JP2017165690A - 脂肪酸金属塩組成物の製造方法及びポリアセタール樹脂組成物 - Google Patents
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
〔1〕
脂肪酸(A)と酸化防止剤(B)とを、前記脂肪酸(A)の融点以上の温度で混合して、溶融混合物を得る混合工程と、
金属水酸化物、塩化物、及び酸化物からなる群より選ばれる1種以上の金属化合物(C)と、前記溶融混合物と、を反応させて脂肪酸金属塩組成物(D)を得る反応工程と、を有する、
脂肪酸金属塩組成物の製造方法。
〔2〕
前記脂肪酸(A)が、ヒドロキシ脂肪酸を含む、〔1〕に記載の脂肪酸金属塩組成物の製造方法。
〔3〕
前記脂肪酸(A)のヨウ素価が、0.1〜3.0g/100gである、〔1〕又は〔2〕に記載の脂肪酸金属塩組成物の製造方法。
〔4〕
前記酸化防止剤(B)の使用量が、脂前記肪酸(A)と前記酸化防止剤(B)の合計使用量に対して、0.1〜20質量%である、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の脂肪酸金属塩組成物の製造方法。
〔5〕
前記脂肪酸金属塩組成物(D)が、1〜1000質量ppmの未反応の金属成分を含有する、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の脂肪酸金属塩組成物の製造方法。
〔6〕
ポリアセタール樹脂(E)100質量部と、
脂肪酸金属塩(d)0.0001〜5質量部と、
酸化防止剤(B)0.0001〜0.05質量部と、を含有する、ポリアセタール樹脂組成物。
〔7〕
脂肪酸金属塩(d)が、ヒドロキシ脂肪酸金属塩を含む、〔6〕記載のポリアセタール樹脂組成物。
〔8〕
1〜400ppmの金属成分をさらに含有する、〔6〕又は〔7〕に記載のポリアセタール樹脂組成物。
本実施形態の脂肪酸金属塩組成物の製造方法は、脂肪酸(A)と酸化防止剤(B)とを、前記脂肪酸(A)の融点以上の温度で混合して、溶融混合物を得る混合工程と、金属水酸化物、塩化物、及び酸化物からなる群より選ばれる1種以上の金属化合物(C)と、前記溶融混合物と、を反応させて脂肪酸金属塩組成物(D)を得る反応工程と、を有する。
混合工程は、脂肪酸(A)と酸化防止剤(B)とを、前記脂肪酸(A)の融点(以下、「mpA」ともいう)以上の温度で混合して、溶融混合物を得る工程である。このように反応工程前に、脂肪酸(A)と酸化防止剤(B)と予め混合させることにより、得られる脂肪酸金属塩組成物(D)の耐熱変色性がより向上する。
脂肪酸(A)としては、特に限定されないが、例えば、飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸が挙げられる。脂肪酸(A)の炭素数は、好ましくは6〜32であり、より好ましくは10〜26であり、さらに好ましくは14〜20である。また、脂肪酸(A)は、側鎖の水素原子の少なくとも一部が置換基に置換されていても置換されていなくてもよいが、このなかでも側鎖の水素原子の少なくとも1つが水酸基に置換されたヒドロキシ脂肪酸が好ましい。
酸化防止剤(B)としては、特に限定されないが、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤や脂質酸化防止剤が挙げられる。
混合工程においては、アルミノケイ酸塩化合物をさらに混合してもよい。アルミノケイ酸塩化合物を用いることにより、耐熱変色性がより向上する傾向にある。アルミノケイ酸塩化合物とは、天然或いは合成によって得られるアルミノケイ酸塩であり、具体的には、A型ゼオライト、X型ゼオライト、Y型ゼオライト、モルデナイト、クリノブチロライト、アナルサイト、ワイラカイト、ナトロライト、メソライト、トムソライト、ゴナルダイト、スコレサイト、エジングトナイト、ギスモンダイト、リューモンダイト、ニガワライト、エリオナイト、アシュクロフテナイト、ヒユーランダイト、ステイルバイト、エビステイルバイト、タキアルダイト、フイリブサイト、グメリナイト、チャバサイト、フォージャサイト等、及びその金属置換体が挙げられる。これらアルミノケイ酸塩化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
