JP4839005B2 - ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形体 - Google Patents
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このような要望に応えるために、窓を形成するPC樹脂やコーティング層材料に近赤外線吸収剤及び/又は赤外線吸収剤を含有させ、これらの波長の光線をカットすることにより、室内や車内の温度上昇を抑制する検討がなされている。このような近赤外線吸収剤や赤外線吸収剤については種々検討されているが、屋外用途等の過酷な環境下で長期にわたり初期性能を十分に維持し得るものは未だ見出されていない。
PC樹脂用に好適な近赤外線吸収剤としては、フタロシアニン系近赤外線吸収剤や六ホウ化物等の無機系近赤外線吸収剤が知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。しかしながら、これらの近赤外線吸収剤を含むPC樹脂硬化物を、屋外曝露状態での促進評価のために、高温、高湿下に曝した場合、フタロシアニン系近赤外線吸収剤ではPC樹脂の分子量が低下し、無機系近赤外線吸収剤ではヘーズが増大するという問題がある。
すなわち、本発明は、以下のポリカーボネート樹脂組成物及びその成形体を提供するものである。
1. (A)界面縮合法により製造した末端水酸基量が50μmol/g以下のポリカーボネート樹脂100質量部と、(B)分光光度計で測定した近赤外線吸収極大ピークが950〜1300nmの範囲にある無機系近赤外線吸収剤0.0001〜0.05質量部を含み、残存塩素系溶剤含量が10質量ppm以下であることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
2. (B)成分の無機系近赤外線吸収剤が、六ホウ化物である上記1に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
3. 上記1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物からなる成形体。
上記一般式(1)において、R1及びR2は、それぞれハロゲン原子(例えば、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素)又は炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、各種ブチル基(n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基)、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基)である。
m及びnは、それぞれ0〜4の整数であって、mが2〜4の場合はR1は互いに同一であっても異なっていてもよいし、nが2〜4の場合はR2は互いに同一であっても異なっていてもよい。
Zは、炭素数1〜8のアルキレン基又は炭素数2〜8のアルキリデン基(例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、エチリデン基、イソプロピリデン基など)、炭素数5〜15のシクロアルキレン基又は炭素数5〜15のシクロアルキリデン基(例えば、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロペンチリデン基、シクロヘキシリデン基など)、あるいは単結合、−SO2−、−SO−、−S−、−O−、−CO−結合、もしくは次の式(2)あるいは式(2')
上記重合体は、通常、一般式(3)
すなわち、例えば、塩化メチレン等の溶媒中において、公知の酸受容体や分子量調節剤の存在下、二価フェノールとホスゲンのようなカーボネート前駆体との反応により製造することができる。
上記一般式( 3 ) で表される二価フェノールとしては様々なものを挙げることができる。
特に、2 , 2 − ビス( 4 − ヒドロキシフェニル) プロパン[ 通称、ビスフェノールA ]が好ましい。
