JP5522513B2 - Shape memory resin composition, shape memory resin molded body, and method of manufacturing shape memory resin molded body - Google Patents
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Description
本発明は、形状記憶樹脂組成物、形状記憶樹脂成形体、及び形状記憶樹脂成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a shape memory resin composition, a shape memory resin molded body, and a method for producing a shape memory resin molded body.
形状記憶材料は、所定の温度以上で変形する。変形した形状記憶材料を冷却すると、変形した形状が固定される。形状記憶材料を再度加熱すれば、変形前の形状が復元される。そのような形状記憶材料として、形状記憶性合金及び形状記憶樹脂が知られている。形状記憶性合金は、パイプ継手及び歯列矯正などに利用されている。形状記憶樹脂は、熱収縮チューブ、締め付けピン、ラミネート材、及びギブス等の医療用器具、などに利用されている。形状記憶樹脂は、形状記憶性合金と比べて、成形性に優れる、形状回復率が高い、軽量である、着色自在である、及び低コストである等のメリットを有しており、一層の用途拡大が期待されている。 The shape memory material is deformed at a predetermined temperature or higher. When the deformed shape memory material is cooled, the deformed shape is fixed. If the shape memory material is heated again, the shape before deformation is restored. As such shape memory materials, shape memory alloys and shape memory resins are known. Shape memory alloys are used for pipe joints and orthodontics. Shape memory resins are used in heat-shrinkable tubes, fastening pins, laminate materials, medical instruments such as gibbs, and the like. Shape memory resin has advantages such as excellent formability, high shape recovery rate, light weight, free coloring, and low cost compared to shape memory alloys. Expansion is expected.
形状記憶樹脂について説明する。図1は、形状記憶樹脂の形状が記憶されるメカニズムを示す図である。 The shape memory resin will be described. FIG. 1 is a diagram showing a mechanism for storing the shape of the shape memory resin.
形状記憶性樹脂組成物を加熱、溶融、及び固化して成形加工すると、図1(a)に示されるような形状記憶樹脂成形体が得られる。図1(b)は、図1(a)の一部を示す拡大図である。形状記憶樹脂成形体は、固定相及び可逆相を有しており、固定相間が可逆相により連結されている。固定相は、物理的結合あるいは化学的結合(架橋点)によって運動が拘束された部分であり、変形し難い部分である。可逆相は、固定相よりも自由に運動することが可能な部分であり、軟化温度T1以上の温度で流動的になる部分である。このような形状記憶性樹脂成形体では、初期形状(原形)が記憶される。 When the shape memory resin composition is heated, melted, and solidified for molding, a shape memory resin molded body as shown in FIG. 1A is obtained. FIG. 1B is an enlarged view showing a part of FIG. The shape memory resin molded body has a stationary phase and a reversible phase, and the stationary phases are connected by a reversible phase. The stationary phase is a portion in which movement is restricted by a physical bond or a chemical bond (cross-linking point), and is a portion that is not easily deformed. The reversible phase is a portion that can move more freely than the stationary phase, and is a portion that becomes fluid at a temperature equal to or higher than the softening temperature T1. In such a shape memory resin molded product, the initial shape (original shape) is stored.
形状記憶樹脂成形体を所望する形状に変形させるには、固定相は溶融せずに可逆相のみが溶融する温度になるように、加熱する。これにより、図1(c)に示されるように、可逆相だけが流動状態になり、形状記憶樹脂成形体が軟化する。軟化した形状記憶樹脂成形体に外力を加えると、図1(d)に示されるように、所望する形状に変形させることができる。変形した形状記憶樹脂成形体を、固化温度T2以下にまで冷却すると、図1(e)に示されるように、可逆相が固化し、変形後の形状が固定される。 In order to deform the shape memory resin molded body into a desired shape, the stationary phase is not melted but heated so that only the reversible phase is melted. Thereby, as FIG.1 (c) shows, only a reversible phase will be in a fluid state and a shape memory resin molded object will soften. When an external force is applied to the softened shape memory resin molded body, it can be deformed into a desired shape as shown in FIG. When the deformed shape memory resin molded body is cooled to a solidification temperature T2 or lower, the reversible phase is solidified and the deformed shape is fixed as shown in FIG.
変形後の形状が固定された形状記憶樹脂成形体においては、一時的に固定されている可逆相により、形状が保たれている。従って、再度、軟化温度T1以上の温度に加熱すれば、可逆相がゴム状特性を示し、安定状態になる。その結果、図1(c)に示されるように、初期形状が復元される。その後、固化温度T2以下にまで冷却することにより、可逆相が硬化し、初期形状の形状記憶樹脂成形体が得られる。 In the shape memory resin molded body in which the shape after deformation is fixed, the shape is maintained by the reversible phase temporarily fixed. Therefore, if the temperature is again heated to a temperature equal to or higher than the softening temperature T1, the reversible phase exhibits rubbery characteristics and becomes stable. As a result, the initial shape is restored as shown in FIG. Thereafter, by cooling to a solidification temperature T2 or lower, the reversible phase is cured and a shape memory resin molded body having an initial shape is obtained.
関連技術として、特許文献1(特開2008−121004号公報)に記載された形状記憶樹脂が挙げられる。この公報には、架橋部位となる官能基を複数有し、数平均分子量が500以上3000以下の結晶性樹脂を架橋した三次元構造を有する形状記憶樹脂であって、結晶溶融温度(Tm)が60℃以上かつ結晶化温度(Tc)が45℃であることを特徴とする、形状記憶樹脂が開示されている。 As a related technique, there is a shape memory resin described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-121024). This publication discloses a shape memory resin having a three-dimensional structure in which a crystalline resin having a plurality of functional groups serving as crosslinking sites and having a number average molecular weight of 500 or more and 3000 or less is crosslinked and having a crystal melting temperature (Tm). There is disclosed a shape memory resin characterized by being 60 ° C. or higher and a crystallization temperature (Tc) of 45 ° C.
別の関連技術として、特許文献2(特開2009−96885号公報)に記載された形状記憶樹脂が挙げられる。この公報には、架橋部位となる官能基を複数有し、数平均分子量が2000以上、30000以下である結晶性樹脂を、結晶性樹脂の官能基と同種の官能基を有する多官能化合物及びリンカーを用いて架橋した三次元構造を有し、結晶溶融温度(Tm)が60℃以上且つ結晶化温度(Tc)が45℃以下であることを特徴とする、形状記憶樹脂が開示されている。 As another related technique, there is a shape memory resin described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-96885). In this publication, a crystalline resin having a plurality of functional groups serving as crosslinking sites and having a number average molecular weight of 2000 or more and 30000 or less, a polyfunctional compound having a functional group of the same type as the functional group of the crystalline resin, and a linker There is disclosed a shape memory resin having a three-dimensional structure cross-linked by using a crystal melting temperature (Tm) of 60 ° C. or higher and a crystallization temperature (Tc) of 45 ° C. or lower.
更に別の関連技術として、特許文献3(特開昭63−179955号公報)に記載された形状記憶性樹脂材料が挙げられる。この公報には、(A)結晶性ブロック共重合体97〜30重量%と、(B)温度25℃〜150℃の範囲に融点を有する低融点の結晶性重合体3〜70重量%を含む形状記憶性樹脂材料が維持されている。 As another related technique, there is a shape memory resin material described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 63-179955). This publication includes (A) 97 to 30% by weight of a crystalline block copolymer and (B) 3 to 70% by weight of a low melting crystalline polymer having a melting point in the temperature range of 25 ° C to 150 ° C. The shape memory resin material is maintained.
