JP2021063209A - ポリオレフィン誘導体および複合材料 - Google Patents

Abstract

【課題】両親媒性構造を有するため良好な適用性を有するポリオレフィン誘導体、及びそれを含有する、非極性物質に対する分散性が良好な複合材料を提供する。【解決手段】変性ポリオレフィンとアミン化合物とを反応させることによって形成されるポリオレフィン誘導体であって、前記変性ポリオレフィンは、無水マレイン酸をポリオレフィンにグラフトすることによって形成され、前記アミン化合物は、ポリエーテルアミンおよびアルキルアミンを含み、前記変性ポリオレフィンの無水マレイン酸基１００モル部に対して、前記アルキルアミンの反応量が、１モル部〜４０モル部である、ポリオレフィン誘導体とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ポリマーおよび複合材料に関し、より詳細には、ポリオレフィン誘導体および複合材料に関する。

ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィンは、一般的な汎用プラスチックであり、低密度、加工が容易、低コストおよび総合性能に優れ、様々な分野で広く利用されている。しかしながら、ポリオレフィンは、オレフィン分子の付加重合によって形成される高分子化合物であり、構造的には疎水性官能基（非極性官能基）がほとんどであるため、ポリオレフィンは非極性ポリマーである。また、ポリオレフィンの分子鎖は極性基を含まないため、相容性、接着性、染色性、保湿性および帯電防止性に劣る。したがって、その適用性を高めるためにどのようにポリオレフィンを変性するかは、当業者が現在解決しようとしている問題である。

本発明は、ポリオレフィン誘導体およびそれを含有する複合材料を提供し、そのポリオレフィン誘導体は、両親媒性構造を有する（すなわち、非極性（疎水性）官能基および極性（親水性）官能基の両方を有する）ため、良好な適用性を有する。また、本発明のポリオレフィン誘導体は、無水マレイン酸をグラフトしたポリオレフィンと、ポリエーテルアミンおよび特定の比率のアルキルアミンを含むアミン化合物とを反応させることで得られ、耐熱性および分散性が良好である。また、本発明の複合材料は、非極性物質に対する分散性が良好である。

本発明は、変性ポリオレフィンとアミン化合物とを反応させることによって形成されるポリオレフィン誘導体を提供し、その変性ポリオレフィンは、無水マレイン酸をポリオレフィンにグラフトすることによって形成される。アミン化合物は、ポリエーテルアミンおよびアルキルアミンを含む。変性ポリオレフィン中の無水マレイン酸基１００モル部に対して、アルキルアミンの反応量は、１モル部〜４０モル部である。

本発明の一実施形態では、変性ポリオレフィン中の無水マレイン酸基１００モル部に対して、ポリエーテルアミンの反応量は、６０モル部〜９９モル部である。

本発明の一実施形態では、ポリエーテルアミンの重量平均分子量は、１５００〜５０００である。

本発明の一実施形態では、ポリエーテルアミンは、式（１）で表される化合物および式（２）で表される化合物の少なくとも１つを含む。

式（１）において、Ｒは、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基であり、ａは、０〜８５の整数であり、ｂは、０〜１１２の整数であり、ａとｂの和は、２２〜１１２の整数である。

式（２）において、ｄおよびｆは、それぞれ１以上の整数であり、ｄとｆの和は、２〜８５の整数であり、ｅは、０〜１１２の整数である。

本発明の一実施形態では、アルキルアミンは、式（３）で表される化合物および式（４）で表される化合物の少なくとも１つを含む。

式（３）において、ｍは、２〜５の整数であり、

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、それぞれ、水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表す。

式（４）において、ｎは、０〜３の整数であり、Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基である。

本発明はさらに、式（５）で表される構造単位と式（６）で表される構造単位とを含むポリオレフィン誘導体を提供する。

式（５）において、Ｒ^６は、水素原子またはアルキル基であり、Ａは、オキシアルキレン基を有する１価の有機基であり、＊は、結合位置を表す。

式（６）において、Ｒ^７は、水素原子またはアルキル基であり、Ｂは、１価の有機基であり、その１価の有機基は、アルコキシ基を有する１価の有機基、アルキル基、または窒素原子を有する１価の有機基であり、＊は、結合位置を表す。

本発明の一実施形態において、式（５）で表される構造単位と式（６）で表される構造単位の合計は、１００モル部であり、式（６）で表される構造単位の量は、１モル部〜４０モル部である。

本発明の一実施形態において、式（５）で表される構造単位と式（６）で表される構造単位の合計は、１００モル部であり、式（５）で表される構造単位の量は、６０モル部〜９９モル部である。

本発明の一実施形態において、Ａとしてのオキシアルキレン基を有する一価の有機基の分子量は、１４８０〜４９８５である。

本発明の一実施形態において、Ａとしてのオキシアルキレン基を有する１価の有機基は、式（５−１）で表される基または式（５−２）で表される基である。

式（５−１）において、Ｒは、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基であり、ａは、０〜８５の整数であり、ｂは、０〜１１２の整数であり、ａとｂの和は、２２〜１１２の整数であり、＊は、結合位置を表す。

式（５−２）において、ｄおよびｆは、それぞれ１以上の整数であり、ｄとｆの和は、２〜８５の整数であり、ｅは、０〜１１２の整数であり、＊は、結合位置を表す。

本発明の一実施形態において、Ｂとしての１価の有機基は、式（６−１）で表される基または式（６−２）で表される基である。

式（６−１）において、ｍは、２〜５の整数であり、

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、それぞれ水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表す。

式（６−２）において、ｎは、０〜３の整数であり、Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基である。

本発明の一実施形態において、Ａとしてのアルコキシ基を有する１価の有機基は、式（５−１）で表される基であり、Ｂとしての１価の有機基は、式（６−１）で表される基である。

式（５−１）において、Ｒは、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基であり、ａは、０〜８５の整数であり、ｂは、０〜１１２の整数であり、ａとｂの和は、２２〜１１２の整数であり、＊は、結合位置を表す。

式（６−１）において、ｍは、２〜５の整数であり、

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、それぞれ水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表す。

本発明の一実施形態では、ポリオレフィン誘導体は、ポリオレフィンから誘導された誘導体であり、ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む。

本発明はまた、上記のポリオレフィン誘導体と充填剤とを含む複合材料を提供する。

本発明の一実施形態では、充填剤の１００重量部の量に対して、ポリオレフィン誘導体の量は、１０重量部〜２００重量部である。

本発明の一実施形態では、充填剤は、セラミック、ケイ酸塩層状物質、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、炭酸カルシウム、ウォラストナイト、硫酸バリウム、硫化亜鉛、リトポン、セルロース、またはそれらの組み合わせを含む。

