JP2018517831A - ポリエステル−エーテルを含有する改善されたポリ(エステル)及びポリ(オレフィン)ブレンド - Google Patents
ポリエステル−エーテルを含有する改善されたポリ(エステル)及びポリ(オレフィン)ブレンド Download PDFInfo
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Abstract
Description
a)≦75重量部以下のポリエステル及びポリオレフィンと、
b)≧25重量部以上のコポリエステル−エーテルと、
ここにおいて、コポリエステル−エーテルが、1つ以上のポリエステルセグメント及び1つ以上のポリエーテルセグメントを含み、1つ以上のポリエーテルセグメントが、コポリエステル−エーテルの約≧5〜約≦95重量%の量で存在し、
c)遷移金属系酸化触媒と、
d)総組成物中の安定剤の重量に基づいて、≧15ppm〜≦20,000ppm、好ましくは≦10,000ppmの量の単量体、オリゴマー、または高分子ヒンダードアミン光安定剤(HALS)と、ここにおいて、HALSが、式(I)によって表されるか、または式(I)の化合物の混合物であり、
式中、各R1が、独立してC1−C4アルキルを表し、R2が、H、C1−C4アルキル、OH、O−C1−C4アルキル、またはオリゴマーもしくは高分子HALSのさらなる一部を表し、R3が、単量体、オリゴマー、または高分子HALSのさらなる一部を表し、
e)任意で、着色剤と、を含む、添加剤組成物に関する。
a)≦75重量部以下のポリエステルと、
b)≧25重量部以上のコポリエステル−エーテルと、
ここにおいて、コポリエステル−エーテルが、1つ以上のポリエステルセグメント及び1つ以上のポリエーテルセグメントを含み、1つ以上のポリエーテルセグメントが、コポリエステル−エーテルの約≧5〜約≦95重量%の量で存在し、
c)遷移金属系酸化触媒と、
d)総組成物中の安定剤の重量に基づいて、≧15ppm〜≦20,000ppm、好ましくは≦10000ppmの量の単量体、オリゴマー、または高分子ヒンダードアミン光安定剤(HALS)と、ここにおいて、HALSが、式(I)によって表されるか、または式(I)の化合物の混合物であり、
式中、各R1が、独立してC1−C4アルキルを表し、R2が、H、C1−C4アルキル、OH、O−C1−C4アルキル、またはオリゴマーもしくは高分子HALSのさらなる一部を表し、R3が、単量体、オリゴマー、または高分子HALSのさらなる一部を表し、
e)任意で、着色剤と、を含む、添加剤組成物に関する。
すなわち:(1)直接エステル化、及び(2)重縮合である。
数平均分子量:
ポリオールの数平均分子量は、ポリオールの水酸基価のための滴定方法によって判定される。類似のASTM方法は、参照によって本明細書に組み込まれる、ASTM E222A及びASTM E222Bである。
V1=第1の当量点における滴定剤容量(低pH)
V2=第2の当量点における滴定剤容量(高pH)
N=TBAOHの正常性
OH#は、mgKOH/gグリコールの単位である。
56.1(g/モルKOH M.Wt)×2(モルOH/モルグリコール)×1000(mg/g)
固有粘度(IV)の判定を、ジクロロ酢酸中の0.01g/mLポリマー溶液で判定する。IV値を、グラム当たりデシリットル(dl/g)の測定単位で典型的に報告する。1デシリットルは、100mlまたは100cm3である。
IV(dl/g)=([RV−1]×0.691)+0.063を使用してIVに変換する。
チップ及びプリフォーム中で検出された分解生成物を、Headspace−GCMSを介して測定する。1gの粉末試料(粒子径<1.0mm)の測定のために、内部標準として2μLのヘキサフルオイソプロパノール(HFIP)を20gのバイアルに添加して、その後150℃で1時間インキュベートする。1μLのバイアルのヘッドスペースを、分離のためにカラム(RTX−5、クロスボンド5%ジフェニル/95%ジメチルポリシロキサン、60m、0.25mm内径)に注入する。主な熱分解生成物を検出し、質量分析計を介して分析する。
