JP2011046913A - ポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリカーボネートポリマーのマトリックス中にポリジオルガノシロキサンドメインが分散した凝集構造であり、該ポリジオルガノシロキサンドメインの平均サイズが5〜40nm、規格化分散が40%以下であり、粘度平均分子量が1.60×104〜2.20×104であり、構造粘性指数(N)が1.55〜1.80であることを特徴とするポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体。
【選択図】なし
Description
本発明の目的は、流動性と難燃性を兼ね備えた透明性に優れたポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体を提供することにある。
下記式[1]で表されるポリカーボネートブロックと、下記式[3]で表されるポリジオルガノシロキサンブロックとからなり、ポリカーボネートポリマーのマトリックス中にポリジオルガノシロキサンドメインが分散した凝集構造であり、該ポリジオルガノシロキサンドメインの平均サイズが5〜40nm、規格化分散が40%以下であり、粘度平均分子量が1.60×104〜2.20×104であり、構造粘性指数(N)が1.55〜1.80であることを特徴とするポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体。
式[3]におけるp+qが30〜60である、前項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体。
ポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体の全重量を基準にして式[3]で表されるポリジオルガノシロキサンブロックが2〜20重量%である、前項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体。
全光線透過率が88%以上である、前項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体。
前項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体からなる成形品。
前項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体からなる厚みが0.1〜2.0mmである射出成形品。
あらかじめ水に不溶性の有機溶媒とアルカリ水溶液との混合液中における式[4]で表わされる二価フェノール(I)とホスゲンとの反応により、二価フェノール(I)のクロロホーメートおよび/または末端クロロホーメート基を有する二価フェノール(I)のカーボネートオリゴマーを含むクロロホーメート化合物の混合溶液を調製し、次いで、該混合溶液を攪拌しながら式[5]で表わされるヒドロキシアリール末端ポリジオルガノシロキサン(II)を、該混合溶液の調整にあたり仕込まれた二価フェノール(I)の量1モルあたり、0.01モル/min以下の速度で加え、該ヒドロキシアリール末端ポリジオルガノシロキサン(II)と該クロロホーメート化合物とを界面重縮合させることを特徴とする、前項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体の製造方法。
水に不溶性の有機溶媒を、式[4]で表わされる二価フェノール(I)1モルあたり、12モル以上使用する、前項7記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体の製造方法。
本発明のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体を製造する際に用いられる式[4]で表される二価フェノール(I)としては、例えば、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,3’−ビフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−イソプロピルフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、2,2−ビス(3−ブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエ−テル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルエ−テル、4,4’−スルホニルジフェノール、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、2,2’−ジメチル−4,4’−スルホニルジフェノール、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルフィド、2,2’−ジフェニル−4,4’−スルホニルジフェノール、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジフェニルジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジフェニルジフェニルスルフィド、1,3−ビス{2−(4−ヒドロキシフェニル)プロピル}ベンゼン、1,4−ビス{2−(4−ヒドロキシフェニル)プロピル}ベンゼン、1,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、4,8−ビス(4−ヒドロキシフェニル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、4,4’−(1,3−アダマンタンジイル)ジフェノール、および1,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−5,7−ジメチルアダマンタン等が挙げられる。
