JP2016121041A - Powdery substance, resin composition, and gas barrier material - Google Patents

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Minoru Tabuchi
穣 田淵
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier material which enhances affinity between a filler and a resin and improves insufficient dispersibility of the filler and thereby improves gas barrier properties, and has excellent gas barrier performance.SOLUTION: In a powdery substance in which a crystal end face of a silicate compound is treated with a silane coupling agent, the silicate compound is a non-swelling laminar silicate compound having interlayer ions. A resin composition contains the same.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、粉末状物質、当該粉末状物質を含有する樹脂組成物、及び当該樹脂組成物を用いて得られるガスバリア材に関する。   The present invention relates to a powdery substance, a resin composition containing the powdery substance, and a gas barrier material obtained using the resin composition.

食品包装材料は様々な流通や冷蔵、冷凍などの保存、加熱、加熱殺菌といった処理から内容物を保護する必要があり、このため強度、割れにくさ、耐冷、耐熱、耐レトルト性といった耐久性が求められる。そればかりでなく内容物が視認できるような透明性、品質保持のための酸素や水蒸気に対するバリア性が求められる。
バリア性を有する材料として、ナイロン、PET、PPなどの基材フィルムにAl(アルミニウム)を蒸着したAl蒸着フィルム、シリカやアルミナを蒸着した透明蒸着フィルムが知られている。しかしながらAl蒸着フィルムは不透明であるために内容物を視認できないことや電子レンジ加熱ができないこと、透明蒸着フィルムは蒸着層の割れやピンホールによってバリア性が低下するといった問題がある。
Food packaging materials need to protect their contents from various distribution, storage such as refrigeration, freezing, heating, heat sterilization, etc., and therefore durability such as strength, resistance to cracking, cold resistance, heat resistance, and retort resistance. Desired. In addition, transparency that allows the contents to be visually recognized and barrier properties against oxygen and water vapor for maintaining quality are required.
As a material having a barrier property, an Al vapor-deposited film obtained by vapor-depositing Al (aluminum) on a base film such as nylon, PET, PP, or a transparent vapor-deposited film obtained by vapor-depositing silica or alumina is known. However, since the Al vapor-deposited film is opaque, the contents cannot be visually recognized, microwave heating cannot be performed, and the transparent vapor-deposited film has problems that the barrier property is deteriorated due to cracks or pinholes in the vapor-deposited layer.

一方、樹脂に粘土などの無機フィラーを添加して複合材料とし、フィラーの有するバリア性を樹脂に付与することによってバリア性を向上させる試みも行われている。しかしながら粘土は吸湿性が高いために酸素バリアには効果があるが、水蒸気に対しては効果が小さい。   On the other hand, an attempt has been made to improve the barrier property by adding an inorganic filler such as clay to the resin to obtain a composite material and imparting the barrier property of the filler to the resin. However, clay has a high hygroscopic property and is therefore effective for oxygen barriers, but is less effective for water vapor.

特許文献1には、これを改善したものとして、粘土層間のNaをLiに置換し、更に熱処理することによってLiを粘土の層内部に閉じ込めることで耐水性を向上させたものである。しかしながら熱処理温度は最低でも150℃必要であり、食品包材に用いられる樹脂をこのような温度で熱処理するのは困難である。   In Patent Document 1, as an improvement, water resistance is improved by substituting Li in the clay layer by replacing Na in the clay layer with Li and further heat-treating it. However, the heat treatment temperature needs to be at least 150 ° C., and it is difficult to heat treat the resin used for the food packaging material at such a temperature.

また、酸素バリアに特化したものであるが、特許文献2には、層状化合物とポリアミドの複合材料が記載されている。これは層状化合物を分級して、特定径のものを用いることで平滑なフィルムが得られ、バリア性が向上するというものである。しかしながらフィラーそのものは従来から知られているものであるため、マトリクス樹脂中に高濃度で分散させることは困難であり、そのためバリア性の著しい向上は困難である。   Moreover, although it is specialized for an oxygen barrier, Patent Document 2 describes a composite material of a layered compound and polyamide. This is because a smooth film is obtained by classifying a layered compound and using a specific diameter, and the barrier property is improved. However, since the filler itself is conventionally known, it is difficult to disperse it in the matrix resin at a high concentration, and therefore, it is difficult to significantly improve the barrier property.

また、結晶径の大きいマイカ系鉱物へのインターカレーション技術が特許文献3で提案されているが、結晶径、アスペクト比の大きなマイカ系鉱物はガスバリア性の発現に効果的と考えられるが、ガスバリア性に関して簡単に触れられているに過ぎず、ガスバリア材料に関する具体的な記載はない。   Further, Patent Document 3 proposes an intercalation technique for a mica-based mineral having a large crystal diameter. However, a mica-based mineral having a large crystal diameter and aspect ratio is considered to be effective in developing gas barrier properties. There is no specific description regarding the gas barrier material.

特開2008−247719号公報JP 2008-247719 A 特開平10−1608号公報JP-A-10-1608 特許第5024783号公報Japanese Patent No. 5024783

これまで、層状鉱物とポリアミドのコンポジットは多数あるが、層間への有機化剤のインターカレーションを行っているものがほとんどである。また、増粘性、チキソ性向上を目的として結晶端面への親水性シリル化処理を行っているものもあるが、フィラー分散性を高めてガスバリア性を向上させるための層間有機化処理と結晶端面処理を併用したものはない。
そこで、本発明ではフィラーと樹脂の親和性をより高め、不十分であるフィラーの分散性を向上させることによってガスバリア性を向上させ、優れたガスバリア性能を有するガスバリア材を提供することを課題とするものである。ここで、本発明で目的とする優れたガスバリア性能の意義は、酸素バリア性能、及び水蒸気バリア性能が共に優れた性能を有することである。
To date, there are many composites of layered minerals and polyamides, but most of them intercalate organic agents between layers. In addition, some of the crystal end faces are subjected to hydrophilic silylation treatment for the purpose of increasing viscosity and thixotropy. Interlayer organic treatment and crystal end face treatment are used to improve gas barrier properties by improving filler dispersibility. There is no combination.
Therefore, the present invention aims to provide a gas barrier material having an excellent gas barrier performance by improving the gas barrier property by further increasing the affinity between the filler and the resin and improving the dispersibility of the filler, which is insufficient. Is. Here, the significance of the excellent gas barrier performance aimed at by the present invention is that both the oxygen barrier performance and the water vapor barrier performance have excellent performance.

本発明は、ケイ酸塩化合物の結晶端面がシランカップリング剤で処理された粉末状物質であって、該ケイ酸塩化合物が層間イオンを有する非膨潤性層状ケイ酸塩化合物であることを特徴とする粉末状物質、当該粉末状物質を含有する樹脂組成物、及び当該樹脂組成物を用いて得られるガスバリア材により、上記課題を解決する。   The present invention is a powdery substance in which the crystal end face of a silicate compound is treated with a silane coupling agent, and the silicate compound is a non-swellable layered silicate compound having an interlayer ion The above-mentioned problems are solved by a powdery substance, a resin composition containing the powdery substance, and a gas barrier material obtained using the resin composition.