更に別の関連技術として、特許文献4(特開2004−300292号公報)に記載された形状記憶ポリマー半硬化材料が挙げられる。この公報には、2官能又は3官能もしくは2官能と3官能からなるイソシアネートと、ポリオールと、活性水素基を含む2官能の鎖延長剤とを官能基のモル比で、イソシアネート:ポリオール:鎖延長剤=5.0〜1.0:1.0:4.0〜0を含むマトリックス樹脂組成物からなることを特徴とする形状記憶ポリマー半硬化材料が開示されている。 As another related technique, there is a shape memory polymer semi-cured material described in Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-300292). This publication discloses a difunctional, trifunctional, or bifunctional and trifunctional isocyanate, a polyol, and a bifunctional chain extender containing an active hydrogen group in a molar ratio of functional groups: isocyanate: polyol: chain extension. A shape memory polymer semi-cured material comprising a matrix resin composition containing an agent = 5.0 to 1.0: 1.0: 4.0 to 0 is disclosed.
形状記憶樹脂成形体として、軟化温度T1が高い材料を用いた場合には、固化温度T2も高くなる傾向にある。軟化温度T1及び固化温度T2が低い場合には、低い温度で変形操作を行うことができる。しかし、軟化温度T1が低ければ、変形させるつもりがなくても、温度上昇によって変形してしまい易くなる。すなわち、軟化温度T1が低い形状記憶樹脂成形体は、耐熱性が低くなる。逆に、軟化温度T1が高い形状記憶樹脂成形体は、耐熱性が高い。しかし、軟化温度T1が高ければ、固化温度T2も高くなりやすい。変形操作は、固化温度T2以上の温度で行われる必要がある。形状記憶樹脂成形体を高温下で取り扱う必要があり、安全面などで特別な配慮が必要になる。 When a material having a high softening temperature T1 is used as the shape memory resin molding, the solidification temperature T2 tends to be high. When the softening temperature T1 and the solidification temperature T2 are low, the deformation operation can be performed at a low temperature. However, if the softening temperature T1 is low, even if the softening temperature T1 is not intended to be deformed, the softening temperature T1 is likely to be deformed due to the temperature rise. That is, the shape memory resin molded body having a low softening temperature T1 has low heat resistance. Conversely, a shape memory resin molded body having a high softening temperature T1 has high heat resistance. However, if the softening temperature T1 is high, the solidification temperature T2 tends to be high. The deformation operation needs to be performed at a temperature equal to or higher than the solidification temperature T2. It is necessary to handle the shape memory resin molded body at a high temperature, and special considerations are necessary in terms of safety.
軟化温度T1が高く、固化温度T2が低い形状記憶樹脂成形体を用いれば、耐熱性を高めることができ、変形時にも容易に取り扱うことができると考えられる。しかし、そのような形状記憶樹脂成形体は、これまでに報告されていない。 If a shape memory resin molded body having a high softening temperature T1 and a low solidification temperature T2 is used, the heat resistance can be increased, and it can be easily handled even during deformation. However, no such shape memory resin molding has been reported so far.
本発明に係る形状記憶樹脂組成物は、分子中に架橋部位となる複数の架橋官能基を有する、結晶性樹脂成分と、前記複数の架橋反応基と結合することにより、前記結晶性樹脂成分を架橋させる、リンカーと、添加剤とを含有する。前記複数の架橋官能基の各々は、水素結合における水素供与体又は水素受容体を有する。前記添加剤は、前記各架橋官能基と水素結合が形成可能であるように、水素結合における水素受容体又は水素供与体を有している。 The shape memory resin composition according to the present invention has a crystalline resin component having a plurality of cross-linking functional groups to be cross-linked sites in the molecule, and the crystalline resin component by binding to the plurality of cross-linking reactive groups. Contains a linker to be crosslinked and an additive. Each of the plurality of cross-linking functional groups has a hydrogen donor or hydrogen acceptor in a hydrogen bond. The additive has a hydrogen acceptor or a hydrogen donor in a hydrogen bond so that a hydrogen bond can be formed with each of the cross-linking functional groups.
本発明に係る形状記憶樹脂成形体は、上述の形状記憶樹脂組成物の前記結晶性樹脂成分を架橋して得られるものである。 The shape memory resin molded body according to the present invention is obtained by crosslinking the crystalline resin component of the above-described shape memory resin composition.
本発明に係る形状記憶樹脂成形体の製造方法は、上述の形状記憶樹脂組成物を準備する工程と、前記形状記憶樹脂組成物の形状を、所望する形状にする工程と、前記所望する形状にする工程の後に、前記結晶性樹脂成分を前記リンカーを介して架橋させ、成形体を得る工程とを具備する。 The method for producing a shape memory resin molded body according to the present invention includes a step of preparing the above-described shape memory resin composition, a step of changing the shape of the shape memory resin composition to a desired shape, and the desired shape. And the step of crosslinking the crystalline resin component via the linker to obtain a molded body.
本発明によれば、耐熱性を高めることができ、低い温度で変形操作を行うことができる、形状記憶樹脂組成物、形状記憶樹脂成形体、及び形状記憶樹脂成形体の製造方法が提供される。 According to the present invention, there are provided a shape memory resin composition, a shape memory resin molded body, and a method for manufacturing a shape memory resin molded body, which can improve heat resistance and can be deformed at a low temperature. .
続いて、本発明の実施形態について説明する。 Subsequently, an embodiment of the present invention will be described.
本発明者は、形状記憶樹脂として、Tc型形状記憶樹脂を用いることについて考えた。Tc型形状記憶樹脂は、結晶化温度Tcと結晶相溶融温度(溶融温度Tm)とを有している。結晶化温度Tcは、冷却時に、分子運動が凍結され、樹脂が結晶化する温度である。溶融温度Tmは、加熱時に、分子運動により樹脂が溶融する温度である。Tc型形状記憶樹脂は、溶融温度Tm以上に加温されると、変形可能になる。加温されたTc型形状記憶樹脂を、結晶化温度Tc以下に冷却すると、形状が固定される。すなわち、溶融温度Tmは軟化温度T1と捉えることができ、結晶化温度Tcは固化温度T2と捉えることができる。結晶化が起こるには、分子が配向することが必要である。分子サイズの大きな樹脂は、分子が配向しにくくなる。そのため、結晶化温度Tcは、溶融温度Tmに比べると、多少低くなる。 The present inventor has considered using a Tc type shape memory resin as the shape memory resin. The Tc-type shape memory resin has a crystallization temperature Tc and a crystal phase melting temperature (melting temperature Tm). The crystallization temperature Tc is a temperature at which molecular motion is frozen and the resin crystallizes during cooling. The melting temperature Tm is a temperature at which the resin melts due to molecular motion during heating. The Tc-type shape memory resin can be deformed when heated to the melting temperature Tm or higher. When the heated Tc type shape memory resin is cooled below the crystallization temperature Tc, the shape is fixed. That is, the melting temperature Tm can be regarded as the softening temperature T1, and the crystallization temperature Tc can be regarded as the solidification temperature T2. For crystallization to occur, the molecules must be oriented. A resin having a large molecular size makes it difficult to orient the molecules. Therefore, the crystallization temperature Tc is somewhat lower than the melting temperature Tm.
本発明者は、結晶化温度Tcと溶融温度Tmとの差を大きくすることについて考えた。すなわち、溶融温度Tmが高く、結晶化温度Tcが低い形状記憶樹脂を用いることを考えた。溶融温度Tmを高めることにより、耐熱性を高めることができる。一方、結晶化温度Tcを下げることにより、低温領域においても変形操作が可能になる。耐熱性と操作性とを両立させることができる。 The inventor has considered increasing the difference between the crystallization temperature Tc and the melting temperature Tm. That is, it was considered to use a shape memory resin having a high melting temperature Tm and a low crystallization temperature Tc. By increasing the melting temperature Tm, the heat resistance can be increased. On the other hand, by lowering the crystallization temperature Tc, a deformation operation can be performed even in a low temperature region. Both heat resistance and operability can be achieved.