上記共重合体の製造方法において、ヒドロキシアリール末端ポリジオルガノシロキサン(II)は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
クロロホルメート化合物の生成反応におけるpH範囲は、公知の界面反応条件が利用でき、pHは通常10以上に調製される。
二価フェノール(I)のオリゴマーとヒドロキシアリール末端ポリジオルガノシロキサン(II)との界面重縮合反応は、上記混合液を激しく攪拌することにより行われる。
かかる重合反応の反応時間は、透明性を向上させるためには比較的長くする必要がある。好ましくは30分以上、更に好ましくは50分以上であり、製造効率の点からその上限は好ましくは2時間以下、より好ましくは1.5時間以下である。
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mvを算出する。
ηSP/c=[η]+0.45×[η]2 c (但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4 Mv0.83
c=0.7
次式にて算出される比粘度(ηSP)を20℃で塩化メチレン100mlにポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求め、
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mvを算出する。
ηSP/c=[η]+0.45×[η]2 c (但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4 Mv0.83
c=0.7
日本電子株式会社製 JNM−AL400を用い、ポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体の1H−NMRスペクトルを測定し、二価フェノール(I)由来のピークの積分比とヒドロキシアリール末端ポリジオルガノシロキサン(II)由来のピークの積分比を比較することにより算出した。
ポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体パウダーをベント式二軸押出機(テクノベル(株)製, KZW15−25MG)によって、温度260℃で混錬し、ペレット化した。得られたペレットを120℃で5時間熱風乾燥した後、射出成形機(日本製鋼所(株)製, JSW J−75EIII)を用いて、成形温度280℃、金型温度80℃、成形サイクル50秒にて幅50mm、長さ90mm、厚みがゲート側から3.0mm(長さ20mm)、2.0mm(長さ45mm)、1.0mm(長さ25mm)であり、算術平均粗さ(Ra)が0.03μmである3段型プレートを成形した。
かかる3段型プレートの厚み2.0mm部における全光線透過率を日本電飾工業(株)製 Haze Meter NDH 2000を用い、ASTM D1003に準拠し測定した。
(3)で作成した3段型プレートを用いて、厚み1.0mm部の端部より5mm、側部より5mmの交点におけるポリジオルガノシロキサンドメインの平均サイズと粒径分布(規格化分散)を、X線回折装置((株)リガク社製 RINT−TTRII)を用いて測定した。X線源として、CuKα特性エックス線(波長0.1541841nm)、管電圧50kV、管電流300mAで行った。小角散乱光学系は、Slit:1st 0.03mm、HS 10mm、SS 0.2mm、RS 0.1mmとした。測定は、非対称走査法(2θスキャン)により、FT 0.01°ステップ、4sec/step、走査範囲 0.06−3°として実施した。カーブフィッティングの解析には、(株)リガク社製 小角散乱解析ソフトウェア NANO−Solver(Ver.3.3)を使用した。解析はポリカーボネートポリマーのマトリックス中にポリジオルガノシロキサンの球状ドメインが分散した凝集構造であり、粒径分布のばらつきが存在すると仮定して、ポリカーボネートマトリックスの密度を1.2g/cm3、ポリジオルガノシロキサンドメインの密度を1.1g/cm3とし、粒子間相互作用(粒子間干渉)を考慮しない孤立粒子モデルにて実施した。
ISO1133(JIS K 7210)に準拠して300℃、1.2kgfで測定した。得られたペレットを120℃で5時間熱風乾燥したものをサンプルとして用いた。
ISO11443(JIS K 7199)に準拠し、キャピラリー型レオメーター(東洋精機製作所(株)製 キャピログラフ1D)を使用し、キャピラリーとして東洋精機製作所(株)製 キャピラリー型式EF(径:1.0mm、長さ:10.0mm、L/D:10)を用いて、炉体温度300℃で、剪断速度D(60.8−6080 sec−1)に対する剪断応力σ(Pa)を測定し、それぞれの値を両対数グラフにプロットして得られる回帰直線の勾配から構造粘性指数Nを求めた。得られたペレットを120℃で5時間熱風乾燥したものをサンプルとして用いた。
