JP2022013994A - 帯電防止剤 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、上記の高分子型帯電防止剤を練り込む方法においても、帯電防止性について十分に満足できるとは言えなかった。
(1)優れた帯電防止性を付与する。
(2)成形品に優れた機械的強度(機械物性)を付与する。
(3)成形時の連続成形性(脱型性)に優れる。
本発明におけるポリアミド(a)は、アミド形成性モノマー(a0)を開環重合又は重縮合したものが挙げられる。
アミド形成性モノマー(a0)としては、ラクタム(a01)、アミノカルボン酸(a02)、およびジアミン(a03)/ジカルボン酸(a04)が挙げられる。
(a01)の開環重合体としては、例えばナイロン4、ナイロン5、ナイロン6、ナイロン8およびナイロン12が挙げられる。
脂肪族ジアミンとしてはC2~40、例えばエチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、1,12-ドデカンジアミン、1,18-オクタデカンジアミンおよび1,20-エイコサンジアミンが挙げられる。
脂環式ジアミンとしては、C5~40、例えば1,3-および1,4-シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン4,4’-ジアミノシクロヘキシルメタンおよび2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパンが挙げられる。
芳香脂肪族ジアミンとしては、C7~20、例えばキシリレンジアミン、ビス(アミノエチル)ベンゼン、ビス(アミノプロピル)ベンゼンおよびビス(アミノブチル)ベンゼンが挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、C6~40、例えばp-フェニレンジアミン2,4-および2,6-トルイレンジアミンおよび2,2-ビス(4,4‘-ジアミノフェニル)プロパンが挙げられる。
芳香環含有ジカルボン酸としてはC8~40(帯電防止性の観点から好ましくは8~16、さらに好ましくは8~14)、例えばオルト-、イソ-又はテレフタル酸、2,6-又は2,7-ナフタレンジカルボン酸、ジフェニル-4,4‘-ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、トリレンジカルボン酸、キシリレンジカルボン酸および5-スルホイソフタル酸アルカリ金属(上記に同じ)塩が挙げられる。
脂環式ジカルボン酸としては、C5~40(帯電防止性の観点から好ましくは6~18、さらに好ましくは8~14)、例えばシクロプロパンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸、ジシクロヘキシル-4,4‘-ジカルボン酸およびショウノウ酸が挙げられる。
装置(一例) :「HLC-8120」[東ソー(株)製]
カラム(一例):「TSKgelGMHXL」[東ソー(株)製](2本)
「TSKgelMultiporeHXL-M」[東ソー(株)製] (1本)
試料溶液:0.3重量%のオルトジクロロベンゼン溶液
溶液注入量:100μl
流量:1ml/分
測定温度:135℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:標準ポリスチレン(TSKstandardPOLYSTYRENE)
12点(分子量:500、1,050、2,800、5,970、
9,100、18,100、37,900、96,400、
190,000、355,000、1,090,000、
2,890,000)[東ソー(株)製]
本発明におけるポリエーテル(b1)としては、特許第3488163号に記載のもの、例えば、ポリエーテルジオール(b1-1)、ポリエーテルジアミン(b1-2)及びこれらの変性物(b1-3)が挙げられる。なお、以下において、ポリエーテル(b1)は、親水性ポリマー(b)、(b)と略記することがある。
重量比[(PO)/(EO)]が、1/99未満では、帯電防止性、連続成形性(脱型性)に劣り、25/75を超えると機械的強度、帯電防止性に劣る。
なお、後述のジオール(b0)が、例えば、エチレングリコールの場合、(EO)の重量とみなして算出し、1,2-プロピレングリコールの場合、(PO)の重量とみなして算出する。
H-(OR1)a-O-E1-O-(R2O)b-H (1)
一般式(1)におけるE1は、ジオール(b0)からすべての水酸基を除いた残基であ
る。
