剤と同様のものを用いることができる。
これらのポリテトラフルオロエチレン含有改質剤の中でも、ポリテトラフルオロエチレンの分散性の観点から、「メタブレンA−3000」、「同A−3700」、「同A−3750」、「同A―3800」(商品名、三菱レイヨン(株)製)等のアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンであることが好ましい。
これらの熱可塑性樹脂の中でも、顕著な成形加工性向上効果と高い分散性により得られる成形体の外観に優れることから、ポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。
分散性向上剤の含有量が0.01質量部以上であると、熱可塑性樹脂中でのポリテトラフルオロエチレンの分散性に優れる。また、分散性向上剤の含有量が20質量部以下であると、熱可塑性樹脂の基本特性を変えることなく、ポリテトラフルオロエチレンの分散性を向上させることができる。
熱可塑性樹脂が70質量%以上であると、熱可塑性樹脂中でのポリテトラフルオロエチレンの分散性に優れる。また、熱可塑性樹脂が99.95質量%以下であると、熱可塑性樹脂組成物の成形加工性が向上する。
ポリテトラフルオロエチレン含有改質剤が0.05質量%以上であると、熱可塑性樹脂組成物の成形加工性が向上する。また、ポリテトラフルオロエチレン含有改質剤が30質量%以下であると、熱可塑性樹脂中でのポリテトラフルオロエチレンの分散性に優れる。
溶融混練方法としては、特に制限されるものではなく、本発明の分散性向上剤、ポリオテトラフルオロエチレン含有改質剤及び熱可塑性樹脂を同時に溶融混練してもよく、本発明の分散性向上剤及び熱可塑性樹脂を予め溶融混練した樹脂組成物に、ポリテトラフルオロエチレン含有改質剤を配合して溶融混練してもよい。
溶融混練温度としては、熱可塑性樹脂の種類に応じて、適宜設定することができる。熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である場合の溶融混練温度としては、160〜280℃であることが好ましく、180〜240℃であることがより好ましい。
これらの充填剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの難燃剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの安定化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの滑剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
無機発泡剤としては、例えば、二酸化炭素、空気、窒素が挙げられる。
揮発性発泡剤としては、例えば、プロパン、n−ブタン、i−ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素;シクロブタン、シクロペンタン等の環式脂肪族炭化水素;トリクロロフロロメタン、ジクロロジフロロメタン、ジクロロテトラフロロエタン、メチルクロリド、エチルクロリド、メチレンクロリド等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。
分解型発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾビスイソブチロニトリル、重炭酸ナトリウムが挙げられる。
発泡剤の添加量としては、発泡剤の種類にもよるが、熱可塑性樹脂組成物100質量部に対し、0.1〜25質量部であることが好ましい。
これらの発泡剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
尚、実施例中の「部」及び「%」は、「質量部」及び「質量%」を示す。
アルキルメタクリレート系重合体(A)のテトラヒドロフラン可溶分を試料として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(機種名「HLC−8220」、東ソー(株)製)、カラム(商品名「TSK−GEL SUPER HZM−M」、東ソー(株)製)を用い、溶離液テトラヒドロフラン、測定温度40℃の条件で測定した。
尚、質量平均分子量は、標準ポリスチレンによる検量線から求めた。
分散性向上剤を、8メッシュの篩を通過させ、通過した試料量を求め、以下の基準で粉体取扱性を評価した。
○:篩通過量が、80%以上
△:篩通過量が、50%以上80%未満