(6)の方法により測定した剪断速度1.22×103sec−1における剪断粘度(Pa・s)を求めた。
得られたペレットを120℃で5時間熱風乾燥した後、射出成形機(日本製鋼所(株)製, JSW J−75EIII)によりシリンダー温度280℃、金型温度80℃で厚み3.2mmのUL94燃焼試験用の試験片を成形し、米国UL規格のUL−94に規定されている垂直燃焼試験に準じて評価した。なお、V−0、V−1、V−2いずれの判定にもあてはまらないものについてはnotVと表記した。5本の試験片における溶融滴下(ドリップ)回数についても併せて記載した。
得られたペレットを120℃で5時間熱風乾燥した後、射出成形機(日本製鋼所(株)製, JSW J−75EIII)を用いシリンダー温度300℃で10分間滞留させたものとさせないものの上記3段型プレートをそれぞれ作成した。かかる3段型プレートの厚み2.0mm部におけるヘイズを日本電飾工業(株)製 Haze Meter NDH 2000を用い、ASTM D1003に準拠して測定し、その測定値の差よりΔヘイズを算出した。
温度計、撹拌機、還流冷却器付き反応器にイオン交換水21592部、48.5%水酸化ナトリウム水溶液3675部を入れ、式[4]で表される二価フェノール(I)として2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)3880部(17.07モル)、およびハイドロサルファイト7.6部を溶解した後、塩化メチレン14565部(二価フェノール(I)1モルに対して10モル)を加え、撹拌下20〜30℃でホスゲン1900部を60分要して吹き込んだ。48.5%水酸化ナトリウム水溶液1131部、p−tert−ブチルフェノール108部を塩化メチレン800部に溶解した溶液を加え、攪拌しながら式[5]で表される二価フェノール(II)として下記構造のポリジオルガノシロキサン化合物(信越化学工業(株)製 X−22−1821)430部(0.067モル)を塩化メチレン1600部に溶解した溶液を、二価フェノール(II)が二価フェノール(I)1モルに対して0.0008モル/minとなる速度で加えて乳化状態とした後、再度激しく撹拌した。かかる攪拌下、反応液が26℃の状態でトリエチルアミン4.3部を加えて温度26〜31℃において1時間撹拌を続けて反応を終了した。反応終了後有機相を分離し、塩化メチレンで希釈して水洗した後塩酸酸性にして水洗し、水相の導電率がイオン交換水と殆ど同じになったところで温水を張ったニーダーに投入して、攪拌しながら塩化メチレンを蒸発し、ポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体のパウダーを得た。
塩化メチレンを20387部(二価フェノール(I)1モルに対して14モル)用いた以外は、実施例1と同様にした。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンを3860部用い、式[5]で表される二価フェノール(II)を681部を塩化メチレン2400部に溶解した溶液を、二価フェノール(II)が二価フェノール(I)1モルに対して0.0012モル/minとなる速度で加えた以外は、実施例1と同様にした。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンを3897部用い、式[5]で表される二価フェノール(II)を205部を塩化メチレン800部に溶解した溶液を、二価フェノール(II)が二価フェノール(I)1モルに対して0.0004モル/minとなる速度で加えた以外は、実施例1と同様にした。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンを3889部用い、p−tert−ブチルフェノールを116部用い、式[5]で表される二価フェノール(II)として、下記構造のポリジオルガノシロキサン化合物(信越化学工業(株)製 X−22−1875)205部を塩化メチレン800部に溶解した溶液を、二価フェノール(II)が二価フェノール(I)1モルに対して0.0004モル/minとなる速度で加えた以外は、実施例1と同様にした。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンを3867部用い、p−tert−ブチルフェノールを113部用い、式[5]で表される二価フェノール(II)429部を塩化メチレン1600部に溶解した溶液を、二価フェノール(II)が二価フェノール(I)1モルに対して0.0008モル/minとなる速度で加えた以外は、比較例2と同様にした。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンを3840部用い、p−tert−ブチルフェノールを111部用い、式[5]で表される二価フェノール(II)678部を塩化メチレン2400部に溶解した溶液を、二価フェノール(II)が二価フェノール(I)1モルに対して0.0012モル/minとなる速度で加えた以外は、比較例2と同様にした。
