JP2018076487A - ホットメルト接着剤用樹脂、それを含むホットメルト接着剤用樹脂組成物およびホットメルト接着剤 - Google Patents

ホットメルト接着剤用樹脂、それを含むホットメルト接着剤用樹脂組成物およびホットメルト接着剤 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、特定の末端変性ポリアミド樹脂を用いることにより得られる、溶融流動性、接着性および靭性等に優れたホットメルト接着剤用樹脂、それを含むホットメルト接着剤用樹脂組成物およびホットメルト接着剤を提供する。【解決手段】本発明のホットメルト接着剤は、下記一般式(I)で表される末端構造を1〜20質量%含有する末端変性ポリアミド樹脂を含むホットメルト接着剤用樹脂である。−X−(R1−O)m−R2(I)(上記の一般式(I)中、mは2〜100の範囲を表す。R1は炭素数2〜10の2価の炭化水素基を、R2は炭素数1〜30の1価の炭化水素基または水素基をそれぞれ表す。−X−は−NH−、−N(CH3)−または−(C=O)−を表す。一般式(I)中に含まれるm個のR1は、同じでも異なっていてもよい。)【選択図】 なし

Description

本発明は、特定の末端変性ポリアミド樹脂を用いることにより得られる、溶融流動性、接着性および靭性等に優れたホットメルト接着剤用樹脂、それを含むホットメルト接着剤用樹脂組成物、およびそれらを含むホットメルト接着剤に関するものである。
ホットメルト接着剤は、溶剤を使用しないため環境への負荷が小さく、かつ硬化が速いため接着時間を短縮できることから、スポーツ用品、自動車部品、航空機部品および電気機器などの幅広い用途において使用されている。ホットメルト接着剤としては、熱可塑性樹脂が用いられることが多く、この熱可塑性樹脂には、被接着体表面の微小な凹凸にも入り込むための溶融流動性、様々な被接着体に対する接着性、および溶融するための加熱時に劣化などが生じない熱安定性が要求される。
ホットメルト接着剤を構成する熱可塑性樹脂としては、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分からなる共重合ポリエステルで、多価アルコール成分の一部がポリアルキレングリコールである共重合ポリエステルが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
また別に、ホットメルト接着剤を構成する熱可塑性樹脂として、二価フェノールポリオキシアルキレンエーテル単位を含有するポリエーテルエステルアミドが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特開平7−70535号公報 特開2002−322455号公報
しかしながら、特許文献1で提案されているポリエステル系のホットメルト接着剤は、溶融流動性が不十分なため、接着性が不十分であるという課題があった。同時に、主鎖中にポリアルキレンオキサイド構造を有するため、主鎖中のポリアルキレンオキサイド構造の酸化劣化による断裂が生じることにより分子量が低下し、靭性が低下するという課題があった。
また、特許文献2で提案されているポリエーテルエステルアミドも同様に、溶融流動性が不十分であるため接着性は満足できるものではなく、主鎖中にポリアルキレンオキサイド構造を有するため、主鎖中のポリアルキレンオキサイド構造の酸化劣化による断裂が生じることにより分子量が低下し、靭性が低下するという課題があった。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の課題に鑑み、特定の構造を有する末端変性ポリアミド樹脂を用いることにより、酸素存在下での溶融滞留後においても優れた特性を発現するホットメルト接着剤用樹脂、それを含むホットメルト接着剤用樹脂組成物、およびそれらを含むホットメルト接着剤を提供することにある。より具体的に本発明の目的は、接着性、靭性および熱安定性等に優れたホットメルト接着剤樹脂組成物、それを含むホットメルト接着剤用樹脂組成物、およびそれらを含むホットメルト接着剤を提供することにある。
本発明者らは、接着性、靭性および熱安定性の両立を達成させるべくホットメルト接着剤用樹脂の検討を重ねた結果、ポリアミド樹脂の末端に、特定の構造を特定量含有する末端変性ポリアミド樹脂を用いることにより、上記の課題を解決できることを見出し本発明に達した。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂は、下記一般式(I)で表される末端構造を1〜20質量%含有する末端変性ポリアミド樹脂を含むホットメルト接着剤用樹脂である。
−X−(R−O)−R (I)
(上記の一般式(I)中、mは2〜100の範囲を表す。Rは炭素数2〜10の2価の炭化水素基を、Rは炭素数1〜30の1価の炭化水素基または水素基をそれぞれ表す。−X−は−NH−、−N(CH)−または−(C=O)−を表す。一般式(I)中に含まれるm個のRは、同じでも異なっていてもよい。)。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂の好ましい態様によれば、前記の末端変性ポリアミド樹脂のRは炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂の好ましい態様によれば、前記の末端変性ポリアミド樹脂は、さらに下記一般式(II)で表される末端構造を0.1〜5質量%含有することである。
−Y−R (II)
(上記の一般式(II)中、Rは炭素数1〜30の1価の炭化水素基を表す。一般式(I)におけるXが−NH−または−N(CH)−の場合、一般式(II)における−Y−は−(C=O)−を表し、一般式(I)におけるXが−(C=O)−の場合、一般式(II)におけるYは−NH−または−N(CH)−を表す。)。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂の好ましい態様によれば、前記の末端変性ポリアミド樹脂は、前記の一般式(I)で表される末端構造と前記の一般式(II)で表される末端構造を合計で60〜250[mol/t]含有し、かつ前記の一般式(I)で表される末端構造の含有量[mol/t]と前記の一般式(II)で表される末端構造の含有量[mol/t]の比((I)/(II))は0.3〜2.5である。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂の好ましい態様によれば、前記の末端変性ポリアミド樹脂は、アミノ末端基とカルボキシル末端基を合計50〜150[mol/t]含有し、かつアミノ末端基の含有量[mol/t]とカルボキシル末端基の含有量[mol/t]の比(アミノ末端基/カルボキシル末端基)は、0.5〜2.5である。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂の好ましい態様によれば、大気圧下、空気雰囲気下で、融点+60℃の条件下における5分間滞留前後の重量平均分子量保持率は、80%以上である。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂組成物は、前記のホットメルト接着剤用樹脂を含むことである。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂組成物の好ましい態様によれば、前記ホットメルト接着剤用樹脂組成物に含まれる末端変性ポリアミド樹脂100質量部に対し、接着付与材を1質量部以上100質量部以下含むことである。
本発明のホットメルト接着剤は、上記ホットメルト接着剤用樹脂、または上記ホットメルト接着剤用樹脂組成物を含んでなる。
本発明によれば、特定の末端構造で変性された末端変性ポリアミド樹脂または末端変性ポリアミド樹脂組成物を含んでなるホットメルト接着剤を使用することにより、従来技術に比較して溶融滞留時の熱安定性に優れるため、より接着工程温度および工程時間の自由度が高い。また、本発明の末端変性ポリアミド樹脂および末端変性ポリアミド樹脂組成物は、熱安定性に優れているため、熱分解で生じる分子量低下を抑制できることから、優れた靭性を発現することができる。また、本発明の末端変性ポリアミド樹脂および末端変性ポリアミド樹脂組成物は、溶融時の流動性に優れているため、加工温度を低く設定できるだけでなく、微小な凹凸への浸透性に優れることから、接着性に優れたホットメルト接着剤用樹脂、樹脂組成物およびホットメルト接着剤を得ることができる。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂は、下記一般式(I)で表される末端構造を1〜20質量%含有する末端変性ポリアミド樹脂を含むホットメルト接着剤用樹脂である。
−X−(R−O)−R (I)
(上記の一般式(I)中、mは2〜100の範囲を表す。Rは炭素数2〜10の2価の炭化水素基を、Rは炭素数1〜30の1価の炭化水素基または水素基をそれぞれ表す。−X−は−NH−、−N(CH)−または−(C=O)−を表す。一般式(I)中に含まれるm個のRは、同じでも異なっていてもよい。)。
次に、本発明のホットメルト接着剤用樹脂を構成する末端変性ポリアミド樹脂について、具体的に説明する。
本発明において用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、アミノ酸、ラクタムおよび「ジアミンとジカルボン酸との混合物」から選ばれる1種以上を主たる原料として得ることができるポリアミド樹脂であって、ポリアミド樹脂を構成するポリマーの少なくとも一部が、変性された構造をポリマーの末端基に有するものである。
ポリアミド樹脂の主たる構造単位を構成する化学構造としては、アミノ酸またはラクタムを原料とする場合、炭素数が4〜20の範囲のものであることが好ましい態様である。また、ジアミンとジカルボン酸とを原料とする場合は、ジアミンの炭素数は2〜20の範囲であることが好ましく、ジカルボン酸の炭素数は2〜20の範囲であることが好ましい態様である。これらの原料の代表例としては、次の化合物が挙げられる。
すなわち、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸。ε−カプロラクタム、ω−ウンデカンラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタム、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカンジアミン、ウンデカンジアミン、ドデカンジアミン、トリデカンジアミン、テトラデカンジアミン、ペンタデカンジアミン、ヘキサデカンジアミン、ヘプタデカンジアミン、オクタデカンジアミン、ノナデカンジアミン、エイコサンジアミン、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン、2−メチル−1,8−ジアミノオクタンなどの脂肪族ジアミン;シクロヘキサンジアミン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタンなどの脂環式ジアミン;キシリレンジアミンなどの芳香族ジアミンなどのジアミン、およびシュウ酸、マロン酸、スクシン酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸;これらジカルボン酸のジアルキルエステル、およびジクロリドなどが挙げられる。
本発明においては、これらの原料から誘導されるポリアミドホモポリマーまたはコポリマーを用いることができる。ポリアミドが2種以上混合されてポリアミド樹脂となっていることも許容される。本発明においては、機械特性および溶融滞留時の熱安定性をより向上させるという観点から、前記し例示した原料に由来する構造単位を、変性された構造を除いたポリアミド樹脂を構成する全構造単位100モル%中、80モル%以上有することが好ましく、90モル%以上有することがより好ましく、100モル%有することがさらに好ましい態様である。また、前記し例示した原料に由来する重合構造は、直鎖構造であることが好ましい態様である。
本発明において用いられる末端変性ポリアミド樹脂の融点(Tm)は、130℃以上であることが好ましい態様である。ここで、末端変性ポリアミド樹脂の融点は、示差走査熱量測定(DSC)により求めることができる。測定方法は、次のとおりである。末端変性ポリアミド樹脂5〜7mgを秤量する。窒素雰囲気下中、20℃の温度から昇温速度20℃/分でTm+30℃まで昇温する。引き続き、降温速度20℃/分で20℃の温度まで降温する。再度20℃の温度から昇温速度20℃/分でTm+30℃まで昇温したときに現れる吸熱ピークの頂点の温度を、融点(Tm)と定義する。
