JP2023552347A - 組成物、その製造法、およびそれから作られた物品 - Google Patents
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Abstract
特定の量の、ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)と、第2ポリマと、無機充填剤とを含む組成物について述べる。この組成物の成形試料は有益な組み合わせの特性を示すことができ、この組成物は様々な物品に使用可能である。この組成物の製造法についても述べる。
Description
本発明は、組成物、その製造法、およびそれから作られた物品に関する。
(関連出願の相互参照)
本願は、2020年12月2日出願、欧州特許出願第20211298.3号に対する優先権およびその利益を主張するものであり、その内容は全て本件に引用して援用する。
本願は、2020年12月2日出願、欧州特許出願第20211298.3号に対する優先権およびその利益を主張するものであり、その内容は全て本件に引用して援用する。
熱可塑性ポリマ(ポリエーテルイミドおよびポリ(アリーレンエーテルスルホン)を含む)は、自動車部品から電子装置に至る幅広い用途のための物品および構成材の製造に有用である。透明性や耐衝撃性などの有益な特性を備えているため、ポリエーテルイミドおよびポリ(アリーレンエーテルスルホン)は光学的用途に、例えば、センサレンズ、光学的インタコネクタ、トランシーバ、ライトガイド、カメラレンズ、眼鏡および保護眼鏡レンズ、照明レンズ(照明装置、懐中電灯、ランタンレンズなど)、自動車のヘッドライトレンズおよびカバーにも使われている。多くの光学的物品は高温環境中で使用され、あるいは過酷な条件下で加工しなければならないため、変形または変色せずに高温に耐え、従来の成形工程を用いて加工しても良好な光学的特性を保てるような材料が望ましい。これまでのところ、ポリマ材料は、特に、単一モード光ファイバコネクタで使用するには、必要な寸法安定性が得られないため、多くの光学レンズはガラスから作られている。
従って、当技術分野では、光学的用途に特に良く適する、改良された組成物が必要とされている。熱膨張係数が小さく、赤外線透過率が高く、更に、良好な他の物理的特性(引張特性、曲げ特性、衝撃強さなど)を保つ組成物の提示は、特に有用と考えられる。
組成物であって、この組成物は、20質量から75質量%の、ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)と、5質量%から35質量%の第2ポリマと、20質量%から60質量%のベーマイトとを含み、前記第2ポリマは、ポリカルボナート-エステル共重合体またはポリエステルを含み、ベーマイトは、望ましくは、レーザ光散乱を用いた測定で、1マイクロメートル(μm)未満の平均粒径を持ち、このとき質量%は、本組成物の総質量に対してである。
本組成物の製造法であって、この製造法は、本組成物の成分を溶融混合する工程と、必要に応じて、本組成物を押出しする工程とを含む。
本組成物を含む物品も開示する。
上記およびその他の特徴について、以下の詳細な記述で例を挙げて説明する。
本発明の発明者は、ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)と、ポリカルボナート-エステル共重合体またはポリエステルを含む第2ポリマと、特定の無機充填剤とを含む組成物が、望ましい組み合わせの特性を示すことを思いがけなく発見した。詳細には、特定量のベーマイトにより、小さい熱膨張係数(coefficients of thermal expantion:CTE)、高い赤外線(IR)透過率、および良好な加工性を示す成形組成物を得ることができる。理論によって束縛しようとするものではないが、第2ポリマを加えると、組成物の屈折率の調整が容易となり、更に、流動性が向上して加工し易くなると考えられる。従って、文中に述べられている組成物は様々な物品に、具体的には光学的用途に用いられる物品に、特に良く適していると考えられる。
本願に開示されている態様のひとつは組成物である。この組成物は、ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)を含む。
ある態様において、本組成物はポリエーテルイミドを含む。ポリエーテルイミドは、1よりも多い、例えば、2から1000、5から500、または10から100の、構造式(1)で示される構造単位を含む。
(1)
式中、それぞれのRは独立して、同じまたは異なるもので、置換または非置換の二価有機基、例えば、置換または非置換C6~20芳香族炭化水素基、置換または非置換の分枝または直鎖C4~20アルキレン基、置換または非置換C3~8シクロアルキレン基など、特に、前述のもののいずれかのハロゲン化誘導体である。ある態様において、Rは、以下の構造式(2)で示されるものの1つ以上の二価基である。
(2)
式中、Q1は、-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-P(Ra)(=O)-(式中、Raは、C1~8アルキルまたはC6~12アリール)、-CyH2y-(式中、yは1から5の整数)またはそのハロゲン化誘導体(パーフルオロアルキレン基を含む)、あるいは-(C6H10)z-(式中、zは1から4の整数)である。ある態様において、Rは、m-フェニレン、p-フェニレン、またはジアリーレンスルホン、特に、ビス(4,4’-フェニレン)スルホン、ビス(3,4’-フェニレン)スルホン、ビス(3,3’-フェニレン)スルホン、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせである。ある態様において、少なくとも10モルパーセント(モル%)、または少なくとも50モル%のR基はスルホン基を含み、また別の態様において、R基はスルホン基を含まない。
式中、それぞれのRは独立して、同じまたは異なるもので、置換または非置換の二価有機基、例えば、置換または非置換C6~20芳香族炭化水素基、置換または非置換の分枝または直鎖C4~20アルキレン基、置換または非置換C3~8シクロアルキレン基など、特に、前述のもののいずれかのハロゲン化誘導体である。ある態様において、Rは、以下の構造式(2)で示されるものの1つ以上の二価基である。
式中、Q1は、-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-P(Ra)(=O)-(式中、Raは、C1~8アルキルまたはC6~12アリール)、-CyH2y-(式中、yは1から5の整数)またはそのハロゲン化誘導体(パーフルオロアルキレン基を含む)、あるいは-(C6H10)z-(式中、zは1から4の整数)である。ある態様において、Rは、m-フェニレン、p-フェニレン、またはジアリーレンスルホン、特に、ビス(4,4’-フェニレン)スルホン、ビス(3,4’-フェニレン)スルホン、ビス(3,3’-フェニレン)スルホン、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせである。ある態様において、少なくとも10モルパーセント(モル%)、または少なくとも50モル%のR基はスルホン基を含み、また別の態様において、R基はスルホン基を含まない。
更に、構造式(1)のTは、-O-または、式-O-Z-O-で示される基であって、-O-または-O-Z-O-基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’、または4,4’位置にあり、Zは、芳香族C6~24単環または多環基(必要に応じて、Zの原子価を超えないという条件で、1から6個のC1~8アルキル基、1から8個のハロゲン原子、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせで置換されている)である。基Zの例としては、構造式(3)で示される基が挙げられる。
(3)
式中、RaおよびRbはそれぞれ独立して、同じまたは異なるもので、例えば、ハロゲン原子または一価C1~6アルキル基であり、pおよびqはそれぞれ独立して0から4の整数であり、cは0から4であり、Xaは、ヒドロキシで置換された芳香族基を繋ぐ架橋基であって、架橋基とそれぞれのC6アリーレン基のヒドロキシ置換基とは、そのC6アリーレン基上で互いにオルト、メタ、またはパラ(特に、パラ)位置にある。架橋基Xaは、単結合、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-C(O)-、またはC1~18有機架橋基とすることができる。C1~18有機架橋基は、環式または非環式、芳香族または非芳香族であって良く、ハロゲン、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなどのヘテロ原子を更に含んでいても良い。C1~18有機基は、それに結合しているC6アリーレン基がそれぞれ、C1~18有機架橋基の、共通するアルキリデン炭素に、または別々の炭素に結合するように配置することができる。基Zの具体例は、構造式(3a)で示される二価基である。
(3a)
式中、Qは、-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-P(Ra)(=O)-(式中、Raは、C1~8アルキルまたはC6~12アリール)、または-CyH2y-(式中、yは1から5の整数)またはそのハロゲン化誘導体(パーフルオロアルキレン基を含む)である。ある態様において、ZはビスフェノールAから誘導されるため、構造式(3a)中のQは2,2-イソプロピリデンとなる。