上記に基づいて、本発明は、両親媒性構造を有するポリオレフィン誘導体およびポリオレフィン誘導体を含む複合材料を提供し、したがって、良好な適用性が達成され得る。また、本発明のポリオレフィン誘導体では、無水マレイン酸をグラフトしたポリオレフィンが、ポリエーテルアミンおよびアルキルアミンと反応して、ポリオレフィン誘導体を調製し、そのポリオレフィン誘導体では、主鎖が、ポリオレフィンであり、側鎖が、ポリエーテルアミンおよびアルキルアミンによって導入された官能基を有する。したがって、ポリオレフィン誘導体は、両親媒性構造を有するだけでなく、無水マレイン酸基及び開環カルボン酸をそれぞれ完全に反応させることができ、そのため、ポリオレフィン誘導体の耐熱性の向上に寄与する。また、本発明のポリオレフィン誘導体は、無水マレイン酸をグラフトしたポリオレフィンと、ポリエーテルアミンおよび特定の比率のアルキルアミンを含むアミン化合物とを反応させることによって得られ、耐熱性および分散性が良好である。また、本発明の複合材料は、ポリオレフィン誘導体および充填剤を含むため、非極性物質への分散性が良好であり、ポリオレフィンとの均一混合によって、充填剤の良好な分散効果を介してポリオレフィンの機械的特性を向上させることができる。

添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を示し、詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。

図１は、実施例８のポリオレフィン誘導体のＩＲスペクトルである。 図２は、比較例８のポリオレフィン誘導体のＩＲスペクトルである。

＜ポリオレフィン誘導体＞

本実施形態に係るポリオレフィン誘導体は、ポリオレフィンから誘導された誘導体である。ポリオレフィン誘導体は、変性ポリオレフィン（ａ）とアミン化合物（ｂ）とを反応させることによって形成され、変性ポリオレフィン（ａ）は、無水マレイン酸をポリオレフィンにグラフトすることによって形成される。

これにより、本実施形態では、主鎖としての疎水性ポリオレフィンおよび極性（親水性）官能基に、アミン化合物（ｂ）を付与することによって、ポリオレフィンが両親媒性構造を有し、ポリオレフィン誘導体が、良好な適用性（例えば、帯電防止、保湿および導水など）および良好な耐熱性を有する。

次に、変性ポリオレフィン（ａ）およびアミン化合物（ｂ）について詳細に説明する。

・変性ポリオレフィン（ａ）

変性ポリオレフィン（ａ）は、無水マレイン酸基をポリオレフィンにグラフトすることによって形成される。

ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む。さらに、ポリオレフィンのモノマーは、本発明の効力に影響を与えることなく、エチレン、プロピレンなど以外の他のオレフィンをさらに含んでもよい。

変性ポリオレフィン（ａ）の市販品の具体例としては、ＵＭＥＸ１０１０（三洋化成工業株式会社製、重量平均分子量３０，０００、無水マレイン酸基量：４．５重量％）、Ｅｐｏｌｅｎｅ Ｅ−４３、ＭＰＰ−９１００（アメリカンイーストマンケミカル社製、重量平均分子量：９１００、無水マレイン酸基量：３．９重量％）、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

・アミン化合物（ｂ）

アミン化合物（ｂ）は、ポリエーテルアミン（ｂ１）およびアルキルアミン（ｂ２）を含む。

ポリエーテルアミン（ｂ１）およびアルキルアミン（ｂ２）は、それぞれ、変性ポリオレフィン（ａ）上の無水マレイン酸基との加水分解縮合反応および脱水環化反応によって、変性ポリオレフィン（ａ）に結合して、ポリオレフィン誘導体を形成することができる。

本実施形態において、ポリエーテルアミン（ｂ１）は、最初に、変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基と完全に反応し、次に、変性ポリオレフィン（ａ）の残りの無水マレイン酸基は、過剰のアルキルアミン（ｂ２）と完全に反応して、イミドの環化反応が触媒される。本実施形態において、「反応量」とは、ポリエーテルアミン（ｂ１）およびアルキルアミン（ｂ２）が、そのポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基と実際に反応する量である。特に、ポリエーテルアミン（ｂ１）と変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基とが完全に反応するように制御されているため、反応溶液中のポリエーテルアミン（ｂ１）の量は、その反応量と実質的に同じである。さらに、アルキルアミン（ｂ２）は、変性ポリオレフィン（ａ）に対して過剰の試薬であり、アルキルアミン（ｂ２）は、変性ポリオレフィン（ａ）の残りの無水マレイン酸基と完全に反応する可能性があり、反応溶液中のアルキルアミン（ｂ２）の量は、その反応量と同じではない。

ポリエーテルアミン（ｂ１）のみを用いて変性ポリオレフィン（ａ）と反応させる場合、合成したポリオレフィン誘導体は疎水性官能基と親水性官能基の両方を有しているが、変性ポリオレフィンとポリエーテルアミンの反応が不完全であることは注目に値する。また、ポリエーテルアミンを過剰当量に制御しても、変性ポリオレフィンとポリエーテルアミンとの反応が不完全であり、そのため、合成されたポリオレフィン誘導体の耐熱性が十分でない場合がある。この点、本実施形態では、変性ポリオレフィンとポリエーテルアミンの反応にさらにアルキルアミンを導入することによって、無水マレイン酸基、ポリエーテルアミン、および変性ポリオレフィンのアルキルアミンをより完全に反応させ、その合成反応は効率的である。これにより、本実施形態のポリオレフィン誘導体が得られる。

・ポリエーテルアミン（ｂ１）

ポリエーテルアミン（ｂ１）は、主骨格としてポリエーテルポリオールを有し、そのポリエーテルポリオールの少なくとも一端がアミン基である化合物である。また、ポリエーテルアミン（ｂ１）は、式（１）で表される化合物および式（２）で表される化合物の少なくとも１つを含み、式（１）で表される化合物が好ましい。

式（１）で表される化合物は、ポリエーテルポリオールの両端がそれぞれアミン基およびアルコキシ基であるポリマーである。

式（１）において、Ｒは、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基であり、好ましくはメチル基であり；ａは、０〜８５の整数であり；ｂは、０〜１１２の整数であり、ａとｂの和は、２２〜１１２の整数である。

式（１）で表される化合物の具体例としては、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｍ２０７０（Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製、重量平均分子量：２０００、式（１）中、ａ：１０、ｂ：３１）、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｍ３０８５（Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製、重量平均分子量：３０００、式（１）中、ａ：８、ｂ：５８）、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

式（２）で表される化合物は、ポリエーテルポリオールの両端がアミン基であるポリマーである。

式（２）において、ｄおよびｆは、それぞれ１以上の整数であり、ｄとｆの和は、２〜８５の整数であり、ｅは、０〜１１２の整数である。

式（２）で表される化合物の具体例としては、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ ＥＤ２００１、ＥＤ６０００、Ｄ２０００（Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

ポリエーテルアミン（ｂ１）は、１５００〜５０００、好ましくは２０００〜４０００の重量平均分子量を有することができる。

変性ポリオレフィン中の無水マレイン酸基１００モル部に対して、ポリエーテルアミン（ｂ１）の反応量は、６０モル部〜９９モル部である。ポリエーテルアミン（ｂ１）の反応量が上記範囲内であると、ポリオレフィン誘導体は、良好な耐熱性および分散性を有し、そのため、良好な適用性を有する。ポリエーテルアミン（ｂ１）の反応量が６０モル部未満では、ポリオレフィン誘導体の分散性が低い。ポリエーテルアミン（ｂ１）の反応量が９９モル部を超えると、ポリオレフィン誘導体の耐熱性が低く、変性ポリオレフィンとポリエーテルアミンの合成反応が非効率的である。

