JP2022153292A - 脂肪族ポリカーボネート - Google Patents
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Abstract
【課題】完全に分解しない温度における分解残渣の量を従来よりも低減した脂肪族ポリカーボネートの提供。【解決手段】ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により得られる分子量分布曲線において、15万以上の分子量領域の面積(SH)と、分子量分布曲線の全面積(S)の比(SH/S)が0.3以下である、脂肪族ポリカーボネート。【選択図】なし
Description
本開示は、特定の脂肪族ポリカーボネート等に関する。なお、本明細書に記載される全ての文献の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
金属粒子、セラミック、ガラス等の無機材料と成形用バインダーとを含むスラリーを製造し、成型工程、焼成工程を経ることにより、様々な製品が製造されている。一般的な成形用バインダーとしては、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、セルロース樹脂等が広く使用されている。また、脂肪族ポリカーボネートをバインダーとして利用することも検討されている。例えば、特許文献1にはセラミック用バインダーとしての利用が、特許文献2にははんだペースト用バインダーとしての利用が開示されている。
成型用バインダーは焼成により完全に消失することが好ましく、よって、熱分解温度が低く、且つ低残渣を特徴とする樹脂を用いることが好ましい。熱分解性の指標には、一般的に分解開始温度や熱分解後の残渣量が用いられ、分解開始温度の低いバインダーや残渣量が少ないバインダーが求められる。しかし、例えば無機材料や添加剤の耐熱性の観点から、バインダーが完全に分解しない温度までしか加熱できずに、ある程度バインダー成分が残った状態で成形体を得ることもある。特許文献3には、脂肪族ポリカーボネートをバインダーとして用いた硫化物固体電解質が開示されており、残留するバインダー由来の成分がイオン伝導度を向上させることが示されている。しかし、一般的には残渣は最終製品に悪影響を及ぼすことが多い。そのため、バインダーの完全分解温度を低くしたり、バインダーが完全に分解しない温度でも残渣量をできるだけ低減したりする技術が望まれている。例えば、特許文献4には光酸発生剤と紫外線照射の組み合わせにより、脂肪族ポリカーボネートの分解開始温度を下げるとともに、完全分解温度も下げることができることが記載されている。また、特許文献5には脂肪族ポリカーボネートに副生成物として含まれ得るエーテル結合をなくすことにより、従来よりも低温で消失することが記載されている。
添加剤により脂肪族ポリカーボネートの分解温度を下げる手法は、その添加剤が脂肪族ポリカーボネート以外の成分にも影響を与えるおそれがある。また、エーテル構造を全く含まない脂肪族ポリカーボネートを工業的に製造することは容易ではない。
そこで、本発明者らは、完全に分解しない温度における分解残渣の量を従来よりも低減した脂肪族ポリカーボネートを提供すべく検討を行った。
本発明者らは、特定の分子量分布を有する脂肪族ポリカーボネートであると、完全に分解しない温度における熱分解残渣の量が従来の脂肪族ポリカーボネートよりも低減する可能性を見出し、さらに改良を重ねた。
本開示は例えば以下の項に記載の主題を包含する。
項1.
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により得られる分子量分布曲線において、15万以上の分子量領域の面積(SH)と、分子量分布曲線の全面積(S)の比(SH/S)が0.3以下である、脂肪族ポリカーボネート。
項2.
質量平均分子量が50000以上250000以下である、項1に記載の脂肪族ポリカーボネート。
項3.
脂肪族ポリカーボネートがカーボネート結合とエーテル結合とを含む項1又は2に記載の脂肪族ポリカーボネート。
項4.
カーボネート結合及びエーテル結合の全量に対するエーテル結合の割合が10モル%以下である、項3に記載の脂肪族ポリカーボネート。
項5.
質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が2~20である、項1~4のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
項6.
質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が8.5~17である、項1~4のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
項7.
脂肪族ポリカーボネートがポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、ポリブチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種である、項1~6のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
項8.
窒素雰囲気下、10℃/分の昇温速度で室温から500℃まで昇温させたとき、分解率95%となる温度(Td95)が300℃以下である、項1~7のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
項9.
項1~8のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネートを含む熱分解性バインダー組成物。
項1.
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により得られる分子量分布曲線において、15万以上の分子量領域の面積(SH)と、分子量分布曲線の全面積(S)の比(SH/S)が0.3以下である、脂肪族ポリカーボネート。
項2.
質量平均分子量が50000以上250000以下である、項1に記載の脂肪族ポリカーボネート。
項3.
脂肪族ポリカーボネートがカーボネート結合とエーテル結合とを含む項1又は2に記載の脂肪族ポリカーボネート。
項4.
カーボネート結合及びエーテル結合の全量に対するエーテル結合の割合が10モル%以下である、項3に記載の脂肪族ポリカーボネート。
項5.
質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が2~20である、項1~4のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
項6.
質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が8.5~17である、項1~4のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
項7.
脂肪族ポリカーボネートがポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、ポリブチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種である、項1~6のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
項8.
窒素雰囲気下、10℃/分の昇温速度で室温から500℃まで昇温させたとき、分解率95%となる温度(Td95)が300℃以下である、項1~7のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
項9.
