JP4485845B2 - ポリエステル系樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、分子量および/あるいは見かけ粘度が増加したポリエステル系樹脂組成物に関する。特に、耐ドローダウン性、ガスバリアー性に優れたポリエステル系樹脂組成物および加工特性が改善されたリサイクルポリエチレンテレフタレート樹脂組成物に関する。
熱可塑性ポリエステル系樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナレフタレート(PEN)、液晶ポリエステル(LCP)に代表される芳香族系ジカルボン酸を含有するポリエステル系樹脂、あるいは、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート(PCT)に代表される脂環式ジカルボン酸を含有するポリエステル系樹脂は、耐熱性と加工特性に優れ、射出成形、押し出し成形、中空成形、真空成形等の多様な成形加工方法により、工業部品、シート、繊維、ボトル等の成形品として幅広い分野で使用されている。
いわゆる高分子量ポリエステルは、溶融重合と固相重合により得られ、通常のものと比較すれば、耐ドローダウン性等の加工特性、荷重たわみ温度等の耐熱性に優れる。しかし、両重合においては熱分解反応と重縮合反応とのバランスから、到達できる分子量には限界がある。また、これらの操作で分子量を増加させるためには、通常、反応時間の延長等のコストアップが伴なう。
最近は、上記耐熱性への改善要求に加えて、通常の樹脂組成物に関しては多様な形態のシートや容器に対応できるものとして、リサイクルポリエチレンテレフタレートに関しては低下した加工性を改良する方法として、耐ドローダウン性の改良が要求されることが多くなってきた。
さらに、近年では、PENを中心に炭酸飲料、ジュース、ビール等飲料用ボトルに使用された場合のガス透過性への改良要求が出てきている。
上記要求に対応できる方法としては、例えば従来から提案されているような、PETとテトラカルボン酸二無水物とを溶融混合して、当該テトラカルボン酸二無水物に2以上のPET分子が結合することにより、PET分子量の増加(架橋反応を含むものとする。以下、同じ。)させるものが使用可能と思われる。(例えば、特許文献1〜3参照。)
しかし、無水ピロメリット酸等の芳香族系テトラカルボン酸二無水物を用いる提案は、使用するテトラカルボン酸二無水物が高価なこと、また、分子量が219と比較的小さいため、その未反応物が、ポリエステル系樹脂組成物の成形加工工程および成形体の高温環境下で、ブリーディングする問題がある。また、PCT等の脂環式ジカルボン酸をモノマーとして含有するポリエステル系樹脂との親和性が必ずしも高くなく、溶融混練時の系内への分散・拡散効率に問題がある。
分子量250〜280の脂環式テトラカルボン酸二無水物を使用する提案は、例えば、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物(MCTC;分子量=264)の融点が167℃程度(文献により差がある。)で耐熱性に限界があることに加え、その合成方法が複雑である。また、上記ブリーディングの問題がある。(特許文献4参照)
特開平5−295241号公報 特開平8−267687号公報 特開表9−509214号公報 特開昭55−36406号公報
本発明は、溶融混練の手法で得られる分子量あるいは溶融粘度の増加したポリエステル系樹脂組成物であり、耐ドローダウン性、耐熱性、ガスバリアー性が改良されたポリエステル系樹脂組成物を提供することを目的とする。特に、そのために製造が容易であり比較的高分子量で各種ポリエステルとの高い親和性を有するテトラカルボン酸二無水物を見出すことを目的とする。
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定のトリシクロ環構造を有するテトラカルボン酸二無水物を用いれば、上記課題を克服したポリエステル系樹脂組成物を製造できることを見出し本発明を完成した。
本発明の第1は、熱可塑性ポリエステル系樹脂100質量部に対し、一般式(1)、(2)、(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物の少なくとも一つを0.1から10質量部添加して溶融混練して得られるポリエステル系樹脂組成物に関する。
Figure 0004485845
Figure 0004485845
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一般式(1)〜(3)において、R1は水素原子、または炭素数1〜10のアルキル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R2は炭素数1〜10のアルキル基を表す。m、nは互いに独立の0〜5までの任意の整数であり、m+nが複数の場合、複数のR2は互いに同じでも異なってもよい。
