JP2674720B2 - 剥離層状物質の高分子ナノ複合体の溶融加工形成法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、膨潤可能な内部挿入（intercalated）−
層状物質から誘導された、板状粒子を内部に分散させた
高分子マトリックスを含む複合材料の形成方法、および
この発明の方法により形成された複合材料に関する。よ
り詳細には、この発明は内部添加された層状物質がマト
リックスの高分子と相溶する層を有し、その結果、プロ
セスの間に内部添加された物質の高分子と相溶可能な層
（複数）が一層を他層から分離させて、板状充填剤を生
成させるという方法に関する。

従来技術 特定範ちゅうの高分子ナノ複合体（nanocomposite）
がけい酸塩の層を内部に均一に分散させたポリアミドを
含有する高分子マトリックスを含む複合材料として記載
されている。該ナノ複合体は米国特許第4,739,007号お
よび同第4,810,734号、ドイツ特許第3808623A1、日本特
許J02 208358A、ならびに該特許権所有者達による技術
刊行物（J.Inclusion Phenomena ５、（1987）、473−4
83;Clay Minerals、23、（1988）、27;Polym.Preprint
s、32、（４月 1991）、65−66;およびPolym.Prints、2
8、（８月 1987）、447−448）に記載されている。

発明の要約 この発明は、高分子マトリックス中に分散された板状
粒子を含む高分子複合体の形成方法において、該方法が （ａ） 溶融加工可能な高分子物質ならびに該高分子物
質と相溶可能で、 式:⁺NH₃R₁、⁺NH₂R₂R₃および⁺PR₄R₅R₆R₇ （式中、R₁は少なくとも約12個の脂肪族炭素原子を有す
る有機基； R₂およびR₃は同一かまたは異なり、少なくとも約５個
の脂肪族炭素原子を有する有機基；かつ R₄、R₅、R₆およびR₇は同一かまたは異なり、少なくと
も約８個の脂肪族炭素原子を有する少なくとも一つの有
機基を含む有機基）のカチオンより成る群から選ばれる
一つ以上の「効果的な膨潤／相溶化剤」と相溶する層を
有する膨潤可能で高分子物質と相溶可能な内部挿入−層
状物質を含む「流動可能な混合物」を生成させ；さらに （ｂ） 該混合物に、前記層のすべてまたは一部の一層
を他層から分離させて、約50Å以下の平均厚さ、好まし
くは最大約100Åの厚さを有する板状粒子を生成させ、
さらに該板状粒子を前記高分子物質中に均一に分散させ
て、前記高分子物質複合体を形成させるのに十分なせん
断速度を有するせん断応力を加える工程を特徴とする方
法に関する。

ここで使用する「溶融加工温度」とは、高分子物質が
溶融物内にあるときに、細管流量測定により測定して、
100_sec ^-1のせん断速度で約5000秒未満の溶融粘度を高分
子物質が有することを意味する。

該方法は、分散相が二つの平らな対向面を有する板状
粒子を含み、該粒子の厚さが両面間の距離である高分子
組成物の調製に関する。該厚さは平坦対向面の大きさに
比べて比較的小さい。このような微細板状粒子を分散さ
せると、複合体中の一定容量の粒子に対して、高分子と
粒子との接触面積が極めて大きくなり、また分散粒子の
特定効果に関して複合体はすぐれた均質性が得られる。
１ミクロン以下の大きさ（ナノスケール）に分散された
強度およびモジュラスの大きな板状粒子は、同程度の配
合量のミクロンサイズの通常の補強充填剤よりもすぐれ
た機械的補強を高分子マトリックスに付与する。ナノス
ケールのバリヤ層は同程度の配合量の通常のバリヤ充填
剤よりも高分子の透過率を低くする。

この発明の方法は、ここで反応器内方法とも呼ぶ、米
国特許第4,810,734号および同第4,739,007号に記載され
ているようなモノマー配合・重合法に勝るいくつかの利
点を示す。これらの利点には、広範囲のマトリックス高
分子の有用性；それぞれが高分子と板状粒子との双方に
対する顕著な結合相互作用を有する膨潤／相溶化剤の選
択幅が広がることによる同じマトリックス高分子を有す
る広範囲の複合体の有用性；およびマトリックス高分子
の分子量分布に対するすぐれた制御がある。たとえば、
流動させうる実際上いかなる高分子物質も、この発明の
方法により混合中に剥離する内部挿入−層状物質から誘
導されるナノスケールの粒子と混合できる。対称的に、
従来技術のモノマー配合・重合法では、高分子はそのモ
ノマーが層状物質と相溶可能であり、かつ層状物質が存
在するときに効果的に重合できるそのような高分子に限
られる。この発明の方法では、混合は、選ばれた高分子
の分子量分布に特有な特別の条件を全く必要としない。
これに反し、従来技術の反応器内方法では、反応混合物
の粘度および重合熱力学に対する分散相の影響によっ
て、選択した分子量分布ごとに特別の重合条件が必要で
ある。この発明の方法では内部挿入−層状物質の実際上
いかなる配合量も可能であるが、従来技術の反応器内混
合方法では、選択した分子量まで重合を進めることがで
きる配合量に事実上限定されるであろう。

この発明で用いられる膨潤／相溶化剤は特定数の脂肪
族炭素原子を含有する第二および第一アンモニウムカチ
オン錯体ならびに第四ホスホニウムカチオン錯体である
という事実から別の利点が生れる。これらの膨潤／相溶
化剤の使用は、膨潤／相溶化剤が、第三および第四アン
モニウムカチオン錯体、ならびに必要数に達しない脂肪
族炭素原子を含有する第二および第一アンモニウムカチ
オン錯体ならびに第四ホスホニウムカチオン錯体である
他の方法に勝るいくつかの利点を与える。たとえば、こ
の発明の特定な膨潤／相溶化剤は層状物質の層を被覆し
て、第三および第四アンモニウムカチオン錯体によって
相溶化されるもの、ならびに必要数に達しない脂肪族炭
素原子を有する第二および第一アンモニウムカチオン錯
体ならびに第四ホスホニウムカチオン錯体と相溶するも
のよりも、層表面を親有機性にする。この発明の特定膨
潤／相溶化剤は、高分子の分解および分子量の低下を少
くする軽度のせん断応力混合を用いて、高分子融成物中
で層状物質の板状粒子への剥離を容易にする。この発明
の特定膨潤／相溶化剤は、第三および第四アンモニウム
カチオン錯体ならびに特定数に達しない脂肪族炭素原子
を有する第二および第一アンモニウムカチオン錯体なら
びに第四ホスホニウムカチオン錯体のような他のカチオ
ン膨潤／相溶化剤よりも熱安定性がある。結果は、この
発明の膨潤／相溶化剤が実質的に、約220℃以上の溶融
加工温度で分解して、マトリックスの高分子を分解する
低分子量の物質とか、あるいは溶融加工中に蒸気として
発生するかまたはフィルムのような物品に混入して、食
品や薬品の包装において有害となる低分子量の物質には
ならないということである。

この発明の方法の別の利点としては、ナノ複合体を形
成させる以前に、未反応モノマーを除くことができる。
分散粒子はこの方法に害を与えることがあるので、たと
えば溶剤抽出により、これでモノマー除去が容易にな
る。

この発明の別の態様は、約50Å以下の平均厚さと、約
100Å以下の最大厚さを有し、式:⁺NH₃R₁、⁺NH₂R₂R₃およ
び⁺PR₄R₅R₆R₇ （式中、R₁は少なくとも約12個の脂肪族炭素原子を有す
る有機基； R₂およびR₃は同一かまたは異なり、少なくとも約５個の
脂肪族炭素原子を有する有機基；かつ R₄、R₅、R₆およびR₇は同一かまたは異なり、少なくと
も約８個の脂肪族炭素原子を有する少なくとも一つの有
機基を有する有機基）のカチオンより成る群から選ばれ
る一つ以上の「効果的膨潤／相溶化剤」と相溶する表面
を有する板状粒子を内部に均一に分散させた溶融加工可
能な高分子を含む高分子マトリックスを含んで成る複合
材料に関する。

この発明の高分子組成物は、たとえば米国特許第4,73
9,007号；同第2,531,396号および同第4,410,734号；ド
イツ特許第3,808,623A1;日本特許第02208358A号ならび
にEPA0,398,551;0,358,415;0,352,042および0,398,551
に記載されているような従来技術の複合体に勝る一つ以
上の利点を示す。たとえば、この発明の複合体は、すぐ
れた引張降伏強度、引張モジュラスおよび／または極限
伸びのようなすぐれた性状を示す。さらに、この発明の
複合体は酸性染料を固定する優秀な能力を示す。

発明の好ましい態様の説明 この発明の第一工程は「高分子物質の溶融物」中の一
つ以上の高分子ならびに該高分子と相溶する高分子と相
溶可能な層を含む少なくとも一つの「膨潤可能で高分子
と相溶可能な内部挿入−層状物質」を含む「流動可能な
混合物」の形成である。ここで用いる「流動可能な混合
物」とは、層状物質が剥離して、単一または少数の層を
含む板状粒子になり、次にそれが高分子混合物中に分散
するようにミクロ以下のスケールで流動可能な混合物で
ある。ここで使用する「高分子物質の溶融物」とは、ミ
クロン以下のスケールでの混合が生じるほど低い粘度を
生じるだけの高い温度に加熱されている溶融加工可能な
高分子または高分子混合物である。第一工程で用いられ
る温度は重要なものではなく、使用される高分子物質が
高分子物質溶融物の状態にありさえすれば、必要に応じ
て広範囲に変えることができる。この発明の好ましい態
様においては、加工温度は少なくとも使用する特定高分
子の融点ほど高く、かつ高分子の分解温度よりも低くな
ければならない。この発明のさらに好ましい態様では、
高分子が熱可塑性高分子であれば、加工温度は、加工を
行っている間高分子が高分子溶融物中にあるような温度
である。結晶性熱可塑性高分子の場合には、該温度は高
分子の融点を上回る。たとえば、融点が約225℃の典型
的なナイロン６は、たとえば約225℃ないし約325℃のよ
うに、約225℃以上の温度で押出機内で溶融できる。ナ
イロン６の場合には、好ましくは約250℃ないし約260℃
の温度が通常用いられる。非晶質熱可塑性樹脂および加
硫可能なゴムの場合には、該温度は、通常の方法で高分
子の加工を行うことができるほど粘度が低い温度であ
る。