項1~8のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネートを含む熱分解性バインダー組成物。
本発明の脂肪族ポリカーボネートは、従来の脂肪族ポリカーボネートと比較して、完全に熱分解に至る温度より低い温度までの加熱であっても、当該温度における分解残渣量を低減することができる。そのため、最終製品への悪影響を従来よりも抑制可能であり、熱により変質してしまう材料の熱分解性バインダーとして使用することができる。
以下、本開示に包含される各実施形態について、さらに詳細に説明する。本開示は、特定の脂肪族ポリカーボネート、及びその用途(例えば当該脂肪族ポリカーボネートを含有するバインダー)等を好ましく包含するが、これらに限定されるわけではなく、本開示は本明細書に開示され当業者が認識できる全てを包含する。
本開示に包含される特定の脂肪族ポリカーボネートは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により得られた分子量分布曲線において、15万以上の分子量領域の面積(SH)と、分子量分布曲線の全面積(S)の比(SH/S)が0.3以下となる脂肪族ポリカーボネートである。以下、本開示に包含される当該脂肪族ポリカーボネートを「本開示の脂肪族ポリカーボネート」ということがある。
なお、GPCは、以下の条件で行う。
・30mmol/LのN,N-ジメチルホルミアミド臭化リチウム溶液を溶出液として用い、40℃にて溶出を行う
・流速 :1.0mL/min
・展開溶媒 :5mmol/L LiBr-N,N-ジメチルホルムアミド溶液
・検出器 :示差屈折計
・標準ポリスチレンを基準とする
・理論段数12000以上のカラムを使用(例えば昭和電工製「SHODEX OHPAK SB-804 HQ」、「SHODEX OHPAK SB-805」を順次接続して使用)
・30mmol/LのN,N-ジメチルホルミアミド臭化リチウム溶液を溶出液として用い、40℃にて溶出を行う
・流速 :1.0mL/min
・展開溶媒 :5mmol/L LiBr-N,N-ジメチルホルムアミド溶液
・検出器 :示差屈折計
・標準ポリスチレンを基準とする
・理論段数12000以上のカラムを使用(例えば昭和電工製「SHODEX OHPAK SB-804 HQ」、「SHODEX OHPAK SB-805」を順次接続して使用)
SH/Sは、分解途中の残渣を低減する観点から、小さい値であることが好ましく、例えば0.25以下、0.2以下、0.15以下、又は0.1以下であることが好ましい。15万以上の分子量領域の面積(SH)を少なくする、すなわち、分子量が15万以上の高分子鎖の割合を少なくすることにより、分子量が15万以上の高分子鎖の割合が多い場合と比較して、同じ温度における残渣量を低減するという効果を奏する。SH/Sは、後述する重合条件の調整や低分子化処理、分子量分別等によって調節することができる。
本開示の脂肪族ポリカーボネートは、主鎖が脂肪族基のみであれば特に制限はされず、例えば、環状エーテルと二酸化炭素の共重合により得られる脂肪族ポリカーボネート、脂肪族ジオールと二酸化炭素、ホスゲン、炭酸ジエステル等との重縮合により得られる脂肪族ポリカーボネート、環状カーボネートの開環重合により得られる脂肪族ポリカーボネート、脂肪族ジハロゲン化物と炭酸塩との重縮合により得られる脂肪族ポリカーボネート等を用いることができる。中でも、製造し易いという観点から、環状エーテルの1種であるエポキシドと二酸化炭素との共重合物であることが好ましい。
このような脂肪族ポリカーボネートは、下記式(1)で表されるカーボネート結合を有する構造単位を含む。
ここで、式(1)中、R1、R2、R3及びR4は同一又は異なって、水素原子、置換基で置換されていてもよい炭素数1から10の直鎖又は分岐のアルキル基、あるいは置換基で置換されていてもよい炭素数6から20のアリール基を示す。また、R1、R2、R3、R4のうち、2つが互いに結合して、置換基で置換されていてもよい環員数3から10の脂肪族環を形成しても良い。
式(1)において、炭素数1から10の直鎖又は分岐のアルキル基とは、炭素数1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10の、直鎖又は分岐鎖状のアルキル基である。このアルキル基の炭素数は、1から4が好ましく、1又は2が特に好ましい。より具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等が挙げられる。
式(1)において、炭素数1から10の直鎖又は分岐のアルキル基が置換基で置換されている場合、置換基の数は1又は2以上とすることができる。この場合の置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、シリル基、スルファニル基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ホルミル基、カルボキシ基、アリール基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。ここでのアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。また、アリール基としては、例えばフェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、ナフチル基等が挙げられる。
式(1)において、炭素数6から20のアリール基とは、炭素数6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20のアリール基である。このアリール基の炭素数は、6から14が好ましい。アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、テトラヒドロナフチル基等が挙げられる。
式(1)において、炭素数6から20のアリール基が置換基で置換されている場合、置換基の数は1又は2以上とすることができる。この場合の置換基としては、例えば、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、シリル基、スルファニル基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ホルミル基、カルボキシ基、アリール基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。ここでのアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。また、アリール基としては、例えばフェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、ナフチル基等が挙げられる。また、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。
式(1)において、R1、R2、R3及びR4は、同一とすることができ、あるいは、一部又は全部が異なっていてもよい。例えば、式(1)において、R1、R2、R3及びR4が全て同一でもよく、R1、R2、R3が同一でR4は異なっていてもよく、R1、R3、R4が同一でR2は異なっていてもよく、R1、R2、R3、及びR4が全て異なっていてもよい。
式(1)において、R1、R2、R3及びR4のうち、2つが互いに結合して、置換基で置換されていてもよい環員数3から10の脂肪族環を形成することもできる。具体的には、R1、R2、R3、R4のうちの二つが、互いに結合して、これらが結合する炭素原子と共に、置換若しくは非置換の飽和若しくは不飽和の環員数3から10の脂肪族環を形成することもできる。当該脂肪族環は、1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。