本発明に係るポリエステル樹脂組成物は優れた特性を有するが、これは、本発明に係る一般式(1)、(2)、(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物が以下の化学的および物理的特性を有していることに依存している。
(1)分子量が大きく、未反応物のブリードアウトの問題が抑制されている。
(2)融点が高く、ポリエステル樹脂組成物の加工温度において分解、着色の問題が抑制されている。
(3)置換基として芳香族環を有し、広範なポリエステルとの親和性を有する。(一般式(1)および(2)。)
(4)2つのカルボン酸無水物基に挟まれる構造がビシクロ型の脂環式構造であるため、ポリエステル樹脂と結合したときも、ポリエステル樹脂組成物の耐熱性を損なうことがない。
(5)基本構造が非対称であり、さらに、置換基として嵩高い芳香族環を有するため、エポキシ樹脂硬化物に屈曲性が付与され、ポリエステル樹脂と結合したに時にポリエステル樹脂組成物に靭性を与える。
(6)高純度品を得ることが容易であり、ポリエステル樹脂組成物の安全性を損なうことがない。
以下、本発明について詳細に説明する。
一般式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、下記一般式(4)で表される化合物1モルと一般式(5)で表される化合物2モルとを反応させて得られる。(W.N.Emmerling et al 、European Polymer Journal, Vol.13, p179を参照。)一般式(2)(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物は一般式(1)の化合物を水素化還元することによって得られる。
Figure 0004485845
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一般式(4)、(5)において、R1は水素原子、または炭素数1〜10のアルキル基、R2は炭素数1〜10のアルキル基、R3は2価の有機基を表す。m、nは互いに独立の0〜5までの任意の整数であり、m+nが複数の場合、複数のR2は互いに同じでも、または、異なっても良い。
一般式(4)で表される化合物の具体例としては、1,1−ジフェニルエチレン、1,1−ジ(メチルフェニル)エチレン、1−フェニル−1−メチルフェニルエチレン、1,1−ジフェニルプロペン、1,1−ジ(メチルフェニル)プロペン、1−フェニル−1−メチルフェニルプロペン等が挙げられる。
一般式(5)で示される化合物の具体例としては、無水マレイン酸、無水シトラコン酸(3−メチル無水マレイン酸)、3−エチル無水マレイン酸、3,4−ジメチル無水マレイン酸、3−クロル無水マレイン酸、3,4−ジメチル無水マレイン酸、等が挙げられる。
一般式(4)の化合物1モルと、一般式(5)の化合物2モルとは、図1に示す経路で反応して、一般式(1)のテトラカルボン酸二無水物を生成するものと考えられる。反応の進行には、特に触媒を必要とせず、適宜、溶剤を使用して、両者を混合して加熱攪拌して得ることができる。反応温度は、溶媒を使用した場合は当該溶媒の沸点付近で行うのが一般的であるが、50〜200℃間で行うことができる。より好ましくは、60〜150℃である。反応時間は反応温度との関係から定まるが、通常0.1〜20時間の範囲が好ましい。
以下、反応経路を図1にしたがって説明する。
一般式(4)と一般式(5)の化合物とは、炭素・炭素二重結合の電子密度差を誘因
として電荷移動錯体を形成する。
したがって、一般式(4)および一般式(5)それぞれの化合物に存在する置換基が、両者の炭素・炭素二重結合の電子密度差を減少させないようにすることが好ましい。すなわち、一般式(4)の化合物の芳香族環以外の炭素に電子吸引性の強い置換基を存在させすることは好ましくなく、一般式(5)の化合物の炭素に電子供与性の強い置換基を存在させることは好ましくない。さらに、立体障害効果を有する置換基の存在も好ましくない。
したがって、一般式(4)中のR1および一般式(5)中のR1の少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。また、R1およびR2は、それぞれがアルキル基である場合、炭素数10以下であることが好ましく、炭素数5以下がさらに好ましく、特にメチル基、プロピル基が好ましい。
また、一般式(4)の化合物については、m+n≦4とすることが好ましく、特に、m+n≦2が好ましい。
したがって、最も好ましい一般式(4)で表される化合物は1,1−ジフェニルエチレンであり、最も好ましい一般式(5)で表される化合物は無水マレイン酸である。
