JP4574978B2 - 複合粒子及び分散体 - Google Patents
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Description
本発明の分散体では、複数の有機固体物質を含む有機固体成分(A)で構成された粒子状の分散相が、少なくともオリゴ糖(B1)を含む水溶性助剤成分(B)で構成されたマトリックスに分散している。
複数の有機固体物質の組合せは特に制限されず、互いに相溶性の有機固体物質(樹脂など)であってもよく、互いに非相溶性の有機固体物質(樹脂など)であってもよい。分散相(又は複合粒子)において、例えば、互いに相溶性の複数の有機固体物質(樹脂など)を用いてアロイを形成してもよく、互いに非相溶の複数の有機固体物質(樹脂など)を用いて、相分離構造(例えば、海島構造、共連続相構造、コア−シェル構造(多層のコアシェル構造も含む)など)を形成してもよい。
ポリエステル系樹脂としては、例えば、ジカルボン酸成分とジオール成分との重縮合により得られるホモポリエステル又はコポリエステル;オキシカルボン酸を重縮合させて得られるホモポリエステル又はコポリエステル;ラクトンを開環重合させて得られるホモポリエステル又はコポリエステルが挙げられる。これらのポリエステル系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリアミド系樹脂としては、例えば、脂肪族ポリアミド系樹脂、脂環族ポリアミド系樹脂、芳香族ポリアミド系樹脂などが挙げられ、通常、脂肪族ポリアミド系樹脂が使用される。これらのポリアミド系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリウレタン系樹脂は、ジイソシアネート類とポリオール類(例えばジオール類)と必要により鎖伸長剤との反応により得ることができる。ジイソシアネート類としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート類、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの脂環族ジイソシアネート類、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート類、キシリレンジイソシアネートなどの芳香脂肪族ジイソシアネート類などが例示できる。
ポリ(チオ)エーテル系樹脂には、ポリアルキレングリコール、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリスルフィド系樹脂(ポリチオエーテル系樹脂)が含まれる。ポリアルキレングリコールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などのアルキレングリコールの単独又は共重合体(ポリC2-4アルキレングリコールなど)などが含まれる。これらのポリ(チオ)エーテル系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリカーボネート系樹脂には、ビスフェノール類(ビスフェノールAなど)をベースとする芳香族ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートなどの脂肪族ポリカーボネートなどが含まれる。これらのポリカーボネート系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリスルホン系樹脂には、ジハロゲノジフェニルスルホン(ジクロロジフェニルスルホンなど)とビスフェノール類(ビスフェノールA又はその金属塩など)との重縮合により得られるポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリルスルホン樹脂(商品名:RADEL)などが例示できる。これらのポリスルホン系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリオレフィン系樹脂には、α−C2-6オレフィンの単独又は共重合体、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ(メチルペンテン−1)などのオレフィンの単独又は共重合体、オレフィンと共重合性単量体との共重合体(エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体など)が挙げられる。これらのポリオレフィン系樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
(メタ)アクリル系樹脂としては、(メタ)アクリル系単量体((メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸C1-18アルキルエステル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリロニトリルなど)の単独又は共重合体、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体(MS樹脂など)などが挙げられる。好ましい(メタ)アクリル系樹脂には、ポリ(メタ)アクリル酸C1-5アルキル、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体(MS樹脂など)などが含まれる。これらの(メタ)アクリル系樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
