JP2015196734A - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
Chbp=(Ahbp/Astd)×FRHMA×(Wstd/Wtotal)×100
(式中、Ahbp、Astd、FRHMA、Wstd、Wtotalはいずれも、分子量が2万の化学結合型ポリエチレングリコールを充填剤とするキャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフィーによって、α−ヒドロキシアルキルアクリレートと内部標準物質とを含む試料を分析することで求まる値であり、うちAstdは、前記内部標準物質のピーク面積を示す。Ahbpは、α−ヒドロキシアルキルアクリレートの保持時間を1としたときの相対保持時間が0.90〜1.30となるピークのうち、α−ヒドロキシアルキルアクリレートを除いたピークの合計面積を示す。ただし、相対保持時間0.90〜1.30の範囲に重合禁止剤のピークが含まれる場合は、前記Ahbpに、この重合禁止剤のピークの面積は含まない。FRHMAは、α−ヒドロキシアルキルアクリレートおよび内部標準物質の質量比とこれらのピーク面積比との関係を示す検量線の傾きである。Wstdは、打ち込み試料中の内部標準物質の質量を示し、Wtotalは、打ち込み試料中の前記α−ヒドロキシアルキルアクリレートのみかけの質量を示す。)
以下では、まず本発明における所定のRHMAについて説明し、その後、それを用いたRHMA由来重合体と該RHMA由来重合体を含む樹脂組成物について説明する。
1.1.RHMAの構造
本発明におけるα−ヒドロキシアルキルアクリレート(RHMA)は、下記一般式(1)で示される。
本発明におけるRHMAは、下記式で求まる高沸点不純物含量(Chbp)が0.6質量%以下であることが重要である。
Chbp=(Ahbp/Astd)×FRHMA×(Wstd/Wtotal)×100
(式中、Ahbp、Astd、FRHMA、Wstd、Wtotalはいずれも、分子量が2万の化学結合型ポリエチレングリコールを充填剤とするキャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフィーによって、α−ヒドロキシアルキルアクリレートと内部標準物質とを含む試料を分析することで求まる値であり、うちAstdは、前記内部標準物質のピーク面積を示す。Ahbpは、α−ヒドロキシアルキルアクリレートの保持時間を1としたときの相対保持時間が0.90〜1.30となるピークのうち、α−ヒドロキシアルキルアクリレートを除いたピークの合計面積を示す。ただし、相対保持時間0.90〜1.30の範囲に重合禁止剤のピークが含まれる場合は、前記Ahbpに、この重合禁止剤のピークの面積は含まない。FRHMAは、α−ヒドロキシアルキルアクリレートおよび内部標準物質の質量比とこれらのピーク面積比との関係を示す検量線の傾きである。Wstdは、打ち込み試料中の内部標準物質の質量を示し、Wtotalは、打ち込み試料中の前記α−ヒドロキシアルキルアクリレートのみかけの質量を示す。)
なお前記ガスクロマトグラフィー分析において各ピーク面積を求める際には、各ピークのスタート点とエンド点を結ぶ直線を(近似)ベースラインとし、該(近似)ベースラインと各ピークとにより囲まれた面積を算出することとする。具体的には、図1のチャートを拡大した図2において、保持時間11.7分付近に検出されるピークのように他のピークと重なっていないピークについては、ベースラインをピークのスタート点(上向き矢印で示す(以下、同様))とエンド点(下向き矢印で示す(以下、同様))とを結ぶ線とみなせるので、ベースライン分割で波形処理すればよい。また、保持時間12.25分〜13.25分に検出されるピークのように他のピーク(例えばRHMA)と重なるピークについては、テーリング処理を施して波形処理をすることにより、スタート点とエンド点とを結ぶ線を近似ベースラインとして面積を求めればよい。
エーテルダイマーの含量が前記範囲であることにより、本発明の熱可塑性樹脂組成物に含まれる微細な異物の含量をより低減することが可能になる。
Cdimer=(Adimer/Astd)×FRHMA×(Wstd/Wtotal)×100
(式中、Adimerは、エーテルダイマーのピーク面積を示し、Astd、FRHMA、Wstd、Wtotalはいずれも、上述したChbpの算出式と同義である。)
なお、前記ガスクロマトグラフィー分析において、前記エーテルダイマーは、通常、前記相対保持時間0.90〜1.30の範囲内に検出される。
本発明におけるRHMAを合成する方法は、特に制限されるものではなく、公知の有機合成方法を適宜採用することができるが、工業的には、α,β−不飽和カルボン酸エステル類とアルデヒド類とを触媒としての三級アミン化合物の存在下で反応させる、森田−Baylis−Hilman反応を利用した方法が望ましい。
本発明におけるRHMA由来重合体は、α−ヒドロキシアルキルアクリレート単位を含む重合体(以下「未環化重合体」と称することもある)、またはα−ヒドロキシアルキルアクリレート単位を含む重合体の主鎖に環構造を導入した重合体(以下「環構造含有重合体」と称することもある)であり、いずれも上述した本発明におけるRHMAを原料単量体として用いた重合により得ることができる。
未環化重合体は、上述した本発明のRHMA単位のみを有するホモポリマーであってもよいし、上述した本発明のRHMA単位とともに該RHMAと共重合可能な他の単量体由来の単位をも有するコポリマーであってもよい。
未環化重合体を得るための重合反応では、必要に応じて、溶媒を使用することができる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤;テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤;などの1種または2種以上が挙げられる。
