JP2021046468A - 樹脂組成物及びその用途 - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕成分(A):変性ポリオレフィンと、
成分(B):酸化防止剤と、
成分(C):不飽和結合を有する脂肪族系化合物と、
を少なくとも含む樹脂組成物。
〔2〕成分(A)が、塩素化ポリオレフィンを少なくとも含む、〔1〕に記載の樹脂組成物。
〔3〕塩素化ポリオレフィンの塩素含有率が15〜45重量%である、〔2〕に記載の樹脂組成物。
〔4〕変性ポリオレフィンの重量平均分子量が2,000〜250,000である、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
〔5〕成分(B)が、フェノール系酸化防止剤を少なくとも含む、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
〔6〕成分(C)が、テルペン系化合物を少なくとも含む、〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
〔7〕〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物を有効成分とする塗料。
〔8〕〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物を有効成分とするインキ。
〔9〕〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物を有効成分とする接着剤。
〔10〕〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の樹脂組成物を有効成分とするプライマー。
本明細書中、「(メタ)アクリル酸」とは、メタクリル酸及び/又はアクリル酸をいう。
樹脂組成物は、成分(A)〜(C)を含む。
[1−1.成分(A):変性ポリオレフィン]
成分(A)は変性ポリオレフィンである。変性ポリオレフィンは、ポリオレフィンが変性剤で変性された変性物である。成分(A)は変性ポリオレフィン1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
ポリオレフィンは、1又は2以上のオレフィンの(共)重合体であればよい。オレフィンとしては例えば、エチレン;プロピレン、1−ブテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−オクタデセン等のα−オレフィン;2−ブテン;イソブチレン;ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン等の共役ジエン;ビニルシクロヘキサン;酢酸ビニル;β−ピネンが挙げられる。これらの中でも、エチレン又はα−オレフィンが好ましく、エチレン又は炭素原子数3〜6のα−オレフィン(プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン)がより好ましく、プロピレンが更に好ましい。
変性剤としては、例えば、塩素;塩素以外の変性剤(以下、「他の変性剤」と言うことがある);これらから選ばれる2種以上の組み合わせが挙げられ、少なくとも塩素を含むことが好ましい。本明細書において、塩素を含む変性剤で変性されている変性ポリオレフィンを、塩素化ポリオレフィンと言う。
塩素化の方法としては、共重合体に塩素ガスを吹き込み、塩素原子を導入する方法が挙げられる。より詳細には、ポリオレフィン、又は他の変性剤により変性処理済みのポリオレフィンを、必要に応じて溶剤に分散又は溶解してから、触媒の存在下又は紫外線の照射下、加圧又は常圧で、50〜140℃の温度範囲で塩素ガスを吹き込むことにより行い得る。溶剤としては、例えば、水、塩素系溶媒(例えば、クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素)が挙げられ、塩素系溶媒が好ましい。塩素系溶媒は、塩素化終了時に減圧等により留去してもよいし、別の有機溶剤で置換してもよい。触媒としては例えばラジカル重合開始剤が挙げられる。ラジカル重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物系化合物、アゾニトリル類(例えば、2,2−アゾビスイソブチロニトリル)が挙げられる。有機過酸化物系化合物としては、例えば、t−ブチルパーオキシオクトエート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジラウリルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、1,4−ビス[(t−ブチルパーオキシ)イソプロピル]ベンゼン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−シクロヘキサン、シクロヘキサノンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、クミルパーオキシオクトエート、これらの2以上の組み合わせが挙げられ、t−ブチルパーオキシオクトエート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジラウリルパーオキサイドが好ましい。ラジカル重合開始剤の添加量は、他の変性剤の添加量の合計(重量)に対し、1重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましい。これにより十分な塩素含有率を保持することができる。上限は100重量%以下であればよく、50重量%以下がより好ましい。これにより、変性ポリオレフィンの重量平均分子量の低下を防止することができる。