一般式(4)と一般式(5)とから形成される電荷移動錯体は、分子内環化反応により六員環(シクロヘキサジエン環)となり、当該六員環化合物内のシクロヘキサジエン部と原料化合物一般式(5)の炭素・炭素二重結合部とが、ディールス・アルダー反応を経由して一般式(1)の化合物を生成するものと考えられる。当該ディールス・アルダーによって生成する炭素・炭素二重結合部は高温環境下で逆ディールス・アルダー反応で分解することがあるので、公知の還元法等を用いて常法により水素添加して当該部分を単結合として一般式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物、さらに、側鎖の芳香族環を核水添して一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物とする。
接触還元方法は、金属触媒として、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、白金、ニッケル、コバルト等を使用して、溶媒中で、水素圧を常圧から10MPa(100kg/cm2)の範囲、温度を0〜150℃の範囲で行うことができる。
さらに詳しく述べれば、一般式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物を高い収率で得る場合は、パラジウム系触媒存在下で水素圧を1MPa〜5MPaの範囲とし、温度を室温〜50℃の範囲で5〜20時間接触還元を行うとよく、一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物を高い収率で得る場合は、パラジウム系触媒存在下で水素圧を5MPa〜8MPaの範囲とし、温度を50〜100℃の範囲で5〜20時間接触還元を行うとよい。
また、本発明に係るポリエステル樹脂組成物を得るためには、一般式(1)、(2)、(3)の中でも、一般式(2)、(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、高温環境下でも逆ディールス・アルダー反応がないので、耐熱性、あるいは、長期の安定性が要求される用途に適している。これらの中でも、1,1−ジフェニルエチレンと無水マレイン酸から合成されるテトラカルボン酸二無水物が好ましい。
本発明に係るポリエステル系樹脂は、溶融混練可能な熱可塑性を有していれば特に制限はなく、PET、PBT、PEN、PCT、LCP(半芳香族液晶ポリエステル、全芳香族液晶ポリエステル等)の結晶性ポリエステル系樹脂以外であっても、これらをハードセグメントとしポリエーテル、非晶性ポリエステル等をソフトセグメントとする熱可塑性ポリエステルエラストマーでもよい。また、生分解性ポエステル、脂肪族ポリエステルでもよい。
本発明においては、熱可塑性ポリエステル系樹脂100質量部に対し、一般式(1)、(2)、(3)で表される化合物よりなるテトラカルボン酸二無水物の少なくとも一つを0.1から10質量部添加して、溶融混練する。テトラカルボン酸二無水物が0.01質量部未満であると改良効果が不十分であり、10質量部を超えるとブリーディングの問題が生じることがあるので、通常の好ましい範囲は1〜5質量部の範囲である。
本発明に係るポリエステル樹脂組成物を得るための溶融混練に用いる機器には特に制限は無い。また、溶融混練は、成形加工に先立って、別個の単軸押出機、二軸押出機、ニーダールーダー等の溶融混練専用機器で行ってもよいし、成形加工機器中の溶融混練工程で行っても良い。溶融混練温度はポリエステル樹脂および一般式(1)(2)(3)で表される化合物の融点以上分解温度以下であればよい。通常は300℃〜350℃の範囲である。時間は、温度によって異なるが、通常、10秒〜10分の範囲である。
本発明に係る樹脂組成物においては、ポリエステルの成形性、特性を損なわない範囲で、公知の、各種添加剤、繊維状、粒子状、板状又は中空状の形態の無機あるいは有機充填剤を添加してもよい。また、これらを、有機シラン、有機ボラン、有機チタネート等を使用して表面処理をしてもよい。
以下、実施例を挙げ本発明の内容を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<テトラカルボン酸二無水物の合成例>
容量20mlのナス型フラスコに1,1−ジフェニルエチレン5.10gと無水マレイン酸2.78g(モル比1:1)を入れ、10分間溶存酸素を脱気した後、油浴を140℃に保ち5時間加熱攪拌した。反応系の温度は106℃であった。反応終了後、トルエンをフラスコに加えて析出する沈殿物を濾過して集めた。濾過物の重量は3.65gであった。本合成例おいては、1,1−ジフェニルエチレンは反応原料として仕込まれたと同時に、過剰分は溶剤として機能している。本合成例の収率は、1,1−ジフェニルエチレン2.55gと無水マレイン酸2.78g(モル比1:2)を基準として、68%である。
(DSC分析による融点測定)