このような脂肪族環としては、例えば、置換基で置換されていてもよい3から8員環の脂肪族環が挙げられる。当該脂肪族環としては、より具体的には、シクロペンタン環、シクロペンテン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロヘプタン環等が挙げられる。また、当該脂肪族環が置換基で置換されている場合、置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シリル基、スルファニル基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ホルミル基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。ここでのアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。また、アリール基としては、例えばフェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、ナフチル基等が挙げられる。また、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。また、アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。また、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。
式(1)において、R1、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1から4のアルキル基であることが好ましい。特に、R1、R2及びR3は水素原子であり、R4は水素原子又は炭素数1から4のアルキル基であることが好ましい。あるいは、式(1)において、R1、R2、R3及びR4のうちの2つが互いに結合して、シクロヘキセン環を形成することも好ましい。中でも、R1、R2及びR3は水素原子であって、R4は水素原子、メチル基又はエチル基であることが更に好ましく、R1、R2及びR3は水素原子であって、R4はメチル基であることが特に好ましい。
本発明の脂肪族ポリカーボネートは、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート及びポリブチレンカーボネートからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。脂肪族ポリカーボネートがポリエチレンカーボネートを含む場合、式(1)で表される構造単位において、R1、R2、R3及びR4は水素原子である。脂肪族ポリカーボネートがポリプロピレンカーボネートを含む場合、式(1)で表される構造単位において、R1、R2及びR3は水素原子であり、R4はメチル基である。脂肪族ポリカーボネートがポリブチレンカーボネートを含む場合、式(1)で表される構造単位において、R1、R2及びR3は水素原子であり、R4はエチル基である。
本発明の脂肪族ポリカーボネートは、式(1)以外に、下記式(2)で表されるエーテル結合を有する構造単位を含んでいてもよい。
ここで、式(2)中のR1、R2、R3及びR4は、前記式(1)と同様である。
本発明の脂肪族ポリカーボネートは、式(1)以外に、式(2)で表される構造単位を含む場合、式(2)で表される構成単位の含有量は、分解残渣を低減する観点から10モル%以下が好ましい。式(2)の構造単位は式(1)の構造単位にくらべ、熱分解しにくいため、含有量は少ない方が好ましい。また、当該含有量の下限は特に限定はされないが、例えば0.05モル%以上が例示される。当該含有量範囲(0.05から10モル%)の上限又は下限は、例えば0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、又は9モル%であってもよい。例えば当該範囲は、1から9モル%、1から7モル%、又は1から5モル%であってもよい。
脂肪族ポリカーボネートにおいて、式(1)で表される構造単位と式(2)で表される構成単位の割合、及びそれ以外の構成単位の割合は、核磁気共鳴分光分析(NMR分析)により求めることが出来る。
NMR分析は、具体的には、脂肪族ポリカーボネートを重クロロホルムに溶解させ、20℃にて1H-NMRを測定し、カーボネート結合に隣接する炭素上の水素とエーテル結合に隣接する炭素上の水素に帰属されるピークの積分比から式(1)で表される構造単位と式(2)で表される構成単位の割合が算出することができる。
当該測定方法から明らかなように、当該割合は、本開示の脂肪族ポリカーボネートにおける、カーボネート結合及びエーテル結合の全量に対するエーテル結合の割合ということもできる。
本開示の脂肪族ポリカーボネートにおける、カーボネート結合及びエーテル結合の全量に対するエーテル結合の割合は、10モル%以下が好ましい。また、当該割合の下限は特に限定はされないが、例えば0.05モル%以上が挙げられる。当該含有量範囲(0.05から10モル%)の上限又は下限は、例えば0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、又は9モル%であってもよい。例えば当該範囲は、1から9モル%、1から7モル%、又は1から5モル%であってもよい。
本開示の脂肪族ポリカーボネートは、熱重量変化測定により分解率95%となる温度(Td95)を測定した際に、当該温度が300℃以下であることが好ましい。また、当該温度が、299、298、297、296、295、294、293、292、291、290、289、288、287、286、285、284、283、282、281、280、279、278、277、276、275、274、273、272、271、270、269、268、267、266、265、264、263、262、261、又は260℃以下であることがより好ましい。なお、当該温度の下限は特に限定はされないが、例えば220、225、230、235、又は240℃以上が挙げられる。例えば、当該温度が220~300℃であってもよい。また例えば、当該温度が280℃以下であることが中でも好ましく、240~280℃であることが特に好ましい。
なお、熱重量変化測定は熱分析装置により行うことができる。窒素雰囲気下、10℃/分の昇温速度で室温から500℃まで昇温しながら、脂肪族ポリカーボネートの熱重量の変化を測定して、分解率95%となる温度(Td95)を得る。
本開示の脂肪族ポリカーボネートは、本発明の効果を損なわない範囲で、式(1)または式(2)以外の他の構造単位を有していてもよい。式(1)または式(2)以外の他の構造単位としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリレートなどの構造単位、カルボキシ基やヒドロキシ基、アミノ基などの反応性基を有する構造単位などが挙げられる。脂肪族ポリカーボネートが式(1)または式(2)以外の他の構造単位を有する場合、その含有量は、脂肪族ポリカーボネートの全構造単位に対して10モル%以下であることが好ましく、例えば9、8、7、6、5、4、3、2、1、又は0.5モル%以下であることがより好ましい。
本開示の脂肪族ポリカーボネートにおいて、式(1)で表される構造単位は1種のみとすることができ、あるいは2種以上とすることができる。
前記脂肪族ポリカーボネートの製造方法としては、例えばエポキシドと二酸化炭素とを重合反応させる方法が挙げられる。