本発明者は、鋭意検討の結果、水素結合を利用することにより、溶融温度Tmをあまり低下させずに、結晶化温度Tcだけを大幅に下げられることを見出した。そして、これを利用することを考えた。すなわち、本実施形態に係る形状記憶樹脂組成物は、結晶性樹脂成分(A)、リンカー(B)、及び添加剤(C)を含有する樹脂組成物である。結晶性樹脂成分(A)は、分子中に、架橋部位となる複数の架橋官能基を有している。リンカー(B)は、結晶性樹脂成分(A)の架橋反応基と結合することにより、結晶性樹脂成分(A)を架橋させるものである。結晶性樹脂成分(A)に含まれる複数の架橋反応基の各々は、水素結合における水素供与体又は水素受容体を有している。添加剤(C)は、各架橋官能基と水素結合が形成可能となるように、水素結合における水素受容体又は水素供与体を有している。 As a result of intensive studies, the present inventor has found that by using hydrogen bonding, only the crystallization temperature Tc can be greatly reduced without significantly reducing the melting temperature Tm. And I thought about using this. That is, the shape memory resin composition according to this embodiment is a resin composition containing a crystalline resin component (A), a linker (B), and an additive (C). The crystalline resin component (A) has a plurality of cross-linking functional groups serving as cross-linking sites in the molecule. The linker (B) crosslinks the crystalline resin component (A) by binding to the crosslinking reactive group of the crystalline resin component (A). Each of the plurality of crosslinking reactive groups contained in the crystalline resin component (A) has a hydrogen donor or a hydrogen acceptor in a hydrogen bond. The additive (C) has a hydrogen acceptor or a hydrogen donor in a hydrogen bond so that a hydrogen bond can be formed with each cross-linking functional group.
この形状記憶樹脂組成物を用いれば、耐熱性が高いのにもかかわらず、低温領域で変形操作が可能である形状記憶樹脂成形体が得られる。以下に、この点について説明する。 By using this shape memory resin composition, it is possible to obtain a shape memory resin molded body that can be deformed in a low temperature region despite its high heat resistance. This point will be described below.
上述の形状記憶樹脂組成物の形状を、所望する初期形状に整える。そして、架橋反応を進行させる。結晶性樹脂成分の架橋官能基がリンカーを介して架橋し、三次元構造を形成する。これにより、形状記憶樹脂成形体が得られる。得られた形状記憶樹脂成形体では、架橋官能基が固定相を形成し、結晶性樹脂成分の架橋官能基以外の部分が可逆相を形成する。ここで、添加剤は、水素結合により架橋官能基と結合し、架橋部分を拘束する。添加剤の立体障害などにより、結晶性樹脂成分の結晶化運動が拘束される。これにより、結晶化温度Tcを低下させることができる。しかし、水素結合は、共有結合などと比較すると弱い結合である。そのため、結晶相が常温でも徐々に成長し添加剤を加えなかった場合と同程度に安定な結晶相となり、添加剤は、結晶性樹脂成分の溶融温度Tmにはさほど影響を与えない。従って、溶融温度Tmと結晶化温度Tcとの差を大きくすることができる。また、添加剤により結晶化運動が拘束されることにより、結晶化速度が遅くなる。すなわち、高温状態から結晶化温度Tc以下の温度に冷却する場合、結晶化温度Tcに到達してから形状が固定化されるまでの間に時間的余裕を持たせることができる。その間に変形操作を行うことが可能である。この度合いが大きいと、DSCではTcやHcが観測できなくなる。すなわち、耐熱性が高いのにもかかわらず、低温領域で変形操作が可能である形状記憶樹脂成形体が得られる。また、結晶性樹脂成分の結晶化運動は、完全に阻害されるわけではなく、遅い速度ではあるが進行する。従って、最終的な結晶化度が下がることもない。 The shape of the above-mentioned shape memory resin composition is adjusted to a desired initial shape. And a crosslinking reaction is advanced. The cross-linking functional group of the crystalline resin component is cross-linked through a linker to form a three-dimensional structure. Thereby, a shape memory resin molding is obtained. In the obtained shape memory resin molding, the cross-linking functional group forms a stationary phase, and the portion other than the cross-linking functional group of the crystalline resin component forms a reversible phase. Here, an additive couple | bonds with a crosslinking functional group by a hydrogen bond, and restrains a bridge | crosslinking part. The crystallization movement of the crystalline resin component is restricted by the steric hindrance of the additive. Thereby, the crystallization temperature Tc can be lowered. However, hydrogen bonds are weak bonds compared to covalent bonds and the like. Therefore, the crystal phase grows gradually even at room temperature and becomes a crystal phase that is as stable as when no additive is added, and the additive does not significantly affect the melting temperature Tm of the crystalline resin component. Therefore, the difference between the melting temperature Tm and the crystallization temperature Tc can be increased. Further, the crystallization speed is slowed by restraining the crystallization movement by the additive. That is, when cooling from a high temperature state to a temperature equal to or lower than the crystallization temperature Tc, a time margin can be provided between the time when the temperature reaches the crystallization temperature Tc and the time when the shape is fixed. In the meantime, a deformation operation can be performed. When this degree is large, Tc and Hc cannot be observed by DSC. That is, it is possible to obtain a shape memory resin molded body that can be deformed in a low temperature region despite its high heat resistance. Further, the crystallization movement of the crystalline resin component is not completely inhibited and proceeds at a slow speed. Therefore, the final crystallinity does not decrease.
(形状記憶樹脂組成物)
続いて、形状記憶樹脂組成物に用いられる各成分について詳述する。
(Shape memory resin composition)
Then, each component used for a shape memory resin composition is explained in full detail.
(A);結晶性樹脂成分
本実施形態で用いられる結晶性樹脂成分は、1分子中に、架橋部位となる複数の架橋官能基を有する。結晶性樹脂成分は、架橋官能基においてリンカーと架橋反応を行い、三次元構造を形成する。架橋官能基とリンカーとによる架橋反応は、付加反応、縮合反応、及び共重合反応のいずれであってもよい。また、架橋官能基としては、添加剤との間で水素結合を形成することが可能である基が用いられる。すなわち、架橋官能基は、水素結合における水素供与体又は水素受容体を有している。
(A); Crystalline resin component The crystalline resin component used in the present embodiment has a plurality of cross-linking functional groups serving as cross-linking sites in one molecule. The crystalline resin component undergoes a crosslinking reaction with a linker at the crosslinking functional group to form a three-dimensional structure. The crosslinking reaction between the crosslinking functional group and the linker may be any of an addition reaction, a condensation reaction, and a copolymerization reaction. In addition, as the crosslinking functional group, a group capable of forming a hydrogen bond with the additive is used. That is, the cross-linking functional group has a hydrogen donor or hydrogen acceptor in hydrogen bonding.