環構造含有重合体は、前記未環化重合体の主鎖に環構造を導入したものである。ここで主鎖の環構造としては、例えば、ラクトン構造、無水グルタル酸構造、イミド構造(グルタルイミド構造、マレイミド構造など)等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性が高く、透明性、機械的強度に優れる点では、ラクトン構造が好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、α−ヒドロキシアルキルアクリレート単位を含む重合体、または前記重合体の主鎖に環構造を導入した重合体(上述したRHMA由来重合体)の少なくとも一方を含む熱可塑性樹脂組成物である。α−ヒドロキシアルキルアクリレート単位を含む重合体を含有する樹脂組成物は、優れた耐候性を発現しうる。また前記重合体の主鎖に環構造を導入した重合体を含む樹脂組成物は、高い耐熱性を発現するとともに、透明性が高く、複屈折率が低いなど優れた光学特性を示すことが知られている。特にメタクリル系樹脂は表面光沢や耐光性に優れ、しかも機械的強度、成型加工性、表面硬度のバランスに優れている。
実施例、比較例における分析、評価は、以下の方法で行った。
RHMA(α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル)のガスクロマトグラフィー分析は、分子量が2万の化学結合型ポリエチレングリコール(シグマアルドリッチ社製「SUPELCOWAX(登録商標)10」)を充填剤とするキャピラリーカラムを用い、下記の分析条件で行った。具体的には、分析に供する精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル2gと内部標準物質として2−メトキシエタノール1.2gとをスクリュー管に量り取り、混合した後、1μLを装置に注入した。なお各ピーク面積を求める際には、各ピークのスタート点とエンド点を直線で結んだ近似ベースラインと、各ピークとにより囲まれた面積を算出した。
検出器:水素炎検出器
カラム:キャピラリー内径0.25mm、長さ10m
カラム温度:40℃で3分間保持した後、昇温速度15℃/分で230℃まで昇温し、230℃で10分間保持
検出器温度:220℃
インジェクション温度:220℃
キャリアーガス:ヘリウム
キャリアーガス流量:3mL/分
水素量:0.7kg/cm2
スプリット:85mL/分
Air量:0.7kg/cm2
得られた樹脂組成物5gを100mLのクロロホルム溶解させた測定試料について、パーティクルカウンタ(パマス社製、型式:SVSS−C、センサー仕様:HCB−LD−50/50)を用いて分析し、長径が5μm以上20μm未満の異物(微細異物)の数を計測し、1g当たりの個数に換算した。
[反応工程]
反応器に、アクリル酸エステルとしてアクリル酸メチルを17300質量部と、ホルムアルデヒド原料として92質量%パラホルムアルデヒドを1700質量部と、三級アミン化合物として30質量%トリメチルアミン水溶液を1000質量部と、重合禁止剤としてp−メトキシフェノールを27質量部と、安定剤としてジブチルジチオカルバミン酸銅を17質量部とを仕込んだ後、70℃で8時間撹拌することにより反応させ、20400質量部の反応液を取得した。
反応後、得られた反応液を静置して有機相と水相に分離させ、水相(800質量部)を抜き出した。次いで、有機相に水2400質量部を加えて水洗を行い、19600質量部の水洗後の有機相を取得した。
次に、蒸留により水洗後の有機相からアクリル酸メチルを留去させ、アクリル酸メチル含量を1質量%以下とした。具体的には、水洗後の有機相を容器に入れ減圧下で加熱し、圧力67hPa、液温度100℃になるまで徐々に減圧および加熱を進めていき、4700質量部のアクリル酸エステル除去液を取得した。
次に、得られたアクリル酸エステル除去液を、貯槽を備えた蒸留装置に仕込み、目的物であるα−ヒドロキシメチルアクリル酸メチルよりも沸点の低い反応副生物(低沸点成分)を蒸留により除去し、3100質量部の粗α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(MHMA)を取得した。なお、蒸留条件は、還流比を10、蒸留設備内圧力を13hPaとし、蒸留塔頂部の温度が85℃に到達するまで実施した。
製造例にて得られた粗α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(MHMA)を低沸点成分除去工程で用いた蒸留装置に仕込み、以下の条件で蒸留を行い、高純度な精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−1)を1900質量部取得した。蒸留条件は、還流比を0.4、蒸留塔内圧力を13hPaとし、蒸留塔底部の温度が120℃に到達するまで実施した。
得られた精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−1)について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−1)の高沸点不純物含量(Chbp)は0.20質量%であり、精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−1)の純度は99.66質量%、エーテルダイマーの含量は0.00質量%であった。
得られた熱可塑性樹脂組成物(B−1)に含まれる微細異物の数は24個/gであった。