ガスクロマトグラフ(GC)、Finnigan Focus GC(Thermo Electron Corporation)
●SSLインレット
○モード:スプリット
○インレットT−230℃
○スプリットフロー−63mL・分−1
○スプリット比−70
●キャリア
○定流量
●ランプ 40℃(8分保持)〜300℃(3分保持)
●T 15℃・分−1上昇
質量分析計(MS)、Finnigan Focus DSQ(Thermo Electron Corporation)
●MSトランスファーライン−T−250℃
●イオン源T−200℃
●検出器利得:1.5・105(乗算器電圧1445V)
●スキャン:10〜250(質量範囲)
C2ボディ−アセトアルデヒド
C3ボディ−ギ酸プロピルエステル、プロパノール、プロピオンアルデヒド
C4ボディ−テトラヒドロフラン
溶融温度(Tm)を、ASTM D3418−97に従って測定する。約10mgの試料を、ポリマーチップの様々な部分から切り取り、アルミ鍋に封入する。10℃/分のスキャンレートを、窒素雰囲気下のNetsch DSC204計器ユニットにおいて使用する。試料を−30℃〜300℃に加熱し、5分間保持し、第2の加熱サイクル前に10℃/分のスキャンレートで−30℃まで冷却する。融点(Tm)は、溶融ピーク温度として判定し、第1と同様の第2の加熱サイクル上で測定する。
チップ及びプリフォームまたはボトルの壁の色を、Hunter Lab ColorQuest II計器で測定する。D65発光体を、CIE 1964 10°標準観測器とともに使用する。結果を、CIELABカラースケールを使用して報告する、ここにおいてL*は、明るさの基準(L*の100=白、L*0.0=黒)であり、a*は、赤色度(+)または緑色度(−)の基準であり、b*は、黄色度(+)または青色度(−)である。
基本ポリマー試料の元素状金属含有量を、Spektro製Atom Scan 16 ICP Emission Spectrographで測定する。250mgのコポリエステル−エーテルを、2.5mLの硫酸(95〜97%)及び1.5mLの硝酸(65%)を添加することによってマイクロ波抽出を介して溶解する。溶液を冷却し、その後1mLの過酸化水素を添加して反応を完了し、溶液を、蒸留水を使用する25mLフラスコに移す。上澄み液を分析する。分析下の試料からの原子発光と既知の元素状イオン濃度の溶液のものとの比較を、ポリマー試料中に保持された要素の実験値を計算するために使用する。
ボトルなどの封入された包装への酸素透過、または透過率を判定するために利用可能ないくつかの方法がある。この場合、封入された包装に対する蛍光消光法に基づく、非侵襲的な酸素測定システム(例えば、OxySense(登録商標)及びPreSens Precision Sensing)を用いる。それらは、酸素センサスポット(例えば、ガス透過性疎水性ポリマーに固定化された金属有機蛍光染料である、OxyDot(登録商標))、及び酸素センサスポット(例えば、OxyDot(登録商標))の蛍光寿命特徴を測定するために、青色LED及び光検出器の両方を含有する光ファイバーリーダーペンアセンブリを有する光学システムからなる。
PreSens非侵襲及び非破壊酸素侵入測定装備(Fibox3−微量計、光ファイバーケーブル、及び微量酸素センサスポット)を、室温(23℃)でボトルの酸素透過性を判定するために使用する。典型的な寿命試験では、微量酸素センサスポットを、まず500mlの透明なPETボトルの内部の側壁に取り付ける。ボトル内部の水の酸素レベルを50ppbより下で安定させる窒素循環グローブボックス内部で、ボトルに、最大およそ20mlのヘッドスペースまでAgNO3を含有している脱イオン水及び脱酸素水を充填する。これらのボトルを調節キャビネット(Binder23℃、50%相対湿度)内で保管し、酸素侵入を、PreSens酸素侵入測定装備を使用して時間の関数で監視する。