・アルキルアミン（ｂ２）

アルキルアミン（ｂ２）は、主骨格として炭化水素を有し、その炭化水素の少なくとも一端がアミン化合物である、化合物である。さらに、アルキルアミン（ｂ２）は、式（３）で表される化合物および式（４）で表される化合物の少なくとも１つを含み、好ましくは式（３）で表される化合物を含む。アルキルアミン（ｂ２）が式（３）で表される化合物を含む場合、ポリオレフィン誘導体は、より良好な分散性を有する。

式（３）において、
ｍは、２〜５の整数であり、好ましくは２〜３の整数であり；

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は、それぞれ、水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表す。

一実施形態では、Ｑが＊−ＮＲ^２Ｒ^３である場合、Ｒ^２およびＲ^３は、好ましくは、それぞれ、メチル基またはエチル基である。

一実施形態では、Ｑが

である場合、Ｒ^４は、好ましくは水素である。

式（３）で表される化合物の具体例としては、３−ジエチルアミノプロピルアミン（ＤＥＸ）、３−ジメチルアミノプロピルアミン（ＤＭＸ）、アミノエチルピペラジン（Ｎ−ＡＥＰ）、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

式（４）において、
ｎは、０〜３の整数であり、好ましくは０または１であり；
Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基であり、好ましくはＣ_１８アルキル基である。

一実施形態では、ｎが０である場合、Ｒ^５は、好ましくはＣ_１８アルキル基である。

一実施形態では、ｎが１である場合、Ｒ^５は、好ましくはＣ_１８アルキル基である。

式（４）で表される化合物の具体例としては、Ｎ−オクタデシルプロパン−１，３−ジアミン（製品名「Ｄｕｏｍｅｅｎ Ｏ」、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ社製）、オクタデシルアミン、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

変性ポリオレフィン中の無水マレイン酸基１００モル部に対して、アルキルアミンの反応量は、１モル部〜４０モル部である。アルキルアミンの反応量が上記範囲内であると、ポリオレフィン誘導体は、良好な耐熱性および分散性を有し、そのため、良好な適用性を有する。アルキルアミンの反応量が４０モル部を超えると、ポリオレフィン誘導体の分散性が低い。アルキルアミンの反応量が１モル部未満では、ポリオレフィン誘導体の耐熱性が低く、変性ポリオレフィンとポリエーテルアミンの合成反応が非効率的である。

＜ポリオレフィン誘導体の調製＞

まず、無水マレイン酸を最初にポリオレフィンにグラフトして、変性ポリオレフィン（ａ）を形成する。無水マレイン酸をポリオレフィンにグラフトする方法は、特に限定されず、例えば、公知の有機合成法によって合成することができ、それはここでは繰り返さない。さらに、市販品を変性ポリオレフィン（ａ）に直接使用することもでき、市販品の具体例は、上に記載されており、ここでは繰り返さない。

次に、変性ポリオレフィン（ａ）を反応溶媒に溶解する。反応溶媒は、非極性溶媒であることが好ましい。非極性溶媒の具体例としては、キシレン、ジクロロベンゼン、塗料溶媒等が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じて他の非極性溶媒を選択してもよい。また、変性ポリオレフィン（ａ）と非極性溶媒との比は、変性ポリオレフィン（ａ）が溶解し、その後の反応を行うことができれば、特に限定されない。

次に、第１の反応ステップにおいて、最初にポリエーテルアミン（ｂ１）を窒素雰囲気下で添加して、変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基と反応させる。次に、アルキルアミン（ｂ２）をさらに添加して、第２の反応ステップにおいて、変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基と反応させる。

第１の反応ステップの温度は、１２０℃〜１７０℃であってもよく、時間は、２時間〜４時間であってもよい。第２の反応ステップの温度は、１２０℃〜１７０℃であってもよく、時間は、４時間〜１０時間であってもよい。

ポリエーテルアミン（ｂ１）およびアルキルアミン（ｂ２）を順次に反応させる必要があることは注目に値する：ポリエーテルアミン（ｂ１）が完全に反応した後、変性ポリオレフィン（ａ）の残りの無水マレイン酸基は、アルキルアミン（ｂ２）を介して完全に反応すると、イミドの環化反応が触媒され、過剰なアルキルアミンは、減圧下での蒸留によって除去され得るかまたは最終生成物中の少量の残留物であり得る。

上記の一連の反応の後、ポリオレフィン誘導体を含む溶液を得ることができる。最後に、減圧下での蒸留を経て溶媒を除去することによって、ポリオレフィン誘導体を得ることができる。

より具体的には、ポリオレフィン誘導体は、式（５）で表される構造単位と式（６）で表される構造単位とを含む。次に、式（５）で表される構造単位および式（６）で表される構造単位について説明する。

式（５）で表される構造単位は、ポリエーテルアミン（ｂ１）と変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基とを反応させて形成されるイミド構造単位である。

式（５）において、
Ｒ^６は、水素原子またはアルキル基であり、好ましくは水素原子またはメチル基であり；
Ａは、オキシアルキレン基を有する１価の有機基であり、好ましくはオキシエチレン基またはオキシプロピレン基を有する１価の有機基であり；
＊は、結合位置を表す。

式（５）において、Ｒ^６が水素原子である場合、ポリオレフィン誘導体の前駆体として使用されるポリオレフィンは、ポリエチレンであり；Ｒ^６がメチル基である場合、ポリオレフィン誘導体の前駆体として使用されるポリオレフィンは、ポリプロピレンである。

式（５）において、オキシアルキレン基を有する１価の有機基は、ポリエーテルアミン（ｂ１）に由来する。オキシアルキレン基は、例えば、オキシエチレン基またはオキシプロピレン基である。「オキシエチレン基」は、（−ＣＨ_２ＣＨ_２−Ｏ−）で表される基であり、エチレンオキシ基とも呼ばれる。「オキシプロピレン基」は、（−ＣＨＣＨ_３ＣＨ_２−Ｏ−）で表される基であり、プロピレンオキシ基とも呼ばれる。

式（５）において、Ａとしてのアルキレンオキシ基を有する１価の有機基は、例えば、式（５−１）で表される基または式（５−２）で表される基であり、好ましくは式（５−１）で表される基である。

式（５）において、Ａとしてのアルキレンオキシ基を有する１価の有機基は、１４８０〜４９８５の分子量、好ましくは１９８０〜３９８５の分子量を有していてもよい。

式（５−１）で表される基は、式（１）で表される化合物に由来する。また、式（５−１）で表される基は、式（１）で表される化合物からアミン基を除くことによって得られる残基である。

式（５−１）において、Ｒは、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基であり、好ましくはメチル基であり；ａは、０〜８５の整数であり；ｂは、０〜１１２の整数であり、ａとｂの和は、２２〜１１２の整数であり、＊は、結合位置を表す。

式（５−２）で表される基は、式（２）で表される化合物に由来する。また、式（５−２）で表される基は、式（２）で表される化合物からアミン基を除くことによって得られる残基である。

