JP5166967B2 - 耐アルコール性能が求められる用途のための不飽和ポリエステル樹脂組成物、それを用いた耐アルコール性能が求められる用途のための樹脂複合組成物及びアルコール系燃料用frp二重殻タンク - Google Patents
耐アルコール性能が求められる用途のための不飽和ポリエステル樹脂組成物、それを用いた耐アルコール性能が求められる用途のための樹脂複合組成物及びアルコール系燃料用frp二重殻タンク Download PDFInfo
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即ち、本発明は、二塩基酸成分と多価アルコール成分とから得られる不飽和ポリエステルと、重合性不飽和単量体とを含む不飽和ポリエステル樹脂組成物であって、前記二塩基酸成分は、70〜100モル%の不飽和二塩基酸と0〜30モル%の飽和二塩基酸とからなり、前記多価アルコール成分は、主鎖の炭素数が1〜3で且つ側鎖数が0又は1であるグリコールを50〜100モル%含有する耐アルコール性能が求められる用途のための不飽和ポリエステル樹脂組成物である。
<不飽和ポリエステル>
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、必須成分として、70〜100モル%の不飽和二塩基酸と0〜30モル%の飽和二塩基酸とからなる二塩基酸成分、好ましくは不飽和二塩基酸のみからなる二塩基酸成分と、主鎖の炭素数が1〜3で且つ側鎖数が0又は1であるグリコールを50〜100モル%含有する多価アルコール成分とをエステル化反応させて得られる不飽和ポリエステル、及び重合性不飽和単量体を含むことを特徴とする。
ここで不飽和二塩基酸としては、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸等を挙げることができ、これらは一種類のみを単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。飽和二塩基酸としては、例えば、フタル酸、無水フタル酸、ハロゲン化無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロフタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、ダイマー酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸無水物、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、またこれらのジアルキルエステル等の、芳香族二塩基酸、ハロゲン化飽和二塩基酸等を挙げることができ、これらは一種類のみを単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、本発明において使用する二塩基酸成分中に不飽和二塩基酸は70〜100モル%含まれる(飽和二塩基酸は0〜30モル%)必要があり、二塩基酸成分は不飽和二塩基酸のみからなることが好ましい。二塩基酸成分に占める不飽和二塩基酸の割合が70モル%未満であると、十分な耐アルコール性が得られない。
さらに、不飽和ポリエステルの不飽和二塩基酸成分中に、フマル酸は75モル%以上含まれることが好ましく、80モル%以上含まれることがより好ましい。不飽和二塩基酸成分に占めるフマル酸の割合が75モル%未満であると耐エタノール性が低下する場合がある。また、マレイン酸及び無水マレイン酸は、エステル化反応中にフマル酸へ転移することが公知であり、得られる不飽和ポリエステルが上記したフマル酸の含有割合を満たしていれば、反応原料としてフマル酸を用いなくてもよい。なお、分析方法は、核磁気共鳴分析装置(NMR)によるフマル酸のピークとその他の不飽和二塩基酸のピークとの積分比から容易に計算することができる。
その他の多価アルコ−ル成分としては、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチルー1,4−ブタンジオール、2−エチルー1,4−ブタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジエチレングリコ−ル、トリエチレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−ル、ジプロピレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ−ル、水素化ビスフェノ−ルA、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノ−ルA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA等に代表される2価フェノールとプロピレンオキシド又はエチレンオキシドに代表されるアルキレンオキサイドとの付加物、1,2,3,4−テトラヒドロキシブタン、グリセリン、トリメチロ−ルプロパン、ペンタエリスリトール、1,2−シクロヘキサングリコ−ル、1,3−シクロヘキサングリコ−ル、1,4−シクロヘキサングリコ−ル、1,4−シクロヘキサンジメタノ−ル、パラキシレングリコ−ル、ビシクロヘキシル−4,4’−ジオ−ル、2,6−デカリングリコ−ル、2,7−デカリングリコ−ル等を挙げることができる。
本発明で使用する重合性不飽和単量体としては、不飽和ポリエステルと架橋反応が可能となる不飽和単量体等が挙げられる。このような重合性不飽和単量体としては、ビニル基、又は(メタ)アクリロイル基を有するものが好ましい。ビニル基を有する単量体の具体的な例としては、スチレン、p−クロルスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、ジクロルスチレン、ジビニルベンゼン、t−ブチルスチレン、酢酸ビニル、ジアリールフタレート、トリアリールシアヌレート等が挙げられる。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、エポキシ(メタ)アクリレート及び/又は上記以外の不飽和ポリエステルを配合してもよく、好ましくは、上記した不飽和ポリエステル50〜100質量%に対し、エポキシ(メタ)アクリレート及び/又は上記以外の不飽和ポリエステル0〜50質量%である。
特に、FRPのマトリックス用、FRP成形品のゲルコート用あるいはトップコート用として使用する場合には、揺変性付与剤及び揺変性付与助剤を添加して、揺変性(チクソトロピー性)を付与させることが好ましい。揺変性付与剤の具体的な例としては、無水微粉末シリカ、アスベスト、クレー等が挙げられる。また、揺変性付与助剤の具体的な例としては、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリヒドロキシカルボン酸アミド、有機4級アンモニウム塩、BYK−R−605(商品名;ビックケミージャパン(株)製)等が挙げられる。これら揺変性付与剤を添加することで、樹脂に揺変性(チクソトロピー性)を付与することができ、樹脂が垂れ難くなり、水平面だけでなく立ち面などにも均一に樹脂を塗布でき、均一な樹脂硬化塗膜を形成できる。これらの揺変性付与剤は、不飽和ポリエステル樹脂組成物100質量部に対して0.2〜10質量部の範囲で添加することができる。
