JP2016089155A - 耐久性に優れた塩化ビニル系樹脂用可塑剤およびそれを含有してなる塩化ビニル系樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 特定のトリメリット酸トリエステルと特定のフェノール系酸化防止剤を組み合わせることにより、耐寒性及び耐揮発性に優れ、柔軟性、耐フォギング性、耐熱着色性及び耐候性が良好となり、その結果厳しい条件下で使用される自動車部材等に適応可能な塩化ビニル系樹脂組成物並びのその成形体を得ることができる。
【選択図】 なし
Description
トリメリット酸トリエステルが、トリメリット酸またはその無水物と炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールのエステル化物であり、更に
フェノール系酸化防止剤が、該トリメリット酸トリエステルに対して0.1〜0.6重量%の範囲で含有し、かつフェノール部位の水酸基に対して2位、4位又は6位に少なくとも2つの電子供与性の置換基を有し、かつ2位又は6位に少なくとも1つの立体障害性の置換基を有し、かつ
その分子量が300〜3000の範囲であり、更にFedorsの推算法によるSP値が8〜15の範囲であることを特徴とする塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
フェノール系酸化防止剤が、該トリメリット酸トリエステルに対して0.1〜0.6重量%の範囲で含有し、かつフェノール部位の水酸基に対して2位、4位又は6位に少なくとも2つの電子供与性の置換基を有し、かつ2位又は6位に少なくとも1つの立体障害性の置換基を有し、かつ
その分子量が300〜3000の範囲であり、更にFedorsの推算法によるSP値が8〜15の範囲であることを特徴とする塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
フェノール系酸化防止剤が、該トリメリット酸トリエステルに対して0.1〜0.6重量%の範囲で含有し、かつフェノール部位の水酸基に対して2位、4位又は6位に少なくとも2つの電子供与性の置換基を有し、かつ2位又は6位に少なくとも1つの立体障害性の置換基を有し、かつ
その分子量が300〜3000の範囲であり、更にFedorsの推算法によるSP値が8〜15の範囲であることを特徴とする塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
本発明の塩化ビニル系樹脂用可塑剤は、特定の飽和脂肪族アルコール(アルコール成分)とトリメリット酸またはその無水物(酸成分)をエステル化反応して得られるトリメリット酸トリエステルと特定のフェノール系酸化防止剤を特定の比率で含んでなることを最大の特徴としている。
本発明で用いるアルコール成分は、炭素数8〜11の直鎖状または分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールであり、その飽和脂肪族アルコールは混合物である。炭素数が8未満では、揮発性等の性能が不十分な傾向があり、炭素数が11を超えると柔軟性等が低下する傾向があり、好ましくない。
上記アルコール成分とトリメリット酸またはその無水物とのエステル化反応を行うに際し、該アルコール成分は、例えば、トリメリット酸またはその無水物1モルに対して、好ましくは3.05〜4.00モル、より好ましくは3.10〜3.80モル、特に3.15〜3.60モルを使用することが推奨される。
前記フェノール系酸化防止剤としては、酸化防止性能の観点より、フェノール部位の水酸基に対して2位、4位又は6位に少なくとも2つの電子供与性の置換基を有し、かつ2位又は6位に少なくとも一つの立体障害性の置換基を有するフェノール系酸化防止剤が、また、耐揮発性の観点より、分子量が300以上、好ましくは350以上、より好ましくは400以上のフェノール系酸化防止剤が、更に、可塑剤並びに塩化ビニル系樹脂との相溶性の観点より、該酸化防止剤のSP値が8〜15の範囲、好ましくは8.5〜14の範囲、より好ましくは9〜13.5の範囲であり、かつ分子量が3000以下、好ましくは2500以下、より好ましくは2000以下であるフェノール系酸化防止剤が推奨される。上記条件を満たすフェノール系酸化防止剤であれば、通常使われているプラスチック用のフェノール系酸化防止剤を1種でまたは2種以上併用して使用することができる。
本発明の塩化ビニル系樹脂組成物は、上述の本発明の可塑剤を、塩化ビニル系樹脂に配合することにより得られる。
本発明で用いられる塩化ビニル系樹脂とは、塩化ビニルあるいは塩化ビニリデンの単独重合体及び塩化ビニルあるいは塩化ビニリデンの共重合体であり、その製造方法は、従来公知の重合方法で行われ、汎用塩化ビニル樹脂の場合、油溶性重合触媒の存在下に懸濁重合する方法が挙げられ、また、塩化ビニルペースト樹脂では水性媒体中で水溶性重合触媒の存在下に乳化重合する方法が挙げられる。これらの塩化ビニル系樹脂の重合度は、通常300〜5000であり、好ましくは400〜3500、さらに好ましくは700〜3000である。この重合度が低すぎると耐熱性等が低下し、高すぎると成形加工性が低下する傾向がある。
塩化ビニル系樹脂組成物における本発明の塩化ビニル系樹脂用可塑剤の含有量としては、その用途に応じて適宜選択されるが、通常、塩化ビニル系樹脂100重量部に対し、1〜100重量部であり、好ましくは5〜50重量部である(なお、その含有量の範囲はトリメリット酸トリエステルを基準とした含有量で示している。)。1重量部未満では所定の可塑化効果が得られにくく、100重量部を超えて配合した場合には、成形品表面へのブリードが激しく、いずれの場合も好ましくない。但し、上記の塩化ビニル系樹脂組成物に対して充填剤などを添加する場合は、充填剤自身が吸油するために上記の範囲を超えて当該可塑剤を配合することができる。例えば、塩化ビニル系樹脂100重量部に対し、充填剤として炭酸カルシウムを100重量部配合した場合には、当該可塑剤を1〜500重量部程度配合することができる。