融点が130℃以上の末端変性ポリアミド樹脂としては、下記のポリアミドおよびこれらの共重合体の末端に、変性された構造を有する末端変性ポリアミド樹脂が挙げられる。耐熱性および靭性などの必要特性に応じて、これらを2種以上用いることができる。
ポリアミドとしては、ポリカプロアミド(ポリアミド6)、ポリウンデカンアミド(ポリアミド11)、ポリドデカンアミド(ポリアミド12)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ポリアミド66)、ポリテトラメチレンアジパミド(ポリアミド46)、ポリペンタメチレンアジパミド(ポリアミド56)、ポリテトラメチレンセバカミド(ポリアミド410)、ポリペンタメチレンセバカミド(ポリアミド510)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ポリアミド610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ポリアミド612)、ポリデカメチレンセバカミド(ナイロン1010)、ポリデカメチレンドデカミド(ナイロン1012)、ポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)、ポリメタキシリレンセバカミド(MXD10)、ポリパラキシリレンセバカミド(PXD10)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリデカメチレンテレフタルアミド(ポリアミド10T)、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド(ポリアミド11T)、ポリドデカメチレンテレフタルアミド(ポリアミド12T)、ポリペンタメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ポリアミド5T/6T)、ポリ−2−メチルペンタメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ポリアミドM5T/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ポリアミド66/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ポリアミド66/6I)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ポリアミド66/6T/6I)、ポリビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタンテレフタルアミド(ポリアミドMACMT)、ポリビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタンイソフタルアミド(ポリアミドMACMI)、ポリビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ポリアミドMACM12)、ポリビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンテレフタルアミド(ポリアミドPACMT)、ポリビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンイソフタルアミド(ポリアミドPACMI)、およびポリビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ポリアミドPACM12)などが挙げられる。
とりわけ好ましいポリアミドとしては、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド56、ポリアミド410、ポリアミド510、ポリアミド610、ポリアミド6/66、ポリアミド6/12、ポリアミド9T、およびポリアミド10Tなどの末端に、変性された構造を有するポリアミドを挙げることができる。
本発明において用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、下記の一般式(I)で表される末端構造を有する。下記の一般式(I)で表される末端構造は、アルキレンオキシド構造を含有するため、得られるポリマー(ポリアミド樹脂)の分子運動性が高く、また、アミド基との親和性に優れている。ポリアミド樹脂の末端にある下記の一般式(I)で表される構造が、ポリアミド分子鎖の間に介在して、ポリマーの自由体積がより増加し、絡み合いがより減少する。その結果、ポリマーの分子運動性がさらに増大可能となることにより、ホットメルト接着剤としたときの接着性を向上させることができる。同時に、アルキレンオキシド構造を末端に有することにより、酸化劣化時の分子量の変化を最小限に抑制することが可能となる。このような効果は、ポリアルキレンオキシド構造をポリアミド樹脂の主鎖に主として有する場合に比べて、極めて高い効果である。
−X−(R−O)−R (I)
上記の一般式(I)中、mは2〜100の範囲を表す。mが大きいほど、溶融流動性効果が効果的に奏される。mは5以上であることが好ましく、より好ましくは8以上であり、さらに好ましくは16以上である。一方、mが小さいほど、熱安定性をより高く維持することができる。mは70以下であることが好ましく、より好ましくは50以下である。ポリアミド樹脂の主たる構造単位に由来する特性を維持するという観点からは、上記の一般式(I)で表される構造を末端のみに有することが好ましい態様である。
上記の一般式(I)中、Rは炭素数2〜10の2価の炭化水素基を表す。ポリアミド樹脂の主たる構造単位との親和性の観点から、炭素数が2〜6の炭化水素基がより好ましく、より好ましくは炭素数が2〜4の炭化水素基である。末端変性ポリアミド樹脂の熱安定性および着色防止の観点から、Rは飽和炭化水素基であることが好ましい。
としては、例えば、エチレン基、1,3−トリメチレン基、イソプロピレン基、1,4−テトラメチレン基、1,5−ペンタメチレン基、および1,6−ヘキサメチレン基などが挙げられ、m個のRは、異なる炭素数の炭化水素基の組合せとすることができる。
は、炭素数2価の飽和炭化水素基および炭素数3の2価の飽和炭化水素基から少なくとも構成されていることが好ましい。ポリアミド樹脂の主たる構造単位との親和性に優れるエチレン基および自由体積の大きいイソプロピレン基から構成されることがより好ましく、溶融流動性効果をより効果的に発現させることができる。この場合、一般式(I)で表される末端構造は、エチレン基を10個以上、かつイソプロピレン基を6個以下含有することが好ましく、所望に近い量の末端構造をポリアミド樹脂に導入することができ、溶融流動性効果をより高めることができる。
また、Rは、炭素数1〜30の1価の炭化水素基または水素基を表す。Rは炭化水素基が好ましい。Rが炭化水素基の場合、Rの炭素数が少ないほどポリアミド樹脂の主たる構造単位との親和性に優れるため、Rは炭素数が1〜20の炭化水素基であることが好ましい。末端変性ポリアミド樹脂の熱安定性および着色防止の観点から、Rは1価の飽和炭化水素基であることがさらに好ましい態様である。Rとしては、例えば、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、およびデシル基などが挙げられる。それらの中でも、ポリアミド樹脂の主たる構造単位との親和性に優れるメチル基およびエチル基がより好ましく用いられる。
上記の一般式(I)中、−X−は−NH−、−N(CH)−または−(C=O)−を表す。これらのうち、ポリアミド樹脂の主たる構造単位との親和性に優れている−NH−がより好ましく用いられる。
本発明において用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、一般式(I)で表される末端構造を、末端変性ポリアミド樹脂を構成するポリマーの少なくとも一部の末端基に有することが好ましい。
本発明において用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、一般式(I)で表される末端構造を、末端変性ポリアミド樹脂100質量%中1〜20質量%(1質量%以上20質量%以下)含むことが好ましい態様である。一般式(I)で表される末端構造の含有量が1質量%未満であると、求める溶融流動性を発現することが困難である。
一般式(I)で表される末端構造の含有量は、3質量%以上であることがより好ましく、さらに好ましくは5質量%以上である。一方、一般式(I)で表される末端構造の含有量が20質量%を超えると、溶融滞留時における一般式(I)で表される構造の熱分解によるガス成分の増加を抑制しにくく、接着性が低下し、熱安定性も低下する。また、熱分解を抑制しにくいことから、末端変性ポリアミド樹脂の分子量をより高くすることができないため、靭性を向上させることが困難である。上記一般式(I)で表される末端構造の含有量は、15質量%以下であることがより好ましく、さらに好ましくは10質量%以下である。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂中における一般式(I)で表される末端構造の含有量は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いられる、後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物の配合量により、所望の範囲に調整することができる。
本発明において用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、さらに下記の一般式(II)で表される末端構造を有することが好ましい態様である。
前述のとおり、一般式(I)で表される末端構造を導入することにより、末端変性ポリアミド樹脂からなるホットメルト接着剤の溶融流動性を向上させ、接着性と熱安定性のバランスを制御することができるが、溶融加工時などの長期間にわたる高温での滞留時に、一般式(I)で表される末端構造の熱分解が進行しやすいという傾向がある。特に、ポリアミド樹脂のアミノ末端基とカルボキシル末端基が、一般式(I)で表される末端構造の熱分解触媒として作用するため、アミノ末端基量とカルボキシル末端基量を低減することにより、一般式(I)で表される末端構造の熱分解を抑制し、一般式(I)で表される末端構造による優れた溶融流動性効果を維持しながら、熱安定性をより向上させることができる。
例えば、ポリアミド樹脂のカルボキシル末端基に、後述する一般式(IV)で表される末端変性用化合物を反応させることにより、一般式(I)で表される末端構造のみを導入する場合に比べて、一般式(I)で表される構造の熱分解を抑制することができることから、発生したガスおよびオリゴマー起因による接着性低下および靭性低下を抑制することができる。
−Y−R (II)
(上記の一般式(II)中、Rは炭素数1〜30の1価の炭化水素基を表す。Rの炭素数が少ないほどポリアミド樹脂の主たる構造単位との親和性に優れるため、炭素数1〜30の炭化水素基が好ましい。末端変性ポリアミド樹脂の熱安定性および着色防止の観点から、Rは1価の飽和炭化水素基がさらに好ましい。)
上記の一般式(II)中、Rは炭素数1以上30以下の1価の炭化水素基を表す。Rの炭素数が少ないほどポリアミド樹脂の主たる構造単位との親和性に優れているため、炭素数1〜30の炭化水素基であることが好ましい。1価の炭化水素基としては、具体的には、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、デシル基、ウンデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、エイコシル基、ヘンイコシル基、ヘネイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ペンタコシル基、ヘキサコシル基、ヘプタコシル基、オクタコシル基、ノナコシル基、トリアコンチル等の直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等の分岐鎖アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、および2−フェニルエチル基等のアラルキル基などが挙げられる。末端変性ポリアミド樹脂の熱安定性および着色防止の観点から、Rは1価の炭素数が1以上20以下の飽和炭化水素基またはアリール基であることがさらに好ましい態様である。