式（５−２）において、ｄおよびｆは、それぞれ、１以上の整数であり、ｄとｆの和は、２〜８５の整数であり、ｅは、０〜１１２の整数であり、＊は、結合位置を表す。

式（５）で表される構造単位と式（６）で表される構造単位の合計は、１００モル部であり、式（５）で表される構造単位の量は、６０モル部〜９９モル部である。式（５）で表される構造単位の量が上記範囲内であると、ポリオレフィン誘導体は、良好な耐熱性および分散性を有し、そのため、良好な適用性を有する。式（５）で表される構造単位の量が６０モル部未満であると、ポリオレフィン誘導体の分散性が低い。式（５）で表される構造単位の量が９９モル部を超えると、ポリオレフィン誘導体の耐熱性が低い。

式（５）で表される構造単位はポリエーテルアミン（ｂ１）と変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基とが反応することによって形成されるイミド構造単位であるため、式（５）で表される構造単位と式（６）で表される構造単位との合計量に対する、式（５）で表される構造単位の量の比は、変性ポリオレフィンの無水マレイン酸基の量に対する、ポリエーテルアミン（ｂ１）の反応量の比と実質的に同じであることに留意されたい。

式（６）で表される構造単位は、アルキルアミン（ｂ２）と変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基とが反応することによって形成される構造単位である。

式（６）において、Ｒ^７は、水素原子またはアルキル基であり、好ましくは水素原子またはメチル基であり；
Ｂは、１価の有機基であり、その１価の有機基は、アルコキシ基、アルキル基、または窒素原子を有する１価の有機基であり、好ましくはアルキル基または窒素原子を有する１価の有機基であり；
＊は、結合位置を表す。

式（６）において、Ｒ^７が水素原子である場合、ポリオレフィン誘導体の前駆体として使用されるポリオレフィンは、ポリエチレンであり；Ｒ^７がメチル基である場合、ポリオレフィン誘導体の前駆体として使用されるポリオレフィンは、ポリプロピレンである。

式（６）において、１価の有機基は、アルキルアミン（ｂ２）に由来する。

式（６）において、Ｂとしての１価の有機基は、例えば、式（６−１）で表される基または式（６−２）で表される基であり、好ましくは式（６−１）で表される基である。ポリオレフィン誘導体が式（６−１）で表される基を含むと、ポリオレフィン誘導体は、良好な分散性を有する。

式（６−１）で表される基は、式（３）で表される化合物に由来する。また、式（６−１）で表される基は、式（３）で表される化合物からアミン基を除くことによって得られる残基である。

式（６−１）において、
ｍは、２〜５の整数であり、好ましくは２〜３の整数であり；

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は、それぞれ、水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表す。

一実施形態では、Ｑが＊−ＮＲ^２Ｒ^３である場合、Ｒ^２およびＲ^３は、好ましくはそれぞれ、メチル基またはエチル基である。

一実施形態では、Ｑが

である場合、Ｒ^４は、好ましくは水素である。

式（６−２）で表される基は、式（４）で表される化合物に由来する。また、式（６−２）で表される基は、式（４）で表される化合物からアミン基を除くことによって得られる残基である。

式（６−２）において、ｎは、０〜３の整数であり、好ましくは０または１であり；
Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基であり、好ましくはＣ_１８アルキル基である。

一実施形態では、ｎが０である場合、Ｒ^５は、好ましくはＣ_１８アルキル基である。

一実施形態では、ｎが１である場合、Ｒ^５は、好ましくはＣ_１８アルキル基である。

式（５）で表される構造単位と式（６）で表される構造単位の合計は、１００モル部であり、式（６）で表される構造単位の量は、１モル部〜４０モル部である。式（６）で表される構造単位の量が上記範囲内であると、ポリオレフィン誘導体は、良好な耐熱性および分散性を有し、そのため、良好な適用性を有する。式（６）で表される構造単位の量が４０モル部を超えると、ポリオレフィン誘導体の分散性が低い。式（６）で表される構造単位の量が１モル部未満の場合、ポリオレフィン誘導体の耐熱性が低い。

式（６）で表される構造単位はアルキルアミン（ｂ２）と変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基とが反応することによって形成されるイミド構造単位であるため、式（５）で表される構造単位と式（６）で表される構造単位の合計量に対する、式（６）で表される構造単位の量の比は、変性ポリオレフィンの無水マレイン酸基の量に対する、アルキルアミン（ｂ２）の反応量の比と実質的に同じであることに留意されたい。

ポリオレフィン誘導体は、式（５）で表される構造単位および式（６）で表される構造単位に加えて、他の構造単位を含んでいてもよい。他の構造単位は、例えば、アミド酸構造単位である。ここで、アミド酸構造単位には、ポリエーテルアミン（ｂ１）と変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基とを反応させることによって形成されるアミド酸構造単位が含まれるが、環化反応はまだ起こっておらず；アルキルアミン（ｂ２）と変性ポリオレフィン（ａ）の無水マレイン酸基とを反応させることによって形成されるアミド酸構造単位が含まれるが、まだ環化反応はまだ起こっていない。

一実施形態において、ポリオレフィン誘導体において、Ａとしてのオキシアルキレン基を有する１価の有機基は、式（５−１）で表される基であり、Ｂとしての１価の有機基は、式（６−１）で表される基である。ポリオレフィン誘導体が式（５−１）で表される基と式（６−１）で表される基とを含む場合、ポリオレフィン誘導体は、良好な分散性を有する。

本実施形態のポリオレフィン誘導体の用途は、特に限定されない。例えば、本実施形態のポリオレフィン誘導体は、ポリプロピレン変性の分野、ならびに充填剤または顔料の分散体塗布の分野に適用することができる。

また、充填剤の分散体塗布の分野では、ポリオレフィンの機械的特性を向上させるために、通常、ポリオレフィンに充填剤、ガラス繊維等が混合される。しかしながら、一般的な充填剤（極性充填剤）は、通常、親水性構造を有しているため、ポリオレフィンと均一に混合することが難しい。この点、本実施形態のポリオレフィン誘導体は、両親媒性構造を有しているため、ポリオレフィン誘導体は、親水性官能基を介して充填剤と結合することができる。これによって、ポリオレフィン誘導体と充填剤とを組み合わせることによって形成される複合材料を、ポリオレフィンに均一に混合して、充填剤を介してポリオレフィンの機械的特性を向上させる効果を達成することができる。以下、ポリオレフィン誘導体と充填剤とを組み合わせることによって形成される複合体の例について説明する。

＜複合材料＞

本実施形態に係る複合材料は、上記のポリオレフィン誘導体と充填剤とを含む。

充填剤としては、セラミック、ケイ酸塩層状物質、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、炭酸カルシウム、ウォラストナイト、硫酸バリウム、硫化亜鉛、リトポン、セルロース、またはそれらの組み合わせが挙げられる。ケイ酸塩層状物質の具体例としては、クレー、タルク、マイカ、カオリン、またはそれらの組み合わせが挙げられる。また、リトポンは、白色顔料であり、硫化亜鉛と硫酸バリウムを成分とした混合物である（ＣＡＳ番号 １３４５−０５−７）。