流動可能な混合物を形成させる方法は重要ではなく、
通常の方法が使用できる。たとえば、流動可能な混合物
は、通常の高分子と添加剤とを混合する手段を用い、す
なわち、高分子を高分子溶融物を生成させるだけの温度
に加熱し、さらに、適当な混合機、たとえば押出機、バ
ンバリーミキサー、ブラベンダーミキサー、連続式ミキ
サー等の中で所要量の粒状または粉末状の内部挿入−層
状物質と混合することによって調製することができる。
ナノ分散した層剥離層状物質を含有する高分子溶融物
は、また、反応性押出法によってもつくることができ、
その場合には、まず層状物質を、凝集体としてまたは液
体もしくは固体モノマー内にナノスケールで分散させ、
またこのモノマーは次に押出機等で重合させる。このよ
うなモノマーまたは他の反応性固体もしくは液状分散体
は、押出機または他の混合装置内で、一つ以上の高分子
を含有する高分子溶融物中に送入できる。送入された液
体は、新高分子、または当初溶融物中にあった高分子に
連鎖延長もしくはグラフト化を生じることができる。あ
るいはまた、高分子を粒状にして、内部挿入−層状物質
とドライブレンドすることができ、その後、高分子が溶
融して、流動可能な混合物となるまで、組成物を混合機
内で加熱することができる。前述のように、流動可能な
混合物は、第二工程では、混合機内で、高分子融成物中
に板状粒子の分散したナノ複合体構造を形成させるだけ
のせん断応力を加えた後冷却する。

最良の結果は、高分子の加水分解開裂および／または
空隙欠陥の生成を避けるように、流動可能な混合物がで
きるだけ少量の水分を含む場合に、通常得られる。ポリ
オレフィンのような若干の高分子は溶融加工中に約0.25
重量％を上回る水分を許容できるが、他の高分子（たと
えばポリアミドやポリエステルのような縮合高分子な
ど）は約0.1重量％を上回る水分量で加工されると分解
することがある。したがって、もっとも好ましい態様で
は、高分子と内部挿入−層状物質との双方を厳密に乾燥
して、水分を実質的に含有させない。理想的には、内部
挿入−層状物質は、加工温度までの温度で着脱可能な水
分を含まない。しかしながら、内部挿入−層状物質が約
２重量％もの水分を含有し、かつ流動可能な混合物の約
５重量％未満を占める場合に、良好な結果を得ることが
できる。縮合高分子と混合する場合には、内部挿入−層
状物質は、約１重量％未満の水分を含むのが好ましく、
約0.5重量％未満の水分を含むのがより好ましく、約0.2
5重量％未満の水分を含むのがもっとも好ましい。

流動可能な混合物は、第一の必須成分として、「膨潤
可能かつ高分子と相溶可能な内部挿入−物質」を含む。
ここで使用する「膨潤可能かつ高分子と相溶可能な内部
挿入−層状物質」とは、中間層の距離を膨潤させること
によって中間層の凝集エネルギーを弱めるように働き、
かつ層と高分子物質との双方に吸引性相互作用を有する
ことによって層と高分子マトリックスとの相溶性および
結合を高めるように働く中性またはイオン性内部挿入物
又は内部挿入物類によって内部挿入された膨潤可能な層
状物質である。

膨潤可能な層状物質は密着した共面構造をなして配列
する平面層を含む物質であって、層内の結合は層間の結
合よりも強く、その結果該物質は内部挿入化合物中の、
即ちインターカレーション化合物中の中間層間隔の増大
を示す。効果的な膨潤／相溶化剤は、中性分子の場合に
は挿入により、またはイオンの場合にはイオン交換によ
って中間層の空隙に導入することができる。効果的な膨
潤／相溶化剤は固体、液体、気体または溶質の形で導入
することができる。効果的な膨潤／相溶化剤は、得られ
る板状粒子が約10層未満の厚さを含むように、層状物質
のすべての層、ほとんどすべての層、または大部分の層
の空隙に導入することができる。板状粒子は厚さが約８
層未満が好ましく、厚さが約５層未満がより好ましく、
厚さが約１ないし２層がもっとも好ましい。

さきに述べた特性を有する膨潤可能な層状物質をこの
発明の実施に用いることができる。有用な膨潤可能な層
状物質にはフェロけい酸塩がある。該物質の例として
は、スメクタイトクレー物質、たとえばモンモリロナイ
ト、ノントロナイト、バイデライト、ボルコンスコアイ
ト、ヘクトライト、サポーナイト、ソーコナイト、マガ
ジアイト、およびケニヤイト；バーミキュル石等であ
る。他の有用な層状物質にはイライト鉱物たとえば、レ
ジカイトおよびイリカイト類とさきに挙げたクレー鉱物
との混合材がある。他の有用な層状物質、とくにアニオ
ン性高分子の場合に有用なものは、層状複水酸化物、た
とえばMg₆Al_3.4（OH）_18.8（CO₃）_1.7H₂O（W.T.Reiche
のJ.Catal.、94（1285）547参照）であり、該物質は正
に帯電した層および中間層の空隙にイオン交換可能なア
ニオンを有している。層上にほとんど全く帯電していな
い他の層状物質は、中間層の空隙を広げる膨潤剤を内部
挿入することができさえすれば、この発明において有用
であろう。該物質には塩化物、たとえばReCl₃およびFeO
Cl、カルコゲナイド、たとえばTiS₂、MoS₂、およびMo
S₃、シアナイド、たとえばNi（CN）_２、ならびに酸化
物、たとえばH₂Si₂O₅、V₆O₁₃、HTiNbO₃、Cr_0.5Ｖ
_0.5S₂、Ｗ_0.2Ｖ_2.8O₇、Cr₃O₈、MoO₃（OH）_２、VOPO₄−2
H₂O、CaPO₄CH₃−H₂O、MnHA_sO₄−H₂O、Ag₆Mo₁₀O₃₃等があ
る。

好ましい膨潤可能な層状物質は、層上に荷電を有し、
かつイオン交換機構によって効果的な膨潤／相溶化剤に
より内部添加され得る層間に交換可能なイオン、たとえ
ばナトリウムカチオン、第四アンモニウムカチオン、カ
ルシウムカチオン等を有する物質である。より好ましい
層状物質は層上に負電荷または塩基部位を有する物質
で、物質100g当り少なくとも約20個の塩基部位を有する
のが好ましく、物質100g当り少なくとも約50個の塩基部
位を有するのがより好ましく、物質100g当り約50ないし
約120個の塩基部位を有するのがもっとも好ましい。も
っとも好ましい膨潤可能な層状物質は、フィロけい酸塩
で、層上に化学式１単位当り約0.2から約0.9荷電にわた
る負の荷電および中間層空隙に同数の交換可能なカチオ
ンを有するものである。とくに好ましい層状物質はスメ
クタイトクレー鉱物、たとえばモンモリロナイト、ノン
トロナイト、バイデライト、ボルコンスコアイト、ヘク
トライト、サポナイト、ソーコナイト、マガジアイト、
およびケニヤアイトで、部質100g当り約20ないし約150
個の塩基部位を有するヘクトライトおよびモンモリロナ
イトがとくに好ましい層状物質である。

膨潤可能な層状物質、たとえば好ましいスメクタイト
クレー鉱物は概して必要な中間層の膨潤および／または
高分子相溶性をもたらすために、一つ以上の内部添加物
による処理が必要である。生成する中間層の間隙はこの
発明を実施する上での内部挿入−層状物質の性能にとっ
て重要であり、中間層の間隔は加工中に、所望の層剥離
をさせるほど大きくなければならない。ここで用いる
「中間層の間隔」とは、層剥離（または剥離）が起る前
の内部挿入−物質内に層が集成しているときの層の面間
の距離を指す。好ましいクレー物質は通常、中間層また
はNa⁺、Ca⁺²、K⁺、Mg⁺²等のような交換可能なカチオン
を含んでいる。この状態では、これらの物質は混合に関
係なく、親高分子融成物中で層剥離しない。そのわけは
その中間層の間隔が通常約４Å以下であり、したがって
中間層の凝集エネルギーが比較的強いからである。さら
に、金属カチオンは層と高分子融成物との相溶性を促進
させない。好ましい態様では、これら層状物質は十分な
大きさの膨潤剤により内部挿入されて、中間層の間隔を
所望の程度に大きくする。一般に、中間層の間隔は、ナ
ノスケールにおける層状物質の層剥離を容易にするため
には、Ｘ線回折で求めて、少なくとも約４Åが必要であ
る。この発明の好ましい態様では、中間層の間隔は、少
なくとも約６Åで、より好ましい中間層の間隔は少なく
とも約８Åである。もっとも好ましい中間層の間隔は約
10Å以上である。とくに好ましい中間層の態様では間隔
が少なくとも約15Åである。