ビスフェノールA 以外の二価フェノールとしては、例えば、ビス( 4 − ヒドロキシフェニル) メタン; 1 , 1 − ビス( 4 − ヒドロキシフェニル) エタン; 1 , 2 − ビス( 4 − ヒドロキシフェニル) エタンなどのビス( 4 − ヒドロキシフェニル) アルカン、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) シクロデカンなどのビス( 4 − ヒドロキシフェニル) シクロアルカン、4 , 4 ’ − ジヒドロキシジフェニル、ビス( 4 − ヒドロキシフェニル) オキシド、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) スルホン、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) ケトンなどが挙げられる。
この他、二価フェノールとしては、ハイドロキノンなどが挙げられる。
これらの二価フェノールは、それぞれ単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
また、これらの分子量調節剤は、効果を損ねない範囲で他のフェノール化合物等を併用しても差し支えない。
その多官能性芳香族化合物は、一般に分岐剤と称され、具体的には、1,1,1−トリス(4−ヒドキシフェニル)エタン、α,α’,α"−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、1−[α−メチル−α−(4’−ヒドロキシフェニル)エチル]−4−[α’,α’−ビス(4"−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、フロログルシン、トリメリット酸、イサチンビス(o−クレゾール)などが挙げられる。
このような特性を有するPC樹脂は、例えば、タフロンFN3000A、FN2500A、FN2200A、FN1900A、FN1700A、FN1500[商品名,出光興産株式会社製]のような芳香族PC樹脂として市販されている。
PC−POS共重合体には様々なものがあるが、好ましくは、下記一般式(1)
ここで、ポリカーボネート部の重合度は、3〜100が好ましく、又、ポリオルガノシロキサン部の重合度は、2〜500が好ましい。
このようなPC−POS共重合体は、例えば、予め製造されたポリカーボネート部を構成するポリカーボネートオリゴマー(以下、PCオリゴマーと略称する。)と、ポリオルガノシロキサン部を構成する末端に反応性基を有するポリオルガノシロキサン(例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリジエチルシロキサンなどのポリジアルキルシロキサンあるいはポリメチルフェニルシロキサンなど)とを、塩化メチレン、クロロベンゼン、クロロホルムなどの溶媒に溶解させ、ビスフェノールの水酸化ナトリウム水溶液を加え、触媒として、トリエチルアミンやトリメチルベンジルアンモニウムクロライドなどを用い、界面重縮合反応することにより製造することができる。
また、特公昭44−30105号公報に記載された方法や特公昭45−20510号公報に記載された方法によって製造されたPC−POS共重合体を用いることもできる。
PC樹脂における末端水酸基量は、出発原料の種類、量比、反応条件、製法等を変えることにより、適宜調節することかできる。
PC樹脂からの塩素系溶剤の除去は、押し出し時に水を添加することにより、あるいはかなりの長時間にわたり乾燥させることにより行うことができる。
本発明においては、無機系近赤外線吸収剤を含む混合物を用いることもでき、例えば、六ホウ化物(LaB6)20質量%、ZrO2及びアクリル系分散剤の混合物(商品名:KHDS−06、住友金属鉱山株式会社製)などが挙げられる。六ホウ化物を含むPC樹脂マスターバッチを用いることもでき、例えば、LaB6 0.3質量%含有のPC樹脂マスターバッチ(商品名:KHCS−06、住友金属鉱山株式会社製)などが挙げられる。
本発明においては、無機系近赤外線吸収剤と着色剤(顔料、染料)を併用すると、太陽光からの熱線の遮蔽が効果的に行われる。顔料及び染料としては、カーボンブラック、シアニン系グリーン有機顔料、アントラキノン系ヴァイオレット染料、キノリン系イエロー染料、アントラキノン系レッド染料などが挙げられる。これらは、二種以上を用いることが好ましく、より好ましくは三種以上である。また、顔料と染料を組み合わせて使用することが好ましい。
これらの着色剤の使用量は、通常、上記無機系近赤外線吸収剤の0.00001〜0.05質量%程度、好ましくは0.00005〜0.01質量%である。