充填剤１００重量部に対して、ポリオレフィン誘導体の量は、１０重量部〜２００重量部である。ポリオレフィン誘導体の量が１０重量部〜２００重量部の範囲内である場合、ポリプロピレン複合材料の分散性および機械的特性の両方が十分であり得る。ポリオレフィン誘導体の量が１０重量部未満の場合、分散性が十分ではない。ポリオレフィン誘導体の量が２００重量部を超えると、多量のポリオレフィン誘導体の導入のために機械的特性が低下する。

複合材料の調製方法は、特に限定されない。例えば、ポリオレフィン誘導体および充填剤を、押出機または混練機で混合してもよいし；または、充填剤およびポリオレフィン誘導体を、適切な温度でホモジナイザーまたはビーズミルによって表面改質のためにキシレンに添加し、その後、キシレンを除去して複合材料を得てもよい。

本発明をより具体的に説明するために、実施例を以下に提供する。以下の実験について説明するが、使用した材料とそれぞれの量と比、ならびに処理の詳細と処理手順などは、本発明の範囲を超えることなく、適切に変更することができる。したがって、以下に説明する実験に基づいて、本発明を限定的に解釈すべきではない。

＜ポリオレフィン誘導体の調製とその評価結果＞

ここで、ポリオレフィン誘導体の実施例１〜８および比較例１〜９について説明する。

［実施例１］

変性ポリオレフィンとして１２．１３ｇの無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン（ＰＰｇＭＡ、５．６２ミリモルの無水マレイン酸基を含む、三洋化成工業社製、製品名：ＵＭＥＸ １０１０、重量平均分子量：３０，０００、無水マレイン酸基の量：４．５４重量％）および反応溶媒として１００ｇのキシレンを、２５０ｍＬの三口フラスコに加えた後、還流管をその三口フラスコに取り付け、そのボトルの口をゴムストッパーで密封した。次に、乾燥窒素を連続的に導入しながら、温度１６０℃のオイルバスにその装置を設置し、３０分間、還流下で加熱して、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンを溶解させた。次に、１０．１ｇのポリエーテルアミン（３．３７ｍｍｏｌのアミン基を含む）（製品名「Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｍ３０８５」、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製、重量平均分子量：３，０００）を加え、その混合物を２時間反応させた。次に、０．９１０ｇのＮ−オレイル−１，３−ジアミノプロパン（Ｎ−Ｏｌｅｙｌ−１，３− ｄｉａｍｉｎｏｐｒｏｐａｎｅ、製品名「Ｄｕｏｍｅｅｎ Ｏ」、２．８０ｍｍｏｌ）を加え、その混合物を４時間反応させた。最後に、回転式減圧濃縮機でキシレンを除去した後、２１．５ｇのポリオレフィン誘導体を得た。

［実施例２および５〜８、比較例６および７］

実施例２、５〜８ならびに比較例６および７の調製方法は、各成分のタイプおよび量ならびに溶媒の量を変更したこと以外は実施例１のそれと同じである。その例のそれぞれの組成およびその量を表１に示す。

［実施例３］

変性ポリオレフィンとして１２．１３ｇの無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン（ＰＰｇＭＡ、５．６２ミリモルの無水マレイン酸基を含む、三洋化成工業社製、製品名：ＵＭＥＸ １０１０、重量平均分子量：３０，０００、無水マレイン酸基の量：４．５４重量％）および反応溶媒として６０ｇのキシレンを、２５０ｍＬの三口フラスコに加えた後、還流管をその三口フラスコに取り付け、そのボトルの口をゴムストッパーで密封した。次に、乾燥窒素を連続的に導入しながら、温度１６０℃のオイルバスにその装置を設置し、３０分間、還流下で加熱して、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンを溶解させた。次に、１５．２ｇのポリエーテルアミン（５．０７ｍｍｏｌのアミン基を含む）（製品名「Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｍ３０８５」、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製、重量平均分子量：３０００）を加え、その混合物を２時間反応させた。次に、０．３７０ｇのＮ−オレイル−１，３−ジアミノプロパン（製品名「Ｄｕｏｍｅｅｎ Ｏ」、１．１４ｍｍｏｌ）を加え、その混合物を４時間反応させた。次に、０．３３ｇの３−ジエチルアミノプロピルアミン（ＤＥＸ、２．５３ｍｍｏｌ）をさらに加えて、その混合物を４時間反応させた。最後に、回転式減圧濃縮機でキシレンを除去した後、ポリオレフィン誘導体を得た。

［実施例４］

実施例４の調製方法は、０．３７０ｇのＮ−オクタデシルプロパン−１，３−ジアミンを０．３００ｇのオクタデシルアミンで置き換えて、各成分のタイプおよび量ならびに溶媒の量を変更したこと以外は、実施例３のそれと同じである。各実施例の組成およびその量を表１に示す。

［比較例１］

比較例１は、ポリマーを添加せずに分散性を直接測定した対照群である。

［比較例２］

比較例２では、比較例として、変性ポリオレフィン（ＰＰｇＭＡ、５．６２ミリモルの無水マレイン酸基を含む、三洋化成工業社製の製品名：ＵＭＥＸ １０１０、重量平均分子量：３０，０００、無水マレイン酸基の量：４．５４重量％）を直接使用した。

［比較例３］

比較例３では、比較例として「Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｍ２０７０」を直接使用した。

［比較例４］

比較例４では、比較例として「Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｍ３０８５」を直接使用した。

［比較例５］

比較例５の調製方法は、各成分のタイプおよび量ならびに溶媒の量を変更したことと、ポリエーテルアミンを添加して反応を行うステップを省略したこと以外は実施例１のそれと同じである。比較例５の組成およびその量を表１に示す。

［比較例８および９］

比較例８および９の調製方法は、各成分のタイプおよび量ならびに溶媒の量を変更したことと、アルキルアミンを添加して反応を行うステップを省略したこと以外は実施例１のそれと同じである。比較例８および９の組成およびその量を表１に示す。

実施例８および比較例８のポリオレフィン誘導体のＩＲスペクトルは、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）を用いて、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）（モデル「Ｓｐｅｃｔｒｕｍ １００」、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製）によって測定した。図１は、実施例８のポリオレフィン誘導体のＩＲスペクトルである。図１を参照されたい。図１は、波数１７００ｃｍ^−１および１７７８ｃｍ^−１においてイミドを表すシグナルを示している。これは、実施例８のＰＰｇＭＡの無水マレイン酸基が完全に反応してイミドになったことを意味する。

図２は、比較例８のポリオレフィン誘導体のＩＲスペクトルである。図２を参照されたい。図２は、波数１７００ｃｍ^−１および１７７８ｃｍ^−１においてイミドを表すシグナル、波数１７２５ｃｍ^−１においてカルボン酸を表すシグナル、および波数１６６０ｃｍ^−１においてアミド基のアミン基を表すシグナルを示している。これは、比較例８の反応において、過剰のＭ２０７０がＰＰｇＭＡと反応して、ＰＰｇＭＡの無水マレイン酸基がＭ２０７０のアミン基と完全に反応したが、反応後すべてがイミドになったわけではないことを意味する。

