JP2011219542A - ポリカーボネート樹脂用帯電防止剤及びポリカーボネート樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
ポリカーボネートも他のプラスチック同様、電気絶縁性が高いという特徴があるが、そのためにかえって静電気が散逸しにくく、製品にほこりが付着したり、作業者への電撃、又は機器類やICチップ類の誤動作が生じたりするという問題がある。
そのため、従来、ポリカーボネートを含め、各種のプラスチックに対する帯電防止剤が研究されてきた。
そこで、このような問題のない練り込み型の帯電防止剤が主として検討されてきた(特許文献1〜3)。
例えば、帯電防止性が良好な練り込み型の帯電防止剤としてスルホン酸のホスホニウム塩が開示されているが(特許文献4、5)、これらの帯電防止剤は高い帯電防止性を有するものの、これらが練り込まれた樹脂の成形品の表面を拭くと、帯電防止性が低下するという問題があった。
また、本発明の第2の目的は、持続性と耐拭き取り性を有する帯電防止効果に優れた成形品を得ることができる、ポリカーボネート樹脂組成物を提供することにある。
但し、式(1)中のR1は水素原子、ハロゲン原子又は炭化水素基、Aは炭素原子数2〜4のアルキレン基、Xは下記一般式(2)で表されるホスホニウムイオン、mは1以上の数であり、nは2以上の数である;
但し、式(2)中のR2、R3、R4及びR5は各々独立に、炭素原子数1〜18のアルキル基である。
炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基等が挙げられる。アルキル基としては例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第2級ブチル、第3級ブチル、ペンチル、イソペンチル、第2級ペンチル、ターシャリペンチル、ヘキシル、第2級ヘキシル、ヘプチル、第2級ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、第2級オクチル、ノニル、第2級ノニル、デシル、第2級デシル、ウンデシル、第2級ウンデシル、ドデシル、第2級ドデシル、トリデシル、イソトリデシル、第2級トリデシル、テトラデシル、第2級テトラデシル、ヘキサデシル、第2級ヘキサデシル、ステアリル、イコシル、ドコシル、テトラコシル、トリアコンシル、2−ブチルオクチル、2−ブチルデシル、2−ヘキシルオクチル、2−ヘキシルデシル、2−オクチルデシル、2−ヘキシルドデシル、2−オクチルドデシル、2−デシルテトラデシル、2−ドデシルヘキサデシル、2−ヘキサデシルオクタデシル、2−テトラデシルオクタデシル、モノメチル分枝−イソステアリル等が挙げられる。
特に、R1が2−フェニルプロパン−2−イル基であること、即ち前記一般式(1)で表される化合物が下記式(3)で表される化合物であることが最も好ましい。
但し、式(3)中のA、X、m及びnは前記式(1)と同様である。
平均重合度mは1以上の数であり、帯電防止性とその持続性及び耐拭き取り性の観点から、1〜300であることが好ましく、1〜200あることがより好ましく、5〜100あることが更に好ましく、5〜30であることが最も好ましい。
上記一般式(2)中のR2、R3、R4及びR5は、炭素原子数が1〜18のアルキル基であり、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二級ブチル、第三級ブチル、イソブチル、アミル、イソアミル、第三級アミル、ペンチル、ヘキシル、へプチル、第二級ヘプチル、イソヘプチル、第三級ヘプチル、n-オクチル、イソオクチル、第三級オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、イソノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル等の直鎖型又は分岐型のアルキル基が挙げられる。
R2、R3、R4及びR5の炭素原子数は、帯電防止性とその持続性及び耐拭き取り性の点から、2〜8であることが好ましい。
例えば、R1を置換基として有するフェノール化合物とホルムアルデヒドとの脱水縮合物に、炭素原子数2〜4のアルキレンオキシドの付加重合物をエーテル結合させ、得られた化合物のポリオキシアルキレン基の末端を硫酸エステル化した後、更にホスホニウム塩とすることにより、前記化合物が得られる.