酢酸エチルから再結晶した当該化合物は、20℃/minでの昇温条件で290℃ に明確な吸熱ピークを示した。
<テトラカルボン酸二無水物の構造決定>
(マススペクトル)
マススペクトルの結果、生成物の分子量は376であった。
(IRスペクトル測定)
700cm−1〜740cm−1:1置換芳香族帰属ピーク
760cm−1〜860cm−1:炭素・炭素二重結合帰属ピーク
1780cm−1〜1880cm−1:カルボン酸無水物帰属ピーク
(1HNMRスペクトル測定)
1H NMRスペクトル(DMSO−d6)
2.55(m、2H)、2.75(m、2H):カルボニル基隣接炭素上の水素
3.50〜3.60(m、2H)
3.70(t、1H):シクロへキセン環とシクロヘキサジエン環結合部炭素上の水素
3.80(m、2H):シクロヘキセン中のメチン水素
6.00(t、1H)、6.25(t、1H):炭素・炭素二重結合部の水素
7.20(d、2H)、7.35(t、1H)、7.45(t、2H):
一置換ベンゼン部の水素
以上の分析結果から、生成物の化学構造は一般式(1)の構造を満足するテトラカルボン酸二無水物のうち、下記の化学式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物であることを確認した。なお、当該化合物の構造に関しては、W.N.Emmerling et al 、European Polymer Journal, Vol.13, p179も参照した。
Figure 0004485845
化学式(1)で表される上記テトラカルボン酸二無水物を1gを10mlのTHFに溶解し、10%パラジウム/カーボン触媒(小島薬品製)100mgを加えて、50℃、5〜4.50MPa(水素圧)で水素化還元を16時間行った。触媒を除去後、THFを減圧蒸留して白色の結晶を95%の収率で回収した。
当該結晶のHNMRスペクトル測定を上記と同様に行ったところ、δ=6.00〜6.25の領域に現れる炭素・炭素二重結合部分の2個の水素原子に帰属されるピーク面積が消滅し、化学式(1)中の11位の炭素・炭素二重結合(2置換オレフィン)が水素化還元されたことを示した。一方、δ=1.00〜2.00にはシクロアルカン系メチン水素は新たに出現せず芳香族環族の核水添が生じていないことを示した。なお、これ以外に大きな変化は見られなかった。また、IRスペクトル解析から無水カルボニル基が残存していることを確認し、また、マススペクトルの結果から分子量が化学式(1)の化合物より2多い378になっていることを確認した。
この結果から、当該還元処理化合物が、一般式(2)の構造を満足する下記化学式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物であることが確認された。
Figure 0004485845
化学式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物1gを10mlのTHFに溶解し、10%パラジウム/カーボン触媒(小島薬品製)50mgを加えて、100℃、1〜0.95MPa(水素圧)で水素化還元を6時間行った。触媒を除去後、THFを減圧蒸留して白色の結晶を95%の収率で回収した。
当該結晶のHNMRスペクトル測定を上記と同様に行ったところ、δ=6.00〜6.25の領域に現れる炭素・炭素二重結合部分の2個の水素原子に帰属されるピーク面積とδ=7.20〜7.45の領域に現れる一置換ベンゼン環部分の5個の水素原子に帰属されるピーク面積との比が、還元処理前の2:5から、1.2:5に変化し、δ=6.00近傍にメチン系水素のピークが新たに出現し化学式(1)中の11位の炭素・炭素二重結合(2置換オレフィン)の一部が水素化還元されたことを示した。
一方、δ=1.00〜2.00にはシクロアルカン系メチン水素は新たに出現せず芳香族環族の核水添が生じていないことを示した。なお、これ以外に大きな変化は見られなかった。また、IRスペクトル解析から無水カルボニル基が残存していることを確認した。
この結果から、当該還元処理化合物が化学式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物約60モル%と化学式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物約40モル%とから構成されることが確認された。
以下、当該方法で得られた化合物を「水添テトラカルボン酸二無水物混合物A」という。
化学式(1)で表される上記テトラカルボン酸二無水物を1gを10mlのTHFに溶解し、10%パラジウム/カーボン触媒(小島薬品製)100mgを加えて、120℃、9.00〜8.50MPa(水素圧)で水素化還元を16時間行った。触媒を除去後、THFを減圧蒸留して白色の結晶を95%の収率で回収した。