本発明に係る塩化ビニル系樹脂組成物は、真空成形、圧縮成形、押出成形、射出成形、カレンダー成形、プレス成形、ブロー成形、粉体成形、スプレッドコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、紙キャスティング、押出コーティング、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、スラッシュ成形、回転成形、注型、ディップ成形等の従来公知の方法を用いて成形加工することにより、所望の形状に成形することができる。
本発明の実施例及び比較例で用いる原料のアルコール成分の直鎖率はガスクロマトグラフィー(以下GCと略記)によって測定した。GCによる原料のアルコール成分の測定方法は次のとおりである。
《GCの測定条件》
機種:ガスクロマトグラフ GC−17A(島津製作所製)
検出器:FID
カラム:キャピラリーカラム DB−1 30m
カラム温度:60℃から290℃まで昇温。昇温速度=13℃/分
キャリアガス:ヘリウム
試料:50%アセトン溶液
注入量:1μL
定量:1−ヘキサノールを内部標準物質として用い定量した。
なお内部標準物質の選定に当たっては、原料のアルコール成分に1−ヘキサノールがGCで検出限界以下であったことを予め確認した。
下記の製造例で得られた本エステル又は本発明外のエステルは次の方法で分析を行った。
エステル価:JIS K−0070(1992)に準拠して測定した。
酸価:JIS K−0070(1992)に準拠して測定した。
色相:JIS K−4101(Hazen)(1993)に準拠して測定してハーゼン単位色数を求めた。該色数を以て色相の評価とした。
塩化ビニル系樹脂(ストレート、重合度1050、商品名「Zest1000Z」、新第一塩ビ(株)製)100重量部に、安定剤としてカルシウムステアレート(ナカライテスク(株)製)及びジンクステアレート(ナカライテスク(株)製)を各々0.3重量部及び0.2重量部を配合し、モルタルミキサーで攪拌混合した後、塩化ビニル系樹脂用可塑剤50重量部を加え、均一になるまでハンドリング混合し塩化ビニル系樹脂組成物とした。この樹脂組成物を5×12インチの二本ロールを用いて160〜166℃で4分間溶融混練しロールシートを作製した。引き続いて162〜168℃×10分間プレス成形を行い、厚さ約1mmのプレスシートを作製した。
(4)引張特性:JIS K−6723(1995)に準拠し、プレスシートの100%モジュラス、破断強度、破断伸びを測定した。100%モジュラスの値が小さいほど柔軟性が良好であることを示し、破断強度、破断伸びはその材料の実用的な強度の目安であり、一般的にはその値が大きいほど実用的な強度に優れると言うことができる。
a)揮発減量:ギヤーオーブン中、ロールシートを170℃で60分及び120分加熱した後のロールシートの重量変化を測定し、下記の式に従って揮発減量(重量%)を算出した。揮発減量の数値が小さいほど、耐熱性が高い。
揮発減量(重量%)=((試験前の重量―試験後の重量)/試験前の重量)×100
b)シート着色 :ギヤーオーブン中、ロールシートを170℃で30分及び60分間加熱した後の着色度の強弱を目視により5段階で評価した。
◎:着色なし、○:僅かに着色する、○△:少し着色する、△:着色する、×:着色が強い。
100%モジュラス残率(%)=(1−(加熱後の100%モジュラス―加熱前の100%モジュラス)/加熱前の100%モジュラス))×100
伸び残率(%)=(加熱後の破断伸び/加熱前の破断伸び)×100
◎:全く曇りがなく、ガラス板の向こうの視界にも全く影響はなかった
○:ガラス板の向こうの視界に影響があるほどではないが、僅かに曇りが生じた。
△:明らかに曇りが生じ、ガラス板の向こうの視界に影響があった。
×:ガラス板表面の曇り具合がきつく、ガラス板の向こうの視界が大きく低下した。
温度計、デカンター、攪拌羽、還流冷却管を備えた2L四ツ口フラスコに、トリメリット酸無水物(工業用市販品)96.0g(0.5モル)、原料アルコールとして炭素数9の直鎖状の脂肪族飽和アルコール重量85.1%と炭素数9の分岐鎖状の脂肪族飽和アルコール重量11.7%を含む飽和脂肪族アルコール(シェルケミカルズ社製:リネボール9)259g(1.8モル)、及びエステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.13gを加え、反応温度を185℃としてエステル化反応を実施した。減圧下原料アルコールを還流させて生成水を系外へ除去しながら、反応溶液の酸価が0.5mgKOH/gになるまで反応を行った。反応終了後、未反応アルコールを減圧下で系外へ留去した後、常法に従って中和、水洗、脱水して目的とするトリメリット酸トリエステル(以下、エステル1という。)245gを得た。
得られたエステル1は、エステル価:285mgKOH/g、酸価:0.01mgKOH/g、色相:15であった。
脂肪族飽和アルコール(シェルケミカルズ社製:リネボール9)259gの代わりにイソノニルアルコール259gを用いた以外は製造例1と同様にして、トリメリット酸トリエステル(以下、エステル2という。)236gを得た。
得られたエステル2は、エステル価:285mgKOH/g、酸価:0.03mgKOH/g、色相:10であった。
脂肪族飽和アルコール(シェルケミカルズ社製:リネボール9)259gの代わりにn−ノニルアルコール181g(1.3モル)とイソノニルアルコール78g(0.5モル)を用いた以外は製造例1と同様にして、トリメリット酸トリエステル(以下、エステル3という。)240gを得た。