特に明記しない限り、本開示のバリアコポリエステル−エーテルを、窒素雰囲気下110〜120℃で約24時間乾燥させ、遷移金属触媒を含有する乾燥ベース樹脂とブレンドし、溶解し、プリフォームに押出する。500mLボトル被検査物に対する各プリフォームは、例えば約28グラムの樹脂を用いる。プリフォームをその後、約85〜120℃まで加熱し、およそ8の平面延伸比で500mL輪郭ボトルに延伸ブローする。延伸比は、径方向への延伸に長さ(軸)方向への延伸をかける。そのためプリフォームをボトルにブローする場合、軸方向に約2倍延伸し、フープ方向に最大約4倍延伸し、最大8(2×4)の平面延伸比を与える。ボトルサイズは固定されるため、異なる延伸比を得るために、異なるプリフォームサイズを使用することができる。ボトルの側壁の厚さは、>0.25mmである。これらのボトルを通る酸素透過または侵入を測定する。より良好な粉砕性のため、熱分解生成物が基本プリフォーム中で検出される。
精製されたテレフタル酸(PTA、Chemical Abstract Registry CAS番号107−21−0)を、本開示の実施例において使用する。モノエチレングリコール、EGまたはMEG(CAS番号100−21−1)を、本開示の実施例において使用する。EGの生成物仕様は、重量につき最低99.9%の純度である。
ベース樹脂、コポリエステル−エーテル(COPE)を、連続重合プロセスを使用して調製する:少量のモル過剰のグリコールにおけるテレフタル酸(PTA)及びモノエチレングリコール(EG)の直接エステル化(約1.10:1 EG:PTAモル比)を、250〜260℃で主エステル化反応器において、チタニウム触媒C94の存在下で通常圧力下で実行する。最終コポリエステル−エーテルポリマー重量に基づいて、約35重量%で、Terathane(登録商標)PTMEG1400を、エステル化後に追加し、混合物を約1時間撹拌する。Uvinul(登録商標)4050を、エステル化反応混合物に、後で重縮合開始の少し前に添加する。
本明細書で使用される、PTA系ポリマーは、製品名「XPURE(登録商標)Polyester7090」でINVISTA Resins and Fibersの商業用ポリエチレンテレフタレート(PET)ポリエステル製品である。XPURE(登録商標)Polyester7090を、実施例1で記載された類似の直接エステル化方法に従って調製する。PETポリマー樹脂を、50ppm(最大)残留水分含有量を得るために、150〜160℃真空下で4〜6時間、乾燥空気(<−30℃露点)で乾燥させる。
実施例1の方法に従って調製された、白色または灰白色のCOPEの「ソルト」ペレットを、実施例2の方法に従って調製された、暗色のCo−MBの「ペッパー」ペレットと混合させ、「ソルトアンドペッパー」混合物と称される2チップ構成成分混合物を形成する。2つを混合する前に、COPE及びCo−MBペレットの両方を、残留水分を除去するために、約85℃の真空下で約8時間乾燥させる。ソルトアンドペッパー混合物は、達成されるべき最終コバルト及び染料レベルによって、追加の染料、着色剤、及び/またはコバルト化合物と混合され得る。
ベース「Polyclear(登録商標)PET1101」樹脂を、実施例1〜3に従って調製されたCOPE及びCo−MBの「ソルトアンドペッパー」組成物に、達成される最終コバルト及び染料レベルによって追加される染料、着色剤、及び/またはコバルト化合物とともに混合する。Co−MB部の量を、最終組成物中のコバルトレベルを上昇させるために変化させる。表3は、0日目(試験開始)に充填された延伸ブロー成形ボトルに関して、28日後及び56日後の酸素侵入レベルを測定したものを表す。
全ての組成物においてコバルトレベルの上昇が、酸素バリア性能を改善し得る。しかしながら、コバルトレベルを上昇させることは、またボトル内の最終組成物の視覚的特性に影響を及ぼし得る、特にL*及びb*値が減少する一方でa*値が上昇する。したがって、着色剤染料を添加することによってa*の上昇及びb*の減少を相殺する必要があり得る。
ボトルの酸素バリア性能についてプリフォーム及びボトルの保管時間の依存関係を、これらの実施例で研究する。プリフォームを、ボトル被検査物に延伸ブロー成形する前に数日保管し、その後酸素侵入測定のために使用する。これと同様に、ボトルを速やかにプリフォームからブローし、酸素侵入測定の前に数日間保管する。