前記の一般式(I)におけるXが−NH−または−N(CH)−の場合、上記の一般式(II)における−Y−は−(C=O)−を表し、前記の一般式(I)におけるXが−(C=O)−の場合、上記の一般式(II)におけるYは−NH−または−N(CH)−を表す。
通常、ポリアミド樹脂の末端は、アミノ末端基とカルボキシル末端基からなり、後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物がアミノ末端基を有する場合、この末端変性用化合物はポリアミド樹脂のカルボキシル末端基と反応し、一般式(I)におけるXが−NH−または−N(CH)−となる。この場合、ポリアミド樹脂のもう一方の末端であるアミノ末端基を、後述する一般式(IV)で表される末端変性用化合物により封鎖し、一般式(II)におけるYは−(C=O)−となる。一方、後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物がカルボキシル末端基を有する場合、その末端変性用化合物はポリアミド樹脂のアミノ末端基と反応し、一般式(I)におけるXが−(C=O)−となる。この場合、ポリアミド樹脂のもう一方の末端であるカルボキシル末端基を、一般式(IV)で表される末端変性用化合物により封鎖し、一般式(II)におけるYは−NH−または−N(CH)−となる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、一般式(II)で表される末端構造を、末端変性ポリアミド樹脂100質量%中0.1〜5質量%(0.1質量%以上5質量%以下)含むことが好ましい態様である。一般式(II)で表される末端構造の含有量が0.1質量%以上になると、末端変性ポリアミド樹脂中の一般式(I)で表される構造の熱分解を抑制し、熱安定性をより向上させることができ、発生したガスおよびオリゴマー起因による接着性低下および靭性低下を抑制することができる。一般式(II)で表される末端構造の含有量は、0.2質量%以上であることがより好ましく、さらに好ましくは0.4質量%以上である。
一方、一般式(II)で表される末端構造の含有量が5質量%以下であると、靭性および熱安定性をより向上させることができ、発生したガスおよびオリゴマー起因による接着性低下および靭性低下を抑制することができる。一般式(II)で表される末端構造の含有量は、3質量%以下であることがより好ましく、さらに好ましくは1質量%以下である。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂中における一般式(II)で表される末端構造の含有量は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いられる、後述する一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合量により、所望の範囲に調整することができる。
また、本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、一般式(I)で表される末端構造と一般式(II)で表される末端構造を、合計60〜250mol/t(60mol/t以上250mol/t以下)含有することが好ましい態様である。これらの末端構造を、末端変性ポリアミド樹脂1t中に合計60mol以上含むことにより、溶融流動性を十分に発現するとともに、熱分解の抑制により、熱分解で発生したガスおよびオリゴマー起因による靭性低下を抑制することができる。これらの末端構造の合計含有量は、70mol/t以上であることがより好ましく、さらに好ましくは80mol/t以上である。
一方、末端変性ポリアミド樹脂1t中に、一般式(I)で表される末端構造と一般式(II)で表される末端構造を合計250mol/t以下含有させることにより、靭性および熱安定性をより向上させることができ、熱分解により発生したガスおよびオリゴマー起因による接着性低下を抑制することができる。これらの末端構造の合計含有量は、225mol/tであることがより好ましく、さらに好ましくは200mol/t以下である。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂中における一般式(I)で表される末端構造と一般式(II)で表される末端構造の合計量は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いる後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合量により、所望の範囲に調整することができる。
さらに、本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、一般式(I)で表される末端構造の含有量[mol/t]と一般式(II)で表される末端構造の含有量[mol/t]の比((I)/(II))が、0.3〜2.5(0.3以上2.5以下)であることが好ましい態様である。
ポリアミド樹脂は、溶融滞留時に熱分解による分子量低下と同時に、アミノ末端基とカルボキシル末端基との重合反応による分子量増大が進行する。前記のモル比((I)/(II))が1から離れるほど、封鎖されるアミノ末端基量とカルボキシル末端基量の差が大きくなることを示しており、差が大きくなるほど溶融滞留時の重合反応は進みにくく、熱分解による分子量低下のほうが大きくなるため、溶融滞留時の溶融粘度や分子量低下が大きくなる傾向にある。
また、溶融滞留時に重合反応が進行しにくく末端基が重合反応に消費されないため、上述したように末端基が一般式(I)で表される末端構造の熱分解触媒となり、一般式(I)で表される末端構造の熱分解を促進するため、ホットメルト接着剤における接着性および靭性が低下すると同時に、溶融滞留時に発生したガス成分やオリゴマー成分により靭性も低下する。上記のモル比((I)/(II))を0.3以上とすることにより、溶融流動性を向上させることができるとともに、末端変性ポリアミド樹脂中の上記一般式(I)で表される構造の熱分解をより抑制し、熱安定性をより向上させることができるため、優れた接着性を有するだけでなく、靭性低下を抑制することができる。
モル比((I)/(II))は、より好ましくは0.6以上であり、さらに好ましくは0.8以上である。一方、モル比((I)/(II))を2.5以下とすることにより、溶融滞留時の末端変性ポリアミド樹脂中の一般式(I)で表される末端構造の熱分解をより抑制し、ホットメルト接着剤における溶融流動性を高く維持することができるとともに、靭性低下を抑制することができる。モル比((I)/(II))は、より好ましくは2.2以下であり、さらに好ましくは2.0以下である。
ここで、ポリアミド樹脂(A)中の、一般式(I)で表される末端構造および一般式(II)で表される末端構造の含有量は、それぞれH−NMR測定によって求めることができる。測定と計算方法は、次のとおりである。
まず、末端変性ポリアミド樹脂の濃度が50mg/mLである重水素化硫酸溶液を調製し、積算回数256回によってH−NMR測定を行う。Rのスペクトル積分値、Rのスペクトル積分値、Rのスペクトル積分値、およびポリアミド樹脂骨格の繰り返し構造単位(ポリマーの主鎖を構成する繰り返し構造単位)のスペクトル積分値から、各末端構造の含有量(質量%、または、mol/t)、および末端構造(II)の含有量(mol/t)に対する末端構造(I)の含有量(mol/t)の比を算出することができる。なお、末端構造(II)の含有量(mol/t)に対する末端構造(I)の含有量(mol/t)の比((I)/(II))および、後述するカルボキシル末端基の含有量[mol/t]に対するアミノ末端基の含有量[mol/t]の比(アミノ末端基/カルボキシル末端基)を、以下「モル比」と称することもある。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂中における上記のモル比((I)/(II))は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いられる、後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合比により、所望の範囲に調整することができる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、アミノ末端基とカルボキシル末端基を合計50〜150mol/t(50mol/t以上150mol/t以下)含有することが好ましい態様である。これらの末端基を末端変性ポリアミド樹脂1t中に合計50mol以上含むことにより、ホットメルト接着剤として十分な接着性を発現することができる。これらの末端基の合計含有量は、より好ましくは60mol/t以上であり、さらに好ましくは80mol/t以上である。
一方、末端変性ポリアミド樹脂中1t中に、アミノ末端基とカルボキシル末端基を、合計150mol/t以下含有させることにより、溶融滞留時における末端変性ポリアミド樹脂中の上記の一般式(I)で表される構造の熱分解や分子量増加をより抑制し、熱安定性をより向上させることができ、ホットメルト接着剤としての接着性を向上することができるとともに、熱分解による発生したガスおよびオリゴマー起因による接着性低下および靭性低下を抑制することができる。これらの末端基の合計含有量は、より好ましくは140mol/t以下であり、さらに好ましくは130mol/t以下である。
さらに、本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、アミノ末端基の含有量[mol/t]とカルボキシル末端基の含有量[mol/t]の比(アミノ末端基/カルボキシル末端基)が、0.5〜2.5(0.5以上2.5以下)であることが好ましい態様である。前述のとおり、アミノ末端基量とカルボキシル末端基量の差が大きくなるほど溶融滞留時の重合は進みにくく、熱分解による分子量低下の方が大きくなるため、溶融滞留時の溶融粘度や分子量低下が大きくなる傾向にある。また、溶融滞留時に重合が進行しにくく末端基量が重合反応に消費されないため、上述したように末端基が一般式(I)の熱分解触媒となり、一般式(I)で表される末端構造の熱分解を促進するため、ホットメルト接着剤としての接着性が低下する傾向となる。
上記のモル比(アミノ末端基/カルボキシル末端基)を0.5以上とすることにより、溶融滞留時における末端変性ポリアミド樹脂中の一般式(I)で表される構造の熱分解や分子量増加をより抑制し、熱安定性をより向上させ、溶融流動性を向上することができるとともに、熱分解による発生したガスおよびオリゴマー起因による接着性低下および靭性低下を抑制することができる。モル比(アミノ末端基/カルボキシル末端基)は、より好ましくは0.6以上であり、さらに好ましくは0.8以上である。
一方、モル比(アミノ末端基/カルボキシル末端基)を2.5以下とすることにより、溶融滞留時における末端変性ポリアミド樹脂中の一般式(I)で表される構造の熱分解をより抑制し、ホットメルト接着剤としての溶融流動性を向上させることができるとともに、熱分解による発生したガスおよびオリゴマー起因による接着性低下および靭性低下を抑制することができる。モル比(アミノ末端基/カルボキシル末端基)は、より好ましくは2.4以下であり、さらに好ましくは2.3以下である。
ここで、末端変性ポリアミド樹脂中のアミノ末端基量は、83.5質量%フェノール−エタノール溶液に末端変性ポリアミド樹脂を溶解し、チモールブルーを指示薬として使用し、塩酸水溶液で滴定することにより測定することができる。また、末端変性ポリアミド樹脂中のカルボキシル末端基量は、ベンジルアルコールに末端変性ポリアミド樹脂を195℃の温度で溶解し、フェノールフタレインを指示薬として使用し、水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定することにより測定することができる。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂のアミノ末端基の含有量とカルボキシル末端基の含有量の比は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いる後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および後述する一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合比や、反応時間により所望の範囲に調整することができる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、大気圧下、空気雰囲気下で、融点+60℃の条件下5分間滞留前後における重量平均分子量保持率((滞留後重量平均分子量/滞留前重量平均分子量)×100)が、80%以上であることが好ましい態様である。この重量平均分子量保持率を80%以上とすることにより、靭性をより向上させることができる。重量平均分子量保持率は、より好ましくは85%以上であり、さらに好ましくは90%以上である。重量平均分子量保持率は、120%以下であることが好ましい。重量平均分子量保持率を120%以下とすることにより、溶融粘度をより低減することができるため、接着性をより向上させることができる。
