JP2016117899A - ポリカーボネート樹脂 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐熱性、透明性、耐光性、耐候性、機械的強度に優れたポリカーボネート樹脂又は耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性、機械的強に優れたポリウレタンの原料となるポリカーボネート樹脂の提供。【解決手段】分子内に、式(1)で表される構造を含むポリカーボネート樹脂。(Xは炭素6員環に結合した2個の水酸基残基、水酸基残基を結合した炭素を除いた残りの4個の炭素には酸素が結合しその酸素は6員環に結合する2個の酸素を含む複素環を構成し、その複素環は炭素6員環に縮合された構造を有する含酸素複素縮合環)【選択図】図3

Description

本発明は、バイオマス原料からなる、耐熱性、透明性、耐光性、耐候性、機械的強度に優れたポリカーボネート樹脂に関する。なお、本発明において、ポリカーボネート樹脂は、ポリエステルポリカーボネート樹脂を包含する広義のポリカーボネート樹脂をさす。
本発明はまた、バイオマス原料からなる、耐熱性、耐候性、耐摩耗性、機械的強度、耐薬品性に優れたポリウレタン等の原料となるポリカーボネートジオールであるポリカーボネート樹脂に関する。
ポリカーボネート樹脂は、一般的にビスフェノール類をモノマー成分とし、透明性、耐熱性、機械的強度等の優位性を生かし、電気・電子部品、自動車用部品、医療用部品、建材、フィルム、シート、ボトル、光学記録媒体、レンズ等の分野でいわゆるエンジニアリングプラスチックスとして広く利用されている。
一方で、ポリカーボネートジオールはポリカーボネート樹脂と同一のカーボネート構造を持ち、ヒドロキシ基を両末端に持ったポリオールである。ポリカーボネートジオールはたとえばイソシアネート化合物と反応し、ポリウレタン樹脂の原料となる。本明細書においては、ポリウレタン等の原料となるポリカーボネートジオールなどのオリゴマーも特に断らない限りポリカーボネート樹脂として総称する。
従来のポリカーボネート樹脂は、長時間紫外線や可視光に曝露される場所で使用すると、色相や透明性、機械的強度が悪化するため、屋外や照明装置の近傍での使用に制限があった。
このような問題を解決するために、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤やベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾオキサジン系紫外線吸収剤をポリカーボネート樹脂に添加する方法が広く知られている(例えば非特許文献1)。
ところが、このような紫外線吸収剤を添加した場合、紫外線照射後の色相などの改良は認められるものの、そもそもの樹脂の色相や耐熱性、透明性の悪化を招いたり、また成形時に揮発して金型を汚染したりする等の問題があった。
従来のポリカーボネート樹脂に使用されるビスフェノール化合物は、ベンゼン環構造を有するために紫外線吸収が大きく、このことがポリカーボネート樹脂の耐光性悪化を招く。
分子骨格中にベンゼン環構造を持たない脂肪族ジヒドロキシ化合物や脂環式ジヒドロキシ化合物、イソソルビドのように分子内にエーテル結合を持つ環状ジヒドロキシ化合物といった原料モノマーを使用すれば、原理的には耐光性が改良されることが期待される。中でも、バイオマス資源から得られるイソソルビドを原料モノマーとしたポリカーボネート樹脂は、耐熱性や機械的強度が優れており、非枯渇資源の有効活用という観点からも、近年数多くの検討がなされるようになってきた(例えば、特許文献1〜5)。
イソソルビドのみを用いたポリカーボネート樹脂は、ガラス転移温度(以下、Tgと略記することがある)が160℃を超えるような、耐熱性の高いものが得られている(特許文献5)。しかしながら、このポリカーボネート樹脂は耐衝撃性が低く、吸水性が高いという欠点があった。これらの問題を解決するため、脂肪族ジヒドロキシ化合物や脂環式ジヒドロキシ化合物を共重合させて改良することが提案されている(特許文献1〜4)。ところが、このようなジヒドロキシ化合物を共重合すると、耐熱性が犠牲となるばかりではなく、バイオマス資源の活用についても後退してしまうというジレンマがあった。
イノシトールはバイオマス資源から得られる環状多価アルコールであり、ヒドロキシ基と反応する化合物で連結してやることにより、ポリマーを形成することが期待される。非特許文献2〜3には、イノシトールの誘導体からポリウレタンを合成し、耐熱性の向上が見られたことが報告されている。
ポリウレタンは多価アルコールとジイソシアナートとを100℃以下の比較的穏和な条件で反応させることで得られ、イノシトール誘導体のように2級の水酸基を有する化合物であっても問題なく反応する。しかしながら、一般的には2級水酸基を有する脂肪族ジヒドロキシ化合物は、その低い酸性度と立体障害により重合反応性が低くなり、ポリカーボネート樹脂では高分子量体を得るのは困難であることが知られている(非特許文献4)。
さらに、ポリウレタンの場合には、3官能以上の構造があっても大きな問題にはならないだけでなく、積極的にネットワークを形成させることで耐熱性を向上させることができる(非特許文献3)。これに対し、ポリカーボネート樹脂に代表される熱可塑性樹脂では3官能以上の構造が連結するとゲル化が進行し、不溶物や欠陥の原因となるという問題があった。
国際公開WO2004/111106号パンフレット 特開2006−28441号公報 特開2006−232897号公報 特開2008−24919号公報 特開2008−274203号公報
ポリカーボネート樹脂ハンドブック(1992年8月28日 日刊工業新聞社発行 本間精一編) Journal of Polymer Science Part A 51.3956(2013) 高分子学会予稿集 2013, 62, 396−398 高分子 61巻 4月号 204(2012)
本発明の目的は、耐熱性、透明性、耐光性、耐候性、機械的強度に優れたポリカーボネート樹脂を提供することにある。
本発明の目的はまた、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性、機械的強度に優れたポリウレタン等の原料となるポリカーボネート樹脂を提供することにある。
本発明者らは鋭意検討の結果、特定の構造を有するイノシトール誘導体等を原料モノマーとして用い、ポリカーボネート樹脂に特定の構造を導入することにより、耐熱性、透明性、耐光性、耐候性、機械的強度に優れたポリカーボネート樹脂を得ることができることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
[1]分子内に、下記式(1)で表される構造を含むポリカーボネート樹脂。
Figure 2016117899
(上記式(1)中のXは、下記式(2)〜(4)のいずれかで表される構造を有する。下記式(2)〜(4)中において、R〜Rは各々独立に水素原子、炭素数1〜炭素数30の有機基、または炭素数1〜炭素数30のアルコキシ基を表す。これらの有機基またはアルコキシ基には任意の置換基を有していてもよい。また、R〜Rのいずれか2つ以上、および/またはR〜Rのいずれか2つ以上が、相互に結合して環を形成していてもよい。)
Figure 2016117899
[2]前記式(2)〜(4)中のR〜R4のいずれか2つ、およびR5〜R8のいずれか2つがアルコキシ基である、[1]に記載のポリカーボネート樹脂。
[3]前記式(2)〜(4)中のR〜R4のいずれか2つ、およびR5〜R8のいずれか2つがメトキシ基である、[2]に記載のポリカーボネート樹脂。
[4]前記式(1)中のXが、下記式(5)〜(7)のいずれかで表される構造である、[3]に記載のポリカーボネート樹脂。
Figure 2016117899
[5]前記式(1)中のXが、前記式(5)で表される構造である、[4]に記載のポリカーボネート樹脂。
[6]前記式(2)〜(4)中のR〜R8が、各々独立に水素原子、または炭素数1〜炭素数30の有機基を表し、これらの有機基にはアルコキシ基を除く任意の置換基を有していてもよい、[1]に記載のポリカーボネート樹脂。
[7]中間点ガラス転移開始温度Tmgが100℃以上である、[1]〜[6]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[8]還元粘度が、0.17dl/g以上、1.50dl/g以下である、[1]〜[7]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[9]全カーボネート繰り返し単位を100とした場合に、前記式(1)で表される構造を繰り返し単位として80以下含む、[1]〜[8]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[10]前記ポリカーボネート樹脂が、脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を0.1質量%以上、95質量%以下有する、[1]〜[9]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[11]前記ポリカーボネート樹脂が、イソソルビドに由来する構造単位を5質量%以上、80質量%以下含有する、[1]〜[10]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[12]前記ポリカーボネート樹脂が、1級水酸基を有する脂肪族ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を0.1質量%以上、50質量%以下含有する、[1]〜[11]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[13]前記ポリカーボネート樹脂が、1級水酸基を有する脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を0.1質量%以上、50質量%以下含有する、[1]〜[12]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
[14]前記ポリカーボネート樹脂が、下記式(8)で表される化合物に由来する構造単位を40質量%以上、95質量%以下含有する、[1]〜[13]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
Figure 2016117899
(上記一般式(8)中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜炭素数20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のシクロアルキル基、または、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のアリール基を表し、Y,Yはそれぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数2〜炭素数10のアルキレン基、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のシクロアルキレン基、または、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のアリーレン基を表し、mおよびnはそれぞれ独立に0〜5の整数である。)
[15]前記ポリカーボネート樹脂が、下記式(9)で表される化合物に由来する構造単位を、該ポリカーボネート樹脂中の全ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位に対して50mol%以上、80mol%以下含有する、[1]〜[14]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂。
Figure 2016117899
(前記式(9)中、R21〜R24はそれぞれ独立に、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜炭素数20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数5〜炭素数20のシクロアルキル基、または、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のアリール基を表す。)
[16]前記ポリカーボネート樹脂が、下記式(10)で表される構造および/または下記式(11)で表される構造を1質量%以上、40質量%以下含有する、[1]〜[15]のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
Figure 2016117899
(式(10)および(11)中、R31〜R33は、それぞれ独立に、直接結合、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数4のアルキレン基であり、R34〜R39は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数10のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数4〜炭素数10のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数10のアシル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数10のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数4〜炭素数10のアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよい炭素数2〜炭素数10のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜炭素数10のアルキニル基、置換基を有する硫黄原子、置換基を有するケイ素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、またはシアノ基である。ただし、R34〜R39のうち隣接する少なくとも2つの基が互いに結合して環を形成していてもよい。)
本発明のポリカーボネート樹脂またはポリカーボネートジオールからなるポリウレタン樹脂は耐熱性、透明性、耐光性、耐候性、機械的強度に優れることから、各種射出成形分野、押出成形分野、圧縮成形分野等の成形分野の成形材料に適用して、耐熱性、透明性、耐光性、耐候性、機械的強度に優れた成形品を提供することができる。
特に、本発明の特定の構造を有するモノマーを共重合したポリカーボネート樹脂では、ガラス転移温度(Tg)の向上効果が顕著であることがから、該モノマーの共重合の比率が低い場合でも十分にポリカーボネート樹脂の耐熱性の向上を達成できる。このことより、本発明のポリカーボネート樹脂では、耐熱性以外の所望のポリマー物性を達成するための共重合モノマー設計を自由に行うことが可能である。
また、本発明のポリカーボネート樹脂とポリイソシアネートを反応させることで得られるポリウレタンは耐薬品性、耐摩耗性、機械強度に優れる特徴を有し、塗料やコーティング剤、接着剤等の物理的な外因に対して耐久性が求められる用途に適用できる。
合成例1で得られたDL−1,6:3,4−ビス−[O−(2,3−ジメトキシブタン−2,3−ジイル)]−myo−イノシトールのNMRチャートである。 合成例2で得られたDL−2,3:5,6−ジ−O−シクロヘキシリデン−myo−イノシトールのNMRチャートである。 実施例1で得られたポリカーボネート共重合体のNMRチャートである。
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、以下の内容に限定されない。
なお、本発明において、各種の置換基の炭素数は、当該置換基が更に置換基を有する場合、その置換基の炭素数も含めた合計の炭素数をさす。
[ポリカーボネート樹脂の構造]
<構造(1)>
本発明のポリカーボネート樹脂は、分子内に、下記式(1)で表される構造を含むことを特徴とする。
Figure 2016117899
(上記式(1)中のXは、下記式(2)〜(4)のいずれかで表される構造を有する。下記式(2)〜(4)中において、R〜Rは各々独立に水素原子、炭素数1〜炭素数30の有機基、または炭素数1〜炭素数30のアルコキシ基を表す。これらの有機基またはアルコキシ基には任意の置換基を有していてもよい。また、R〜Rのいずれか2つ以上、および/またはR〜Rのいずれか2つ以上が、相互に結合して環を形成していてもよい。)
Figure 2016117899
以下、式(1)で表される構造を「構造(1)」と称し、Xが式(2)で表される構造である式(1)で表される構造を「構造(1−2)」と称し、Xが式(3)で表される構造である式(1)で表される構造を「構造(1−3)」と称し、Xが式(4)で表される構造である式(1)で表される構造を「構造(1−4)」と称す場合がある。また、Xが後掲の式(5)で表される構造である式(1)で表される構造を「構造(1−5)」と称し、Xが後掲の式(6)で表される構造である式(1)で表される構造を「構造(1−6)」と称し、Xが後掲の式(7)で表される構造である式(1)で表される構造を「構造(1−7)」と称す場合がある。
上記構造(1)、好ましくは構造(1−5)〜(1−7)は、それ自体、耐熱性に優れた原料ジヒドロキシ化合物によりポリカーボネート樹脂に導入されるものであり、このような構造をポリカーボネート樹脂に導入することにより、ポリカーボネート樹脂の耐熱性を高めることができる。
また、本発明のポリカーボネート樹脂は、主鎖として芳香族性を有する環構造を含まない構造として耐光性、耐候性に優れたものとすることができる。また、特定の芳香族性を有する環を導入することで、特異な光学特性を付与することもできる。
上記式(2)〜(4)において、R〜Rは各々独立に水素原子、炭素数1〜炭素数30の有機基、または炭素数1〜炭素数30のアルコキシ基であり、好ましくはR〜Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数30のアルコキシ基を1〜4つ以上含むことであり、より好ましくはR〜Rのいずれか2つ、およびR〜Rのいずれか2つがアルコキシ基であり、特に好ましくはR〜Rのいずれか2つ、およびR〜Rのいずれか2つがメトキシ基である。R〜Rにアルコキシ基を含むと、合成が容易である観点から好ましい。
一方で、上記式(2)〜(4)中のR〜Rが、各々独立に水素原子、または炭素数1〜炭素数30の有機基であって、これらの有機基にはアルコキシ基を除く任意の置換基を有していてもよい。上記式(2)〜(4)において、R〜Rにアルコキシ基を含まないと、得られるポリカーボネート樹脂の吸水性低減の観点から好ましい。
〜Rの炭素数1〜炭素数30の有機基(ここで、「有機基」には、後述のアルコキシ基は含まれない。)としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デキル基、ウンデキル基、ドデキル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、プロペニル基、ヘキセニル基等の直鎖又は分岐の鎖状アルケニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の環状アルケニル基、エチニル基、メチルエチニル基、1−プロピオニル基等のアルキニル基、フェニル基、ナフチル基、トルイル基等のアリール基、メトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基(即ち、置換基としてアルコキシ基を有するフェニル基)、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、チエニル基、ピリジル基、フリル基等の複素環基が挙げられる。これらの内、ポリマー自体の安定性の観点から、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等が好ましく、ポリマー自体の耐光性、耐候性の観点からアルキル基、シクロアルキル基が特に好ましい。