COPE及びCoMB組成物を使用して、及び実施例1〜3の方法に従って混合して調整されたプリフォームは、約90〜150ppmのコバルト及び約2.5〜3.0ppmの染料レベルを含有する。プリフォームを、最低7日間保管する。プリフォームを、ボトル被検査物に延伸ブローし、酸素侵入性能を、経時的に測定する。ボトル被検査物の視覚的特性もまた、L*、a*、b*、及びヘイズに関して評価される。
表5は、様々なHALSタイプ及びレベルを含む、実施例1の方法に従って調製された、組成物を表す。
Uvinul(登録商標)5050(立体ヒンダードアミン、オリゴマー)、CAS:152261−33−1
Uvinul(登録商標)5062(立体ヒンダードアミン、オリゴマー)、CAS:65447−77−0
Tinuvin(登録商標)234(2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、CAS:70321−86−7
Tinuvin(登録商標)1577(2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール、CAS:147315−50−2
Uvinul(登録商標)3030(2−プロペン酸、2−シアノ−3,3−ジフェニル−,2,2−ビス[[(2−シアノ−1−オキソ−3,3−ジフェニル−2−プロペニル)オキシ]メチル]−1,3−プロパンジイルエステル)、CAS:178671−58−4
2Hostanox(登録商標)PEP−Q(ジホスホナイト抗酸化剤)、CAS:119345−01−6
Ethanox(登録商標)330(1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、CAS:1709−70−2
Claims (30)
- 組成物であって、a)コポリエステル−エーテルと、b)前記組成物中の安定剤の重量に基づいて、≧15ppm〜≦20,000ppmの単量体、オリゴマー、または高分子ヒンダードアミン光安定剤(HALS)と、を含み、前記コポリエステル−エーテルが、1つ以上のポリエステルセグメント及び1つ以上のポリエーテルセグメントを含み、前記1つ以上のポリエーテルセグメントが、前記コポリエステル−エーテルの約≧5〜約95重量%の量で存在し、前記HALSが、式(I)によって表されるか、または式(I)の化合物の混合物であり、
- 前記ポリエーテルセグメントが、直鎖または分岐ポリ(C2−C6−アルキレングリコール)セグメントである、請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリエーテルセグメントが、約≧200〜約≦5000g/モル、好ましくは約≧600〜約≦3500g/モルの数平均分子量を有する、請求項1または2に記載の組成物。
- 前記ポリエステルセグメントが、約≧15〜約≦45重量%の量で前記コポリエステル−エーテル中に存在する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記コポリエステル−エーテルが、ポリエチレンテレフタレート(コ)ポリエステルセグメントを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記HALSが、単量体HALS、またはその混合物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記HALSが、≧400g/モル以上の分子量を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の組成物。
- 抗酸化剤をさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記抗酸化剤が、ヒンダードフェノール、硫黄系抗酸化剤、及び亜リン酸塩からなる群から選択される、請求項8に記載の組成物。
- 前記抗酸化剤が、最大約≦3000ppmの量で前記組成物中に存在する、請求項8または9に記載の組成物。
- 前記抗酸化剤が、ヒンダードフェノールである、請求項9または10に記載の組成物。
- 前記抗酸化剤が、