この重量分子量保持率は、末端変性ポリアミド樹脂をホットプレス機を用いて100μmのフィルムを作製し、滞留前の重量平均分子量を測定した。次いで、大気圧下、空気雰囲気下で、融点+60℃に設定したホットプレート上で5分間滞留させた後に、同様に重量平均分子量を測定し、滞留前の重量平均分子量により除して100を乗ずることにより、算出することができる。本発明においては、ホットメルト接着工程時に空気雰囲気下で長期滞留が生じたことを想定し、熱分解の加速試験として融点+60℃を選択した。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂の重量平均分子量保持率は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いる後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および後述する一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合量や、反応時間により所望の範囲に調整することができる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、樹脂濃度が0.01g/mlの98%硫酸溶液の25℃の温度における相対粘度(ηr)が、1.3〜3.0の範囲であることが好ましい。ηrを1.3以上とすることにより、靭性を向上させることができる。相対粘度(ηr)は、より好ましくは1.4以上であり、さらに好ましくは1.5以上である。一方、ηrを3.0以下とすることにより、溶融流動性と接着性をバランスよく制御することができる。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂の相対粘度は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いられる、後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合量や、反応時間により、所望の範囲に調整することができる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した重量平均分子量(Mw)は、15,000以上であることが好ましい。Mwを15,000以上とすることにより、靭性をより向上させることができる。重量平均分子量(Mw)は、より
好ましくは18,000以上であり、さらに好ましくは20,000以上である。また、Mwは50,000以下であることが好ましい。Mwを50,000以下とすることにより、溶融流動性をより向上させることができる。重量平均分子量(Mw)は、より好ましくは45,000以下であり、さらに好ましくは40,000以下である。
本発明における重量平均分子量(Mw)は、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノール(0.005N−トリフルオロ酢酸ナトリウム添加)を用い、カラムとしてShodex HFIP−806M(2本)およびHFIP−LGを用いて、30℃の温度でGPC測定して得られるものである。分子量基準物質として、ポリメチルメタクリレートを使用する。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂の重量平均分子量(Mw)は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いる後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合量や、反応時間により所望の範囲に調整することができる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、融点+60℃で、せん断速度9728sec−1の条件における溶融粘度が、30Pa・s以下であることが好ましい。融点+60℃、せん断速度9728sec−1の条件における溶融粘度を30Pa・s以下とすることにより、ホットメルト接着剤の接着性を向上することができる。この溶融粘度は、より好ましくは20Pa・s以下であり、さらに好ましくは15Pa・s以下であり、さらに好ましくは10Pa・s以下である。また、取り扱い性の観点から、この溶融粘度は、0.1Pa・s以上であることが好ましい。
この溶融粘度は、末端変性ポリアミド樹脂の融点+60℃の温度で、末端変性ポリアミド樹脂を溶融させるため5分間滞留させた後に、せん断速度9728sec−1の条件下で、キャピラリーフローメーターによって測定することができる。本発明においては、溶融粘度を評価するための指標として、溶融良流動化の効果が現れやすく、かつ、短時間の滞留では熱分解が進行しにくい温度条件として融点+60℃を選択し、フィルム作製時を想定したせん断速度として9728sec−1を選択した。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂の溶融粘度は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いられる、後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合量や、反応時間により所望の範囲に調整することができる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、融点+60℃の条件下60分間滞留前後における、一般式(I)で表される末端構造の含有量保持率((滞留後含有量/滞留前含有量)×100)が、80%以上であることが好ましい態様である。一般式(I)で表される末端構造の含有量保持率を80%以上とすることにより、溶融滞留時における末端変性ポリアミド樹脂中の一般式(I)で表される末端構造の熱分解をより向上させることができ、ホットメルト接着剤における接着性を向上することができるとともに、熱分解による発生したガスおよびオリゴマー起因による接着性低下および靭性低下を抑制することができる。一般式(I)で表される末端構造の含有量保持率は、より好ましくは85%以上であり、さらに好ましくは90%以上である。また、一般式(I)で表される末端構造の含有量保持率は100%以下であることが好ましい。
この含有量保持率は、末端変性ポリアミド樹脂について、上述したH−NMR測定によって一般式(I)で表される末端構造の含有量を求め、次いで、キャピラリーフローメーター中において、末端変性ポリアミド樹脂の融点+60℃の温度で60分間滞留させた後に、同様に一般式(I)で表される末端構造の含有量を求め、溶融滞留前の一般式(I)で表される末端構造の含有量により除して100を乗ずることにより、算出することができる。本発明においては、溶融粘度を評価するための指標として、溶融良流動化の効果が現れやすく、かつ、短時間の滞留では熱分解が進行しにくい温度条件として融点+60℃を選択した。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂における一般式(I)で表される末端構造の含有量保持率は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いる後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合量や、反応時間により所望の範囲に調整することができる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、融点+60℃の条件下60分間滞留前後における溶融粘度保持率((滞留後溶融粘度/滞留前溶融粘度)×100)が、80〜120%であることが好ましい態様である。この溶融粘度保持率を80%以上とすることにより、機械特性をより向上させることができる。溶融粘度保持率は、より好ましくは85%以上であり、さらに好ましくは90%以上であり、さらに好ましくは95%以上である。一方、溶融粘度保持率を120%以下とすることにより、接着性を向上させることができる。溶融粘度保持率は、より好ましくは115%以下であり、さらに好ましくは110%以下である。
この溶融粘度保持率は、末端変性ポリアミド樹脂の融点+60℃の温度で、末端変性ポリアミド樹脂を溶融させるため5分間滞留させた後に、せん断速度9728sec−1の条件下で、キャピラリーフローメーターによって測定した溶融粘度(滞留前溶融粘度)と、末端変性ポリアミド樹脂の融点+60℃の温度で、末端変性ポリアミド樹脂を60分間滞留させた後に、せん断速度9728sec−1の条件下で、キャピラリーフローメーターによって測定した溶融粘度(滞留前溶融粘度)から、(滞留後溶融粘度/滞留前溶融粘度)×100により算出することができる。
本発明においては、溶融粘度保持率を評価するための指標として、溶融良流動化の効果が現れやすく、かつ、短時間の滞留では熱分解が進行しにくい温度条件として融点+60℃を選択し、ホットメルト接着剤の塗布工程を想定したせん断速度として9728sec−1を選択した。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂の溶融粘度保持率は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いる後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合量や、反応時間により所望の範囲に調整することができる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂は、窒素雰囲気下で、融点+60℃の条件下40分間滞留前後における質量減少率が、4%以下であることが好ましい態様である。この質量減少率を4%以下とすることにより、加工時の熱分解によって発生したガス起因による靭性低下をより抑制することができる。質量減少率は、3%以下であることがより好ましい。この質量減少率は、熱質量分析装置(TGA)を用いて測定することができる。
本発明においては、質量減少率を評価するための指標として、溶融良流動化の効果が現れやすく、かつ、短時間の滞留では熱分解が進行しにくい温度条件として融点+60℃を選択した。
本発明において、末端変性ポリアミド樹脂の質量減少率は、例えば、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際に用いる後述する一般式(III)で表される末端変性用化合物および後述する一般式(IV)で表される末端変性用化合物の配合量や、反応時間により所望の範囲に調整することができる。
次に、本発明において用いられる末端変性ポリアミド樹脂の製造方法について説明する。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂の製造方法としては、例えば、(1)ポリアミド樹脂と末端変性用化合物、必要に応じてその他の成分を、ポリアミド樹脂の融点以上において溶融混練する方法や、これらを溶液中において混合した後に溶媒を除く方法、および、(2)ポリアミド樹脂の主たる構造単位を構成する原料と末端変性用化合物、必要に応じてその他の成分を添加して反応させる方法(反応時添加方法)などが挙げられる。
具体的には、末端変性ポリアミド樹脂の原料を反応容器に仕込み、窒素置換して、加熱をすることにより反応させる。この際の反応時間が短すぎると、分子量が上がらないだけでなく、オリゴマー成分が増加することから機械的物性が低下するため、反応時間に占める窒素フローの時間は15分以上であることが好ましい。一方、反応時間が長すぎると、熱分解が進行し着色などが生じるため、反応時間に占める窒素フローの時間は8時間以下であることが好ましい。
前記の一般式(I)で表される末端構造を有する末端変性ポリアミド樹脂は、例えば、アミノ酸、ラクタムならびに/もしくはジアミンおよびカルボン酸を重合する際に、下記の一般式(III)で表される末端変性用化合物をアミノ酸、ラクタム、ジアミンおよびカルボン酸の合計に対して、1〜20質量%含有させて、ポリアミド樹脂の末端に末端変性用化合物を結合させることにより、前記の一般式(I)で表される末端構造を1〜20質量%含有する末端変性ポリアミド樹脂を得ることができる。