さらに、板状粒子への層状物質の層剥離を容易にし、
また粒子の再凝集を防ぐために、この発明の効果的な膨
潤／相溶化剤によって該層は内部挿入される。これらの
薬剤は層の表面に結合する部分とマトリックス中の高分
子と結合するか、好ましくは相互作用する他の部分とよ
り成る。この発明の薬剤は、溶融加工中およびその後
に、高分子マトリックスのバルクとは異なる明らかな中
間相として、層の表面に結合されたままでいる。該薬剤
は、当初の金属イオンの全部または一部にとって代って
層表面と相互作用し、かつ層表面に結合する部分を含む
のが好ましく、さらに板状物の表面を高分子とさらに相
溶させ、それによって高分子マトリックス中の分散体の
均一性を高めるほど凝集エネルギーが高分子の凝集エネ
ルギーに類似する部分を含むのが好ましい。ここで使用
する「相溶性」とは、高分子マトリックスと板状粒子の
表面被覆（相溶化剤）が、中間相領域におけるマトリッ
クス高分子と表面層との混合を促進する好ましい相互作
用を有する程度を指す。相溶性は以下の基準から得られ
る。すなわち、高分子と誘導された板状物との類似した
凝集エネルギー密度、分散性、極性もしくは水素結合相
互作用、または他の特定の相互作用、たとえば酸／塩基
またはルイス酸／ルイス塩基相互作用の類似したまたは
好ましい能力、相溶性はマトリックス中の板状粒子のす
ぐれた分散体および高比率の厚さが50Å未満の層剥離板
状物をもたらす。

膨潤／相溶化剤、膨潤剤および／または相溶化剤の性
質は特定高分子および特定層状物質によって広範囲に変
動する。この発明の効果的な膨潤／相溶化剤は式：⁺ NH₃R₁、⁺NH₂R₂R₃および⁺PR₄R₅R₆R₇ （式中、R₁は少なくとも約12個の脂肪族炭素原子を有す
る有機基； R₂およびR₃は少なくとも約５個の炭素原子を有する有機
基；かつ R₄、R₅、R₆およびR₇は同一かまたは異なり、少なくとも
一つの有機基が約８個の脂肪族炭素原子を有する有機
基）のカチオンより成る群から選ばれる。

このようなアンモニウムおよびホスホニウム基は業界
では周知であって、通常の方法を用いて、対応するアミ
ン類およびホスフィン類から誘導することができる。

このような適当なR₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆およびR₇基
の例は、たとえば、メチル、エチル、オクチル、ノニ
ル、第三ブチル、ネオペンチル、イソプロピル、第二ブ
チル、ドデシル等のようなアルキル;1−プロペニル、１
−ブテニル、１−ペンテニル、１−ヘキセニル、１−ヘ
プテニル、１−オクテニル等のようなアルケニル；プロ
ポキシ、ブトキシ、メトキシ、イソプロポキシ、ペント
キシ、ノノキシ、エチオキシ、オクトキシ等のようなア
ルコキシ；シクロヘキセニル、シクロペンテニル等のよ
うなシクロアルケニル；ブタノイルオクタデシル、ペン
タノイルノナデシル、オクタノイルペンタデシル、エタ
ノイルウンデシル、プロパノイルヘキサデシル等のよう
なアルカノイルアルキル；アミノ；フェニル、ナフチル
等のようなアリール；ノニルフェニル、オクチルフェニ
ル、第三ブチルフェニル等のようなアルキルアリール；
メチルアミノオクタデジル、エチルアミノペンタデシ
ル、ブチルアミノノナデシル等のようなアルキルアミノ
アルキル；ジメチルアミノオクタデシル、メチルエチル
アミノノナデシル等のようなジアルキルアミノアルキ
ル；フェニルアミノオクタデシル;p−メチルフェニルア
ミノノナデシル等のようなアリールアミノアルキル；ジ
フェニルアミノペンタデシル、ｐ−ニトロフェニル−
ｐ′−メチルフェニルアミノオクタデシル等のようなジ
アリールアミノアルキル;2−フェニル−４−メチルアミ
ノペンタデシル等のようなアルキルアリールアミノアル
キル；アルキルスルフェニル、アルキルスルホニル、ア
ルキルチオ、アリールチオ、アリールスルフェニルおよ
びアリールスルホニル、たとえばブチルチオオクタデシ
ル、ネオペンチルチオペンタデシル、メチルスルフェニ
ルノナデシル、ベンジルスルフェニルペンタデシル、フ
ェニルスルフェニルオクタデシル、プロピルチオオクタ
デシル、オクチルチオペンタデシル、ノニルスルホニル
ノナデシル、オクチルスルホニルヘキサデシル、メチル
チオノナデシル、イソプロピルチオオクタデシル、フェ
ニルスルホニルペンタデシル、メチルスルホニルノナデ
シル、ノニルチオペンタデシル、フェニルチオオクタデ
シル、エチルチオノナデシル、ベンジルチオウンデシ
ル、フェネチルチオペンタデシル、第二ブチルチオオク
タデシル、ナフチルチオウンデシル等；メトキシカルボ
ニル、エトキシカルボニル、ブトキシカルボニル等のよ
うなアルコキシカルボニルアルキル；シクロヘキシル、
シクロペンチル、シクロオクチル、シクロペチル等のよ
うなシクロアルキル；メトキシメチル、エトキシメチ
ル、ブトキシメチル、プロポキシエチル、ペントキシブ
チル等のようなアルコキシアルキル；フェノキシフェニ
ル、フェノキシメチル等のようなアリールオキシアルキ
ルおよびアリールオキシアリール；フェノキシデシル、
フェノキシオクチル等のようなアリールオキシアルキ
ル；ベンジル、フェネチル、８−フェニルオクチル、10
−フェニルデシル等のようなアリールアルキル;3−デシ
ルフェニル、４−オクチルフェニル、４−ノニルフェニ
ル等のようなアルキルアリール；−C₃H₆COOH、−C₅H₁₀C
OOH、−C₇H₁₀COOH、−C₇H₁₄COOH、−C₉H₁₈COOH、−C₁₁H
₂₂COOH、−C₁₃H₂₆COOH、−C₁₅H₃₀COOH、および−C₁₇C₃₄
COOH、のような脂肪酸官能基；ならびに式 （−ZCH₂−CHR₉）ｑ−ZR₈ （式中、R₈はアルキル、シクロアルキル、アリール、R₉
は水素、アルキルまたはアリール、ｑは１以上の整数、
かつＺは−０−または−NR₁₀−（式中、R₁₀は水素、ア
ルキル、アリールまたはアルキルシラン）の部分等のよ
うな適当な有機基である。

有用な膨潤／相溶化剤は、高分子マトリックスと反応
性はないが、高分子マトリックスとの或る種の吸引性相
互作用、たとえばからみ合い、水素結合、または酸／塩
基もしくはルイス酸／ルイス塩基相互作用等のような他
の特定の相互作用を有することができる。他の有用な膨
潤／相溶化剤は高分子中の高分子成分と反応性があっ
て、マトリックス、膨潤／相溶化剤および高分子成分の
間に共有結合を形成し、または第二アンモニウムカチオ
ンおよび第四ホスホニウムカチオンの場合には反応性お
よび非反応性部分の両方を含むことができる。有用な反
応性膨潤／相溶化剤は、複合体を形成する高分子と相溶
し、かつ、たとえばアミノ、カルボキシ、カルボン酸、
オキシド、アルケニル、アセチレン、アシルハライド、
アシルオキシ、ヒドロキシ、イソシアナート、ウレイ
ド、ハロ、エポキシ、エピクロルヒドリン、スルフリル
ハライド、メルカプト、エステル等のような求電子もし
くは求核置換反応、カップリングおよび開環反応等の可
能な求核または求電子部分のような高分子と反応性があ
る置換基を有する有機基より成る群から選ばれる一つ以
上の置換基を含む。

反応性置換基を有する膨潤／相溶化剤は業界では周知
であって、とりわけ反応性部分の反応性に基づく特定種
類のマトリックス高分子のために選ばれる。たとえば、
ポリアミドは酸末端および／またはアミン末端であり、
またポリエステルは酸末端またはヒドロキシ末端であ
る。それより、酸、アミンまたはヒドロキシ官能基と反
応して、共有結合を形成する反応性官能基はポリエステ
ルおよびポリアミドとともに都合よく用いることができ
る。反応性シラン化合物の−NH₂、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、−CON
H₂、−OH、−OM⁺（式中、Ｍは金属カチオン）、−Ｃ
（０）Ｘ（式中、ＸはCl、BrまたはＩ）等のような特定
反応性官能基はポリエステルおよびポリアミド中に含ま
れる反応性官能基と反応する。同様に、−NH₂、CH₂−Ｘ
（式中、ＸはCl、BrまたはＩ）、−CH₂＝CH₂、−SH、S^-
M⁺（式中、Ｍは金属カチオン、たとえばNa⁺、L₁ ⁺および
K⁺）、およびS₄Hのような官能基を含有するこの発明の
膨潤、相溶化剤は、ポリオレフィンおよびハロゲン化ポ
リオレフィン、たとえばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ（クロロトリフルオロエタン）またはポリオレ
フィンエラストマーと都合よく反応して、ポリオレフィ
ンと反応性シランとの間に共有結合を形成することがで
きる。同様に、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（エチレン−
ビニルアルコール）等のようなポリビニル類は−NH₂、
−CH₂−Ｘ（式中、ＸはCl、BrまたはＩ）、−OH、−OH⁺
（式中、ＭはL₁ ⁺、Na⁺およびK⁺のような金属カチオン）
等を含有するこの発明の膨潤／相溶化剤と反応して、高
分子とこの発明の膨潤／相溶化剤との間に共有結合を形
成することができる。

12個未満の炭素を有する第一アンモニウムカチオンか
ら誘導した層状物質は、徹底的なせん断応力混合を行わ
なければ、ほとんどの高分子溶融物に対してあまり好ま
しいものではない。より好ましいのは16個以上の炭素を
有するものである。もっとも好ましいのは18個以上の炭
素を有するものおよび一つ以上のアンモニウムカチオン
基を有するものである。第一アンモニウムカチオンの例
はオクタデシルアミン、アルギニンおよびジアミン末端
ポリエチレンテロマー（Allied−Signal社製ACX614、分
子量約2600）のようなブロトン付加第一アミン類であ
る。