結晶性樹脂成分が有する架橋官能基の数は、リンカーを介した架橋反応によって三次元構造が形成されるような数である必要がある。詳細は後述するが、リンカーとしては、結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基と架橋反応を行う官能基を有するものが用いられる。結晶性樹脂成分の架橋官能基数及びリンカーの官能基数の何れか一方は、3つ以上である必要がある。ただし、架橋官能基として分岐構造が形成可能なものを用いた場合であれば、結晶性樹脂成分の架橋官能基数及びリンカーの官能基数は、それぞれ2つ以上であればよい。また、架橋官能基は、結晶性樹脂成分の主鎖の末端に設けられていることが好ましい。 The number of cross-linking functional groups possessed by the crystalline resin component needs to be such that a three-dimensional structure is formed by a cross-linking reaction via a linker. Although details will be described later, a linker having a functional group that undergoes a crosslinking reaction with a crosslinking functional group contained in the crystalline resin component is used. One of the number of cross-linking functional groups of the crystalline resin component and the number of functional groups of the linker needs to be 3 or more. However, if a crosslinkable functional group that can form a branched structure is used, the number of crosslinkable functional groups of the crystalline resin component and the number of functional groups of the linker may be two or more, respectively. The cross-linking functional group is preferably provided at the end of the main chain of the crystalline resin component.
結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基として、具体的には、ヒドロキシ基、カルボキシ基、イソシアネート基、シアネート基、アミノ基、イミノ基、カルバモイル基、スクシンイミノ基、及びエポキシ基等を挙げることができる。架橋官能基としては、アミド結合やウレタン結合を形成するものが好ましく用いられる。リンカー(B)として、ポリカルボン酸、及びポリイソシアネート等が用いられる場合には、結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基としてヒドロキシ基を用いることが、特に好ましい。 Specific examples of the cross-linking functional group contained in the crystalline resin component include hydroxy group, carboxy group, isocyanate group, cyanate group, amino group, imino group, carbamoyl group, succinimino group, and epoxy group. . As the crosslinking functional group, those that form an amide bond or a urethane bond are preferably used. When a polycarboxylic acid, polyisocyanate, or the like is used as the linker (B), it is particularly preferable to use a hydroxy group as a crosslinking functional group contained in the crystalline resin component.
結晶性樹脂成分は、人工合成物、天然物抽出物、及び天然物を用いて合成したもののいずれであってもよい。但し、廃棄処理する際に環境破壊を抑制することができる点から、生分解性を有していることが好ましい。 The crystalline resin component may be any of an artificial synthetic product, a natural product extract, and a product synthesized using a natural product. However, it is preferable to have biodegradability from the viewpoint that environmental destruction can be suppressed during disposal.
結晶性樹脂成分として、具体的には、ポリエステル類、ポリアミド類や、ポリエーテル類等を挙げることができる。これらは、分子間の結合力が適度であり、熱可塑性に優れ、溶融時の粘度が著しく上昇することがなく、良好な成形加工性を有することから好ましい。そのような結晶性樹脂成分としては、縮重合物、天然物抽出物、これらの誘導体、及びこれらの変性体などを用いることができる。その縮重合物は、モノマー、オリゴマー、ポリマー、これらの誘導体、及びこれらの変性体などを用いて合成することができる。そのモノマー、オリゴマー、及びポリマーとしては、人工合成によって得られるものが用いられてもよく、バイオマス原料から得られるものが用いられてもよい。 Specific examples of the crystalline resin component include polyesters, polyamides, and polyethers. These are preferable because the bonding force between molecules is moderate, the thermoplasticity is excellent, the viscosity at the time of melting is not significantly increased, and the moldability is good. As such a crystalline resin component, polycondensation products, natural product extracts, derivatives thereof, and modified products thereof can be used. The polycondensation product can be synthesized using monomers, oligomers, polymers, derivatives thereof, and modified products thereof. As the monomer, oligomer, and polymer, those obtained by artificial synthesis may be used, or those obtained from biomass raw materials may be used.
上記ポリエステル類としては多価アルコールと多塩基酸との重縮合により生成されるものであれば、特に限定されない。但し、脂肪族ポリエステル類が好ましい。 The polyesters are not particularly limited as long as they are produced by polycondensation of a polyhydric alcohol and a polybasic acid. However, aliphatic polyesters are preferred.
その多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等の2価アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ヘキサントリオール、ひまし油等の3価アルコール、ペンタエリスリトール、メチルグリコシド、ジグリセリン等の4価アルコール、トリグリセリン、テトラグリセリン等のポリグリセリン、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール等のポリペンタエリスリトール、テトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサノール等のシクロアルカンポリオール、及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも1のアルコールを挙げることができる。また、多価アルコールとして、アドニトール、アラビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、イジトール、タリトール、ズルシトール等の糖アルコール、グルコース、マンノースグルコース、マンノース、フラクトース、ソルボース、スクロース、ラクトース、ラフィノース、セルロース等の糖類、及びヤシ油系ポリオールからなる群から選ばれる少なくとも1のアルコールを挙げることができる。また、多価アルコールとして、挙げられた物質の誘導体や変性体を用いることもできる。 Examples of the polyhydric alcohol include dihydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol, glycerin, and trimethylolpropane. , Trivalent alcohols such as trimethylolethane, hexanetriol, castor oil, etc., tetravalent alcohols such as pentaerythritol, methylglycoside, diglycerin, polyglycerins such as triglycerin, tetraglycerin, polypenta such as dipentaerythritol, tripentaerythritol, etc. Mention may be made of at least one alcohol selected from the group consisting of erythritol, cycloalkane polyols such as tetrakis (hydroxymethyl) cyclohexanol, and polyvinyl alcohol. That. In addition, as polyhydric alcohols, sugar alcohols such as adonitol, arabitol, xylitol, sorbitol, mannitol, iditol, tallitol, dulcitol, saccharides such as glucose, mannose glucose, mannose, fructose, sorbose, sucrose, lactose, raffinose, cellulose, and the like Mention may be made of at least one alcohol selected from the group consisting of coconut oil-based polyols. In addition, derivatives and modified products of the listed substances can also be used as the polyhydric alcohol.
また、多塩基酸としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、コハク酸、フマル酸、アジピン酸等を挙げることができる。また、これらの誘導体や変性体が用いられてもよい。これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the polybasic acid include phthalic anhydride, maleic anhydride, succinic acid, fumaric acid, and adipic acid. These derivatives and modified products may also be used. These can be used alone or in combination of two or more.
上記ポリエステル類としては、ポリヒドロキシポリブチレンサクシネートは、特に好ましい。ポリヒドロキシポリブチレンサクシネートを用いれば、生分解性を高めることができ、低温領域に結晶化温度Tcを有する形状記憶樹脂成形体を得ることができる。 As the polyesters, polyhydroxypolybutylene succinate is particularly preferable. If polyhydroxypolybutylene succinate is used, biodegradability can be improved and a shape memory resin molded product having a crystallization temperature Tc in a low temperature region can be obtained.