式中、RaおよびRbはそれぞれ独立して、同じまたは異なるもので、例えば、ハロゲン原子または一価C1~6アルキル基であり、pおよびqはそれぞれ独立して0から4の整数であり、cは0から4であり、Xaは、ヒドロキシで置換された芳香族基を繋ぐ架橋基であって、架橋基とそれぞれのC6アリーレン基のヒドロキシ置換基とは、そのC6アリーレン基上で互いにオルト、メタ、またはパラ(特に、パラ)位置にある。架橋基Xaは、単結合、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-C(O)-、またはC1~18有機架橋基とすることができる。C1~18有機架橋基は、環式または非環式、芳香族または非芳香族であって良く、ハロゲン、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなどのヘテロ原子を更に含んでいても良い。C1~18有機基は、それに結合しているC6アリーレン基がそれぞれ、C1~18有機架橋基の、共通するアルキリデン炭素に、または別々の炭素に結合するように配置することができる。基Zの具体例は、構造式(3a)で示される二価基である。
式中、Qは、-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、-P(Ra)(=O)-(式中、Raは、C1~8アルキルまたはC6~12アリール)、または-CyH2y-(式中、yは1から5の整数)またはそのハロゲン化誘導体(パーフルオロアルキレン基を含む)である。ある態様において、ZはビスフェノールAから誘導されるため、構造式(3a)中のQは2,2-イソプロピリデンとなる。
ある態様において、構造式(1)のRは、m-フェニレン、p-フェニレン、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせであり、Tは、-O-Z-O-(式中、Zは、構造式(3a)で示される二価基)である。あるいは、Rは、m-フェニレン、p-フェニレン、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせであり、Tは、-O-Z-O-(式中、Zは、構造式(3a)で示される二価基であって、Qは、2,2-イソプロピリデン)である。これらの材料は、SABICより、ULTEMの商標名で入手可能である。あるいは、ポリエーテルイミドは、構造式(1)の、R基の少なくとも50モル%が、ビス(4,4’-フェニレン)スルホン、ビス(3,4’-フェニレン)スルホン、ビス(3,3’-フェニレン)スルホン、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせで、残りのR基が、p-フェニレン、m-フェニレン、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせであり、Zが、2,2-(4-フェニレン)イソプロピリデン、即ち、ビスフェノールA残基である、追加的な構造ポリエーテルイミド単位を含む共重合体であっても良い。その例は、SABICより、EXTEMの商標名で市販されている。
ある態様において、ポリエーテルイミドは、ポリエーテルイミド単位ではない追加的な構造イミド単位、例えば、構造式(4)で示されるイミド単位を、必要に応じて含む共重合体である。
(4)
式中、Rは構造式(1)での記述と同様であり、それぞれのVは同じまたは異なるもので、置換または非置換C6~20芳香族炭化水素基、例えば、次の構造式で示される四価の結合基である。
式中、Wは、単結合、-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-、C1~18ヒドロカルビレン基、-P(Ra)(=O)-(式中、Raは、C1~8アルキルまたはC6~12アリール)、あるいは-CyH2y-(式中、yは1から5の整数)またはそのハロゲン化誘導体(パーフルオロアルキレン基を含む)である。これらの追加的な構造イミド単位は、望ましくは、単位の総数の20モル%未満を占め、より望ましくは、単位の総数の0モル%から10モル%、単位の総数の0モル%から5モル%、または単位の総数の0モル%から2モル%の存在量とすることができる。ある態様において、追加的なイミド単位はポリエーテルイミド中に存在しない。
式中、Rは構造式(1)での記述と同様であり、それぞれのVは同じまたは異なるもので、置換または非置換C6~20芳香族炭化水素基、例えば、次の構造式で示される四価の結合基である。
ポリエーテルイミドは、当業者に知られているどのような方法で調製しても良く、例えば、構造式(5)で示される芳香族ビス(エーテル無水物)またはその化学的同等物と、構造式(6)で示される有機ジアミンとを反応させて調製することができる。
(5)
H2N-R-NH2
(6)
式中、TおよびRは、先に述べたとおりである。ポリエーテルイミドの共重合体は、構造式(5)の芳香族ビス(エーテル無水物)と、ビス(エーテル無水物)ではない追加のビス(無水物)、例えば、ピロメリト酸二無水物、またはビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物との組み合わせを用いて製造することができる。
H2N-R-NH2
(6)
式中、TおよびRは、先に述べたとおりである。ポリエーテルイミドの共重合体は、構造式(5)の芳香族ビス(エーテル無水物)と、ビス(エーテル無水物)ではない追加のビス(無水物)、例えば、ピロメリト酸二無水物、またはビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物との組み合わせを用いて製造することができる。
芳香族ビス(エーテル無水物)の具体例としては、2,2-ビス[4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(ビスフェノールA二無水物またはBPADAとしても知られる)、3,3-ビス[4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、4,4’-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルエーテル二無水物、4,4’-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物、4,4’-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ベンゾフェノン二無水物、4,4’-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、4,4’-ビス(2,3-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルエーテル二無水物、4,4’-ビス(2,3-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物、4,4’-ビス(2,3-ジカルボキシフェノキシ)ベンゾフェノン二無水物、4,4’-ビス(2,3-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、4-(2,3-ジカルボキシフェノキシ)-4’-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニル-2,2-プロパン二無水物、4-(2,3-ジカルボキシフェノキシ)-4’-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルエーテル二無水物、4-(2,3-ジカルボキシフェノキシ)-4’-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物、4-(2,3-ジカルボキシフェノキシ)-4’-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ベンゾフェノン二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、および4-(2,3-ジカルボキシフェノキシ)-4’-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物が挙げられる。異なる芳香族ビス(エーテル無水物)の組み合わせも使用できる。
有機ジアミンの例としては、1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,12-ドデカンジアミン、1,18-オクタデカンジアミン、3-メチルヘプタメチレンジアミン、4,4-ジメチルヘプタメチレンジアミン、4-メチルノナメチレンジアミン、5-メチルノナメチレンジアミン、2,5-ジメチルヘキサメチレンジアミン、2,5-ジメチルヘプタメチレンジアミン、2,2-ジメチルプロピレンジアミン、N-メチル-ビス(3-アミノプロピル)アミン、3-メトキシヘキサメチレンジアミン、1,2-ビス(3-アミノプロポキシ)エタン、ビス(3-アミノプロピル)スルフィド、1,4-シクロヘキサンジアミン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、2,6-ジアミノトルエン、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、2-メチル-4,6-ジエチル-1,3-フェニレンジアミン、5-メチル-4,6-ジエチル-1,3-フェニレンジアミン、ベンジジン、3,3’-ジメチルベンジジン、3,3’-ジメトキシベンジジン、1,5-ジアミノナフタレン、ビス(4-アミノフェニル)メタン、ビス(2-クロロ-4-アミノ-3,5-ジエチルフェニル)メタン、ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,4-ビス(p-アミノ-t-ブチル)トルエン、ビス(p-アミノ-t-ブチルフェニル)エーテル、ビス(p-メチル-o-アミノフェニル)ベンゼン、ビス(p-メチル-o-アミノペンチル)ベンゼン、1,3-ジアミノ-4-イソプロピルベンゼン、ビス(4-アミノフェニル)スルフィド、ビス(4-アミノフェニル)スルホン(4,4’-ジアミノジフェニルスルホン(DDS)としても知られる)、およびビス(4-アミノフェニル)エーテルが挙げられる。前述の化合物の位置異性体も使用できる。前述のもののC1~4アルキル化またはポリ(C1~4)アルキル化誘導体、例えば、ポリメチル化1,6-ヘキサンジアミンも使用できる。これらの化合物の組み合わせも使用可能である。ある態様において、有機ジアミンは、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせである。ある態様において、有機ジアミンは、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、またはこれらの組み合わせ、望ましくは、m-フェニレンジアミン(m-phenylene)である。