H−X’−(R−O)−R (III)
上記の一般式(III)中、mは2〜100の範囲を表す。このmは、前記の一般式(I)におけるmと同様に、5以上が好ましく、より好ましくは8以上であり、さらに好ましくは16以上がさらに好ましい。一方、mは70以下が好ましく、より好ましくは50以下である。
は、炭素数2〜10の2価の炭化水素基を表し、Rは、炭素数1〜30の1価の炭化水素基または水素基を表す。それぞれ、一般式(I)におけるRおよびRとして例示したものが挙げられる。X’−は、−NH−、−N(CH)−または−O(C=O)−を示す。ポリアミドの末端との反応性に優れている−NH−がより好ましい。
次に、本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂が、前記の一般式(I)で表される末端構造および前記の一般式(II)で表される末端構造を有する場合を例に説明する。
このような末端変性ポリアミド樹脂の製造方法としては、例えば、ポリアミド樹脂の原料と前記の一般式(III)で表される末端変性用化合物および下記の一般式(IV)で表される末端変性用化合物を重合時に反応させる方法や、ポリアミド樹脂と末端変性用化合物とを溶融混練する方法などが挙げられる。重合時に反応させる方法としては、例えば、ポリアミド樹脂の原料と末端変性用化合物をあらかじめ混合した後、加熱して縮合を進行させる方法や、主成分となる原料の重合途中に末端変性用化合物を添加して結合させる方法などが挙げられる。
前記の一般式(II)で表される末端構造を有する末端変性ポリアミド樹脂の場合は、例えば、アミノ酸、ラクタムならびに/もしくはジアミンおよびカルボン酸を重合する際に、下記の一般式(IV)で表される末端変性用化合物をアミノ酸、ラクタム、ジアミンおよびカルボン酸の合計に対して、0.1〜5質量%含有させて、ポリアミド樹脂の末端に末端変性用化合物を結合させることにより、前記の一般式(II)で表される末端構造を0.1〜5質量%含有する末端変性ポリアミド樹脂を得ることができる。
H−Y’−R (IV)
上記の一般式(IV)中、Rは炭素数1〜30の1価の炭化水素基を表す。前記の一般式(II)と同様に、末端変性ポリアミド樹脂の熱安定性および着色防止の観点から、Rは1価の飽和炭化水素基であることが好ましい。前記の一般式(III)におけるX’−が−NH−または−N(CH)−の場合、上記の一般式(IV)における−Y’−は、−O(C=O)−を表し、前記の一般式(III)におけるX’−が−O(C=O)−の場合、上記の一般式(IV)におけるY’−は−NH−または−N(CH)−を表す。
一般式(III)で表される末端変性用化合物の数平均分子量は、500〜10000であることが好ましい。数平均分子量を500以上とすることにより、溶融粘度をより低減し、接着性をより向上させることができる。数平均分子量は、より好ましくは800以上であり、さらに好ましくは900以上である。一方、数平均分子量を10000以下とすることにより、ポリアミド樹脂の主たる構造単位との親和性をより向上させることができ、機械特性をより向上させることができる。数平均分子量は、より好ましくは5000以下であり、さらに好ましくは2500以下であり、さらに好ましくは1500以下である。
一般式(III)で表される末端変性用化合物の具体的な例としては、R=Hの場合の末端変性化合物としては、ポリ(エチレングリコール)アミン、ポリ(トリメチレングリコール)アミン、ポリ(プロピレングリコール)アミン、ポリ(テトラメチレングリコール)アミン、ポリ(エチレングリコール)ポリ(プロピレングリコール)アミン、ポリ(エチレングリコール)カルボン酸、ポリ(トリメチレングリコール)カルボン酸、ポリ(プロピレングリコール)カルボン酸、ポリ(テトラメチレングリコール)カルボン酸、およびポリ(エチレングリコール)ポリ(プロピレングリコール)カルボン酸などが挙げられる。2種類のポリアルキレングリコールが含まれる場合、ブロック重合構造をとることができ、ランダム共重合構造をとることもできる。また、上記した末端変性用化合物を、2種以上用いることもできる。
が炭化水素基の場合の末端変性用化合物としては、メトキシポリ(エチレングリコール)アミン、メトキシポリ(トリメチレングリコール)アミン、メトキシポリ(プロピレングリコール)アミン、メトキシポリ(テトラメチレングリコール)アミン、メトキシポリ(エチレングリコール)ポリ(プロピレングリコール)アミン、メトキシポリ(エチレングリコール)カルボン酸、メトキシポリ(トリメチレングリコール)カルボン酸、メトキシポリ(プロピレングリコール)カルボン酸、メトキシポリ(テトラメチレングリコール)カルボン酸、およびメトキシポリ(エチレングリコール)ポリ(プロピレングリコール)カルボン酸などが挙げられる。2種類のポリアルキレングリコールが含まれる場合、ブロック重合構造をとることができ、ランダム共重合構造をとることもできる。また、上記した末端変性用化合物を、2種以上用いることもできる。
一般式(IV)で表される末端変性用化合物の具体的な例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ウンデカン酸、ラウリル酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキン酸などの脂肪族モノカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、メチルシクロヘキサンカルボン酸などの脂環式モノカルボン酸、安息香酸、トルイル酸、エチル安息香酸、フェニル酢酸などの芳香族モノカルボン酸、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン、イコシルアミンなどの脂肪族モノアミン、シクロヘキシルアミン、メチルシクロヘキシルアミンなどの脂環式モノアミン、ベンジルアミン、およびβ−フェニルエチルアミンなどの芳香族モノアミンなどが挙げられる。上記した末端変性用化合物を、2種以上用いることもできる。
また、ポリアミド樹脂を与える原料としては、前述のアミノ酸、ラクタムおよび「ジアミンとジカルボン酸との混合物」が例示される。
ポリアミド樹脂の原料と末端変性用化合物とを重合時に反応させる方法により、末端変性ポリアミド樹脂を製造する場合には、ポリアミド樹脂の融点以上で反応させる溶融重合法、ポリアミド樹脂の融点未満で反応させる固相重合法のいずれも用いることができる。
一方、ポリアミド樹脂と末端変性用化合物とを溶融混練することにより、末端変性ポリアミド樹脂を製造する場合には、溶融混練温度をポリアミド樹脂の融点(Tm)よりも10℃以上40℃以下高い温度で反応させることが好ましい態様である。例えば、押出機を用いて溶融混練する場合、押出機のシリンダー温度を前記範囲とすることが好ましい。溶融混練温度をこの範囲にすることにより、末端変性用化合物の揮発とポリアミド樹脂の分解を抑制しつつ、ポリアミド樹脂の末端と末端変性用化合物とを効率的に結合させることができる。
ポリアミド樹脂の原料と末端変性用化合物とを重合時に反応させる方法により、末端変性ポリアミド樹脂を製造する際、必要に応じて、重合促進剤を添加することができる。
重合促進剤としては、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸、ポリリン酸およびこれらのアルカリ金属塩、およびアルカリ土類金属塩などの無機系リン化合物などが好ましく用いられ、特に亜リン酸ナトリウムと次亜リン酸ナトリウムが好適に用いられる。重合促進剤は、ポリアミド樹脂の原料(末端変性用化合物を除く)100質量部に対して、0.001〜1質量部の範囲で使用することが好ましい。重合促進剤の添加量を0.001〜1質量部とすることにより、機械特性と溶融流動性のバランスにより優れる末端変性ポリアミド樹脂を得ることができる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂に、接着付与剤を配合して、末端変性ポリアミド樹脂を含有するポリアミド樹脂組成物とすることが好ましい。本発明の末端変性ポリアミド樹脂に接着付与剤を配合すると、末端変性されていないポリアミド樹脂に比べ接着付与剤の相溶性がより向上し、より接着性を向上することができる。
本発明においては、末端変性ポリアミド樹脂100質量部に対し、接着付与材を1質量部以上100質量部以下含有することが好ましい。接着性向上の観点から、接着付与剤は3質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることがさらに好ましい。また、機械的特性および末端変性ポリアミド樹脂との相溶性の観点から、接着付与剤は50質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下がであることさらに好ましい態様である。
接着付与剤としては、石油系樹脂、ロジン系樹脂およびテルペン系樹脂が好ましく、またそれらが水添されていていることも許容される。石油系樹脂としては、例えば、脂肪族石油系樹脂、芳香族石油系樹脂、脂肪族―芳香族共重合石油系樹脂およびそれらの水添物などが挙げられる。ロジン系樹脂としては、例えば、天然ロジン、重合ロジンおよびそれらの誘導体およびそれらの水添物などが挙げられる。また、テルペン系樹脂としては、ポリテルペン系樹脂、テルペンフェノール系樹脂およびそれらの水添物が挙げられる。
本発明で用いられる末端変性ポリアミド樹脂に、充填材、他種ポリマー、靭性改良剤、耐衝撃改良剤および各種添加剤などを配合して、末端変性ポリアミド樹脂を含有するポリアミド樹脂組成物を得ることができる。
充填材としては、一般に樹脂用フィラーとして用いられる任意のものを用いることができ、ポリアミド樹脂組成物から得られる成形品の強度、剛性、耐熱性および寸法安定性をより向上させることができる。充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、硼酸アルミニウムウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などの繊維状無機充填材、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、タルク、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、モンモリロナイト、アスベスト、アルミノシリケート、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、およびシリカなどの非繊維状無機充填材などが挙げられる。これらを2種以上含有させることができる。また、これら充填材として中空の充填材を用いることもできる。
また、イソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、およびエポキシ化合物などのカップリング剤で処理することもできる。また、モンモリロナイトとして、有機アンモニウム塩で層間イオンをカチオン交換した有機化モンモリロナイトを用いることもできる。前記の充填材の中でも、繊維状無機充填材が好ましく、ガラス繊維、炭素繊維がより好ましく用いられる。
他種ポリマーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどのエラストマーや、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ABS樹脂、SAN樹脂、およびポリスチレンなどを挙げることができる。これらを、2種以上含有させることもできる。
ポリアミド樹脂、または、ポリアミド樹脂組成物から得られるホットメルト接着剤の靭性を向上するためには、オレフィン系化合物および/または共役ジエン系化合物の(共)重合体などの変性ポリオレフィン、ポリアミド系エラストマー、およびポリエステル系エラストマーなどの靭性改良剤が好ましく用いられる。
オレフィン系化合物および/または共役ジエン系化合物の(共)重合体としては、エチレン系共重合体、共役ジエン系重合体、および共役ジエン−芳香族ビニル炭化水素系共重合体などが挙げられる。