ポリカルボン酸やポリイソシアネート等がリンカーとして用いられる場合、ポリエステル類としては、末端にヒドロキシ基を有するものが好ましい。このようなポリエステル類は、リンカーとの間で、エステル結合やウレタン結合による架橋結合を形成しやすくなる。末端にヒドロキシ基を有するポリエステル類を得るためには、2価カルボン酸及び2価アルコールを原料として合成する手法を用いることができる。この手法の場合、使用する原料の2価アルコール/2価カルボン酸のモル比率を1より大きくすることにより、分子鎖の末端を総てヒドロキシ基にすることが可能である。また、エステル交換反応により、末端にヒドロキシ基を有するポリエステル類を得ることも可能である。すなわち、末端がカルボキシル基のポリエステル類に対し、両末端にヒドロキシ基を有する2価アルコールを加える。これによりと、ポリエステル類の分子鎖中のエステル結合がジオールとエステル交換しながら切断される。切断されたポリエステルの末端はヒドロキシ基を有することになる。特に、3価以上のアルコールによりエステル交換を行うことにより、3次元の架橋構造を形成することができる。エステル交換に用いられる3価以上のアルコールとしては、具体的には、既述の多価アルコールとして例示したものと同様のものを用いることができる。例えば、ポリヒドロキシブチロラクトンやポリヒドロキシバリレートなどのヒドロキシアルカノエート類のエステル結合を、ペンタエリスリトールでエステル交換することにより、分子鎖の末端にヒドロキシ基が合計で4つ存在するポリエステルが得られる。尚、エステル交換により生成した末端にカルボキシ基を有するエステル交換物、及び末端にヒドロキシ基を有する未反応原料は、容易に精製除去することができる。 When polycarboxylic acid, polyisocyanate, or the like is used as a linker, the polyesters preferably have a hydroxyl group at the terminal. Such polyesters are easy to form a cross-linked bond by an ester bond or a urethane bond with the linker. In order to obtain polyesters having a hydroxy group at the terminal, a method of synthesizing a divalent carboxylic acid and a dihydric alcohol as raw materials can be used. In the case of this method, by setting the molar ratio of the dihydric alcohol / divalent carboxylic acid of the raw material to be used to be greater than 1, it is possible to make all the molecular chain ends into hydroxy groups. It is also possible to obtain polyesters having a hydroxy group at the terminal by transesterification. That is, a dihydric alcohol having hydroxyl groups at both ends is added to polyesters having a terminal carboxyl group. As a result, the ester bond in the molecular chain of the polyester is cleaved while transesterifying with the diol. The terminal of the cut polyester will have a hydroxy group. In particular, a three-dimensional crosslinked structure can be formed by transesterification with a trivalent or higher alcohol. As the trihydric or higher alcohol used for transesterification, specifically, those similar to those exemplified as the polyhydric alcohol described above can be used. For example, by transesterifying ester bonds of hydroxyalkanoates such as polyhydroxybutyrolactone and polyhydroxyvalylate with pentaerythritol, a polyester having a total of four hydroxy groups at the molecular chain ends can be obtained. The transesterification product having a carboxy group at the terminal and the unreacted raw material having a hydroxy group at the terminal produced by transesterification can be easily purified and removed.
また、ポリアルカノエート等のポリエステル樹脂の末端のカルボニル基は、エステル化反応によって架橋官能基を導入するにあたり、有効である。具体的には、酸やアルカリの他にカルボジイミド類等を用いてエステル化反応により、架橋官能基を導入することができる。また、カルボキシ基を塩化チオニルやアリルクロライドなどを用いて酸塩化物に誘導した後、エステル化反応により架橋官能基を導入することも可能である。 Further, the terminal carbonyl group of a polyester resin such as polyalkanoate is effective in introducing a cross-linking functional group by an esterification reaction. Specifically, a crosslinking functional group can be introduced by an esterification reaction using carbodiimides or the like in addition to acid and alkali. It is also possible to introduce a crosslinking functional group by an esterification reaction after derivatizing the carboxy group into an acid chloride using thionyl chloride or allyl chloride.
上記結晶性樹脂成分として用いることができるポリアミド類としては、脂肪族ポリアミドが好ましい。脂肪族ポリアミドとして、例えば、タンパク質等アミノ酸の重合物、ポリカプラミド、ポリヘキサメチレンアジポアミド、ナイロン66、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン4、これらの誘導体、及びこれらの変性体などを挙げることができる。 As polyamides that can be used as the crystalline resin component, aliphatic polyamides are preferred. Examples of the aliphatic polyamide include polymers of amino acids such as proteins, polycapramide, polyhexamethylene adipamide, nylon 66, nylon 6, nylon 11, nylon 12, nylon 4, derivatives thereof, and modified products thereof. be able to.
上記結晶性樹脂成分として用いることができるポリエーテル類としては、脂肪族ポリエーテルが好ましい。脂肪族ポリエーテルとして、具体的には、既述の多価アルコールとして例示したものの重合体を挙げることができる。 The polyether that can be used as the crystalline resin component is preferably an aliphatic polyether. Specific examples of the aliphatic polyether include polymers exemplified as the polyhydric alcohol described above.
上記結晶性樹脂として、バイオマス原料から得られるモノマー、オリゴマー、又はポリマーを用いて合成される重縮合物を用いる場合、その重縮合物としては、ポリ乳酸(島津製作所製、商品名:ラクティー等)、ポリグリコール酸等のポリアルファヒドロキシ酸、ポリイプシロンカプロラクトン等のポリオメガヒドロキシアルカノエート(ダイセル社製、商品名:プラクセル等)、ブチレンサクシネートの重合体であるポリアルキレンアルカノエート、ポリブチレンサクシネート等のポリエステル類、及びポリ−γ−グルタメート(味の素社製、商品名:ポリグルタミン酸など)等のポリアミノ酸類等を用いることができる。 When a polycondensate synthesized using a monomer, oligomer, or polymer obtained from a biomass raw material is used as the crystalline resin, polylactic acid (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: Lacty, etc.) is used as the polycondensate. , Polyalphahydroxy acids such as polyglycolic acid, polyomegahydroxyalkanoates such as polyepsilon caprolactone (manufactured by Daicel, trade name: Plaxel, etc.), polyalkylene alkanoates and polybutylene succinates that are polymers of butylene succinate And polyamino acids such as poly-γ-glutamate (manufactured by Ajinomoto Co., Inc., trade name: polyglutamic acid, etc.) can be used.
また、結晶性樹脂成分として天然物抽出物が用いられる場合、その天然物抽出物として、植物由来、動物由来、及び微生物由来のいずれのものを用いることも可能である。具体的には、その天然抽出物として、澱粉、アミロース、セルロース、セルロースエステル、キチン、キトサン、ゲランガム、カルボキシル基含有セルロース、カルボキシル基含有デンプン、ペクチン酸、アルギン酸等の多糖類、及び、微生物により合成されるヒドロキシブチレート及び/又はヒドロキシバリレートの重合体であるポリベータヒドロキシアルカノエート(ゼネカ社製、商品名:バイオポール等)等を挙げることができる。これらのうち、澱粉、アミロース、セルロース、セルロースエステル、キチン、キトサン、微生物により合成されるヒドロキシブチレート及び/又はヒドロキシバリレートの重合体であるポリベータヒドロキシアルカノエート等が好ましい。 Further, when a natural product extract is used as the crystalline resin component, any of plant-derived, animal-derived, and microorganism-derived extracts can be used as the natural product extract. Specifically, starch, amylose, cellulose, cellulose ester, chitin, chitosan, gellan gum, carboxyl group-containing cellulose, carboxyl group-containing starch, polysaccharides such as pectinic acid, alginic acid, and microorganisms are used as natural extracts. And polybetahydroxyhydroxyalkanoates (trade name: Biopol, etc., manufactured by Zeneca) which are polymers of hydroxybutyrate and / or hydroxyvalerate. Of these, starch, amylose, cellulose, cellulose ester, chitin, chitosan, polybutyrate hydroxyalkanoate which is a polymer of hydroxybutyrate and / or hydroxyvalerate synthesized by microorganisms, and the like are preferable.
結晶性樹脂成分としては、数平均分子量が500以上、30,000以下である樹脂を用いることが好ましい。結晶性樹脂成分の数平均分子量は、より好ましくは1,000以上、20,000以下であり、更に好ましくは、10,500以下である。結晶性樹脂の数平均分子量が500以上であれば、変形した形状の固定を良好に行うことができるような結晶化度が得られる。また、耐熱性に優れる形状記憶樹脂成形体が得られる。 As the crystalline resin component, it is preferable to use a resin having a number average molecular weight of 500 or more and 30,000 or less. The number average molecular weight of the crystalline resin component is more preferably 1,000 or more and 20,000 or less, and still more preferably 10,500 or less. When the number average molecular weight of the crystalline resin is 500 or more, a degree of crystallinity can be obtained so that the deformed shape can be fixed satisfactorily. In addition, a shape memory resin molded article having excellent heat resistance is obtained.