ポリエーテルイミドは、米国材料試験協会(American Society for Testing Materials:ASTM) D1238による、340℃から370℃、6.7キログラム(kg)荷重を用いた測定で、0.1グラム/分(g/分)から10g/分のメルトインデックスを持つことができる。ある態様において、ポリエーテルイミドは、ゲル浸透クロマトグラフィによる、ポリスチレン標準を用いた測定で、1,000グラム/モルから150,000グラム/モル(g/モルまたはドルトン(Da))の質量平均分子量(Mw)を持つ。ある態様において、ポリエーテルイミドは、10,000g/モルから80,000g/モルのMwを持つ。このようなポリエーテルイミドは、一般に、m-クレゾール中、25℃での測定で、0.2デシリットル/グラム(dl/g)より大きい、より詳細には0.35dl/gから0.7dl/gの固有粘度を持つ。
ある態様において、本組成物は、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)を含む。文中で使用されている用語“ポリ(アリーレンエーテルスルホン)”は、構造式(7)で示される繰り返し単位を持つポリマを指すことができる。
-Ar1-SO2-Ar2-O-
(7)
式中、それぞれのAr1およびAr2は同じまたは異なるもので、構造式(8)で示される基である。
(8)
式中、cは0または1であり、RaおよびRbはそれぞれ独立して、線状または分枝C1~10アルキル、線状または分枝C2~10アルケニル、線状または分枝C2~10アルキニル、C6~18アリール、C7~20アルキルアリール、C7~20アリールアルキル、C5~10シクロアルキル、C5~20シクロアルケニル、線状または分枝C1~10アルキルカルボニル、C6~18アリールカルボニル、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ハロゲン、C1~12アルコキシ、またはC1~12アルキルであり、pおよびqはそれぞれ独立して0から4の整数である。当然のことながら、pまたはqが4未満の場合、環のそれぞれの炭素の原子価は水素で満たされている。更に、構造式(8)のXaは、2つのヒドロキシ置換芳香族基を繋ぐ架橋基であって、架橋基とそれぞれのC6アリーレン基のヒドロキシ置換基とは、そのC6アリーレン基上で互いに、オルト、メタ、またはパラ(特に、パラ)位置にある。ある態様において、架橋基Xaは、単結合、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-C(O)-、またはC1~18有機基である。C1~18有機架橋基は、環式または非環式、芳香族または非芳香族であって良く、ハロゲン、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなどのヘテロ原子を更に含んでいても良い。C1~18有機基は、それに結合しているC6アリーレン基がそれぞれ、C1~18有機架橋基の、共通するアルキリデン炭素に、または別々の炭素に結合するよう配置することができる。ある態様において、cは0または1であり、pおよびqはそれぞれ0であり、Xaはイソプロピリデンである。
-Ar1-SO2-Ar2-O-
(7)
式中、それぞれのAr1およびAr2は同じまたは異なるもので、構造式(8)で示される基である。
式中、cは0または1であり、RaおよびRbはそれぞれ独立して、線状または分枝C1~10アルキル、線状または分枝C2~10アルケニル、線状または分枝C2~10アルキニル、C6~18アリール、C7~20アルキルアリール、C7~20アリールアルキル、C5~10シクロアルキル、C5~20シクロアルケニル、線状または分枝C1~10アルキルカルボニル、C6~18アリールカルボニル、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ハロゲン、C1~12アルコキシ、またはC1~12アルキルであり、pおよびqはそれぞれ独立して0から4の整数である。当然のことながら、pまたはqが4未満の場合、環のそれぞれの炭素の原子価は水素で満たされている。更に、構造式(8)のXaは、2つのヒドロキシ置換芳香族基を繋ぐ架橋基であって、架橋基とそれぞれのC6アリーレン基のヒドロキシ置換基とは、そのC6アリーレン基上で互いに、オルト、メタ、またはパラ(特に、パラ)位置にある。ある態様において、架橋基Xaは、単結合、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-C(O)-、またはC1~18有機基である。C1~18有機架橋基は、環式または非環式、芳香族または非芳香族であって良く、ハロゲン、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなどのヘテロ原子を更に含んでいても良い。C1~18有機基は、それに結合しているC6アリーレン基がそれぞれ、C1~18有機架橋基の、共通するアルキリデン炭素に、または別々の炭素に結合するよう配置することができる。ある態様において、cは0または1であり、pおよびqはそれぞれ0であり、Xaはイソプロピリデンである。
使用可能な具体的なポリ(アリーレンエーテルスルホン)としては、構造式(8a)で示される単位を少なくとも85質量%含む、ポリエーテルスルホン(“PES”または“PESU”としても知られる)、
(8a)
構造式(8b)で示される単位を少なくとも85質量%含む、ポリフェニレンスルホン(“PPSU”またはポリフェニルスルホンとしても知られる)、
(8b)
構造式(8c)で示される単位を少なくとも85質量%含む、ポリエーテルエーテルスルホン、
(8c)
または、構造式(8d)で示される単位を少なくとも85質量%含む、ポリスルホン(しばしば“PSU”と呼ばれる)、
(8d)
あるいは、前述のポリ(アリーレンエーテルスルホン)類の少なくとも1つを含む組み合わせが挙げられる。構造式(8a)、(8b)、(8c)、および(8d)で示される単位の少なくとも2種から成る組み合わせを含む共重合体も使用可能である。
構造式(8b)で示される単位を少なくとも85質量%含む、ポリフェニレンスルホン(“PPSU”またはポリフェニルスルホンとしても知られる)、
構造式(8c)で示される単位を少なくとも85質量%含む、ポリエーテルエーテルスルホン、
または、構造式(8d)で示される単位を少なくとも85質量%含む、ポリスルホン(しばしば“PSU”と呼ばれる)、
あるいは、前述のポリ(アリーレンエーテルスルホン)類の少なくとも1つを含む組み合わせが挙げられる。構造式(8a)、(8b)、(8c)、および(8d)で示される単位の少なくとも2種から成る組み合わせを含む共重合体も使用可能である。
ポリ(アリーレンエーテルスルホン)は、ポリマ鎖に沿って1,000個の炭素原子当たり、1以上、2以上、または5以上の分岐点を持つ、線状または分枝状とすることができる。ある態様において、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)は、ポリマ鎖に沿って1,000個の炭素原子当たり、10以下、5以下、2以下、または1以下の分岐点を持つ線状である。ある態様において、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)は、175℃より高い、詳細には200℃から280℃、より詳細には255℃から275℃のガラス転移温度(Tg)を持つ。ポリ(アリーレンエーテルスルホン)は更に、500g/モルから100,000g/モル、詳細には1,000g/モルから75,000g/モル、より詳細には1,500g/モルから50,000g/モル、更に詳細には2,000g/モルから25,000g/モルの質量平均分子量(Mw)を持つことができる。
使用可能なポリ(アリーレンエーテルスルホン)の例としては、Solvay Specialty Polymers、Quadrant EPP、Centroplast Centro、Duneon、GEHR Plastics、Westlake Plastics、Gharda Chemicals、住友化学(株)、UJU New Materials Co., Ltd.などの供給者から入手できるものが挙げられる。市販されているポリ(フェニルスルホン)としては、商標名RADEL(商標)、UDEL(商標)、ULTRASON(商標)、GAFONE(商標)、およびPARYLS(商標)を持つものが挙げられる。ポリ(アリーレンエーテルスルホン)は、Solvay Advanced Polymers K.K.より、VERADEL(商標)の商標で、BASF Corporationより、ULTRASON(商標)の商標で、住友化学(株)より、SUMIKAEXCEL(商標)の商標で市販されている。
ポリフェニレンスルホンは市販されており、ビフェノールとジクロロジフェニルスルホンとの重縮合生成物が挙げられる。ポリフェニレンスルホンの製造法は広く知られており、いくつもの適当な方法が当技術分野において詳しく述べられている。2つの方法(炭酸塩法とアルカリ金属水酸化物法)が当業者に知られている。アルカリ金属水酸化物法では、双極性、非プロトン性溶媒の存在下、ほぼ無水条件で、二価フェノールの二アルカリ金属塩をジハロベンゼノイド化合物と接触させる。炭酸塩法は、二価フェノールおよびジハロベンゼノイド化合物を、例えば、炭酸または重炭酸ナトリウムおよび第2のアルカリ金属炭酸塩または重炭酸塩と加熱するもので、これも当技術分野で、例えば、米国特許第4,176,222号に開示されている。あるいは、ポリフェニレンスルホンは、当技術分野で知られている様々な方法のいずれかで調製しても良い。