また、R〜Rの炭素数1〜炭素数30のアルコキシ基(ここで、「アルコキシ基」は、アルキルオキシ基とアリールオキシ基とを総称する広義のアルコキシ基である。)としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の直鎖、分岐鎖または環状のアルキルオキシ基、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等のアリールオキシ基、ベンジルオキシ基(置換基としてフェニル基を有するメトキシ基)等が挙げられる。これらの内、合成が容易である観点から炭素数1〜30の直鎖アルコキシ基が好ましく、炭素数1〜12の直鎖アルコキシ基がより好ましく、高いTg発現の観点ではメトキシ基が特に好ましい。
また、これらの有機基またはアルコキシ基が置換基を有する場合、その置換基としては、本発明のポリカーボネート樹脂の優れた物性を大幅に損ねるものでなければ、特に制限はないが、当該置換基としては炭素数1〜30の上記有機基に加えて、アルコキシ基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エステル基、ハロゲン原子、チオール基、チオエーテル基、有機ケイ素基等が挙げられる。R〜R8の有機基またはアルコキシ基はこれらの置換基を2以上有していてもよく、その場合、2以上の置換基は同一であっても異なるものであってもよい。
〜Rにおいて、R〜Rのいずれか2つ以上、および/またはR〜Rのいずれか2つ以上が、相互に結合して環を形成していてもよい。R〜Rのいずれか2つ、およびR〜Rのいずれか2つが相互に結合して環を形成している場合、ポリカーボネート樹脂の耐熱性向上の観点から好ましい。
また、式(2)〜(4)において、R〜Rのいずれか2つ、およびR〜Rのいずれか2つがアルコキシ基、特にメトキシ基であることが好ましく、合成が容易である観点から、R〜RとR〜Rが対称な構造を有していることがより好ましい。
また、式(2)〜(4)において、R〜Rのいずれか2つ、およびR〜Rのいずれか2つがアルキル基であることも好ましく、熱安定性の観点ではメチル基であることが好ましく、ポリカーボネート樹脂の脆性改善の観点では、炭素数2以上のアルキル基が好ましい。
特に、式(1)中のXは、前記式(2)で示される構造であることが、ポリカーボネート樹脂の耐熱性向上の観点から好ましい。
〜RとR〜Rが対称な構造の例として、好ましくは、下記構造式で表されるものが挙げられ、これらのうち、得られるポリカーボネート樹脂の耐熱性が高く、合成が容易であるとの観点からR〜Rのいずれか2つ、およびR〜Rのいずれか2つがアルコキシ基であることが特に好ましい。なお、下記構造式は式(2)におけるR〜RとR〜Rが対称な構造の例として示しているが、式(3)、(4)のR〜RとR〜Rも同様に考えられる。
Figure 2016117899
特に、構造(1)におけるXは、R、R、R、Rがメトキシ基、R、R、R、Rがメチル基であり、主鎖のシクロヘキサン環がmyo−イノシトールから誘導されるイノシトール残基の組合せである、下記式(5)〜(7)で表される構造(1−5)、(1−6)、(1−7)であることが好ましい。なかでも、構造(1)は得られるポリカーボネート樹脂の耐熱性が特に高く、合成が容易であることから、下記式(5)で表される構造(1−5)であることが、特に好ましい。
Figure 2016117899
なお、本発明のポリカーボネート樹脂は、構造(1)として、構造(1−2)のみを有していてもよく、構造(1−3)のみを有していてもよく、構造(1−4)のみを有していてもよく、構造(1−2)、(1−3)、(1−4)のいずれか2つを有していてもよく、構造(1−2)、構造(1−3)および構造(1−4)を同時に3つ有していてもよい。また、本発明のポリカーボネート樹脂が有する複数の構造(1)中において、XのR〜Rはそれぞれ同一であってもよく、異なるものであってもよい。
構造(1−2)、構造(1−3)、構造(1−4)は、後述の本発明のポリカーボネート樹脂の製造方法において、原料ジヒドロキシ化合物として、それぞれ、下記式(2A)、(3A)、(4A)で表されるジヒドロキシ化合物を用いることにより、ポリカーボネート樹脂中に導入することができ、構造(1−5)、(1−6)、(1−7)は、後掲の式(5A)、(6A)、(7A)で表されるジヒドロキシ化合物を用いることにより、ポリカーボネート樹脂中に導入することができる。
Figure 2016117899
(上記式(2A)〜(4A)中において、R〜Rはそれぞれ前記式(2)〜(4)におけると同義である。)
〜RとR〜Rが対称な原料ジヒドロキシ化合物の例として、好ましくは、下記構造式で表されるものが挙げられ、これらのうち、得られるポリカーボネート樹脂の耐熱性が高く、合成が容易であるとの観点からR〜Rのいずれか2つ、およびR〜Rのいずれか2つがアルコキシ基であることが特に好ましい。なお、下記構造式は式(2A)におけるR〜RとR〜Rが対称な構造の例として示しているが、式(3A)、(4A)のR〜RとR〜Rも同様に考えられる。
Figure 2016117899
本発明のポリカーボネート樹脂において、特に、構造(1−2)、(1−3)、(1−4)中のシクロヘキサン環は、好ましくは、イノシトールから誘導されるイノシトール残基である。そのイノシトールの具体例として、all−cis−イノシトール、epi−イノシトール、allo−イノシトール、muco−イノシトール、myo−イノシトール、neo−イノシトール、chiro−D−イノシトール、chiro−L−イノシトール、scyllo−イノシトールが挙げられるが、原料の入手が容易な観点から、myo−イノシトールから誘導されるイノシトール残基であること、即ち、本発明のポリカーボネート樹脂における構造(1−2)、(1−3)、(1−4)は、後述の本発明のポリカーボネート樹脂の製造方法において、myo−イノシトールおよび/またはその誘導体を原料ジヒドロキシ化合物として用いて導入されることが好ましい。
また、その場合において、本発明のポリカーボネート樹脂を加水分解して得られる全myo−イノシトール誘導体化合物中の、下記式(5A)で表される構造を有する化合物(以下「ジヒドロキシ化合物(5A)」と称す場合がある。)の比率が90mol%以上、下記式(6A)で表される化合物(以下「ジヒドロキシ化合物(6A)」と称す場合がある。)と下記式(7A)で表される化合物(以下、「ジヒドロキシ化合物(7A)」と称す場合がある。)との合計の比率が5mol%以下であることが好ましい。
Figure 2016117899
即ち、後述の本発明のポリカーボネート樹脂の製造方法において、原料ジヒドロキシ化合物として用いるmyo−イノシトールは、異性体として、ジヒドロキシ化合物(5A)を90mol%以上有し、ジヒドロキシ化合物(6A)とジヒドロキシ化合物(7A)との合計の含有量が5mol%以下であるものであることが、成形の容易さの観点から好ましい。
異性体のより好ましい比率は、ジヒドロキシ化合物(5A)が90mol%以上で、ジヒドロキシ化合物(6A)とジヒドロキシ化合物(7A)との合計が0.01mol%以下である。
本発明のポリカーボネート樹脂は、全カーボネート繰り返し単位を100とした場合に、前記構造(1)、好ましくは前記構造(1−2)、より好ましくは前記構造(1−5)を繰り返し単位として80以下含むことが好ましい。この割合が80以下であることにより、他の繰り返し単位を導入することが可能となり、光学特性などの他の特性を導入することが可能となる。この観点から、構造(1)、好ましくは構造(1−2)、より好ましくは構造(1−5)の割合は70以下であることがより好ましく、60以下であることが好ましい。一方、構造(1)を導入することによる前述の効果を有効に得る上で、構造(1)、好ましくは構造(1−2)、より好ましくは構造(1−5)の割合は1以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、10以上であることが更に好ましい
<その他の構造>
本発明のポリカーボネート樹脂は、上記構造(1)以外の、他のジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含有していてもよい。
例えば、本発明のポリカーボネート樹脂は、脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位の1種または2種以上を含有していてもよく、これらのジヒドロキシ化合物を含有することは、光学特性などの他の特性を導入することが可能となる観点において好ましい。
脂肪族ジヒドロキシ化合物としては、直鎖脂肪族ジヒドロキシ化合物、分岐脂肪族ジヒドロキシ化合物が挙げられる。
直鎖脂肪族ジヒドロキシ化合物としては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,5−ヘプタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオールおよび1,12−ドデカンジオール等が挙げられる。
分岐脂肪族炭化水素のジヒドロキシ化合物としては、例えば、ネオペンチルグリコールおよびヘキシレングリコール等が挙げられる。
脂環式ジヒドロキシ化合物としては、例えば、1,2−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、2,6−デカリンジメタノール、1,5−デカリンジメタノール、2,3−デカリンジメタノール、2,3−ノルボルナンジメタノール、2,5−ノルボルナンジメタノール、1,3−アダマンタンジメタノール、リモネンなどのテルペン化合物から誘導されるジヒドロキシ化合物等が挙げられる。
これらのジヒドロキシ化合物のうち、得られるポリカーボネート樹脂に柔軟性を付与し、靭性に優れたものとする観点から1級水酸基を有する脂肪族ジヒドロキシ化合物、例えばエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオールおよび1,12−ドデカンジオール等、1級水酸基を有する脂環式ジヒドロキシ化合物、例えば1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール等が好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂が脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位、特に1級水酸基を有する脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含有する場合、その含有量は、得られるポリカーボネート樹脂に柔軟性を付与し、靭性に優れたものとする観点から0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることが更に好ましく、95質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることが更に好ましく、50質量%以下であることが特に好ましい。
また、本発明のポリカーボネート樹脂は、イソソルビドに由来する構造単位を含有していてもよい。イソソルビドは、植物由来の資源として豊富に存在し、容易に入手可能な種々のデンプンから製造されるソルビトールを脱水縮合して得られ、入手および製造のし易さ、耐候性、光学特性、成形性、耐熱性およびカーボンニュートラルの面からポリカーボネート樹脂の構造単位として好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂が、イソソルビドに由来する構造単位を含有する場合、その含有量は、光学特性、機械特性、耐熱性等の観点から5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、65質量%以下であることが更に好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂はまた、下記式(8)で表される化合物(以下「ジヒドロキシ化合物(8)」と称す場合がある。)に由来する構造単位の1種または2種以上を含有していてもよく、ジヒドロキシ化合物(8)に由来する構造単位を含有することで、優れた光学特性を付与することが可能となる。
Figure 2016117899
(上記一般式(8)中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜炭素数20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のシクロアルキル基、または、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のアリール基を表し、Y,Yはそれぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数2〜炭素数10のアルキレン基、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のシクロアルキレン基、または、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のアリーレン基を表し、mおよびnはそれぞれ独立に0〜5の整数である。)
上記ジヒドロキシ化合物(8)としては、特開2012−214729号公報に記載のジヒドロキシ化合物が挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂が、上記ジヒドロキシ化合物(8)に由来する構造単位を含有する場合、その含有量は、本発明のポリカーボネート樹脂を光学フィルムとして利用する際の波長分散特性を好ましいものとする観点から、40質量%以上であることが好ましく、より好ましくは45質量%以上であり、更に好ましくは50質量%以上、特に好ましくは55質量%以上、とりわけ好ましくは60質量%以上である。該構造単位の含有割合が過度に少ないと、本発明のポリカーボネート樹脂を光学フィルムとして利用する際の波長分散特性が好ましいものとならない場合がある。また、該構造単位の含有割合が過度に多いと、本発明のポリカーボネート樹脂を光学フィルムとして利用する際の、波長450nmで測定した位相差と波長550nmで測定した位相差との比が、過度に大きくなり光学特性が好ましいものとならない場合があるので、95質量%以下、中でも90質量%以下、特に85質量%以下、とりわけ80質量%以下であることが好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂はまた、下記式(9)で表される化合物(以下「ジヒドロキシ化合物(9)」と称す場合がある。)に由来する構造単位の1種または2種以上を含有していてもよく、ジヒドロキシ化合物(9)に由来する構造単位を含有することで、ガラス転移温度を好適な範囲に制御し、得られるポリカーボネート樹脂の溶融成形や製膜を容易にする可能性があるだけでなく、所定の光学的特性を得ることを可能とすることができる。
Figure 2016117899
上記ジヒドロキシ化合物(9)としては、特開2012−74107号公報に記載のジヒドロキシ化合物が挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂が、ジヒドロキシ化合物(9)に由来する構造単位を含有する場合、その含有量は、ガラス転移温度を好適な範囲に制御し、得られるポリカーボネート樹脂の溶融成形や製膜を容易にする可能性があるだけでなく、所定の光学的特性を得ることを可能とする観点から、ポリカーボネート樹脂中の全ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位中、50mol%以上であることが必要で、好ましくは55mol%以上、より好ましくは60mol%以上、特に好ましくは65mol%以上である。ジヒドロキシ化合物(9)に由来する構造単位の含有量が少ないと、過度にガラス転移温度が高くなって、得られるポリカーボネート樹脂の溶融成形や製膜が困難になったり、後述する濾過が困難になったりする可能性があるだけでなく、所定の光学的特性が得られなくなる可能性がある。一方、ジヒドロキシ化合物(9)に由来する構造単位の含有量が多過ぎても、所定の光学的特性が得られなくなる可能性があるだけでなく、耐熱性の悪化を招くことがあるため、好ましくは80mol%以下、より好ましくは75mol%以下である。
本発明のポリカーボネート樹脂はまた、下記式(10)で表される構造(以下「構造(10)」と称す場合がある。)および/または下記式(11)で表される構造(以下「構造(11)」と称す場合がある。)を含有していてもよく、これらの構造を含有することで、逆波長分散性を得ることができる。ただし、これらの構造(10),(11)を含む割合が過度に高くなることで、光弾性係数や信頼性が悪化したり、延伸によって高い複屈折を得られないおそれがある。また、これらのオリゴフルオレン構造単位が樹脂中に占める割合が過度に高くなると、分子設計の幅が狭くなり、樹脂の改質が求められた時に改良が困難となる。一方、仮に、非常に少量のオリゴフルオレン構造単位により所望の逆波長分散性が得られたとしても、この場合には、オリゴフルオレンの含有量のわずかなばらつきに応じて光学特性が敏感に変化するため、諸特性が一定の範囲に収まるように製造することが困難となる。
Figure 2016117899
(式(10)および(11)中、R31〜R33は、それぞれ独立に、直接結合、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数4のアルキレン基であり、R34〜R39は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数10のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数4〜炭素数10のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数10のアシル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数10のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数4〜炭素数10のアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよい炭素数2〜炭素数10のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜炭素数10のアルキニル基、置換基を有する硫黄原子、置換基を有するケイ素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、またはシアノ基である。ただし、R34〜R39のうち隣接する少なくとも2つの基が互いに結合して環を形成していてもよい。)