結晶性樹脂成分として両末端ヒドロキシポリブチレンサクシネートが用いられる場合には、数平均分子量が2,000以上であれば形状記憶樹脂成形体の溶融温度Tmを十分に高めることができ、耐熱性を高めることができる。また、結晶性樹脂の数平均分子量が10,500以下であれば、Tcを十分低くすることができるが、結晶化が速いため低温での操作がやや困難である。数平均分子量が3,000以下であれば、形状記憶樹脂の結晶化温度Tcを十分に低くすることができ、結晶化時間も十分長いため、低温領域で変形操作を行い易くなる。 When both terminal hydroxypolybutylene succinate is used as the crystalline resin component, the melting temperature Tm of the shape memory resin molded article can be sufficiently increased if the number average molecular weight is 2,000 or more, and the heat resistance is improved. Can be increased. Further, if the number average molecular weight of the crystalline resin is 10,500 or less, Tc can be made sufficiently low, but operation at a low temperature is somewhat difficult due to fast crystallization. When the number average molecular weight is 3,000 or less, the crystallization temperature Tc of the shape memory resin can be sufficiently lowered, and the crystallization time is sufficiently long, so that the deformation operation is easily performed in a low temperature region.
また、結晶性樹脂成分としては、生分解性を有するものを用いることが好ましい。結晶性樹脂成分が生分解性を有していれば、生分解性に優れた形状記憶樹脂成形体が得られる。 As the crystalline resin component, it is preferable to use a biodegradable one. If the crystalline resin component has biodegradability, a shape memory resin molded article having excellent biodegradability can be obtained.
(B);リンカー
続いて、本実施形態で用いられるリンカーについて説明する。リンカーは、結晶樹脂成分と結合し、三次元構造を形成させるために用いられる。リンカーとしては、結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基と結合する、少なくとも2つの官能基を有するものが用いられる。結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基が2つであり、その架橋官能基が分岐構造を形成しないものである場合、リンカーに含まれる官能基は分岐構造を形成することができる基であるか、又は、リンカーが3つ以上の官能基を有している必要である。しかし、結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基の数が3つ以上である場合や、架橋官能基数が2つであるが分岐構造を形成するものである場合には、リンカーは、2つ以上の官能基を有していればよい。
(B); Linker Next, the linker used in this embodiment will be described. The linker is used to bind to the crystalline resin component and form a three-dimensional structure. As the linker, those having at least two functional groups that are bonded to the cross-linking functional group contained in the crystalline resin component are used. If the crosslinkable functional group contained in the crystalline resin component is two and the crosslinkable functional group does not form a branched structure, is the functional group contained in the linker a group capable of forming a branched structure? Alternatively, the linker needs to have three or more functional groups. However, when the number of crosslinkable functional groups contained in the crystalline resin component is 3 or more, or when the number of crosslinkable functional groups is 2 but forms a branched structure, the number of linkers is 2 or more. It suffices to have a functional group of
リンカーとしては、形状記憶樹脂成形体中において可逆相を形成するような物質を用いることが好ましい。このようなリンカーとしては例えば、ヒドロキシ基に結合するイソシアネート基を複数有するポリイソシアネートを挙げることができる。ポリイソシアネートとしては、具体的には、カルボジイミド変性MDI、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等を挙げることができる。アミノ酸誘導可能なリジンジイソシアネートやリジントリイソシアネートは、天然物由来の物質であり、リンカーとして、特に好ましく用いられる。 As the linker, it is preferable to use a substance that forms a reversible phase in the shape memory resin molded body. Examples of such a linker include polyisocyanates having a plurality of isocyanate groups bonded to hydroxy groups. Specific examples of the polyisocyanate include carbodiimide-modified MDI, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, naphthylene diisocyanate, and lysine triisocyanate. Amino acid-derived lysine diisocyanate and lysine triisocyanate are substances derived from natural products, and are particularly preferably used as a linker.
リンカーとしてポリイソシアネート又はイソシアネートを用いる場合、その含有量は、結晶性樹脂成分に含まれる水素供与体又は水素受容体に対し、0.5から1.5当量になる範囲であることが好ましい。 When polyisocyanate or isocyanate is used as the linker, the content thereof is preferably in the range of 0.5 to 1.5 equivalents relative to the hydrogen donor or hydrogen acceptor contained in the crystalline resin component.
(C);添加剤
添加剤は、形状記憶樹脂成形体の結晶化温度Tcを低下させるために用いられる。また、形状記憶樹脂成形体の結晶化速度を遅くさせるために用いられる。添加剤は、架橋官能基と水素結合が形成可能になるように、水素受容体又は水素供与体を有している。すなわち、結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基が水素受容体を有する場合には、添加剤として、水素供与体を有する材料が用いられる。結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基が水素供与体を有する場合には、添加剤として、水素受容体を有する材料が用いられる。添加剤としては、結晶性樹脂成分と相溶性が高い材料が用いられることが好ましい。また、添加剤としては、結晶性樹脂成分をリンカーで架橋したときに、結晶化して形状記憶樹脂の特性を阻害しないものが好ましく用いられる。
(C); Additive The additive is used to lower the crystallization temperature Tc of the shape memory resin molded body. Further, it is used to slow down the crystallization speed of the shape memory resin molded body. The additive has a hydrogen acceptor or a hydrogen donor so that a hydrogen bond can be formed with the cross-linking functional group. That is, when the cross-linking functional group contained in the crystalline resin component has a hydrogen acceptor, a material having a hydrogen donor is used as an additive. When the cross-linking functional group contained in the crystalline resin component has a hydrogen donor, a material having a hydrogen acceptor is used as an additive. As the additive, a material having high compatibility with the crystalline resin component is preferably used. Further, as the additive, an additive that does not inhibit the properties of the shape memory resin by crystallization when the crystalline resin component is crosslinked with a linker is preferably used.
添加剤は、上記結晶性樹脂の架橋部分と水素結合が可能な官能基を2つ以上有する。水素結合が可能な官能基の数は、3つ以上であることが好ましい。官能基の数が同じであれば、添加剤の分子量が小さいほうが、少ない添加量で高い効果が得られる。すなわち、水素結合を形成するための水素受容体もしくは水素供与体の当量は、1,000以下、好ましくは500以下、更に好ましくは250以下である。添加剤としては、同一の構成単位により形成されるポリマーが用いられてもよい。添加剤として分子量が大きいものを用いた場合には、結晶化速度をより遅くすることができる。 The additive has two or more functional groups capable of hydrogen bonding with the cross-linked portion of the crystalline resin. The number of functional groups capable of hydrogen bonding is preferably 3 or more. If the number of functional groups is the same, the smaller the additive molecular weight, the higher the effect. That is, the equivalent amount of the hydrogen acceptor or hydrogen donor for forming a hydrogen bond is 1,000 or less, preferably 500 or less, more preferably 250 or less. As the additive, a polymer formed of the same structural unit may be used. When an additive having a high molecular weight is used, the crystallization rate can be further reduced.
添加剤としては、ポリウレタン類、ポリアミド類、ポリウレア類、ポリヒドロキシ類、ポリエーテル類、及びポリアミノ類などが好適に使用される。 As additives, polyurethanes, polyamides, polyureas, polyhydroxys, polyethers, polyaminos and the like are preferably used.
ポリウレタン類としては、多価ヒドロキシ化合物とモノイソシアネートとの重縮合反応により得られる化合物、及びポリイソシアネートとモノアルコールとの重縮合反応により得られる化合物が挙げられる。 Examples of the polyurethane include a compound obtained by a polycondensation reaction between a polyvalent hydroxy compound and a monoisocyanate, and a compound obtained by a polycondensation reaction between a polyisocyanate and a monoalcohol.