ジオール(b0)としては、炭素数2~12の脂肪族2価アルコール、炭素数5~12の脂環式2価アルコール、炭素数6~18の芳香族2価アルコール及び3級アミノ基含有ジオール等が挙げられる。
炭素数5~12の脂環式2価アルコールとしては、1,4-ジ(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン及び1,5-ジ(ヒドロキシメチル)シクロヘプタン等が挙げられる。
炭素数6~18の芳香族2価アルコールとしては、単環芳香族2価アルコール(キシリレンジオール、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン及びウルシオール等)及び多環芳香族2価アルコール(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’-ジヒドロキシジフェニル-2,2-ブタン、ジヒドロキシビフェニル、ジヒドロキシナフタレン及びビナフトール等)等が挙げられる。
3級アミノ基含有ジオールとしては、炭素数1~12の脂肪族又は脂環式1級アミン(メチルアミン、エチルアミン、シクロプロピルアミン、1-プロピルアミン、2-プロピルアミン、ペンチルアミン、イソペンチルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン及びドデシルアミン等)のビスヒドロキシアルキル化物及び炭素数6~12の芳香族1級アミン(アニリン及びベンジルアミン等)のビスヒドロキシアルキル化物が挙げられる。
これらのうち、帯電防止性の観点から好ましいのは、炭素数2~12の脂肪族2価アルコール及び炭素数6~18の芳香族2価アルコールであり、更に好ましいのはEG及びビスフェノールA、特に好ましいのはEGである。
一般式(1)におけるa及びbは、それぞれ独立に1~300の数であり、好ましくは2~250、更に好ましくは10~100である。
一般式(1)におけるa、bがそれぞれ2以上の場合のR1、R2は、同一でも異なっていてもよく、(OR1)a、(R2O)b部分はランダム結合でもブロック結合でもよい。
AOとしては、炭素数2~4のAO[エチレンオキサイド(以下EOと略記する。)、1,2-又は1,3-プロピレンオキサイド、1,2-、1,3-、1,4-又は2,3-ブチレンオキサイド、及びこれらの2種以上の併用系が用いられるが、必要により他のAO[炭素数5~12のα-オレフィンオキサイド、スチレンオキサイド及びエピハロヒドリン(エピクロルヒドリン等)等]を少しの割合(AOの全重量に基づいて30重量%以下)で併用することもできる。
2種以上のAOを併用するときの結合形式は、ランダム結合、ブロック結合のいずれでもよい。
H2N-R3-(OR4)c-O-E2-O-(R5O)d-R6-NH2 (2)
一般式(2)におけるE2は、ジオール(b0)からすべての水酸基を除いた残基であ
る。
ジオール(b0)としては、前記のものと同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様
である。
一般式(2)におけるR3、R4、R5及びR6は、それぞれ独立に炭素数2~4のアルキレン基である。炭素数2~4のアルキレン基としては、一般式(1)におけるR1及びR2として例示したものと同様のものが挙げられる。
一般式(2)におけるc及びdは、それぞれ独立に1~300の数であり、好ましくは2~250、更に好ましくは10~100である。
一般式(2)におけるc、dがそれぞれ2以上の場合のR4、R5は、同一でも異なっていてもよく、(OR4)c、(R5O)d部分はランダム結合でもブロック結合でもよい。
アミノカルボン酸変性物は、(b1-1)又は(b1-2)と、アミノカルボン酸又はラクタムとを反応させることにより得ることができる。
イソシアネート変性物は、(b1-1)又は(b1-2)と、ポリイソシアネートとを反応させるか、(b1-2)とホスゲンとを反応させることにより得ることができる。
エポキシ変性物は、(b1-1)又は(b1-2)と、ジエポキシド(ジグリシジルエーテル、ジグリシジルエステル及び脂環式ジエポキシド等のエポキシ樹脂:エポキシ当量85~600)とを反応させるか、(b1-1)とエピハロヒドリン(エピクロロヒドリン等)とを反応させることにより得ることができる。
なお、構成単量体(AO)の全重量に基づいて、(EO)と(PO)との合計重量は、好ましくは85~100重量%、更に好ましくは95~100重量%、とくに好ましくは100重量%である。
本発明におけるブロックポリマー(A)は、前記ポリアミド(a)のブロックとポリエテル(b1)のブロックとを構成単位として有する。