構造(10)および構造(11)をポリカーボネート樹脂に導入するための原料ジヒドロキシ化合物や原料ジカルボン酸化合物としては、国際公開WO2014/61677号パンフレットに記載のものが挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂が、構造(10)および/または構造(11)を含有する場合、本発明のポリカーボネート樹脂を光学用途に用いる際に光学特性を高めるために、また、分子設計の幅を広げて特性の改良自由度を高める観点からその含有量は、1質量%以上40質量%以下であることが好ましく、10質量%以上35質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上32質量%以下がさらに好ましく、20質量%以上30質量%以下が特に好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂は、上記した構造以外の他のジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含有していてもよく、その他のジヒドロキシ化合物に由来する構造単位としては、芳香族ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位等が挙げられる。
[ポリカーボネート樹脂の製造方法]
本発明のポリカーボネート樹脂は、一般に用いられる重合方法で製造することができ、その重合方法は、ホスゲンを用いた溶液重合法、炭酸ジエステルと反応させる溶融重合法のいずれの方法でもよいが、重合触媒の存在下に、原料ジヒドロキシ化合物を、より環境への毒性の低い炭酸ジエステルと反応させる溶融重合法が好ましい。
この溶融重合法で用いられる炭酸ジエステルとしては、通常、下記式(12)で表されるものが挙げられる。
Figure 2016117899
(式(12)において、AおよびA’は、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数18の脂肪族基または置換基を有していてもよい芳香族基であり、AおよびA’は同一であっても異なっていてもよい。)
上記式(12)で表される炭酸ジエステルとしては、例えば、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネートに代表される置換ジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびジ−t−ブチルカーボネート等が例示されるが、特に好ましくはジフェニルカーボネートおよび置換ジフェニルカーボネートが挙げられる。これらの炭酸ジエステルは、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いてもよい。
また、上記の炭酸ジエステルは、好ましくはその50mol%以下、さらに好ましくは30mol%以下の量を、ジカルボン酸またはジカルボン酸エステルで置換してもよい。代表的なジカルボン酸またはジカルボン酸エステルとしては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸ジフェニル、イソフタル酸ジフェニル等が挙げられる。また、前記構造(11)を導入するための原料ジカルボン酸化合物を用いることもできる。このようなジカルボン酸またはジカルボン酸エステルで置換した場合には、ポリエステルカーボネート樹脂が得られる。
炭酸ジエステルは、反応に用いる全ジヒドロキシ化合物に対して、0.90〜1.10のmol比率で用いることが好ましく、さらに好ましくは、0.96〜1.04のmol比率である。このmol比が0.90より小さくなると、製造されたポリカーボネート樹脂の末端OH基が増加して、ポリマーの熱安定性が悪化したり、所望する高分子量体が得られなかったりする。また、このmol比が1.10より大きくなると、同一条件下ではエステル交換反応の速度が低下したり、所望とする分子量のポリカーボネート樹脂の製造が困難となったりするばかりか、製造されたポリカーボネート樹脂中の残存炭酸ジエステル量が増加し、この残存炭酸ジエステルが、成形時、または成形品の臭気の原因となり好ましくない。
原料ジヒドロキシ化合物としては、前述の構造(1)を導入するためのジヒドロキシ化合物と、脂肪族ジヒドロキシ化合物、脂環式ジヒドロキシ化合物、イソソルビド、ジヒドロキシ化合物(8)、ジヒドロキシ化合物(9)、構造(10)を導入するためのジヒドロキシ化合物等のジヒドロキシ化合物が、本発明のポリカーボネート樹脂を構成する各ジヒドロキシ化合物に由来する構成単位の好適割合として前述した通りの割合となるように用いられる。
また、溶融重合における重合触媒(エステル交換触媒)としては、アルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物が使用される。アルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物と共に補助的に、塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、アミン系化合物等の塩基性化合物を併用することも可能であるが、アルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物のみを使用することが特に好ましい。
重合触媒として用いられるアルカリ金属化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素セシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、酢酸セシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸セシウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素セシウム、フェニル化ホウ素ナトリウム、フェニル化ホウ素カリウム、フェニル化ホウ素リチウム、フェニル化ホウ素セシウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、安息香酸リチウム、安息香酸セシウム、リン酸水素2ナトリウム、リン酸水素2カリウム、リン酸水素2リチウム、リン酸水素2セシウム、フェニルリン酸2ナトリウム、フェニルリン酸2カリウム、フェニルリン酸2リチウム、フェニルリン酸2セシウム、ナトリウム、カリウム、リチウム、セシウムのアルコレート、フェノレート、ビスフェノールAの2ナトリウム塩、2カリウム塩、2リチウム塩、2セシウム塩等が挙げられる。
また、アルカリ土類金属化合物としては、例えば、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素バリウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水素ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム、酢酸カルシウム、酢酸バリウム、酢酸マグネシウム、酢酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ストロンチウム等が挙げられる。
これらのアルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物は1種を単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。
またアルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物と併用される塩基性ホウ素化合物の具体例としては、テトラメチルホウ素、テトラエチルホウ素、テトラプロピルホウ素、テトラブチルホウ素、トリメチルエチルホウ素、トリメチルベンジルホウ素、トリメチルフェニルホウ素、トリエチルメチルホウ素、トリエチルベンジルホウ素、トリエチルフェニルホウ素、トリブチルベンジルホウ素、トリブチルフェニルホウ素、テトラフェニルホウ素、ベンジルトリフェニルホウ素、メチルトリフェニルホウ素、ブチルトリフェニルホウ素等のナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、カルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩、あるいはストロンチウム塩等が挙げられる。
塩基性リン化合物としては、例えば、トリエチルホスフィン、トリ−n−プロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、あるいは四級ホスホニウム塩等が挙げられる。
塩基性アンモニウム化合物としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルメチルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、テトラフェニルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド、ブチルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。
アミン系化合物としては、例えば、4−アミノピリジン、2−アミノピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、4−ジエチルアミノピリジン、2−ヒドロキシピリジン、2−メトキシピリジン、4−メトキシピリジン、2−ジメチルアミノイミダゾール、2−メトキシイミダゾール、イミダゾール、2−メルカプトイミダゾール、2−メチルイミダゾール、アミノキノリン等が挙げられる。
これらの塩基性化合物も1種を単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。
上記重合触媒の使用量は、アルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物を用いる場合、反応に用いる全ジヒドロキシ化合物1molに対して、金属換算量として、通常、0.1〜100μmolの範囲内で用い、好ましくは0.5〜50μmolの範囲内であり、さらに好ましくは1〜25μmolの範囲内である。重合触媒の使用量が少なすぎると、所望の分子量のポリカーボネート樹脂を製造するのに必要な重合活性が得られず、一方、重合触媒の使用量が多すぎると、得られるポリカーボネート樹脂の色相が悪化し、副生成物が発生したりして流動性の低下やゲルの発生が多くなり、目標とする品質のポリカーボネート樹脂の製造が困難になる。
本発明のポリカーボネート樹脂の製造に当たり、各種の原料ジヒドロキシ化合物は、固体として供給してもよいし、加熱して溶融状態として供給してもよいし、水に可溶なものであれば、水溶液として供給してもよい。
原料ジヒドロキシ化合物を溶融状態や、水溶液で供給すると、工業的に製造する際、計量や搬送がしやすいという利点がある。
本発明において、原料ジヒドロキシ化合物を重合触媒の存在下で炭酸ジエステルと反応させる方法は、通常、2段階以上の多段工程で実施される。具体的には、第1段目の反応は140〜220℃、好ましくは150〜200℃の温度で0.1〜10時間、好ましくは0.5〜3時間実施される。第2段目以降は、反応系の圧力を第1段目の圧力から徐々に下げながら反応温度を上げていき、同時に発生するフェノールを反応系外へ除きながら、最終的には反応系の圧力が200Pa以下で、210〜290℃の温度範囲のもとで重縮合反応を行う。
この重縮合反応における減圧において、温度と反応系内の圧力のバランスを制御することが重要である。特に、温度、圧力のどちらか一方でも早く変化させすぎると、未反応のモノマーが留出し、ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルのmol比を狂わせ、重合度が低下することがある。例えば、ジヒドロキシ化合物として、myo−イノシトールの他、イソソルビドと1,4−シクロヘキサンジメタノールを用いる場合は、全ジヒドロキシ化合物に対し、1,4−シクロヘキサンジメタノールのmol比が50mol%以上の場合は、1,4−シクロヘキサンジメタノールがモノマーのまま留出しやすくなるので、反応系内の圧力が13kPa程度の減圧下で、温度を1時間あたり40℃以下の昇温速度で上昇させながら反応させ、さらに、6.67kPa程度までの圧力下で、温度を1時間あたり40℃以下の昇温速度で上昇させ、最終的に200Pa以下の圧力で、200から250℃の温度で重縮合反応を行うと、十分に重合度が上昇したポリカーボネート樹脂が得られるため、好ましい。
また、全ジヒドロキシ化合物に対し、1,4−シクロヘキサンジメタノールのmol比が50mol%より少なくなった場合、特に、mol比が30mol%以下となった場合は、1,4−シクロヘキサンジメタノールのmol比が50mol%以上の場合と比べて、急激な粘度上昇が起こるので、例えば、反応系内の圧力が13kPa程度の減圧下までは、温度を1時間あたり40℃以下の昇温速度で上昇させながら反応させ、さらに、6.67kPa程度までの圧力下で、温度を1時間あたり40℃以上の昇温速度、好ましくは1時間あたり50℃以上の昇温速度で上昇させながら反応させ、最終的に200Pa以下の減圧下、220から290℃の温度で重縮合反応を行うと、十分に重合度が上昇したポリカーボネート樹脂が得られるため、好ましい。
反応の形式は、バッチ式、連続式、あるいはバッチ式と連続式の組み合わせのいずれの方法でもよい。
本発明のポリカーボネート樹脂を溶融重合法で製造する際に、着色を防止する目的で、リン酸化合物や亜リン酸化合物またはこれらの金属塩を重合時に添加することができる。
リン酸化合物としては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸トリアルキルの1種または2種以上が好適に用いられる。これらは、反応に用いる全ジヒドロキシ化合物に対して、0.0001mol%以上0.005mol%以下添加することが好ましく、さらに好ましくは0.0003mol%以上0.003mol%以下添加することが好ましい。リン化合物の添加量が上記下限より少ないと、着色防止効果が小さく、上記上限より多いと、ヘイズが高くなる原因となったり、逆に着色を促進させたり、耐熱性を低下させたりする。
亜リン酸化合物を添加する場合は、下記に示す熱安定剤を任意に選択して使用できる。特に、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、トリスノニルフェニルホスファイト、トリメチルホスフェート、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトの1種または2種以上が好適に使用できる。これらの亜リン酸化合物は、反応に用いる全ジヒドロキシ化合物に対して、0.0001mol%以上0.005mol%以下添加することが好ましく、さらに好ましくは0.0003mol%以上0.003mol%以下添加することが好ましい。亜リン酸化合物の添加量が上記下限より少ないと、着色防止効果が小さく、上記上限より多いと、ヘイズが高くなる原因となったり、逆に着色を促進させたり、耐熱性を低下させたりすることもある。
リン酸化合物と亜リン酸化合物またはこれらの金属塩は併用して添加することができるが、その場合の添加量はリン酸化合物と亜リン酸化合物またはこれらの金属塩の総量で、先に記載した、全ジヒドロキシ化合物に対して、0.0001mol%以上0.005mol%以下とすることが好ましく、さらに好ましくは0.0003mol%以上0.003mol%以下である。この添加量が上記下限より少ないと、着色防止効果が小さく、上記上限より多いと、ヘイズが高くなる原因となったり、逆に着色を促進させたり、耐熱性を低下させたりすることもある。
なお、リン酸化合物、亜リン酸化合物の金属塩としては、これらのアルカリ金属塩や亜鉛塩が好ましく、特に好ましくは亜鉛塩である。また、このリン酸亜鉛塩の中でも、長鎖アルキルリン酸亜鉛塩が好ましい。
また、このようにして製造された本発明のポリカーボネート樹脂には、成形時等における分子量の低下や色相の悪化を防止するために熱安定剤を配合することができる。
かかる熱安定剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸およびこれらのエステル等が挙げられ、具体的には、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリブチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェート、4,4’−ビフェニレンジホスフィン酸テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、ベンゼンホスホン酸ジプロピル等が挙げられる。なかでも、トリスノニルフェニルホスファイト、トリメチルホスフェート、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、およびベンゼンホスホン酸ジメチルが好ましく使用される。
これらの熱安定剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。
かかる熱安定剤は、溶融重合時に添加した添加量に加えて更に追加で配合することができる。即ち、適当量の亜リン酸化合物やリン酸化合物を配合して、ポリカーボネート樹脂を得た後に、後に記載する配合方法で、さらに亜リン酸化合物を配合すると、重合時のヘイズの上昇、着色、および耐熱性の低下を回避して、さらに多くの熱安定剤を配合でき、色相の悪化の防止が可能となる。
これらの熱安定剤の配合量は、ポリカーボネート樹脂を100質量部とした場合、0.0001〜1質量部が好ましく、0.0005〜0.5質量部がより好ましく、0.001〜0.2質量部が更に好ましい。
また、本発明のポリカーボネート樹脂には、酸化防止の目的で通常知られた酸化防止剤を配合することもできる。
かかる酸化防止剤としては、例えばペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、グリセロール−3−ステアリルチオプロピオネート、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマイド)、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジルホスホネート−ジエチルエステル、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、4,4’−ビフェニレンジホスフィン酸テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)、3,9−ビス{1,1−ジメチル−2−[β−(3−tert−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)ウンデカン等の1種または2種以上が挙げられる。
これら酸化防止剤の配合量は、ポリカーボネートを100質量部とした場合、0.0001〜0.5質量部が好ましい。
また、本発明のポリカーボネート樹脂には、溶融成形時の金型からの離型性をより向上させるために、本発明の目的を損なわない範囲で離型剤を配合することも可能である。
かかる離型剤としては、一価または多価アルコールの高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸、パラフィンワックス、蜜蝋、オレフィン系ワックス、カルボキシ基および/またはカルボン酸無水物基を含有するオレフィン系ワックス、シリコーンオイル、オルガノポリシロキサン等が挙げられる。
高級脂肪酸エステルとしては、炭素原子数1〜20の一価または多価アルコールと炭素原子数10〜30の飽和脂肪酸との部分エステルまたは全エステルが好ましい。かかる一価または多価アルコールと飽和脂肪酸との部分エステルまたは全エステルとしては、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸ジグリセリド、ステアリン酸トリグリセリド、ステアリン酸モノソルビテート、ステアリン酸ステアリル、ベヘニン酸モノグリセリド、ベヘニン酸ベヘニル、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラペラルゴネート、プロピレングリコールモノステアレート、ステアリルステアレート、パルミチルパルミテート、ブチルステアレート、メチルラウレート、イソプロピルパルミテート、ビフェニルビフェネ−ト、ソルビタンモノステアレート、2−エチルヘキシルステアレート等が挙げられる。