前記脂肪族ポリカーボネートを製造するために用いられるエポキシドとしては、特に限定されないが、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1-ペンテンオキシド、2-ペンテンオキシド、1-ヘキセンオキシド、1-オクテンオキシド、1-ドデセンオキシド、シクロペンテンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、4-ビニルシクロヘキセンオキシド、3-フェニルプロピレンオキシド、3,3,3-トリフルオロプロピレンオキシド、3-ナフチルプロピレンオキシド、2-フェノキシプロピレンオキシド、3-ナフトキシプロピレンオキシド、ブタジエンモノオキシド、3-ビニルオキシプロピレンオキシド及び3-トリメチルシリルオキシプロピレンオキシド等が好ましく挙げられる。
前記エポキシドのなかでは、これらなかでも、高い反応性を有する観点から、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び1,2-ブチレンオキシドが好ましく、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドがより好ましい。
エポキシドと二酸化炭素との重合反応は、触媒の存在下で行うことが好ましい。
触媒としては、例えば、ジエチル亜鉛-水、ジエチル亜鉛-ピロガロール、グルタル酸亜鉛、アジピン酸亜鉛、p-トルエンスルホン酸亜鉛、亜鉛β-ジケトナート錯体等の亜鉛系触媒;アルミニウムポルフィリン錯体-有機オニウム塩、アルミニウムサレン錯体-有機オニウム塩、アルミニウムフェノレート錯体等のアルミニウム系触媒;クロムポルフィリン錯体、クロムサレン錯体-有機オニウム塩等のクロム系触媒;コバルトポルフィリン錯体-有機オニウム塩、コバルトサレン錯体-有機オニウム塩、コバルトケトイミナト錯体-有機オニウム塩等のコバルト系触媒;ヘキサシアノコバルト酸亜鉛、ヘキサシアノ鉄酸亜鉛等の二重金属シアニド触媒;トリエチルホウ素-有機オニウム塩等の有機触媒等が挙げられる。これらの中でも、エポキシドと二酸化炭素との重合反応において、高い重合活性を有することから、亜鉛系触媒又はコバルト系触媒が好ましく、様々なエポキシドを使用できるという観点から、亜鉛系触媒がより好ましい。
有機亜鉛触媒の中でも、より高い重合活性を有することから、亜鉛化合物と脂肪族ジカルボン酸及び/又は脂肪族モノカルボン酸とを反応させて得られる有機亜鉛触媒が好ましく、酸化亜鉛とグルタル酸及び/又は酢酸とを反応させて得られる有機亜鉛触媒酸化がより好ましく、酸化亜鉛とグルタル酸と酢酸とを反応させて得られる有機亜鉛触媒がさらに好ましい。
前記重合反応に用いられる触媒の使用量は、エポキシド1モルに対して、重合反応の進行を促進する観点から、好ましくは0.001モル以上、より好ましくは0.005モル以上であり、使用量に見合う効果を得る観点から、好ましくは0.2モル以下、より好ましくは0.1モル以下である。なお触媒の使用量を比較的多くすることにより、SH/Sが小さくなる傾向がある。
前記重合反応には、必要に応じて反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒としては、特に限定されないが、種々の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、アニソール等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶媒;N,N-ジメチルホルミアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸プロピレン等のカーボネート系溶媒等が挙げられる。
反応溶媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点から、エポキシド100質量部に対して、100~10000質量部が好ましい。反応溶媒の使用量を比較的多くすることで、SH/Sが小さくなる傾向がある。
前記重合反応には、必要に応じて連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ベンジルアルコール等のアルコール類;フェノール、クレゾール、カテコール、ピロガロール等のフェノール類;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、トリフルオロ酢酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、安息香酸等のカルボン類;塩化水素、硫酸、リン酸、硝酸等の無機酸;メタンチオール、エタンチオール、ベンゼンチオール等のチオール類;グリコール酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、サリチル酸、没食子酸、マンデル酸等のヒドロキシ酸類;水等が挙げられる。
連鎖移動剤の使用量は、重合条件や製造したい分子量によって異なるため一概には言えないが、通常エポキシド1モルに対して0.0005~0.1モル程度である。連鎖移動剤を使用すると、SH/Sが小さくなる傾向がある。また、分子量分布が広がる(つまりMw/Mnが大きくなる)傾向がある。
エポキシドと二酸化炭素とを触媒の存在下で重合反応させる方法としては、特に限定されないが、例えば、オートクレーブに、エポキシド、触媒、及び必要により助触媒、反応溶媒、連鎖移動剤等を仕込み、混合した後、二酸化炭素を圧入して、反応させる方法が挙げられる。
前記重合反応において用いられる二酸化炭素の使用量は、エポキシド1モルに対して、好ましくは0.5~10モル、より好ましくは0.6~5モル、さらに好ましくは0.7~3モルである。
前記重合反応において用いられる二酸化炭素の使用圧力は、特に限定されないが、反応を円滑に進行させる観点から、好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは0.2MPa以上、さらに好ましくは0.5MPa以上であり、使用圧力に見合う効果を得る観点から、好ましくは20MPa以下、より好ましくは10MPa以下、さらに好ましくは5MPa以下である。二酸化炭素の使用圧力が低くすることで、SH/Sが小さくなる傾向がある。
前記重合反応における重合反応温度は、特に限定されないが、反応時間短縮の観点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上であり、副反応を抑制し、収率を向上させる観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下、さらに好ましくは70℃以下である。反応温度を高くすることで、SH/Sが小さくなる傾向がある。
重合反応時間は、重合反応条件により異なるために一概には決定できないが、通常、1~40時間程度であることが好ましい。