［評価方法］

１．耐熱性

熱重量分析装置（モデル「Ｑ−５００」、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製）を用いて、実施例１〜８および比較例２〜９のポリマーを熱重量分析にかけた。分析条件は、空気雰囲気、開始温度が３０℃、１０℃／分の速度で１４０℃まで加熱し、その温度を２０分間維持した。次に、１０℃／分の速度で３００℃まで加熱し、その温度を２０分間一定に保った。その重量損失割合は、式（Ｉ）によって計算した。重量損失の割合が低いほど、そのポリマーの耐熱性は、良好である。逆に、重量損失の割合が高いほど、そのポリマーの耐熱性が悪いことを示す。

式（Ｉ）において、Ｍ_１４０℃は、サンプルが１４０℃で加熱を開始する重量であり、Ｍ_３００℃は、３００℃で２０分間保持したサンプルの重量であり、Ｍ_搭載は、はかりで測定したサンプルの元の重量である。

２．分散性

２．１ 粘度

実施例１〜８および比較例１〜９のポリマーをキシレンに分散させた後、粘度計（モデル「Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ ＤＶ−ＩＩ＋Ｐｒｏ」、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社製）を用いて、２５℃および１５ ＲＰＭでその溶液の粘度を測定した。

２．２ ろ過性

１．００ｇの有機変性クレー（製品名「Ｔｉｘｏｇｅｌ ＶＰ」、ＢＹＫ社製、ドイツ）、１．００ｇの実施例１〜８および比較例１〜９のポリマー、６０．００ｇの０．３ｍｍジルコニウムボール、および２９．００ｇのキシレンを、５０．００ｍｌの容積および２．５ｃｍの直径を有するプラスチック管に加えた。Ｒｅｄ Ｄｅｖｉｌ分散機（モデル「１４００−０Ｈ」、Ｒｅｄ Ｄｅｖｉｌ社製、米国）で２時間分散した後、その分散体を除去した。次に、２８００メッシュと３．８ｃｍ^２のろ過面積の金属膜を用いてろ過を行い、閉塞時に通過できたスラリーの重量を記録した。

ろ過性の評価基準は、以下に示すとおりである：
ＮＤ：その溶液がコロイドを形成し、ろ過性が測定されない場合がある；
不良：通過し得るスラリーの重量が３ｇ以下；
許容範囲：通過し得るスラリーの重量が３ｇより多く９ｇ以下；
良：通過し得るスラリーの重量が９ｇより多く１８ｇ以下；
優：通過し得るスラリーの重量が１８ｇより多い。

実施例１〜８のポリオレフィン誘導体を合成するステップにおいて、変性ポリオレフィンの無水マレイン酸基およびポリエーテルアミンのアミン基が、最初に完全に反応するように制御し、次いで過剰のアルキルアミンを、変性ポリオレフィンの残りの無水マレイン酸基と反応させたことに留意されたい。

表１において、「無水マレイン酸基の量」は、変性ポリオレフィンの無水マレイン酸基の量である。「アミン基量」は、ポリエーテルアミンのアミン基の量であり、Ｍ３０８５とＭ２０７０の単一分子は、どちらも１つのアミン基のみ含み、変性ポリオレフィンの無水マレイン酸基と、ポリエーテルアミンのアミン基が完全に反応したため、ポリエーテルアミンのアミン基の量は、反応溶液中のポリエーテルアミンの量と実質的に同じであった。「アルキルアミンの量」は、反応溶液中のアルキルアミン（過剰試薬）の量である。

表１の「モル比」は、変性ポリオレフィンに含まれる無水マレイン酸基、実際にその無水マレイン酸基と反応したポリエーテルアミン、および実際にその無水マレイン酸基と反応したアルキルアミンのモル比である。上記のモル比が、無水マレイン酸基、無水マレイン酸基との反応およびポリエーテルアミンに由来する残基（つまり、ポリエーテルアミンからアミン基が除去された後の残基）、ならびに無水マレイン酸基との反応および最終生成物としてのポリマー中のアルキルアミンに由来する残基（すなわち、アルキルアミンからアミン基が除去された後の残基）のモル比とも等しいことは注目に値する。

また、表１において、略号は以下のとおりである：
ＰＰｇＭＡ：無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン（ＰＰｇＭＡ、三洋化成工業社製、製品名ＵＭＥＸ １０１０、重量平均分子量３０，０００、無水マレイン酸基の量：４．５４重量％）。
Ｍ３０８５：Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｍ３０８５（Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ社製、重量平均分子量：３０００）。
Ｍ２０７０：Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ Ｍ２０７０（Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ社製、重量平均分子量：２０００）。
ＤｕＯ：Ｎ−オレイル−１，３−ジアミノプロパン（製品名：Ｄｕｏｍｅｅｎ Ｏ、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ社製）。
ＤＭＸ：３−ジメチルアミノプロピルアミン。
ＤＥＸ：３−ジエチルアミノプロピルアミン。
Ｎ−ＡＥＰ：アミノエチルピペラジン。

［評価結果］

表１によれば、変性ポリオレフィンに含まれる無水マレイン酸基のモル比が１．００の場合、アルキルアミンのモル比は、０．０１〜０．４０の範囲であり、ポリエーテルアミンのモル比が０．６０〜０．９９（実施例１〜８）の範囲だった場合、ポリオレフィン誘導体は、良好な耐熱性および分散性を有していた。

ポリマーを添加しない場合（比較例１）、その溶液粘度は、非常に高く、その溶液は、コロイドを形成し、そして有機変性クレーおよびキシレンは、ジルコニウムボールを包み、その粘度を測定できなかった。

変性ポリオレフィン（ＰＰｇＭＡ）（比較例２）は、低い耐熱性と低い分散性を有していた。

ポリエーテルアミン（比較例３および４）は、低い耐熱性を有していた。

アルキルアミンのみを用いて変性ポリオレフィンと反応させた場合（比較例５）、ポリオレフィン誘導体は、良好な耐熱性を有していたが、その分散性は低かった。

変性ポリオレフィンに含まれる無水マレイン酸基のモル比が１．００であり、ポリエーテルアミンのモル比が０．６０未満である場合（実施例６および７）、ポリオレフィン誘導体の分散性は低かった。したがって、反応物中のポリエーテルアミンの比が十分に高くない場合、ポリオレフィン誘導体の分散性は、低かった。

ポリエーテルアミンのみを用いて変性ポリオレフィンと反応させた場合（比較例８および９）、ポリオレフィン誘導体の耐熱性は、低かった。また、変性ポリオレフィンに対するポリエーテルアミンの当量が過剰であった場合、変性ポリオレフィンとポリエーテルアミンとの反応が不完全であり、合成したポリオレフィン誘導体は、不十分な耐熱性を有する場合がある。また、分子量の大きいポリエーテルアミンを使用した場合、ポリオレフィン誘導体の全体のオキシアルキレン基（エーテル基）が増加し、比較例９のポリオレフィン誘導体（Ｍ３０８５、ポリエーテルアミンの分子量は３０００）は、比較例８のポリオレフィン誘導体（Ｍ２０７０、ポリエーテルアミンの分子量は２０００）よりも耐熱性が悪かった。