なかでも、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸トリグリセリド、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ベヘニン酸ベヘニルが好ましく用いられる。
高級脂肪酸としては、炭素原子数10〜30の飽和脂肪酸が好ましい。かかる脂肪酸としては、ミリスチン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸などが挙げられる。
これらの離型剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いてもよい。
かかる離型剤の配合量は、ポリカーボネートを100質量部とした場合、0.01〜5質量部が好ましい。
また、本発明のポリカーボネート樹脂には、本願発明の目的を損なわない範囲で、光安定剤を配合することができる。
かかる光安定剤としては、例えば2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)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]−2H−ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス(4−クミル−6−ベンゾトリアゾールフェニル)、2,2’−p−フェニレンビス(1,3−ベンゾオキサジン−4−オン)等が挙げられる。
これらの光安定剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。
かかる光安定剤の配合量は、ポリカーボネート樹脂を100質量部とした場合、0.01〜2質量部が好ましい。
また、本発明のポリカーボネート樹脂には、重合体や紫外線吸収剤に基づくレンズの黄色味を打ち消すためにブルーイング剤を配合することができる。ブルーイング剤としては、ポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂に使用されるものであれば、特に支障なく使用することができる。一般的にはアンスラキノン系染料が入手容易であり好ましい。
具体的なブルーイング剤としては、例えば一般名Solvent Violet13[CA.No(カラーインデックスNo)60725]、一般名Solvent Violet31[CA.No 68210、一般名Solvent Violet33[CA.No 60725;、一般名Solvent Blue94[CA.No 61500]、一般名Solvent Violet36[CA.No 68210]、一般名Solvent Blue97[バイエル社製「マクロレックスバイオレットRR」]および一般名Solvent Blue45[CA.No61110]が代表例として挙げられる。
これらのブルーイング剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。
これらブルーイング剤は、通常、ポリカーボネート樹脂を100質量部とした場合、01×10−4〜2×10−4質量部の割合で配合される。
本発明のポリカーボネート樹脂と上述のような各種の添加剤との混合方法としては、例えばタンブラー、V型ブレンダー、スーパーミキサー、ナウターミキサー、バンバリーミキサー、混練ロール、押出機等で混合する方法、あるいは上記各成分を例えば塩化メチレンなどの共通の良溶媒に溶解させた状態で混合する溶液ブレンド方法などがあるが、これは特に限定されるものではなく、通常用いられるポリマーブレンド方法であればどのような方法を用いてもよい。
こうして得られる本発明のポリカーボネート樹脂或いは、これに各種添加剤を添加してなるポリカーボネート樹脂組成物は、そのまま、または溶融押出機で一旦ペレット状にしてから、射出成形法、押出成形法、圧縮成形法等の通常知られている方法で成形品とすることができる。
本発明のポリカーボネート樹脂の混和性を高めて安定した離型性や各物性を得るためには、溶融押出において単軸押出機、二軸押出機を使用するのが好ましい。単軸押出機、二軸押出機を用いる方法は、溶剤等を用いることがなく、環境への負荷が小さく、生産性の点からも好適に用いることができる。
押出機の溶融混練温度は、本発明のポリカーボネート樹脂のガラス転移温度に依存するが、本発明のポリカーボネート樹脂のガラス転移温度が90℃より低い場合は、押出機の溶融混練温度は通常130℃から250℃、好ましくは150から240℃である。溶融混練温度が130℃より低い温度であると、ポリカーボネート樹脂の溶融粘度が高く、押出機への負荷が大きくなり、生産性が低下する。250℃より高いと、ポリカーボネート樹脂の溶融粘度が低くなり、ペレットを得にくくなり、生産性が低下する。
また、本発明のポリカーボネート樹脂のガラス転移温度が90℃以上の場合は、押出機の溶融混練温度は通常200から300℃、好ましくは220℃から260℃である。溶融混練温度が200℃より低い温度であると、ポリカーボネート樹脂の溶融粘度が高く、押出機への負荷が大きくなり、生産性が低下する。300℃より高いと、ポリカーボネート樹脂の劣化が起こりやすくなり、ポリカーボネート樹脂の色が黄変したり、分子量が低下するため強度が劣化したりする。
押出機を使用する場合、押出時にポリカーボネート樹脂の焼け、異物の混入を防止するため、フィルターを設置することが望ましい。フィルターの異物除去の大きさ(目開き)は、求められる光学的な精度に依存するが、100μm以下が好ましい。特に、異物の混入を嫌う場合は、40μm以下、さらには10μm以下が好ましい。
ポリカーボネート樹脂の押出は、押出後の異物混入を防止するために、クリーンルーム中で実施することが望ましい。
また、押出されたポリカーボネート樹脂を冷却しチップ化する際は、空冷、水冷等の冷却方法を使用するのが好ましい。空冷の際に使用する空気は、ヘパフィルター等で空気中の異物を事前に取り除いた空気を使用し、空気中の異物の再付着を防ぐのが望ましい。水冷を使用する際は、イオン交換樹脂等で水中の金属分を取り除き、さらにフィルターにて、水中の異物を取り除いた水を使用することが望ましい。用いるフィルターの大きさ(目開き)は種々あるが、10〜0.45μmのフィルターが好ましい。
[ポリカーボネート樹脂の物性]
<ガラス転移温度>
本発明のポリカーボネート樹脂の中間点ガラス転移開始温度Tmgとして測定されるガラス転移温度は100℃以上であることが好ましく、105℃以上であることがより好ましく、110℃以上であることが好ましい。
ガラス転移温度が低すぎると耐熱性に劣るため、各種成形品とした場合の信頼性に劣る可能性がある。一方、ガラス転移温度が高いと、押出時の剪断発熱によってポリカーボネート樹脂の劣化を招いたり、フィルターで濾過する際の溶融粘度が高くなりすぎ、ポリカーボネート樹脂の劣化を招いたりする可能性があるため、中間点ガラス転移開始温度Tmgは好ましくは260℃以下、より好ましくは230℃以下、さらに好まししくは200℃以下、特に好ましくは175℃以下である。
なお、ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度は、後掲の実施例の項に記載される方法で測定される。
<還元粘度>
得られた樹脂の重合度(分子量)は、還元粘度で表すことができる。従って、比較的低重合度(分子量)で利用されるポリカーボネートジオール等の例を除き、本発明のポリカーボネート樹脂(ポリカーボネートジオールを除く)の重合度(分子量)は、溶媒としてフェノールと1,1,2,2,−テトラクロロエタンの重量比1:1の混合溶媒を用い、ポリカーボネート樹脂濃度を1.00g/dlに精密に調整し、温度30.0℃±0.1℃で測定した還元粘度(以下、単に「還元粘度」と記す場合がある。)として、測定することができる。樹脂の還元粘度が低すぎると、得られる成形品の機械強度が小さくなる可能性がある。そのため、還元粘度は、通常0.17dL/g以上であり、0.29dL/g以上であることが好ましい。一方、樹脂の還元粘度が高すぎると、成形する際の流動性が低下し、生産性や成形性を低下させたり、得られる成形品の歪みが大きくなったりする傾向がある。そのため、還元粘度は、通常1.50dL/g以下であり、1.20dL/g以下であることが好ましく、1.01dL/g以下であることがより好ましく、0.90dL/g以下であることが更に好ましい。
なお、ポリカーボネート樹脂の還元粘度は、より具体的には、後掲の実施例の項に記載される方法で測定される。
<5%熱重量減少温度>
本発明のポリカーボネート樹脂の5%熱重量減少温度は、300℃以上が好ましく、特に好ましくは320℃以上である。5%熱重量減少温度が高いほど、熱安定性が高くなり、より高温での使用に耐えるものとなる。また、製造温度も高くでき、より製造時の制御幅が広くできるので、製造し易くなる。一方、5%熱重量減少温度が低いほど、熱安定性が低くなり、高温での使用が困難になる。また、製造時の制御許容幅が狭くなり製造しにくくなる。5%熱重量減少温度の上限には特に制限はない。
なお、ポリカーボネート樹脂の5%熱重量減少温度は、後掲の実施例の項に記載される方法で測定される。
<アッベ数>
本発明のポリカーボネート樹脂のアッベ数は、凸レンズとして単レンズに用いる場合には、30以上が好ましく、特に好ましくは35以上である。アッベ数が大きくなるほど、屈折率の波長分散が小さくなり、例えば、単レンズで使用した場合の色収差が小さくなり、より鮮明な画像が得やすくなる。アッベ数が小さくなるほど屈折率の波長分散が大きくなり、単レンズで使用した場合、色収差が大きくなり、画像のぼけの度合いが大きくなる。アッベ数の上限には特に制限はないが、通常70以下である。一方、凹レンズに用いて色消し用レンズに用いる場合は、アッベ数は小さい方が好ましく、30未満、好ましくは28未満、特に好ましくは26未満である。
なお、ポリカーボネート樹脂のアッベ数は、後掲の実施例の項に記載される方法で測定される。
[ポリカーボネート樹脂組成物]
本発明のポリカーボネート樹脂は、例えば、芳香族ポリカーボネート樹脂、芳香族ポリエステル、脂肪族ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリオレフィン、アクリル、アモルファスポリオレフィン、ABS、ASなどの合成樹脂、ポリ乳酸、ポリブチレンスクシネートなどの生分解性樹脂、ゴムなどの1種または2種以上と混練して、ポリマーアロイとしても用いることもできる。
更に、本発明のポリカーボネート樹脂は、これらのその他の樹脂成分と共に樹脂組成物に通常用いられる核剤、難燃剤、難燃助剤、無機充填剤、衝撃改良剤、加水分解抑制剤、発泡剤、染顔料等を添加してポリカーボネート樹脂組成物とすることができる。
[ポリカーボネート樹脂の成形方法]
本発明のポリカーボネート樹脂およびこれを含む樹脂組成物は、射出成形法、押出成形法、圧縮成形法等の通常知られている方法で成形品とすることができ、耐熱性、透明性、耐光性、耐候性、および機械的強度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の用途]
本発明のポリカーボネート樹脂は、耐熱性、透明性、耐光性、耐候性、機械的強度に優れるため、各種射出成形分野、押出成形分野、圧縮成形分野等に適用される成形材料として工業的に有用である。
本発明のポリカーボネート樹脂はまた、ポリウレタン原料としても有用であり、耐熱性、耐候性、耐摩耗性、機械的強度、耐薬品性に優れたポリウレタンを製造することができる。
また、この場合において、後述の通り、水系ポリウレタンエマルションや、ウレタン(メタ)アクリレートとすることも可能である。
更に、本発明のポリカーボネート樹脂は、ポリエステル系エラストマーとして使用することができる。ポリエステル系エラストマーとは、主として芳香族ポリエステルからなるハードセグメントと、主として脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル又は脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントから構成される共重合体である。このようなポリエステル系エラストマーにおいて、本発明のポリカーボネート樹脂をソフトセグメントの構成成分として使用すると、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステルを用いた場合に比べて、耐熱性、耐水性等の物性が優れる。また、公知のポリカーボネート樹脂と比較しても、溶融時の流動性、つまりブロー成形、押出成形に適したメルトフローレートを有し、且つ機械強度その他の物性とのバランスに優れたポリカーボネートエステルエラストマーとなり、繊維、フィルム、シートをはじめとする各種成形材料、例えば弾性糸およびブーツ、ギヤ、チューブ、パッキンなどの成形材料に好適に用いることができる。具体的には耐熱性、耐久性を要求される自動車、家電部品等などのジョイントブーツや、電線被覆材等の用途に有効に適用することが可能である。
[ポリウレタンの原料となるポリカーボネート樹脂]
本発明のポリカーボネート樹脂は、前記分子鎖の末端がアルコキシ基(アルキルオキシ基またはアリールオキシ基)である数の割合が、前記分子鎖の全末端数に対して5%以下で、好ましくは更に分子鎖の両末端の95%以上が水酸基である場合、ポリイソシアネートと反応し、ポリウレタンを得ることができる。
以下、本発明のポリカーボネート樹脂を用いて製造されたポリウレタンを「本発明のポリウレタン」と称す場合がある。
<その他の構造の割合>
ポリイソシアネートと反応させる、本発明のポリカーボネート樹脂は、前記脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位、特に1級水酸基を有する脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含有する場合、その含有量は、ポリカーボネート樹脂のハンドリング性や得られるポリウレタンに柔軟性に優れたものとする観点から、ポリカーボネート樹脂中の全ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位中10mol%以上であることが好ましく、20mol%以上であることがより好ましく、30mol%以上であることが更に好ましく、95mol%以下であることが好ましく、90mol%以下であることがより好ましく、85mol%以下であることが更に好ましい。
<分子量・分子量分布>
ポリイソシアネートと反応させる、本発明のポリカーボネート樹脂の数平均分子量の下限は250であり、好ましくは300、さらに好ましくは400である。一方、上限は5,000であり、好ましくは4,000、さらに好ましくは3,000である。ポリカーボネート樹脂の数平均分子量が前記下限未満では、ポリウレタン中のソフトセグメント部位の分子鎖長が不足し本発明の特徴である機械的強度が十分に得られない。一方前記上限超過では粘度が上がり、ポリウレタン化の際のハンドリングを損なう可能性がある。
ポリイソシアネートと反応させる、本発明のポリカーボネート樹脂の分子量分布(Mw/Mn)は特に限定されないが、下限は通常1.5であり、好ましくは1.7であり、さらに好ましくは1.8で、上限は通常3.5であり、好ましくは3.0であり、さらに好ましくは2.5である。
分子量分布が上記範囲を超える場合、このポリカーボネート樹脂を用いて製造したポリウレタンの物性が、低温で硬くなる、伸びが低下する等の傾向があり、分子量分布が上記範囲未満のポリカーボネート樹脂を製造しようとすると、オリゴマーを除くなどの高度な精製操作が必要になる場合がある。
ここでMwはポリスチレン換算の重量平均分子量、Mnはポリスチレン換算の数平均分子量であり、通常ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の測定で求めることができる。
<分子鎖の末端がアルキルオキシ基またはアリールオキシ基である数の割合・水酸基価>
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂は、基本的にポリマーの末端構造は水酸基である。しかしながら、ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの反応で得られるポリカーボネート樹脂生成物中には、不純物として一部ポリマー末端が水酸基ではない構造のものが存在する場合がある。その構造の具体例としては、分子鎖末端がアルキルオキシ基またはアリールオキシ基のものであり、多くは炭酸ジエステル由来の構造である。
例えば、炭酸ジエステルとしてジフェニルカーボネートを使用した場合はアリールオキシ基としてフェノキシ基(PhO−)、ジメチルカーボネートを使用した場合はアルキルオキシ基としてメトキシ基(MeO−)、ジエチルカーボネートを使用した場合はエトキシ基(EtO−)、エチレンカーボネートを使用した場合はヒドロキシエトキシ基(HOCHCHO−)が末端基として残存する場合がある(ここで、Phはフェニル基を表し、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。)。
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂生成物中に含まれる分子鎖末端がアルキルオキシ基またはアリールオキシ基となっている構造の割合は、その末端基の数として通常全末端数の5mol%以下、好ましくは3mol%以下、より好ましくは1mol%以下である。この分子鎖の末端がアルキルオキシ基またはアリールオキシ基である数の割合の下限は特に制限はなく、通常は0.01mol%、好ましくは0.001mol%、最も好ましくは0mol%である。アルキルオキシないしアリールオキシ末端基の割合が大きいとポリウレタン化反応を行なう際に重合度が上がらないなどの問題が生じる場合がある。
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂は、上述のように分子鎖の末端がアルキルオキシ基またはアリールオキシ基である数の割合が5mol%以下で、分子鎖の両末端基は基本的には水酸基であり、ポリウレタン化反応の際はこの水酸基がイソシアネートと反応できる構造となっている。
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂の水酸基価は、特に限定されないが下限は通常10mg−KOH/g、好ましくは20mg−KOH/g、より好ましくは35mg−KOH/gである。また、上限は通常230mg−KOH/g、好ましくは160mg−KOH/g、より好ましくは130mg−KOH/gである。水酸基価が上記下限未満では、粘度が高くなりすぎポリウレタン化の際のハンドリングを損なう可能性があり、上記上限超過ではポリウレタンとした時に強度や硬度が不足する場合がある。
<一分子当たりの水酸基数>
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂の一分子当たりの水酸基数は、1.8〜2.0、特に1.9〜2.0であることが好ましい。一分子当たりの水酸基数が上記上限より多いと得られるポリウレタン中に架橋構造が形成されポリウレタンの粘度が必要以上に増し、ハンドリングを損なう可能性がある。又、上記下限より少ないとポリウレタン反応を行う際の重合度が上がらないなどの問題が生じる場合がある。
<エーテル構造>