本発明によれば、フィラーと樹脂の親和性をより高め、不十分であるフィラーの分散性を向上させることによってガスバリア性を向上させ、優れたガスバリア性能を有するガスバリア材を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, gas barrier property can be improved by raising the affinity of a filler and resin more, and improving the dispersibility of the filler which is inadequate, and can provide the gas barrier material which has the outstanding gas barrier performance.

実施例2において得られたフィルムのTEM観察の結果を示す図面である。4 is a drawing showing the results of TEM observation of the film obtained in Example 2. FIG. 比較例1において得られたフィルムのTEM観察の結果を示す図面である。4 is a drawing showing a result of TEM observation of a film obtained in Comparative Example 1. FIG.

本発明は以下の項目から構成される。
1.ケイ酸塩化合物の結晶端面がシランカップリング剤で処理された粉末状物質であって、
該ケイ酸塩化合物が層間イオンを有する非膨潤性層状ケイ酸塩化合物であることを特徴とする粉末状物質、
2.ケイ酸塩化合物が、層間イオンを有する非膨潤性層状ケイ酸塩化合物に有機オニウム化合物が層間挿入された非膨潤性有機−無機複合体である1.に記載の粉末状物質、
3.シランカップリング剤が、(メタ)アクリル系シランカップリング剤である1.又は2.に記載の粉末状物質、
4.層間イオンが、カリウムイオンである1.〜3.の何れかに記載の粉末状物質、
5.有機オニウム化合物が、炭素数が8以上の1級から3級のアミン塩、4級アンモニウム塩、あるいはアミノ酸塩類である2.〜4.の何れかに記載の粉末状物質、
6.1.〜5.の何れかに記載の粉末状物質を含有する熱可塑性樹脂からなる樹脂組成物、
7.熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂である6.に記載の樹脂組成物、
8.6.又は7.に記載の樹脂組成物を用いて得られるガスバリア材、
9.ガスバリア材が、ガスバリア性フィルムである8.に記載のガスバリア材、
10.ガスバリア材が、ガスバリア性成形体である8.に記載のガスバリア材。
The present invention includes the following items.
1. The crystalline end face of the silicate compound is a powdery substance treated with a silane coupling agent,
A powdery substance, wherein the silicate compound is a non-swellable layered silicate compound having intercalation ions,
2. 1. A silicate compound is a non-swellable organic-inorganic composite in which an organic onium compound is intercalated in a non-swellable layered silicate compound having interlayer ions. A powdery substance, as described in
3. 1. The silane coupling agent is a (meth) acrylic silane coupling agent. Or 2. A powdery substance, as described in
4). 1. Interlayer ions are potassium ions ~ 3. A powdery substance according to any one of
5. 1. The organic onium compound is a primary to tertiary amine salt having 8 or more carbon atoms, a quaternary ammonium salt, or an amino acid salt. ~ 4. A powdery substance according to any one of
6.1. ~ 5. A resin composition comprising a thermoplastic resin containing the powdery substance according to any one of
7). 5. The thermoplastic resin is a polyamide resin. The resin composition according to
8.6. Or 7. A gas barrier material obtained using the resin composition described in 1.
9. 7. The gas barrier material is a gas barrier film. Gas barrier material according to
10. 7. The gas barrier material is a gas barrier molded article. The gas barrier material described in 1.

本発明では、公知慣用のケイ酸塩化合物を用いることができる。ケイ酸塩化合物を用いることにより、本発明の樹脂組成物を用いて得られるガスバリア材のバリア性能を向上させることができる。   In this invention, a well-known and usual silicate compound can be used. By using the silicate compound, the barrier performance of the gas barrier material obtained using the resin composition of the present invention can be improved.

本発明で用いられるケイ酸塩化合物は、層間イオンを有する非膨潤性であることに特徴を有する。層間イオンを有しないと、イオン交換反応が行えないために、樹脂組成物への分散性を向上させる有機化処理が不十分となって好ましくなく、膨潤性であると、樹脂組成物に対する分散性が大幅に劣り、好ましくない。   The silicate compound used in the present invention is characterized by being non-swelling having interlayer ions. If there is no intercalation ion, the ion exchange reaction cannot be performed. Therefore, the organic treatment for improving the dispersibility in the resin composition is not sufficient, which is not preferable. Is significantly inferior and is not preferred.

これに対して、非膨潤性の場合は、添加量を増加させても、増粘やチキソ性となり難く塗工適性が確保できる。本発明で使用されるケイ酸塩化合物としては、例えば、含水ケイ酸塩(フィロケイ酸塩鉱物等)、カオリナイト−蛇紋族粘土鉱物(ハロイサイト、カオリナイト、エンデライト、ディッカイト、ナクライト等、アンチゴライト、クリソタイル等)、パイロフィライト−タルク族(パイロフィライト、タルク、ケロライ等)、スメクタイト族粘土鉱物(モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチブンサイト等)、バーミキュライト族粘土鉱物(バーミキュライト等)、雲母又はマイカ族粘土鉱物(白雲母、金雲母等の雲母、マーガライト、テトラシリリックマイカ、テニオライト等)、緑泥石族(クッケアイト、スドーアイト、クリノクロア、シャモサイト、ニマイト等)、ハイドロタルサイト、板状硫酸バリウム、ベーマイト、ポリリン酸アルミニウム等が挙げられる。これらの鉱物は天然粘土鉱物であっても合成粘土鉱物であってもよい。無機層状化合物は単独で又は二種以上組み合わせて使用することができる。   On the other hand, in the case of non-swelling property, even if the addition amount is increased, it is difficult to become thickened or thixotropic, so that the coating suitability can be secured. Examples of the silicate compound used in the present invention include hydrous silicates (phyllosilicate minerals, etc.), kaolinite-serpentine clay minerals (halloysite, kaolinite, enderite, dickite, nacrite, etc.) Light, chrysotile, etc.), pyrophyllite-talc group (pyrophyllite, talc, kerolai, etc.), smectite group clay minerals (montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, soconite, stevensite, etc.), vermiculite clay Minerals (vermiculite, etc.), mica or mica group clay minerals (mica, such as muscovite, phlogopite, margarite, tetrasilic mica, teniolite, etc.), chlorite group (cukeite, sudite, clinochlore, chamosite, nimite, etc.) Hydro Lucite, tabular barium sulfate, boehmite, and aluminum polyphosphate and the like. These minerals may be natural clay minerals or synthetic clay minerals. An inorganic layered compound can be used individually or in combination of 2 or more types.