反応工程は、金属水酸化物、塩化物、及び酸化物からなる群より選ばれる1種以上の金属化合物(C)と、上記のようにして得た溶融混合物と、を反応させて脂肪酸金属塩組成物(D)を得る工程である。溶融状態にある脂肪酸脂肪酸(A)と酸化防止剤(B)の混合物に対して、金属化合物(C)を添加することにより、耐熱変色性がより向上する傾向にある。
金属化合物(C)は、金属水酸化物、塩化物、及び酸化物からなる群より選ばれる1種以上である。このなかでも、金属水酸化物が好ましい。
本実施形態の製造方法は、得られた脂肪酸金属塩組成物(D)を、更に脱水、洗浄、乾燥、粉砕を繰り返し、室温まで冷却する後工程を有していてもよい。脱水、洗浄、乾燥、粉砕の後工程を有することにより、脂肪酸金属塩組成物(D)に含まれる未反応の金属成分量を調整ことができる。具体的には、後工程の操作を繰り返すことによって未反応の金属成分量を低減させることができる。
脱水工程での分離能力を適宜調整し、脂肪酸金属塩組成物(D)の含液率を低減させることにより、脂肪酸金属塩組成物(D)に含まれる未反応の金属成分量を低減させることができる。
洗浄工程での洗浄回数を繰り返す事により、脂肪酸金属塩組成物(D)に含まれる未反応の金属成分量を低減させることができる。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、ポリアセタール樹脂(E)100質量部と、脂肪酸金属塩(d)0.0001〜5質量部と、酸化防止剤(B)0.0001〜0.05質量部と、を含有する。以下、各成分について説明する。
ポリアセタール樹脂(E)は、ホルムアルデヒド単量体、又はその3量体(トリオキサン)や4量体(テトラオキサン)等のホルムアルデヒドの環状オリゴマーを単独重合して得られる実質上オキシメチレン単位のみからなるポリアセタールホモポリマー;ホルムアルデヒド単量体、又はその3量体(トリオキサン)や4量体(テトラオキサン)等のホルムアルデヒドの環状オリゴマーと、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エピクロルヒドリン、1,3−ジオキソラン、1,4−ブタンジオールホルマールなどのグリコール、ジグリコールの環状ホルマール等の環状エーテル、又は環状ホルマールとを共重合させて得られたポリアセタールコポリマー;単官能グリシジルエーテルを共重合させて得られる分岐を有するポリアセタールコポリマー;多官能グリシジルエーテルを共重合させて得られる架橋構造を有するポリアセタールコポリマー等をいう。
上記ポリアセタールホモポリマーは、例えば、モノマーであるホルムアルデヒド、連鎖移動剤(分子量調節剤)及び重合触媒を、炭化水素系重合溶媒を導入した重合反応器にフィードし、スラリー重合法により重合することにより製造することができる。
[R1R2R3R4M]+X- ・・・(I)
(式(I)中、R1、R2、R3、R4は、各々、独立にアルキル基を示し、Mは孤立電子対を持つ元素を示し、Xは求核性基を示す。)
R5COOCOR6 ・・・(II)
(式(II)中、R5、R6は、各々、独立にアルキル基を示す。R5、R6は、同じであっても異なっていてもよい。)
ポリアセタールコポリマーは、以下に限定されるものではないが、例えば、コモノマーとして1,3−ジオキソラン、1,4−ブタンジオールホルマールなどのグリコール、ジグリコールの環状ホルマール等の環状エーテル、又は環状ホルマールを用い、これらと前記トリオキサン等のモノマーとを共重合させることにより製造することができる。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物において、脂肪酸金属塩(d)としては、上記製造方法により製造した脂肪酸金属塩組成物(D)に含まれるものを用いることができる。