第二アンモニウムカチオンに好ましい有機基は四個以
上の炭素を有するものである。もっとも好ましいものは
五個以上の炭素を有するものおよび一個以上のアンモニ
ウム基を有するものである。これら第二アンモニウムカ
チオンの例はジペンチルアミン、ビス（エチルヘキシ
ル）アミン、ピペリジン、ピペラジン、ヘキサメチレン
イミンおよび部分プロトン付加ポリエチレンイミンのよ
うなプロトン付加アミン類である。第二アンモニウムカ
チオンは一つ以上の高分子と反応性のある部分を含むこ
とができる。高分子と反応性がある好ましい第二アンモ
ニウムカチオンの例はプロトン付加の11−（ヘキシルア
ミノ）ウンデカン酸およびビス（８−ヘキサノール）ア
ミンである。

ホスホニウムカチオンに好ましい有機基は米国特許第
4,136,103号に開示されている。該有機基は８個以上の
炭素を有する基を少なくとも一つ含むのが好ましい。よ
り好ましくは、該有機基は８個以上の炭素を有する基を
少なくとも二つを含むか、または16個以上の炭素を有す
る基を少なくとも一つ含む。もっとも好ましくは、該有
機基は炭素原子が18個以上の基を少なくとも一つ含む。
これらホスホニウムカチオンの例はオクチルトリブチル
ホスホニウム、ヘキサデシルトリブチルホスホニウムお
よびビニルベンジルトリエチルホスホニウムである。一
つ以上の部分は高分子との反応性があることができる。
反応性部分を有する好ましいホスホニウムカチオンの例
はビス（ジメチルアミノプロピル）ドデシルイソブチル
ホスホニウムおよびビス（ヒドロキシプロピル）オクタ
デシルイソブチルホスホニウムである。

膨潤／相溶化剤は式：⁺ NH₃R₁または⁺NH₂R₂R₃ （式中、R₁は少なくとも約15個の脂肪族炭素原子を有す
る脂肪族基であり、該基は場合により１個以上のヘテロ
原子、カルボニル官能基またはそれらの組合せを含有
し、また R₂およびR₃は同一かまたは異なり、少なくとも約４個
の脂肪族炭素原子を有する脂肪族基であるか、またはR₂
とR₃とは共に脂環式構造を形成する少なくとも約４個の
脂肪族炭素原子を有する二価の脂肪族鎖を形成すること
ができ、該基または該鎖は場合により１個以上のヘテロ
原子、カルボニル官能基またはそれらの組合せを含有す
る）の第一および第二アンモニウムカチオン鎖体より成
る群から選ぶのが好ましい。

この発明の好ましい態様では、R₁は少なくとも約18個
の炭素原子を有する脂肪族基で該脂肪族基は、場合によ
り１個以上のヘテロ原子、カルボニル官能基またはそれ
らの組合せを含み；かつ R₂およびR₃は同一かまたは異なり、少なくとも５個の
脂肪族炭素原子を有する脂肪族基であるか、またはR₂と
R₃とは共に少なくとも約５個の脂肪族炭素原子を有する
二価の脂肪族鎖を形成することができ、該脂肪族基およ
び脂肪族鎖は場合により１個以上のヘテロ原子、カルボ
ニル官能基またはそれらの組合せを含有することができ
る。

この発明のとくに好ましい態様では、R₁、R₂およびR₃
は同一かまたは異なり、シクロアルキル、シクロアルケ
ニル、シクロアルキニル、アルキル、アルケニル、もし
くはアルキニルまたは式： −R₁₁−Z₁−R₁₂ の部分であるか、またはR₂とR₃とが一緒になって式： −R₁₁−、−R₁₁−Z₁−R₁₁−または−R₁₁−Z₁− の二価の部分を形成して脂環式環を完成する。

前記式中： −R₁₁−はそれぞれの場合に同一かまたは異なり、二価
のアルキレン、シクロアルキレン、シクロアルケニレ
ン、アルケニレン、またはアルキニレン； −R₁₂−はアルキル、アルキルアリール、アルコキシア
リール、アルケニル、アルキニル、アリール、シクロア
ルキル；またはシクロアルケニル； −Z₁−は−Ｏ−、−NR₁₃−、−N⁺（R₁₃）_２−、−Ｓ
−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−OC（Ｏ）−、または−Ｎ
（R₁₃）Ｃ（Ｏ）−；および R₁₃は水素または炭素原子が１ないし約４個のアルキ
ルである。

この発明のもっとも好ましい態様では、 R₁、R₂およびR₃は同一かまたは異なり、アルキルであ
るか；またはR₂とR₃とが共に下式の二価部分を形成する
ことができる： −R₁₁−または−R₁₁−Z₁−R₁₁− −R₁₁−はアルキレン； Z₁は−Ｏ−、−NH−または−^＋（R₁₃）_２−； R₁₃は水素または炭素原子が１ないし約４個のアルキ
ルである。

層状物質はこの発明の唯一の膨潤／相溶剤、もしくは
該剤混合物、または一つ以上の熱に安定なオニウムカチ
オンと一つ以上の他の膨潤／相溶化剤、たとえば一つ以
上のオルガノシランまたはたとえばマトリックスを形成
する高分子と相溶し、かつ場合により該高分子と反応す
る部分を有する膨潤／相溶化剤のような第四もしくは第
三アンモニウム基との混合物から誘導させることができ
る。この発明の好ましい態様では、該部分は膨潤および
相溶化剤、または誘導された粒子の20℃における表面張
力が好ましくは約55ダイン/cm以下であるような親油性
部分である。固体表面上の静止した液滴が作った接触角
の測定から求めてより好ましくは約55ないし15dyne/cm
であって、45ないし20dyne/cmが好ましい。

このような任意のオニウム化合物の例は次式のオキソ
ニウム化合物である： X⁺−R₁₄ 式中、X⁺は第三または第四アンモニウム基で、R₁₄は
たとえば置換または無置換のアルキル、シクロアルケニ
ル、シクロアルキル、アリール、もしくはアルキルアリ
ール、アミノによる無置換または置換のアルキルアミ
ノ、ジアルキルアミノ、ニトロ、アジド、アルケニル、
アルコキシ、シクロアルキル、シクロアルケニル、アル
カノイル、アルキルチオ、アルキル、アリールオキシ、
アリールアルキルアミノ、アルキルアミノ、アリールア
ミノ、ジアルキルアミノ、ジアリールアミノ、アリー
ル、アルキルスルフィニル、アリールオキシ、アルキル
スルフィニル、スルキルスルホニル、アリールチオ、ア
リールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリール
スルホニル、アルキルシラン、および次式の部分であ
る： （−ZCH₂−CR₁₅）ｑ−ZR₁₆ ｛式中、R₁₆はアルキル、シクロアルキル、またはア
リール、R₁₅は水素、アルキル、またはアリール、ｑは
１以上の整数、かつＺは−Ｏ−、または−NR₁₇−（式
中、R₁₇は水素、アルキル、アリール、またはアルキル
シラン）である｝。この発明の実施に有用な他の任意の
種類の膨潤／相溶化剤は次式を有するようなシランカッ
プリング剤である： −Si（R₁₈）₂R₁₉ 式中、R₁₈およびR₁₉はそれぞれの場合に同一かまたは異
なり、アルキル、アルコキシ、またはトリアルコキシシ
ラン化合物のようなオキシシラン、たとえばオクタデシ
ルトリメトキシシラン、ガンマアミノプロピルトリエト
キシシラン、ガンマアミノプロピルトリメトキシシラ
ン、ガンマアミノプロピルフェニルジメトキシシラン、
ガンマグリシドオキシプロピルトリプロポキシシラン、
3,3−エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラ
ン、ガンマプロピオンアミドトリトキシシラン、Ｎ−ト
リメトキシシリルプロピルＮ（ベータアミノエチル）ア
ミン、トリメトキシシリルウンデシルアミン、トリメト
キシシリル−２−クロロメチルフェニルエタン、トリメ
トキシシリル−エチルフェニルスルホニルアジド、Ｎ−
トリメトキシシリルプロピル−N,N,N−トリメチルアン
モニウムクロリド、Ｎ−（トリメトキシシリルプロピ
ル）−Ｎ−メチル−N,N−ジアリルアンモニウムクロリ
ド、トリメトキシシリルプロピルシンナメート、３−メ
ルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアナ
ートプロピルトリエトキシシラン等であり;R⁸は複合体
を形成する高分子と相溶する有機基より成る群から選ば
れる。

膨潤／相溶化剤およびこの発明に有用な膨潤可能な層
状物質中に内部添加される膨潤／相溶化剤の量は、実質
的に、該量が内部挿入される層状物質の層を、所望の実
質的に均質の分散体をもたらすのに必要な程度まで、膨
潤、好ましくは相溶させるのに有効でありさえすれば、
さまざまであることができる。膨潤／相溶化剤が使用さ
れるこの発明の好ましい態様では、使用する該剤の量は
層状物質100g当り、約10ミリモルから約1000ミリモルに
及ぶのが好ましい。より好ましい量は約20ミリモル/100
gないし約200ミリモル/100gである。好ましいスメクタ
イトクレー鉱物の場合には、より好ましい量は層状物質
100g当り約80ミリモルないし約120ミリモルである。