本発明のPC樹脂組成物において、酸化防止剤の配合量は、PC樹脂100質量部に対して、通常0.005〜1質量部程度、好ましくは0.01〜0.3質量部である。
紫外線吸収剤の配合量は、PC樹脂100質量部に対して、通常0.005〜1質量部程度、好ましくは0.01〜0.6質量部である。
本発明のPC樹脂組成物は、上記(A)及び(B)成分、必要に応じて用いられる他の成分を配合し、混練することにより得られる。
この配合、混錬は、通常用いられている方法、例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等を用いる方法により行うことができる。なお、溶融混錬に際しての加熱温度は、通常260〜340℃の範囲で選ばれる。
本発明は、上記PC脂組成物からなる成形体をも提供する。本発明のPC樹脂組成物の成形温度も、通常260〜340℃の範囲で選ばれる。
製造例1(PC−Aの製造)
(A)工程:(1)クロロホーメート基含有PCオリゴマーの調製工程
濃度5.6質量%水酸化ナトリウム水溶液に、ビスフェノールA(BPA)濃度が13.5質量%になるようにBPAを溶解し、BPAの水酸化ナトリウム水溶液を調製した。内径6mm、管長30mの管型反応器に、上記BPAの水酸化ナトリウム水溶液を40L/hr及び塩化メチレンを15L/hrの流量で連続的に通すと共に、ホスゲンを4.0kg/hrの流量で連続的に通した。管型反応器はジャケット部分を有しており、ジャケットに冷却水を通して反応液の温度を40℃以下に保った。
管型反応器を出た反応液は、後退翼を備えた内容積40Lのバッフル付き槽型反応器へ連続的に導入され、ここに、BPAの水酸化ナトリウム水溶液を2.8L/hr、25質量%水酸化ナトリウム水溶液を0.07L/hr、水を17L/hr、1質量%トリエチルアミン水溶液を0.64L/hrで供給し、29〜32℃で反応を行った。槽型反応器から、反応液を連続的に抜き出し、静置することにより、水相を分離除去し塩化メチレン相を採取した。このようにして得られたPCオリゴマー溶液は、オリゴマー濃度314g/L、クロロホーメート基濃度0.73mol/Lであった。
邪魔板4枚、パドル型撹拌翼2枚及び冷却用ジャケットを備えた50L槽型反応器に、上記オリゴマー溶液10L、塩化メチレン5.7Lを仕込み、5℃まで冷却した。
次いで、トリエチルアミン1.0mLを仕込み、さらに、7℃に冷却した6.4質量%水酸化ナトリウム水溶液6410gを、撹拌下に添加し、反応温度を10〜12℃に制御しながら60分間反応を行った。有機相の一部を採取し、クロロホーメート基の濃度を測定したところ、0.03mol/Lであった。
工程(A)に続き、ビスフェノールAの水酸化ナトリウム水溶液スラリー(5.0質量%の水酸化ナトリウム水溶液1577gに亜二チオン酸ナトリウム1.0gを溶解させ、BPA 400gを懸濁させたもの)を添加し、撹拌しながら、25〜32℃にて60分間重縮合反応を行なった。
(B)工程で得られた反応液に、塩化メチレン20Lを加えた後、5.0質量%水酸化ナトリウム水溶液2632gを加え、20分間撹拌後静置させることにより、PCを含む有機相と過剰のビスフェノールA及び水酸化ナトリウムを含む水相とに分離し、有機相を反応器下部より抜き出して単離した。
このPC溶液を、その溶液に対して15体積%の0.2mol/Lの塩酸で洗浄した後、純水で2回洗浄を行い、洗浄後の水相の電気伝導度が0.01μS/m以下になったことを確認した。
(C)工程で得られたPC樹脂溶液を濃縮・粉砕し、得られたフレークを減圧下に110℃にて乾燥処理し、粘度平均分子量20,000、末端水酸基量160μmol/gのPC樹脂フレーク(PC−A)を得た。
製造例1で得られたPC−A 30質量部と、PC樹脂FN1900A[出光興産株式会社製、商品名]55質量部と、PC樹脂FN1700A[出光興産株式会社製、商品名]15質量部を混合した。
製造例1で得られたPC−A 38質量部と、PC樹脂FN1900A[出光興産株式会社製、商品名]44質量部と、PC樹脂FN1700A[出光興産株式会社製、商品名]18質量部を混合した。
製造例1で得られたPC−A 50質量部と、PC樹脂FN1500A[出光興産株式会社製、商品名]50質量部を混合した。