塩化メチレン、クロロホルム、N-メチルピロリドンなどの適当な溶媒中における還元粘度データで示した、ポリフェニレンスルホンの粘度(molecular weight)は、0.3dl/g以上、より詳細には0.4dl/g以上とすることができるが、一般に1.5dl/gを超えることはないと考えられる。
ポリフェニレンスルホンの質量平均分子量(Mw)は、ASTM D5296による、ゲル浸透クロマトグラフィでポリスチレン標準を用いた測定で、10,000g/モルから100,000g/モルとすることができる。ある態様において、ポリフェニレンスルホンの質量平均分子量は、10,000g/モルから80,000g/モルとすることができる。ポリフェニレンスルホンは、示差走査熱量測定法(DSC)を用いた測定で、180℃から250℃のガラス転移温度(Tg)を持つことができる。
ある態様において、ポリエーテルイミド、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)、またはこれらの組み合わせは、1ミリメートル(mm)のカラーチップを使用し、400ナノメートル(nm)から2000nmの波長範囲を4nm間隔の透過モードで作動させた、UV/Vis分光法での測定で、850nmから1100nmおよび1200nmから1330nmにおいて、70%より大きい透過率を持つことができる。文中で使用する“カラーチップ”とは、1mmの厚さを持つ平板(flat plaque)を指す。
ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)の、本組成物中における存在量は、本組成物の総質量に対して、20質量%から75質量%とすることができる。この範囲内で、ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)の存在量は、20質量%から70質量%、20質量%から65質量%、20質量%から60質量%、25質量%から50質量%、30質量%から55質量%、35質量%から50質量%、または40質量%から55質量%とすることができる。
ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)に加え、本組成物は更に第2ポリマを含む。第2ポリマは、ポリエーテルイミドおよびポリ(アリーレンエーテルスルホン)とは異なるもので、ポリカルボナート-エステル共重合体またはポリエステルを含む。
ある態様において、本組成物中にポリカルボナート-エステルが存在する。ポリカルボナート-エステル(ポリ(エステル-カルボナート)またはポリエステル-ポリカルボナートとしても知られる)は、構造式(7)で示される、繰り返されるカルボナート繰り返し単位を含む。
(7)
式中、R1基の総数の少なくとも60%は芳香族であり、またはそれぞれのR1は少なくとも1つのC6~30芳香族基を含む。望ましくは、それぞれのR1は、構造式(8)で示される芳香族ジヒドロキシ化合物や、構造式(9)で示されるビスフェノールなどのジヒドロキシ化合物から誘導したものとすることができる。
(8)
(9)
構造式(8)において、それぞれのRhは独立して、ハロゲン原子(例えば、臭素)、C1~10ヒドロカルビル基(C1~10アルキルなど)、ハロゲン置換C1~10アルキル、C6~10アリール、またはハロゲン置換C6~10アリールであり、nは0から4である。
式中、R1基の総数の少なくとも60%は芳香族であり、またはそれぞれのR1は少なくとも1つのC6~30芳香族基を含む。望ましくは、それぞれのR1は、構造式(8)で示される芳香族ジヒドロキシ化合物や、構造式(9)で示されるビスフェノールなどのジヒドロキシ化合物から誘導したものとすることができる。
構造式(8)において、それぞれのRhは独立して、ハロゲン原子(例えば、臭素)、C1~10ヒドロカルビル基(C1~10アルキルなど)、ハロゲン置換C1~10アルキル、C6~10アリール、またはハロゲン置換C6~10アリールであり、nは0から4である。
構造式(9)において、RaおよびRbはそれぞれ独立して、ハロゲン、C1~12アルコキシ、またはC1~12アルキルであり、pおよびqはそれぞれ独立して0から4の整数であるが、pまたはqが4未満の場合、環のそれぞれの炭素の原子価は水素で満たされている。ある態様において、pおよびqはそれぞれ0、またはpおよびqはそれぞれ1であり、RaおよびRbはそれぞれC1~3アルキル基、望ましくは、各アリーレン基上のヒドロキシ基に対してメタ位置にあるメチルである。Xaは、2つのヒドロキシ置換芳香族基を繋ぐ架橋基であって、架橋基とそれぞれのC6アリーレン基のヒドロキシ置換基とは、そのC6アリーレン基上で互いにオルト、メタ、またはパラ(望ましくは、パラ)位置にあり、例えば、単結合、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-C(O)-、またはC1~18有機基(環式または非環式、芳香族または非芳香族であって良く、ハロゲン、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなどのヘテロ原子を更に含んでいても良い)である。例えば、Xaは、置換または非置換C3~18シクロアルキリデン、式-C(Rc)(Rd)-(式中、RcおよびRdはそれぞれ独立して、水素、C1~12アルキル、C1~12シクロアルキル、C7~12アリールアルキル、C1~12ヘテロアルキル、または環状C7~12ヘテロアリールアルキル)で示されるC1~25アルキリデン、または、式-C(=Re)-(式中、Reは二価のC1~12炭化水素基)で示される基とすることができる。
ビスフェノール化合物の例としては、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、1,6-ジヒドロキシナフタレン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-ナフチルメタン、1,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-(3-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-ブロモフェニル)プロパン、1,1-ビス(ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)イソブテン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、trans-2,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-ブテン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)アダマンタン、α,α’-ビス(4-ヒドロキシフェニル)トルエン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)アセトニトリル、2,2-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-エチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-n-プロピル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-イソプロピル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-sec-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-シクロヘキシル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-メトキシ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1-ジクロロ-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エチレン、1,1-ジブロモ-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エチレン、1,1-ジクロロ-2,2-ビス(5-フェノキシ-4-ヒドロキシフェニル)エチレン、4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-ブタノン、1,6-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1,6-ヘキサンジオン、エチレングリコールビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、2,7-ジヒドロキシピレン、6,6’-ジヒドロキシ-3,3,3’,3’-テトラメチルスピロ(ビス)インダン(“スピロビインダンビスフェノール”)、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フタルイミド、2,6-ジヒドロキシジベンゾ-p-ジオキシン、2,6-ジヒドロキシチアントレン、2,7-ジヒドロキシフェノキサチイン(phenoxathin)、2,7-ジヒドロキシ-9,10-ジメチルフェナジン、3,6-ジヒドロキシジベンゾフラン、3,6-ジヒドロキシジベンゾチオフェン、および2,7-ジヒドロキシカルバゾール;レゾルシノール、置換レゾルシノール化合物(5-メチルレゾルシノール、5-エチルレゾルシノール、5-プロピルレゾルシノール、5-ブチルレゾルシノール、5-t-ブチルレゾルシノール、5-フェニレゾルシノール、5-クミルレゾルシノール、2,4,5,6-テトラフルオロレゾルシノール、2,4,5,6-テトラブロモレゾルシノールなど);カテコール;ヒドロキノン;置換ヒドロキノン(2-メチルヒドロキノン、2-エチルヒドロキノン、2-プロピルヒドロキノン、2-ブチルヒドロキノン、2-t-ブチルヒドロキノン、2-フェニルヒドロキノン、2-クミルヒドロキノン、2,3,5,6-テトラメチルヒドロキノン、2,3,5,6-テトラ-t-ブチルヒドロキノン、2,3,5,6-テトラフルオロヒドロキノン、2,3,5,6-テトラブロモヒドロキノンなど)が挙げられる。