＜複合材料の調製と評価結果＞

次に、実施例１のポリオレフィン誘導体を用いて複合材料を形成した実施例９〜１５と、そのポリオレフィン誘導体を用いない比較例１０〜１６について説明する。

［実施例９〜１４］

表２に従い、１．５ｇの充填剤、１．０ｇの実施例１のポリオレフィン誘導体、６０．０ｇの０．３ｍｍのジルコニウムボール、および２９．０ｇのキシレンを、５０ｍｌの容量と２．５ｃｍの直径を有するプラスチック管に入れた。Ｒｅｄ Ｄｅｖｉｌ分散機（モデル「１４００−０Ｈ」、Ｒｅｄ Ｄｅｖｉｌ社製、米国）で２時間分散した後、３０分放置して分散体を得た。

［実施例１５］

表２に従い、０．２２ｇのセルロースを充填剤として使用したこと以外は、実施例９〜１４と同じ方法で分散体を調製した。

［比較例１０〜１５］

表２に従い、１．５ｇの充填剤、６０．０ｇの０．３ｍｍのジルコニウムボール、および２９．０ｇのキシレンを、５０ｍｌの容積と２．５ｃｍの直径を有するプラスチック管に入れた。Ｒｅｄ Ｄｅｖｉｌ分散機（モデル「１４００−０Ｈ」、Ｒｅｄ Ｄｅｖｉｌ社製、米国）で２時間分散した後、３０分放置すると、固液成層化現象の発生が観察された。固液成層現象が発生しなかった場合、分散体が得られた。

［比較例１６］

表２に従い、０．２２ｇのセルロースを充填剤として使用したこと以外は、比較例１０〜１５と同じ方法でサンプルを調製した。

表２の実施例９〜１５において、充填剤の重量パーセントは、充填剤、ポリオレフィン誘導体、およびキシレンから構成される分散体の総重量に対する、充填剤の重量のパーセントである。ポリオレフィン誘導体の重量パーセントは、充填剤、ポリオレフィン誘導体、およびキシレンから構成される分散体の総重量に対する、ポリオレフィン誘導体の重量のパーセントである。また、表２の比較例１０〜１５において、充填剤の重量パーセントは、充填剤とキシレンから構成されるサンプルの総重量に対する、充填剤の重量のパーセントである。

さらに、表２における各充填剤の製品名およびメーカーを以下の表３に示す：

［評価結果］

表２において、分散体の固形分量および分散体の粘度を使用して、キシレンなどの低極性溶媒中に分散した実施例９〜１５の複合材料（充填剤とポリオレフィン誘導体の混合物）および比較例１０〜１６の充填剤の量を評価した。

分散体の固形分量に関して、分散体の固形分量がより低い場合、それは、ポリオレフィン誘導体による充填剤の表面改質が良好であり、したがって、キシレン中での複合材料の分散性が良好であることを示す。また、表２において、分散体の固形分量が「ＮＤ」の場合、それは、その溶液がコロイドを形成し、分散体の固形分量を測定できない（すなわち、キシレンへの分散性が低い）ことを示す。また、分散体の固形分量が「固液成層」の場合、それは、充填剤のみではキシレンなどの非極性物質と均一に混合できない（すなわち、キシレンへの分散性が低い）ことを示す。

分散体の粘度に関して、分散体の粘度がより低い場合、ポリオレフィン誘導体は、充填剤に対する良好な表面改質効果を有し、したがって、キシレンにおける複合材料の分散性はより良好であった。また、表２において、分散体の粘度が「ゲル化」の場合、それは、その溶液がコロイドを形成した（すなわち、キシレンへの分散性が低い）ことを示す。また、分散体の粘度が「ＮＤ」の場合、固液成層化現象が発生し、その分散体の粘度が測定できない（すなわち、充填剤のみではキシレンなどの非極性物質と均一に混合できない）場合がある。

キシレンは低極性溶媒であったため、複合材料がその非極性ポリオレフィンに分散したその状態は、キシレン中の複合材料または充填剤の分散性から推測され得ることに言及されるべきである。また、複合材料がキシレンにおける良好な分散性を有する場合、その複合材料は、ポリオレフィンにおける良好な分散性も有し、充填剤の分散体塗布の分野に適していると考えられる。

表２によれば、充填剤のみ（比較例１０〜１６）をキシレンに分散させた場合、その溶液がコロイドを形成し、粘度が極めて高く（比較例１０）、その粘度が高くなった、または、固液成層化現象が直接発生し、キシレンにおける均一な分散が起こらなかった（比較例１１〜１６）ことがわかった。充填剤のみでは、キシレンまたはポリオレフィンなどの非極性物質と均一に混合できない場合があると推測される。

対照的に、充填剤をポリオレフィン誘導体（実施例９〜１５）と混合してキシレンに分散させた場合、分散体の粘度は、著しく低下し得る。また、実施例９〜１５の分散体も、ある程度の分散体固形分量を有していた。したがって、ポリオレフィン誘導体は、非極性物質中の充填剤の分散性を大幅に改善することができる。また、ポリオレフィン誘導体と充填剤を組み合わせることによって形成された複合材料は、ポリオレフィンなどの非極性物質と均一に混合して、充填剤によってそのポリオレフィンの機械的特性を向上させる効果が得られると考えられる。

以上より、本発明のポリオレフィン誘導体は、両親媒性構造を有するため、良好な適用性を有する。また、本発明のポリオレフィン誘導体では、無水マレイン酸をグラフトしたポリオレフィンがポリエーテルアミンおよびアルキルアミンと反応して、主鎖がポリオレフィンであり、側鎖がポリエーテルアミンとアルキルアミンを含む官能基を調製する。したがって、ポリオレフィン誘導体は、両親媒性構造を有するだけでなく、無水マレイン酸基と開環カルボン酸とを完全に反応させることができ、そのため、ポリオレフィン誘導体の耐熱性の向上に寄与する。また、本発明のポリオレフィン誘導体は、無水マレイン酸をグラフトしたポリオレフィンと、ポリエーテルアミンおよび特定の比のアルキルアミンを含むアミン化合物とを反応させることによって得られ、ポリオレフィン誘導体は、良好な耐熱性および分散性を有する。さらに、本発明の複合材料は、ポリオレフィン誘導体および充填剤を含み、そのため、非極性物質中での良好な分散性が達成され、それにより、ポリオレフィンとの均一な混合が達成され、充填剤の良好な分散効果でポリオレフィンの機械的特性を改善することができる。

本発明は、ポリオレフィン誘導体およびそれを含有する複合材料を提供し、ポリオレフィン誘導体は、両親媒性構造を有し（すなわち、非極性（疎水性）官能基と極性（親水性）官能基の両方を有し）、そのため、良好な適用性を有する。また、本発明のポリオレフィン誘導体は、無水マレイン酸をグラフトしたポリオレフィンと、ポリエーテルアミンおよび特定の比のアルキルアミンを含むアミン化合物とを反応させることによって得られ、良好な耐熱性および分散性を有する。また、本発明の複合材料は、非極性物質に対する良好な分散性を有する。

本発明の一実施形態では、アルキルアミンは、式（３）で表される化合物および式（４）で表される化合物の少なくとも１つを含む。

式（３）において、ｍは、２〜５の整数であり、

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、それぞれ、水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表す。

式（４）において、ｎは、０〜３の整数であり、Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基またはオレイル基（ｏｌｅｙｌ ｇｒｏｕｐ）である。