本発明のケイ酸塩化合物の形状は特に制限はないが、バリア性が向上することから、板状であることがより好ましい。板状である場合の平均粒径は特に限定はないが、好ましくは0.1μm以上であり、更に好ましくは1μm以上である。平均粒径が0.1μm以下であると、長辺の長さが短いことにより、ガス分子の迂回経路が長くならずにガスバリア能を向上させにくい問題が生じる。平均粒径の大きい側は特に限定されない。塗工の方法により大きなケイ酸塩化合物を含有すると塗工面にスジ等の欠陥が生じる場合は、好ましくは平均粒径100μm以下、更に好ましくは20μm以下の材料を用いると良い。   The shape of the silicate compound of the present invention is not particularly limited, but a plate shape is more preferable because the barrier property is improved. The average particle diameter in the case of a plate shape is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more. If the average particle size is 0.1 μm or less, the length of the long side is short, which causes a problem that it is difficult to improve the gas barrier ability without lengthening the detour path of gas molecules. The side with a large average particle diameter is not particularly limited. When a large silicate compound is contained by the coating method, when defects such as streaks occur on the coated surface, a material having an average particle diameter of 100 μm or less, more preferably 20 μm or less is preferably used.

板状である場合は、アスペクト比はガスの迷路効果によるバリア能の向上のためには高い方が好ましい。具体的には3以上が好ましく、更に好ましくは10以上、最も好ましくは40以上である。   In the case of a plate shape, the aspect ratio is preferably high in order to improve the barrier ability due to the gas maze effect. Specifically, it is preferably 3 or more, more preferably 10 or more, and most preferably 40 or more.

更に、本発明のケイ酸塩化合物は、層間イオンを有する非膨潤性層状ケイ酸塩化合物に有機オニウム化合物が層間挿入された非膨潤性有機−無機複合体であってもよい。
好ましい有機−無機複合体としては、例えば、特許第5024783号公報に記載のものを挙げることができる。
Furthermore, the silicate compound of the present invention may be a non-swellable organic-inorganic composite in which an organic onium compound is intercalated in a non-swellable layered silicate compound having interlayer ions.
Examples of preferable organic-inorganic composites include those described in Japanese Patent No. 5024783.

即ち、本発明では、好ましくは一般式が下式で表され、一次粒子の平均粒子径が2μm〜500μmで、層間イオンがK(カリウム)イオンであるマイカ組成の層状ケイ酸塩に、正電荷有機化合物をインターカレーションしてなることを特徴とする有機−無機複合体において、層状ケイ酸塩は、下式を満たすものが使用される。
[(K0.1−b)(X)(Si4−eAl)O10(OH2−f)]
但し、0.6≦a≦1.0、0≦b≦0.1、0≦c≦3、0≦d≦2、2≦c+d≦3、0≦e<4、0≦f≦2であり、Mは層間にあるK以外のカチオンであって、Li、Na、Rb、Cs、NH、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Alのうちの少なくとも1つ、XとYは、2:1型シート内に形成される八面体内に入る金属であって、Xは、Mg、Fe、Mn、Ni、Zn、Liのうちの少なくとも1つ、Yは、Al、Fe、Mn、Crのうちの少なくとも1つである。
That is, in the present invention, a layered silicate having a mica composition in which the general formula is preferably represented by the following formula, the average particle diameter of primary particles is 2 μm to 500 μm, and the interlayer ions are K (potassium) ions, is positively charged. In the organic-inorganic composite obtained by intercalating an organic compound, a layered silicate satisfying the following formula is used.
[(K a M 0.1-b ) (X c Y d) (Si 4-e Al e) O 10 (OH f F 2-f)]
However, 0.6 ≦ a ≦ 1.0, 0 ≦ b ≦ 0.1, 0 ≦ c ≦ 3, 0 ≦ d ≦ 2, 2 ≦ c + d ≦ 3, 0 ≦ e <4, 0 ≦ f ≦ 2. Yes, M is a cation other than K between the layers, Li, Na, Rb, Cs, NH 4 , Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Al At least one, X and Y are metals that enter the octahedron formed in the 2: 1 type sheet, wherein X is at least one of Mg, Fe, Mn, Ni, Zn, Li, Y is at least one of Al, Fe, Mn, and Cr.

さらに、好ましくは下式で示される0.6≦a≦0.9の雲母粘土鉱物が使用される。
[(K0.1−b)(X)(Si4−eAl)O10(OH2−f)]
但し、0.6≦a≦0.9、0≦b≦0.1、0≦c≦3、0≦d≦2、2≦c+d≦3、0≦e<4、0≦f≦2であり、Mは層間にあるK以外のカチオンであって、Li、Na、Rb、Cs、NH、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Alのうちの少なくとも1つ、XとYは、2:1型シート内に形成される八面体内に入る金属であって、Xは、Mg、Fe、Mn、Ni、Zn、Liのうちの少なくとも1つ、Yは、Al、Fe、Mn、Crのうちの少なくとも1つである。
上記組成式で0.6≦a≦1.0の範囲で定義される層状ケイ酸塩は、具体的には、白雲母、金雲母、黒雲母、脆雲母、などの雲母(マイカ)とその変質鉱物である2−八面体型バーミキュライト、3−八面体型バーミキュライトなどのバーミキュライト類が例示される。
また、上記組成式で0.6≦a≦0.9の範囲で定義される雲母粘土鉱物は、具体的には、イライト、セリサイト、海緑石(グロコナイト)、セラドナイトなどが例示される。
Further, a mica clay mineral of 0.6 ≦ a ≦ 0.9 represented by the following formula is preferably used.
[(K a M 0.1-b ) (X c Y d) (Si 4-e Al e) O 10 (OH f F 2-f)]
However, 0.6 ≦ a ≦ 0.9, 0 ≦ b ≦ 0.1, 0 ≦ c ≦ 3, 0 ≦ d ≦ 2, 2 ≦ c + d ≦ 3, 0 ≦ e <4, and 0 ≦ f ≦ 2. Yes, M is a cation other than K between the layers, Li, Na, Rb, Cs, NH 4 , Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Al At least one, X and Y are metals that enter the octahedron formed in the 2: 1 type sheet, wherein X is at least one of Mg, Fe, Mn, Ni, Zn, Li, Y is at least one of Al, Fe, Mn, and Cr.
Specifically, the layered silicate defined by the above composition formula in the range of 0.6 ≦ a ≦ 1.0 specifically includes mica such as muscovite, phlogopite, biotite, brittle mica, and the like. Examples thereof include vermiculites such as 2-octahedral vermiculite and 3-octahedral vermiculite, which are altered minerals.
Further, specific examples of the mica clay mineral defined in the above composition formula in the range of 0.6 ≦ a ≦ 0.9 include illite, sericite, sea green stone (Groconite), and ceradonite.