当該結晶のHNMRスペクトル測定を上記と同様に行ったところ、δ=6.00〜6.25の領域に現れる炭素・炭素二重結合部分の2個の水素原子に帰属されるピーク、および、δ=7.20〜7.00の領域に現れる芳香族環の水素原子に帰属されるピークが消滅し、化学式(1)中の11位の炭素・炭素二重結合(2置換オレフィン)が水素化され、かつ芳香族環が核水添されたことを示した。一方、δ=1.00〜2.00にはシクロアルカン系メチン水素が出現した。また、IRスペクトル解析から無水カルボニル基が残存していることを確認し、また、マススペクトルの結果から分子量が化学式(1)の化合物より8多い386になっていることを確認した。
この結果から、当該還元処理化合物が、一般式(3)の構造を満足する下記化学式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物であることが確認された。
これらの脂環式テトラカルボン酸二無水物系化合物の合成経路を図2に示した。
Figure 0004485845
化学式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物1gを10mlのTHFに溶解し、10%パラジウム/カーボン触媒(小島薬品製)50mgを加えて、100℃、1〜0.95MPa(水素圧)で水素化還元を6時間行った。触媒を除去後、THFを減圧蒸留して白色の結晶を95%の収率で回収した。
当該結晶のHNMRスペクトル測定を上記と同様に行ったところ、δ=6.00〜6.25の領域に現れる炭素・炭素二重結合部分の2個の水素原子に帰属されるピークが消滅し、化学式(1)中の11位の炭素・炭素二重結合(2置換オレフィン)が水素化されたことを示した。また、δ=7.20〜7.45の領域に現れる一置換ベンゼン環部分の5個の水素原子に帰属されるピーク面積とδ=1.00〜2.00にはシクロアルカン系メチン水素が新たに出現した。なお、これ以外に大きな変化は見られなかった。また、IRスペクトル解析から無水カルボニル基が残存していることを確認した。
それぞれのピーク面積の比から、当該還元処理化合物が化学式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物約50モル%と化学式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物約50モル%とから構成されることが確認された。
以下、当該方法で得られた化合物を「水添テトラカルボン酸二無水物混合物B」という。
<ポリエステル樹脂組成物の製造>
(実施例1)
固有粘度0.9のPETチップを乾燥した後ドラムタンブラーに入れ、化学式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物を1質量部添加して混合した。同様に、2質量部、4質量部添加したものを製造した。つづいて、各混合物を、スクリュウ径30mmφ(L/D=30)の2軸溶融混練機のホッパーに投入し、バレル最高温度280 ℃で溶融混練してダイスから押し出し、水冷し、カットする工程でペレット化した。なお、ダイス出口のストランド温度は300℃でありあり、投入ペレットがホッパー下からスクリュウに搬送されダイスから押し出される時間をカラーペレットで測定したところ40秒であった。
つづいて、これらペレットを除湿乾燥機に入れて140℃で24時間放置し、室温まで冷却して表面を顕微鏡観察したが、ブリーディングは観察されなかった。
つづいて、これら乾燥済みペレットをシャーレに約5mm厚みで敷き、ギアーオーブンに入れて200℃で24時間放置し、室温まで冷却して色相を目視で観察した。実用上問題となるような変色は確認されなかった。
(実施例2〜5)
実施例1の化学式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物を、化学式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物、化学式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物、「水添テトラカルボン酸二無水物混合物A」、「水添テトラカルボン酸二無水物混合物B」に代えて、同様の操作を行った。ブリーディングおよび変色は確認されなかったが、4質量部含有させた各組成物のペレットの変色度についての相対比較では、化学式(1)を使用した実施例1の変色が最も大きく、化学式(3)を使用したものの変色が最も小さかった。
(実施例6)