膨潤可能で高分子に相溶可能な内部挿入−層状物質は
任意の方法でつくることができる。該物質は適当な方法
によって、膨潤可能な層状物質の中間層の空隙に適当な
薬剤を内部添加してつくる。膨潤／相溶化剤は、通常の
方法を用い、たとえば中性分子の挿入かまたはイオン性
分子とのイオン交換によるような適当な方法によって、
膨潤可能な層状物質の中間層空隙に導入する。中性分子
の挿入は、微粉砕した層状物質をガス状、純粋の液状、
微粉細固体状、または好ましくは層状物質を膨潤する溶
剤中の溶質状の内部添加物に暴露して行うことができ
る。挿入は一般に、内部挿入物と層状物質の混合物を
熱、超音波キャビテーション、またはマイクロ波に曝露
することによって促進させる。イオン性分子によるイオ
ン交換は、層状物質を、内部挿入される層状物質の層を
剥離もしくは分散もさせることができる比較的揮発性の
液体中に懸濁させ、かつイオン性内部添加物の塩のみな
らず、層状物質から置換されたイオン（たとえば、N
a⁺、Mg⁺²、Ca⁺²）の生成塩を溶解し、イオン性内部挿入
物の塩を添加し、液（今や置換イオンの溶解塩を含有し
ている）から層状物質（今や新しい内部添加物と錯体を
つくっている）を除去することによって行うことができ
る。たとえば、モンモリロナイトおよびヘクトライト
（中間層の空隙に主にNa⁺カチオンを有する）のような
膨潤可能な層状鉱物は、層が剥離して、均一に水中に分
散する程度まで水を内部添加する。水中への分散は、概
して、比較的大きなせん断応力を用いる混合によって促
進される。ジペンチルアミン塩酸塩のような適当な膨潤
／相溶化剤を、アンモニウムカチオンで錯体をつくった
層が分散体から分離され、残留NaClを洗い落して乾燥し
た後に、次いで所要量を添加する。この発明の好ましい
態様では、膨潤可能な層状物質はイオン交換によって内
部添加される。たとえば、モンモリロナイトまたはサポ
ナイトの水懸濁液は、非分散性粒子を沈降によって分離
できる低粘度の分散液を生じるだけの低濃度で（鉱物濃
度が約２重量％、またはヘキサメタリン酸ナトリウムの
ようなペプタイザーを加えて５ないし15重量％）、約80
℃に加熱して、高速ホモゲナイザーミキサーを用いて撹
拌することができる。分散液を、アンモニウム塩（たと
えばオクタデシルアミン塩酸塩、11−アミノウンデカン
酸、ジオクチルアミン、ペピリジン、ジペンチルアミン
等）のような適当な膨潤／相溶化剤溶液と、アンモニウ
ム塩対鉱物中の交換可能なイオンのモル比が0.5ないし
５になるように混合する。アミノで錯体化された層は、
濾過や遠心分離のような二三の適当な方法によって溶液
から分離し、次いで清水で洗い、おおよそ乾燥し、ボー
ルミル粉砕して約100メッシュの粉末にすることができ
る。粉末は、五酸化リンのような乾燥剤を用い、真空下
で100℃ないし140℃、８ないし24時間徹底的に乾燥し
て、所望の膨潤可能／高分子と相溶可能な内部挿入−層
状物質を得る。

この発明の薬剤とシラン類との混合物を内部添加した
内部挿入−層状物質は、すでにこの発明の薬剤を内部挿
入した膨潤可能で高分子と相溶可能な内部挿入−層状物
質をジオキサン、グリム、ジグリム、ジメチルスルホキ
シド、メチルエチルケトンのような膨潤液中でシランカ
ップリング剤で処理するか、または層状物質の水懸濁液
を、トリアルコキシシラン類のような水に可溶なシラン
カップリング剤で処理し、次いでこの発明の薬剤と相互
作用させることによって生成させることができる。好ま
しい態様では、シランを内部添加した膨潤可能／高分子
と相溶可能な内部挿入−層状物質は次のように生成させ
る。すなわち、好ましくは前記のように調製したこの発
明の膨潤／相溶化剤を内部挿入−層状物質は膨潤性有機
液体中に懸濁して、膨潤させ、さらにトリアルコキシシ
ランで処理する。たとえば、鉱物100gに対して、アンモ
ニウムカチオン約80ミリモルのオクタデシルアンモニウ
ムカチオンを内部添加したモンモリロナイトをジオキサ
ンと混合して５重量％の懸濁液をつくり、それを60℃に
加熱して、シラン対鉱物の比率が約20ミリモル/100gに
なるように、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシ
シランのジオキサン溶液と混合する。シランは定量的に
アンモニウムカチオンと置換して、鉱物層100g当り約60
ミリモルのアンモニウムカチオンおよび20ミリモルのシ
ランを有する混合内部挿入−層状物質をつくる。

この発明の好ましい態様では、膨潤可能で高分子と相
溶可能な内部挿入−層状化合物にはオクタデシルアンモ
ニウムカチオンと錯体をつくったモンモリロナイト（Ge
lwhite HNF、Southern Clay Products）（100ミリモル/
100g鉱物）、ジペンチルアンモニウムカチオンと錯体を
つくったモンモリロナイト（Volclay、American Colloi
ds Company（100ミリモル/100g）、ジオクチルアンモニ
ウムカチオンと錯体をつくった合成ヘクトライト（Lapo
nite S、Laporte Industries）（80ミリモル/100g）、
市販のオルガノクレー（Claytone APA 、Southern Cla
y Products）、オクタデシルアンモニウムカチオンと錯
体をつくり（約80ミリモル/100g）さらにアミノエチル
アミノプロピルトリメトキシシランで誘導した（28ミリ
モル/100g）モンモリロナイト等がある。

混合物中に含まれる内部挿入−層状物質の量は、複合
体の意図する用途によって広範囲にわたることができ
る。混合物中に含まれる内部挿入−層状物質の量は、概
して、複合体の少なくとも約0.001重量％、より好まし
くは複合体の約0.01ないし約20重量％、もっとも好まし
くは複合体の約0.1ないし約10重量％である。特定の場
合に用いられる物質の量は、かなりの程度、意図する用
途によって決る。たとえば、比較的多量、すなわち混合
物の約15ないし約30重量％、の板状粒子（層状物中の内
部挿入物含量は異なることがあるので、内部挿入物を除
外）は物品をスタンピングによってつくる用途に用いら
れる。実質的にすぐれたバリヤ性および耐熱性（負荷下
の撓み温度）は約2.5％を上回る板状粒子濃度で与えら
れる。同様に、実質的にすぐれた強度は約1.5％を上回
る板状粒子濃度で与えられる。この発明のナースケール
の層状物質を含む多量の充填剤物質によって一般に悪影
響を受ける靭性（耐衝撃性）および伸びのような性質を
維持したいと思う場合には、けい酸塩の配合量は約0.5
％未満が好ましい。0.05ないし0.5％の範囲内の粒子濃
度はモジュラス、寸法安定性および湿潤強度（ポリアミ
ドの場合には後者）を著しく高める。0.5％未満の濃度
は溶融粘度を高めるために（フィルム抽出および繊維の
溶融紡糸に有用）用いることができるか、または特定結
晶相を安定化させるため（ナイロン６の場合にガンマ相
を安定化させるのに有用）もしくはヘーズを減小させる
球顆を制限して、光学的透明度を増すために選択された
高分子に用いることができる。一般に、使用される物質
の量は混合物の約60重量％未満である。使用される物質
の量は好ましくは混合物の約0.01ないし約20重量％、よ
り好ましくは混合物の約0.05ないし約10％、もっとも好
ましくは約0.05ないし約８重量％である。

流動可能な混合物の第二の必須成分は溶融加工可能な
高分子である。この発明の方法に用いる高分子は広範囲
にわたることができ、唯一の要件はそれが溶融加工可能
ということである。ここで使用する「高分子」とは、10
個以上の繰返し単量体単位より成る物質であって、該繰
返し単量体単位は同一かまたは異なることができ、好ま
しくは約220℃以上の温度、好ましくは約230℃以上の温
度、より好ましくは約230ないし約320℃の温度、もっと
も好ましくは約240゜ないし約290℃の温度で溶融加工可
能な物質である。この発明の好ましい態様では、高分子
は少なくとも20個の繰返し単量体単位を含む。繰返し単
量体単位の数の上限は、使用条件下の高分子のメルトイ
ンデックスは、高分子が流動可能な混合物を生成するよ
うなものでありさえすれば重要なものではない。高分子
が少なくとも約30個の繰返し単量体単位を含むのがより
好ましい。この発明のもっとも好ましい態様では、繰返
し単位の数は、加工温度において、高分子が10分当り約
0.01ないし約12グラムというメルトインデックスを有す
るような数である。

有用な高分子は熱可塑性高分子またはその混合物なら
びに加硫可能および熱可塑性のゴムである。有用な熱可
塑性樹脂の例はポリラクトン類、たとえばポリ（ピバロ
ラクトン）、ポリ（カプロラクトン）等;1,5−ナフタレ
ンジイソシアナート、ｐ−フェニレンジイソシアナー
ト、ｍ−フェニレンジイソシアナート、2,4−トルエン
ジイソシアナート、4,4′−ジフェニルメタンジイソア
ナートのようなジイソシアナート類とポリ（テトラメチ
レンアジペート）、ポリ（エチレンアジペート）、ポリ
（1,4−ブチレンアジペート）、ポリ（エチレンスクシ
ネート）、ポリエテールジオール等のような線状直鎖ジ
オール類との反応から誘導されるポリウレタン類；ポリ
［メタンビス（４−フェニル）カーボネート］、ポリ
［1,1−エーテルビス（４−フェニル）カーボネー
ト］、ポリ［ジフェニルメタンビス（４−フェニル）カ
ーボネート］、ポリ［1,1−シクロヘキサンビス（４−
フェニル）カーボネート等のようなポリカーボネート
類；ポリスルホン類；ポリエーテルエーテルケトン類；
ポリ（４−アミン酪酸）、ポリ（ヘキサメチレンアジポ
アミド）、ポリ（６−アミノヘキサン酸）、ポリ（ｍ−
キシリレンアジポアミド）、ポリ（メタフェニレンイソ
フタルアミド）（Nomex）、ポリ（ｐ−フェニレンテレ
フタルアミド）（Kevlar）等のようなポリアミド類；ポ
リ（エチレン−1,5−ナフタレート）、ポリ（1,4−シク
ロヘキサンジメチレンテレフタレート）、ポリ（エチレ
ンオキシベンゾエート）（Ａ−Tell）、ポリ（パラ−ヒ
ドロキシベンゾエート）（Ekonol）、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリ（ブチレンテレフタレート）等のよう
なポリエステル類；ポリ（2,6−ジメチル−1,4−フェニ
レンオキシド）、ポリ（2,6−ジフェニル−1,4−フェニ
レンオキシド）等のようなポリ（アリーレンオキシド）
類；ポリ（フェニレンスルフィド）等のようなポリ（ア
リーレンスルフィード）類；ポリエーテルイミド類；ポ
リビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のようなビニル
重合体および共重合体；ポリエチルアクリレート、ポリ
（ｎ−ブチルアクリレート）、ポリ（エチルメタクリレ
ート）、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、
メタクリレート−スチレン共重合体等のようなポリアク
リリック、ポリアクリレートおよびその共重合体；底密
度ポリ（エチレン）、ポリ（プロピレン）、ポリ（４−
メチル−１−ペンテン）、ポリ（スチレン）等のような
ポリオレフィン類；アイオノマー；ポリ（エピクロルヒ
ドリン）；グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,
6−ヘキサントリロール等のようなジオール類と2,4−ト
リレンジイソシアナート、2,6−トリレンジイソシアナ
ート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアナート、1,6
−ヘキサメチレンジイソシアナート、4,4′−ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアナート等のようなポリイソシ
アナートとの重合生成物のようなポリウレタン類；およ
び:2,2−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンナト
リウム塩と4,4′−ジクロロジフェニルスルホンとの反
応生成物のようなポリスルホン類；ポリ（フラン）のよ
うなフラン樹脂；セルロースアセテート、セルロースア
セテートブチレート、セルロースプロピオネート等のよ
うなセルロースエステルプラスチック；ポリ（ジメチル
シロキサン）、ポリ（ジメチルシクロキサン／フェニル
メチルシロキサン）等のようなシリコーン類；タンパク
質プラスチック；ならびに二種類以上の前記混合物であ
る。