p−tert−ブチルフェノールを77.6部用いた以外は、実施例2と同様にした。
p−tert−ブチルフェノールを103部用いた以外は、比較例2と同様にした。
温度計、撹拌機、還流冷却器付き反応器にイオン交換水21592部、48.5%水酸化ナトリウム水溶液3675部を入れ、式[4]で表される二価フェノール(I)として2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)3897部(17.07モル)、およびハイドロサルファイト7.6部を溶解した後、塩化メチレン14565部を加え、撹拌下22〜30℃でホスゲン1900部を60分要して吹き込んだ。48.5%水酸化ナトリウム水溶液1131部、p−tert−ブチルフェノール108部を塩化メチレン800部に溶解した溶液を加え、攪拌しながら式[5]で表される二価フェノール(II)として上記ポリジオルガノシロキサン化合物(信越化学工業(株)製 X−22−1821)205部(0.067モル)を塩化メチレン800部に溶解した溶液を、二価フェノール(II)が二価フェノール(I)1モルに対して0.5モル/minとなる速度で加えて乳化状態とした後、再度激しく撹拌した。かかる攪拌下、反応液が26℃の状態でトリエチルアミン4.3部を加えて温度26〜31℃において1時間撹拌を続けて反応を終了した。反応終了後有機相を分離し、塩化メチレンで希釈して水洗した後塩酸酸性にして水洗し、水相の導電率がイオン交換水と殆ど同じになったところで温水を張ったニーダーに投入して、攪拌しながら塩化メチレンを蒸発し、ポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体のパウダーを得た。得られた共重合体を実施例1と同様に分析した。評価結果を表1に併記する。
ビスフェノールA及び末端停止剤としてp−tert−ブチルフェノール、並びにホスゲンから界面重縮合法で合成した直鎖状芳香族ポリカーボネート樹脂パウダー(帝人化成(株)製:パンライトL−1250WP(商品名)、粘度平均分子量 23,900)。
ビスフェノールA及び末端停止剤としてp−tert−ブチルフェノール、並びにホスゲンから界面重縮合法で合成した直鎖状芳香族ポリカーボネート樹脂パウダー(帝人化成(株)製:パンライトL−1225WX(商品名)、粘度平均分子量 19,700)。
Claims (8)
- 下記式[1]で表されるポリカーボネートブロックと、下記式[3]で表されるポリジオルガノシロキサンブロックとからなり、ポリカーボネートポリマーのマトリックス中にポリジオルガノシロキサンドメインが分散した凝集構造であり、該ポリジオルガノシロキサンドメインの平均サイズが5〜40nm、規格化分散が40%以下であり、粘度平均分子量が1.60×104〜2.20×104であり、構造粘性指数(N)が1.55〜1.80であることを特徴とするポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体。
- 式[3]におけるp+qが30〜60である、請求項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体。
- ポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体の全重量を基準にして式[3]で表されるポリジオルガノシロキサンブロックが2〜20重量%である、請求項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体。
- 全光線透過率が88%以上である、請求項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体。
- 請求項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体からなる成形品。
- 請求項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体からなる厚みが0.1〜2.0mmである射出成形品。
- あらかじめ水に不溶性の有機溶媒とアルカリ水溶液との混合液中における式[4]で表わされる二価フェノール(I)とホスゲンとの反応により、二価フェノール(I)のクロロホーメートおよび/または末端クロロホーメート基を有する二価フェノール(I)のカーボネートオリゴマーを含むクロロホーメート化合物の混合溶液を調製し、次いで、該混合溶液を攪拌しながら式[5]で表わされるヒドロキシアリール末端ポリジオルガノシロキサン(II)を、該混合溶液の調整にあたり仕込まれた二価フェノール(I)の量1モルあたり、0.01モル/min以下の速度で加え、該ヒドロキシアリール末端ポリジオルガノシロキサン(II)と該クロロホーメート化合物とを界面重縮合させることを特徴とする、請求項1記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体の製造方法。
- 水に不溶性の有機溶媒を、式[4]で表わされる二価フェノール(I)1モルあたり、12モル以上使用する、請求項7記載のポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合体の製造方法。
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