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂は、カーボネート基によりジオールが重合した構造が基本となっている。しかしながら、製造方法によっては、ジオール中のエーテル構造以外に、ジオールの脱水反応によりエーテル構造となったものが混入する場合があり、その存在量が多くなると耐候性や耐熱性が低下することがあるので、エーテル構造の割合が過度に多くならないように製造することが望ましい。
ポリカーボネート樹脂中の前記構造(1)以外のエーテル構造を低減して、耐候性、耐熱性等の特性を確保する点において、ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂の分子鎖中に含まれる前記構造(1)以外のエーテル結合とカーボネート結合の比は、特に限定されないが、通常モル比で2/98以下、好ましくは1/99以下、より好ましくは0.5/99.5以下である。
また、ポリカーボネート樹脂中の前記構造(1)以外の、前記脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位もエーテル結合を含有する場合、前記構造(1)および前記脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位以外のエーテル構造の割合が過度に多くならないように製造することが望ましい。その際、ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂の分子鎖中に含まれる前記構造(1)および前記脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位以外のエーテル結合とカーボネート結合の比は、特に限定されないが、通常モル比で2/98以下、好ましくは1/99以下、より好ましくは0.5/99.5以下である。
<APHA値>
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂の色は、得られるポリウレタンの色目に影響を与えない範囲が好ましく、着色の程度をハーゼン色数(JIS K0071−1(1998)に準拠)で表した場合の値(以下「APHA値」と表記する。)は特に限定されないが、100以下が好ましく、より好ましくは70以下、さらに好ましくは50以下である。
<不純物含有量>
(フェノール類)
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂中に含まれるフェノール類の含有量は、特に限定されないが、少ないほうが好ましく、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下、さらに好ましくは0.001質量%以下である。フェノール類は一官能性化合物なので、ポリウレタン化反応の阻害因子となる可能性がある上、刺激性物質であるためである。
(炭酸ジエステル)
本発明のポリカーボネート樹脂中には、製造時の原料として使用した炭酸ジエステルが残存することがある。ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂中の炭酸ジエステルの残存量は限定されるものではないが、少ないほうが好ましく、通常上限が1質量%、好ましくは0.5質量%、さらに好ましくは0.3質量%である。ポリカーボネート樹脂の炭酸ジエステル含有量が多すぎるとポリウレタン化反応を阻害する場合がある。一方、その下限は特に制限はなく0.1質量%、好ましくは0.01質量%、さらに好ましくは0質量%である。
(ジヒドロキシ化合物)
ポリカーボネート樹脂には、製造時に使用した原料ジヒドロキシ化合物が残存する場合がある。ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂中の原料ジヒドロキシ化合物の残存量は、限定されるものではないが、少ないほうが好ましく、通常1質量%以下であり、好ましくは0.1質量%以下であり、より好ましくは0.05質量%以下である。ポリカーボネート樹脂中の原料ジヒドロキシ化合物の残存量が多いと、ポリウレタンとした際のソフトセグメント部位の分子長が不足する場合がある。
(エステル交換触媒)
ポリカーボネート樹脂を製造する場合には、前述するように、重合を促進するために必要に応じて前述のエステル交換触媒を用いることが可能である。その場合、得られたポリカーボネート樹脂中にその触媒が残存することがあるが、過度に多くの触媒が残存するとポリウレタン化反応の際に反応の制御が困難となり、ポリウレタン化反応を想定以上に促進させる場合がある。
このため、ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂中に残存する触媒量は、特に限定されないが、触媒金属換算の含有量として通常100ppm以下であり、好ましくは50ppm以下、より好ましくは10ppm以下である。ただし、触媒量が少ないとエステル交換反応が非常に遅く製造効率が悪化することから、ポリイソシアネートと反応するポリカーボネート樹脂中に残存する触媒は、触媒金属換算の含有量として通常0.1ppm以上、好ましくは0.5ppm以上、より好ましくは1ppm以上である。
[ポリウレタンの原料となるポリカーボネート樹脂の製造方法]
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂は、前述のポリカーボネート樹脂の製造方法と同様な方法で製造可能である。
<原料等の使用割合>
ポリイソシアネートと反応する、上述の分子鎖末端に水酸基を有する本発明のポリカーボネート樹脂を得る場合、炭酸ジエステルの使用量は、特に限定されないが、通常反応に用いるジヒドロキシ化合物の合計1モルに対するモル比で下限が好ましくは0.35、より好ましくは0.50、さらに好ましくは0.60であり、上限は通常1.00、好ましくは0.98、より好ましくは0.97である。炭酸ジエステルの使用量が上記上限超過では得られるポリカーボネート樹脂の末端基が水酸基でないものの割合が増加する、又は、分子量が所定の範囲とならずポリカーボネート樹脂を製造できない場合があり、前記下限未満では所定の分子量まで重合が進行しない場合がある。
ポリイソシアネートと反応する本発明のポリカーボネート樹脂を製造するにあたって、エステル交換触媒を用いる場合、その使用量は、得られるポリカーボネート樹脂中に残存しても性能に影響の生じない量であることが好ましく、原料ジヒドロキシ化合物の重量に対する金属換算の重量比として、上限が、好ましくは500ppm、より好ましくは100ppm、さらに好ましくは50ppmである。一方、下限は十分な重合活性が得られる量であって、好ましくは0.01ppm、より好ましくは0.1ppm、さらに好ましくは1ppmである。
<反応条件>
反応原料の仕込み方法は、特に制限はなく、ジヒドロキシ化合物と炭酸エステルと触媒の全量を同時に仕込み反応に供する方法や、炭酸エステルが固体の場合まず炭酸エステルを仕込んで加温、溶融させておき、その後ジヒドロキシ化合物と触媒を添加する方法、逆にジヒドロキシ化合物を先に仕込んでおいて溶融させ、ここへ炭酸エステルと触媒を投入する方法、など自由にその方法は選択できる。分子鎖の末端がアルキルオキシ基またはアリールオキシ基である数の割合を5mol%以下とするために、使用するジヒドロキシ化合物の一部を反応の最後に添加する方法を採用することも可能である。その際に最後に添加するジヒドロキシ化合物の量の上限は、通常は仕込むべき全ジヒドロキシ化合物量の20重量%、好ましくは15重量%、さらに好ましくは10重量%であり、下限は通常0.1重量%、好ましくは0.5重量%、さらに好ましくは1.0重量%である。
エステル交換反応の際の反応温度は、実用的な反応速度が得られる温度であれば任意に採用することができる。その温度は特に限定されないが、下限は通常70℃、好ましくは100℃、より好ましくは130℃である。また反応温度の上限は、通常は200℃未満、好ましくは190℃以下、より好ましくは180℃以下である。前記上限超過では得られるポリカーボネート樹脂が着色したり、エーテル構造が生成するなどの品質上の問題が生じる場合がある。
反応は常圧で行なうこともできるが、エステル交換反応は平衡反応であり、生成する軽沸成分を系外に留去することで反応を生成系に偏らせることができる。従って、通常、反応後半には減圧条件を採用して軽沸成分を留去しながら反応することが好ましい。あるいは反応の途中から徐々に圧力を下げて生成する軽沸成分を留去しながら反応させていくことも可能である。
特に反応の終期において減圧度を高めて反応を行うと、副生したモノアルコール、フェノール類などを留去することができるので好ましい。
この際の反応終了時の反応圧力は、特に限定はされないが、通常上限が10kPa、好ましくは5kPa、より好ましくは1kPaである。これら軽沸成分の留出を効果的に行うために、反応系へ窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを少量通じながら該反応を行うこともできる。
エステル交換反応の際に低沸の炭酸エステルやジヒドロキシ化合物を使用する場合は、反応初期は炭酸ジエステルやジヒドロキシ化合物の沸点近辺で反応を行い、反応が進行するにつれて、徐々に温度を上げて、更に反応を進行させる、という方法も採用可能である。この場合、反応初期に未反応の炭酸ジエステルの留去を防ぐことができるので好ましい。さらにこれら反応初期における原料の留去を防ぐ意味で反応器に還流管をつけて、炭酸ジエステルとジヒドロキシ化合物を還流させながら反応を行うことも可能である。この場合、仕込んだ原料が失われず、量比を正確に合わせることができるので好ましい。
重合反応は、生成するポリカーボネート樹脂の分子量を測定しながら行い、目的の分子量となったところで終了する。重合に必要な反応時間は、使用するジヒドロキシ化合物、炭酸ジエステル、触媒の使用の有無、種類により大きく異なるので一概に規定することはできないが、通常所定の分子量に達するのに必要な反応時間は50時間以下、好ましくは20時間以下、さらに好ましくは10時間以下である。
前述の如く、重合反応の際に触媒を用いた場合、通常得られたポリカーボネート樹脂には触媒が残存し、残存する金属触媒により、ポリウレタン化反応の制御ができなくなる場合がある。この残存触媒の影響を抑制するために、使用されたエステル交換触媒とほぼ等モルの例えばリン系化合物を添加してもよい。さらには添加後、後述のように加熱処理すると、エステル交換触媒を効率的に不活性化することができる。
エステル交換触媒の不活性化に使用されるリン系化合物としては、例えば、リン酸、亜リン酸などの無機リン酸や、リン酸ジブチル、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリフェニル、亜リン酸トリフェニルなどの有機リン酸エステル等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記リン系化合物の使用量は、特に限定はされないが、前述したように、使用されたエステル交換触媒とほぼ等モルであればよく、具体的には、使用されたエステル交換触媒1モルに対して上限が好ましくは5モル、より好ましくは2モルであり、下限が好ましくは0.8モル、より好ましくは1.0モルである。これより少ない量のリン系化合物を使用した場合は、前記反応生成物中のエステル交換触媒の失活が十分でなく、得られたポリカーボネート樹脂をポリウレタン製造用原料として使用する際、該ポリカーボネート樹脂のイソシアネート基に対する反応性を十分に低下させることができない場合がある。また、この範囲を超えるリン系化合物を使用すると得られたポリカーボネート樹脂が着色してしまう可能性がある。
リン系化合物を添加することによるエステル交換触媒の不活性化は、室温でも行うことができるが、加温処理するとより効率的である。この加熱処理の温度は、特に限定はされないが、上限が好ましくは150℃、より好ましくは120℃、さらに好ましくは100℃であり、下限は、好ましくは50℃、より好ましくは60℃、さらに好ましくは70℃である。これより低い温度の場合は、エステル交換触媒の失活に時間がかかり効率的でなく、また失活の程度も不十分な場合がある。一方、150℃を超える温度では、得られたポリカーボネート樹脂が着色することがある。
リン系化合物と反応させる時間は特に限定するものではないが、通常1〜5時間である。
<精製>
反応後は、前記のポリカーボネート樹脂生成物中の末端構造がアルキルオキシ基である不純物、アリールオキシ基である不純物、フェノール類、原料ジオールや炭酸エステル、副生する軽沸の環状カーボネート、さらには添加した触媒などを除去する目的で精製を行うことができる。その際の精製は軽沸化合物については、蒸留で留去する方法が採用できる。蒸留の具体的な方法としては減圧蒸留、水蒸気蒸留、薄膜蒸留など特にその形態に制限はなく、任意の方法を採用することが可能である。また、水溶性の不純物を除くために水、アルカリ性水、酸性水、キレート剤溶解溶液などで洗浄してもよい。その場合、水に溶解させる化合物は任意に選択できる。
[ポリウレタン]
本発明のポリカーボネート樹脂を用いてポリウレタンを製造する方法としては、通常ポリウレタンを製造する公知のポリウレタン化反応条件が用いられる。
例えば、本発明のポリカーボネート樹脂とポリイソシアネートおよび鎖延長剤を常温から200℃の範囲で反応させることにより、ポリウレタンを製造することができる。
また、本発明のポリカーボネート樹脂と過剰のポリイソシアネートとをまず反応させて末端イソシアネートのプレポリマーを製造し、さらに鎖延長剤を用いて重合度を上げてポリウレタンを製造することができる。
<反応試剤等>
(ポリイソシアネート)
本発明のポリカーボネート樹脂を用いてポリウレタンを製造するのに使用されるポリイソシアネートとしては、脂肪族、脂環族又は芳香族の各種公知のポリイソシアネート化合物が挙げられる。
例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートおよびダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1−メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1−メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートおよび1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンなどの脂環族ジイソシアネート;キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルジイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、フェニレンジイソシアネートおよびm−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート等がその代表例として挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも好ましい有機ジイソシアネートは、得られるポリウレタンの物性のバランスが好ましい点、工業的に安価に多量に入手が可能な点で、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、およびイソホロンジイソシアネートである。
(鎖延長剤)
また、本発明のポリカーボネート樹脂を用いてポリウレタンを製造する際に用いられる鎖延長剤は、イソシアネート基と反応する活性水素を少なくとも2個有する低分子量化合物であり、通常ポリオールおよびポリアミンを挙げることができる。
その具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,4−ジメチロールヘキサン、1,9−ノナンジオール、1,12−ドデカンジオール、ダイマージオール等の直鎖ジオール類;2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール等の分岐鎖を有するジオール類;1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−ジヒドロキシエチルシクロヘキサン等の環状基を有するジオール類、キシリレングリコール、1,4−ジヒドロキシエチルベンゼン、4,4’−メチレンビス(ヒドロキシエチルベンゼン)等の芳香族基を有するジオール類;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオール類;N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン等のヒドロキシアミン類;エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、4,4’−ジフェニルメタンジアミン、メチレンビス(o−クロロアニリン)、キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、トリレンジアミン、ヒドラジン、ピペラジン、N,N’−ジアミノピペラジン等のポリアミン類;および水等を挙げることができる。
これらの鎖延長剤は単独で用いることも、あるいは2種以上を組み合わせ用いることも可能である。
これらの中でも好ましい鎖延長剤は、得られるポリウレタンの物性のバランスが好ましい点、工業的に安価に多量に入手が可能な点で、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−ジヒドロキシエチルシクロヘキサン、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン等である。
(鎖停止剤)
本発明のポリカーボネート樹脂を用いてポリウレタンを製造する際には、得られるポリウレタンの分子量を制御する目的で、必要に応じて1個の活性水素基を持つ鎖停止剤を使用することができる。
これらの鎖停止剤としては、水酸基を有するエタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族モノオール、アミノ基を有するジエチルアミン、ジブチルアミン、n−ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等の脂肪族モノアミンが例示される。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(触媒)
本発明のポリカーボネート樹脂を用いてポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応において、トリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミンなどのアミン系触媒又はトリメチルチンラウレート、ジブチルチンジラウレートなどのスズ系触媒などのスズ系の化合物、さらにはチタン系化合物などの有機金属塩などに代表される公知のウレタン重合触媒を用いることもできる。ウレタン重合触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(他のポリオール)
本発明のポリカーボネート樹脂を用いてポリウレタンを製造する際、本発明のポリカーボネート樹脂に加えて、必要に応じて公知の他のポリオールを併用することも可能である。その際に使用可能な公知のポリオールの例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG)などのポリオキシアルキレングリコール類;ビスフェノールA,グリセリンのエチレンオキシド付加物、プロピレンオキシド付加物などのポリアルコールのアルキレンオキシド付加物類;ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール等が挙げられる。