本開示の脂肪族ポリカーボネートの質量平均分子量(Mw)は、例えば50000~250000程度であることが好ましい。当該範囲の上限又は下限は、例えば51000、52000、53000、54000、55000、56000、57000、58000、59000、60000、61000、62000、63000、64000、65000、66000、67000、68000、69000、70000、71000、72000、73000、74000、75000、76000、77000、78000、79000、80000、81000、82000、83000、84000、85000、86000、87000、88000、89000、90000、91000、92000、93000、94000、95000、96000、97000、98000、99000、100000、101000、102000、103000、104000、105000、106000、107000、108000、109000、110000、111000、112000、113000、114000、115000、116000、117000、118000、119000、120000、121000、122000、123000、124000、125000、126000、127000、128000、129000、130000、131000、132000、133000、134000、135000、136000、137000、138000、139000、140000、141000、142000、143000、144000、145000、146000、147000、148000、149000、150000、151000、152000、153000、154000、155000、156000、157000、158000、159000、160000、161000、162000、163000、164000、165000、166000、167000、168000、169000、170000、171000、172000、173000、174000、175000、176000、177000、178000、179000、180000、181000、182000、183000、184000、185000、186000、187000、188000、189000、190000、191000、192000、193000、194000、195000、196000、197000、198000、199000、200000、201000、202000、203000、204000、205000、206000、207000、208000、209000、210000、211000、212000、213000、214000、215000、216000、217000、218000、219000、220000、221000、222000、223000、224000、225000、226000、227000、228000、229000、230000、231000、232000、233000、234000、235000、236000、237000、238000、239000、240000、241000、242000、243000、244000、245000、246000、247000、248000、又は249000であってもよい。例えば当該範囲は、10000~200000又は15000~150000であってもよい。
また、一般に、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は分子量分布の指標であり、Mw/Mnの値が大きいほど分布が広く、小さいほど分布が狭い(1に近づくほど単一分子に近くなる)ということができる。本開示の脂肪族ポリカーボネートのMw/Mnの値は、2~20程度であることが好ましい。当該範囲の上限又は下限は、例えば3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、又は19.5であってもよい。例えば、当該範囲は好ましくは4~19、より好ましくは5~18、さらに好ましくは8.5~17である。
なお、本開示の脂肪族ポリカーボネートの質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、前述したGPCにより求められる。
脂肪族ポリカーボネートは、低分子量化処理が施されたものであってもよい。低分子量化処理の方法としては、アルカリ水溶液または酸水溶液により加水分解させる方法、紫外線やγ線を照射する方法、あるいは、エチレングリコールやプロピレングリコール等のアルコール存在下、もしくはコハク酸等のカルボン酸存在下で加熱する方法等が挙げられる。低分子量化処理を行うことにより、SH/Sが小さくなる傾向がある。
前記脂肪族ポリカーボネートは、ポリマーの末端基として少なくとも1つの水酸基を有しているところ、当該水酸基を末端封止剤と反応させ、別の官能基としたものであってもよい。末端封止剤としては、無水酢酸、コハク酸無水物、グルタル酸無水物等の酸無水物類;メチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等のイソシアネート類;アセチルクロリド、プロピオン酸クロリド、安息香酸クロリド、p-トルエンスルホン酸クロリド等の酸ハロゲン化物等が挙げられる。末端封止剤と反応させる場合、封止の割合にもよるため一概には言えないが、通常水酸基1モルに対して、0.1~5モルが好ましい。末端封止の割合を変えることにより、分解開始温度を調節することができる。
本開示の脂肪族ポリカーボネートは、例えばバインダー組成物として用いることができ、特に熱分解バインダー樹脂として好ましく用いることができる。本開示の脂肪族ポリカーボネートを含有するバインダー組成物についても、本開示は好ましく包含する。なお、本開示の脂肪族ポリカーボネートを含有するバインダー組成物を、「本開示のバインダー組成物」ということがある。本開示のバインダー組成物は、本開示の脂肪族ポリカーボネートのみからなるものであってもよいし、その他の成分を更に含んでいてもよい。例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネート以外の樹脂が含まれていてもよく、当該樹脂が含まれている場合には、当該樹脂は熱可塑性樹脂であることが好ましい。このような熱可塑性樹脂としては、例えばポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル等のビニル系樹脂、ポリ乳酸、ポリブチレンアジペート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレンオキシド等のポリエーテル系樹脂等が挙げられる。
また、本開示のバインダー組成物には、必要に応じて、例えば、チクソ剤、界面活性剤、可塑剤、安定剤等の添加剤が含まれていてもよい。
チクソ剤としては、脂肪酸アミド、シリカ及び有機ベントナイト等が挙げられる。界面活性剤としては、ポリオキシエチレン系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。可塑剤としては、ポリエーテルポリオール、フタル酸エステル等が挙げられる。安定剤としては、アミン化合物、カルボン酸化合物、リン化合物、硫黄化合物、トリアゾール系化合物等が挙げられる。
本開示のバインダー組成物における添加剤の含有量は、当該組成物に含まれる熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。なお、本開示のバインダー組成物に含まれる熱可塑性樹脂が本開示の脂肪族ポリカーボネートのみの場合は、上記質量部値は脂肪族ポリカーボネート100質量部に対する値であり、本開示のバインダー組成物に本開示の脂肪族ポリカーボネート及びその他の熱可塑性樹脂が含まれている場合には、上記質量部値は脂肪族ポリカーボネート及びその他の熱可塑性樹脂の合計量を100質量部としたときの値である。
本開示の脂肪族ポリカーボネートを含むペースト組成物(これを本開示のペースト組成物ということがある)を用いて、所望の形状の製品を製造することもできる。当該ペースト組成物は、例えば脂肪族ポリカーボネートの他に、無機粉末や溶媒等を含むことができる。例えば、本開示の脂肪族ポリカーボネートと、溶媒、無機粉末、必要に応じて添加剤等を混合することでペースト組成物を製造し、これを成型、焼結することで、所望の形状の製品を製造することができる。
無機粉末としては、特に限定されないが、導電体粒子、セラミック粉末、ガラス粉末、及び無機蛍光体粒子からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
導電体粒子としては、例えば、銅、鉄、ニッケル、パラジウム、白金、金、銀、アルミニウム、タングステン、これらの合金等からなる金属粒子等が挙げられる。