多価ヒドロキシ化合物としては、例えば、多価アルコールが用いられる。その多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等の2価アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ヘキサントリオール、ひまし油等の3価アルコール、ペンタエリスリトール、メチルグリコシド、ジグリセリン等の4価アルコール、トリグリセリン、テトラグリセリン等のポリグリセリン、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール等のポリペンタエリスリトール、テトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサノール等のシクロアルカンポリオール、ポリビニルアルコール等が挙げられる。また、その多価アルコールとして、アドニトール、アラビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、イジトール、タリトール、ズルシトール等の糖アルコール、グルコース、マンノースグルコース、マンノース、フラクトース、ソルボース、スクロース、ラクトース、ラフィノース、セルロース等の糖類、ヤシ油系ポリオール、これらの誘導体、及びこれらの変性体等を挙げることができる。また、多価アルコールとして、多価フェノール化合物を使用することもできる。多価アルコールとしては、1種類の化合物が用いられてもよいし、2種以上の化合物が用いられてもよい。 As the polyvalent hydroxy compound, for example, a polyhydric alcohol is used. Examples of the polyhydric alcohol include dihydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol, glycerin, and trimethylolpropane. , Trivalent alcohols such as trimethylolethane, hexanetriol, castor oil, etc., tetravalent alcohols such as pentaerythritol, methylglycoside, diglycerin, polyglycerins such as triglycerin, tetraglycerin, polypenta such as dipentaerythritol, tripentaerythritol, etc. Examples include erythritol, cycloalkane polyols such as tetrakis (hydroxymethyl) cyclohexanol, and polyvinyl alcohol. Also, as its polyhydric alcohol, sugar alcohols such as adonitol, arabitol, xylitol, sorbitol, mannitol, iditol, tallitol, dulcitol, sugars such as glucose, mannose glucose, mannose, fructose, sorbose, sucrose, lactose, raffinose, cellulose, Examples thereof include coconut oil-based polyols, derivatives thereof, and modified products thereof. Moreover, a polyhydric phenol compound can also be used as a polyhydric alcohol. As the polyhydric alcohol, one type of compound may be used, or two or more types of compounds may be used.
モノイソシアネートとしては、例えば、ベンジルイソシアネート、アセチルフェニルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、ヘプチルイソシアネート、ヘキシルイソシアネート、及びフェニルイソシアネートからなる群から選ばれる少なくとも一の物質が挙げられる。 Examples of the monoisocyanate include at least one substance selected from the group consisting of benzyl isocyanate, acetylphenyl isocyanate, cyclohexyl isocyanate, heptyl isocyanate, hexyl isocyanate, and phenyl isocyanate.
ポリイソシアネートとしては、例えば、カルボジイミド変性MDI、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、及びリジントリイソシアネートからなる群から選ばれる少なくとも一の物質が挙げられる。特に、アミノ酸誘導可能なリジンジイソシアネートやリジントリイソシアネートは、天然物由来の物質であり、好ましい。 Examples of the polyisocyanate include at least one substance selected from the group consisting of carbodiimide-modified MDI, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, naphthylene diisocyanate, and lysine triisocyanate. In particular, lysine diisocyanate and lysine triisocyanate from which amino acids can be derived are preferable because they are substances derived from natural products.
モノヒドロキシ化合物としては、例えば、モノアルコールが利用可能である。モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、及びプロパノールなどのアルキルアルコールが挙げられる。モノアルコールとして、フェノール類も同様に利用できる。これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 As the monohydroxy compound, for example, monoalcohol can be used. Examples of the monoalcohol include alkyl alcohols such as methanol, ethanol, and propanol. As monoalcohols, phenols can be used as well. These can be used alone or in combination of two or more.
形状記憶樹脂組成物中の添加剤の含有量は、50質量%以下であることが好ましく、より好ましくは42質量%以下であり、さらに好ましくは27質量%以下である。添加剤の含有量が42質量%以下であれば、結晶性樹脂成分の架橋反応が添加剤によって妨げられることがなく、添加剤が3次元架橋構造の形成を阻害することが防止される。また、添加剤の含有量が27質量%以下であれば、添加剤(C)のブリードアウトなどの懸念がなく好ましい。また、結晶性樹脂およびリンカーによる3次元架橋体1Kgに対する、添加剤の水素結合に関与する水素供与体もしくは水素受容体モル数、即ち質量モル濃度は、0.1モル/Kg以上になるような量であることが好ましく、より好ましくは0.2モル/Kg以上になるような量であり、更に好ましくは、0.4モル/Kg以上になるような量である。水素結合が可能な官能基の濃度が0.1モル/Kg以上であれば、形状記憶樹脂成形体の結晶化温度Tcを十分に低下させることができる。また、水素結合が可能な官能基の濃度は、0.79モル/Kg以上であることが、特に好ましい。 The content of the additive in the shape memory resin composition is preferably 50% by mass or less, more preferably 42% by mass or less, and further preferably 27% by mass or less. If the content of the additive is 42% by mass or less, the crosslinking reaction of the crystalline resin component is not hindered by the additive, and the additive is prevented from inhibiting the formation of the three-dimensional crosslinked structure. Moreover, if content of an additive is 27 mass% or less, there is no concern, such as a bleed out of an additive (C), and it is preferable. Further, the number of moles of hydrogen donor or hydrogen acceptor involved in hydrogen bonding of the additive with respect to 1 kg of the three-dimensional crosslinked body by the crystalline resin and the linker, that is, the molar concentration is 0.1 mol / kg or more. The amount is preferably, more preferably 0.2 mol / Kg or more, and still more preferably 0.4 mol / Kg or more. When the concentration of the functional group capable of hydrogen bonding is 0.1 mol / Kg or more, the crystallization temperature Tc of the shape memory resin molded product can be sufficiently lowered. The concentration of the functional group capable of hydrogen bonding is particularly preferably 0.79 mol / Kg or more.
(D);その他の添加剤
本実施形態に係る形状記憶樹脂組成物には、形状記憶性等の特性を損なわない範囲で、他の添加剤を加えることも可能である。他の添加剤としては、たとえば、発泡剤、整泡剤、無機フィラー、有機フィラー、補強材、着色剤、安定剤(ラジカル捕捉剤、酸化防止剤等)、抗菌剤、防かび材、難燃剤、可塑剤、離型剤、及び耐衝撃性改良剤などが挙げられる。その無機フィラーとしては、例えば、シリカ、アルミナ、タルク、砂、粘土、及び鉱滓等を挙げることができる。その有機フィラーとしては、ポリアミド繊維や植物繊維等の有機繊維を挙げることができる。補強材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ポリアミド繊維、ポリアリレート繊維、針状無機物、及び繊維状フッ素樹脂等を挙げることができる。抗菌剤としては、銀イオン、銅イオン、及びこれらを含有するゼオライト等を挙げることができる。難燃剤としては、シリコーン系難燃剤、臭素系難燃剤、燐系難燃剤、及び無機系難燃剤等を挙げることができる。
(D); Other Additives Other additives can be added to the shape memory resin composition according to the present embodiment as long as the properties such as shape memory properties are not impaired. Examples of other additives include foaming agents, foam stabilizers, inorganic fillers, organic fillers, reinforcing materials, colorants, stabilizers (radical scavengers, antioxidants, etc.), antibacterial agents, fungicides, and flame retardants. , Plasticizers, mold release agents, impact resistance improvers, and the like. Examples of the inorganic filler include silica, alumina, talc, sand, clay, and iron slag. Examples of the organic filler include organic fibers such as polyamide fibers and plant fibers. Examples of the reinforcing material include glass fiber, carbon fiber, polyamide fiber, polyarylate fiber, acicular inorganic material, and fibrous fluororesin. Examples of antibacterial agents include silver ions, copper ions, and zeolites containing these. Examples of the flame retardant include a silicone flame retardant, a bromine flame retardant, a phosphorus flame retardant, and an inorganic flame retardant.