(A)のうち、帯電防止性の観点から好ましいのは、ポリアミド(a)であり、(b)がポリエーテルジオール(b1-1)ブロックであるポリエーテルエステルアミドである。
ブロックポリマー(A)の構造としては、導電性の観点から(a)と(b)とが繰り返し交互に結合した[(a)-(b)]n型のものが好ましい。
[(a)-(b)]n型の構造におけるnは、帯電防止性および機械物性の観点から、好ましくは2~50であり、更に好ましくは2.3~30、特に好ましくは2.7~20、最も好ましくは3~10である。nは、ブロックポリマー(A)のMn及び1H-NMR分析により求めることができる。
上記結合のうち、工業的な観点から、好ましいのは、エステル結合、アミド結合である。
エステル化反応の場合、反応を促進させるために、(a)及び(b)の合計重量に基づいて、0.05~0.5重量%の触媒を使用することが好ましい。触媒としては、無機酸(硫酸及び塩酸等)、有機スルホン酸(メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸及びナフタレンスルホン酸等)、アンチモン触媒(三酸化アンチモン等)、錫触媒(モノブチル錫オキサイド及びジブチル錫オキサイド等)、チタン触媒(テトラブチルチタネート、ビストリエタノールアミンチタネート及びシュウ酸チタン酸カリウム等)、ジルコニウム触媒(テトラブチルジルコネート、酢酸ジルコニル等)及び亜鉛触媒(酢酸亜鉛等)等が挙げられる。触媒を使用した場合は、エステル化反応終了後必要により触媒を中和し、吸着剤で処理して触媒を除去・精製することができる。生成水を反応系外に除去する方法としては、以下の方法が挙げられる。
(1)水と相溶しない有機溶媒(例えばトルエン、キシレン及びシクロヘキサン等)を使用して、還流下、有機溶媒と生成水とを共沸させて、生成水のみを反応系外に除去する方法。
(2)反応系内にキャリアガス(例えば空気、窒素、ヘリウム、アルゴン及び二酸化炭素等)を吹き込み、キャリアガスと共に生成水を反応系外に除去する方法。
(3)反応系内を減圧にして生成水を反応系外に除去する方法。
本発明の帯電防止剤(Z)は、前記ブロックポリマー(A)を含有してなる。帯電防止剤(Z)には、さらに、アミド形成性モノマー(c)とを含有してもよい。
前記(A)の重量に基づいて、(c)の重量は、連続成形性、帯電防止性及び機械的強度、帯電防止性の観点から、好ましくは2~12重量%であり、さらに好ましくは3~10重量%、とくに好ましくは4~8重量%である。
アミド形成性モノマー(c)としては、前記アミド形成性モノマー(a0)と同じものが挙げられる。すなわち、該(c)としては、ラクタム(a01)、アミノカルボン酸(a02)、およびジアミン(a03)/ジカルボン酸(a04)が挙げられる。
上記(c)のうち、連続成形性及び帯電防止性の観点から、好ましいのはラクタム(a01)、アミノカルボン酸(a02)、さらに好ましいのはラクタム(a01)、とくに好ましいのは炭素数6~12のラクタムである。
上記(S)の重量は、前記(A)の重量に基づいて、帯電防止性および連続性成形性の観点から、好ましくは1~10重量%、さらに好ましくは2~8重量%、とくに好ましくは3~6重量%である。
(1)(a0)を反応して、(a)を得る。(a)と(b)とを反応して、(A)を得る。さらに、必要により、(a)と(b)との反応前、反応中、反応後に、(c)、(S)を混合する。
(2)(a0)を反応して、(a)を得る。ここで、(a0)を、適宜、残存させることにより、(a)と(c)との混合物を得る。これと(b)とを反応して、(A)と(c)とを含有する(Z)を得る。必要により(S)は、(A)と(c)とを含有したものと混合する。
(3)(a0)を反応して、(a)を得る。(a)と(b)とを反応して、(A)を得る。さらに、(c)と(S)との混合物と、(A)とを混合する。
上記(1)~(3)のうち、(c)と塩(S)とを含有する場合には、(3)の方法が好ましい。
本発明におけるイミダゾリウム塩(S)は、後述のイミダゾリウムカチオンとアニオンとから構成される。
上記イミダゾリウムカチオンのうち、帯電防止性の観点から、好ましいのは1-アルキル(アルキルの炭素数1~3)3-アルキル(アルキルの炭素数1~3)、さらに好ましいのは1-エチル-3-メチルイミダゾリウムである。
上記アニオンのうち、帯電防止性の観点から、好ましいのは炭素数1~20スルホン酸のアニオン、さらに好ましいのはドデシルベンゼンスルホン酸のアニオンである。
本発明の帯電防止性樹脂組成物は、前記帯電防止剤(Z)と、後述の熱可塑性樹脂(E)とを含有してなる。