さらに、本発明で使用される非膨潤性層状ケイ酸塩は、その一次粒子の平均粒子径が2μm〜500μmのものが適用され、2μm〜200μmの範囲がさらに好適である。その粒子径が大きいことを特徴とするため、高分子マトリックス中において、膨潤しかつ積層数が少なくなって薄片化していくことによりアスペクト比が極めて大きくなり、高分子複合材料の耐熱性、剛性、及びバリア性などを飛躍的に向上させる効果を有する。平均粒子径が500μmを超えると正電荷有機化合物を層間にインターカレートすることが困難になる。   Furthermore, as the non-swellable layered silicate used in the present invention, those having an average particle diameter of 2 μm to 500 μm are applied, and the range of 2 μm to 200 μm is more preferable. Since the particle size is large, the aspect ratio becomes extremely large by swelling and reducing the number of layers in the polymer matrix, and the heat resistance, rigidity, In addition, it has the effect of dramatically improving the barrier properties. When the average particle diameter exceeds 500 μm, it becomes difficult to intercalate the positively charged organic compound between the layers.

粒子径の測定方法としては、水等の溶媒中での沈降式粒度測定法や光散乱法、顕微鏡などにより粒子を直接観察して粒子径を実測する方法などが適用できる。層状ケイ酸塩は板状結晶であるため、球形換算で求める沈降式粒度測定法や光散乱法よりも透過型電子顕微鏡及び走査型電子顕微鏡などにより結晶のa,b軸方向を直接観察し、投影二次元映像より長短径比によって求める方法が好適であり、本発明においてもこの方法を用いる。   As a method for measuring the particle size, a method of measuring the particle size by directly observing the particles with a sedimentation type particle size measurement method in a solvent such as water, a light scattering method, or a microscope can be applied. Since the layered silicate is a plate-like crystal, the a- and b-axis directions of the crystal are directly observed with a transmission electron microscope and a scanning electron microscope rather than the sedimentation-type particle size measurement method or light scattering method obtained by spherical conversion, A method for obtaining the ratio of the major axis to the minor axis from the projected two-dimensional image is suitable, and this method is also used in the present invention.

さらに、層間イオン量は、ケイ酸塩シートのもつマイナス電荷とチャージバランスするように層間に置換されており、前記化学式の係数a、いわゆる半単位格子当たりの電荷数(電荷密度)で示すことができる。本発明においては0.6≦a≦1.0の範囲のものが適用され、電荷密度が大きいほど積層シート間の引力が強くなるので、0.6≦a≦0.9であればより好ましい。電荷密度が0.6未満であると、スメクタイトの領域になるので粒子径は小さくなる傾向にあり、1.0より大きくなると積層シート間の引力が強くなり過ぎるため有機物質で層間を置換することが困難になる。   Furthermore, the amount of ions in the interlayer is substituted between the layers so as to balance the negative charge of the silicate sheet, and is expressed by the coefficient a in the chemical formula, that is, the number of charges per half unit lattice (charge density). it can. In the present invention, the one in the range of 0.6 ≦ a ≦ 1.0 is applied, and the higher the charge density, the stronger the attractive force between the laminated sheets. Therefore, 0.6 ≦ a ≦ 0.9 is more preferable. . If the charge density is less than 0.6, the particle size tends to be small because it becomes a smectite region, and if it is larger than 1.0, the attractive force between the laminated sheets becomes too strong, and the interlayer is replaced with an organic substance. Becomes difficult.

非膨潤性層状ケイ酸塩の層間イオン量の実測方法としては、膨潤性粘土鉱物に適用されているカチオン交換容量(CEC)の測定法:カラム浸透法(参照:「粘土ハンドブック」第二版日本粘土学会編 第576〜577頁 技報堂出版)やメチレンブルー吸着法(日本ベントナイト工業会標準試験法、JBAS−107−91)等の方法は適用できない。そこで、化学組成の分析により見積もる方法を適用する。具体的には、プラズマ分光(ICP)分析、蛍光X線分析(XRF)、X線マイクロアナライザー(EPMA)などが用いられる。   The method for measuring the amount of interlayer ions in non-swellable layered silicates is the cation exchange capacity (CEC) measurement method applied to swellable clay minerals: column permeation method (see: "Clay Handbook" 2nd edition Japan Clay Society, pp. 576-577, Gihodo Publishing) and methylene blue adsorption method (Japan Bentonite Industry Association Standard Test Method, JBAS-107-91) are not applicable. Therefore, a method of estimating by chemical composition analysis is applied. Specifically, plasma spectroscopy (ICP) analysis, fluorescent X-ray analysis (XRF), X-ray microanalyzer (EPMA), or the like is used.

本発明の有機−無機複合体は、このような特異な非膨潤性ケイ酸塩に対して有機カチオンをインターカレートさせることにより得られる。本発明に用いる正電荷有機化合物としては、特にその種類に限定されないが、好ましい例として炭素数が8以上の第一アミン,第二アミン,第三アミン及びそれらの塩化物、第四級アンモニウム塩、アミン化合物、アミノ酸誘導体、窒素含有複素環化合物或いは、ホスホニウム塩等が挙げられる。   The organic-inorganic composite of the present invention can be obtained by intercalating an organic cation with such a unique non-swellable silicate. The positively charged organic compound used in the present invention is not particularly limited to its kind, but preferred examples include primary amines, secondary amines, tertiary amines and their chlorides and quaternary ammonium salts having 8 or more carbon atoms. , Amine compounds, amino acid derivatives, nitrogen-containing heterocyclic compounds or phosphonium salts.