ガラス粉末としては、例えば、CaO-Al2O3-SiO2系、MgO-Al2O3-SiO2系、LiO2-Al2O3-SiO2系等の各種ケイ素酸化物、酸化ビスマスガラス、ケイ酸塩ガラス、鉛ガラス、亜鉛ガラス、ボロンガラス等のガラス粉末等が挙げられる。
また、ガラス粉末として、PbO-B2O3-SiO2混合物、BaO-ZnO-B2O3-SiO2混合物、ZnO-Bi2O3-B2O3-SiO2混合物、Bi2O3-B2O3-BaO-CuO混合物、Bi2O3-ZnO-B2O3-Al2O3-SrO混合物、ZnO-Bi2O3-B2O3混合物、Bi2O3-SiO2混合物、P2O5-Na2O-CaO-BaO-Al2O3-B2O3混合物、P2O5-SnO混合物、P2O5-SnO-B2O3混合物、P2O5-SnO-SiO2混合物、CuO-P2O5-RO混合物、SiO2-B2O3-ZnO-Na2O-Li2O-NaF-V2O5混合物、P2O5-ZnO-SnO-R2O-RO混合物、B2O3-SiO2-ZnO混合物、B2O3-SiO2-Al2O3-ZrO2混合物、SiO2-B2O3-ZnO-R2O-RO混合物、SiO2-B2O3-Al2O3-RO-R2O混合物、SrO-ZnO-P2O5混合物、SrO-ZnO-P2O5混合物、BaO-ZnO-B2O3-SiO2混合物等のガラス粉末も用いることができる。ここで、前記Rは、Zn、Ba、Ca、Mg、Sr、Sn、Ni、Fe及びMnからなる群より選択される元素を表す。
セラミック粉末としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、チタン酸バリウム、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素等の粉末が挙げられる。また、透明電極材料に用いられるナノITO(錫ドープ酸化インジウム)や色素増感太陽電池に用いられるナノ酸化チタン等も好適に用いることができる。
蛍光体粒子としては、例えば、BaMgAl10O17:Eu、Zn2SiO4:Mn、(Y、Gd)BO3:Eu等が挙げられる。
ペースト組成物における本開示の脂肪族ポリカーボネートの含有量は、前記無機粒子100質量部に対して、無機粒子の分散性が低下し、成形した際に、無機粒子の偏在により焼結体の性能が低下することを避ける観点から、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、さらに好ましくは0.1質量部以上であり、残渣により緻密な焼結体を得る観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下であり、さらに好ましくは10質量部以下である。
溶媒としては、特に限定されないが、例えば、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、N-メチル-2-ピロリドン、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオール、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、テキサノール、イソホロン、乳酸ブチル、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ベンジルアルコール、フェニルプロピレングリコール、クレゾール、N,N-ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート等が挙げられる。なかでも、適度に沸点が高く、焼結時に均一に揮発しやすいという観点から、N-メチル-2-ピロリドン、ターピネオール、ターピネオールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、テキサノール、及びプロピレンカーボネートが好ましい。なお、これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ペースト組成物における溶媒の含有量は、無機粒子100質量部に対して、無機粒子の分散性の観点から、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上、さらに好ましくは0.1質量部以上であり、ペースト組成物の粘度調整の観点から、好ましくは100質量部以下、より好ましくは80質量部以下、さらに好ましくは50質量部以下である。
本開示のペースト組成物は、必要に応じて添加剤を含有していてもよい。
添加剤としては、密着促進剤、界面活性剤、可塑剤、保存安定剤、消泡剤等が挙げられる。
密着促進剤としては、アミン系シランカップリング剤、グリシジル系シランカップリング剤等が挙げられる。界面活性剤としては、ポリオキシエチレン系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。可塑剤としては、ポリエーテルポリオール、フタル酸エステル等が挙げられる。保存安定剤としては、アミン化合物、カルボン酸化合物、リン化合物、硫黄化合物、トリアゾール系化合物等が挙げられる。消泡剤としては、疎水性シリカ、ポリアルキレン誘導体、ポリエーテル誘導体等が挙げられる。
ペースト組成物における添加剤の含有量は、無機粒子100質量部に対し、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下である。
本発明のペースト組成物の製造方法としては、特に限定されないが、脂肪族ポリカーボネート、溶媒、無機粒子、及び必要に応じて添加剤を、従来公知の攪拌方法を用いて混合、攪拌する方法等が挙げられる。
前記公知の攪拌方法としては、例えば、ボールミル、ブラベンダーミル、3本ロールミル等の装置を用いて混練する方法、乳鉢を用いて混練する方法等が挙げられる。
なお、本明細書において「含む」とは、「本質的にからなる」と、「からなる」をも包含する(The term "comprising" includes "consisting essentially of” and "consisting of.")。また、本開示は、本明細書に説明した構成要件を任意の組み合わせを全て包含する。
また、上述した本開示の各実施形態について説明した各種特性(性質、構造、機能等)は、本開示に包含される主題を特定するにあたり、どのように組み合わせられてもよい。すなわち、本開示には、本明細書に記載される組み合わせ可能な各特性のあらゆる組み合わせからなる主題が全て包含される。
以下、例を示して本開示の実施形態をより具体的に説明するが、本開示の実施形態は下記の例に限定されるものではない。
脂肪族ポリカーボネートの物性は、以下の方法により測定した。
〔質量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)〕
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(日本ウォーターズ製、Waters 2695 セパレーションモジュール)を用いて、30mmol/LのN,N-ジメチルホルミアミド臭化リチウム溶液中40℃にて分子量分布曲線を測定し、標準ポリスチレンを基準にして、質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を算出し、分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
〔質量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)〕
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(日本ウォーターズ製、Waters 2695 セパレーションモジュール)を用いて、30mmol/LのN,N-ジメチルホルミアミド臭化リチウム溶液中40℃にて分子量分布曲線を測定し、標準ポリスチレンを基準にして、質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を算出し、分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