帯電防止剤(Z)と熱可塑性樹脂(E)との重量比[(Z)/(E)]は、帯電防止性および機械物性の観点から、好ましくは3/97~20/80、さらに好ましくは5/95~15/85である。
樹脂用添加剤(G)としては、相溶化剤(カルボン酸変性ポリプロピレン等)、難燃剤(グアナミン等)、顔料(酸化チタン等)、染料(アゾ系染料等)、核剤(タルク等)、滑剤(カルバナロウワックス等)、可塑剤(ジオクチルフタレート等)、酸化防止剤(トリフェニルホスファイト等)、紫外線吸収剤[2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等]が挙げられる。
樹脂用添加剤(G)の含有量は、用途によって異なるが、帯電防止剤(Z)と熱可塑性樹脂(D)との合計重量に基づいて、例えば45重量%以下、添加効果の観点から、好ましくは0.01~30重量%、さらに好ましくは0.1~10重量%である。
溶融混合する方法としては、一般的にはペレット状または粉体状の成分を適切な混合機
、例えばヘンシェルミキサー等で混合した後、押出機で溶融混合してペレット化する方法
が適用できる。
溶融混合時の各成分の添加順序には特に限定はないが、例えば、
(1)帯電防止剤、(E)および必要により(G)を一括して溶融混合する方法、
(2)本発明の帯電防止剤、および(E)の一部を予め溶融混合して帯電防止剤の高濃度樹脂組成物(マスターバッチ樹脂組成物)を作成し、その後、残りの(E)並びに必要により(G)を溶融混合する方法、が挙げられる。
本発明の成形品は、上記帯電防止性樹脂組成物(Y)を成形して得られる。該成形方法としては、射出成形、圧縮成形、カレンダ成形、スラッシュ成形、回転成形、押出成形、ブロー成形、発泡成形、フィルム成形(キャスト法、テンター法、インフレーション法等)等が挙げられ、目的に応じて任意の方法で成形できる。
このため、各種成形法[射出成形、圧縮成形、カレンダ成形、スラッシュ成形、回転成形、押出成形、ブロー成形、発泡成形およびフィルム成形(例えばキャスト法、テンター法およびインフレーション法)等]で成形されるハウジング製品[家電・OA機器、ゲーム機器および事務機器用等]、プラスチック容器材[クリーンルームで使用されるトレー(ICトレー等)、その他容器等]、各種緩衝材、被覆材(包材用フィルム、保護フィルム等)、床材用シート、人工芝、マット、テープ基材(半導体製造プロセス用等)、並びに各種成形品(自動車部品等)用材料とし幅広く用いることができ、極めて有用である。
[ポリアミド(a-1)の製造]
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製耐圧反応容器に、ε-カプロラクタム79.4部、テレフタル酸11.5部、酸化防止剤[「イルガノックス1010」、チバスペシャリティーケミカルズ(株)製]0.3部及び水6部を投入し、窒素置換後、密閉下、撹拌しながら220℃まで昇温し、同温度(圧力:0.2~0.3MPa)で4時間撹拌し、両末端にカルボキシル基を有するポリアミド(a-1)を得た。
(a-1)の酸価は78、Mnは1,400であった。
[ポリアミド(a-2)の製造]
製造例1と同様の耐圧反応容器に、ω-ラウロラクタム82.5部、テレフタル酸16.3部、酸化防止剤[「イルガノックス1010」、チバスペシャリティーケミカルズ(株)製]0.3部及び水10部を投入し、窒素置換後、密閉下、撹拌しながら220℃まで昇温し、同温度(圧力:0.2~0.3MPa)で4時間撹拌し、両末端にカルボキシル基を有するポリアミド(a-2)を得た。
(a-2)の酸価は109、Mnは1,000であった。
[ポリアミド(a-3)の製造]
製造例1と同様の耐圧反応容器に、ヘキサメチレンジアミン17.7部、アジピン酸37.1部、酸化防止剤[「イルガノックス1010」、チバスペシャリティーケミカルズ(株)製]0.3部及び水160部を投入し、窒素置換後、密閉下、撹拌しながら270℃まで昇温し、同温度(圧力:1.7~1.8MPa)で4時間撹拌し、両末端にカルボキシル基を有するポリアミド(a-3)を得た。
(a-3)の酸価は132、Mnは850であった。
[ブロックポリマー(A-1)]
撹拌機、温度計及び加熱冷却装置を備えた反応容器に、(a-1)209.9部、ポリエーテル(b-1)291.8部、および酢酸ジルコニル7部を投入し、撹拌しながら240℃に昇温し、減圧下(0.013MPa以下)同温度で6時間反応して、ブロックポリマー(A-1)を得た。
なお、(A-1)のMnは22,000、重量比[(a)/(b)]は42/58であった。