得られたエステル3は、エステル価:282mgKOH/g、酸価:0.04mgKOH/g、色相:20であった。
脂肪族飽和アルコール(シェルケミカルズ社製:リネボール9)259gの代わりにn−ノニルアルコール259gを用いた以外は製造例1と同様にして、トリメリット酸トリエステル(以下、エステル4という。)242gを得た。
得られたエステル4は、エステル価:284mgKOH/g、酸価:0.03mgKOH/g、色相:10であった。
製造例1で得られたトリメリット酸トリエステル(エステル1)100重量部にテトラキス−[メチレン−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]メタン(以下、酸化防止剤Aという。)を0.3重量部の割合で配合し、70℃で20分攪拌して透明な塩化ビニル系樹脂用可塑剤を得た。続いて、得られた可塑剤を用いて、上述の作製方法に従いロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。なお、得られた塩化ビニル系樹脂用可塑剤は透明であった。
酸化防止剤Aの代わりに1,1,3−トリス(2−メチル−5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ブタン(酸化防止剤B)を用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。なお、得られた塩化ビニル系樹脂用可塑剤は透明であった。
酸化防止剤Aの代わりに1,3,5−トリス(4−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(酸化防止剤C)を用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。なお、得られた塩化ビニル系樹脂用可塑剤は透明であった。
エステル1の代わりに製造例2で得られたエステル2を用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。なお、得られた塩化ビニル系樹脂用可塑剤は透明であった。
エステル1の代わりに製造例3で得られたエステル3を用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。なお、得られた塩化ビニル系樹脂用可塑剤は透明であった。
エステル1の代わりに製造例4で得られたエステル4を用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。なお、得られた塩化ビニル系樹脂用可塑剤は透明であった。
酸化防止剤を配合しないで製造例1で得られたエステル1をそのまま用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。
酸化防止剤Aの代わりにビスフェノールA(酸化防止剤D)を用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。
酸化防止剤Aの代わりにBHT(酸化防止剤E)を用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。
酸化防止剤Aの代わりに没食子酸プロピル(酸化防止剤F)を用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。
酸化防止剤Aの代わりにヒドロキノン(酸化防止剤G)を用いた以外は実施例1と同様に実施して、ロールシート及びプレスシートを作製し、引張特性、耐寒性、耐熱性、耐熱老化性、耐フォギング性を測定した。得られた結果をまとめて表1に示した。
Claims (16)
- トリメリット酸トリエステル及びフェノール系酸化防止剤を含有してなる塩化ビニル系樹脂用可塑剤であって、
トリメリット酸トリエステルが、トリメリット酸またはその無水物と炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールのエステル化物であり、更に
フェノール系酸化防止剤が、該トリメリット酸トリエステルに対して0.1〜0.6重量%の範囲で含有し、かつフェノール部位の水酸基に対して2位、4位又は6位に少なくとも2つの電子供与性の置換基を有し、かつ2位又は6位に少なくとも1つの立体障害性の置換基を有し、かつ
その分子量が300〜3000の範囲であり、更にFedorsの推算法によるSP値が8〜15の範囲であることを特徴とする塩化ビニル系樹脂用可塑剤。 - 炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールが、炭素数9の飽和脂肪族アルコールを主成分とし、炭素数9の飽和脂肪族アルコール中の含有量が60重量%以上の炭素数9の直鎖状の飽和脂肪族アルコールと40重量%以下の炭素数9の分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールを含有し、かつ炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールの直鎖率が60%以上である、請求項1に記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- フェノール系酸化防止剤中の少なくとも2つの電子供与性の置換基が、同一又は異なって、アシルオキシ基、アラルキル基、アリル基、アリール基、アルキニル基、アルキル基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、ヒドロキシ基、ヘテロアラルキル基、ヘテロアリール基又はヘテロシクロアルキル基である、請求項1又は請求項2に記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- フェノール系酸化防止剤中の少なくとも1つの立体障害性の置換基が、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、アラルキル基、アリル基、アリール基、アルキニル基、アルキル基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルコキシ基、シアノ基、シクロアルキル基、ニトロ基、ハロゲノ基、ヒドロキシ基、ヘテロアラルキル基、ヘテロアリール基、ヘテロシクロアルキル基又はホルミル基(なお、立体障害性の置換基が2つのときは、同一又異なってもよい。)