具体的には、オクチルアミン、ラウリルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、アクリルアミン、ベンジルアミン、アニリン等に代表される第一アミン;ジラウリルアミン、ジテトラデシルアミン、ジヘキサデシルアミン、ジステアリルアミン、N−メチルアニリン等に代表される第二アミン:ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、N,N−ジメチルアニリン等に代表される第三アミン;テトラブチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、ジヘキシルジメチルアンモニウムイオン、ジオクチルジメチルアンモニウムイオン、ヘキサトリメチルアンモニウムイオン、オクタトリメチルアンモニウムイオン、ドデシルトリメチルアンモニウムイオン、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオン、ステアリルトリメチルアンモニウムイオン、ドコセニルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリエチルアンモニウムイオン、ヘキサデシルアンモニウムイオン、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムイオン、ステアリルジメチルベンジルアンモニウムイオン、ジオレイルジメチルアンモニウムイオン、N−メチルジエタノールラウリルアンモニウムイオン、ジプロパノールモノメチルラウリルアンモニウムイオン、ジメチルモノエタノールラウリルアンモニウムイオン、ポリオキシエチレンドデシルモノメチルアンモニウムイオン、アルキルアミノプロピルアミン四級化物等の第四級アンモニウムが挙げられる。更に、ロイシン、システィン、フェニルアラニン、チロシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、リジン、6−アミノヘキシルカルボン酸、12−アミノラウリルカルボン酸、N,N−ジメチル−6−アミノヘキシルカルボン酸、N−n−ドデシル−N,N−ジメチル10−アミノデシルカルボン酸、ジメチル−N−12アミノラウリルカルボン酸等のアミノ酸誘導体;ピリジン、ピリミジン、ピロール、イミダゾール、プロリン、γ−ラクタム、ヒスチジン、トリプトファン、メラミン等の窒素含有複素環化合物等が挙げられる。   Specifically, primary amines represented by octylamine, laurylamine, tetradecylamine, hexadecylamine, stearylamine, oleylamine, acrylamine, benzylamine, aniline, etc .; dilaurylamine, ditetradecylamine, diamine Secondary amines typified by hexadecylamine, distearylamine, N-methylaniline, etc .: dimethyloctylamine, dimethyldecylamine, dimethyllaurylamine, dimethylmyristylamine, dimethylpalmitylamine, dimethylstearylamine, dilaurylmonomethylamine , Tertiary amines represented by tributylamine, trioctylamine, N, N-dimethylaniline, etc .; tetrabutylammonium ion, tetrahexylammonium ion, dihexyldimethylammoni Ion, dioctyldimethylammonium ion, hexatrimethylammonium ion, octatrimethylammonium ion, dodecyltrimethylammonium ion, hexadecyltrimethylammonium ion, stearyltrimethylammonium ion, dococenyltrimethylammonium ion, cetyltrimethylammonium ion, cetyltriethylammonium ion, Hexadecyl ammonium ion, tetradecyl dimethyl benzyl ammonium ion, stearyl dimethyl benzyl ammonium ion, dioleyl dimethyl ammonium ion, N-methyldiethanol lauryl ammonium ion, dipropanol monomethyl lauryl ammonium ion, dimethyl monoethanol lauryl ammonium ion , Polyoxyethylene dodecyl monomethyl ammonium ions, quaternary ammonium and alkyl aminopropyl amine quaternized like. Further, leucine, cysteine, phenylalanine, tyrosine, aspartic acid, glutamic acid, lysine, 6-aminohexylcarboxylic acid, 12-aminolaurylcarboxylic acid, N, N-dimethyl-6-aminohexylcarboxylic acid, Nn-dodecyl- Amino acid derivatives such as N, N-dimethyl 10-aminodecylcarboxylic acid and dimethyl-N-12 aminolaurylcarboxylic acid; nitrogen-containing complexes such as pyridine, pyrimidine, pyrrole, imidazole, proline, γ-lactam, histidine, tryptophan, and melamine A ring compound etc. are mentioned.

本発明の有機−無機複合体中の正電荷有機化合物量は、層状ケイ酸塩の層間陽イオン量に対して0.6〜5当量を含有することが好ましく、特に0.8〜2.0当量が最も好ましい。ここで言う正電荷有機化合物含有量は、層間のKイオンとイオン交換している正電荷有機化合物だけを対象としたものでなく、有機−無機複合体の表面に物理的に吸着している正電荷有機化合物も含まれており、熱重量測定などから見積もられる有機物質の総量である。有機−無機複合体中の正電荷有機化合物量が層間陽イオン量に対して0.6当量未満になると有機−無機複合体の高分子材料への分散性が損なわれる虞があり、5当量を超えると過剰な正電荷有機化合物によって高分子複合材料の耐熱性を低下させるなどの虞がある。   The amount of the positively charged organic compound in the organic-inorganic composite of the present invention preferably contains 0.6 to 5 equivalents relative to the amount of interlayer cations of the layered silicate, particularly 0.8 to 2.0. Equivalents are most preferred. The positively charged organic compound content mentioned here is not only intended for positively charged organic compounds that are ion-exchanged with K ions between layers, but is positively physically adsorbed on the surface of the organic-inorganic composite. Charged organic compounds are also included, and are the total amount of organic substances estimated from thermogravimetry. If the amount of the positively charged organic compound in the organic-inorganic composite is less than 0.6 equivalents relative to the amount of interlayer cations, the dispersibility of the organic-inorganic composite in the polymer material may be impaired. When it exceeds, there exists a possibility that the heat resistance of a polymer composite material may be reduced with an excess positively charged organic compound.

本発明の有機−無機複合体の製造方法は、正電荷有機化合物溶液の濃度が0.01N以上であり、非膨潤性層状ケイ酸塩/正電荷有機化合物溶液の固液比が0.1(質量比)以下であることを特徴としている。0.01N未満の濃度では十分なイオン交換反応を誘発することができず、長時間の処理を施しても一部の層間のカリウムイオンと交換するのみで本発明の高分子複合材料用の充填剤には使用できない。正電荷有機化合物溶液の濃度は、溶液として得られる限界濃度まで可能である。非膨潤性層状ケイ酸塩/正電荷有機化合物溶液の固液比が0.001より低くなるとコスト面で望ましくない。   In the method for producing an organic-inorganic composite of the present invention, the concentration of the positively charged organic compound solution is 0.01 N or more, and the solid-liquid ratio of the non-swellable layered silicate / positively charged organic compound solution is 0.1 ( (Mass ratio) or less. When the concentration is less than 0.01 N, a sufficient ion exchange reaction cannot be induced, and even if a long-time treatment is performed, only replacement with potassium ions between some layers can be performed. It cannot be used as a preparation. The concentration of the positively charged organic compound solution can be up to the limit concentration obtained as a solution. If the solid-liquid ratio of the non-swellable layered silicate / positively charged organic compound solution is lower than 0.001, it is not desirable in terms of cost.

正電荷有機化合物を非膨潤性の層状ケイ酸塩の層間にインターカレートさせるイオン交換反応は、該層状ケイ酸塩の粉末を正電荷有機化合物の濃厚溶液中に加え、加熱処理することにより、該層状ケイ酸塩結晶の層間のKイオンを正電荷有機化合物に置換し、有機修飾することによりなされる。この際の処理温度としては40〜200℃の範囲であることが好ましい。40℃未満では層間に正電荷有機化合物を均一にインターカレートすることができず、200℃よりも高温になると有機物の分解、重合を誘発する虞がある。   The ion exchange reaction for intercalating the positively charged organic compound between the layers of the non-swellable layered silicate is carried out by adding the layered silicate powder to a concentrated solution of the positively charged organic compound and heat-treating it. This is done by replacing the K ion between the layers of the layered silicate crystal with a positively charged organic compound and organically modifying it. The treatment temperature at this time is preferably in the range of 40 to 200 ° C. When the temperature is lower than 40 ° C., the positively charged organic compound cannot be uniformly intercalated between the layers, and when the temperature is higher than 200 ° C., decomposition of organic substances and polymerization may occur.

その後、洗浄、濾過を繰返し、未置換の有機カチオンを十分に除去、乾燥して得られる。この処理工程ではKイオンと置換可能な正電荷有機化合物は限定されるので、まずその特定の正電荷有機化合物と有機−無機複合体を形成した後に異種の正電荷有機化合物に再置換する二段階のイオン交換方法で任意の有機−無機複合体を製造することが可能になる。   Thereafter, washing and filtration are repeated, and the unsubstituted organic cation is sufficiently removed and dried. In this treatment step, the positively charged organic compounds that can be substituted with K ions are limited, so that the two steps of first forming an organic-inorganic complex with the specific positively charged organic compound and then resubstituting with a different positively charged organic compound. Any organic-inorganic composite can be produced by this ion exchange method.