本発明の一実施形態において、Ｂとしての１価の有機基は、式（６−１）で表される基または式（６−２）で表される基である。

式（６−１）において、ｍは、２〜５の整数であり、

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、それぞれ水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表す。

式（６−２）において、ｎは、０〜３の整数であり、Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基またはオレイル基である。

式（４）において、
ｎは、０〜３の整数であり、好ましくは０または１であり；
Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基またはオレイル基であり、好ましくはＣ_１８アルキル基またはオレイル基である。

一実施形態では、ｎが１である場合、Ｒ^５は、好ましくはＣ_１８アルキル基またはオレイル基である。

式（４）で表される化合物の具体例としては、Ｎ−［（Ｚ）−９−オクタデセニル］プロパン−１，３−ジアミン（即ち、Ｎ−オレイル−１，３−ジアミノプロパン）（製品名「Ｄｕｏｍｅｅｎ Ｏ」、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ社製）、オクタデシルアミン、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

式（６−２）で表される基は、式（４）で表される化合物に由来する。また、式（６−２）で表される基は、式（４）で表される化合物からアミン基を除くことによって得られる残基である。

式（６−２）において、ｎは、０〜３の整数であり、好ましくは０または１であり；
Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基またはオレイル基であり、好ましくはＣ_１８アルキル基またはオレイル基である。

一実施形態では、ｎが１である場合、Ｒ^５は、好ましくはＣ_１８アルキル基またはオレイル基である。

実施例４の調製方法は、０．３７０ｇのＮ−オレイル−１，３−ジアミノプロパンを０．３００ｇのオクタデシルアミンで置き換えて、各成分のタイプおよび量ならびに溶媒の量を変更したこと以外は、実施例３のそれと同じである。各実施例の組成およびその量を表１に示す。

Claims (16)

1. 変性ポリオレフィンとアミン化合物とを反応させることによって形成されるポリオレフィン誘導体であって、
   前記変性ポリオレフィンは、無水マレイン酸をポリオレフィンにグラフトすることによって形成され、
   前記アミン化合物は、ポリエーテルアミンおよびアルキルアミンを含み、
   前記変性ポリオレフィンの無水マレイン酸基１００モル部に対して、前記アルキルアミンの反応量が、１モル部〜４０モル部である、ポリオレフィン誘導体。
2. 前記変性ポリオレフィンの無水マレイン酸基１００モル部に対して、前記ポリエーテルアミンの反応量が、６０モル部〜９９モル部である、請求項１に記載のポリオレフィン誘導体。
3. 前記ポリエーテルアミンの重量平均分子量が、１５００〜５０００である、請求項１または２に記載のポリオレフィン誘導体。
4. 前記ポリエーテルアミンが、式（１）で表される化合物および式（２）で表される化合物の少なくとも１つを含み、
   

   

   式（１）において、Ｒは、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基であり、ａは、０〜８５の整数であり、ｂは、０〜１１２の整数であり、ａとｂの和は、２２〜１１２の整数であり、
   

   

   式（２）において、ｄおよびｆは、それぞれ１以上の整数であり、ｄとｆの和は、２〜８５の整数であり、ｅは、０〜１１２の整数である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリオレフィン誘導体。
5. 前記アルキルアミンが、式（３）で表される化合物および式（４）で表される化合物の少なくとも１つを含み、
   

   

   式（３）において、ｍは、２〜５の整数であり、
   

   

   Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、それぞれ、水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表し、
   

   

   式（４）において、ｎは、０〜３の整数であり、Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリオレフィン誘導体。
6. 式（５）で表される構造単位と式（６）で表される構造単位とを含む、ポリオレフィン誘導体であって、
   

   

   式（５）において、Ｒ^６は、水素原子またはアルキル基であり、Ａは、オキシアルキレン基を有する１価の有機基であり、＊は、結合位置を表し、
   

   

   式（６）において、Ｒ^７は、水素原子またはアルキル基であり、Ｂは、１価の有機基であり、当該１価の有機基は、アルコキシ基を有する１価の有機基、アルキル基、または窒素原子を有する１価の有機基であり、＊は、結合位置を表す、ポリオレフィン誘導体。
7. 式（５）で表される前記構造単位と式（６）で表される前記構造単位の合計１００モル部に対して、式（６）で表される前記構造単位の量が、１モル部〜４０モル部である、請求項６に記載のポリオレフィン誘導体。
8. 式（５）で表される前記構造単位と式（６）で表される前記構造単位の合計１００モル部に対して、式（５）で表される前記構造単位の量が、６０モル部〜９９モル部である、請求項６または７に記載のポリオレフィン誘導体。
9. Ａとしての前記オキシアルキレン基を有する前記一価の有機基の分子量が、１４８０〜４９８５である、請求項６〜８のいずれか一項に記載のポリオレフィン誘導体。
10. Ａとしての前記オキシアルキレン基を有する前記１価の有機基が、式（５−１）で表される基または式（５−２）で表される基であり、
    

    

    式（５−１）において、Ｒは、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基であり、ａは、０〜８５の整数であり、ｂは、０〜１１２の整数であり、ａとｂの和は、２２〜１１２の整数であり、＊は、結合位置を表し、
    

    

    式（５−２）において、ｄおよびｆは、それぞれ１以上の整数であり、ｄとｆの和は、２〜８５の整数であり、ｅは、０〜１１２の整数であり、＊は、結合位置を表す、請求項６〜９のいずれか一項に記載のポリオレフィン誘導体。
11. Ｂとしての前記１価の有機基が、式（６−１）で表される基または式（６−２）で表される基であり、
    

    

    式（６−１）において、ｍは、２〜５の整数であり、
    

    

    Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、それぞれ水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表し、
    

    

    式（６−２）において、ｎは、０〜３の整数であり、Ｒ^５は、Ｃ_８〜Ｃ_２２アルキル基である、請求項６〜１０のいずれか一項に記載のポリオレフィン誘導体。
12. Ａとしての前記オキシアルキレン基を有する前記１価の有機基が、式（５−１）で表される基であり、Ｂとしての前記１価の有機基が、式（６−１）で表される基であり、
    

    

    式（５−１）において、Ｒは、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル基であり、ａは、０〜８５の整数であり、ｂは、０〜１１２の整数であり、ａとｂの和は、２２〜１１２の整数であり、＊は、結合位置を表し、
    

    

    式（６−１）において、ｍは、２〜５の整数であり、
    

    

    Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、それぞれ水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、Ｒ^２およびＲ^３は、同時に水素ではなく、＊は、結合位置を表す、請求項６〜１１のいずれか一項に記載のポリオレフィン誘導体。
13. 前記ポリオレフィン誘導体が、ポリオレフィンから誘導された誘導体であり、前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項６〜１２のいずれか一項に記載のポリオレフィン誘導体。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のポリオレフィン誘導体と充填剤とを含む、複合材料。
15. 前記充填剤の１００重量部の量に対して、前記ポリオレフィン誘導体の量が、１０重量部〜２００重量部である、請求項１４に記載の複合材料。
16. 前記充填剤が、セラミック、ケイ酸塩層状物質、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、炭酸カルシウム、ウォラストナイト、硫酸バリウム、硫化亜鉛、リトポン、セルロース、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１４または１５に記載の複合材料。
    

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