この発明の実施例に有用な加硫可能で熱可塑性のゴム
も広範囲にわたることができる。該ゴムの例は臭素化ブ
チルゴム、塩素化ブチルゴム、ポリウレタンエラストマ
ー、、フルオロエラストマー、ポリエステルエラストマ
ー、ブタジエン／アクリロニトリルエラストマー、シリ
コーンエラストマー、ポリ（ブタジエン）、ポリ（イソ
ブチレン）、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレ
ン−プロピレン−ジエンターポリマー、スルホン化エチ
レン−プロピレン−ジエンターポリマー、ポリ（クロロ
プレン）、ポリ（2,3−ジメチルブタジエン）、ポリ
（ブタジエン−ペンタジエン）、クロロスルホン化ポリ
（エチレン）、ポリ（スルフィド）エラストマー、ポリ
（スチレン）、ポリ（ビニルトルエン）、ポリ（第三ブ
チルスチレン）、ポリエステル等のようなガラス状また
は結晶性ブロックとポリ（ブタジエン）、ポリ（イソプ
レン）、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−
ブタジエンコポリマー、ポリエーテルエステル等のよう
なエラストマーブロック、たとえばKraton という商品
名でShell Chemical Companyが製造しているポリ（スチ
レン）−ポリ（ブタジエン）−ポリ（スチレン）ブロッ
クコポリマー中のコポリマーとのセグメントより成るブ
ロックコポリマーである。

この発明の好ましい態様では、とくに好ましい高分子
はオレフィン類、ポリエステル、ポリアミドのポリマー
およびコポリマーならびにそれらの混合物である。この
発明のとくに好ましい態様では、エチレンおよびプロピ
レンのポリマーならびにコポリマー（好ましくはポリエ
チレン）ならびにポリ（プロピレン）が用いられ、さら
に好ましくはポリエチレン、ポリアミド類（好ましくは
ナイロン６およびナイロン66、より好ましくはナイロン
６）およびそれらの混合物が用いられる。

この発明の好ましい態様に有用なとくに好ましいポリ
アミドは、ASTM試験法Ｄ−1238により235℃で1000グラ
ムの荷重を用いて測定したメルトインデックスが約0.01
ないし約10グラム/10分で、好ましくは0.5ないし10グラ
ム/10分である。これらとくに好ましい態様の中で、も
っとも好ましいのはポリアミドがナイロン６またはナイ
ロン66である態様であり、ナイロン６がとくに好ましい
ポリアミドである。エチレンおよびプロピレンのとくに
好ましいホモポリマーまたはコポリマーは、ASTM D1238
に従い、190℃において2160グラムの荷重を用いて測定
したメルトインデックスが約0.01ないし約1.0グラム/10
分で、好ましくは，約0.05ないし約0.8グラム/10分であ
る。これらのとくに好ましい態様の中でもっとも好まし
いポリマーがポリエチレンまたはポリプロピレンである
態様であり、ポリエチレンがとくに好ましいポリマーで
ある。

混合物は通常高分子とともに用いられる添加剤である
種々の任意の成分を含むことができる。該任意成分に
は、有核剤、充填剤、可塑剤、耐衝撃性改良剤、連続延
長剤、着色剤、離型潤滑剤、静電防止剤、顔料、難燃剤
等がある。これら任意成分および適正量は当業者にとっ
ては周知のことであり、したがって、ここでは好ましい
任意成分のみについて詳細に述べる。

この発明の方法の第二工程では、流動可能な混合物に
「効果的なせん断速度」を有するせん断応力をかける。
ここで使用する「効果的なせん断速度」とは、内部挿入
物質の少なくとも約90重量％を層剥離させて、前記の板
状粒子を生成させ、さらに板状粒子を内部に実質的に均
質に分散させた高分子マトリックスを含む組成物を得る
のに効果的なせん断速度「せん断速度については、Ferd
inand Rodriguezの「Principles of Polymers System
s」、McGraw−Hill Book Company、New York（1982年）
中に定義されている］である。この発明の好ましい態様
では、せん断速度は約10sec^-1よりも大である。この発
明のこれらの好ましい態様では、せん断速度が高分子を
機械的に分解するほど大きくなければ、せん断速度の上
限は重要なものではない。この発明のとくに好ましい態
様では、せん断速度は約10sec^-1を上回り約20,000sec^-1
までであり、この発明のもっとも好ましい態様では、せ
ん断速度は約100sec^-1ないし約10,000sec^-1である。

流動可能な混合物または任意の高分子溶融物にせん断
応力を加えるのに用い得る任意の方法を使用することが
できる。せん断作用は、たとえば、機械的手段、熱衝
撃、圧力変動、または超音波のような適当な方法で与え
ることができる。溶融物にせん断応力を与える有用な方
法は業界では公知であるので、詳しくは述べない。とく
に有用な方法では、撹拌機、バンバリー型ミキサー、ブ
ラベンダー型ミキサー、長い連続ミキサー、および押出
機のような機械的手段を用いて融成物の一部を混合物の
他の部分の遠くに流動させる。機械的方法によって流動
可能な高分子混合物にせん断応力を加える。別の方法
は、熱衝撃を用い、混合物の温度を相互に上下して熱膨
張をひき起し、せん断作用をもたらす内部応力を生じさ
せることによってせん断応力が得られる。さらに他の方
法では、圧力変動法における急激な圧力変化により、ま
た混合物の一部を振動させるかまたは種々の相を励振さ
せて、せん断応力を与えるキャビテーションまたは共鳴
振動による超音波法によってせん断応力が得られる。流
動可能な高分子混合物および高分子溶融物にせん断応力
を加えるこれらの方法は有用な方法の単なる一例にすぎ
ず、流動可能な高分子混合物および高分子溶融物せん断
応力を加える業界で公知のいかなる方法も使用すること
ができる。

この発明の好ましい態様では、押出、射出成形機、バ
ンバリー型ミキサー、ブラベンダー型ミキサー等のよう
な機械的せん断加工法が用いられる。この発明のより好
ましい態様では、押出機（一軸または二軸）の一端に高
分子溶融物を送入し、押出機の他端からせん断応力を受
けた高分子を受容することによってせん断作用が行われ
る。高分子溶融物の温度、押出機の長さ、押出機内に融
成物が滞留する時間、および押出機の設計（一軸、二
軸、単位長さ当りのねじ山の数、溝の深さ、ねじ山のク
リアランス、混合帯域等）が加えるべきせん断量を調整
するいくつかの変数である。

前記膨潤可能な内部挿入−層状物質と前記高分子溶融
物との流動可能な混合物にせん断応力をかけて混合する
と、物質中の、少なくとも約80重量％、好ましくは少な
くとも約85重量％、より好ましくは少なくとも約90重量
％、もっとも好ましくは少なくとも約95重量％の層が層
剥離して、高分子マトリックス中に実質的に均質に分散
した板状粒子を生成する。ここで使用する「板状粒子」
とは二つの比較的平らな対向面を有する粒子であって、
粒子の厚さが両面間の距離であり、面の大きさに比べて
比較的小さい。マトリックス高分子中に分散した板状粒
子は、この方法によってつくった場合に、単一層、また
は約10層未満の少数層、好ましくは約５層未満、より好
ましくは約３層未満、さらにより好ましくは１ないし２
層の厚さを有する。この発明の好ましい態様では、すべ
ての中間層空隙の内部挿入（インターカレーション）が
完全であって、すべてまたは実質的にすべての個々の層
は一方が他方から層剥離して、個々の板状粒子をつく
る。いくつかの層の間で、内部挿入が不完全な場合に
は、これらの層は高分子溶融物中に層剥離離せず、共面
凝集体中に該層を含む板状粒子を形成する。この後者の
板状粒子はさらに、ナノースケール（nanoscale）でナ
ノー分散した（nanodispersed）充填剤を構成して、厚
さが約10層未満、好ましくは５層未満でありさえすれ
ば、通常のミクロ−スケールの充填剤によって付与され
るもの以上にすぐれた性質を得る。板状粒子のその他の
寸法は著しく変動することができるがクレー鉱物から得
られた粒子の場合には、粒子の面が約10,000Åないし約
50Åの平均直径を有するほぼ球形または楕円形であっ
て、そのアスペクト比（長さ／厚さ）は約1000から約１
に及ぶ。この発明のために、平均直径を、板状粒子の一
つの広い表面の表面積に等しい面積を有する円の直径と
定義する。平均直径は、Leitz Texture AnalyzerSystem
を用い、完全コンピューター化−自動化モードで測定し
た粒子の表面積から求められる。この発明の好ましい態
様では、板状粒子の平均厚さが約20Å以下で、平均直径
が5,000Åないし100Åである。平均厚さは約10Åがもっ
とも好ましい。もっとも好ましい平均直径はナノ複合体
の所望の性質およびナノ複合体構造をつくるための完全
な内部挿入および層剥離の容易さの両方によって決ま
る。大きなアスペクト比、したがって大きな平均直径は
補強およびバリヤ性のために好ましく、一方小さな板状
物を有する層状物質は層剥離の容易さのために好まし
い。したがって、ナノ複合体の性質のためには、もっと
も好ましい平均直径は約150Åを上回り、また層剥離の
ためには、もっとも好ましい平均直径は約3,000Åを下
回る。