このなかでも、耐熱変色性向上の観点から、ヒドロキシ脂肪酸金属塩が好ましい。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は金属成分を有していてもよい。金属成分量は、好ましくは1〜400ppmであり、より好ましくは1〜350ppmであり、さらに好ましくは1.5〜300ppmである。金属成分量が上記範囲内であることにより、ポリアセタール樹脂組成物の耐熱変色性がより向上する傾向にある。ポリアセタール樹脂組成物に含まれる金属成分は、原子吸光分光光度計によって定量することができる。例えば、ポリアセタール樹脂組成物に6倍量の1N塩酸を加え、120℃で3時間熱分解処理を行う。その後、分解液中の金属成分を原子吸光分光光度計によって定量することができる。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物において、酸化防止剤(B)は、上記と同様のものを用いることができる。酸化防止剤(B)の含有量は、ポリアセタール樹脂(E)100質量部に対して、0.0001〜0.05質量部であり、好ましくは0.0001〜0.03質量部であり、より好ましくは0.001〜0.03質量部である。酸化防止剤(B)の含有量が上記範囲内であることにより、ポリアセタール樹脂組成物の耐熱変色性がより向上する傾向にある。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物には、必要に応じて、公知の添加剤、例えば、熱安定剤、耐候安定剤、離型剤、潤滑剤、導電剤、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、染顔料、顔料、あるいは無機充填剤又は有機充填剤等を添加してもよい。これらの添加剤は、1種類のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<脂肪酸のヨウ素価測定法>
フラスコに脂肪酸(A)を採取し、シクロヘキサンを加えて脂肪酸を溶解した。この溶解物にウィイス溶液を加え、暗所にて30分間放置した。放置後、過剰のヨウ化カリウム溶液と純水を加え、未反応のヨウ素(三ヨウ化物イオン)をチオ硫酸ナトリウム水溶液(標準液)で滴定することで、ヨウ素価(I2g/100g)を定量した。
脂肪酸金属塩組成物2gを、直径3cm、高さ2cmの円筒状のガラス容器に入れ、200℃に設定した加熱炉内で焼成した。20分経過後、加熱炉よりガラス容器に入った脂肪酸金属塩組成物を取出し、窒素雰囲気内で室温まで冷却した。冷却後、下記色差計を用いて黄変度(b値)を測定した。
色差計:コニカミノルタ社製色彩色差計 CR−200
脂肪酸金属塩組成物1gと純水5gを室温状態で1時間超音波処理した。処理後、脂肪酸金属塩を濾過し、濾液側に抽出された金属成分を下記装置にて定量した。
装置:電気伝導度検出器 Water 431(米国ウォーターズ社製)
ポリアセタール樹脂組成物3gを1N−塩酸20mlを密閉容器に仕込み、120℃×3時間加熱した。加熱後の分解液の金属成分(カルシウム成分)量を、原子吸光分光光度計を用いて、下記条件により定量した。
装置:株式会社島津製作所製AA−7000
分析法:フレーム吸引法(アセチレンガス/空気)
光源:カルシウム用ホローカソードランプ使用
東芝機械(株)製IS−100GN射出成形機を用いて、シリンダー温度220℃で、実施例及び比較例で得られたポリアセタール樹脂組成物を射出成形機シリンダー内に30分滞留させた。30分後に、射出成形機シリンダー内のポリアセタール樹脂を射出圧力60MPa、射出時間25秒、冷却時間15秒、金型温度80℃にて成形し、試験片(サイズ:130*110*3mm、ゲートサイズ:3*3mmのサイドゲート)を作製した。得られた試験片を下記色差計を用いて、試験片中心部の黄変度(b値)を測定した。
色差計:コニカミノルタ社製色彩色差計 CR−200
実施例、及び比較例に用いた原料成分について下記に示す。
実施例と比較例で使用した市販の脂肪酸を表1に示す。