可塑剤の具体的な例としては、塩素化パラフィン、リン酸エステル、フタル酸エステル等が挙げられる。
また、増粘剤の具体的な例としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛等の金属酸化物が挙げられる。
消泡剤の具体的な例としては、シリコン系やポリマー系のものなど公知のものが使用できる。
紫外線吸収剤の具体的な例としては、2(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系、ベンゾエート系など公知のものが使用できる。更にヒンダードアミン系なども使用できる。これらの紫外線吸収剤は、不飽和ポリエステル樹脂組成物100質量部に対して0.01〜5質量部の範囲で添加することができる。
<製造例1>
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、無水マレイン酸 3.1モル、エチレングリコール 2.2モル及び1,5−ペンタンジオール 0.9モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら200℃まで昇温して、常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が30.8mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得た。なお、不飽和二塩基酸成分中に占めるフマル酸の割合は78モル%であった。次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加し、これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−1)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、フマル酸 3.3モル、1,2−プロパンジオール 2.3モル及び1,5−ペンタンジオール 1.0モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら200℃まで昇温して、常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が28.6mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得、次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加し、不飽和ポリエステルを得た。これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−2)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、無水マレイン酸 3.2モル、2−メチル−1,3−プロパンジオール 2.2モル及び1、5−ペンタンジオール 1.0モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら200℃まで昇温して、常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が23.3mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得、次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加した。なお、不飽和二塩基酸成分中に占めるフマル酸の割合は85モル%であった。これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−3)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、無水マレイン酸 3.4モル、エチレングリコール 2.4モル及びジプロピレングリコール 1.0モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら200℃まで昇温して、常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が27.2mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得、次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加した。なお、不飽和二塩基酸成分中に占めるフマル酸の割合は81モル%であった。これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−4)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、無水マレイン酸 3.2モル、1,2−プロパンジオール 2.2モル及びジプロピレングリコール 1.0モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら200℃まで昇温して、常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が24.5mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得、次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加した。なお、不飽和二塩基酸成分中に占めるフマル酸の割合は93モル%であった。これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−5)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、イソフタル酸 0.9モル、1,2−プロピレングリコール 2.2モル及び1,5−ペンタンジオール 0.9モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら190℃まで昇温して、その後徐々に215℃まで昇温してエステル化反応させ、酸価が9.5mgKOH/gなった時点で冷却し、120℃でフマル酸 2.2モルを仕込み、150℃から210℃で常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が9.8mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得、次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加した。これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−6)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、フマル酸 3モル及び1,5−ペンタンジオール 3モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら200℃まで昇温して、常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が9.8mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得、次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加した。これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−7)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、無水マレイン酸 0.7モル、フマル酸 0.7モル及びビスフェノ−ルAの2価フェノールとプロピレンオキシドとの付加物 1.4モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら200℃まで昇温して、常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が9.8mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得、次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加した。なお、不飽和二塩基酸成分中に占めるフマル酸の割合は93モル%であった。これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−8)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、イソフタル酸 0.8モル、1,2−プロパンジオール 1.0モル及びネオペンチルグリコール 1.8モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら190℃まで昇温して、その後徐々に215℃まで昇温してエステル化反応させ、酸価が9.5mgKOH/gなった時点で冷却し、120℃で無水マレイン酸 2.0モルを仕込み、150℃から210℃で常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が9.8mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得、次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加した。なお、不飽和二塩基酸成分中に占めるフマル酸の割合は90モル%であった。これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−9)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、無水マレイン酸 1.2モル、無水フタル酸 1.8モル、エチレングリコール 0.9モル及び1,2−プロパンジオール 2.1モルを仕込み、窒素気流下で加熱撹拌しながら200℃まで昇温して、常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が9.8mgKOH/gなった時点で冷却し、不飽和ポリエステルを得、次に、この不飽和ポリエステルにハイドロキノン 0.50質量部を添加した。なお、不飽和二塩基酸成分中に占めるフマル酸の割合は85モル%であった。これをスチレンに溶解させて、スチレン含量45質量%の不飽和ポリエステル樹脂組成物(PE−10)を調製した。
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四口フラスコに、ノボラック系のエポキシ樹脂(エピクロンN−740:大日本インキ株式会社製、エポキシ当量180) 476質量部を仕込み、攪拌しながら100℃まで昇温し、次にメチルハイドロキノン 0.7質量部、メタクリル酸 228質量部及び2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(セイクオールTDMP) 3.5質量部(触媒)を仕込み、攪拌しながら昇温し120℃から130℃で常法手順によりエステル化反応を行なった。酸価が9.5mgKOH/gになった時点で冷却し、ノボラック型エポキシメタクリレートを得、これをスチレンに溶解させて、スチレン含量30質量%のノボラック型エポキシメタクリレート樹脂組成物(VE−1)を調製した。
製造例1〜10で得た不飽和ポリエステル樹脂組成物又は製造例11で得たノボラック型エポキシメタクリレート樹脂組成物:100質量部に対し、重合開始剤としてパーメックN(日本油脂株式会社製) 1質量部及び8%オクチル酸コバルト 0.5質量部を添加したものを、厚さ3mmになるようにセットしたガラス板の間に流し込み、1日放置して常温硬化後、120℃で2時間アフターキュアして注型板を作製した。
得られた注型板を5cm×5cm角に切削し、耐エタノール性評価用試験片とした。
耐エタノール性については、上記で作製した試験片を温度40±1℃のエタノール液中に浸漬し、1ヶ月後の試験片の質量変化率、及びバーコル硬度保持率により評価を行った。なお、バーコル硬度は、「JIS−K−6911 バーコル硬さ」に準拠した方法により測定した。即ち、バーコル硬さ計934−1形を用いて試験片に対し10点以上を行い、それぞれの測定結果の平均値をバーコル硬度とした。
Claims (6)
- 二塩基酸成分と多価アルコール成分とから得られる不飽和ポリエステルと、重合性不飽和単量体とを含む不飽和ポリエステル樹脂組成物において、
前記二塩基酸成分は、70〜100モル%の不飽和二塩基酸と0〜30モル%の飽和二塩基酸とからなり、前記多価アルコール成分は、主鎖の炭素数が1〜3で且つ側鎖数が0又は1であるグリコールを50〜100モル%含有することを特徴とする耐アルコール性能が求められる用途のための不飽和ポリエステル樹脂組成物。 - 前記多価アルコール成分は、側鎖を含まないグリコールのみを含有することを特徴とする請求項1に記載の耐アルコール性能が求められる用途のための不飽和ポリエステル樹脂組成物。
- 前記多価アルコール成分は、エーテル結合を含まないグリコールのみを含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の耐アルコール性能が求められる用途のための不飽和ポリエステル樹脂組成物。
- 前記二塩基酸成分は、不飽和二塩基酸のみを含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の耐アルコール性能が求められる用途のための不飽和ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の耐アルコール性能が求められる用途のための不飽和ポリエステル樹脂組成物に対して、繊維強化材、充填材及び骨材からなる群から選択される少なくとも1種を配合して得られる耐アルコール性能が求められる用途のための樹脂複合組成物。
- 請求項5に記載の樹脂複合組成物を成形してなるアルコール系燃料用FRP二重殻タンク。
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