JP4574325B2 - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
(C1)カルボジイミド基と反応する基を有するプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a)とカルボジイミド基含有化合物(b)とを反応させた100グラムに対しカルボジイミド基の含量が1〜200mmolである樹脂組成物(c)と乳酸系樹脂(A)との反応物を含有する相容化剤(C1)
(C2)プロピレン系ポリオレフィンセグメント(a)と乳酸を構成成分として含むセグメント(d)とが共有結合を介してブロック状および/またはグラフト状に結合している構造を有する共重合体であり、プロピレン系ポリオレフィンセグメント(a)の数平均分子量が1000以上10万以下であり、乳酸を構成成分として含むセグメント(d)の数平均分子量が1000以上10万以下であり、プロピレン系ポリオレフィンセグメント(a)と乳酸を構成成分として含むセグメント(d)の重量組成が10/90〜90/10である相容化剤(C2)
(C3)アクリル単位を構成成分として含むセグメント(e)とプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a)が共有結合を介してブロック状および/またはグラフト状および/またはランダム状に結合している構造を有する相容化剤(C3)
[乳酸系樹脂]
本発明において、乳酸系樹脂(A)とは、L−乳酸および/またはD−乳酸を主たる構成成分とする重合体およびそれを主成分とする重合体組成物を意味するものであり、乳酸単位を少なくとも50モル%以上、好ましくは75モル%以上含有する重合体を主成分とする重合体組成物をいう。乳酸の重縮合や乳酸の環状二量体であるラクチドの開環重合によって合成され、該重合体の性質を著しく損なわない範囲で乳酸と共重合可能な他のモノマーが共重合されたもの、他の樹脂、添加剤等が混合された組成物でもよい。乳酸系樹脂(A)のなかではポリ乳酸が好ましい。ポリ乳酸としてL体或いはD体の構成成分が高くなると耐熱性等が向上するため、そのL体の量が90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、最も好ましくは98モル%以上である。或いはD体の量が90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、最も好ましくは98モル%以上である。
本発明で使用するポリプロピレン系樹脂(B)は、重合体構成単位としてプロピレン単位が少なくとも1モル%以上含有されるポリオレフィンを意味する。ポリプロピレン系樹脂(B)は、公知の方法で製造されたものを用いることができ、例えば高立体規則性触媒を用いてスラリー重合、気相重合あるいは液相塊状重合により製造されるもので重合方法としてはバッチ重合、連続重合のどちらの方法も採用することができる。
<1>23℃パラキシレンに不溶な成分(X)の13C−NMRスペクトルにより測定されるアイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率)が97%以上、好ましくは98.0〜100%、さらに好ましくは98.2〜99.5%の高結晶性である。
<2>ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求められるMw/Mn(重量平均分子量/数平均分子量)で表される分子量分布が6〜20、好ましくは8〜15である。
防ぎ、加工安定性・耐久性の向上のために下記の酸化防止剤および/または脂肪酸の非アルカリ金属塩成分を含有させてもよい。含有方法は特に制限されないが、通常重合パウダーに混合後、押出機にて溶融混練して含有させることができる。
本発明で使用する相容化剤とは、ポリマーブレンドにおける二種類の樹脂の性質の違いを緩和させ、相分離構造を安定化させる能力を有する高分子化合物である。一般に異なる二種の高分子(甲、乙)は低分子とことなり分子分散状態には混合しにくく、海島構造に相分離を起こしその力学的性質などは、甲と乙の混合比に対応する加成直線より低下する。相容化剤は相分離界面の状態を変える機能を有する。本発明の相容化剤は両相の界面に選択的に局在し両相の界面活性剤として働き、島相の分散性や海島界面の接着性を増大させ、力学的性質は加成直線上あるいはそれ以上に向上するものである。
(式中、
f :カルボジイミド基と反応する基を有するプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a1)の式量(g/mol)
M :カルボジイミド基と反応する基を有するプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a1)残基の含有量(wt%)
Mn:カルボジイミド基と反応をする基を有するプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a1)の数平均分子量である。)
更に好ましくは以下の式[2]を満足する範囲であり、最も好ましくは式[3]を満足する範囲である。