製造例11において、表1の反応組成(部)にしたがった以外は、製造例11と同様にして、各ブロックポリマー(A)を得た。結果を表1に示す。
撹拌機、温度計及び加熱冷却装置を備えた反応容器に、ブロックポリマー(A-1)100部と、ε-カプロラクタム(c-1)0部と、塩(S-2)2部とを仕込み、220℃で1時間混合、撹拌した後、ベルト上にストランド状で取出し、ペレット化し、帯電防止剤(Z-1)を得た。
実施例1において、表2の配合組成(部)にしたがった以外は、実施例1と同様にして、各帯電防止剤(Z)を得た。結果を表2に示す。
表3に示す配合組成に従って、帯電防止剤(Z)、熱可塑性樹脂(E)をヘンシェルミキサーで3分間ブレンドした後、ベント付き2軸押出機にて、回転速度90rpm、滞留時間2分間の条件で、260℃で溶融混錬して、各帯電防止性樹脂組成物(Y)を得た。
得られた各帯電防止性樹脂組成物(Y)について、後述の<評価方法>にしたがって、評価した。結果を表3に示す。
各樹脂組成物について射出成形機[ 商品名「PS40E5ASE」、日精樹脂工業(株)]を用い、シリンダー温度260℃、金型温度80℃にて、平板試験片(縦100mm、横100mm、厚さ2mm)を作製した。平板試験片について、超絶縁計「DSM-8103」[東亜電波工業(株)製]を用いて23℃、湿度40%RHの雰囲気下で測定した。
各樹脂組成物について射出成形機[商品名「PS40E5ASE」、日精樹脂工業(株
)]を用い、シリンダー温度260℃、金型温度80℃にて、試験片を作製、ASTM D256 Method A(ノッチ付き、3.2mm厚)に準拠して測定した。
各樹脂組成物について射出成形機[ 商品名「PS40E5ASE」、日精樹脂工業(株)]を用い、シリンダー温度260℃、金型温度80℃、成形サイクル30秒にて、平板試験片(縦70mm、横70mm、厚さ2mm) を1000ショット射出成形後、下記の<評価基準>により脱型性の評価を行った。
1ショット目の脱型に要する抵抗力(単位:N)を(D1)、1000ショット目の脱
型に要する抵抗力を(D1000)として、脱型性を下記式(1)に基づいて評価した。
脱型性(%)=(D1000)×100/(D1) (1)
<評価基準>
◎:110%未満
○:110%以上、120%未満
△:120%以上、130%未満
×:130%以上
(E-1):
ABS樹脂[商品名「セビアン-V320」、ダイセルポリマー(株)製]
(E-2):
耐衝撃性PS樹脂[商品名[HIPS 433]、PSジャパン(株)製]
(E-3):
ポリカーボネート樹脂[商品名[パンライト L-1225L]、帝人化成(株)製]
このため、各種成形法[射出成形、圧縮成形、カレンダ成形、スラッシュ成形、回転成形、押出成形、ブロー成形、発泡成形およびフィルム成形(例えばキャスト法、テンター法およびインフレーション法)等]で成形されるハウジング製品[家電・OA機器、ゲーム機器および事務機器用等]、プラスチック容器材[クリーンルームで使用されるトレー(ICトレー等)、その他容器等]、各種緩衝材、被覆材(包材用フィルム、保護フィルム等)、床材用シート、人工芝、マット、テープ基材(半導体製造プロセス用等)、並びに各種成形品(自動車部品等)用材料とし幅広く用いることができ、極めて有用である。
Claims (8)
- ポリアミド(a)のブロックとポリエーテル(b1)のブロックとを構成単位として有するブロックポリマー(A)を含有してなり、前記(b1)がプロピレンオキサイド(PO)とエチレンオキサイド(EO)とを構成単量体として含み、前記(PO)と(EO)との重量比[(PO)/(EO)]が1/99~25/75である帯電防止剤(Z)。
- 前記ポリエーテル(b1)の数平均分子量(Mn)が1,000~3,500である請求項1記載の帯電防止剤。
- さらに、アミド形成性モノマー(c)とを含有してなり、前記(A)の重量に基づいて(c)の重量が、2~12重量%である請求項1又は2記載の帯電防止剤。
- 前記アミド形成性モノマー(c)が、炭素数6~12のラクタムである請求項1~3のいずれか記載の帯電防止剤。
- さらに、イミダゾリウム塩(S)を含有してなる請求項1~4のいずれか記載の帯電防止剤。
- 請求項1~5のいずれか記載の帯電防止剤(Z)と、熱可塑性樹脂(E)とを含有してなる帯電防止性樹脂組成物(Y)。
- 前記帯電防止剤(Z)と熱可塑性樹脂(E)との重量比[(Z)/(E)]が、3/97~20/80である請求項6記載の帯電防止性樹脂組成物。
- 請求項6又は7記載の帯電防止性樹脂組成物(Y)を成形した成形品。
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