担体としては、合成樹脂のフィラーや無機充填剤として知られているもの、あるいは常温で固体の難燃剤や光安定剤を使用することができる。
これらの担体の中でも、担体の表面を化学修飾したものを使用することが好ましく、シリカ粉の表面をシランカップリング剤等によって化学修飾したものを使用することがより好ましい。
これらの担体の平均粒径は、0.1〜100μmであることが好ましく、0.5〜50μmであることがより好ましい。
これらのポリマーアロイに含有されるポリカーボネートの割合は、ポリマーアロイ100質量部に対し、50〜98質量部であることが好ましい。
2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、いわゆるビスフェノールAを原料としたビスフェノールA系ポリカーボネートを使用することが好ましい。
また、本発明の帯電防止剤は、いわゆる練り込み型としてポリカーボネート樹脂に配合する以外に、ポリカーボネート樹脂成形品の表面に塗布する、塗布型として使用することもできる。塗布する場合は、各種溶剤に溶解させて溶液として塗布すればよい。
併用することができる難燃剤としては、例えば、テトラブロモビスフェノールA、ヘキサブロモベンゼン、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、デカブロモジフェニルオキシド、ヘキサブロモシクロデカン、テトラブロモ無水フタル酸、塩素化ポリエチレン、塩素化パラフィン、パークロロシクロペンタデカン、クロレンド酸、テトラクロロ無水フタル酸等のハロゲン系難燃剤;リン酸アンモニウム、トリクレジルフォスフェート、トリエチルフォスフェート、トリス(β−クロロエチル)フォスフェート、トリスクロロエチルフォスフェート、トリスジクロロプロピルフォスフェート、クレジルジフェニルフォスフェート、キシレニルジフェニルフォスフェート、フェニレンビス(ジフェニルフォスフェート)、フェニレンビス(フェニルクレジルフォスフェート)、フェニレンビス(ジクレジルフォスフェート)、フェニレンビス(ジキシレニルフォスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルフォスフェート)、ビスフェノールAビス(ジクレジルフォスフェート)等のリン系難燃剤;赤燐、酸化スズ、三酸化アンチモン、水酸化ジルコニウム、メタホウ酸バリウム、ホウ酸亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、窒素化グアニジン等の無機系難燃剤が挙げられる。
また、難燃剤の中には本発明の帯電防止性組成物と併用すると、合成樹脂基材によっては、熱により合成樹脂が着色したり、耐熱性が低下したりするものもある。このような観点から、下記一般式(4)で表わされるリン系化合物を難燃剤として使用することが好ましい。
但し、式(4)中のR6〜R9はアリール基、Yはアリーレン基、a〜dは0又は1の数であり、sは1〜5の数である。
前記R6〜R9は、フェニル基、クレジル基、キシレニル基であることが好ましい.
前記一般式(4)で表わされるリン系化合物の具体例としては、例えばフェニレンビス(ジフェニルフォスフェート)、フェニレンビス(フェニルクレジルフォスフェート)、フェニレンビス(ジクレジルフォスフェート)、フェニレンビス(ジキシレニルフォスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルフォスフェート)、ビスフェノールAビス(ジクレジルフォスフェート)等が挙げられる。
これらの中でも、酸化防止剤、フルオロオレフィン樹脂又は滑剤を含有することが好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、2,6−ジ−tert.−ブチルフェノール(以下tert.−ブチルをt−ブチルと略記する。)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,4−ジメチル−6−t−ブチルフェノール、4,4'−メチレンビス(2,6−ジ−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)、4,4'−ビス(2−メチル−6−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'−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−イソプロピレデンビス(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−シクロヘキシルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−ノニルフェノール)、2,2'−イソブチリデンビス(4,6−ジメチルフェノール)、2,6−ビス(2'−ヒドロキシ−3'−t−ブチル−5'−メチルベンジル)4−メチルフェノール、3−t−ブチル−4−ヒドロキシアニソール、2−t−ブチル−4−ヒドロキシアニソール、3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオン酸ステアリル、3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオン酸オレイル、3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオン酸ドデシル、3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオン酸オクチル、テトラキス{3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオニルオキシメチル}メタン、3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオン酸グリセリンモノエステル、3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオン酸とグリセリンモノオレイルエーテルとのエステル、3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオン酸ブチレングリコールエステル、3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオン酸チオジグリコールエステル、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−チオビス(2−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2'−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチル−α−ジメチルアミノ−p−クレゾール、2,6−ジ−t−ブチル−4(N,N'−ジメチルアミノメチルフェノール)、ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)サルファイド、トリス{(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル−オキシエチル}イソシアヌルレート、トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3',5'−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾイル)イソシアヌレート、ビス{2−メチル−4−(3−n−アルキルチオプロピオニルオキシ)−5−t−ブチルフェニル}サルファイド、1,3,5−トリス(4−ジ−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、テトラフタロイル−ジ(2,6−ジメチル−4−t−ブチル−3−ヒドロキシベンジルサルファイド