二段階のイオン交換反応により任意の有機−無機複合体を得る処理方法としては、第一の処理工程で使用する正電荷有機化合物は、炭素数8〜18の1級から3級のアミン塩、4級アンモニウム塩であることが好ましい。さらに好ましくは炭素数が10〜14の範囲のものである。炭素数が8未満では層状ケイ酸塩の層間に挿入することができず、炭素数が18を超えると正電荷有機化合物が層間に強固に固定化されて二段目のイオン交換反応を容易に進行させることができない。   As a treatment method for obtaining an arbitrary organic-inorganic complex by a two-stage ion exchange reaction, the positively charged organic compound used in the first treatment step is a primary to tertiary amine salt having 8 to 18 carbon atoms, A quaternary ammonium salt is preferred. More preferably, the carbon number is in the range of 10-14. If the number of carbon atoms is less than 8, it cannot be inserted between the layers of the layered silicate. If the number of carbon atoms exceeds 18, the positively charged organic compound is firmly fixed between the layers to facilitate the second-stage ion exchange reaction. Can't progress.

第一の処理工程で使用する正電荷有機化合物とは異種の二段目に用いる正電荷有機化合物には、特に制限はないが、第一の処理工程で使用した正電荷有機化合物よりも分子量が大きく、極性の高いものの方がより容易なイオン交換が可能になる。また、第一の処理工程で使用した正電荷有機化合物よりも分子量が小さく、極性が低くても高濃度の溶液を高い温度条件で処理することでイオン交換可能となる。   The positively charged organic compound used in the second step, which is different from the positively charged organic compound used in the first treatment step, is not particularly limited, but has a molecular weight higher than that of the positively charged organic compound used in the first treatment step. Larger and more polar ones allow easier ion exchange. Further, even if the molecular weight is smaller than that of the positively charged organic compound used in the first treatment step and the polarity is low, ion exchange is possible by treating a high concentration solution under high temperature conditions.

上記本発明の有機−無機複合体は、高分子材料中に分散させる高分子複合材料の充填剤に供される。高分子材料中の有機−無機複合体含有量は0.1〜40質量%であり、好ましくは1.0〜10質量%の範囲である。0.1質量%未満では高分子材料への十分な補強効果が得られず、40質量%を超えると有機−無機複合体の分散性が損なわれる虞がある。   The organic-inorganic composite of the present invention is used as a filler for a polymer composite material dispersed in the polymer material. The content of the organic-inorganic composite in the polymer material is 0.1 to 40% by mass, preferably 1.0 to 10% by mass. If it is less than 0.1% by mass, a sufficient reinforcing effect on the polymer material cannot be obtained, and if it exceeds 40% by mass, the dispersibility of the organic-inorganic composite may be impaired.

本発明に用いられる非膨潤性層状ケイ酸塩化合物としては、より具体的には、金雲母、セリサイト、バーミキュライト等を挙げることができる。   More specific examples of the non-swellable layered silicate compound used in the present invention include phlogopite, sericite, vermiculite and the like.

本発明で用いられるシランカップリング剤は、公知慣用のシランカップリング剤を挙げることができる。
このようなシランカップリング剤としては、より具体的には、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等の(メタ)アクリル系シランを挙げることができる。
Examples of the silane coupling agent used in the present invention include known and commonly used silane coupling agents.
More specifically, such silane coupling agents include methacryloxypropyltrimethoxysilane, acryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, acryloxypropylmethyldimethoxysilane, methacryloxypropyltriethoxysilane. And (meth) acrylic silanes such as acryloxypropyltriethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, and acryloxypropylmethyldiethoxysilane.

表面処理は、例えば以下のようにして行うことができる。
正電荷有機化合物で有機化された非膨潤性層状ケイ酸塩をアルコール、グリコールエーテルなどの有機溶媒中に加え、更に加水分解触媒として酢酸やギ酸、希塩酸や希硝酸などの酸を0.1〜5%程度加える。次いでシランカップリング剤を非膨潤性層状ケイ酸塩重量の0.5〜100%程度加えて、液温80〜130℃で2〜6時間程度撹拌する。その後ろ過、洗浄することで目的のフィラーが得られる。使用する溶媒に特に制限は無いが、縮合により水が生成するので、両親媒性溶媒が好ましく使用できる。使用する酸に特に制限は無いが、有機溶媒に溶解するものが好ましい。
The surface treatment can be performed as follows, for example.
A non-swellable layered silicate that has been organicized with a positively charged organic compound is added to an organic solvent such as alcohol or glycol ether. Add about 5%. Next, a silane coupling agent is added in an amount of about 0.5 to 100% of the weight of the non-swellable layered silicate, and the mixture is stirred at a liquid temperature of 80 to 130 ° C. for about 2 to 6 hours. Thereafter, the target filler is obtained by filtration and washing. Although there is no restriction | limiting in particular in the solvent to be used, Since water produces | generates by condensation, an amphiphilic solvent can be used preferably. Although there is no restriction | limiting in particular in the acid to be used, What is melt | dissolved in an organic solvent is preferable.

樹脂は熱可塑性樹脂であれば特に制限はないが、前記粉末状物質の分散性を考慮すると中極性〜高極性樹脂が好適に用いられる。中でもポリアミド樹脂が好ましい。
樹脂組成物は前記粉末状物質と熱可塑性樹脂、必要に応じて添加剤を溶融混練することによって得られる。混練は混練押出機を用いるのが好ましい。混練押出機は連続混練機を用いても2軸混練機を用いてもよい。
The resin is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin, but in view of the dispersibility of the powdery substance, a medium to high polarity resin is preferably used. Of these, polyamide resin is preferable.
The resin composition is obtained by melt-kneading the powdery substance, a thermoplastic resin, and, if necessary, an additive. For kneading, it is preferable to use a kneading extruder. The kneading extruder may be a continuous kneader or a biaxial kneader.

(ガスバリア材)
本発明のガスバリア材は、前記粉末状物質を含有する樹脂組成物を用いて得られることに特徴を有する。
前記樹脂組成物を用いて得られるガスバリア材としては、ガスバリア性フィルム、及びガスバリア性成形体を挙げることができる。
ガスバリア性フィルムについては、公知慣用の方法を用いて、前記樹脂組成物に公知慣用のフィルム加工を行うことによって作製することができる。
例えば、2軸押出機、単軸押出機などの押出成形機を用いる押出成形、プレス成形機を用いるプレス成形を用いることができる。
また、ガスバリア性成形体については、公知慣用の方法を用いて、前記樹脂組成物に公知慣用の成形体加工を行うことによって作製することができる。
例えば、必要とする形状に応じて、射出成形、ブロー成形、真空成形などの方法を用いることができる。
(Gas barrier material)
The gas barrier material of the present invention is characterized in that it is obtained using the resin composition containing the powdery substance.
Examples of the gas barrier material obtained using the resin composition include a gas barrier film and a gas barrier molded article.
About a gas barrier film, it can produce by performing a well-known and usual film process to the said resin composition using a well-known and usual method.
For example, extrusion molding using an extruder such as a twin-screw extruder or single-screw extruder, or press molding using a press molding machine can be used.
Moreover, about a gas-barrier molded object, it can produce by performing a well-known and usual molded object process to the said resin composition using a well-known and usual method.
For example, methods such as injection molding, blow molding, and vacuum molding can be used depending on the required shape.