×:篩通過量が、50%未満
熱可塑性樹脂組成物を、キャピラリー式レオメーター(機種名「ツインキャピラリーレオメーター RH−7型」、ROSAND社製)を用いて、ダイスはφ1mm、L/D=16、温度190℃の条件で、一定量(0.54cm3/分)で押出し、ストランドを一定速度(3m/分)で引き取った。
熱可塑性樹脂組成物の溶融張力は、熱成形性、ブロー成形性、発泡成形性等の成形加工性を判断する指標の1つであり、溶融張力の向上は成形加工性の向上と見なし得る。
成形体(フィルム)中に存在する異物の数を評価した。評価手順としては、目視でフィルム10mの表面上に見られる凹凸に印を付け、印を付けた凹凸部を実体顕微鏡を用いて観察し、ポリテトラフルオロエチレンの凝集物由来の凹凸のみをカウントし、1mあたりの異物の数の平均値を求めた。
尚、赤外吸収スペクトル測定により、凹凸がポリテトラフルオロエチレンの凝集物由来であるか確認することができる。
成形体の表面凹凸数は、熱可塑性樹脂中でのポリテトラフルオロエチレンの分散性と成形体の表面外観を判断する指標の1つであり、成形体の表面凹凸数が少ないほどポリテトラフルオロエチレンの分散性と成形体の表面外観に優れる。
温度計、窒素導入管、冷却管及び攪拌装置を備えたセパラブルフラスコに、分散媒としてイオン交換水230部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.5部、硫酸第一鉄0.0002部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.0006部、アスコルビン酸0.48部を仕込み、容器内を窒素置換した。次いで、内温を73℃まで昇温させ、重合触媒としてクメンヒドロパーオキシド0.2部、連鎖移動剤としてn−オクチルメルカプタン1部、i−ブチルメタクリレート98部、n−ブチルアクリレート2部の単量体混合物を1時間かけて滴下し、更に同温で1時間保持して、アルキルメタクリレート系重合体ラテックスを得た。
次いで、ポリテトラフルオロエチレンラテックス(商品名「フルオンAD 939L」、旭硝子(株)製、固形分60質量%)165部を滴下し、1時間攪拌した。得られたラテックスを25℃まで冷却後、硫酸アルミニウム0.35部を含む80℃の温水750部中に滴下した後、90℃まで昇温させて凝析させた。得られた凝析物を分離洗浄後、60℃で12時間乾燥させてポリテトラフルオロエチレン含有改質剤(Z)を得た。
温度計、窒素導入管、冷却管及び攪拌装置を備えたセパラブルフラスコに、分散媒としてイオン交換水225部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.5部、硫酸第一鉄0.0002部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.0006部、アスコルビン酸0.48部を仕込み、容器内を窒素置換した。次いで、内温を73℃まで昇温させ、重合触媒としてクメンヒドロパーオキシド0.2部、連鎖移動剤としてn−オクチルメルカプタン1部、i−ブチルメタクリレート98部、n−ブチルアクリレート2部の単量体混合物を1時間かけて滴下し、更に同温で1時間保持して、アルキルメタクリレート系重合体(A1)ラテックスを得た。
得られたラテックスを25℃まで冷却後、酢酸カルシウム5部を含む70℃の温水500部中に滴下した後、90℃まで昇温させて凝析させた。得られた凝析物を分離洗浄後、60℃で12時間乾燥させてアルキルメタクリレート系重合体(A1)を得た。得られたアルキルメタクリレート系重合体(A1)を分散性向上剤(1)とした。
単量体混合物、連鎖移動剤量を表1記載の組成に変更した以外は、実施例1と同様の方法で重合、回収を行い、アルキルメタクリレート系重合体(A2)〜(A5)、(A7)を得た。得られたアルキルメタクリレート系重合体(A2)〜(A5)、(A7)を分散性向上剤(2)〜(5)、(7)とした。
分散媒としてイオン交換水225部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.5部、2−エチルヘキシルメタクリレート80部、メチルメタクリレート18部、n−ブチルアクリレート2部の混合液をホモミキサーにて10,000rpmで2分間攪拌した後、ホモジナイザーに30MPaの圧力で2回通過させ、予備分散液を得た。この予備分散液に、重合触媒としてクメンヒドロパーオキシド0.2部、連鎖移動剤としてn−オクチルメルカプタン1部を加え、十分に攪拌した後、温度計、窒素導入管、冷却管及び攪拌装置を備えたセパラブルフラスコに仕込み、60℃まで昇温させた。60℃に到達した時点で、イオン交換水2部に硫酸第一鉄0.0002部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.0006部、アスコルビン酸0.48部を溶解させた溶液を添加し、重合を開始させ、60℃で2時間保持して、アルキルメタクリレート系重合体(A6)ラテックスを得た。