エチレン系共重合体としては、例えば、エチレンと、炭素数3以上のα−オレフィン、非共役ジエン、酢酸ビニル、ビニルアルコール、α,β−不飽和カルボン酸およびその誘導体などとの共重合体が挙げられる。炭素数3以上のα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、ブテン−1などが挙げられる。非共役系ジエンとしては、例えば、5−メチリデン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、および1,4−ヘキサジエンなどが挙げられる。α,β−不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、およびブテンジカルボン酸などが挙げられる。α,β−不飽和カルボン酸の誘導体としては、例えば、前記α,β−不飽和カルボン酸のアルキルエステル、アリールエステル、グリシジルエステル、酸無水物、およびイミドなどが挙げられる。
共役ジエン系重合体とは、少なくとも1種の共役ジエンの重合体を指す。共役ジエンとしては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン(2−メチル−1,3−ブタジエン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、および1,3−ペンタジエンなどが挙げられる。また、これらの重合体の不飽和結合の一部または全部が、水添により還元されていていることも許容される。
共役ジエン−芳香族ビニル炭化水素系共重合体とは、共役ジエンと芳香族ビニル炭化水素との共重合体を指し、ブロック共重合体でもランダム共重合体でも許容される。共役ジエンとしては、例えば、1,3−ブタジエンおよびイソプレンなどが挙げられる。芳香族ビニル炭化水素としては、例えば、スチレンなどが挙げられる。また、共役ジエン−芳香族ビニル炭化水素系共重合体の芳香環以外の二重結合以外の不飽和結合の一部または全部が水添により還元されていることも許容される。
耐衝撃性改良剤の具体例としては、エチレン/メタクリル酸共重合体およびこれら共重合体中のカルボン酸部分の一部または全てをナトリウム、リチウム、カリウム、亜鉛、カルシウムとの塩としたもの、エチレン/プロピレン−g−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン/ブテン−1−g−無水マレイン酸共重合体などが挙げられる。
各種の添加剤としては、例えば、酸化防止剤や耐熱安定剤(ヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、ホスファイト系およびこれらの置換体、ハロゲン化銅、ヨウ素化合物等)、耐候剤(レゾルシノール系、サリシレート系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系等)、離型剤および滑剤(脂肪族アルコール、脂肪族アミド、脂肪族ビスアミド、ビス尿素およびポリエチレンワックス等)、顔料(硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック等)、染料(ニグロシン、アニリンブラック等)、可塑剤(p−オキシ安息香酸オクチル、N−ブチルベンゼンスルホンアミド等)、帯電防止剤(アルキルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、4級アンモニウム塩型カチオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートなどの非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等)、難燃剤(メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、ポリリン酸アンモニウム、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンオキシド、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂あるいはこれらの臭素系難燃剤と三酸化アンチモンとの組み合わせ等)などが挙げられる。これらを、2種以上配合することができる。
次に、本発明の末端変性ポリアミド樹脂および末端変性ポリアミド樹脂を含有するポリアミド樹脂組成物を含むホットメルト接着剤について説明する。
本発明のホットメルト接着剤用樹脂または樹脂組成物は、これらをフィルム状またはシート状に成形し、同種もしくは異種の金属同士の接着、金属と各種合成樹脂との接着、同種もしくは異種の各種合成樹脂同士の接着、各種合成樹脂と合板(化粧版等)の接着或いは合板同士等との接着に好適なホットメルト接着剤として使用される。
本発明のホットメルト接着剤は、特に金属と各種合成樹脂との接着に使用され、より具体的には、金属(鉄、アルミニウム、銅等)とナイロン、ポリエステル、ポリカーボネート等との接着に好ましく使用され、特に、銅とポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略することもある)との接着に好ましく使用される。
次に、本発明のホットメルト接着剤を銅とPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムとの接着に用いる場合の態様を記載する。本発明のホットメルト接着剤は、厚さ100μmのホットメルト接着剤層を介して、厚さ1mmの銅板と厚さ100μmのPETフィルムを接着し、引張せん断接着強さを評価したときに、PETフィルムが破壊(母材破壊)することが好ましい態様である。接着性が不十分になると、PETフィルムまたは銅板とホットメルト接着剤層が剥離する、いわゆる界面剥離が生じる。また、ホットメルト接着剤層の靭性が不十分になると、ホットメルト接着剤層が破壊する、いわゆる凝集破壊が生じる。また、引張せん断接着強さは接着面積が影響し、接着面積が小さいときに母材破壊が起きるときが、より接着性に優れている。銅板と厚み100μmにフィルム化したホットメルト接着剤を重ね、融点+60℃に設定したホットプレート上に銅板を下にして乗せ5分間加熱した後、23℃の温度の金型に乗せ5秒後にPETフィルムを重ね接着することにより、ホットメルト接着剤層を介して厚さ1mmの銅板とPETフィルムの接着体を得ることができる。
本発明のホットメルト接着剤は、溶融流動性に優れることから、接着性に優れ、靭性および熱安定性を有することから、種々の基材の張り合わせに用いられる。そのため種々の用途、具体的にはスポーツ用品部品、自動車部品、航空機部品、電気部品、電子部品、および建築部材など各種用途に利用することができる。
次に、実施例を示し、本発明のホットメルト接着剤用樹脂、それを含むホットメルト接着剤用樹脂組成物およびそれらからなるホットメルト接着剤について、更に具体的に説明する。各実施例および各比較例における特性評価は、下記の方法にしたがって行った。
[ポリマー原料]:
実施例および比較例において、ポリマー原料には次に示すものを用いた。
・ε−カプロラクタム:和光純薬工業(株)製 和光特級。
・安息香酸:和光純薬工業(株)製 試薬特級。
・酢酸:和光純薬工業(株)製 試薬特級。
・接着付与剤:ヤスハラケミカル製“YSポリスター”(登録商標)TH130。
・下記の構造式で表されるメトキシポリ(エチレングリコール)ポリ(プロピレングリコール)アミン:HUNTSMAN製“JEFFAMINE”(登録商標) M1000 (数平均分子量Mn1000)。
Figure 2018076487
・下記の構造式で表されるメトキシポリ(エチレングリコール)ポリ(プロピレングリコール)アミン:HUNTSMAN製“JEFFAMINE”(登録商標) M2070 (数平均分子量Mn2000)。
Figure 2018076487
・下記の構造式で表されるメトキシエチレングリコールポリ(プロピレングリコール)アミン:HUNTSMAN製“JEFFAMINE”(登録商標) M600 (数平均分子量Mn600)。
Figure 2018076487
・下記の構造式で表されるポリ(エチレングリコール)ポリ(プロピレングリコール)ジアミン:HUNTSMAN製“JEFFAMINE”(登録商標) ED900 (数平均分子量Mn900)。
Figure 2018076487
[相対粘度(ηr)]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂の、樹脂濃度0.01g/mlの98%硫酸溶液について、25℃の温度でオストワルド式粘度計を用いて相対粘度を測定した。
[分子量]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂2.5mgを、ヘキサフルオロイソプロパノール(0.005N−トリフルオロ酢酸ナトリウム添加)4mlに溶解し、得られた溶液を0.45μmのフィルターでろ過した。得られた溶液を用いて、GPC測定により数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)(溶融滞留前重量平均分子量)を測定した。測定条件を、次に示す。
・ポンプ:e−Alliance GPC system(Waters製)
・検出器:示差屈折率計 Waters 2414(Waters製)
カラム:Shodex HFIP−806M(2本)+HFIP−LG
・溶媒:ヘキサフルオロイソプロパノール(0.005N−トリフルオロ酢酸ナトリウム添加)
・流速:1ml/分
・試料注入量:0.1ml
・温度:30℃
・分子量基準物質:ポリメチルメタクリレート。
[アミノ末端基量[NH]]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂0.5gを精秤し、フェノール/エタノール混合溶液(比率:83.5/16.5質量比)25mlを加えて、常温で溶解した後、チモールブルーを指示薬として、0.02規定の塩酸で滴定してアミノ末端基量(mol/t)を求めた。
[カルボキシル末端基量[COOH]]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂0.5gを精秤し、ベンジルアルコール20mlを加えて195℃の温度で溶解した後、フェノールフタレインを指示薬として、0.02規定の水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定してカルボキシル末端基量(mol/t)を求めた。
[末端構造含有量]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂について、日本電子(株)製FT−NMR JNM−AL400を用いてH−NMR測定を実施した。まず、測定溶媒として重水素化硫酸を用いて、試料濃度50mg/mLの溶液を調製した。積算回数256回にて、末端変性ポリアミド樹脂のH−NMR測定を実施した。一般式(I)で表される末端構造におけるR由来部分のピーク、一般式(II)で表される末端構造におけるR部分由来のピークおよびポリアミド樹脂骨格の繰り返し構造単位由来のピークを同定した。各ピークの積分強度を算出し、算出した積分強度と、それぞれの構造単位中の水素原子数とから、末端変性ポリアミド樹脂における一般式(I)で表される末端構造の含有量[I](mol/t、質量%)(滞留前含有量)、および一般式(II)で表される末端構造の含有量[II](mol/t、質量%)をそれぞれ算出した。
[熱特性]:
TAインスツルメント社製示差走査熱量計(DSC Q20)を用いて、実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂5〜7mgを秤量し、窒素雰囲気下、20℃の温度から昇温速度20℃/分で250℃の温度まで昇温した。昇温したときに現れる吸熱ピークの頂点を、Tm(融点)とした。
[溶融粘度]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂を、80℃の温度の真空乾燥器中で12時間以上乾燥した。溶融粘度の測定装置として、キャピラリーフローメーター((株)東洋精機製作所製、キャピログラフ1C型)を用いて、径0.5mm、長さ5mmのオリフィスによって、融点+60℃、せん断速度9728sec−1の条件で溶融粘度(滞留前溶融粘度)を測定した。ただし、末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂を溶融させるため、5分間滞留させた後に測定を行った。この溶融粘度の値が小さいほど、高い流動性を有することを示す。
[溶融粘度保持率]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂を、80℃の温度の真空乾燥器中で12時間以上乾燥した。キャピラリーフローメーター((株)東洋精機製作所製、キャピログラフ1C型)を用いて、径0.5mm、長さ5mmのオリフィスによって、融点+60℃で60分間溶融滞留後、せん断速度9728sec−1の条件で溶融粘度(滞留後溶融粘度)を測定した。前述の方法により測定した溶融粘度(滞留前溶融粘度)と溶融粘度(滞留後溶融粘度)から、(滞留後溶融粘度/滞留前溶融粘度)×100により溶融粘度保持率[%]を算出した。