である、請求項1〜3のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- フェノール系酸化防止剤の分子量が、350〜2500の範囲である請求項1〜4のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- フェノール系酸化防止剤のSP値が、8.5〜14の範囲である請求項1〜5のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- フェノール系酸化防止剤が、3,9−ビス[2−[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル]−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−5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ブタン、テトラキス−[メチレン−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]メタン、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、オクタデシル−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、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレートからなる群より選ばれた1種または2種以上の混合物である、請求項1〜6のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- フェノール系酸化防止剤の含有量が、0.2〜0.5重量%である請求項1〜7のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- フェノール系酸化防止剤の含有量が、0.3〜0.4重量%である請求項8に記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- 炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールが、炭素数9の飽和脂肪族アルコールを主成分とし、炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコール中の含有量が70重量%以上の炭素数9の直鎖状の飽和脂肪族アルコールと30重量%以下の炭素数9の分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールを含有し、かつ炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールの直鎖率が70%以上である、請求項1〜9のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- 炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールが、炭素数9の飽和脂肪族アルコールを主成分とし、炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコール中の含有量が70〜90重量%の炭素数9の直鎖状の飽和脂肪族アルコールと10〜30重量%の炭素数9の分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールを含有し、かつ炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールの直鎖率が70〜90%である、請求項10に記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- 炭素数8〜11の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アルコールが、1−オクテン、一酸化炭素と水素とのヒドロホルミル化反応による炭素数9のアルデヒドに水素添加されてアルコールに還元した直鎖構造及び分岐鎖構造を有する飽和脂肪族アルコールを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- 塩化ビニル系樹脂と請求項1〜12のいずれかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤を含有することを特徴とする塩化ビニル系樹脂組成物。
- 前記塩化ビニル系樹脂組成物が、自動車部材用である請求項13に記載の塩化ビニル系樹脂組成物。
- 請求項13又は請求項14に記載の塩化ビニル系樹脂組成物から得られる塩化ビニル系樹脂成形体。
- 前記塩化ビニル系樹脂成形体が、自動車部材である請求項15に記載の塩化ビニル系樹脂成形体。
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