GPC測定条件
・カラム :昭和電工製「SHODEX OHPAK SB-804 HQ」、「SHODEX OHPAK SB-805」を順次接続
・流速 :1.0mL/min
・注入量 :100μL
・標準試料 :ポリスチレン(Mw:706000、96400、5970、427000、18100、1010)検量線は3次関数近似
・カラム :昭和電工製「SHODEX OHPAK SB-804 HQ」、「SHODEX OHPAK SB-805」を順次接続
・流速 :1.0mL/min
・注入量 :100μL
・標準試料 :ポリスチレン(Mw:706000、96400、5970、427000、18100、1010)検量線は3次関数近似
〔15万以上の分子量領域の面積(SH)と、分子量分布曲線の全面積(S)の比(SH/S)〕
前記GPCを用いた測定で得られた分子量分布曲線から、分子量15万以上の領域の面積と、分子量分布曲線全体の面積を算出し、その比率から算出した。
前記GPCを用いた測定で得られた分子量分布曲線から、分子量15万以上の領域の面積と、分子量分布曲線全体の面積を算出し、その比率から算出した。
〔脂肪族ポリカーボネート中のエーテル結合の割合〕
核磁気共鳴分光分析装置(Varian製、Mercury Plus 400)を用いて、重クロロホルム中20℃にて1H-NMRを測定し、カーボネート結合に隣接する炭素上の水素に帰属されるピークの積分値をA、エーテル結合に隣接する炭素上の水素に帰属されるピークの積分比Bとして下記式から算出した。つまり、脂肪族ポリカーボネートにおける、カーボネート結合及びエーテル結合の全量に対するエーテル結合の割合(モル%)を算出した。
核磁気共鳴分光分析装置(Varian製、Mercury Plus 400)を用いて、重クロロホルム中20℃にて1H-NMRを測定し、カーボネート結合に隣接する炭素上の水素に帰属されるピークの積分値をA、エーテル結合に隣接する炭素上の水素に帰属されるピークの積分比Bとして下記式から算出した。つまり、脂肪族ポリカーボネートにおける、カーボネート結合及びエーテル結合の全量に対するエーテル結合の割合(モル%)を算出した。
エーテル結合の割合(モル%)= B/(A+B)×100
〔脂肪族ポリカーボネートの特定分解率における分解温度〕
熱分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製TG/DTA7220)を用い、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で室温から500℃まで昇温しながら、熱重量の変化を測定した。特定の分解率に至った時点での残渣量を熱分解曲線から読み取った。ここでは、分解率95%となる温度(Td95)を評価した。
熱分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製TG/DTA7220)を用い、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で室温から500℃まで昇温しながら、熱重量の変化を測定した。特定の分解率に至った時点での残渣量を熱分解曲線から読み取った。ここでは、分解率95%となる温度(Td95)を評価した。
製造例〔有機亜鉛触媒の製造〕
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、ディーンスターク管、及び還流冷却管を備えた1L容の四つ口フラスコに、酸化亜鉛77.3g(0.95mol)、グルタル酸123g(1mol)、酢酸1.14g(0.02mol)及びトルエン760gを仕込んだ。次に、反応系内に50mL/minの流量で窒素を流しながら、55℃まで昇温し、同温度で4時間攪拌して反応させた。その後、110℃まで昇温し、さらに同温度で2時間攪拌して共沸脱水させ、水分を除去した後、室温まで冷却して、有機亜鉛触媒を含むスラリー液を得た。
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、ディーンスターク管、及び還流冷却管を備えた1L容の四つ口フラスコに、酸化亜鉛77.3g(0.95mol)、グルタル酸123g(1mol)、酢酸1.14g(0.02mol)及びトルエン760gを仕込んだ。次に、反応系内に50mL/minの流量で窒素を流しながら、55℃まで昇温し、同温度で4時間攪拌して反応させた。その後、110℃まで昇温し、さらに同温度で2時間攪拌して共沸脱水させ、水分を除去した後、室温まで冷却して、有機亜鉛触媒を含むスラリー液を得た。
実施例1〔脂肪族ポリカーボネートの製造〕
攪拌機、ガス導入管、温度計を備えた1L容のオートクレーブの系内をあらかじめ窒素雰囲気に置換した後、製造例1により得られた有機亜鉛触媒を含むスラリー液86.9g(有機亜鉛触媒を100mmol含む)、トルエン530.0g、プロピレンオキシド78.3g(1.35mol)を仕込んだ。次に、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、70℃に昇温し、反応により消費される二酸化炭素を補給しながら3時間重合反応を行なった。反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧し、反応溶液をろ過した後、減圧乾燥してポリプロピレンカーボネート58.5gを得た。
攪拌機、ガス導入管、温度計を備えた1L容のオートクレーブの系内をあらかじめ窒素雰囲気に置換した後、製造例1により得られた有機亜鉛触媒を含むスラリー液86.9g(有機亜鉛触媒を100mmol含む)、トルエン530.0g、プロピレンオキシド78.3g(1.35mol)を仕込んだ。次に、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、70℃に昇温し、反応により消費される二酸化炭素を補給しながら3時間重合反応を行なった。反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧し、反応溶液をろ過した後、減圧乾燥してポリプロピレンカーボネート58.5gを得た。
実施例2
連鎖移動剤として水0.09g(5mmol)を加え、重合時間を8時間にした以外は実施例1と同様に反応を起こない、ポリプロピレンカーボネート98.1gを得た。
連鎖移動剤として水0.09g(5mmol)を加え、重合時間を8時間にした以外は実施例1と同様に反応を起こない、ポリプロピレンカーボネート98.1gを得た。
実施例3
水を酢酸0.15g(2.5mmol)に変えた以外は実施例2と同様に行い、ポリプロピレンカーボネート76.4gを得た。
水を酢酸0.15g(2.5mmol)に変えた以外は実施例2と同様に行い、ポリプロピレンカーボネート76.4gを得た。
実施例4
水をプロピレングリコール1.14g(15mmol)に変えた以外は実施例2と同様に行い、ポリプロピレンカーボネート85.5gを得た。
水をプロピレングリコール1.14g(15mmol)に変えた以外は実施例2と同様に行い、ポリプロピレンカーボネート85.5gを得た。
実施例5
実施例2で得られたポリプロピレンカーボネート10gを酢酸エチル100gに溶解させ、無水酢酸0.2を加え、60℃で12時間反応させた。その後、溶液をメタノール500gに注ぎ、析出したポリマーを回収、乾燥させた。
実施例2で得られたポリプロピレンカーボネート10gを酢酸エチル100gに溶解させ、無水酢酸0.2を加え、60℃で12時間反応させた。その後、溶液をメタノール500gに注ぎ、析出したポリマーを回収、乾燥させた。