[重量平均分子量保持率]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂を、80℃の温度の真空乾燥器中で12時間以上乾燥した。ホットプレス機を用い、プレス温度を250℃として、末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂を1分間加熱処理した後、110℃で5分間結晶化処理することにより、厚み100μmの試験用プレスシートを得た。次いで、得られた試験用プレスシートを、大気圧下、空気雰囲気下280℃(融点+60℃)の温度のホットプレス機にて5分滞留処理した後、溶融滞留後の末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂について、前述の分子量測定方法と同様のGPC測定により重量平均分子量(Mw)(滞留後重量平均分子量)を測定した。前述の方法により測定した重量平均分子量(滞留前重量平均分子量)と重量平均分子量(滞留後重量平均分子量)から、(滞留後重量平均分子量/滞留前重量平均分子量)×100により、重量平均分子量保持率[%]を算出した。
[含有量保持率]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂を、80℃の温度の真空乾燥器中で12時間以上乾燥した。キャピラリーフローメーター((株)東洋精機製作所製、キャピログラフ1C型)を用いて、径0.5mm、長さ5mmのオリフィスによって、融点+60℃の温度で60分間溶融滞留を行った。溶融滞留後の末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂について、前述の末端構造含有量測定方法と同様のH−NMR測定により、末端変性ポリアミド樹脂における一般式(I)で表される末端構造の含有量[I](mol/t)(滞留後含有量)を算出した。前述の方法により測定した一般式(I)で表される末端構造の含有量[I](mol/t)(滞留前含有量)と、一般式(I)で表される末端構造の含有量[I](mol/t)(滞留後含有量)から、(滞留後含有量/滞留前含有量)×100により、含有量保持率を算出した。
[質量減少率]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂を、80℃の温度の真空乾燥器中で12時間以上乾燥した。任意部分を20mg切り出し、熱重量分析装置(パーキンエルマー社製、TGA7)を用い、窒素ガス雰囲気下、末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂の融点+60℃の温度で40分間保持し、熱処理前後の質量減少率[%]を測定した。
[引張破断伸度]:
実施例および比較例により得られた末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂を、80℃の温度の真空乾燥器中で12時間以上乾燥した。東芝機械(株)製IS55EPN射出成形機を用いて、シリンダー温度は、末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂の融点(Tm)+60℃とし、金型温度は80℃とし、射出時間と保圧時間は合わせて10秒、冷却時間は10秒の成形サイクル条件で、試験片厚み1/25インチ(約1.0mm)のASTM4号ダンベルの評価用試験片を射出成形した。得られたASTM4号ダンベル型試験片を、“テンシロン”(登録商標)UTA−2.5T(オリエンテック社製)に供し、ASTM−D638に準じて、23℃の温度で、湿度50%の雰囲気下で、歪み速度10mm/分で引張試験を行い、引張破断伸度を測定した。
次に、前記で得られた末端変性ポリアミド樹脂ペレットを80℃の温度の真空乾燥器中で12時間乾燥した後、ホットプレス機を用い、プレス温度を融点+30℃として、末端変性ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂を3分間加熱処理した後、110℃の温度で5分間結晶化処理することにより、厚み100μmのホットメルト接着剤からなるフィルムを得た。得られたフィルムを、幅1cmで長さ1cmの短冊状に裁断した。次いで、得られたホットメルト接着剤フィルムを、厚みが3mm、幅が1cm、長さが5cmの銅板の端に乗せ、280℃の温度に設定したホットプレートに載せて5分間ホットメルト接着剤フィルムを溶融した。次いで、23℃の温度の金型に乗せ5秒後に厚みが100μm、幅が1cm、長さが5cmのPETフィルムを重ねることにより、接着面積が1cmで、銅板とPETフィルムがホットメルト接着剤を介して1cm重なり合った長さが9cmの積層体を得た。得られた積層体を用い、次の条件で接着性および靭性を評価した。結果を表に示す。
また、ホットメルト接着剤フィルムの裁断するサイズを調整することにより、接着面積を0.1cmずつ変化させ、同様の方法で接着面積の異なる積層体を作製し、次の条件で接着性および靭性(引張せん断接着強さ)を評価した。
[引張せん断接着強さ]:
得られた幅1cmの銅版、ホットメルト接着剤層およびPETフィルムを有する積層体を用い、引張速度10mm/分で、引張せん断接着強さを評価した。表には、接着面積1cmにおいて、PETフィルムが破断した場合を母材破壊とし、接着剤層がPETフィルムまたは銅板から剥離した場合を界面剥離とし、そしてホットメルト接着剤層が破壊した場合を凝集破壊とした。引張せん断接着強さにおいて、母材破壊は最もホットメルト接着剤の接着性に優れており、界面剥離はホットメルト接着剤の接着性不足で、凝集破壊はホットメルト接着剤の靭性不足を示す。
また、表には接着面積を0.1cmずつ変化させたときの、母材破壊以外、すなわち凝集破壊または界面剥離が発生したときの接着面積も示した。凝集破壊または界面破壊が生じるときの接着面積が小さいほど接着性および靭性に優れる。試験後の状態(凝集破壊または界面剥離)を表に示す。
(実施例1)
ε−カプロラクタム20g、イオン交換水20g、“JEFFAMINE”(登録商標)M1000 1.6g、および安息香酸0.14gを反応容器に仕込み密閉し、窒素置換した。反応容器外周にあるヒーターの設定温度を290℃とし、加熱を開始した。反応容器内圧力が1.0MPaに到達した後、水分を系外へ放出させながら反応容器内圧力を1.0MPaに保持し、反応容器内温度が240℃になるまで昇温した。反応容器内温度が240℃に到達した後、ヒーターの設定温度を270℃に変更して、1時間かけて常圧となるように反応容器内圧力を調節した(常圧到達時の反応容器内温度:243℃)。続けて、反応容器内に窒素を流しながら(窒素フロー)240分間保持して末端変性ポリアミド6樹脂を得た(最高到達温度:253℃)。続いて、得られた末端変性ポリアミド6樹脂を、イオン交換水でソックスレー抽出を行い、未反応の末端変性用化合物を除去し、80℃の温度の真空乾燥器中で12時間乾燥した。このようにして得られた末端変性ポリアミド6樹脂の相対粘度は1.81、重量平均分子量は3.0万、融点(Tm)は220℃、溶融粘度は5.5Pa・sであった。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その他の末端変性ポリアミド樹脂の物性を、表1に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例2〜7、23、26)
ポリマー原料である“JEFFAMINE”(登録商標)M1000を表1および表4に示す組成に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表1および表4に示す時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表1および表4に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例27、28)
ポリマー原料である安息香酸を表4に示す組成に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表4に示す時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、実施例27で得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。実施例28で得られた末端変性ポリアミド樹脂は、以下の化学式5にて示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表4に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例8、22)
ポリマー原料である安息香酸を表1および表4に示す組成に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表1および表4に示す時間に変更したこと以外は、実施例5〜7と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表1および表4に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例20、21)
ポリマー原料である安息香酸を表3に示す組成に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表3に示す時間に変更したこと以外は、実施例3と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表3に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例24、25)
ポリマー原料である安息香酸を表4に示す組成に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表4に示す時間に変更したこと以外は、実施例4と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表4に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例9、14〜19)
ポリマー原料である“JEFFAMINE”(登録商標)M1000および安息香酸を表1および表2に示す組成に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表1、表2および表3に示す時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表1〜表3に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例10)
ポリマー原料として“JEFFAMINE”(登録商標)M1000を“JEFFAMINE”(登録商標) M2070に変更したこと以外は、実施例1と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式7にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表2に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例11、12)
ポリマー原料である “JEFFAMINE”(登録商標)M2070を表2に示す組成に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表2に示す時間に変更したこと以外は、実施例10と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式7にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表2に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例13)
ポリマー原料として“JEFFAMINE”(登録商標)M1000を“JEFFAMINE”(登録商標) M600に変更し、かつ安息香酸を表2に示す組成に変更したこと以外は、実施例1と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式8にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表2に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例29)