固有粘度0.9のPCTチップを乾燥した後ドラムタンブラーに入れ、化学式(6)で表されるテトラカルボン酸二無水物を1質量部添加して混合した。同様に、2質量部、4質量部添加したものを製造した。つづいて、各混合物を、スクリュウ径30mmφ(L/D=30)の2軸溶融混練機のホッパーに投入し、バレル最高温度310 ℃で溶融混練してダイスから押し出し、水冷し、カットする工程でペレット化した。なお、ダイス出口のストランド温度は330℃でありあり、投入ペレットがホッパー下からスクリュウに搬送されダイスから押し出される時間をカラーペレットで測定したところ40秒であった。つづいて、このペレットを除湿乾燥機に入れて140℃で24時間放置し、室温まで冷却して表面を顕微鏡観察したが、ブリーディングは観察されなかった。
つづいて、これらペレットを除湿乾燥機に入れて140℃で24時間放置し、室温まで冷却して表面を顕微鏡観察したが、ブリーディング観察されなかった。
つづいて、これら乾燥済みペレットをシャーレに約5mm厚みで敷き、ギアーオーブンに入れて200℃で24時間放置し、室温まで冷却して色相を目視で観察した。実用上問題となるような変色は確認されなかった。
(実施例7〜10)
実施例6の化学式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物を、化学式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物、化学式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物、「水添テトラカルボン酸二無水物混合物A」、「水添テトラカルボン酸二無水物混合物B」に代えて、同様の操作を行った。ブリーディングおよび変色は確認されなかったが、4質量部含有させた各組成物のペレットの変色度についての相対比較では、化学式(1)を使用した実施例6の変色が最も大きく、化学式(3)を使用したものの変色が最も小さかった。
(実施例11)
リサイクルPET粉砕片を乾燥した後ドラムタンブラーに入れ、化学式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物を1質量部添加して混合した。同様に、2質量部、4質量部添加したものを製造した。つづいて、スクリュウ径30mmφ(L/D=30)の2軸溶融混練機のホッパーに投入し、バレル最高温度280 ℃で溶融混練してダイスから押し出し、水冷し、カットする工程でペレット化した。なお、ダイス出口のストランド温度は300℃であり、投入ペレットがホッパー下からスクリュウに搬送されダイスから押し出される時間をカラーペレットで測定したところ40秒であった。つづいて、このペレットを除湿乾燥機に入れて140℃で24時間放置し、室温まで冷却して表面を顕微鏡観察したが、ブリーディング観察されなかった。
つづいて、これらペレットを除湿乾燥機に入れて140℃で24時間放置し、室温まで冷却して表面を顕微鏡観察したが、ブリーディング観察されなかった。
つづいて、これら乾燥済みペレットをシャーレに約5mm厚みで敷き、ギアーオーブンに入れて200℃で24時間放置し、室温まで冷却して色相を目視で観察した。実用上問題となるような変色は確認されなかった。
(実施例12〜15)
実施例11の化学式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物を、化学式(2)で表されるテトラカルボン酸二無水物、化学式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物、「水添テトラカルボン酸二無水物混合物A」、「水添テトラカルボン酸二無水物混合物B」に代えて、同様の操作を行った。ブリーディングおよび変色は確認されなかったが、4重量部含有させた各組成物のペレットの変色度についての相対比較では、化学式(1)を使用した実施例の変色が最も大きく、化学式(3)を使用したものの変色が最も小さかった。
(比較例1)
固有粘度0.9のPETチップを乾燥した後ドラムタンブラーに入れ、無水ピロメリット酸を、2質量部添加して混合した。つづいて、スクリュウ径30mmφ(L/D=30)の2軸溶融混練機のホッパーに投入し、バレル最高温度280 ℃で溶融混練してダイスから押し出し、水冷し、カットする工程でペレット化した。なお、ダイス出口のストランド温度は300℃でありあり、投入ペレットがホッパー下からスクリュウに搬送されダイスから押し出される時間をカラーペレットで測定したところ40秒であった。
つづいて、このペレットを除湿乾燥機に入れて140℃で24時間放置し、室温まで冷却して表面を顕微鏡観察したところ、ブリーディングが観察された。
つづいて、これら乾燥済みペレットをシャーレに約5mm厚みで敷き、ギアーオーブンに入れて200℃で24時間放置し、室温まで冷却して色相を目視で相対比較観察したところ、実施例1の化学式(1)を2質量部含有させた組成物より変色が大きかった。
(比較例2)