第1表に示す割合で各成分を配合し、ベント式二軸押出し機(東芝機械株式会社製、押出部の径50mm)に供給し、必要に応じてベント前に水を添加しながらシリンダー温度280℃でペレット化した。なお、実施例1〜8及び比較例1〜5において、酸化防止剤として亜リン酸エステル(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、商品名:イルガフォス168)0.07質量部を配合した。
得られたペレットを120℃で3〜8時間乾燥した後、射出成形を行い、80×80×3mmのプレートを作製した。成形は、射出成形機(機種名:IS−100EN、東芝機械株式会社製)を用い、成形温度280℃、金型温度80℃にて行った。上記プレートから切り出した試験片を用いて、性能を下記各種評価試験によって評価した。結果を第1表に示す。
[PC樹脂の物性測定]
(1)粘度数
ISO 1628に準拠して測定した。
(2)末端水酸基量
PC樹脂70mgを重クロロホルム0.6mLに室温下で溶解した後、1H−NMRを下記条件で測定し、水酸基末端由来のピーク、a(7.06,7.05ppm)、b(6.67,6.65ppm)、c(4.87ppm)から、末端水酸基量(単位:μmol/g)を求めた。
日本電子株式会社製;JNM−LA500
1H核共鳴周波数 ;500MHz
観測周波数の範囲 ;10000Hz
積算回数 ;256回
化学シフト ;TMSを0ppmにセットした。
FN2200A:ビスフェノールAポリカーボネート樹脂(出光興産株式会社製)
FN1900A:ビスフェノールAポリカーボネート樹脂(出光興産株式会社製)
FN1700A:ビスフェノールAポリカーボネート樹脂(出光興産株式会社製)
PC−1:ビスフェノールAポリカーボネート樹脂FN1900(出光興産株式会社製)を120℃、乾燥窒素ガス流通下で100時間乾燥させたもの。
PC−2:製造例2で得られたPC樹脂
PC−3:製造例3で得られたPC樹脂
PC−4:製造例4で得られたPC樹脂
KHDS−06:六ホウ化物(LaB6)20質量%、ZrO2及びアクリル系分散剤の混合物(住友金属鉱山株式会社製)
KHCS−06:LaB6 0.3質量%含有のPC樹脂マスターバッチ(住友金属鉱山株式会社製)
イーエクスカラーHA−1:フタロシアニン系近赤外線吸収剤(株式会社日本触媒製)
ITO:錫ドープ酸化インジウム系近赤外線吸収剤(シーアイ化成株式会社製)
Hostavin B−CAP XP:ベンジリデンマロネート構造を有する紫外線吸収剤(クラリアント社製)
(1)成形体中の塩素系溶剤含量
試験片を小片に粉砕し、これを液密閉容器内のトルエン中に、80℃、2時間以上の条件で浸漬して溶剤を抽出し、CD検出器付きガスクロマトグラフ装置にて、塩化メチレン及び四塩化炭素の定量分析を行った。
(2)耐久試験
耐スチーム試験の前後で下記の評価を行い、耐久性を評価した。耐スチーム試験は、120℃の飽和水蒸気下に48時間曝して取り出した後、23℃、湿度50℃の環境下で24時間放置することにより行った。
(a)ヘーズ
デジタルヘーズコンピューター(HGM−2DP、スガ試験機株式会社製)を用い、ヘーズを測定し、耐スチーム試験前後のヘーズの差ΔH(試験前−試験後)を求めた。
(b)粘度平均分子量
ウベローデ型粘度計を用いて、20℃における塩化メチレン溶液の粘度を測定し、これより極限粘度[η]を求め、[η]=1.23×10-5Mv0.83の式により、粘度平均分子量(Mv)を算出し、耐スチーム試験前後の粘度平均分子量の差ΔMv(試験前−試験後)を求めた。
(c)吸光度
分光光度計(UV−3100PC、株式会社島津製作所製)を用いて、波長1000nmにおける透過率(%)を測定し、耐久スチーム試験前後の透過率の比(試験後/試験前)を求めた。
Claims (3)
- (A)界面縮合法により製造した末端水酸基量が50μmol/g以下のポリカーボネート樹脂100質量部と、(B)分光光度計で測定した近赤外線吸収極大ピークが950〜1300nmの範囲にある無機系近赤外線吸収剤0.0001〜0.05質量部を含み、残存塩素系溶剤含量が10質量ppm以下であることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
- (B)成分の無機系近赤外線吸収剤が、六ホウ化物である請求項1に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物からなる成形体。
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