得られたラテックスを25℃まで冷却後、酢酸カルシウム5部を含む70℃の温水500部中に滴下した後、90℃まで昇温させて凝析させた。得られた凝析物を分離洗浄後、60℃で12時間乾燥させてアルキルメタクリレート系重合体(A6)を得た。得られたアルキルメタクリレート系重合体(A6)を分散性向上剤(6)とした。
i−BMA:i−ブチルメタクリレート
n−BMA:n−ブチルメタクリレート
EHMA :2−エチルヘキシルメタクリレート
MMA :メチルメタクリレート
n−BA :n−ブチルアクリレート
n−OM :n−オクチルメルカプタン
DBSNa:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
熱可塑性樹脂としてポリプロピレン系樹脂「ノバテック−PP FY−4」(商品名、日本ポリプロ(株)製、メルトフローレート:5g/10分)99.5部、ポリテトラフルオロエチレン含有改質剤として「メタブレンA−3000」(商品名、三菱レイヨン(株)製)0.5部、分散性向上剤(1)1部を配合し、ハンドブレンドで混合した。その後、φ30mm同方向二軸押出機(機種名「BT−30」、(株)プラスチック工学研究所製、L/D=30)にて、スクリュー回転数200rpm、シリンダー温度200℃の条件で押出成形し、熱可塑性樹脂組成物を得た。このようにして得た熱可塑性樹脂組成物について、上記方法により溶融張力を測定した。
得られた熱可塑性樹脂組成物を80℃で12時間乾燥させ、Tダイを取り付けた単軸押出機(機種名「GM−30」、(株)ジー・エム・エンジニアリング製、L/D=30)にて、スクリュー回転数20rpm、シリンダー温度200℃、Tダイ温度210℃の条件で、フィルム厚500μm、フィルム幅10cmになるように製膜し、成形体(フィルム)を得た。
配合組成を表2〜4記載の組成に変更した以外は、実施例7と同様の方法で成形、製膜を行い、成形体を得た。
PTFE:ポリテトラフルオロエチレン
(X) :メタブレンA−3000(商品名、三菱レイヨン(株)製)
(Y) :メタブレンA−3800(商品名、三菱レイヨン(株)製)
(Z) :製造例1で合成したポリテトラフルオロエチレン含有改質剤(Z)
一方、本発明の分散性向上剤を含まない比較例3、6、8において、得られる成形体の外観に劣った。また、アルキル基の炭素数が本発明の範囲を外れるメチルメタクリレートを主成分とするアルキルメタクリレート系重合体(A7)を含む分散性向上剤(7)を配合した比較例2、5、7において、得られる成形体の外観に劣った。更に、ポリテトラフルオロエチレン含有改質剤と本発明の分散性向上剤を含まない比較例4、ポリテトラフルオロエチレン含有改質剤を含まない参考例1において、得られる熱可塑性樹脂組成物の溶融張力に劣った。
Claims (6)
- 炭素数が2以上のアルキル基を有するアルキルメタクリレート(a1)単位を主成分とするアルキルメタクリレート系重合体(A)を含むポリテトラフルオロエチレン含有改質剤の分散性向上剤。
- 炭素数が2以上のアルキル基を有するアルキルメタクリレート(a1)単位がi−ブチルメタクリレート単位である請求項1記載の分散性向上剤。
- アルキルメタクリレート系重合体(A)の質量平均分子量が5,000〜100,000である請求項1又は2記載の分散性向上剤。
- 請求項1〜3記載の分散性向上剤、ポリテトラフルオロエチレン含有改質剤及び熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜3記載の分散性向上剤、ポリテトラフルオロエチレン含有改質剤及び熱可塑性樹脂を溶融混練する熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
- 請求項4記載の熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる成形体。
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