固有粘度0.9のPCTチップを乾燥した後ドラムタンブラーに入れ、無水ピロメリット酸を2質量部添加して混合した。つづいて、スクリュウ径46mmφ(L/D=36)の2軸溶融混練機のホッパーに投入し、バレル最高温度310 ℃で溶融混練してダイスから押し出し、水冷し、カットする工程でペレット化した。なお、ダイス出口のストランド温度は330℃でありあり、投入ペレットがホッパー下からスクリュウに搬送されダイスから押し出される時間をカラーペレットで測定したところ40秒であった。つづいて、このペレットを除湿乾燥機に入れて140℃で24時間放置し、室温まで冷却して表面を顕微鏡観察したところ、ブリーディングが観察された。
つづいて、これらペレットを除湿乾燥機に入れて140℃で24時間放置し、室温まで冷却して表面を顕微鏡観察したが、ブリーディング観察されなかった。
つづいて、これら乾燥済みペレットをシャーレに約5mm厚みで敷き、ギアーオーブンに入れて200℃で24時間放置し、室温まで冷却して色相を目視で相対比較観察したところ、実施例6の化学式(1)を2重量部含有させた組成物より変色が大きかった。
(比較例3)
固有粘度0.9のPETチップを乾燥した後ドラムタンブラーに入れ、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物(MCTC)を2重量部添加して混合した。を、2重量部添加して混合した。つづいて、スクリュウ径46mmφ(L/D=36)の2軸溶融混練機のホッパーに投入し、バレル最高温度280 ℃で溶融混練してダイスから押し出し、水冷し、カットする工程でペレット化した。なお、ダイス出口のストランド温度は300℃でありあり、投入ペレットがホッパー下からスクリュウに搬送されダイスから押し出される時間をカラーペレットで測定したところ40秒であった。つづいて、このペレットを除湿乾燥機に入れて140℃で24時間放置し、室温まで冷却して表面を顕微鏡観察したところ、ブリーディングが観察された。また、ペレットの黄変が観察された。
<粘度増加の比較>
実施例1〜15において除湿乾燥済操作で得られた各乾燥済みペレットを原料として、40mmTダイで厚さ0.4mmのシートを成形し、そのドローダウン性を、それぞれを、に対応するテトラカルボン酸二無水物添加前のポリエステルと比較したところ、すべての実施例に係るシート成形において(ダイス出口温度=約280℃)、耐ドローダウン性の改良、吐出量の安定化、厚み変動の低下が確認された。また、すべての効果において、添加量が多いものほど改良効果は大きかった。
なお、実施例11〜15に対応するリサイクルPETのテトラカルボン酸二無水物無添加品は安定的にシートができなかった。
<ガスバリアー性の比較>
実施例1〜5で得られたテトラカルボン酸二無水物を2質量部添加したPET樹脂組成物を材料として、標準のストレッチ−ブロー成形機を用いてブロー成形し、容量500ml、重さ約30gの携帯用プラスチックボトルを製造し、本発明にテトラカルボン酸二無水物を添加しないで製造した無添加PETと酸素透過性を、Oxtran 2/20,MOCONを用いて、温度25℃、相対湿度15%、酸素濃度100%の条件下で測定して酸素透過量(cc/日)で比較した。無添加PETボトルの透過量は0.15(cc/pkg/日)であったが、実施例1〜5で得られたPET樹脂組成物の透過量は、0.12(cc/pkg/日)であった。(特開平10−278972)
本発明に係るテトラカルボン酸二無水物は、各ポリエステル樹脂に対して高い親和性を有しており、それらの加工温度範囲において高い安定性を有している。
ポリエステル樹脂組成物は、本発明に係る特定の脂環式テトラカルボン酸二無水物を含有して溶融混練することにより、高温環境下での特性維持に優れ、また、シート状成形物成形特性に優れた組成物となる。
また、ポリエステルがリサイクルPETである場合には、再利用における成形安定性の付与に優れた効果を発揮する。
テトラカルボン酸二無水物を生成する反応経路図 実施例に係るテトラカルボン酸二無水物を生成する反応経路図

Claims (1)

  1. 熱可塑性ポリエステル系樹脂100質量部に対し、一般式(1)、(2)、(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物の少なくとも一つを0.1から10質量部添加して溶融混練して得られるポリエステル系樹脂組成物。
    Figure 0004485845
    Figure 0004485845
    Figure 0004485845
    一般式(1)〜(3)において、R1は水素原子、または炭素数1〜10のアルキル基を表し、R1はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R2は炭素数1〜10のアルキル基を表す。m、nは互いに独立の0〜5までの任意の整数であり、m+nが複数の場合、複数のR2は互いに同じでも異なってもよい。
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