塩素以外の変性剤としては、例えば、α,β−不飽和カルボン酸又はその誘導体が挙げられる。本明細書において、α,β−不飽和カルボン酸又はその誘導体を含む変性剤で変性されている(塩素化されているかどうかは問わない)変性ポリオレフィンを酸変性ポリオレフィンと言い、塩素及びα,β−不飽和カルボン酸又はその誘導体を含む変性剤で変性されている変性ポリオレフィンを酸変性塩素化ポリオレフィンと言う。
CH2=C(R1)COOR2 ・・・(I)
で表される化合物が好ましい。当該化合物を用いて変性すると、酸変性ポリオレフィンの分子量分布を狭くすることができ、溶液の低温安定性、他樹脂との相溶性、接着性を向上させることができる。一般式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルは、1種単独で用いてもよく、複数種を任意の割合で混合して用いてもよい。
他の変性剤による変性方法としては、例えば、溶融法、溶液法などの公知の方法に従って行えばよい。溶融法による場合、操作が簡単である上、短時間で反応できるという利点がある。溶液法による場合、副反応が少なく均一なグラフト重合物を得ることができる。溶融法は、ラジカル重合開始剤の存在下でポリオレフィンを加熱融解して反応させる方法である。加熱融解の温度は、融点以上であればよく、融点以上300℃以下が好ましい。加熱融解の際には、バンバリーミキサー、ニーダー、押出機等の機器を使用できる。溶液法は、ポリオレフィンを有機溶剤に溶解後、ラジカル重合開始剤の存在下加熱撹拌して反応させる方法である。有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤が挙げられる。反応温度は、100〜180℃が好ましい。変性剤を2種以上用いる場合、これらを反応系に一括添加しても、逐次添加してもよい。ラジカル重合開始剤の例は、塩素化の説明において示したラジカル反応開始剤の例と同様である。
変性ポリオレフィンの重量平均分子量の下限値は、2,000以上が好ましく、10,000以上がより好ましく、20,000以上がさらに好ましく、40,000以上がとりわけ好ましい。これにより、樹脂組成物の凝集力を向上でき、基材への付着性を発現し得る。上限値は、250,000以下が好ましく、200,000以下がより好ましく、150,000以下がさらに好ましい。これにより、樹脂組成物の他樹脂との相溶性及び溶剤への溶解性を向上させることができる。重量平均分子量の測定は、ポリオレフィンの説明において述べたのと同様である。
塩素化ポリオレフィンの塩素含有率は、通常15重量%以上、好ましくは20重量%以上である。上限は特に限定されないが、通常45重量%以下、好ましくは40重量%以下である。塩素含有率は、JIS−K7229に基づいて測定できる。塩素含有率は、例えば、ポリオレフィン樹脂の種類、塩素化反応のスケール、塩素化に用いる反応装置等の条件に応じて適宜調整すればよく、塩素ガスの吹き込み量又は時間により調整できる。
成分(B)は酸化防止剤である。成分(B)は酸化防止剤1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤が挙げられ、フェノール系酸化防止剤が好ましい。
成分(C)は不飽和結合を有する脂肪族系化合物である。成分(C)は不飽和結合を有する脂肪族系化合物1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
組成物中の成分(A)〜(C)の含有量は、一例を挙げると以下のとおりである。
成分(A)100重量%に対する成分(B)の含有量は、通常0.1重量%以上、好ましくは0.3重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上である。上限は、通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは3重量%以下である。
成分(A)100重量%に対する成分(C)の含有量は、通常0.2重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上である。上限は、通常10重量%以下、好ましくは8重量%以下、より好ましくは5重量%以下である。
成分(C)の含有量の成分(B)の含有量の比率(C/B)は、通常0.5以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは1以上である。上限は、通常100以下、好ましくは70以下、より好ましくは40以下である。
組成物は、成分(A)〜(C)以外の任意成分を含んでもよい。任意成分としては、例えば、有機溶剤、安定剤、水系溶剤、塩基性物質、乳化剤、硬化剤、及びこれらから選ばれる2以上の組み合わせが挙げられる。
有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、エチルシクロヘキサノン等のケトン溶剤;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等の脂肪族又は脂環式炭化水素溶剤;エチレングリコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のグリコール系溶剤が挙げられる。これら有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として樹脂組成物に含まれていてよい。環境問題の観点から、有機溶剤として、芳香族溶剤以外の溶剤を使用することが好ましく、脂環式炭化水素溶剤とエステル溶剤又はケトン溶剤との混合溶剤を使用することがより好ましい。変性ポリオレフィンと溶液を含む樹脂組成物の溶液の保存安定性を高めるために、アルコール(例、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール)、プロピレン系グリコールエーテル(例、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル)を、1種単独で、又は2種以上混合して用いてもよい。