ポリエステルポリオールの例としては、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、コハク酸、フマル酸などの二塩基酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン等のグリコール類から得られるものが挙げられる。
また、ポリカーボネートポリオールとしては、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、2−メチルプロパンジオールから製造されるホモポリカーボネートジオール、共重合ポリカーボネートジオール等が使用可能なものの例として挙げられる。
これらの他のポリオールを使用する場合、本発明のポリカーボネート樹脂を用いることによる効果を十分に得る上で、全ポリオール中の本発明のポリカーボネート樹脂の割合は特に限定はされないが、通常30質量%以上、特に50質量%以上となるように用いることが好ましい。
(溶剤)
本発明のポリカーボネート樹脂を用いてポリウレタンを製造する際のポリウレタン形成反応は溶剤を用いて行っても良い。
ポリウレタン形成反応溶剤と用いる場合、好ましい溶剤としては、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド,N−メチルピロリドンなどのアミド系溶剤;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤;メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;およびトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いることも、2種以上の混合溶媒として用いることも可能である。
これらの中で好ましい有機溶剤は、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンおよびジメチルスルホキシド等である。
また、本発明のポリカーボネート樹脂、ポリジイソシアネート、および前記の鎖延長剤が配合されたポリウレタン樹脂組成物から、水分散液のポリウレタン樹脂を製造することもできる。
<ポリウレタンの製造方法>
本発明のポリカーボネート樹脂および上述の反応試剤を用いてポリウレタンを製造する方法としては、一般的に実験ないし工業的に用いられる全ての製造方法が使用できる。
その例としては、本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオール、ポリイソシアネート、鎖延長剤を一括に混合して反応させる方法(以下、「一段法」という)や、まず本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールとポリイソシアネートを反応させて両末端がイソシアネート基のプレポリマーを調製した後に、そのプレポリマーと鎖延長剤を反応させる方法(以下、「二段法」という)等がある。
二段法は、本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールを予め1当量以上の有機ポリイソシアネートと反応させることにより、ポリウレタンのソフトセグメントに相当する部分の両末端イソシアネート中間体を調製する工程を経るものである。このように、プレポリマーを一旦調製した後に鎖延長剤と反応させると、ソフトセグメント部分の分子量の調整が行いやすい場合があり、ソフトセグメントとハードセグメントの相分離を確実に行う必要がある場合には有用である。
(一段法)
一段法とは、ワンショット法とも呼ばれ、本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオール、ポリイソシアネート、および鎖延長剤を一括に仕込むことで反応を行う方法である。
一段法におけるポリイソシアネートの使用量は、特に限定はされないが、本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールの水酸基数と鎖延長剤の水酸基数およびアミノ基数の合計を1当量とした場合、下限は、通常0.7当量、好ましくは0.8当量、さらに好ましくは0.9当量、特に好ましくは0.95当量であり、上限は、通常3.0当量、好ましくは2.0当量、より好ましくは1.5当量、さらに好ましくは1.1当量である。
ポリイソシアネートの使用量が多すぎると、未反応のイソシアネート基が副反応を起こし、所望の物性が得られにくくなる傾向があり、少なすぎると、ポリウレタンの分子量が十分に大きくならず、所望の性能が発現されない傾向がある。
また、鎖延長剤の使用量は、特に限定されないが、本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールの水酸基数からポリイソシアネートのイソシアネート基数を引いた数を1当量とした場合、下限は、通常0.7当量、好ましくは0.8当量、さらに好ましくは0.9当量、特に好ましくは0.95当量であり、上限は通常3.0当量、好ましくは2.0当量、より好ましくは1.5当量、特に好ましくは1.1当量である。鎖延長剤の使用量が多すぎると、得られるポリウレタンが溶媒に溶けにくく加工が困難になる傾向があり、少なすぎると、得られるポリウレタンが軟らかすぎて十分な強度や硬度、弾性回復性能や弾性保持性能が得られなかったり、高温特性が悪くなる場合がある。
(二段法)
二段法は、プレポリマー法ともよばれ、予めポリイソシアネートと本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールを、ポリイソシアネート/ポリオール反応当量比1.0〜10.00で反応させて、末端がイソシアネート基となったプレポリマーを製造し、次いでこれに多価アルコール、アミン化合物等の活性水素を有する鎖延長剤を加えることによりポリウレタンを製造する方法である。
二段法は無溶媒でも溶媒共存下でも実施することができる。
二段法によるポリウレタン製造は以下に記載の(1)〜(3)のいずれかの方法によって行うことができる。
(1) 溶媒を用いずに、まず直接ポリイソシアネートと本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールを反応させてプレポリマーを合成し、そのまま以降の鎖延長反応に使用する。
(2) (1)の方法でプレポリマーを合成しその後に溶媒に溶かして、以降の鎖延長反応に使用する。
(3) 初めから溶媒を用いてポリイソシアネートと本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールを反応させ、その後溶媒中で鎖延長反応を行う。
(1)の方法の場合には、鎖延長剤を作用させるにあたり、鎖延長剤を溶媒に溶かしたり、溶媒に同時にプレポリマーおよび鎖延長剤を導入するなどの方法により、ポリウレタンを溶媒と共存する形で得ることが重要である。
二段法におけるポリイソシアネートの使用量は、特に限定はされないが、本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールの水酸基の数を1当量とした場合のイソシアネート基の数として、下限が通常1.0、好ましくは1.05であり、上限が通常10.0、好ましくは5.0、より好ましくは3.0の範囲である。
ポリイソシアネートの使用量が多すぎると、過剰のイソシアネート基が副反応を起こして所望のポリウレタンの物性まで到達しにくい傾向があり、少なすぎると、得られるポリウレタンの分子量が十分に上がらず強度や熱安定性が低くなる場合がある。
鎖延長剤の使用量については特に限定されないが、プレポリマーに含まれるイソシアネート基の当量に対して、下限が、通常0.1、好ましくは0.5、さらに好ましくは0.8であり、上限が通常5.0、好ましくは3.0、さらに好ましくは2.0の範囲である。
上記鎖延長化反応を行う際に、分子量を調整する目的で、一官能性の有機アミンやアルコールを共存させてもよい。
鎖延長反応は通常、各成分を0〜250℃で反応させるが、この温度は溶媒の量、使用原料の反応性、反応設備等により異なり、特に制限はない。温度が低すぎると反応の進行が遅すぎたり、原料や重合物の溶解性が低い為に製造時間が長くなることがあり、また高すぎると副反応や得られるポリウレタンの分解が起こることがある。鎖延長反応は、減圧下で脱泡しながら行ってもよい。
また、鎖延長反応系には必要に応じて、触媒や安定剤等を添加することもできる。
触媒としては例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、ジブチルチンジラウレ−ト、オクチル酸第一スズ、酢酸、燐酸、硫酸、塩酸、スルホン酸等の1種又は2種以上が挙げられ、安定剤としては例えば2,6−ジブチル−4−メチルフェノール、ジステアリルチオジプロピオネ−ト、ジ・ベ−タナフチルフェニレンジアミン、トリ(ジノニルフェニル)ホスファイト等の1種又は2種以上が挙げられる。ただし、鎖延長剤が短鎖脂肪族アミン等の反応性の高いものの場合は、触媒を添加せずに実施することが好ましい。
<水系ポリウレタンエマルション>
本発明のポリカーボネート樹脂を用いて、水系のポリウレタンエマルションを製造することも可能である。
その場合、本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールとポリイソシアネートを反応させてプレポリマーを製造する際に、少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基を有する化合物を混合してプレポリマーを形成し、これを鎖延長剤と反応させてポリウレタンエマルションとする。
ここで使用する少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基を有する化合物の親水性官能基とは、例えばカルボン酸基やスルホン酸基であって、アルカリ性基で中和可能な基である。また、イソシアネート反応性基とは、水酸基、1級アミノ基、2級アミノ基等の一般的にイソシアネートと反応してウレタン結合、ウレア結合を形成する基であり、これらが同一分子内に混在していてもかまわない。
少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基を有する化合物としては、具体的には、2,2’−ジメチロールプロピオン酸、2,2−メチロール酪酸、2,2’−ジメチロール吉草酸等が挙げられる。また、ジアミノカルボン酸類、例えば、リジン、シスチン、3,5−ジアミノカルボン酸等も挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらを実際に用いる場合には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等のアミンや、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリ性化合物で中和して用いることができる。
水系ポリウレタンエマルションを製造する場合、少なくとも1個の親水性官能基と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基を有する化合物の使用量は、水に対する分散性能を上げるために、その下限は、本発明のポリカーボネート樹脂を含むポリオールの質量に対して通常1質量%、好ましくは5質量%、さらに好ましくは10質量%である。一方、これを多く添加しすぎると本発明のポリカーボネート樹脂の特性が維持されなくなってしまうことがあるために、その上限は通常50質量%、好ましくは40質量%、さらに好ましくは30質量%である。
また、水系ポリウレタンエマルションの合成、あるいは保存にあたり、高級脂肪酸、樹脂酸、酸性脂肪族アルコール、硫酸エステル、スルホン酸高級アルキル、スルホン酸アルキルアリール、スルホン化ひまし油、スルホコハク酸エステルなどに代表されるアニオン性界面活性剤、第一アミン塩、第二アミン塩、第三アミン塩、第四級アミン塩、ピリジニウム塩などのカチオン系界面活性剤、あるいはエチレンオキサイドと長鎖脂肪族アルコール又はフェノール類との公知の反応生成物に代表される非イオン性界面活性剤等を併用して、乳化安定性を保持してもよい。
また、プレポリマーを鎖延長剤と反応させてポリウレタンエマルションとする際、プレポリマーを必要に応じて中和した後、水中に分散させてもよい。
このようにして製造された水系ポリウレタンエマルションは、様々な用途に使用することが可能である。特に、最近は環境負荷の小さい化学品原料が求められており、有機溶剤を使用しない目的としての従来品からの代替が可能である。
水系ポリウレタンエマルションの具体的な用途としては、例えば、コーティング剤、水系塗料、接着剤、合成皮革、人工皮革への利用が好適である。特に本発明のポリカーボネート樹脂を用いて製造される水系ポリウレタンエマルションは、ポリカーボネート樹脂中に特定の構造を有していることから、高硬度で耐擦性に優れ、表面の性状が長期間維持されるので、コーティング剤等として従来のポリカーボネート樹脂を使用した水系ポリウレタンエマルションに比べて優位に利用することが可能である。
<ウレタン(メタ)アクリレート>
本発明のポリカーボネート樹脂を用いて、ポリイソシアネートと反応後、ヒドロキシ基を有するアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルと反応させて、ウレタンアクリレート、ウレタンメタクリレートなどに誘導することが可能である。これらウレタンアクリレートおよびウレタンメタクリレートは、コーティング剤として広く利用されており、それらの用途に特に制限なく本発明のポリカーボネート樹脂を原料として利用することができる。さらには、必要に応じて重合官能基を(メタ)アクリレートから、グリシジル基、アリル基、プロパルギル基等に変えて利用することも可能である。
<添加剤>
本発明のポリカーボネート樹脂を用いて製造した本発明のポリウレタンには、熱安定剤、光安定剤、着色剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、粘着防止剤、難燃剤、老化防止剤、無機フィラー等の各種の添加剤を、本発明のポリウレタンの特性を損なわない範囲で、添加、混合することができる。
熱安定剤として使用可能な化合物としては、燐酸、亜燐酸の脂肪族、芳香族又はアルキル基置換芳香族エステルや次亜燐酸誘導体、フェニルホスホン酸、フェニルホスフィン酸、ジフェニルホスホン酸、ポリホスホネート、ジアルキルぺンタエリスリトールジホスファイト、ジアルキルビスフェノールAジホスファイト等のリン化合物;フェノール系誘導体、特にヒンダードフェノール化合物;チオエーテル系、ジチオ酸塩系、メルカプトベンズイミダゾール系、チオカルバニリド系、チオジプロピオン酸エステル系等のイオウを含む化合物;スズマレート、ジブチルスズモノオキシド等のスズ系化合物等を使用することができる。
ヒンダードフェノール化合物の具体例としては、Irganox1010(商品名:BASFジャパン株式会社製)、Irganox1520(商品名:BASFジャパン株式会社製)、Irganox245(商品名:BASFジャパン株式会社製)等が挙げられる。
リン化合物としては、PEP−36、PEP−24G、HP−10(いずれも商品名:株式会社ADEKA社製)、Irgafos 168(商品名:BASFジャパン株式会社製)等が挙げられる。
イオウを含む化合物の具体例としては、ジラウリルチオプロピオネート(DLTP)、ジステアリルチオプロピオネート(DSTP)などのチオエーテル化合物が挙げられる。
光安定剤の例としては、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系化合物等が挙げられ、具体的には「TINUVIN622LD」、「TINUVIN765」(以上、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製)、「SANOL LS−2626」、「SANOL LS−765」(以上、三共社製)等が使用可能である。
紫外線吸収剤の例としては、「TINUVIN328」、「TINUVIN234」(以上、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製)等が挙げられる。
着色剤としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料、金属錯塩染料などの染料;カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、マイカなどの無機顔料;およびカップリングアゾ系、縮合アゾ系、アンスラキノン系、チオインジゴ系、ジオキサゾン系、フタロシアニン系等の有機顔料等が挙げられる。
無機フィラーの例としては、ガラス短繊維、カーボンファイバー、アルミナ、タルク、グラファイト、メラミン、白土等が挙げられる。
難燃剤の例としては、燐およびハロゲン含有有機化合物、臭素あるいは塩素含有有機化合物、ポリ燐酸アンモニウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン等の添加および反応型難燃剤が挙げられる。
これらの添加剤は、単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で組み合わせて用いてもよい。
これらの添加剤の添加量は、ポリウレタンに対し、下限が、好ましくは0.01質量%、より好ましくは0.05質量%、さらに好ましくは0.1質量%、上限は、好ましくは10質量%、より好ましくは5質量%、さらに好ましくは1質量%である。添加剤の添加量が少な過ぎるとその添加効果を十分に得ることができず、多過ぎるとポリウレタン中で析出したり、濁りを発生したりする場合がある。
<ポリウレタンフィルム・ポリウレタン板>
本発明のポリウレタンを使用してフィルムを製造する場合、そのフィルムの厚さは、通常下限が10μm、好ましくは20μm、さらに好ましくは30μm、上限は通常1000μm、好ましくは500μm、より好ましくは100μmである。
フィルムの厚さが厚すぎると、十分な透湿性が得られない傾向があり、また、薄過ぎるとピンホールを生じやすかったり、フィルムがブロッキングしやすく取り扱いにくくなる傾向がある。
本発明のポリウレタンよりなるフィルムは、医療用粘着フィルム等の医療材料や衛生材料、包装材、装飾用フィルム、その他透湿性素材等に好ましく用いることができる。また、本発明のポリウレタンよりなるフィルムは布や不織布等の支持体に上に成膜されたものでもよい。この場合、ポリウレタンフィルム自体の厚さは、10μmよりもさらに薄くても良い場合がある。
また、本発明のポリウレタンを使用してポリウレタン板を製造することも可能である。その場合の板の厚みの上限は特に制限はなく、下限は通常0.5mm、好ましくは1mm、さらに好ましくは3mmである。
<物性>
(分子量)
本発明のポリウレタンの分子量は、その用途に応じて適宜調整され、特に制限はないが、GPCにより測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)として5万〜50万、特に10万〜30万であることが好ましい。分子量が上記下限よりも小さいと十分な強度や硬度が得られないことがあり、上記上限よりも大きいと加工性などハンドリング性を損なう傾向がある。
(耐薬品性)
本発明のポリウレタンの耐薬品性は、種々の方法により測定することができるが、例えば、本発明のポリカーボネート樹脂に対して4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを2当量反応させ、さらにイソホロンジアミンで鎖延長反応を行い二段法で、本発明のポリウレタンを得た場合、以下の方法で耐薬品性を測定することができる。