剥離した層の間の平均粒子間間隙は、層状物質の濃度
によって、せん断作用後大幅に変ることがある。概し
て、高分子マトリックス粒子中の層状物質の濃度が大き
いほど粒子間間隔は小さくなり、逆に、層状物質の濃度
が小さいほど、粒子間間隔は大きくなる。一般に、粒子
間間隔は15Å以上である。粒子間間隔は、好ましくは約
20Å以上、より好ましくは約30Å以上、もっとも好まし
くは約50Å以上である。

ここで用いる「均一分散性」とは透過型電子顕微鏡試
験に基づく推定値から求め、サンプリング容量が10^-1⁵m
³以下で、板状粒子の標準偏差が好ましくは平均値の約5
0％未満、より好ましくは平均値の約30％未満、もっと
も好ましくは平均値の約20％未満である板状粒子の分散
度と定義される。

この発明の方法は、たとえばアルゴン、ネオン、窒素
等のような不活性ガスの存在下のような、空気のないと
ころで行うのが好ましい。該方法は、たとえば密閉容器
内で操作を行うように、回分式すなわち不連続方式で行
うことができる。あるいはまた、該方法は、たとえば押
出機を用いるように、空気を概ね排除した単一処理帯
域、または直列もしくは並列の複数の前記反応帯域内で
連続方式で行うことができる。

この発明のナノ複合体は、米国特許第,739,007号およ
び同第5,810,734号で予測されたものよりもすぐれた有
用な性質を示す。種々の有用な性能指数を、１個の数を
用いて、種々の性能の特徴を同時に評価するために考案
することができる。考案された指数の性質によって、同
一配合量の層状物質を含有する試料間の比較を行うこと
ができるか、またはより広範囲に、異なる配合量のクレ
ーを有する高分子にも指数を適用することができる。た
とえば、ナノスケールの微粒状充填剤を分散させた板状
粒子を高分子に添加する効果は、典型的に、引張モジュ
ラスおよび極限引張強度を高める一方極限伸びを低下さ
せる。高モジュラス（Ｙ）および高極限伸び（ΔL/L）
のいずれもが必要な場合には、試料を類似の粒子配合量
と比較する場合の有用な性能指数はＹ（ΔL/L）であ
る。同様に、高極限伸びを兼備させた引張強度（Ｓ）を
求める場合に、試料を類似の配合量レベルと比較する場
合の有用な性能指数はＳ（ΔL/L）である。この発明の
好ましい態様は、ナイロン６のような溶融加工可能な高
分子中にモンモリロナイトのようなナノ分散した層状物
質を約２％配合した場合には、約660MPaを上回るＹ（Δ
L/L）を与える（好ましくは約800MPa以上、より好まし
くは約1000MPa以上、もっとも好ましくは約1200MPa以
上）。対称的に、反応器内ナノ複合体混合物に関する従
来技術の特許（米国特許第4,739,007号および米国特許
第4,810,734号）は最大約660MPaというＹ（ΔL/L）を与
える。また、この発明の好ましい態様は、モンモリロナ
イトのような約２％内部挿入−層状物質の配合量に対し
て約20MPaを上回るＳ（ΔL/L）を与える（好ましくは約
25MPa以上、より好ましくは約30MPa以上）が、前記反応
器内方法の特許の場合に得られるこの示性数に対する最
大値は２％の配合量で約20MPaである。我々はいかなる
論理に拘束されることも望まないけれども、この発明の
ナノ複合体の特異な性質は、反応器内方法で用いた場合
には（従来技術の米国特許第4,739,007号および米国特
許第4,810,734号では好ましかった膨潤剤のように）マ
トリックス高分子の主鎖の一部となるように反応しない
膨潤／相溶化剤を用いた結果であると思われる。その代
りに、この発明の、粒子表面に結合されたまま残る好ま
しい膨潤／相溶化剤は一つ以上の以下の方法でマトリッ
クス高分子と相互作用する：（１）マトリックス高分子
の主鎖に側鎖を生成する共有結合の形成、（２）マトリ
ックス高分子の部分との水素結合、イオン−双極子結
合、および双極子−双極子結合、ならびに（３）マトリ
ックス高分子とのファンデルワールスの引力およびから
み合い。

モジュラス、引張強度および極限伸びのとくに好まし
い組合せを有するナノ複合体は、上記（３）の範ちゅう
にあって、粒子表面に結合し、かつその高分子と相互作
用する部分が粒子表面から離れて突出して、マトリック
ス高分子に極く弱く結合される膨潤／相溶化剤を用いて
形成される。この作用は、固体表面上の不動の液滴がつ
くる接触角を測定して求めた、誘導された粒子の20℃に
おける表面張力が約55dyne/cm未満、好ましくは約55な
いし15dyne/cm、より好ましくは約45ないし20dyne/cmと
なるように親油性部分を有するような式⁺NH₃R₁の第二ア
ンモニウム化合物、式:⁺NH₂R₂R₃の第一アンモニウム化
合物、および式⁺PR₄R₅R₆R₇の第四ホスホニウム化合物に
よって行うのがもっともよい。

式：⁺ NH₃R₁、⁺NH₂R₂R₃または⁺PR₄R₅R₆R₇ を有する、これらの好ましい第二アンモニウム化合物、
第一アンモニウム化合物および第四ホスホニウムの例
は、 式中で、R₁,R₂およびR₃の少なくとも一つ、またはR₄,
R₅,R₆およびR₇の少なくとも一つがアルキル、アルケニ
ル、シクロアルキル、アルコキシアルキル、アルキニ
ル、フェニルアルキル、アルコキシフェニル、アルケニ
ルフェニル、フェニルアルケニル、フェニルアルキニ
ル、アルキニルフェニル等であり、好ましくは粒子上の
基が20℃で約55dyne/cm未満の表面張力を有するような
十分な数の脂肪族炭素原子を含有するアルキルである。

この発明によるナノ複合体組成物は熱可塑性であり、
場合によっては、有益な性質を有する製造品が成形され
る加硫可能な物質を、溶融紡糸、注型、真空成形、シー
ト成形、射出成形および押出のような通常の成形方法に
よってつくることができる。このような成形品の例は工
業設備、装置注型品、家庭設備、スポーツ設備、びん、
容器、電気・電子工業部品、自動車部品、回路、繊維、
機械加工等によって成形可能な半製品等である。ホット
メルト接着剤としての用途と同様粉末被覆法によって物
品を被覆するための材料の使用もまた可能である。この
発明による成形組成物は、その性質の範囲を多岐にわた
る方向の中の所望の方向に修正できるので、あらゆる種
類の特定用途に著しく適している。この発明のそのよう
な成形品は、ナノ分散された板状粒子を有しない高分子
を用いて成形した製品に比べて、すぐれたモジュラス、
剛性、湿潤強度、寸法安定性、および熱変形温度、なら
びに低い水分吸着量、燃焼性、透過度、および成形サイ
クル時間を含む一つ以上の利点を得る。

この発明による成形組成物は、有用な性質を有するシ
ートおよびパネルの製造に極めて適している。該シート
およびパネルは真空加工またはホットプレスのような通
常の方法で成形して、有用な目的物をつくることができ
る。この発明によるシートおよびパネルまたは、また、
たとえば木材、ガラス、セラミック、金属や他のプラス
チックを含む他の物質の被覆材料としても適しており、
また、たとえばビニル樹脂を基剤とする通常の接着促進
剤を用いて顕著な強度を得ることができる。シートおよ
びパネルは、また他のプラスチックフィルムと積層させ
ることができ、これは押出によって行うのが好ましく、
シートは溶融状態で接着される。シートおよびパネルの
表面は、型押しされたものを含めて、たとえば、塗装ま
たは保護フィルムの適用のような通常の方法によって改
善または仕上げることができる。

この発明の組成物は、たとえば食品包装用フィルムの
ような押出フィルムやフィルムラミネートの加工にとく
に有用である。該フィルムは通常のフィルム押出法を用
いて加工できる。フィルムの厚さは約10ないし約100ミ
クロンが好ましく、約20ないし約100ミクロンがより好
ましく、約20ないし約100ミクロンがもっとも好まし
い。フィルムでは、板状充填剤の主面がフィルムの主面
と実質的に平行である。粒子とフィルムの平行の程度は
Ｘ線分析によって求めることができる。Ｘ線分析は、高
分子結晶の結晶性および配向ならびに板状粒子の配向を
表示するのに有用な手段である。便利なＸ線分析法は、
Hernans,P.H.およびWeidinger A.らのMakromol chemi
e、Vol.44、pp24−36（1961）に記載されている方法で
あり、参考資料としてこの明細書にも収録してある。