)、6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン、2,2−チオ−{ジエチル−ビス−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)}プロピオネート、N,N'−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシナミド)、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジル−リン酸ジエステル、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルベンジル)サルファイド、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、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ビス{3,3'−ビス−(4'−ヒドロキシ−3'−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド}グリコールエステル等が挙げられる。
これらの滑剤の含有量は、基材となる合成樹脂によって変化するため一概には言えないが、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の場合には、概ね合成樹脂基材100質量部に対して0.001〜15質量部であることが好ましく、0.005〜10質量部であることがより好ましく、0.01〜5質量部であることが最も好ましい。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−5'−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3'−t−ブチル−5'−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−{2'−ヒドロキシ−3',5'−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル}ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3'−t−ブチル−5'−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−t−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−5'−t−オクルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−{2'−ヒドロキシ−3'−(3”,4”,5”,6”−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5'−メチルフェニル}ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス{4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール}、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メタクリロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
尚、以下の実施例等において、%及びppmは特に記載が無い限り質量基準である。
(1)中間体−1の合成
温度計、窒素導入管、リービッヒ冷却管及び撹拌装置を取り付けた4ツ口フラスコに、p−クミルフェノールを212g、パラホルムアルデヒドを36g、p−トルエンスルホン酸0.3g及び溶媒としてメシチレン100gを仕込み、120℃で5時間加熱し、縮合反応させた。
得られた反応物を加圧反応装置に仕込み、水酸化カリウム1.5gを加え、140℃でエチレンオキシド880gと反応させた。エチレンオキシドを完全に反応させた後、同温度でプロピレンオキシド1160gを反応させ、反応終了後に溶媒のメシチレンを減圧留去し、下記式で表される中間体−1を得た。
500mlの四ッ口ナスフラスコに、上述の中間体−1を、227.6g(0.1mol)入れ、100℃で一時間減圧乾燥を行った後、窒素気流下で系内温度が70℃となるまで降温した。 更に、尿素0.60gを加え、室温で30分攪拌して溶解させた後、スルファミン酸9.7g(0.1mol)を加え、110℃まで昇温して4時間攪拌し、中間体−1の末端OH基をスルホン酸アンモニウムとした。
反応終了後、水100mlに溶解したテトラブチルホスホニウムブロミド34.0g(0.1mol)を加え、室温で一時間攪拌した。反応液を静止したところ、二層に分離したので下層の油状物を回収し、水層についてはクロロホルム(50ml×4)で抽出操作を行った。回収した油状物とクロロホルム溶液とを合わせて、溶媒を留去した後乾燥し、下記式で表される化合物No.1を155g得た。得られた化合物は淡黄色の粘ちょう状物であり、中性であることが確認された。
<ポリカーボネート樹脂組成物の作製>
120℃で4時間乾燥したポリカーボネート樹脂(ユーピロンS−3000 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製の商品名)100質量部に対して、120℃で4時間乾燥した前記帯電防止剤1を5質量部加え、充分に混合し、ポリカーボネート樹脂組成物を得た。
得られたポリカーボネート樹脂組成物を、単軸押出機(ラボプラストミルμ2D25W:(株)東洋精機製作所製の商品名)を用い、260℃で溶融混練してペレットに成形した。
上記ペレットを用いて、縦型射出成形機(SA‐60‐52‐CP:山城精機製作所の商品名)により、樹脂温度260℃金型温度80℃の加工条件で成形し、100mm×100mm×3mmの試験片を得た。
帯電防止剤を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして試験片を得た。
〔比較例2〕
帯電防止剤1の代わりに前記比較帯電防止剤1を使用したこと以外は、実施例1と同様にして試験片を得た。
〔比較例3〕
帯電防止剤1の代わりに前記比較帯電防止剤2を使用したこと以外は、実施例1と同様にして試験片を得た。
得られた試験片について、以下の方法により、性能を評価した。
<表面固有抵抗値(SR値)>
試験片を成形加工した後、直ちに25℃で湿度60%の条件下に保存し、1日後及び2週間後に、同じ雰囲気下で、R8340抵抗計(アドバンテスト社製の商品名)を用いて、印加電圧500V、印加時間1分の条件で、表面固有抵抗値(Ω/□)を測定した。測定は試験片上の5点について行い、その平均値を求めた。
上記で得られた試験片の表面を、ウエスで50回乾拭きし、25℃で湿度60%の条件下に2時間保存した後、同雰囲気下で、R8340抵抗計(アドバンテスト社製の商品名)を用いて、印加電圧500V、印加時間1分の条件で、表面固有抵抗値(Ω/□)を測定した。測定は試験片上の5点について行い、その平均値を求めた。
Claims (6)
- 前記R1が2−フェニルプロパン−2−イル基である、請求項1に記載されたポリカーボネート樹脂用帯電防止剤。
- nが3〜50の数である請求項1又は2に記載されたポリカーボネート樹脂用帯電防止剤。
- mが1〜300の数である請求項1〜3の何れかに記載されたポリカーボネート樹脂用帯電防止剤。
- ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、請求項1〜4の何れかに記載されたポリカーボネート樹脂用帯電防止剤を0.01〜20質量部含有することを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
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