実施例6
実施例1で得られたポリプロピレンカーボネート10gを酢酸エチル500gに溶解させ、分画分子量10000の限外ろ過膜に供した。非透過液を減圧乾燥してポリプロピレンカーボネート6.5gを得た。
実施例1で得られたポリプロピレンカーボネート10gを酢酸エチル500gに溶解させ、分画分子量10000の限外ろ過膜に供した。非透過液を減圧乾燥してポリプロピレンカーボネート6.5gを得た。
実施例7
プロピレンオキシドにかえ、1,2-ブチレンオキシド97.3gを用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリブチレンカーボネート91.0gを得た。
プロピレンオキシドにかえ、1,2-ブチレンオキシド97.3gを用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリブチレンカーボネート91.0gを得た。
比較例1
攪拌機、ガス導入管、温度計を備えた1L容のオートクレーブの系内をあらかじめ窒素雰囲気に置換した後、製造例1により得られた有機亜鉛触媒を含むスラリー液86.9g(有機亜鉛触媒を100mmol含む)、トルエン530.0g、プロピレンオキシド78.3g(1.35mol)を仕込んだ。次に、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、60℃に昇温し、反応により消費される二酸化炭素を補給しながら8時間重合反応を行なった。反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧し、反応溶液をろ過した後、減圧乾燥してポリプロピレンカーボネート101.2gを得た。
攪拌機、ガス導入管、温度計を備えた1L容のオートクレーブの系内をあらかじめ窒素雰囲気に置換した後、製造例1により得られた有機亜鉛触媒を含むスラリー液86.9g(有機亜鉛触媒を100mmol含む)、トルエン530.0g、プロピレンオキシド78.3g(1.35mol)を仕込んだ。次に、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、60℃に昇温し、反応により消費される二酸化炭素を補給しながら8時間重合反応を行なった。反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧し、反応溶液をろ過した後、減圧乾燥してポリプロピレンカーボネート101.2gを得た。
比較例2
攪拌機、ガス導入管、温度計を備えた200mL容のオートクレーブの系内をあらかじめ窒素雰囲気に置換した後、製造例1により得られた有機亜鉛触媒を含むスラリー液8.7g(有機亜鉛触媒を10mmol含む)、プロピレンオキシド29.1g(0.5mol)を仕込んだ。次に、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、70℃に昇温し、反応により消費される二酸化炭素を補給しながら2時間重合反応を行なった。反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧し、反応溶液を酢酸エチル100gで希釈した。そこに、無水酢酸2.5gを加え、60℃で3時間攪拌した。反応溶液をろ過した後、メタノール500gに注ぎ、析出したポリマーを回収、乾燥させ、ポリプロピレンカーボネート10.1gを得た。
攪拌機、ガス導入管、温度計を備えた200mL容のオートクレーブの系内をあらかじめ窒素雰囲気に置換した後、製造例1により得られた有機亜鉛触媒を含むスラリー液8.7g(有機亜鉛触媒を10mmol含む)、プロピレンオキシド29.1g(0.5mol)を仕込んだ。次に、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、70℃に昇温し、反応により消費される二酸化炭素を補給しながら2時間重合反応を行なった。反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧し、反応溶液を酢酸エチル100gで希釈した。そこに、無水酢酸2.5gを加え、60℃で3時間攪拌した。反応溶液をろ過した後、メタノール500gに注ぎ、析出したポリマーを回収、乾燥させ、ポリプロピレンカーボネート10.1gを得た。
比較例3
プロピレンオキシドの変わりに1,2-ブチレンオキシド97.3gを用いた以外は比較例1と同様の操作を行い、ポリブチレンカーボネート140.0gを得た。
プロピレンオキシドの変わりに1,2-ブチレンオキシド97.3gを用いた以外は比較例1と同様の操作を行い、ポリブチレンカーボネート140.0gを得た。
各実施例、比較例で得られた脂肪族ポリカーボネートの物性を測定した結果を表1に示す。
また、実施例1及び比較例1の脂肪族ポリカーボネートの熱重量変化測定結果を図1に示す。
表1及び図1からわかる通り、15万以上の分子量領域の面積(SH)と、分子量分布曲線の全面積(S)の比(SH/S)が0.3以下である脂肪族ポリカーボネートは、そうでないものと比較して、同程度の分解開始温度であるが、その後の分解挙動が異なり、95%分解温度(Td95)が顕著に低下していた。
Claims (9)
- ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により得られる分子量分布曲線において、15万以上の分子量領域の面積(SH)と、分子量分布曲線の全面積(S)の比(SH/S)が0.3以下である、脂肪族ポリカーボネート。
- 質量平均分子量が50000以上250000以下である、請求項1に記載の脂肪族ポリカーボネート。
- 脂肪族ポリカーボネートがカーボネート結合とエーテル結合とを含む請求項1又は2に記載の脂肪族ポリカーボネート。
- カーボネート結合及びエーテル結合の全量に対するエーテル結合の割合が10モル%以下である、請求項3に記載の脂肪族ポリカーボネート。
- 質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が2~20である、請求項1~4のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
- 質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が8.5~17である、請求項1~4のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
- 脂肪族ポリカーボネートがポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、ポリブチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1~6のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
- 窒素雰囲気下、10℃/分の昇温速度で室温から500℃まで昇温させたとき、分解率95%となる温度(Td95)が300℃以下である、請求項1~7のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネート。
- 請求項1~8のいずれかに記載の脂肪族ポリカーボネートを含む熱分解性バインダー組成物。
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- 2022-03-11 JP JP2022037739A patent/JP2022153292A/ja active Pending
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