ポリカルボジイミドの合成法は特に限定されるものではないが、例えば有機ポリイソシアネートを、イソシアネート基のカルボジイミド化反応を促進する触媒の存在下で反応させることにより、ポリカルボジイミドを合成することができる。
アクリル単位を構成成分として含むセグメント(e)においては、アクリル単位を少なくとも50mol%以上含むことが必要であり、75mol%以上含有することが好ましい。アクリル単位としては、アクリル酸単位が好ましく、好適例としてメタクリル酸メチル単位、アクリル酸メチル単位、アクリル酸エチル単位およびアクリル酸ブチル単位をあげることができる。これらの構成成分が複数含まれていてもよい。
三井化学社製ポリプロピレン([η]=7.6)を、プラストミルを用いて窒素雰囲気下、360℃で熱分解処理した。処理して得られた重合体の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量測定から、26500g/molであった。IR分析の結果から、1重合体鎖当たり0.74個のビニリデン基が存在することが確認された。
上記により得られた末端水酸基含有ポリポリプロピレン57.4gを、脱気窒素置換された1L2口ナスフラスコに入れ、乾燥トルエン500ml、トリエチルアミン4.1ml、2−ブロモイソブチリルブロミド3.1mlをそれぞれ添加し、80℃に昇温し、3時間加熱撹拌した。
無機フィラー(E)としては一般的に公知なものが使用できる。具体的なものとしては、タルク、シリカ、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、ガラスビーズ、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、ワラストナイト、ケイ酸カルシウム繊維、炭素繊維、マグネシウムオキシサルフェート繊維、チタン酸カリウム繊維、酸化チタン、亜硫酸カルシウム、ホワイトカーボン、クレー、モンモリロナイト、硫酸カルシウムなどがあげられる。無機フィラー(E)は1種単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。無機フィラー(E)の中ではガラス繊維、炭素繊維、マイカ、タルクおよび炭酸カルシウムが好ましいが、タルクを用いると、得られる成形品の耐熱性および耐衝撃強度が高くなるので、タルクが好ましく用いられる。特に平均粒子径が0.1〜6μm、好ましくは0.5〜5μmのタルクが、耐熱性および耐衝撃強度の向上に対する寄与が顕著であるので望ましい。本発明の目的を損なわない範囲内で用途に応じて、乳酸系樹脂(A)10〜90重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)10〜90重量部(ただし、(A)と(B)の合計を100重量部とする)に対し、無機フィラー(E)の添加量は、0.1〜30重量部であることが好ましい。
衝撃強度を向上させるために、本発明の熱可塑性樹脂組成物(D)に一般的に公知なラバーを使用することができる。具体的なものとしては、エチレン・α−オレフィン共重合ゴム、共役ジエン系ゴム、スチレン系ゴムまたは生分解性のエステル系ゴム等のラバー成分を適宜量配合することもできる。このようなラバー(F)の具体的なものとしては、エチレン・1−ブテン共重合体ゴム、エチレン・1−オクテン共重合体ゴム、プロピレン・エチレン共重合体ゴム等のジエンを含まない非晶性または低結晶性のα−オレフィン共重合体;エチレン・プロピレン・ジシクロペンタジエン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・1、4−ヘキサジエン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・シクロオクタジエン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・メチレンノルボルネン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合ゴム等のエチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合体ゴム;エチレン・ブタジエン共重合体ゴム、またスチレン系ゴムとして具体的には、スチレン・ブタジエン・スチレン系のSBSラバー、スチレン・ブタジエン・ブチレン・スチレン系のSBBSラバー、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン系のSEBSラバー、さらにそれらを酸・塩基等で変性した、マレイン化変性SEBS、マレイン化変性SBBS、イミノ変性SEBS、イミノ変性SBBS、生分解性のエステル系ゴムとして具体的には、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンテレフタレートアジペート等およびそれらのイソシアネート架橋体が使用できる。ラバー(F)は1種単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。本発明の熱可塑性樹脂組成物(D)の耐熱性と耐衝撃強度の物性バランスが優れるものとしては、具体的にスチレン・エチレン・ブチレン・スチレン系のSEBSおよびスチレン・ブタジエン・ブチレン・スチレン系のSBBSをイミノ変性したものが望ましい。本発明の目的を損なわない範囲内で用途に応じて、乳酸系樹脂(A)10〜90重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)10〜90重量部(ただし、(A)と(B)の合計を100重量部とする)に対し、ラバー(F)の添加量は、0.1〜30重量部であることが好ましい。