安定剤としては、成分(B)及び(C)以外の1種又は2種以上の組み合わせであればよく、例えば、エポキシ化合物が挙げられる。エポキシ化合物は、成分(A)と相溶するものであればよく、例えば、エポキシ当量が100から500程度であり、一分子中にエポキシ基を1個以上含むエポキシ化合物が挙げられる。より詳細には、以下の化合物が挙げられる:
天然の不飽和基を有する植物油を過酢酸等の過酸でエポキシ化したエポキシ化大豆油やエポキシ化アマニ油;
オレイン酸、トール油脂肪酸、大豆油脂肪酸等の不飽和脂肪酸をエポキシ化したエポキシ化脂肪酸エステル類;
エポキシ化テトラヒドロフタレートに代表されるエポキシ化脂環式化合物;ビスフェノールAや多価アルコールとエピクロルヒドリンとを縮合した、例えば、ビスフェノールAグリシジルエーテル、エチレングリコールグリシジルエーテル、プロピレングリコールグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル;及び
ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、フェノールポリエチレンオキサイドグリシジルエーテル等に代表されるモノエポキシ化合物類。
水系溶剤としては、例えば、水、水に溶解可能な溶剤、及びこれらの組み合わせが挙げられる。水に溶解可能な溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール;ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン;アセトン、メチルエチルケトン等の低級ケトン類が挙げられる。水系溶剤を添加することにより、成分(A)を分散又は乳化することができ、水系分散液を得ることができる。
塩基性物質としては例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、メチルアミン、プロピルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、モルホリンが挙げられ、好ましくはアンモニア、トリエチルアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、モルホリン、ジメチルエタノールアミンなどが挙げられる。塩基性物質の添加により、成分(A)が酸変性ポリオレフィンの場合に酸性成分を中和し、水性媒体への分散性をより高めることができる。
乳化剤としては、例えば、界面活性剤が挙げられ、必要に応じて適当な界面活性剤を選択できる。界面活性剤としては、例えば、ノニオン界面活性剤(例、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン硬化ひまし油、ポリオキシアルキレン多環フェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート)、アニオン界面活性剤(例、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、メチルタウリル酸塩、スルホコハク酸塩、エーテルスルホン酸塩、エーテルカルボン酸塩、脂肪酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシド)が挙げられ、ノニオン界面活性剤が好ましい。乳化剤の含有量は、特に限定されず、適宜選択すればよい。乳化剤を添加することにより、成分(A)の水性媒体に対する分散性の安定化を図ることができる。
硬化剤としては、例えば、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、ポリアミン化合物、ポリオール化合物、或いはそれらの官能基が保護基でブロックされた架橋剤が挙げられる。硬化剤は1種単独であってもよいし、複数種の組み合わせでもよい。硬化剤を含有する場合、目的に応じて有機スズ化合物、第三級アミン化合物等の触媒を併用してもよい。硬化剤を添加することにより、樹脂組成物中の水酸基、カルボキシル基、アミノ基などの基と硬化剤とが架橋反応し、固形物を得ることができる。
上記以外の任意成分としては、例えば、成分(A)以外の樹脂(例、アルキッド樹脂、水性アクリル樹脂、水性ウレタン樹脂)、防腐剤、レベリング剤、光安定剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、金属塩、酸類、接着成分が挙げられる。
樹脂組成物は、各種形態で使用できる。形態の例としては、有機溶剤を含む樹脂溶液、水系分散液などの溶液の形態、固形物(例、ペレット)の形態が挙げられ、用途など必要に応じて適宜選択できる。
樹脂組成物の製造方法は、成分(A)の製造途中又は製造後に成分(B)及び(C)、並びに必要に応じて任意成分を添加する添加工程を含む方法によればよい。添加工程において、各成分の添加順序は特に限定されない。また各成分は一括添加でもよいし逐次添加でもよい。成分(A)が塩素化ポリオレフィンの場合には、成分(B)及び(C)の添加は、成分(A)を得る際の塩素化反応で用いる塩素化溶媒を濃縮(例えば、固形分50重量%以下、好ましくは45重量%以下)した後に行うことが好ましい。
樹脂組成物は、塗料、インキ、プライマー、接着剤の各種用途において利用可能である。
下記の条件で測定した値である。
測定機器:HLC−8320GPC(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
カラム:TSKgel(東ソー社製)
JIS K7121−1987に準拠し、DSC(セイコー電子工業製)を用い、約5mgの試料を200℃で10分間加熱融解状態を保持した後、10℃/分の速度で降温して−50℃で安定保持した。その後、更に10℃/分で200℃まで昇温して融解した時の融解ピーク温度を測定し、該温度をTmとして評価した。