具体的なジヒドロキシ化合物としては、レゾルシノール、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(“ビスフェノールA”または“BPA”)、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フタルイミジン、2-フェニル-3,3’-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フタルイミジン(N-フェニルフェノールフタレインビスフェノール、“PPPBP”、または3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-フェニルイソインドリン-1-オンとしても知られる)、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサン、および1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン(イソホロンビスフェノール)が挙げられる。
繰り返しカルボナート単位に加えて、ポリカルボナート-エステルは更に、構造式(10)で示される繰り返しエステル単位を含む。
(10)
式中、Jは、ジヒドロキシ化合物(その反応性誘導体を含む)から誘導した二価基であって、例えば、C1~10アルキレン、C6~20シクロアルキレン、C5~20アリーレン、またはポリオキシアルキレン基(このアルキレン基は2から6個の炭素原子、望ましくは2、3、または4個の炭素原子を含む)とすることができ、Tは、ジカルボン酸(その反応性誘導体を含む)から誘導した二価基であって、例えば、C1~20アルキレン、C5~20シクロアルキレン、またはC6~20アリーレンとすることができる。異なるTまたはJ基の組み合わせを含むコポリエステルも使用可能である。ポリエステル単位は、分枝または線状とすることができる。
式中、Jは、ジヒドロキシ化合物(その反応性誘導体を含む)から誘導した二価基であって、例えば、C1~10アルキレン、C6~20シクロアルキレン、C5~20アリーレン、またはポリオキシアルキレン基(このアルキレン基は2から6個の炭素原子、望ましくは2、3、または4個の炭素原子を含む)とすることができ、Tは、ジカルボン酸(その反応性誘導体を含む)から誘導した二価基であって、例えば、C1~20アルキレン、C5~20シクロアルキレン、またはC6~20アリーレンとすることができる。異なるTまたはJ基の組み合わせを含むコポリエステルも使用可能である。ポリエステル単位は、分枝または線状とすることができる。
具体的なジヒドロキシ化合物としては、構造式(8)で示される芳香族ジヒドロキシ化合物(例えば、レゾルシノール)、構造式(9)で示されるビスフェノール(例えば、ビスフェノールA)、C1~8脂肪族ジオール(エタンジオール、n-プロパンジオール、i-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-ヒドロキシメチルシクロヘキサンなど)、またはこれらのジヒドロキシ化合物の組み合わせが挙げられる。使用可能な脂肪族ジカルボン酸としては、C5~20脂肪族ジカルボン酸(末端カルボキシル基を含むもの)、望ましくは、線状C8~12脂肪族ジカルボン酸(デカン二酸(セバシン酸)など)、および、α,ω-C12ジカルボン酸(ドデカン二酸(DDDA)など)が挙げられる。使用可能な芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、またはこれらの酸の組み合わせが挙げられる。イソフタル酸とテレフタル酸の質量比が91:9から2:98の、イソフタル酸とテレフタル酸の組み合わせを使用しても良い。
具体的なエステル単位としては、エチレンテレフタラート単位、n-プロピレンテレフタラート単位、n-ブチレンテレフタラート単位、イソフタル酸とテレフタル酸とレゾルシノールから誘導したエステル単位(ITRエステル単位)、セバシン酸とビスフェノールAから誘導したエステル単位が挙げられる。ポリ(エステル-カルボナート)中のエステル単位とカルボナート単位のモル比は、例えば、1:99から99:1、10:90から90:10、20:80から80:20、1:99から50:50、または50:50から99:1と、幅広く変えることができる。
ある態様において、本組成物中にポリエステルが存在することができる。有用なポリエステルとして、例えば、構造式(10)で示される繰り返し単位を持つポリエステルが挙げられ、これには、ポリ(アルキレンジカルボキシラート)、液晶ポリエステル、およびポリエステル共重合体が含まれる。
ポリエステルは、一般的に知られている方法、例えば、界面重合、溶融縮合(melt-process condensation)、溶液相縮合(solution phase condensation)により、あるいは、エステル交換重合(例えば、酸触媒を使用し、テレフタル酸ジメチルなどのジアルキルエステルをエチレングリコールとエステル交換すると、ポリ(エチレンテレフタラート)が生成できる)によって得ることができる。分岐剤、例えば、3つ以上のヒドロキシル基を持つグリコールや三官能性または多官能性カルボン酸を組み入れた、分枝ポリエステルも使用可能である。更に、組成物の最終用途に応じて、ポリエステル上に様々な濃度の酸およびヒドロキシル末端基を持つことが望ましいと考えられる。
有用なポリエステルとして、芳香族ポリエステル、ポリ(アルキレンエステル)(ポリ(アルキレンアリーラート)を含む)、およびポリ(シクロアルキレンジエステル)を挙げることができる。ポリ(アルキレンアリーラート)は、構造式(10)(式中、Tは、芳香族ジカルボキシラート、環状脂肪族ジカルボン酸、またはこれらの誘導体から誘導した基を含む)のポリエステル構造を持つことができる。有用な望ましいT基の例として、1,2-、1,3-、および1,4-フェニレン、1,4-および1,5-ナフチレン、cis-またはtrans-1,4-シクロヘキシレンなどが挙げられる。望ましくは、Tが1,4-フェニレンで、ポリ(アルキレンアリーラート)はポリ(アルキレンテレフタラート)である。更に、ポリ(アルキレンアリーラート)について、有用な望ましいアルキレン基Jとしては、例えば、エチレン、1,4-ブチレン、およびビス(アルキレン二置換シクロヘキサン)(cis-またはtrans-1,4-(シクロヘキシレン)ジメチレンを含む)が挙げられる。ポリ(アルキレンテレフタラート)の例として、ポリ(エチレンテレフタラート)(PET)、ポリ(1,4-ブチレンテレフタラート)(PBT)、およびポリ(n-プロピレンテレフタラート)(PPT)が挙げられる。有用なものはまた、ポリ(エチレンナフトアート(naphthanoate))(PEN)、ポリ(ブチレンナフトアート(naphthanoate))(PBN)などの、ポリ(アルキレンナフトアート)である。有用な望ましいポリ(シクロアルキレンジエステル)は、ポリ(1,4-シクロヘキサンジメチレンテレフタラート)(PCT)である。前述のポリエステル類の少なくとも1つを含む組み合わせも使用できる。
アルキレンテレフタラート繰り返しエステル単位と共に別のエステル基を含む共重合体も有用と考えられる。有用な望ましいエステル単位は、異なるアルキレンテレフタラート単位を含むことができ、これはポリマ鎖中に、個々の単位として、またはポリ(アルキレンテレフタラート)のブロックとして存在することができる。この種の共重合体として、ポリ(シクロヘキサンジメチレンテレフタラート)-コ-ポリ(エチレンテレフタラート)が挙げられ、50モル%以上のポリ(エチレンテレフタラート)を含むポリマをPETGと略記し、50モル%以上のポリ(1,4-シクロヘキサンジメチレンテレフタラート)を含むポリマをPCTGと略記する。
ポリ(シクロアルキレンジエステル)はポリ(アルキレンシクロヘキサンジカルボキシラート)も含むことができる。もちろん、具体例は、構造式(11)で示される繰り返し単位を持つ、ポリ(1,4-シクロヘキサンジメタノール-1,4-シクロヘキサンジカルボキシラート)(PCCD)である。
(11)
構造式(10)を用いて述べるならば、Jは、1,4-シクロヘキサンジメタノールから誘導した1,4-シクロヘキサンジメチレン基であり、Tは、シクロヘキサンジカルボキシラートまたはその化学的同等物から誘導したシクロヘキサン環であって、cis異性体、trans異性体、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
構造式(10)を用いて述べるならば、Jは、1,4-シクロヘキサンジメタノールから誘導した1,4-シクロヘキサンジメチレン基であり、Tは、シクロヘキサンジカルボキシラートまたはその化学的同等物から誘導したシクロヘキサン環であって、cis異性体、trans異性体、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
ある態様において、ポリエステルは、ポリ(エチレンテレフタラート)、ポリ(ブチレンテレフタラート)、またはこれらの組み合わせを含む。