以下に実施例、比較例により本発明を更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

(製造例1)
2Lの4ツ口フラスコにオクタデシルアミン塩酸塩53.3gと蒸留水1500gを仕込み、オイルバスで加温しながら撹拌して水溶液を調製した。そこに撹拌しながら非膨潤性である金雲母((株)レプコ製S−XF:平均粒径3μm)を75.0g加え、液温を95℃まで昇温して24時間保持した。その後加圧ろ過、洗浄(蒸留水/IPA=1/1の混合液)、乾燥して96.0gの修飾フィラーAを得た。用いたオクタデシルアミン塩酸塩は金雲母の理論陽イオン交換容量の1eq.とした。
(Production Example 1)
A 2 L 4-necked flask was charged with 53.3 g of octadecylamine hydrochloride and 1500 g of distilled water, and stirred while heating in an oil bath to prepare an aqueous solution. While stirring, 75.0 g of non-swelling phlogopite (S-XF manufactured by Repco Co., Ltd .: average particle size 3 μm) was added thereto, and the liquid temperature was raised to 95 ° C. and held for 24 hours. Thereafter, pressure filtration, washing (mixed solution of distilled water / IPA = 1/1) and drying were performed to obtain 96.0 g of modified filler A. The octadecylamine hydrochloride used was 1 eq. Of the theoretical cation exchange capacity of phlogopite. It was.

(実施例1)
製造例1で得た、修飾フィラーAの結晶端面部への有機修飾を次のようにして行った。500mLフラスコに修飾フィラーAを5.0g、1−ブタノールを250g、酢酸を12.5g加え、オイルバスにて加熱を開始した。撹拌しながら3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製 KBM−503)を1.0g滴下した。そのまま液の沸点まで加熱し、3時間加熱還流した。その後ろ過、洗浄、乾燥して、結晶端面を有機修飾した修飾フィラーBを得た。
Example 1
The organic modification to the crystal end face portion of the modified filler A obtained in Production Example 1 was performed as follows. 5.0 g of modified filler A, 250 g of 1-butanol, and 12.5 g of acetic acid were added to a 500 mL flask, and heating was started in an oil bath. While stirring, 1.0 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM-503 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added dropwise. The solution was heated as it was to the boiling point of the liquid and refluxed for 3 hours. Thereafter, filtration, washing, and drying were performed to obtain a modified filler B in which the crystal end face was organically modified.

(実施例2)非膨潤性層状ケイ酸化合物−有機オニウム化合物挿入−カップリング剤処理有
ポリアミド6(宇部興産(株)製 UBE Nylon 1022B)8.48gと実施例1で作製した修飾フィラーB 1.52gをラボプラストミル(東洋精機(株)製4C150)に仕込んで溶融混練した。得られたものをプレス成形してフィルムを作製した。酸素透過率、水蒸気透過率の測定とTEM観察を行った。結果を表1に示す。
(Example 2) Non-swelling layered silicate compound-organic onium compound insertion-coupling agent treated polyamide 6 (UBE Nylon 1022B manufactured by Ube Industries, Ltd.) 8.48 g and modified filler B 1 prepared in Example 1 .52 g was charged into a lab plast mill (Toyo Seiki Co., Ltd. 4C150) and melt-kneaded. The obtained product was press-molded to produce a film. Measurement of oxygen transmission rate and water vapor transmission rate and TEM observation were performed. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
500mLフラスコに金雲母S−XFを5.0g、1−ブタノールを250g、酢酸を12.5g加え、オイルバスにて加熱を開始した。撹拌しながら3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを0.25g滴下した。そのまま液の沸点まで加熱し、3時間加熱還流した。その後ろ過、洗浄、乾燥して修飾フィラーCを得た。
Example 3
To a 500 mL flask, 5.0 g of phlogopite S-XF, 250 g of 1-butanol and 12.5 g of acetic acid were added, and heating was started in an oil bath. While stirring, 0.25 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added dropwise. The solution was heated as it was to the boiling point of the liquid and refluxed for 3 hours. Thereafter, filtration, washing and drying were performed to obtain a modified filler C.

(実施例4)非膨潤性層状ケイ酸化合物−有機オニウム化合物挿入無−カップリング剤処理有
ポリアミド6を9.0gと実施例3で作製した修飾フィラーCを1.0g、ラボプラストミルに仕込んで溶融混練した。得られたものをプレス成形してフィルムを作製した。酸素透過率、水蒸気透過率の測定を行った。
(Example 4) Non-swelling layered silicate compound-no organic onium compound inserted-Coupling agent treated 9.0 g of polyamide 6 and 1.0 g of modified filler C prepared in Example 3 were charged into a lab plast mill. Was melt kneaded. The obtained product was press-molded to produce a film. The oxygen transmission rate and water vapor transmission rate were measured.

(比較例1)非膨潤性層状ケイ酸化合物−有機オニウム化合物挿入有−カップリング剤処理無
使用したフィラーを製造例1で作製した修飾フィラーAを用いた以外は実施例2と同様にして、溶融混練、プレス成形してフィルムを作製して酸素透過率、水蒸気透過率の測定とTEM観察を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1) Non-swellable layered silicate compound-organic onium compound inserted-no coupling agent treatment used in the same manner as in Example 2 except that the modified filler A produced in Production Example 1 was used. Films were prepared by melt kneading and press molding, and oxygen permeability and water vapor permeability were measured and TEM observation was performed. The results are shown in Table 1.

(比較例2)非膨潤性層状ケイ酸化合物−有機オニウム化合物挿入無−カップリング剤処理無
使用したフィラーを、何も手を加えていないS−XFとしたこと以外は実施例4と同様にして溶融混練、プレス成形してフィルムを作製し、酸素透過率、水蒸気透過率の測定を行った。
(Comparative Example 2) Non-swelling layered silicate compound-no organic onium compound inserted-no coupling agent treatment The same as in Example 4 except that the used filler was S-XF without any modification. A film was prepared by melt kneading and press molding, and the oxygen transmission rate and the water vapor transmission rate were measured.

(比較例3)膨潤性層状ケイ酸化合物−有機オニウム化合物挿入無−カップリング剤処理有
フィラーを膨潤性であるベントナイト((株)ホージュン製 ベンゲル)を用い、実施例3と同様の方法で修飾フィラーDを作製し、実施例4と同様に修飾フィラーDを1.0gとポリアミド6を9.0g、ラボプラストミルで溶融混練した。プレス成形してフィルムを作製し、酸素透過率と水蒸気透過率を測定した。
(Comparative Example 3) Swellable layered silicate compound-no organic onium compound inserted-Coupling agent treated Yes Modified by the same method as in Example 3 using swellable bentonite (Bengel manufactured by Hojun Co., Ltd.) Filler D was prepared, and in the same manner as in Example 4, 1.0 g of modified filler D and 9.0 g of polyamide 6 were melt-kneaded in a lab plast mill. Films were produced by press molding, and oxygen permeability and water vapor permeability were measured.