スチレン系樹脂としては、スチレン系単量体(スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなど)の単独又は共重合体(ポリスチレン、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−α−メチルスチレン共重合体など)、スチレン系単量体と共重合性単量体との共重合体(スチレン−アクリロニトリル共重合体(AS樹脂)、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体(MS樹脂など)、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体などの共重合体など;アクリロニトリル−アクリル酸エステル−スチレン共重合体(AAS樹脂)、アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン−スチレン共重合体(ACS樹脂)、アクリロニトリル−酢酸ビニル−スチレン共重合体(AXS樹脂)などのスチレン系グラフト共重合体;ゴム成分の存在下、少なくともスチレン系単量体をグラフト重合したグラフト重合体、例えば、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS、又はゴムグラフトポリスチレン系樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピレンゴム−スチレン共重合体(AES樹脂)など)などが挙げられる。これらのスチレン系樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ビニル系樹脂には、ビニル系単量体の単独又は共重合体、あるいは他の共重合可能なモノマーとの共重合体などが含まれる。ビニル系単量体としては、例えば、ハロゲン含有ビニル単量体[例えば、塩素含有ビニル単量体(例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、クロロプレンなど)、フッ素含有ビニル単量体(例えば、フルオロエチレンなど)など]、カルボン酸ビニルエステル[酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、クロトン酸ビニル、安息香酸ビニルなどのビニルエステルなど]などが挙げられる。これらのビニル系樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
セルロース誘導体としては、セルロースエステル類(セルロースアセテート、セルロースフタレートなど)、セルロースカーバメート類(セルロースフェニルカーバメートなど)、セルロースエーテル類(シアノエチルセルロースなど)が挙げられる。これらのセルロース誘導体は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
熱可塑性エラストマーには、ポリアミド系エラストマー[ハードセグメントとしてのポリアミドブロック(脂肪族ポリアミドなど)と、ソフトセグメントとしての低ガラス転移温度を有するポリエーテル又はポリエステルブロック(ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシプロピレンなどのポリオキシC2-4アルキレンブロックなどのエーテルブロック;脂肪族ポリエステルブロックなど)とで構成されたブロック共重合体など]、ポリエステル系エラストマー[ハードセグメントしてのポリエステルブロック(ポリブチレンテレフタレートなどの芳香族系結晶性ポリエステル、液晶ポリエステルなど)と、ソフトセグメントとしての前記ポリエーテル又はポリエステルブロックとで構成されたブロック共重合体など]、ポリウレタン系エラストマー[ハードセグメントとしてのポリウレタンブロックと、ソフトセグメントとしての前記ポリエーテル又はポリエステルブロックとで構成されたブロック共重合体など]、ポリスチレン系エラストマー[ポリスチレンブロックとジエン又はオレフィンブロックとで構成されたブロック共重合体、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)ブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン(SIS)ブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロックコポリマー(SEPS)、ランダム型のスチレン−ブタジエンゴムの水素添加物(HSBR)など]、ポリオレフィン系エラストマー[ハードセグメントとしてのポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)と、ソフトセグメントとしてのゴム成分(エチレン−プロピレンゴム(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)など)とのブレンドなど]、ポリジエン系エラストマー(シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン系エラストマー、トランス1,4−ポリイソプレン系エラストマー、天然ゴム系エラストマーなど)、塩素系エラストマー[高重合度又は部分架橋の塩化ビニル樹脂(ハードセグメント)と可塑剤で可塑化された塩化ビニル樹脂(ソフトセグメント)とで構成されたブレンド型エラストマー、塩化ビニル樹脂(ハードセグメント)とゴム又はエラストマー成分(部分架橋ニトリルゴム、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなど)(ソフトセグメント)とで構成されたアロイ型エラストマーなどのポリ塩化ビニル系エラストマー;塩素化ポリエチレンなど]、フッ素系熱可塑性エラストマー[ハードセグメントとしてのフッ素樹脂(テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)など)と、ソフトセグメントとしてのフッ素ゴム(フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合ポリマーなど)とで構成されたABA型ブロック共重合体など]などが挙げられる。なお、熱可塑性エラストマーがブロック共重合体であるとき、ブロック構造は特に制限されず、トリブロック構造、マルチブロック構造、星形ブロック構造などであってもよい。
水溶性助剤成分は、少なくともオリゴ糖(B1)を含んでいる。また、オリゴ糖の熱溶融特性を調整するため、水溶性助剤成分は、さらに前記オリゴ糖を可塑化するための可塑化成分(B2)を含んでいてもよい。オリゴ糖(B1)と水溶性可塑化成分(B2)とを組み合わせると、有機固体成分(A)との混練において、水溶性助剤成分(B)の粘度を調整できる。なお、水溶性助剤成分は、有機固体成分と組み合わせて分散体を形成した後、適宜溶出又は洗浄することにより複合粒子(複合樹脂粒子など)を形成できる。
オリゴ糖(B1)は、2〜10分子の単糖類が、グリコシド結合を介して脱水縮合したホモオリゴ糖と、少なくとも2種類以上の単糖類及び/又は糖アルコールが、2〜10分子グリコシド結合を介して脱水縮合したヘテロオリゴ糖とに大別される。オリゴ糖(B1)としては、例えば、二糖類〜十糖類が挙げられ、通常、二糖類〜六糖類のオリゴ糖が使用される。オリゴ糖は、通常、常温で固体である。なお、これらのオリゴ糖は、無水物でもよい。また、オリゴ糖において、単糖類と糖アルコールとが結合していてもよい。なお、オリゴ糖は複数の糖成分で構成されたオリゴ糖組成物であってもよい。このようなオリゴ糖組成物であっても単にオリゴ糖という場合がある。オリゴ糖(又はオリゴ糖組成物)は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
水溶性可塑化成分(B2)としては、オリゴ糖(B1)が水和して水飴状態となる現象を発現できるものであればよく、例えば、糖類、糖アルコールなどが使用できる。これらの可塑化成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
糖類としては、オリゴ糖(B1)を有効に可塑化するために、通常、単糖類及び/又は二糖類が使用される。これらの糖類は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
糖アルコールとしては、アルジトール(グリシトール)などの鎖状糖アルコールであってもよく、イノシットなどの環式糖アルコールであってもよいが、通常は、鎖状糖アルコールが使用される。これらの糖アルコールは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
本発明では、前記分散体から、マトリックスを構成する水溶性助剤成分(B)を溶出し、分散相に対応し、複数の有機固体物質(樹脂など)を含む有機固体成分(A)で構成された複合粒子(複合樹脂粒子など)を製造する。
表1に示す組成の熱可塑性樹脂成分、水溶性助剤成分で構成された樹脂組成物を、ブラベンダー(東洋精機(株)製、ラボプラストミル)により設定温度200℃で5分間溶融混練した後、冷却して分散体を作製した。得られた分散体を60℃の湯水中に浸漬し、樹脂粒子の懸濁液を得た。孔径0.45μmのポリビニリデンフルオライド製のメンブレン膜を用いて、前記懸濁液から不溶分を分離することにより樹脂の微粒子を回収した。
樹脂1:ポリスチレン樹脂(東洋スチレン(株)製、GPPS HRM63C)
樹脂2:スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合樹脂(SBS樹脂)(JSR(株)製、TR2003)
樹脂3:ポリアミド12樹脂(ダイセル・デグサ(株)製、ダイアミドL1640)
樹脂4:ポリブチレンサクシネート−ポリカプロラクトン共重合樹脂(ダイセル化学工業(株)製、セルグリーンCBS17X)
樹脂5:ポリ乳酸(三井化学(株)製、レイシア H−100PL)。
(B1)オリゴ糖:デンプン糖(東和化成工業(株)製、還元デンプン糖化物PO−10、25℃においてB型粘度計で測定した50重量%水溶液の粘度:6.5PA・s)
(B2)可塑化成分:糖アルコール(東和化成工業(株)製、マリンクリスタルD(−)マンニトール)。
樹脂微粒子をエポキシ樹脂系化学反応型接着剤(コニシ(株)製、ボンドクイック5)と混合して、前記樹脂粒子が分散した隗状物を作成し、マイクロトームにより厚さ約0.05μm〜0.2μmの超箔切片に切り出した後、樹脂成分(A)及び樹脂成分(B)を染色し分けることが可能な染色剤(オスミウム酸、ルテニウム酸など)を用いて樹脂粒子を染色し、透過型電子顕微鏡を用いて構造観察を行った。参考のため、実施例2で得られた複合樹脂粒子を染色した状態(粒子の断面)の透過型電子顕微鏡写真を図3に示す。