実施例1における粗α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチルの蒸留にあたり、蒸留塔底部の温度が125℃に到達するまで実施するよう変更したこと以外は、実施例1と同様に行い、高純度な精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−2)を2000質量部取得した。
得られた精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−2)について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−2)の高沸点不純物含量(Chbp)は0.38質量%であり、精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−2)の純度は99.53質量%であり、エーテルダイマーの含量は0.00質量%であった。
得られた熱可塑性樹脂組成物(B−2)に含まれる微細異物の数は52個/gであった。
実施例1における粗α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチルの蒸留にあたり、蒸留塔底部の温度が150℃に到達するまで実施するよう変更したこと以外は、実施例1と同様に行い、高純度な精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−3)を2000質量部取得した。
得られた精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−3)について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−3)の高沸点不純物含量(Chbp)は0.80質量%であり、精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−3)の純度は99.03質量%であり、エーテルダイマーの含量は0.00質量%であった。
得られた熱可塑性樹脂組成物(B−3)に含まれる微細異物の数は156個/gであった。
製造例にて得られた粗α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(MHMA)を薄膜蒸留器に仕込み、以下の条件で蒸留を行い、高純度な精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−4)を1900質量部取得した。蒸留条件は、蒸留塔内圧力を13hPa、ジャケット温度を120℃とし、フィードに対する留出液比率を60%に設定して実施した。
得られた精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−4)について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−4)の高沸点不純物含量(Chbp)は0.80質量%であり、精製α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル(A−2)の純度は99.01質量%であり、エーテルダイマーの含量は0.40質量%であった。
得られた熱可塑性樹脂組成物(B−4)に含まれる微細異物の数は180個/gであった。
Claims (4)
- α−ヒドロキシアルキルアクリレート単位を含む重合体、または前記重合体の主鎖に環構造を導入した重合体の少なくとも一方を含む熱可塑性樹脂組成物であって、
前記α−ヒドロキシアルキルアクリレートは、下記式で求まる高沸点不純物含量(Chbp)が0.6質量%以下であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
Chbp=(Ahbp/Astd)×FRHMA×(Wstd/Wtotal)×100
(式中、Ahbp、Astd、FRHMA、Wstd、Wtotalはいずれも、分子量が2万の化学結合型ポリエチレングリコールを充填剤とするキャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフィーによって、α−ヒドロキシアルキルアクリレートと内部標準物質とを含む試料を分析することで求まる値であり、うちAstdは、前記内部標準物質のピーク面積を示す。Ahbpは、α−ヒドロキシアルキルアクリレートの保持時間を1としたときの相対保持時間が0.90〜1.30となるピークのうち、α−ヒドロキシアルキルアクリレートを除いたピークの合計面積を示す。ただし、相対保持時間0.90〜1.30の範囲に重合禁止剤のピークが含まれる場合は、前記Ahbpに、この重合禁止剤のピークの面積は含まない。FRHMAは、α−ヒドロキシアルキルアクリレートおよび内部標準物質の質量比とこれらのピーク面積比との関係を示す検量線の傾きである。Wstdは、打ち込み試料中の内部標準物質の質量を示し、Wtotalは、打ち込み試料中の前記α−ヒドロキシアルキルアクリレートのみかけの質量を示す。) - 前記α−ヒドロキシアルキルアクリレートに含まれる、その脱水二量化不純物であるエーテルダイマーの含量が、0.50質量%以下である請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- α−ヒドロキシアルキルアクリレート単位を含む重合体、または前記重合体の主鎖に環構造を導入した重合体の少なくとも一方を含む熱可塑性樹脂組成物であって、
長径5μm以上20μm未満の異物の数が100個/g以下であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。 - 光学用材料に用いられる請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
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