- a)コポリエステル−エーテルと、及びb)抗酸化剤と、を含む組成物であって、前記コポリエステル−エーテルが、1つ以上のポリエステルセグメント及び1つ以上のポリエーテルセグメントを含み、前記1つ以上のポリエーテルセグメントが、前記コポリエステル−エーテルの約≧5〜約≦95重量%の量で存在する、組成物。
- 前記ポリエーテルセグメントが、直鎖または分岐ポリ(C2−C6−アルキレングリコール)セグメントである、請求項13に記載の組成物。
- 前記ポリエーテルセグメントが、約≧200〜約≦5000g/モル、好ましくは約≧600〜約≦3500g/モルの数平均分子量を有する、請求項13または14に記載の組成物。
- 前記ポリエーテルセグメントが、約≧15〜約≦45重量%の量で前記コポリエステル−エーテル中に存在する、請求項13〜15のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記コポリエステル−エーテルが、ポリエチレンテレフタレート(コ)ポリエステルセグメントを含む、請求項13〜16のいずれか1項に記載の組成物。
- 添加剤組成物であって、
a)≦75重量部以下のポリエステルと、
b)≧25重量部以上のコポリエステル−エーテルであって、
前記コポリエステル−エーテルが、1つ以上のポリエステルセグメント及び1つ以上のポリエーテルセグメントを含み、前記1つ以上のポリエーテルセグメントが、前記コポリエステル−エーテルの約≧5〜約≦95重量%の量で存在する、コポリエステル−エーテルと、
c)遷移金属系酸化触媒と、
d)前記総組成物中の安定剤の重量に基づいて、≧15ppm〜20,000ppmの量の単量体、オリゴマー、または高分子ヒンダードアミン光安定剤(HALS)であって、前記HALSが、式(I)によって表されるか、または式(I)の化合物の混合物であり、
式中、各R1が、独立してC1−C4アルキルを表し、R2が、H、C1−C4アルキル、OH、O−C1−C4アルキル、またはオリゴマーもしくは高分子HALSのさらなる一部を表し、R3が、単量体、オリゴマー、または高分子HALSのさらなる一部を表す、単量体、オリゴマー、または高分子ヒンダードアミン光安定剤(HALS)と、
e)任意で、着色剤と、を含む、添加剤組成物。 - 前記遷移金属が、コバルト、マンガン、銅、クロム、亜鉛、鉄、及びニッケルからなる群から選択される、請求項18に記載の添加剤組成物。
- 前記遷移金属が、コバルトである、請求項19に記載の添加剤組成物。
- 抗酸化剤をさらに含む、請求項18〜20のいずれか1項に記載の添加剤組成物。
- 前記着色剤が、黄色染料、赤色染料、及び青色染料からなる群から選択される、請求項18〜21のいずれか1項に記載の添加剤組成物。
- 前記着色剤が、黄色染料である、請求項22に記載の添加剤組成物。
- 前記遷移金属が、少なくとも約≧1,000ppmで前記組成物中に存在する、請求項18〜23のいずれか1項に記載の添加剤組成物。
- 前記着色剤が、最大≦500ppmの量で前記組成物中に存在する、請求項18〜24に記載の添加剤組成物。
- 請求項18〜23のいずれか1項に記載の添加剤組成物と、ベースポリエステルと、任意で第2の着色剤と、を含む、ブレンド組成物。
- ≧80〜≦98.5重量部の前記第1及び前記第2のベースポリエステルと、≧0.5〜≦20重量部の前記コポリエステル−エーテルと、前記ブレンド組成物中の安定剤の重量に基づいて、≧15ppm〜≦20,000ppmの量の前記単量体、オリゴマーまたは高分子HALSと、を含む、請求項26に記載のブレンド組成物。
- 前記遷移金属が、少なくとも≧80ppmの量で前記組成物中に存在する、請求項27に記載のブレンド組成物。
- 前記着色剤が、最大≦10ppmの量で前記組成物中に存在する、請求項27または28に記載のブレンド組成物。
- 請求項18〜29のいずれか1項における前記組成物を含むプリフォームを保管することを含む物品の酸素バリア特性を改善する方法であって、前記保管時間が、酸素バリア特性における改善を観察するために十分である、方法。
Applications Claiming Priority (3)
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