試験溶剤がオレイン酸だった場合、ポリウレタン溶液を9.5milのアプリケーターでフッ素樹脂シート(フッ素テープニトフロン900、厚さ0.1mm、日東電工株式会社製)上に塗布し、60℃で1時間、続いて100℃で0.5時間乾燥させる。さらに100℃の真空状態で0.5時間、80℃で15時間乾燥させた後、23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置し、得られたフィルムから3cm×3cmの試験片を切り出し、試験溶剤50mlを入れた容量250mlのガラス瓶に投入して、80℃の窒素雰囲気下の恒温槽にて16時間静置させる。浸漬後、試験片の表裏を紙製ワイパーで軽く拭いた後、重量測定を行い試験前からの重量増加比率を算出する。
試験溶剤に浸漬前のポリウレタン試験片の重量に対する試験溶剤に浸漬後のポリウレタン試験片の重量増加比率(%)が、好ましくは100%以下、より好ましくは50%以下、更に好ましくは10%以下であり、特に0%であることが好ましい。
この重量変化率が上記上限超過では、所望の耐薬品性が得られない。
(硬度)
本発明のポリウレタンは、剛性に富む構造(1−2)、構造(1−3)、構造(1−4)の少なくともいずれか1つ以上の構造単位を有することに起因して高い硬度が得られるという特徴がある。具体的には例えば、厚さ約50〜100μmのフィルム状のサンプルを試験機(II形、学振形)に固定し、JIS L0849に準じて4.9Nの荷重にて摩擦試験を500往復行った際の重量減少割合({(試験前のサンプル重量−試験後のサンプル重量)/(試験前のサンプル重量)}×100)で表記すると、通常その重量減少割合の上限は2%、好ましくは1.5%、さらに好ましくは1.0%である。一方、この重量減少割合の下限は、通常0.1%、好ましくは0.05%、さらに好ましくは0.01%である。
<用途>
本発明のポリウレタンは、耐熱性、耐候性に優れ、良好な硬度を有することから、フォーム、エラストマー、塗料、繊維、接着剤、床材、シーラント、医療用材料、人工皮革、コーティング剤、水系ポリウレタン塗料等に広く用いることができる。
特に、人工皮革、合成皮革、水系ポリウレタン、接着剤、医療用材料、床材、コーティング剤等の用途に、本発明のポリウレタンを用いると、耐熱性、耐候性に優れ、良好な硬度を有するため、特に屋外で使用される製品において色調を悪化させることがない上、物理的な衝撃や摩擦などにも強いという良好な表面特性を付与することができる。
本発明のポリウレタンは、注型ポリウレタンエラストマーに使用できる。その具体的用途として、圧延ロール、製紙ロール、事務機器、プレテンションロール等のロール類、フォークリフト、自動車車両ニュートラム、台車、運搬車等のソリッドタイヤ、キャスター等、工業製品として、コンベアベルトアイドラー、ガイドロール、プーリー、鋼管ライニング、鉱石用ラバースクリーン、ギア類、コネクションリング、ライナー、ポンプのインペラー、サイクロンコーン、サイクロンライナー等がある。また、OA機器のベルト、紙送りロール、複写用クリーニングブレード、スノープラウ、歯付ベルト、サーフローラー等にも使用できる。
本発明のポリウレタンはまた、熱可塑性エラストマーとしての用途にも適用される。例えば、食品、医療分野で用いる空圧機器、塗装装置、分析機器、理化学機器、定量ポンプ、水処理機器、産業用ロボット等におけるチューブやホース類、スパイラルチューブ、消防ホース等に使用できる。また、丸ベルト、Vべルト、平ベルト等のベルトとして、各種伝動機構、紡績機械、荷造り機器、印刷機械等に用いられる。また、履物のヒールトップや靴底、カップリング、パッキング、ポールジョイント、ブッシュ、歯車、ロール等の機器部品、スポーツ用品、レジャー用品、時計のベルト等に使用できる。さらに自動車部品としては、オイルストッパー、ギアボックス、スペーサー、シャーシー部品、内装品、タイヤチェーン代替品等が挙げられる。また、キーボードフィルム、自動車用フィルム等のフィルム、カールコード、ケーブルシース、ベロー、搬送ベルト、フレキシブルコンテナー、バインダー、合成皮革、ディピンイング製品、接着剤等に使用できる。
本発明のポリウレタンは、溶剤系二液型塗料としての用途にも適用可能であり、楽器、仏壇、家具、化粧合板、スポーツ用品等の木材製品に適用できる。また、タールエポキシウレタンとして自動車補修用にも使用できる。
本発明のポリウレタンは、湿気硬化型の一液型塗料、ブロックイソシアネート系溶媒塗料、アルキド樹脂塗料、ウレタン変性合成樹脂塗料、紫外線硬化型塗料、水系ウレタン塗料、粉体塗料等の成分として使用可能であり、例えば、プラスチックバンパー用塗料、ストリッパブルペイント、磁気テープ用コーティング剤、床タイル、床材、紙、木目印刷フィルム等のオーバープリントワニス、木材用ワニス、高加工用コイルコート、光ファイバー保護コーティング、ソルダーレジスト、金属印刷用トップコート、蒸着用ベースコート、食品缶用ホワイトコート等に適用できる。
本発明のポリウレタンはまた、接着剤として、食品包装、靴、履物、磁気テープバインダー、化粧紙、木材、構造部材等に適用でき、また、低温用接着剤、ホットメルトの成分としても用いることができる。
本発明のポリウレタンを接着剤として使用する場合の形態としては、特に制限はなく、得られたポリウレタンを溶剤に溶解して溶剤型接着剤として使用することも、溶剤を用いずにホットメルト型接着剤として使用することも可能である。
溶剤を使用する場合の使用可能な溶剤としては、得られるウレタンの特性に合った溶剤であれば特にその制限はなく、水系溶剤、有機系溶剤ともに使用することが可能である。特に最近は、環境への負荷の軽減から水性ポリウレタンエマルションを水系溶剤に溶解又は分散させた水性接着剤の要望が高まっており、本発明のポリウレタンはその目的にも好適に用いることができる。さらに本発明のポリウレタンを用いて製造した接着剤には、必要に応じて通常の接着剤で使用される添加剤および助剤は制限なく混合することが可能である。添加剤の例としては、顔料、ブロッキング防止剤、分散安定剤、粘度調節剤、レベリング剤、ゲル化防止剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐熱性向上剤、無機および有機充填剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、補強材、触媒等があり、その配合方法は、攪拌、分散等公知の方法が採用可能である。
このようにして得られる本発明のポリウレタン系接着剤は、鉄、銅、アルミニウム、フェライト、メッキ鋼板などの金属材料、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ABS樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂等の樹脂材料、ガラス、セラミック等の無機材料を効率良く接着することができる。
本発明のポリウレタンは、バインダーとして、磁気記録媒体、インキ、鋳物、焼成煉瓦、グラフト材、マイクロカプセル、粒状肥料、粒状農薬、ポリマーセメントモルタル、レジンモルタル、ゴムチップバインダー、再生フォーム、ガラス繊維サイジング等に使用可能である。
本発明のポリウレタンは、繊維加工剤の成分として、防縮加工、防皺加工、撥水加工等に使用できる。
本発明のポリウレタンを弾性繊維として使用する場合のその繊維化の方法は、紡糸できる方法であれば特に制限なく実施できる。例えば、一旦ペレット化した後、溶融させ、直接紡糸口金を通して紡糸する溶融紡糸方法が採用できる。本発明のポリウレタンから弾性繊維を溶融紡糸により得る場合、紡糸温度は好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以上235℃以下である。
本発明のポリウレタン弾性繊維はそのまま裸糸として使用したり、また、他繊維で被覆して被覆糸として使用することもできる。他繊維としては、ポリアミド繊維、ウール、綿、ポリエステル繊維など従来公知の繊維を挙げることができるが、なかでも本発明ではポリエステル繊維が好ましく用いられる。また、本発明のポリウレタン弾性繊維は、染着タイプの分散染料を含有していてもよい。
本発明のポリウレタンは、シーラント・コーキングとして、コンクリート打ち壁、誘発目地、サッシ周り、壁式PC目地、ALC目地、ボード類目地、複合ガラス用シーラント、断熱サッシシーラント、自動車用シーラント等に使用できる。
本発明のポリウレタンは、医療用材料としての使用が可能であり、血液適合材料として、チューブ、カテーテル、人工心臓、人工血管、人工弁等、また、使い捨て素材としてカテーテル、チューブ、バッグ、手術用手袋、人工腎臓ポッティング材料等に使用できる。
本発明のポリウレタンは、末端を変性させることによりUV硬化型塗料、電子線硬化型塗料、フレキソ印刷版用の感光性樹脂組成物、光硬化型の光ファイバー被覆材組成物等の原料として用いることができる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。
[使用原料]
以下の実施例および比較例でポリカーボネート樹脂の製造に用いた原料は次の通りである。
DPC:ジフェニルカーボネート:三菱化学社製
DDMI:DL−1,6:3,4−ビス−[O−(2,3−ジメトキシブタン−2,3−ジイル)]−myo−イノシトール
DCMI:DL−2,3:5,6−ジ−O−シクロヘキシリデン−myo−イノシトール
CHDM:1,4−シクロヘキサンジメタノール:SKケミカル社製
ISB:イソソルビド:ロケット・フレール(Roquette・Freres)社製
各原料化合物の構造式を以下に示す。
Figure 2016117899
また、触媒としては、以下の触媒A〜Cを用いた。
触媒A:酢酸カルシウム一水和物(Ca(CHCOO)・HO)
0.2質量%水溶液
触媒B:酢酸カルシウム一水和物(Ca(CHCOO)・HO)
2質量%水溶液
触媒C:炭酸セシウム(CsCO)2質量%水溶液
なお、DL−1,6:3,4−ビス−[O−(2,3−ジメトキシブタン−2,3−ジイル)]−myo−イノシトールは以下の合成例1に従って合成した。
合成例1において、原料、溶媒等としては、以下のものを用いた。
myo−イノシトール:和光純薬工業株式会社、特級
ジアセチル:東京化成工業株式会社
メタノール:和光純薬工業株式会社、特級
オルトギ酸トリメチル:和光純薬工業株式会社、和光一級
10−カンファースルホン酸:東京化成工業株式会社
ジエチルエーテル:キシダ化学株式会社
TMS−PZ:東京化成工業株式会社
合成されたDL−1,6:3,4−ビス−[O−(2,3−ジメトキシブタン−2,3−ジイル)]−myo−イノシトールの化合物の同定にはガスクロマトグラフ(GC)並びにNMRを用いた。GC並びにH−NMRの分析条件を以下に示す。
(ガスクロマトグラフ(GC)分析)
装置:島津製作所社 GC2014
カラム:アジレント・テクノロジー製 DB−1(0.25mm×30mm)
膜厚0.25μm
昇温条件:100℃から300℃まで10℃/minで昇温
検出器:FID
キャリアガス:He
H−NMR分析)
溶媒として、重クロロホルムを用い、ブルカー・バイオスピン社製「AVANCE」にて、共鳴周波数400MHz、フリップ角45°、測定温度25℃にて、H−NMRを測定した。
また、DL−2,3:5,6−ジ−O−シクロヘキシリデン−myo−イノシトールは以下の合成例2に従って合成した。
合成例2において、原料、溶媒等としては、以下のものを用いた。
myo−イノシトール:和光純薬工業株式会社、特級
DMF(N,N−ジメチルホルムアミド):和光純薬工業株式会社、特級
p−トルエンスルホン酸一水和物:和光純薬工業株式会社、アミノ酸自動分析用
ジメトキシシクロヘキサン:和光純薬工業株式会社、特級
トリエチルアミン:東京化成工業株式会社
酢酸エチル:和光純薬工業株式会社、特級
n−ヘキサン:和光純薬工業株式会社、特級
また、合成されたDL−2,3:5,6−ジ−O−シクロヘキシリデン−myo−イノシトールの化合物の同定にはガスクロマトグラフ(GC)並びにNMRを用いた。GCの分析条件において、昇温条件を50℃から300℃まで10℃/minで昇温し、300℃で10分間保持と変更した以外は、DL−1,6:3,4−ビス−[O−(2,3−ジメトキシブタン−2,3−ジイル)]−myo−イノシトールの化合物の同定と同一条件で実施した。またH−NMRの分析条件は同一条件とした。
[評価方法]
以下の実施例および比較例で得られたポリカーボネート共重合体又はポリカーボネート重合体の物性ないし特性の評価は次の方法により行った。
(1)ガラス転移温度(Tig・Tmg)
示差走査熱量計(エスアイアイナノテクノロジー社製「EXSTAR 6220」)を用いて、試料約10mgを10℃/minの昇温速度で加熱して測定し、JISK7121(1987)に準拠して、低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になるような線で引いた折線との交点の温度である補外ガラス転移開始温度Tigを求めた。また、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線とガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる温度から、中間点ガラス転移開始温度Tmgを求めた。
(2)還元粘度
中央理化製DT−504型自動粘度計にてウベローデ型粘度計を用い、溶媒として、フェノールと1,1,2,2−テトラクロロエタンの1:1混合溶媒(質量比)を用い、温度30.0℃±0.1℃で測定した。濃度は1.00g/dlになるように、精密に調整した。サンプルは110℃で攪拌しながら、30分で溶解し、冷却後測定に用いた。溶媒の通過時間t0、溶液の通過時間tから、下記式より相対粘度ηrelを求め、
ηrel=t/t0(g・cm−1・sec−1)
相対粘度ηrelから、下記式より比粘度ηspを求めた。
ηsp=(η−η0)/η0=ηrel−1
比粘度ηspを濃度c(g/dl)で割って、下記式より還元粘度(換算粘度)ηredを求めた。
ηred=ηsp/c
この数値が高いほど分子量が大きい。
(3)5%熱重量減少温度(Td)
エスアイアイナノテクロノジ社製TG/DTA7200を用い、試料約10mgを容器に載せ、窒素雰囲気下(窒素流量50ml/分)で昇温速度10℃/分で30℃から500℃まで測定し、5%重量が減少した際の温度(Td)を求めた。この温度が高いほど、熱分解しにくい。
(4)NMR
実施例1の測定は、外径5mmのNMR試料管に試料約30mgを入れ、重クロロホルム(0.03v/v%テトラメチルシラン含有)0.7mlに溶解した。Bruker社製「AVANCE III 950」にて、共鳴周波数950.3MHz、フリップ角30°、測定温度25℃にて、H−NMRを測定した。
[合成例1:DL−1,6:3,4−ビス−[O−(2,3−ジメトキシブタン−2,3−ジイル)]−myo−イノシトール(以下「DDMI」と略記する。)の合成]
窒素雰囲気下、ジムロートを備えた反応容器に、myo−イノシトール10g、ジアセチル10mL、メタノール100mL、オルトギ酸トリメチル40mL、10−カンファースルホン酸200mgを投入し、オイルバス温80℃で24時間攪拌した。析出している固体を濾過し、イオン交換水100mL、ジエチルエーテル100mL、メタノール100mLでそれぞれ1回ずつ洗浄し、目的化合物であるDDMIを5.5g(収率24%)得た。
この化合物のH−NMR分析を行い目的化合物であること、ガスクロマトグラフ分析を行い、99面積%であることを確認した。
このDDMIのNMRチャートを図1に示す。
[合成例2:DL−2,3:5,6−ジ−O−シクロヘキシリデン−myo−イノシトール(以下「DCMI」と略記する。)の合成]
ジムロートを備えた500mlの反応容器を窒素置換した後、myo−イノシトール30g(167mmol)、DMF200mL、p−トルエンスルホン酸一水和物863mg、ジメトキシシクロヘキサン75mLを投入し、100℃で3時間攪拌した。40℃まで冷却した後、トリエチルアミン2.5mLを加え、反応溶媒であるDMFを減圧留去した。その後酢酸エチル250mLを加え、5%炭酸ナトリウム水溶液300mLで分液を実施した後、イオン交換水300mLで1回洗浄した。得られた有機相を減圧留去し、酢酸エチル50mL/n−ヘキサン70mLで晶析を実施し、得られた白色沈殿を濾過した。その後再び酢酸エチル50mL/n−ヘキサン70mLで晶析を実施した。得られた固体を60℃で真空乾燥5時間実施することで、目的化合物であるDCMIを9.8g(収率17.2%)得た。
この化合物のH−NMR分析を行い目的化合物であること、ガスクロマトグラフ分析を行い、99面積%であることを確認した。
このDCMIのNMRチャートを図2に示す。
[実施例1]
DDMI:DL−1,6:3,4−ビス−[O−(2,3−ジメトキシブタン−2,3−ジイル)]−myo−イノシトールを4.35g(0.0107モル)に対して、イソソルビド(以下「ISB」と略す)7.27g(0.0497モル)、1,4−シクロヘキサンジメタノール(以下「CHDM」と略記する。)1.54g(0.0107モル)、ジフェニルカーボネート(以下「DPC」と略記する。)15.82g(0.0739モル)、および触媒Aを酢酸カルシウム換算で3.13×10−4g(1.78×10−6モル)となるように反応容器に投入し、窒素雰囲気下にて、加熱槽温度を150℃に加熱し、必要に応じて攪拌を行い、90分で240℃まで常圧で昇温して原料を溶解させた。
反応の第1段目の工程として、240℃を保って、圧力を常圧から13.3kPaまで40分で減圧した後、13.3kPaで60分保持し、発生するフェノールを反応容器外へ抜き出した。第2段目の工程として、加熱槽温度を240℃のまま、30分で圧力を0.200kPa以下になるように制御しながら、発生するフェノールを反応容器外へ抜き出した。所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を反応容器から取り出して、透明な非晶性ポリカーボネート共重合体を得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.282dl/g、ガラス転移温度Tigは159℃、Tmgは163℃であった。窒素雰囲気下での5%熱重量減少温度(Td)は347℃であった。
実施例1の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
また、このポリカーボネート共重合体のNMRチャートを図1に示す。
[実施例2]
DDMIを3.09g(0.0076モル)に対して、ISBを7.75g(0.0530モル)、CHDMを2.19g(0.0152モル)、DPCを16.88g(0.0788モル)、および触媒Aを酢酸カルシウム換算で3.34×10−4g(1.89×10−6モル)となるように反応容器に投入し、窒素雰囲気下にて、加熱槽温度を150℃に加熱し、必要に応じて攪拌を行い、60分で220℃まで常圧で昇温させた後、220℃で30分保持し原料を溶解させた。
反応の第1段目の工程として、加熱槽温度220℃を保って、圧力を常圧から13.3kPaまで40分で減圧した後、13.3kPaで60分保持し、発生するフェノールを反応容器外へ抜き出した。第2段目の工程として、加熱槽温度を220℃から240℃まで、20分で上昇させた後、30分で圧力を0.200kPa以下になるように制御しながら、発生するフェノールを反応容器外へ抜き出した。所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を反応容器から取り出して、透明な非晶性ポリカーボネート共重合体を得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.357dl/g、ガラス転移温度Tigは146℃、Tmgは151℃であった。窒素雰囲気下での5%熱重量減少温度(Td)は349℃であった。