各試料の、調製直後及び80℃乾燥機中で7日間保管後のそれぞれの重量平均分子量(Mw)を測定した。後者の前者に対する変化率(%)を算出し、変化率が10%以下の場合○、10%を超える場合×と判定した。
各試料の、調製直後及び80℃乾燥機中で7日間保管後のそれぞれの分散度(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))を算出した。後者から前者を差し引いた値を算出し、0.25未満の場合○、0.25以上の場合×と判定した。
各試料の、調製直後及び80℃乾燥機中で7日間保管後の酸化防止剤消費量をGPCチャートピークの比によって算出した。酸化防止剤の消費量が60%未満の場合を○、60%以上70%未満の場合を△、70%以上の場合を×と判定した。
各試料の、80℃乾燥機中で7日間保管後の付着性試験を行った。付着性試験は、保管後の樹脂をトルエンに溶解させ、その溶液と日本製紙製スーパークロンBASのトルエン溶液を樹脂成分重量比2/8で混合し、OPPフィルムにバー塗工した後、2枚のフィルムの塗工面同士を重ね合わせて、140℃−2kg/cm2で10秒間の圧着条件でヒートシールを行い、24時間後にテンシロンにて180度剥離強度試験として評価した。なお、引っ張り速度は50mm/minとした。付着強度が300gf/mm以上の場合を○、300gf/mm未満200gf/mm以上の場合を△、200gf/mm未満の場合を×と判定した。なおスーパークロンBAS単体で付着性試験を行った結果、付着性は確認できなかった。
メルトインデックスが40g/分(JIS K 6758に準じて測定)で融点が148℃で重量平均分子量が200,000のポリプロピレン1,000kgを、グラスライニングされた反応釜に投入し、7,500Lのクロロホルムを加えた。釜内をゲージ圧で0.4MPaまで空気で加圧し、温度115℃で十分に溶解させた。その後、ラジカル重合開始剤としてt−ブチルパーオキシオクトエート750gを加え、上記釜内圧力を0.35MPaに維持しながら塩素ガスを吹き込み、塩素含有率32重量%、分子量100,000の成分(A)としての塩素化ポリプロピレンのクロロホルム溶液を得た。
成分(B)としてのイルガノックス1520の配合量を対樹脂1重量%に変更したほかは、実施例1と同様に行った。
成分(C)としてのピネンの配合量を対樹脂4重量%に変更したほかは、実施例1と同様に行った。
成分(B)としてのイルガノックス1520の配合量を対樹脂0.1重量%に変更したほかは、実施例3と同様に行った。
成分(B)としてのイルガノックス1520の代わりにイルガノックス1010を用いたほかは、実施例1と同様に行った。
成分(C)としてのピネンの代わりにテルピネオールを用いたほかは、実施例1と同様に行った。
成分(C)としてのピネンの代わりにΔ3−カレンを用いて、Δ3−カレンの配合量を対樹脂4重量%に変更したほかは、実施例2と同様に行った。
成分(C)としてのΔ3−カレンの代わりにカンフェンを用いたほかは、実施例7と同様に行った。
成分(C)としてのピネンの代わりに重量平均分子量が5500のポリブタジエンを用いたほかは、実施例1と同様に行った。
成分(C)としてのピネン及び成分(B)としてのイルガノックス1520を無添加としたほかは、実施例1と同様に行った。
成分(C)としてのピネン及び成分(B)としてのイルガノックス1520の代わりに、エポキシ系安定剤であるトリメチロールプロパントリグリシジルエーテルをクロロホルムに溶解して添加したほかは、実施例1と同様に行った。
成分(B)としてのピネンを無添加としたほかは、実施例1と同様に行った。
*成分(B)及び(C)の配合量は、成分(A)の量に対する割合(重量%)で示した。
成分(B)及び(C)を組み合わせることで成分(B)、すなわち酸化防止剤の消費量が抑制された理由は、保存期間中に成分(A)に由来して発生した塩化水素がさらなる脱塩化水素反応を引き起こすと考えられるところ、実施例1〜9では、成分(C)が成分(A)の脱塩化水素反応により生じた塩化水素を吸着し、その結果、成分(B)がそれほど消費されずとも成分(A)の脱塩化水素反応が抑制されるため、と推測される。これらの結果は、本発明の樹脂組成物は経時的な低分子量化が起きにくく、保存性に優れていることを示している。
Claims (10)
- 成分(A):変性ポリオレフィンと、
成分(B):酸化防止剤と、
成分(C):不飽和結合を有する脂肪族系化合物と、
を少なくとも含む樹脂組成物。 - 成分(A)が、塩素化ポリオレフィンを少なくとも含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 塩素化ポリオレフィンの塩素含有率が15〜45重量%である、請求項2に記載の樹脂組成物。
- 変性ポリオレフィンの重量平均分子量が2,000〜250,000である、請求項1から3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 成分(B)が、フェノール系酸化防止剤を少なくとも含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 成分(C)が、テルペン系化合物を少なくとも含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物を有効成分とする塗料。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物を有効成分とするインキ。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物を有効成分とする接着剤。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物を有効成分とするプライマー。
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