この発明のために、Op（板状物の配向係数）をフィル
ム内の板状粒子の配向の表示とする。Opは、フィルムの
端を入射Ｘ線に暴露して得られたＸ線写真の跡を濃度計
により方位走査して求めた。角度は基準方向（フィルム
に直角）と問題の面（板状物の主面）に直角方向との角
度である。Op値は板状粒子の平坦面に直角方向に対する
平均コサイン二乗（＜cos²＞）として計算された。Opが
1.0というのは板状物の面がフィルムの面に完全に平行
であることを示す。Opが0.0であるのは、板状物の面が
フィルムの面に垂直であることを示す。この発明のフィ
ルム中の板状物のOpは約0.70ないし約1.0が好ましく、
約0.90ないし約1.0がより好ましく、約0.95ないし約1.0
がもっとも好ましい。板状粒子のこのような好ましい配
向はすぐれたバリヤ性および大きな容器強度（tare str
ength）をもたらす。

適当なフィルム形成方法によってフィルム中に均一に
分散した板状粒子および高分子が形成される。典型的に
は、組成物を溶融して、フィルム形成ダイから押出す。
ダイはフラットダイまたはサーキュラーダイであること
ができる。典型的なフラットダイはハンガー状ダイであ
り、また典型的なサーキュラーダイはインフレーション
ダイである。

この発明のナノ複合体のフィルムは、板状物内の主面
がフィルム内の主面に実質的に平行になるように、板状
物をさらに配合させる工程に通すことができる。これを
行う法はフィルムを二軸に延伸させることである。たと
えば、フィルムをダイから押出しながらフィルムを引張
るテンションロールによって軸方向すなわち機械方向に
延伸させる。フィルムは同時に、フィルムの両端をクラ
ンプして、両方に引張ることによって横方向に延伸させ
る。あるいはまた、インフレーションダイを用い、フィ
ルムがインフレーションダイを出るときにフィルムを膨
張させることによって、フィルムを横方向に延伸させ
る。この発明のフィルムは下記の一つ以上の利点を示す
ことができる：すぐれたモジュラス、湿潤強度、および
寸法安定性、ならびに低い水分吸着量、および酸素のよ
うなガスや水、アルコール類、や他の溶剤のような液体
の透過率。

以下の特定実施例はこの発明をさらに詳細に説明する
ために示すものであって、発明を限定する意味にとって
はならない。

実施例 １ ナイロン６（Capron 8209 F、Allied−Signal製）
を、４％（重量／重量）のジペンチルアンモニウムカチ
オンを用いて誘導したモンモリロナイトと溶融押出法で
混合して、第二アンモニウムカチオンを用いて誘導した
板状物質のナイロン６ナノ複合体を調製した。

ジペンチルアンモニウムクロリドの水溶液を５％モン
モリロナイト（Gel White HNに、Sothern Clay Product
s製）水性分散液と、約80℃で、高せん断応力混合を行
って混合することによりオルガノクレーを調製した。交
換反応の化学量論はクレー100g当りジペンチルアンモニ
ウムクロリド0.125モルであった。オルガノクレーは直
ちに凝集し、さらに室温で一夜間放置後、濾過して集め
た。オルガノクレーをクロリドイオンが消失するまで熱
水で４回荒い、空気中で120℃で乾燥し、粉砕して75ミ
クロンのふるいを通し、さらに120℃（完全真空）で18
時間混合直前まで乾燥した。モンモリロナイト−ジペン
チルアンモニウムカチオン錯体粉末試料を、不活性雰囲
気中で毎分10℃の加熱速度で熱重量分析を行って評価し
た。見掛けの分解温度および300℃まで加熱する間の分
解の程度を表１に示す。

表１に要約した結果によれば、第二アンモニウムカチ
オンのモンモリロナイト錯体は、第三または第四アンモ
ニウムカチオン錯体のいずれよりも熱安定性がまさっ
た。モンモリロナイト−ジペンチルカチオン錯体粉末を
ナイロン６ペレットとドライブレンドし、この混合物を
汎用スクリューを備えたLeistritz二軸押出機を用いて
押出を行った。押出機は次のように調整した。加熱帯域
１−9:220−230℃、ダイ:250℃、PPM:250。ペレット化
押出物を成形して試験試料とした。成形したままの乾燥
試料について、ASTM D 638の方法に従い引張性を、また
ASTM D 648の方法に従い、264psi（DTUL264psi）の負荷
下の熱変形温度を試験した。結果を表２に示す 表２に要約した結果によれば、第二アンモニウムカチ
オンのモンモリロナイト錯体は、酸性オメガアミノ酸と
錯体をつくったモンモリロナイトのナイロン６ナノ複合
体が示す性状と比べて、同程度の引張モジュラス、引張
降伏強度および負荷下の熱変形性とともに、よりすぐれ
た伸びを示した。

比較例 １ ジメチルドデシルアミン塩酸塩水溶液をモンモリロナ
イト分散液に添加した以外は実施例１の方法に従って、
モンモリロナイトの第三アルキルアンモニウムカチオン
錯体を調製した。乾燥して粉砕した錯体を、熱重量分析
法で試験を行い、その結果を表３に示す。比較のため
に、Southern Clay Products Inc.から入手したClayton
e APAという商標の第四アルキルアンモニウムカチオン
錯体についても熱重量分析を行った。これらの分析結果
を、実施例１の表１から得た熱重量分析の結果とともに
表３に示す。

比較例 ２ ナイロン６を約３％（重量／重量）のプロトン付加11
−アミノウンデカン酸カチオンを用いて誘導したモンモ
リロナイトと、溶融押出法により混合して、酸性オメガ
アミノ酸カチオンを用いた誘導した層状物質のナイロン
６ナノ複合体を調製した。モンモリロナイト錯体は、11
−アミノウンデカン酸塩酸塩水溶液を用いた以外は実施
例１の方法に従って、調製し、混合し、成形して試験に
供した。試験結果を表４に示す。比較のため、ナイロン
６についても、極限伸び、引張モジュラス、引張強度、
および負荷下の熱変形性を試験した。これらの結果を、
モンモリロナイト・ジペンチルアンモニウムカチオン錯
体を有するナイロン６についての同様のデータとともに
下記表４に示す。

表４にまとめた結果によれば、第二アンモニウムカチ
オンのモンモリロナイト錯体は、酸性オメガアミノ酸と
錯体をつくったモンモリロナイトのナイロン６ナノ複合
体が示した性状と比べて、同程度の引張モジュラス、引
張降伏強度および負荷下の熱変形とともに、よりすぐれ
た伸びを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 57/00 ＬＭＨ Ｃ０８Ｌ 57/00 ＬＭＨ 67/00 67/00 69/00 69/00 71/00 ＬＱＣ 71/00 ＬＱＣ 75/04 ＮＦＺ 75/04 ＮＦＺ 77/00 77/00 81/00 ＬＲＦ 81/00 ＬＲＦ 83/04 ＬＲＴ 83/04 ＬＲＴ 101/00 101/00 (72)発明者 シャクレット，ローレンス・ダブリュー アメリカ合衆国ニュージャージー州 07040，メープルウッド，アルデン・プ レース 11 (72)発明者 ボーマン，レイ・エイチ アメリカ合衆国ニュージャージー州 07950，モリス・プレインズ，グラシ ア・ドライブ 14 (72)発明者 クリスティアニ，ブライアン・アール アメリカ合衆国ニュージャージー州 07040，メープルウッド，インディア ナ・ストリート 139 (56)参考文献 特開 昭62−74957（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−230766（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−18445（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−107657（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリラクトン、ポリウレタン、ポリカーボ
   ネート、ポリスルホン、ポリアミド、ポリエステル、ポ
   リ（アリーレンオキシド）、ポリ（アリーレンスルフィ
   ド）、ポリ（エーテルイミド）、ビニルポリマー及び同
   コポリマー、アクリル系ポリマー及び同コポリマー、ポ
   リオレフィン、ゴム、セルロース類、並びにシリコーン
   樹脂より成る群から選ばれる、前以て形成された高分子
   物質を溶融混合することによって製造される高分子マト
   リックス、およびその高分子マトリックス中に分散され
   た、平均の厚さが50Å未満で、最大の厚さが100Åであ
   り、かつオニウム化学種が結合されている板状粒子を含
   んで成る複合材料であって、該オニウム化学種は該粒子
   に10ミリモル/100g−粒子以上の量で結合されており；
   該化学種は式：⁺ NH₂R₂R₃ （式中、 R₂およびR₃はそれぞれの場合に同一かまたは異なる有機
   基であって、それらの少なくとも一つが少なくとも５個
   の炭素原子を有し、かつ場合により一つ以上のヘテロ原
   子、カルボニル官能基またはそれらの組み合わせを含
   む。）の第二アンモニウムカチオンより成る群から選ば
   れ；そして前記板状粒子は前記複合材料の60重量％未満
   の量で存在している前記複合材料。
2. 【請求項２】R₂およびR₃が同一かまたは異なり、シクロ
   アルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アル
   キル、アルケニル、もしくはアルキニルまたは式： −R₁₁−Z₁−R₁₂ の基であるか、又はR₂とR₃とが一緒になって式： −R₁₁−、−R₁₁−Z₁−R₁₁−または−R₁₁−Z₁− の二価の基を形成して脂環式環を形成し、この際、 −R₁₁−がそれぞれの場合に同一かまたは異なり、二価
   のアルキレン、シクロアルキレン、シクロアルケニレ
   ン、アルケニレン、またはアルキニレンであり； −R₁₂がアルキル、アルキルアリール、アルコキシアリ
   ール、アルケニル、アルキニル、アリール、シクロアル
   キニル、またはシクロアルケニルであり； −Z₁−が−Ｏ−、−NR₁₃−、−⁺N（R₁₃）_２−、−Ｓ
   −、−Ｓ（Ｏ）_２−、−OC（Ｏ）−または−Ｎ（R₁₃）
   Ｃ（Ｏ）−であり；そして R₁₃が水素または炭素原子が１ないし約４個のアルキル
   である、請求項１に記載の複合材料。
3. 【請求項３】R₂およびR₃が同一かまたは異なるアルキル
   である、請求項２に記載の複合材料。