実施例2の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
[実施例3]
DDMIを4.35g(0.0107モル)に対して、ISBを7.27g(0.0497モル)、CHDMを1.54g(0.0107モル)、DPCを15.37g(0.0717モル)、および触媒Bを酢酸カルシウム換算で3.77×10−3g(2.14×10−5モル)となるように反応容器に投入し、窒素雰囲気下にて、加熱槽温度を150℃に加熱し、必要に応じて攪拌を行い、60分で220℃まで常圧で昇温させた後、220℃で30分保持し原料を溶解させた。その後は、実施例2と同様に反応の第1段目の工程と第2段目の工程を行い、所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を反応容器から取り出して、透明な非晶性ポリカーボネート共重合体を得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.419dl/g、ガラス転移温度Tigは168℃、Tmgは174℃であった。窒素雰囲気下での5%熱重量減少温度(Td)は353℃であった。
実施例3の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
[実施例4]
DDMIを4.36g(0.0107モル)に対して、ISBを4.16g(0.0285モル)、CHDMを5.16g(0.0358モル)、DPCを15.26g(0.0712モル)、および触媒Bを酢酸カルシウム換算で3.13×10−4g(1.78×10−6モル)となるように反応容器に投入し、窒素雰囲気下にて、加熱槽温度を150℃に加熱し、必要に応じて攪拌を行い、60分で220℃まで常圧で昇温させた後、220℃で30分保持し原料を溶解させた。その後は、実施例2と同様に反応の第1段目の工程と第2段目の工程を行い、所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を反応容器から取り出して、透明な非晶性ポリカーボネート共重合体を得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.301dl/g、ガラス転移温度Tigは116℃、Tmgは121℃であった。窒素雰囲気下での5%熱重量減少温度(Td)は351℃であった。
実施例4の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
[実施例5]
DDMIを7.37g(0.0180モル)に対して、CHDMを6.07g(0.0421モル)、DPCを13.40g(0.0626モル)、および触媒Aを酢酸カルシウム換算で2.65×10−4g(1.50×10−6モル)となるように反応容器に投入し、窒素雰囲気下にて、加熱槽温度を150℃に加熱し、必要に応じて攪拌を行い、90分で240℃まで常圧で昇温して原料を溶解させた。その後は、実施例1と同様に反応の第1段目の工程と第2段目の工程を行い、所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を反応容器から取り出して、透明な非晶性ポリカーボネート共重合体を得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.182dl/g、ガラス転移温度Tigは119℃、Tmgは125℃であった。窒素雰囲気下での5%熱重量減少温度(Td)は361℃であった。
実施例5の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
[比較例1]
ISBを58.00g(0.367モル)、CHDM27.27g(0.189モル)、DPC123.89g(0.578モル)、および触媒Cを炭酸セシウム換算で4.62×10−4g(2.62×10−7モル)となるように反応容器に投入し、窒素雰囲気下で、加熱槽温度を150℃に加熱し、必要に応じて攪拌しながら、原料を溶解させた(約15分)。
次いで、反応の第1段目の工程として圧力を常圧から13.3kPaにし、加熱槽温度を190℃まで1時間で上昇させながら、発生するフェノールを反応容器外へ抜き出した。反応容器全体を190℃で15分保持した後、第2段目の工程として、反応容器内の圧力を6.67kPaとし、加熱槽温度を230℃まで15分で上昇させ、発生するフェノールを反応容器外へ抜き出した。攪拌機の攪拌トルクが上昇してくるので、5分で240℃まで昇温し、さらに発生するフェノールを取り除くため、反応容器内の圧力を0.200kPa以下に到達させた。所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を水中に押し出して、ポリカーボネート共重合体のペレットを得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.943dl/g、ガラス転移温度Tigは124℃、Tmgは127℃であった。窒素雰囲気下での5%熱重量減少温度(Td)は344℃であった。
比較例1の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
[比較例2]
DCMI:DL−2,3:5,6−ジ−O−シクロヘキシリデン−myo−イノシトールを3.81g(0.0112モル)に対して、ISBを7.64g(0.0523モpル)、CHDMを1.61g(0.0112モル)、DPCを16.63g(0.0776モル)、および触媒Aを酢酸カルシウム換算で3.29×10−4g(1.87×10−6モル)を反応容器に投入し、窒素雰囲気下にて、加熱槽温度を150℃に加熱し、必要に応じて攪拌を行い、60分で220℃まで常圧で昇温させた後、220℃で30分保持し原料を溶解させた。その後は、実施例2と同様に反応の第1段目の工程と第2段目の工程を行い、所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を反応容器から取り出して、透明な非晶性ポリカーボネート共重合体を得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.437dl/g、ガラス転移温度Tigは148℃、Tmgは153℃であった。窒素雰囲気下での5%熱重量減少温度(Td)は333℃であった。
比較例2の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
[比較例3]
DCMIを6.69g(0.0197モル)に対して、CHDMを6.61g(0.0458モル)、DPCを14.59g(0.0681モル)、および触媒Bを酢酸カルシウム換算で3.46×10−3g(1.97×10−5モル)となるように反応容器に投入し、窒素雰囲気下にて、加熱槽温度を150℃に加熱し、必要に応じて攪拌を行い、60分で220℃まで常圧で昇温させた後、220℃で30分保持し原料を溶解させた。その後は、実施例2と同様に反応の第1段目の工程と第2段目の工程を行い、所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を反応容器から取り出して、透明な非晶性ポリカーボネート共重合体を得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.369dl/g、ガラス転移温度Tigは96℃、Tmgは106℃であった。窒素雰囲気下での5%熱重量減少温度(Td)は341℃であった。
比較例3の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
[比較例4]
ISB66.88g(0.458モル)、CHDM18.34g(0.127モル)、DPC124.98g(0.583モル)、および触媒Cを炭酸セシウム換算で4.66×10−4g(2.63×10−7モル)となるように反応容器に投入し、反応の第1段目の工程として、加熱槽温度を150℃に加熱し、必要に応じて攪拌しながら、原料を溶解させた(約15分)。その後は、比較例1と同様に反応の第1段目の工程と第2段目の工程を行い、所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を水中に押し出して、ポリカーボネート共重合体のペレットを得た
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.757dl/g、ガラス転移温度Tigは133℃、Tmgは136℃であった。窒素雰囲気下での5%熱重量減少温度(Td)は343℃であった。
比較例4の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
[比較例5]
ISBを77.52g(0.530モル)、CHDM32.78g(0.227モル)、DPC162.33g(0.758モル)、および触媒Bを酢酸カルシウム換算で2.00×10−4g(1.14×10−6モル)となるように反応容器に投入し、窒素雰囲気下にて、加熱槽温度を150℃とし、必要に応じて攪拌しながら、原料を溶解させた(約10分間)。
溶解後、反応の第1段目の工程として210℃まで30分かけて昇温し、60分間常圧にて反応した。次いで圧力を常圧から13.3kPaまで90分かけて減圧し、13.3kPaで30分間保持し、発生するフェノールを反応容器外へ抜き出した。次いで、第2段目の工程として、加熱槽の温度を15分かけて220℃まで昇温しながら、圧力を0.10kPa以下まで15分かけて減圧し、発生するフェノールを反応容器外へ抜き出した。所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を水中に押し出して、ポリカーボネート共重合体のペレットを得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は0.744dl/g、ガラス転移温度Tigは120℃、Tmgは123℃であった。
比較例5の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
[比較例6]
ISB55.50g(0.380モル)、CHDM54.76g(0.380モル)、DPC161.07g(0.752モル)、および触媒Bを酢酸カルシウム換算で4.01×10−4g(2.28×10−6モル)となるように反応容器に投入し、窒素雰囲気下にて、加熱槽温度を150℃とし、必要に応じて攪拌しながら、原料を溶解させた(約10分間)。その後は、比較例5と同様に反応の第1段目の工程と第2段目の工程を行い、所定の攪拌トルクに到達後、反応を終了し、生成した反応物を水中に押し出して、ポリカーボネート共重合体のペレットを得た。
得られたポリカーボネート共重合体の還元粘度は1.000dl/g、ガラス転移温度Tigは100℃、Tmgは102℃であった。
比較例6の製造条件および評価結果を表1A,1Bに示す。
Figure 2016117899
Figure 2016117899
実施例1〜3と比較例5とを比較すると、CHDMの一部をDDMIとすることでTig,Tmgが25〜50℃上昇し、DDMIがガラス転移温度の向上に有効であることがわかる。
実施例1および実施例3と比較例2とを比較すると、DCMIをDDMIとすることでTig,Tmgが10〜20℃上昇し、DDMIがガラス転移温度向上効果に優れ、またTdも高くなることがわかる。同様に、実施例5と比較例3とを比較すると、DCMIをDDMIとすることで、Tig,Tmgが約20℃上昇し、DDMIがガラス転移温度向上効果に優れ、またTdも高くなることがわかる。
実施例2と比較例4とを比較すると、ISBの一部をDDMIとすることで、Tig,Tmgが約15℃上昇し、DDMIがガラス転移温度向上効果に優れ、またTdも高くなることがわかる。
実施例4と比較例6とを比較すると、ISBの一部をDDMIとすることで、Tig,Tmgが約20℃上昇し、DDMIがガラス転移温度向上効果に優れることがわかる。
以上のことから、イノシトール誘導体に由来する構造を有する本発明のポリカーボネート樹脂は、高い耐熱性と透明性を有することがわかる。
本発明のポリカーボネート樹脂は、耐熱性、透明性、耐光性、耐候性、機械的強度に優れるため、各種射出成形分野、押出成形分野、圧縮成形分野等に適用される成形材料として工業的に有用である。

Claims (15)

  1. 分子内に、下記式(1)で表される構造を含むポリカーボネート樹脂。
    Figure 2016117899
    (上記式(1)中のXは、下記式(2)〜(4)のいずれかで表される構造を有する。下記式(2)〜(4)中において、R〜Rは各々独立に水素原子、炭素数1〜炭素数30の有機基、または炭素数1〜炭素数30のアルコキシ基を表す。これらの有機基またはアルコキシ基には任意の置換基を有していてもよい。また、R〜Rのいずれか2つ以上、および/またはR〜Rのいずれか2つ以上が、相互に結合して環を形成していてもよい。)
    Figure 2016117899
  2. 前記式(2)〜(4)中のR〜Rのいずれか2つ、およびR〜Rのいずれか2つがアルコキシ基である、請求項1に記載のポリカーボネート樹脂。
  3. 前記式(2)〜(4)中のR〜Rのいずれか2つ、およびR〜Rのいずれか2つがメトキシ基である、請求項2に記載のポリカーボネート樹脂。
  4. 前記式(1)中のXが、下記式(5)〜(7)のいずれかで表される構造である、請求項3に記載のポリカーボネート樹脂。
    Figure 2016117899
  5. 前記式(1)中のXが、前記式(5)で表される構造である、請求項4に記載のポリカーボネート樹脂。
  6. 中間点ガラス転移開始温度Tmgが100℃以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
  7. 還元粘度が、0.17dl/g以上、1.50dl/g以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
  8. 全カーボネート繰り返し単位を100とした場合に、前記式(1)で表される構造を繰り返し単位として80以下含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
  9. 前記ポリカーボネート樹脂が、脂肪族ジヒドロキシ化合物および/または脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を0.1質量%以上、95質量%以下有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
  10. 前記ポリカーボネート樹脂が、イソソルビドに由来する構造単位を5質量%以上、80質量%以下含有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
  11. 前記ポリカーボネート樹脂が、1級水酸基を有する脂肪族ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を0.1質量%以上、50質量%以下含有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
  12. 前記ポリカーボネート樹脂が、1級水酸基を有する脂環式ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を0.1質量%以上、50質量%以下含有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
  13. 前記ポリカーボネート樹脂が、下記式(8)で表される化合物に由来する構造単位を40質量%以上、95質量%以下含有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
    Figure 2016117899
    (上記一般式(8)中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜炭素数20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のシクロアルキル基、または、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のアリール基を表し、Y,Yはそれぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数2〜炭素数10のアルキレン基、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のシクロアルキレン基、または、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のアリーレン基を表し、mおよびnはそれぞれ独立に0〜5の整数である。)
  14. 前記ポリカーボネート樹脂が、下記式(9)で表される化合物に由来する構造単位を、該ポリカーボネート樹脂中の全ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位に対して50mol%以上、80mol%以下含有する、請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
    Figure 2016117899
    (前記式(9)中、R21〜R24はそれぞれ独立に、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜炭素数20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数5〜炭素数20のシクロアルキル基、または、置換若しくは無置換の炭素数6〜炭素数20のアリール基を表す。)
  15. 前記ポリカーボネート樹脂が、下記式(10)で表される構造および/または下記式(11)で表される構造を1質量%以上、40質量%以下含有する、請求項1〜14のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
    Figure 2016117899
    (式(10)および(11)中、R31〜R33は、それぞれ独立に、直接結合、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数4のアルキレン基であり、R34〜R39は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数10のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数4〜炭素数10のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数10のアシル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜炭素数10のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数4〜炭素数10のアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよい炭素数2〜炭素数10のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜炭素数10のアルキニル基、置換基を有する硫黄原子、置換基を有するケイ素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、またはシアノ基である。ただし、R34〜R39のうち隣接する少なくとも2つの基が互いに結合して環を形成していてもよい。)
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