B1:Irganox(登録商標)245(BASFジャパン(株)製)
B2:Irganox(登録商標)1010(BASFジャパン(株)製)
ジャケット付き2軸パドル型連続重合反応機((株)栗本鐵工所製、径2B、L/D=14.8)を80℃に調整し、下記条件にてポリアセタール樹脂コポリマーを重合した。なお、Lは重合反応機の原料供給口から排出口までの距離(m)をしめし、Dは重合反応機の内径(m)を示す。
[重合条件]
・トリオキサン(主モノマー):3500gr/hr
・1,3−ジオキソラン(コモノマー):120.9gr/hr
・メチラール(分子量調節剤):2.4gr/hr
・有機溶媒としてシクロヘキサン6.5g/hr
・三フッ化ホウ素−ジ−n−ブチルエーテラート(重合触媒)
トリオキサン1molに対して、0.20×10-4mol
なお、重合触媒は上記成分と別ラインにてフィードした。
重合反応機から排出された粗ポリアセタール共重合体を、トリエチルアミン水溶液(0.5質量%)中にサンプリングし、その後、常温で1hr攪拌を実施した後、遠心分離機でろ過し、窒素下で120℃×3hr乾燥し、ポリアセタール樹脂コポリマーを得た。
12−ヒドロキシステアリン酸(A1)90質量%と酸化防止剤(B1)10質量%を予め混合し、この混合物1650g(脂肪酸のmol数:5mol)を4Lの純水が入ったステンレス製反応器(容量:10L)に投入し、95℃の温度で溶融させた。次に、水酸化ナトリウム2g(0.05mol)を純水100gに溶解させ、この水酸化ナトリウム水溶液を加えた。更に、90℃に加温した水酸化カルシウム水溶液(2.5mol/3L)を加え60分間反応させた。反応終了後、濾過、脱水、洗浄、乾燥、粉砕を繰り返し、12−ヒドロキシステアリン酸カルシウムを得た。得られた12−ヒドロキシステアリン酸カルシウムに含まれる未反応金属成分量と、12−ヒドロキシステアリン酸カルシウムの熱変色性を上述した方法により評価した。評価結果を下記表2に示す。
脂肪酸(A)の種類を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様の操作を行った。評価結果を下記表2に示す。
酸化防止剤(B)の使用量を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様の操作を行った。評価結果を下記表2に示す。
酸化防止剤(B)の種類を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様の操作を行った。評価結果を下記表2に示す。
金属化合物(C)の当量を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様の操作を行った。評価結果を下記表2に示す。
反応終了後、濾過、脱水、洗浄、乾燥、粉砕を各1回のみ行った以外は、実施例1と同様の操作を行った。評価結果を下記表2に示す。
酸化防止剤(C)を無添加とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。評価結果を下記表2に示す。
溶融温度を65℃とし、水酸化カルシウム水溶液の温度を60℃とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。評価結果を下記表2に示す。
12−ヒドロキシステアリン酸(A1)90質量%と酸化防止剤(B1)10質量%を予め混合し、この混合物1650g(脂肪酸のmol数:5mol)を4Lの純水が入ったステンレス製反応器(容量:10L)に投入し、95℃の温度で溶融させた。溶解後、カルシウムA型ゼオライト(12−ヒドロキシステアリン酸に対して0.02質量%)と水酸化カルシウム水溶液(2.5mol/3L)を加え、90℃の温度で60分間反応させた。反応終了後、濾過、脱水、洗浄、乾燥、粉砕を繰り返し、12−ヒドロキシステアリン酸カルシウムを得た。得られた12−ヒドロキシステアリン酸カルシウムに含まれる未反応金属成分量と、12−ヒドロキシステアリン酸カルシウムの熱変色性を上述した方法により評価した。評価結果を下記表2に示す。