回収された樹脂微粒子を乾燥した後、走査型電子顕微鏡を用いて微粒子の形状観察を行った。また、乾燥した樹脂微粒子の適当量を純水中に再び分散させることにより懸濁液を調製し、レーザー回折型粒度分布計(島津製作所(株)製、SALD−2000J)を用いて数平均粒子径を測定した。さらに、無作為に抽出した100個の樹脂微粒子に対して標準偏差及び変動係数を算出した。
Claims (21)
- 溶融可能な複数の有機固体物質を含む有機固体成分(A)と、少なくともオリゴ糖(B1)を含む水溶性助剤成分(B)とを溶融混練し、生成した組成物から、前記助剤成分(B)を溶出し、前記有機固体成分(A)で構成された複合粒子を製造する方法。
- 複合粒子が、助剤成分(B)に対して異なる親和性を有する複数の樹脂を含む樹脂成分(A)で構成されている請求項1記載の方法。
- 複数の有機固体物質がアロイを形成している請求項1記載の方法。
- 複合粒子が、第1の有機固体物質(A1)を含む芯部と、第2の有機固体物質(A2)を含む殻部とで構成されたコア−シェル構造を有している請求項1記載の方法。
- 殻部の厚みが、10nm〜1μmである請求項4記載の方法。
- 複数の有機固体物質のうち少なくとも1つの有機固体物質が、非付加重合反応により得られる樹脂である請求項1記載の方法。
- 有機固体成分(A)が、互いに非相溶で、かつ助剤成分(B)に対して親和性の異なる第1の有機固体物質(A1)及び第2の有機固体物質(A2)で構成されており、前記第1の有機固体物質(A1)と第2の有機固体物質(A2)との割合(重量比)が、(A1)/(A2)=30/70〜99/1である請求項1記載の方法。
- 有機固体成分(A)が、疎水性樹脂(A1)と、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、イミノ基、エーテル基、オキシアルキレン基、エステル基及びアミド基から選択された少なくとも一種の親水性基を有する親水性樹脂(A2)とで構成されている請求項1記載の方法。
- 親水性樹脂(A2)が、酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びセルロース誘導体から選択された少なくとも一種を含有する請求項8記載の方法。
- 複合粒子が、平均粒子径0.1〜100μm及び平均粒子径の変動係数60以下を有し、粒子の長径と短径との長さ比が、長径/短径=1.5/1〜1/1の球状粒子である請求項1記載の方法。
- 組成物が、有機固体成分(A)で構成された粒子状分散相と、水溶性助剤成分(B)で構成されたマトリックスとで形成されている請求項1記載の方法。
- オリゴ糖(B1)が少なくとも四糖類で構成されている請求項1記載の方法。
- オリゴ糖(B1)が、デンプン糖、ガラクトオリゴ糖、カップリングシュガー、フルクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖、大豆オリゴ糖、キチンオリゴ糖及びキトサンオリゴ糖から選択された少なくとも一種で構成されている請求項1記載の方法。
- オリゴ糖(B1)の50重量%水溶液の粘度が、温度25℃でB型粘度計で測定したとき、1Pa・s以上である請求項1記載の方法。
- 助剤成分(B)が、オリゴ糖(B1)とこのオリゴ糖(B1)を可塑化するための水溶性可塑化成分(B2)とで構成されている請求項1記載の方法。
- オリゴ糖(B1)が、有機固体成分(A)を構成する複数の有機固体物質のそれぞれの熱変形温度よりも高い温度で融点又は軟化点を示すか、若しくは分解し、可塑化成分(B2)の融点又は軟化点が、前記複数の有機固体物質のうち少なくとも1つの有機固体物質の熱変形温度以下である請求項15記載の方法。
- 可塑化成分(B2)が、糖類及び糖アルコールから選択された少なくとも一種で構成されている請求項15記載の方法。
- 糖アルコールが、エリスリトール、ペンタエリスリトール、アラビトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、ズルシトール及びマンニトールから選択された少なくとも一種である請求項17記載の方法。
- オリゴ糖(B1)と可塑化成分(B2)との割合(重量比)が、オリゴ糖(B1)/可塑化成分(B2)=99/1〜50/50である請求項15記載の方法。
- 有機固体成分(A)が複数の樹脂で構成されており、この複数の樹脂のそれぞれが、JIS K 7206で規定されるビカット軟化点60〜300℃を有し、温度25℃でB型粘度計で測定したとき、オリゴ糖(B1)の50重量%水溶液の粘度が3〜100Pa・sであり、前記複数の樹脂のビカット軟化点のうち最も低いビカット軟化点より30℃高い温度でJIS K 7210で規定されるメルトフローレートを測定したとき、オリゴ糖(B1)と可塑化成分(B2)とで構成された助剤成分(B)のメルトフローレートが1以上である請求項15記載の方法。
- 有機固体成分(A)と助剤成分(B)との割合(重量比)が、有機固体成分(A)/助剤成分(B)=55/45〜1/99である請求項1記載の方法。
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