なお、本発明において各種物性は下記の方法で測定し評価した。
得られた熱可塑性樹脂組成物(D)を用いて射出成形を行い、得られた射出成形品(厚み3.2mm)についてASTM D648に準拠した条件で測定した。尚、荷重は0.45MPa条件下で測定した。
(B)アイゾット衝撃強度
上記(A)と同様に得られた射出成形品(厚み3.2mm、成形ノッチ)についてASTM D256に準拠した条件で測定した。尚、測定温度は23℃雰囲気下で測定した。
カルボジイミド基と反応基を有するプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a1)(三井化学製変性PP;重量平均分子量:75000、マレイン酸変性比率:1%)75重量部、プロピレン系ポリオレフィンセグメント(a)(三井化学製ホモPP;230℃測定MFR:0.5g/10分)25重量部とカルボジイミド基含有化合物(b)(日清紡績株式会社製ポリカルボジイミド、商品名:カルボジライトHMV−8CA)6.6重量部を混合し、シリンダー温度250℃に設定したφ30mmの二軸押出機にて溶融混練し、樹脂組成物(c)を得た。この樹脂組成物(c)90重量部と乳酸系樹脂(A)としてポリ乳酸(A−1)(重量平均分子量:16万、比重:1.25、L体/D体=98.7/1.3)10重量部を混合し、溶融混練して相容化剤(C1)を得た。
乳酸系樹脂(A)としてポリ乳酸(A−1)(重量平均分子量:16万、比重:1.25、L体/D体=98.7/1.3)50重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)としてポリプロピレン(B−1)(230℃測定MFR:10g/10分、比重:0.91、23℃パラキシレンに不溶な成分(X)の13C−NMRスペクトルにより測定されるアイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率):98.5%、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求められるMw/Mn:12)50重量部、樹脂組成物(c)5重量部、無機フィラー(E)としてタルク(E−1)(富士タルク工業株式会社製;平均粒子径:4.2μm、見掛け密度:0.13g/ml、白色度:98.5%)10重量部およびラバー(F)としてスチレン・エチレン・ブチレン・スチレン系のSEBSラバー(F−1)(230℃測定MFR:4.5g/10分、比重:0.89、スチレン含量:18wt%)10重量部をミキサーで均一にブレンドし、TEM35BS二軸押出機(東芝機械株式会社製)を用いてシリンダー温度180℃で溶融混練の後ペレット化し、熱可塑性樹脂組成物(D)を得た。次にTi−80G2射出成形機(東洋機械金属株式会社製)で、シリンダー設定温度170〜200℃、金型温度80℃、射出+保圧時間10秒、冷却時間30秒の条件にて射出成形し、3.2mm厚のASTM試験片を得た。得られた試験片の0.45MPa荷重下の熱変形温度は105℃、23℃雰囲気下のアイゾット衝撃強度は83J/mであった。
ポリ乳酸(A−1)50重量部、ポリプロピレン(B−1)50重量部、樹脂組成物(c)5重量部、タルク(E−1)10重量部およびラバー(F−1)5重量部を[実施例1]と同様の方法で成形し、物性を測定した。結果を表1に示す。
ポリ乳酸(A−1)50重量部、ポリプロピレン(B−2)(230℃測定MFR:3g/10分、比重:0.91、23℃パラキシレンに不溶な成分(X)の13C−NMRスペクトルにより測定されるアイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率):98.2%、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求められるMw/Mn:10)50重量部、樹脂組成物(c)5重量部、タルク(E−1)10重量部およびラバー(F−1)10重量部を[実施例1]と同様の方法で成形し、物性を測定した。結果を表1に示す。
ポリ乳酸(A−1)50重量部、ポリプロピレン(B−1)25重量部、ポリプロピレン(B−2)25重量部、樹脂組成物(c)5重量部、タルク(E−1)10重量部およびラバー(F)としてスチレン・ブタジエン・ブチレン・スチレン系のSBBSラバーをイミノ変性したSBBSラバー(F−2)(230℃測定MFR:20g/10分、比重:0.91、スチレン含量:30wt%)5重量部を[実施例1]と同様の方法で成形し、物性を測定した。結果を表1に示す。