ポリアセタール樹脂(E)100質量部に実施例1により得られた脂肪酸金属塩組成物(D)を表3に示す量で添加し、ヘンシェル混合機を用いて均一混合し、混合物を得た。得られた混合物を単軸押出機(シリンダー設定温度:185℃)を用いて造粒し、熱風乾燥機中で80℃、3時間乾燥させ、ポリアセタール樹脂組成物を得た。得られたポリアセタール樹脂組成物の金属成分含有量、熱変色性を上述した方法により評価した。評価結果を下記表3に示す。
脂肪酸金属塩組成物(D)として実施例12により得られた脂肪酸金属塩組成物(D)を用いたこと以外は、実施例14と同様にしてポリアセタール樹脂組成物を得た。得られたポリアセタール樹脂組成物の金属成分含有量、熱変色性を上述した方法により評価した。評価結果を下記表3に示す。
脂肪酸金属塩組成物(D)として比較例1により得られた脂肪酸金属塩組成物(D)を用いたこと以外は、実施例14と同様にしてポリアセタール樹脂組成物を得た。得られたポリアセタール樹脂組成物の金属成分含有量、熱変色性を上述した方法により評価した。評価結果を下記表3に示す。
脂肪酸金属塩組成物(D)として実施例8により得られた脂肪酸金属塩組成物(D)を用いたこと以外は、実施例14と同様にしてポリアセタール樹脂組成物を得た。得られたポリアセタール樹脂組成物の金属成分含有量、熱変色性を上述した方法により評価した。評価結果を下記表3に示す。
脂肪酸金属塩組成物(D)として実施例1により得られた脂肪酸金属塩組成物(D)を用いたこと以外は、実施例14と同様にしてポリアセタール樹脂組成物を得た。得られたポリアセタール樹脂組成物の金属成分含有量、熱変色性を上述した方法により評価した。評価結果を下記表3に示す。
ポリアセタール樹脂(E)コポリマー100質量部に、比較例1により得られた脂肪酸金属塩組成物(D)0.27質量部と、酸化防止剤(B−1)0.03質量部を添加し、ヘンシェル混合機を用いて均一混合し、混合物を得た。得られた混合物を単軸押出機(シリンダー設定温度:185℃)を用いて造粒し、熱風乾燥機中で80℃、3時間乾燥させ、ポリアセタール樹脂組成物を得た。得られたポリアセタール樹脂組成物の金属成分含有量、熱変色性を上述した方法により評価した。評価結果を下記表3に示す。
Claims (8)
- 脂肪酸(A)と酸化防止剤(B)とを、前記脂肪酸(A)の融点以上の温度で混合して、溶融混合物を得る混合工程と、
金属水酸化物、塩化物、及び酸化物からなる群より選ばれる1種以上の金属化合物(C)と、前記溶融混合物と、を反応させて脂肪酸金属塩組成物(D)を得る反応工程と、を有する、
脂肪酸金属塩組成物の製造方法。 - 前記脂肪酸(A)が、ヒドロキシ脂肪酸を含む、請求項1に記載の脂肪酸金属塩組成物の製造方法。
- 前記脂肪酸(A)のヨウ素価が、0.1〜3.0g/100gである、請求項1又は2に記載の脂肪酸金属塩組成物の製造方法。
- 前記酸化防止剤(B)の使用量が、脂前記肪酸(A)と前記酸化防止剤(B)の合計使用量に対して、0.1〜20質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の脂肪酸金属塩組成物の製造方法。
- 前記脂肪酸金属塩組成物(D)が、1〜1000質量ppmの未反応の金属成分を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の脂肪酸金属塩組成物の製造方法。
- ポリアセタール樹脂(E)100質量部と、
脂肪酸金属塩(d)0.0001〜5質量部と、
酸化防止剤(B)0.0001〜0.05質量部と、を含有する、ポリアセタール樹脂組成物。 - 脂肪酸金属塩(d)が、ヒドロキシ脂肪酸金属塩を含む、請求項6記載のポリアセタール樹脂組成物。
- 1〜400ppmの金属成分をさらに含有する、請求項6又は7に記載のポリアセタール樹脂組成物。
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