第2ポリマの本組成物中における存在量は、本組成物の総質量に対して5から35質量%とすることができる。この範囲内で、第2ポリマの存在量は、5から30質量%、10から35質量%、10から30質量%、10から25質量%、10から35質量%、または5から25質量%とすることができる。ある態様において、第2ポリマはポリカルボナート-エステルであって、その存在量は10から35質量%または10から30質量%とすることができる。ある態様において、第2ポリマはポリエステルであって、その存在量は5から30質量%または10から25質量%とすることができる。
ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)および第2ポリマに加えて、本組成物は更にベーマイトを含む。ベーマイトは、587nmの波長での測定で、望ましくは、1.60から1.68、1.60から1.67、または1.60から1.66の屈折率を持つ。無機充填剤は、レーザ光散乱による測定で、1μm未満の平均粒径を持つことができる。ある態様において、無機充填剤は、レーザ光散乱による測定で、1μm未満、例えば、0.1μmから1μm、0.1μmから0.8μm、0.1μmから0.5μm、0.1μmから0.45μm、または0.25μmから0.45μm、望ましくは0.30μmから0.40μmの平均粒径(D50)を持つことができる。
ある態様において、本組成物は、ポリエーテルイミド、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)、またはこれらの組み合わせと、第2ポリマと、ベーマイトとを含む、本質的にこれらから成る、または、これらから成るものである。ある態様において、本組成物は、ポリエーテルイミド、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)、またはこれらの組み合わせ、第2ポリマ、およびベーマイト以外の、文中に明確に述べられていない成分を除外することができる。ある態様において、本組成物に含まれる、ポリエーテルイミド、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)、ポリエステルカルボナート、およびポリエステル以外の熱可塑性ポリマは、5質量%未満、または1質量%未満(本組成物の総質量に対して)である。ある態様において、本組成物は、ポリエーテルイミド、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)、ポリエステルカルボナート、およびポリエステル以外の熱可塑性ポリマを含まない。本組成物は、必要に応じて、ベーマイト以外の無機充填剤を除外することができる。
ある態様において、本組成物は必要に応じて、添加剤組成物を更に含むことができ、添加剤組成物は、好ましい特性が得られるよう選択した1つ以上の添加剤を含み、これらの添加剤はまた、本組成物の好ましい特性にあまり悪影響を及ぼさないように選ばれたものである。添加剤組成物または個々の添加剤は、本組成物を生成するため成分を混合する際、適当な時期に混ぜ合わせることができる。添加剤組成物は、耐衝撃性改良剤、流動性改良剤、充填剤(例えば、粒子状ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ガラス、炭素、鉱物、または金属)、補強剤(例えば、ガラス繊維)、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外(UV)光安定剤、UV吸収剤、可塑剤、潤滑剤、剥離剤(離型剤など)、帯電防止剤、防曇剤(anti-fog agent)、抗菌剤、着色剤(例えば、染料または顔料)、表面効果剤(surface effect additive)、放射線安定剤、難燃剤、アンチドリップ剤(例えば、PTFEを封入した(encapsulated)スチレン-アクリロニトリル共重合体(TSAN))、またはこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、熱安定剤、離型剤、および紫外光安定剤の組み合わせが使用できる。通常、添加剤は、効果のあることが一般的に知られている量で使用する。例えば、添加剤組成物(耐衝撃性改良剤、充填剤、または補強剤以外)の総量は、本組成物の総質量に対して0.001質量%から10.0質量%または0.01質量%から5質量%とすることができる。
ある態様において、本組成物は、酸化防止剤、熱安定剤、水分結合安定化剤(hydrostabilizer)、UV安定剤、離型剤、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせを含む、添加剤組成物を更に含むことができる。
本組成物は、当技術分野で一般的に知られている様々な方法で製造することができる。例えば、ポリエーテルイミド、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)、またはこれらの組み合わせと第2ポリマを、例えば、高速ミキサ中で、または手で混ぜ合わせてベーマイトと混合することができる。この混合物を、双スクリュー押出機のスロートへ、ホッパから供給することができる。あるいは、成分の少なくとも1つを、スロートで、または下流のサイドスタッファ(sidestuffer)を通して押出機に直接供給することで、あるいは、所望のポリマと混ぜ合わせてマスターバッチを作り、これを押出機に供給することで、本組成物に組み入れることができる。押出機は一般に、本組成物が流動物となるために必要な温度より高い温度で稼働させる。押出物を水浴中で急冷し、ペレットとすることができる。このようにして製造したペレットは、要望通り、長さ4分の1インチ(即ち、0.635cm)以下とすることができる。このようなペレットを、その後の鋳造(molding)、形削り(shaping)、または成形(forming)、例えば、圧縮成形、射出成型などに使用することができる。
本組成物の成形試料は、1つ以上の有益な特性を示すことができる。例えば、本組成物の成形試料は、400nmから2000nmの波長範囲を4nm間隔の透過モードで作動させた、UV/Vis分光法による測定で、1mmの厚さの試料について、1270nmから1330nmの範囲において、75%より大きい透過率を示すことができる。本組成物の成形試料は、400nmから2000nmの波長範囲を4nm間隔の透過モードで作動させた、UV/Vis分光法による測定で、2mmの厚さの試料について、1270nmから1330nmの範囲において、75%より大きい透過率を示すことができる。本組成物の成形試料は、ASTM E831に従った測定で、-10℃から85℃の間で、5E-5 1/℃(即ち、5×10-5 1/℃)より小さいフロー熱膨張係数(flow coefficient of thermal expansion)、クロスフロー熱膨張係数(cross-flow coefficient of thermal expansion)、またはその両方を示すことができる。ある態様において、本組成物は、前述の特性の少なくとも1つ、望ましくは前述の特性の少なくとも2つ、より望ましくは前述の特性のそれぞれを示す。
本組成物の成形試料は、必要に応じて、以下の特性の1つ以上を更に示すことができる。例えば、本組成物の成形試料は、ASTM D648による、3.2mmの厚さでの測定で、1.8MPaにおいて、90℃より高い荷重たわみ温度(heat deflection temperature:HDT)を示すことができる。本組成物の成形試料は、ASTM D790に従った測定で、3600MPaより大きい、例えば、4000MPaから7000MPaの曲げ弾性率を示すことができる。本組成物の成形試料は、ASTM D638に従った測定で、3700MPaより大きい、例えば、4000MPaから7500MPaの引張弾性率を示すことができる。ある態様において、本組成物は、前述の特性の少なくとも1つ、または前述の特性の少なくとも2つを、あるいは前述の特性のそれぞれを示すことができる。
ある態様において、本組成物は、25質量%から50質量%のポリエーテルイミドと、10質量%から35質量%の第2ポリマと、35質量%から45質量%のベーマイトと、0質量%から0.1質量%の酸化防止剤とを含み、前記第2ポリマはポリカルボナート-エステルである。
ある態様において、本組成物は、30質量%から55質量%のポリエーテルイミドと、5質量%から30質量%の第2ポリマと、35質量%から45質量%のベーマイトと、0質量%から0.1質量%の酸化防止剤とを含み、前記第2ポリマはポリ(エチレンテレフタラート)である。
ある態様において、本組成物は、35質量%から50質量%のポリエーテルイミドと、10質量%から25質量%の第2ポリマと、35質量%から45質量%のベーマイトと、0質量%から0.1質量%の酸化防止剤とを含み、前記第2ポリマはポリ(ブチレンテレフタラート)である。
ある態様において、本組成物は、40質量%から55質量%のポリ(アリーレンエーテルスルホン)と、10質量%から35質量%の第2ポリマと、25から35質量%のベーマイトと、0質量%から0.1質量%の酸化防止剤とを含み、前記第2ポリマはポリカルボナート-エステルである。
本組成物を含む物品は、本願に開示されているもうひとつの態様を表している。物品は、上記の組成物を、例えば、鋳造、押出し、または形削りして物品とすることで調製できる。本組成物は、射出成形、押出成形、回転成形、ブロー成形、熱成形など様々な方法で有用な形状の物品に成形することができる。代表的な物品として、繊維、フィルム、シート、管、または成形品の形状のものが挙げられる。文中に述べられている本組成物の物理的特性により、透明な物品に、例えば、光学的用途に使用される物品に特に良く適したものを作ることができる。このような物品として、光学的物品、望ましくは、光学レンズ、レンズアレイ、透明材料応用品(医療機器、電子および電気通信、建築および建設、センサ、アンテナ、電極、薄膜光学、薄膜基板、トランジスタ、およびIR透明ディスプレイ装置における)が挙げられる。ある態様において、物品は、単一モード光ファイバコネクタのレンズとすることができる。
本願の開示内容を次の実施例で更に詳しく説明するが、これらに限定するものではない。