ポリマー原料として 安息香酸を酢酸に変更したこと以外は、実施例1と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式9で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表6に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例30)
ヘキサメチレンジアミン9.46g、アジピン酸11.92g、イオン交換水20g、“JEFFAMINE”M1000 1.6g、安息香酸0.14gを反応容器に仕込み密閉し、窒素置換した。反応容器外周にあるヒーターの設定温度を290℃とし、加熱を開始した。缶内圧力が1.75MPaに到達した後、水分を系外へ放出させながら缶内圧力1.75MPaに保持し、缶内温度が260℃になるまで昇温した。缶内温度が260℃に到達した後、ヒーターの設定温度を290℃に変更し、1時間かけて常圧となるよう缶内圧力を調節した(常圧到達時の缶内温度:270℃)。続けて、缶内に窒素を流しながら(窒素フロー)240分間保持して末端変性ポリアミド66樹脂を得た(最高到達温度:275℃)。ここで、得られたポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有する末端変性ポリアミド66樹脂を含むものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表6に示す。
Figure 2018076487
Figure 2018076487
(実施例31)
ヘキサメチレンジアミン7.74g、セバシン酸13.46g、イオン交換水20g、“JEFFAMINE”M1000 1.6g、安息香酸0.14gを反応容器に仕込み密閉し、窒素置換した。反応容器外周にあるヒーターの設定温度を290℃とし、加熱を開始した。缶内圧力が1.0MPaに到達した後、水分を系外へ放出させながら缶内圧力1.0MPaに保持し、缶内温度が240℃になるまで昇温した。缶内温度が240℃に到達した後、ヒーターの設定温度を290℃に変更し、1時間かけて常圧となるよう缶内圧力を調節した(常圧到達時の缶内温度:243℃)。続けて、缶内に窒素を流しながら(窒素フロー)240分間保持して末端変性ポリアミド610樹脂を得た(最高到達温度:253℃)。ここで、得られたポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造と以下の化学式6で示される構造を末端に有する末端変性ポリアミド610樹脂を含むものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表6に示す。
Figure 2018076487
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(比較例1〜3)
ポリマー原料をε−カプロラクタムとイオン交換水のみに変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表5に示す時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてポリアミド6樹脂を得た。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表5に示す。
(比較例4、5)
ポリマー原料である“JEFFAMINE”(登録商標)M1000を表5に示す組成に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表5に示す時間に変更したこと以外は、実施例28と同様にして末端変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた末端変性ポリアミド樹脂は以下の化学式5にて示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表5に示す。
Figure 2018076487
(比較例6)
ポリマー原料として“JEFFAMINE”(登録商標)M1000を“JEFFAMINE”(登録商標) ED900に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表5に示す時間に変更したこと以外は、実施例28と同様にして主鎖変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた主鎖変性ポリアミド樹脂は以下の化学式10にて示される構造を主鎖に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表5に示す。
Figure 2018076487
(比較例7)
ポリマー原料として“JEFFAMINE”(登録商標)M1000を“JEFFAMINE”(登録商標) ED900に変更し、かつ反応容器内圧力を常圧とした後、反応容器内に窒素を流しながら保持する時間(窒素フロー時間)を表5に示す時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして主鎖変性ポリアミド6樹脂を得た。また、得られた主鎖変性ポリアミド樹脂は以下の化学式10にて示される構造を主鎖に有し、以下の化学式6で示される構造を末端に有するものであった。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表5に示す。
Figure 2018076487
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(実施例32)
実施例1の融点+30℃(250℃)、スクリュー回転数200rpmに設定した2軸押出機(日本製鋼所製TEX30α)を用い、実施例1で得られた末端変性ポリアミド樹脂100質量部に対して、水添テルペンフェノール(ヤスハラケミカル製“YSポリスター”(登録商標)TH130)を5質量部ドライブレンドした後、主フィーダーより供給し、ダイから吐出されたストランドを水中にて冷却、ストランドカッターにより長さ3.0mm長にカットしてペレット化を実施し、末端変性ポリアミド樹脂組成物(ペレット)を得た。その後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表7に示す。
(比較例8、9)
末端変性ポリアミド樹脂を、表7に示すポリアミド樹脂または主鎖変性ポリアミド樹脂に変更すること以外は、実施例32と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た後、実施例1と同様にしてホットメルト接着剤フィルムを作製し、接着性を評価した。結果を表7に示す。
Figure 2018076487
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実施例1〜31と比較例1〜7の比較から、一般式(I)で表される末端構造を特定量含有する末端変性ポリアミド6樹脂、末端変性ポリアミド66樹脂、および末端変性ポリアミド610樹脂からなるホットメルト接着剤は、優れた接着性および靭性を発現することができることがわかる。
また、実施例1〜26と実施例27、28の比較から、一般式(I)で表される末端構造と一般式(II)で表される末端構造を特定量含有することにより、接着性がより向上することがわかる。
実施例9と実施例14、実施例2、23、25と実施例15の比較から、一般式(I)で表される末端構造の含有量[I]と一般式(II)で表される末端構造の含有量[II]の合計量([I]+[II])を250mol/t以下とすることにより、靭性がより向上することがわかる。一方、実施例3〜5、8、24、26と実施例16の比較から、末端構造の合計量([I]+[II])を60mol/t以上とすることにより、接着性をより向上できることがわかる。
また、実施例2、23、25と実施例17、19、実施例3〜5、8、24、26と実施例18の比較から、モル比([I]/[II])を2.5以下とすることにより、接着性および靭性をより向上できることがわかる。一方、実施例2、23、25と実施例21、実施例3〜5、8、24、26と実施例20の比較から、モル比([I]/[II])を0.5以上とすることにより、接着性および靭性をより向上できることがわかる。
実施例7と実施例22の比較から、アミノ末端基量[NH]とカルボキシル末端基量[COOH]の合計量を50mol/t以上とすることにより、接着性をより向上できることがわかる。一方、実施例2と実施例23、25の比較から、アミノ末端基量[NH]とカルボキシル末端基量[COOH]の合計量を150mol/t以下とすることにより、接着性および靭性をより向上できることがわかる。
また、実施例3〜5、8と実施例24の比較から、モル比[NH]/[COOH]を0.5以上とすることにより、接着性をより向上できることがわかる。一方、実施例3〜5、8と実施例26の比較から、モル比[NH]/[COOH]を2.5以下とすることにより、接着性をより向上できることがわかる。

Claims (9)

  1. 下記一般式(I)で表される末端構造を1〜20質量%含有する末端変性ポリアミド樹脂を含むことを特徴とするホットメルト接着剤用樹脂。
    −X−(R−O)−R (I)
    (一般式(I)中、mは2〜100の範囲を表す。Rは炭素数2〜10の2価の炭化水素基を、Rは炭素数1〜30の1価の炭化水素基または水素基をそれぞれ表す。−X−は−NH−、−N(CH)−または−(C=O)−を表す。一般式(I)中に含まれるm個のRは、同じでも異なっていてもよい。)
  2. 一般式(I)において、Rが炭素数1〜30の1価の炭化水素基であることを特徴とする請求項1に記載のホットメルト接着剤用樹脂。
  3. 末端変性ポリアミド樹脂が、さらに下記一般式(II)で表される末端構造を0.1〜5質量%含有することを特徴とする請求項1または2に記載のホットメルト接着剤用樹脂。
    −Y−R (II)
    (一般式(II)中、Rは炭素数1〜30の1価の炭化水素基を表す。一般式(I)におけるXが−NH−または−N(CH)−の場合、一般式(II)における−Y−は−(C=O)−を表し、一般式(I)におけるXが−(C=O)−の場合、一般式(II)におけるYは−NH−または−N(CH)−を表す。)
  4. 末端変性ポリアミド樹脂が、一般式(I)で表される末端構造と一般式(II)で表される末端構造を合計60〜250[mol/t]含有し、かつ前記一般式(I)で表される末端構造の含有量[mol/t]と前記一般式(II)で表される末端構造の含有量[mol/t]の比((I)/(II))が0.3〜2.5であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のホットメルト接着剤用樹脂。
  5. 末端変性ポリアミド樹脂が、アミノ末端基とカルボキシル末端基を合計50〜150[mol/t]含有し、かつ前記アミノ末端基の含有量[mol/t]と前記カルボキシル末端基の含有量[mol/t]の比(アミノ末端基/カルボキシル末端基)が0.5〜2.5であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のホットメルト接着剤用樹脂。
  6. 大気圧下、空気雰囲気下で、融点+60℃の条件下における5分間滞留前後の重量平均分子量保持率が、80%以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のホットメルト接着剤用樹脂。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載のホットメルト接着剤用樹脂を含むホットメルト接着剤用樹脂組成物。
  8. ホットメルト接着剤用樹脂組成物に含まれる末端変性ポリアミド樹脂100質量部に対し、接着付与剤を1質量部以上100質量部以下含むことを特徴とする請求項7に記載のホットメルト接着剤用樹脂組成物。
  9. 請求項1〜6のいずれかに記載のホットメルト接着剤用樹脂、または請求項7もしくは8に記載のホットメルト接着剤用樹脂組成物を含むホットメルト接着剤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110128970A (zh) * 2019-05-06 2019-08-16 南京承佑树脂有限公司 一种高铁、汽车制动软管用胶黏剂及其制备方法

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