実施例2と比較例1を比較すると、酸素、水蒸気とも透過率は実施例2が低く、ガスバリア性が高いことがわかる。実施例4と比較例2を比べると高湿度の酸素透過率において、実施例のガスバリア性が高いことがわかる。
また、通常、高湿度におけるガスバリア性は、低湿度におけるそれと比べて性能が低下することが知られているが、実施例4においては低下の程度が比較例より小さく、バリア材としての利用可能性を高めている結果を示している。
比較例3は、膨潤性の層状ケイ酸塩を使用しているため、高湿度での酸素透過率が非常に高く、また、水蒸気透過率もポリアミド6単体よりも悪化していることがわかる。
さらに、図面1、及び2の比較から、本願発明により得られるガスバリア材においては、フィラーの分散が良好な結果であった。
When Example 2 and Comparative Example 1 are compared, it can be seen that the permeability of both oxygen and water vapor is low in Example 2 and the gas barrier property is high. When Example 4 and Comparative Example 2 are compared, it can be seen that the gas barrier property of the example is high at a high humidity oxygen permeability.
In general, it is known that the performance of the gas barrier property at high humidity is lower than that at low humidity. However, in Example 4, the degree of decrease is smaller than that of the comparative example, and the gas barrier property can be used as a barrier material. The results show that
Since Comparative Example 3 uses a swellable layered silicate, it can be seen that the oxygen permeability at high humidity is very high, and the water vapor permeability is worse than that of polyamide 6 alone.
Furthermore, from the comparison of FIGS. 1 and 2, the gas barrier material obtained by the present invention showed a good dispersion of the filler.

<条件>
ミキサーユニット KF15V
混練温度 240℃
軸回転数 210rpm
混練時間 5分
混練物をプレス成形して膜厚約40μmのフィルムを作製し、酸素透過率、水蒸気透過率の測定、TEM観察を行った。
<Conditions>
Mixer unit KF15V
Kneading temperature 240 ° C
Shaft speed 210rpm
Kneading time 5 minutes The kneaded product was press-molded to produce a film having a film thickness of about 40 μm, and the oxygen permeability and water vapor permeability were measured and TEM observation was performed.

(酸素透過率の測定)
MOCON社製model 1/20にて23℃ 0%RH(相対湿度)、及び90%RHの条件で測定した。膜厚30μm換算で算出した。
結果を表1に示す。なお、参考例として、粉末状物質を含有しないナイロンを用いた場合を、参考例とした
(水蒸気透過率の測定)
Illonois社製model7011にて40℃ 90%RHの条件で測定した。膜厚30μm換算で算出した結果を表1に示す。
(TEM観察)
エポキシ樹脂で試料を包埋後、クライオミクロトーム(設定温度:−140℃)で薄片試料を作製し、TEM観察(日本電子製JEM−2200FS 加速電圧200kV)を行った。
実施例1の結果を図1、比較例2の結果を図2に示す。
(Measurement of oxygen permeability)
The measurement was performed under the conditions of 23 ° C. 0% RH (relative humidity) and 90% RH using MOCON model 1/20. The film thickness was calculated in terms of 30 μm.
The results are shown in Table 1. In addition, as a reference example, the case where nylon that does not contain a powdery substance was used as a reference example (measurement of water vapor permeability)
The measurement was carried out under the conditions of 40 ° C. and 90% RH using a model 7011 manufactured by Illonois. Table 1 shows the results calculated in terms of a film thickness of 30 μm.
(TEM observation)
After embedding the sample with an epoxy resin, a thin sample was prepared with a cryomicrotome (set temperature: −140 ° C.) and subjected to TEM observation (JEM-2200FS acceleration voltage 200 kV, manufactured by JEOL).
The results of Example 1 are shown in FIG. 1, and the results of Comparative Example 2 are shown in FIG.

Figure 2016121041
Figure 2016121041

本発明の粉末状物質を含有する樹脂組成物から得られるフィルム、及び成形体は優れたガスバリア性を有するので、ガスバリア性が要求される各種包装材として広範に用いることができる。   Since the film and molded product obtained from the resin composition containing the powdery substance of the present invention have excellent gas barrier properties, they can be widely used as various packaging materials that require gas barrier properties.

Claims (10)

ケイ酸塩化合物の結晶端面がシランカップリング剤で処理された粉末状物質であって、
該ケイ酸塩化合物が層間イオンを有する非膨潤性層状ケイ酸塩化合物であることを特徴とする粉末状物質。
The crystalline end face of the silicate compound is a powdery substance treated with a silane coupling agent,
A powdery substance, wherein the silicate compound is a non-swellable layered silicate compound having interlayer ions.
ケイ酸塩化合物が、層間イオンを有する非膨潤性層状ケイ酸塩化合物に有機オニウム化合物が層間挿入された非膨潤性有機−無機複合体である請求項1に記載の粉末状物質。 The powdery substance according to claim 1, wherein the silicate compound is a non-swellable organic-inorganic composite in which an organic onium compound is intercalated in a non-swellable layered silicate compound having interlayer ions. シランカップリング剤が、(メタ)アクリル系シランカップリング剤である請求項1又は2に記載の粉末状物質。 The powdery substance according to claim 1 or 2, wherein the silane coupling agent is a (meth) acrylic silane coupling agent. 層間イオンが、カリウムイオンである請求項1〜3の何れかに記載の粉末状物質。 The powdery substance according to any one of claims 1 to 3, wherein the interlayer ions are potassium ions. 有機オニウム化合物が、炭素数が8以上の1級から3級のアミン塩、4級アンモニウム塩、あるいはアミノ酸塩類である請求項2〜4の何れかに記載の粉末状物質。 The powdery substance according to any one of claims 2 to 4, wherein the organic onium compound is a primary to tertiary amine salt having 8 or more carbon atoms, a quaternary ammonium salt, or an amino acid salt. 請求項1〜5の何れかに記載の粉末状物質を含有する熱可塑性樹脂からなる樹脂組成物。 The resin composition which consists of a thermoplastic resin containing the powdery substance in any one of Claims 1-5. 熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂である請求項6に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 6, wherein the thermoplastic resin is a polyamide resin. 請求項6又は7に記載の樹脂組成物を用いて得られるガスバリア材。 A gas barrier material obtained using the resin composition according to claim 6. ガスバリア材が、ガスバリア性フィルムである請求項8に記載のガスバリア材。 The gas barrier material according to claim 8, wherein the gas barrier material is a gas barrier film. ガスバリア材が、ガスバリア性成形体である請求項8に記載のガスバリア材。 The gas barrier material according to claim 8, wherein the gas barrier material is a gas barrier molded article.
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