以下の実施例で使用する材料を表1に示す。
26mmのCoperion W&P双スクリュー押出機を使用し、組成物の成分を混ぜ合わせて組成物を調製した。更に成形するため、混和した組成物をペレット化し、乾燥させた。混和条件を表2に示す。
次に、乾燥ペレットを、表3に示す射出成形条件に従い、Funanc S-200i射出成形装置を用いて試験用棒状物に成形した。
組成物の物理的試験は、以下の試験基準に従って行った。荷重たわみ温度(HDT)は、ASTM D648に従い、1.82MPaの試験応力と、3.2mmの試料厚さを用いて求めた。引張特性は、ASTM D638に従い、5mm/分の試験速度を用いて求めた。曲げ特性は、ASTM D790に従い、1.27mm/分の試験速度を用いて求めた。ノッチ付き(NII)およびノッチなし(UNII)アイゾット衝撃強さは、ASTM D256に従い、5lbf/フィート(約73N/m)のハンマーエネルギー(pendulum energy)を用いて求めた。赤外線(IR)透過率は、UV-Vis分光光度計(2nmのスリット幅と、直径10cmの積分球を備えた、Perkin Elmer Lambda 750S分光計)により、1mmまたは2mmのカラーチップのUV/Vis分析を行って求めた。フロー(flow)およびクロスフロー(cross-flow)熱膨張係数(coefficient of thermal expansion:CTE)測定は、ASTM E831に従い、-10℃から85℃の範囲を、DuPont 2940プローブを使用し、0.3Nの引張力を試料に加え、58℃/分の昇温速度で行った。ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量測定(differential scanning calorimetry:DSC)により、25℃から300℃を、20℃/分の昇温速度で求めた。
組成物および対応する物理的特性を表4に示す。
比較例1は、PEI単独の物理的特性を示している。表4から分かるように、このPEIは高いIR透過率を示すが、寸法安定性が低い。PEIのIR透過率は、87%から89%であり、フローCTEは5.5E-5 1/℃である。比較例2は、PPSU単独の物理的特性を示している。表4から分かるように、このPPSUは高いIR透過率を示すが、寸法安定性が低い。PPSUのIR透過率は、87%から89%であり、フローCTEは6.6E-5 1/℃である。比較例3は、PES単独の物理的特性を示している。表4から分かるように、このPESは高いIR透過率を示すが、寸法安定性が低い。PESのIR透過率は、87%から89%であり、フローCTEは6.5E-5 1/℃である。
実施例4~7は、PCEとベーマイトとを含むPEI組成物である。表4から分かるように、40質量%のベーマイトと、量を変えたPCEを加えると、低下したCTEと高いIR透過率を持つ組成物ができた。
実施例8~12は、ポリエステルとベーマイトとを含むPEI組成物である。PCEを組成物に加えた場合に得られた結果と同様に、実施例6~10の組成物は、低下したCTEと高いIR透過率を示した。
実施例13および14は、PCEとベーマイトとを含むポリ(アリーレンエーテルスルホン)組成物である。表4から分かるように、30%のベーマイトと、量を変えたPCEを加えると、低下したCTEと高いIR透過率を持つ組成物ができた。
本願の開示内容は更に、以下の態様を包含する。
態様1:組成物であって、この組成物は、20質量%から75質量の、ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)と、5質量%から35質量%の第2ポリマと、20質量%から60質量%のベーマイトとを含み、第2ポリマは、ポリカルボナート-エステル共重合体またはポリエステルを含み、ベーマイトは、望ましくは、レーザ光散乱を用いた測定で、1μm未満の平均粒径を持ち、このとき質量%は、本組成物の総質量に対してである。
態様2:態様1の組成物であって、この組成物の成形試料は、UV/Vis分光法による、1mmの試料厚さでの測定で、1mmの厚さの試料について、1270~1330nmの範囲において、75%より大きい透過率と、UV/Vis分光法による、2mmの試料厚さでの測定で、1mmの厚さの試料について、1270~1330nmの範囲において、65%より大きい透過率と、ASTM E831に従った測定で、-10から85℃の間で、5E-5 1/℃より小さいフロー熱膨張係数、クロスフロー熱膨張係数、またはその両方とを示す。
態様3:態様1または2の組成物であって、この組成物は、ASTM D648による、3.2mmの厚さでの測定で、1.8MPaにおいて、90℃より高い荷重たわみ温度を示す。
態様4:態様1から3のいずれかの組成物であって、この組成物はポリエーテルイミドを含む。
態様5:態様1から3のいずれかの組成物であって、この組成物はポリ(アリーレンエーテルスルホン)を含み、このポリ(アリーレンエーテルスルホン)は、望ましくは、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、またはこれらの組み合わせを含む。
態様6:態様1から5のいずれかの組成物であって、第2ポリマはポリカルボナート-エステル、望ましくは、(イソフタラート/テレフタラート-レゾルシノール)-カルボナート共重合体である。
態様7:態様1から5のいずれかの組成物であって、第2ポリマは、ポリ(エチレンテレフタラート)またはポリ(ブチレンテレフタラート)を含むポリエステルである。
態様8:態様1から7のいずれかの組成物であって、酸化防止剤、熱安定剤、水分結合安定化剤、UV安定剤、離型剤、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせを含む、添加剤組成物を更に含む。
態様9:態様1の組成物であって、この組成物は、25質量%から50質量%のポリエーテルイミドと、10質量%から35質量%の第2ポリマと、35質量%から45質量%のベーマイトと、0質量%から0.1質量%の酸化防止剤とを含み、前記第2ポリマはポリカルボナート-エステルである。
態様10:態様1の組成物であって、この組成物は、30質量%から55質量%のポリエーテルイミドと、5質量%から30質量%の第2ポリマと、35質量%から45質量%のベーマイトと、0質量%から0.1質量%の酸化防止剤とを含み、前記第2ポリマはポリ(エチレンテレフタラート)である。
態様11:態様1の組成物であって、この組成物は、35質量%から50質量%のポリエーテルイミドと、10質量%から25質量%の第2ポリマと、35質量%から45質量%のベーマイトと、0質量%から0.1質量%の酸化防止剤とを含み、前記第2ポリマはポリ(ブチレンテレフタラート)である。
態様12:態様1の組成物であって、この組成物は、40質量%から55質量%のポリ(アリーレンエーテルスルホン)と、10質量%から35質量%の第2ポリマと、25質量%から35質量%のベーマイトと、0質量%から0.1質量%の酸化防止剤とを含み、前記第2ポリマはポリカルボナート-エステルである。
態様13:態様1から12のいずれかの組成物を製造する方法であって、この製造法は、前記組成物の成分を溶融混合する工程と、必要に応じて、前記組成物を押出しする工程とを含む。
態様14:態様1から12のいずれかの組成物を含む物品。
態様15:態様14の物品であって、この物品は、光学的物品、レンズアレイ、透明材料応用品(医療機器、電子および電気通信、建築および建設、センサ、アンテナ、電極、薄膜光学、薄膜基板、トランジスタ、およびIR透明ディスプレイ装置における)である。
本組成物、方法、および物品は、選択的に、文中に開示されている任意の適当な材料、ステップ、または構成要素を含む(comprise)、から成る(consist of)、または本質的に~から成る(consist essentially of)ことができる。本組成物、方法、および物品は、付加的に、または選択的に、本組成物、方法、および物品の機能または目的の達成に必ずしも必要ではない任意の材料(または種)、ステップ、または構成要素を除いて、または実質的に含まないように構成することができる。
文中に開示されている範囲は全て終点を含み、終点は独立して互いに組み合わせ可能である。“組み合わせ(combinations)”は、混合物(blends、mixtures)、合金、反応生成物などを含む。用語“第1(first)”、“第2(second)”などは、順番、数量、または重要度を何ら示すものではなく、ある要素と別の要素とを区別するために使用する。用語“a”、“an”、および“the”は、数量の限定を示すものではなく、別途指示のない限り、または文脈によって明らかに否定されない限り、単数形と複数形の両方を含むと解釈すべきである。“または(or)”は、別に明示されない限り、“および/または(and/or)”を意味する。明細書中における“ある(an)態様”での言及は、その態様に関連して述べられているある特定の要素が、文中に記載されている少なくとも1つの態様に含まれているが、他の態様中には存在してもしていなくても良いことを意味する。文中で使用する用語“これらの組み合わせ(combination thereof)”は、挙げられている要素を1つ以上含み、非限定(open)であって、挙げられていない類似の要素が1つ以上存在していても良い。更に、記載されている要素は、様々な態様において、任意の適当な方法で組み合わせても良いことは当然である。
文中にそうでないことが明記されていない限り、全ての試験基準は、本願の出願日、あるいは、優先権が主張されている場合、その試験基準が記載されている最も早い優先権出願の出願日時点で有効な、最も新しい基準である。
別途定義のない限り、文中で使用する技術および科学用語は、本願の属する技術分野の当業者に一般的に理解されているものと同じ意味を持つ。引用されている全ての特許、特許出願、その他の参考文献は、その内容を全て本件に引用して援用する。しかし、本願中の用語が援用する参考文献の用語と矛盾する、または相反する場合は、援用する参考文献からの矛盾する用語よりも本願の用語を優先する。