ポリ乳酸(A−1)50重量部、ポリプロピレン(B−3)(230℃測定MFR:3g/10分、比重:0.91、23℃パラキシレンに不溶な成分(X)の13C−NMRスペクトルにより測定されるアイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率):96.5%、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求められるMw/Mn:5)50重量部、樹脂組成物(c)5重量部、タルク(E−1)10重量部およびラバー(F−1)10重量部を[実施例1]と同様の方法で成形し、物性を測定した。結果を表1に示す。
ポリ乳酸(A−1)50重量部、ポリプロピレン(B−1)50重量部、タルク(E−1)10重量部およびラバー(F−1)5重量部を[実施例1]と同様の方法で成形し、物性を測定した。結果を表1に示す。
Claims (7)
- 乳酸系樹脂(A)10〜90重量部、23℃パラキシレンに不溶な成分(X)の13C−NMRスペクトルにより測定されるアイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率)が97%以上であり、かつゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求められるMw/Mnで表される分子量分布が6〜20であるポリプロピレン系樹脂(B)90〜10重量部(ただし、(A)と(B)の合計を100重量部とする)、相容化剤(C1)を0.1〜30重量部含んでなり、相容化剤(C1)が、カルボジイミド基と反応する基を有するプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a1)とカルボジイミド基含有化合物(b)とを反応させた100グラムに対しカルボジイミド基の含量が1〜200mmolである樹脂組成物(c)と乳酸系樹脂(A)とを反応させることにより得られたものであることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物(D)。
- 熱可塑性樹脂組成物(D)が、乳酸系樹脂(A)、ポリプロピレン系樹脂(B)、およびカルボジイミド基と反応する基を有するプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a1)とカルボジイミド基含有化合物(b)とを反応させた100グラムに対しカルボジイミド基の含量が1〜200mmolである樹脂組成物(c)を溶融混合して得ることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)。
- 無機フィラー(E)を0.1〜30重量部およびラバー(F)を0.1〜30重量部含んでなる請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)。
- 無機フィラー(E)がガラス繊維、炭素繊維、マイカ、タルクおよび炭酸カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の無機フィラーである請求項3に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)。
- ラバー(F)がオレフィン系ラバー、変性オレフィン系ラバー、スチレン系ラバーおよび変性スチレン系ラバーからなる群から選ばれる少なくとも1種のラバーである請求項3に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)。
- 乳酸系樹脂(A)10〜90重量部、23℃パラキシレンに不溶な成分(X)の13C−NMRスペクトルにより測定されるアイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率)が97%以上であり、かつゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求められるMw/Mnで表される分子量分布が6〜20であるポリプロピレン系樹脂(B)90〜10重量部(ただし、(A)と(B)の合計を100重量部とする)、相容化剤(C1)を0.1〜30重量部、無機フィラー(E)を0.1〜30重量部およびラバー(F)を0〜30重量部含み、相容化剤(C1)が、カルボジイミド基と反応する基を有するプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a1)とカルボジイミド基含有化合物(b)とを反応させた100グラムに対しカルボジイミド基の含量が1〜200mmolである樹脂組成物(c)と乳酸系樹脂(A)とを反応させることにより得られたものである、耐熱変形温度が80℃以上かつアイゾット衝撃強度が50J/m以上で有ることを特徴とする熱可塑性樹脂成形物(G)。
- 乳酸系樹脂(A)、ポリプロピレン系樹脂(B)、およびカルボジイミド基と反応する基を有するプロピレン系ポリオレフィンセグメント(a1)とカルボジイミド基含有化合物(b)とを反応させた100グラムに対しカルボジイミド基の含量が1〜200mmolである樹脂組成物(c)を溶融混合することを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物(D)の製造方法。
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