化合物は標準命名法を用いて記述する。例えば、指示された何らかの基で置換されていない位置は、指示された結合で、または水素原子で満たされたその原子価を持つものとする。2つの文字または記号に挟まれていないダッシュ(“-”)は、置換基の結合点を示すために使用する。例えば、-CHOは、カルボニル基の炭素で結合している。
文中で使用する用語“ヒドロカルビル”は、単独で、あるいは、別の語の接頭辞、接尾辞、または一部として使用される場合であっても、炭素と水素だけを含む残基を指す。この残基は、脂肪族または芳香族、直鎖、環式、二環式、分枝、飽和、または不飽和とすることができる。また、脂肪族、芳香族、直鎖、環式、二環式、分枝、飽和、および不飽和炭化水素基の組み合わせも含むことができる。しかし、ヒドロカルビル残基が置換されていると述べられている場合、必要に応じて、置換基残基を構成する炭素および水素の他にヘテロ原子を含んでいても良い。つまり、詳しく述べるならば、置換されている場合、ヒドロカルビル残基は、1つ以上のカルボニル基、アミノ基、ヒドロキシル基なども含むことができ、あるいは、ヒドロカルビル残基の骨格内にヘテロ原子を含むことができる。用語“アルキル”は、分枝または直鎖、飽和脂肪族炭化水素基、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、s-ペンチル、n-およびs-ヘキシルを意味する。“アルケニル”は、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含む、分枝または直鎖、一価炭化水素基(例えば、エテニル(-HC=CH2))を意味する。“アルコキシ”は、酸素を経て結合しているアルキル基(即ち、アルキル-O-)、例えば、メトキシ、エトキシ、sec-ブチルオキシ基を意味する。“アルキレン”は、分枝または直鎖、飽和二価脂肪族炭化水素基(例えば、メチレン(-CH2-)、プロピレン(-(CH2)3-))を意味する。“シクロアルキレン”は、二価の環状アルキレン基-CnH2n-x(式中、xは、環化によって置き換わった水素の数)を意味する。“シクロアルケニル”は、1つ以上の環と、環内に1つ以上の炭素-炭素二重結合とを含み、全ての環員が炭素である一価基(例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル)を意味する。“アリール”は、指定した数の炭素原子を含む芳香族炭化水素基(フェニル、トロポン、インダニル、ナフチルなど)を意味する。“アリーレン”は、二価のアリール基を意味する。“アルキルアリーレン”は、アルキル基で置換されたアリーレン基を意味する。“アリールアルキレン”は、アリール基で置換されたアルキレン基(例えば、ベンジル)を意味する。接頭辞“ハロ”は、フルオロ、クロロ、ブロモ、またはヨード置換基の1つ以上を含む基または化合物を意味する。異なるハロ原子の組み合わせ(例えば、ブロモとフルオロ)、またはクロロ原子のみが存在していても良い。接頭辞“複素(ヘテロ:hetero)”は、その化合物または基が、ヘテロ原子である少なくとも1つの環員(例えば、1、2、または3個のヘテロ原子)を含むことを意味し、このときヘテロ原子は、それぞれ独立して、N、O、S、Si、またはPである。“置換された”は、その化合物または基が、置換されている原子の通常の原子価を超えないという条件で、水素の代わりに、少なくとも1つ(例えば、1、2、3、または4個)の置換基(それぞれ独立して、C1~9アルコキシ、C1~9ハロアルコキシ、ニトロ(-NO2)、シアノ(-CN)、C1~6アルキルスルホニル(-S(=O)2-アルキル)、C6~12アリールスルホニル(-S(=O)2-アリール)、チオール(-SH)、チオシアノ(-SCN)、トシル(CH3C6H4SO2-)、C3~12シクロアルキル、C2~12アルケニル、C5~12シクロアルケニル、C6~12アリール、C7~13アリールアルキレン、C4~12ヘテロシクロアルキル、およびC3~12ヘテロアリールとすることができる)で置換されていることを意味する。ある基について示されている炭素原子の数は置換基を含まない。例えば、-CH2CH2CNは、ニトリルで置換されたC2アルキル基である。
特定の態様について述べてきたが、現時点で予想されていない、または予想されていないと考えられる、代替(alternatives)、変更(modifications)、変化(variations)、改善(improvements)、および実質的同等物が、出願者や他の当業者によって考案されることがある。従って、出願時の、および修正される可能性のある添付請求項は、これらの代替、変更、変化、改善、および実質的同等物を全て包含するものとする。
Claims (15)
- 組成物であって、
前記組成物が、
20質量%から75質量%の、ポリエーテルイミドまたはポリ(アリーレンエーテルスルホン)と、
5質量%から35質量%の第2ポリマと、
20質量%から60質量%のベーマイトと、
を含み、
前記第2ポリマが、ポリカルボナート-エステル共重合体またはポリエステルを含み、
前記ベーマイトが、望ましくは、レーザ光散乱を用いた測定で、1μm未満の平均粒径を持ち、
このとき前記質量%が、前記組成物の総質量に対してであることを特徴とする組成物。 - 請求項1に記載の組成物であって、前記組成物の成形試料が、
UV/Vis分光法による、1mmの試料厚さでの測定で、1mmの厚さの試料について、1270~1330nmの範囲において、75%より大きい透過率と、
UV/Vis分光法による、2mmの試料厚さでの測定で、1mmの厚さの試料について、1270~1330nmの範囲において、65%より大きい透過率と、
ASTM E831に従った測定で、-10から85℃の間で、5E-5 1/℃より小さいフロー熱膨張係数(flow coefficient of thermal expansion)、クロスフロー熱膨張係数(cross-flow coefficient of thermal expansion)、またはその両方と、
を示すことを特徴とする組成物。 - 請求項1または2に記載の組成物であって、前記組成物が、ASTM D648による、3.2mmの厚さでの測定で、1.8MPaにおいて、90℃より高い荷重たわみ温度(heat deflection temperature)を示すことを特徴とする組成物。
- 請求項1から3のいずれかに記載の組成物であって、前記組成物が、ポリエーテルイミドを含むことを特徴とする組成物。
- 請求項1から3のいずれかに記載の組成物であって、前記組成物が、ポリ(アリーレンエーテルスルホン)を含み、前記ポリ(アリーレンエーテルスルホン)が、望ましくは、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、またはこれらの組み合わせを含むことを特徴とする組成物。
- 請求項1から5のいずれかに記載の組成物であって、前記第2ポリマが、ポリカルボナート-エステル、望ましくは、(イソフタラート/テレフタラート-レゾルシノール)-カルボナート共重合体であることを特徴とする組成物。
- 請求項1から5のいずれかに記載の組成物であって、前記第2ポリマが、ポリ(エチレンテレフタラート)またはポリ(ブチレンテレフタラート)を含むポリエステルであることを特徴とする組成物。
- 請求項1から7のいずれかに記載の組成物であって、酸化防止剤、熱安定剤、水分結合安定化剤(hydrostabilizer)、UV安定剤、離型剤、または前述のものの少なくとも1つを含む組み合わせを含む、添加剤組成物を更に含むことを特徴とする組成物。
- 請求項1に記載の組成物であって、
前記組成物が、
25質量%から50質量%のポリエーテルイミドと、
10質量%から35質量%の第2ポリマと、
35質量%から45質量%のベーマイトと、
0質量%から0.1質量%の酸化防止剤と、
を含み、
前記第2ポリマが、ポリカルボナート-エステルであることを特徴とする組成物。 - 請求項1に記載の組成物であって、
前記組成物が、
30質量%から55質量%のポリエーテルイミドと、
5質量%から30質量%の第2ポリマと、
35質量%から45質量%のベーマイトと、
0質量%から0.1質量%の酸化防止剤と、
を含み、
前記第2ポリマが、ポリ(エチレンテレフタラート)であることを特徴とする組成物。 - 請求項1に記載の組成物であって、
前記組成物が、
35質量%から50質量%のポリエーテルイミドと、
10質量%から25質量%の第2ポリマと、
35質量%から45質量%のベーマイトと、
0質量%から0.1質量%の酸化防止剤と、
を含み、
前記第2ポリマが、ポリ(ブチレンテレフタラート)であることを特徴とする組成物。 - 請求項1に記載の組成物であって、
前記組成物が、
40質量%から55質量%のポリ(アリーレンエーテルスルホン)と、
10質量%から35質量%の第2ポリマと、
25質量%から35質量%のベーマイトと、
0質量%から0.1質量%の酸化防止剤と、
を含み、
前記第2ポリマが、ポリカルボナート-エステルであることを特徴とする組成物。 - 請求項1から12のいずれかに記載の組成物を製造する方法であって、前記製造する方法が、前記組成物の成分を溶融混合する工程と、必要に応じて、前記組成物を押出しする工程と、を含むことを特徴とする製造法。
- 請求項1から12のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする物品。
- 請求項14に記載の物品であって、前記物品が、光学的物品、レンズアレイ、透明材料応用品(医療機器、電子および電気通信、建築および建設、センサ、アンテナ、電極、薄膜光学、薄膜基板、トランジスタ、およびIR透明ディスプレイ装置における)であることを特徴とする物品。
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