(形状記憶樹脂成形体)
本実施形態に係る形状記憶樹脂成形体は、上述の形状記憶樹脂組成物を硬化させて得られるものである。すなわち、未硬化の結晶性樹脂成分、リンカー、及び添加剤を混合して一部反応させることにより、形状記憶樹組成物(プレポリマー)が得られる。そして、形状記憶樹脂組成物を所望する形状に整えた後、硬化させる。これにより、結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基がリンカーを介して架橋し、三次元構造体を形成する。これにより、形状記憶樹脂成形体が得られる。形状記憶樹脂成形体中においては、架橋官能基とリンカーとの間の結合部分が固定相を形成し、架橋官能基間を連結する結晶性樹脂成分が可逆相を形成する。
(Shape memory resin molding)
The shape memory resin molded body according to the present embodiment is obtained by curing the above-described shape memory resin composition. That is, a shape memory tree composition (prepolymer) is obtained by mixing and partially reacting an uncured crystalline resin component, a linker, and an additive. Then, the shape memory resin composition is adjusted to a desired shape and then cured. Thereby, the crosslinking functional group contained in the crystalline resin component is crosslinked via the linker to form a three-dimensional structure. Thereby, a shape memory resin molding is obtained. In the shape memory resin molded article, the bonding portion between the cross-linking functional group and the linker forms a stationary phase, and the crystalline resin component that connects the cross-linking functional groups forms a reversible phase.
架橋反応の際には、必要に応じ、形状記憶樹脂組成物に触媒を加えてもよい。例えば、架橋官能基としてヒドロキシ基を有する基を用い、リンカーとしてイソシアネート基を有する化合物を用いる場合、触媒として、トリエチレンジアミン等の三級アミンやジブチル錫ジ(2エチルへキソエート)等の有機金属化合物などを用いることが可能である。 In the crosslinking reaction, a catalyst may be added to the shape memory resin composition as necessary. For example, when a group having a hydroxy group is used as a cross-linking functional group and a compound having an isocyanate group is used as a linker, a tertiary amine such as triethylenediamine or an organometallic compound such as dibutyltin di (2-ethylhexoate) is used as a catalyst. Etc. can be used.
結晶性樹脂成分の架橋反応に要する時間は、触媒の有無、及び官能基の種類により、異なる。例えば、結晶性樹脂成分として両末端ヒドロキシポリエステルが用いられ、リンカーとしてポリイソシアネートが用いられる場合には、結晶性樹脂成分を溶融温度以上まで加熱し、リンカーとして用いるポリイソシアネート等を混合することにより、架橋反応を進めることができる。例えば、150℃で加熱を行えば、触媒を用いなくても1時間程度で結晶性樹脂成分を架橋させることが可能であり、適切な触媒を選択すれば数分間で十分に架橋させることが可能である。 The time required for the crosslinking reaction of the crystalline resin component varies depending on the presence or absence of a catalyst and the type of functional group. For example, when both ends hydroxy polyester is used as the crystalline resin component and polyisocyanate is used as the linker, the crystalline resin component is heated to a melting temperature or higher and mixed with the polyisocyanate used as the linker, The crosslinking reaction can proceed. For example, if heated at 150 ° C., it is possible to crosslink the crystalline resin component in about 1 hour without using a catalyst, and it is possible to sufficiently crosslink in a few minutes if an appropriate catalyst is selected. It is.
架橋反応(硬化)の手法としては、どのような手法を用いてもよく、例えば、トランスファー成形法、RIM成形法、圧縮成形法、発泡成形法、及び光硬化成形法などを用いることができる。得られた形状記憶樹脂成形体は、例えば、電化製品の筐体等の電気・電子機器用途、メガネ、補聴器、ギブス、及び投票用紙等に用いることが可能である。 Any technique may be used as the crosslinking reaction (curing) technique. For example, a transfer molding method, a RIM molding method, a compression molding method, a foam molding method, and a photocuring molding method may be used. The obtained shape memory resin molding can be used for, for example, electrical / electronic equipment applications such as housings for electrical appliances, glasses, hearing aids, gibbs, and ballots.
続いて、形状記憶樹脂成形体の結晶溶融温度Tm及び結晶化温度Tcについて説明する。本実施形態では、添加剤として、結晶性樹脂成分の架橋官能基と水素結合を形成するものを用いることにより、結晶溶融温度Tmをあまり下げずに、結晶化温度Tcだけを大幅に下げることができる。結晶性樹脂成分自体の結晶化温度Tcが高くても、添加剤により、形状記憶樹脂成形体における結晶化温度Tcを低くすること、もしくは常温での結晶化時間(tc)を長くすることができる。 Next, the crystal melting temperature Tm and the crystallization temperature Tc of the shape memory resin molded body will be described. In this embodiment, by using an additive that forms a hydrogen bond with the cross-linking functional group of the crystalline resin component, it is possible to significantly reduce only the crystallization temperature Tc without significantly reducing the crystal melting temperature Tm. it can. Even when the crystallization temperature Tc of the crystalline resin component itself is high, the crystallization temperature Tc in the shape memory resin molded product can be lowered or the crystallization time (tc) at room temperature can be increased by the additive. .
本実施形態に係る形状記憶樹脂成形体は、結晶性樹脂成分として用いる樹脂の種類、結晶性樹脂成分の分子量、リンカーの種類、及び添加剤の種類などを適宜選択することにより、溶融温度Tm及び結晶化温度Tcを調整することが可能である。 The shape memory resin molded body according to this embodiment can be obtained by appropriately selecting the type of resin used as the crystalline resin component, the molecular weight of the crystalline resin component, the type of linker, the type of additive, and the like. It is possible to adjust the crystallization temperature Tc.
形状記憶樹脂成形体の溶融温度Tmは、80℃以上であることが好ましく、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上である。溶融温度Tmが80℃以上であれば、十分な耐熱性を得ることができる。また、溶融温度Tmは200℃以下であることが好ましい。溶融温度Tmが200℃よりも大きい場合には、溶融温度Tm以上の温度に加熱したときに熱分解が発生しやすくなる。特に、結晶性樹脂成分として、ポリエステル類や天然由来のポリエステル類を用いた場合には、形状記憶樹脂成形体が熱分解しやすくなる。また、溶融温度Tmは、110℃以下であることが、より好ましい。溶融温度Tmが110℃以下であれば、ヘヤドライヤー等の簡単な加熱手段によって形状記憶樹脂成形体を溶融温度Tm以上に加熱することができ、容易に変形操作を行うことができる。 The melting temperature Tm of the shape memory resin molded body is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, still more preferably 100 ° C. or higher. If the melting temperature Tm is 80 ° C. or higher, sufficient heat resistance can be obtained. The melting temperature Tm is preferably 200 ° C. or lower. When the melting temperature Tm is higher than 200 ° C., thermal decomposition tends to occur when heated to a temperature equal to or higher than the melting temperature Tm. In particular, when polyesters or naturally-derived polyesters are used as the crystalline resin component, the shape memory resin molded body is likely to be thermally decomposed. The melting temperature Tm is more preferably 110 ° C. or lower. When the melting temperature Tm is 110 ° C. or lower, the shape memory resin molded body can be heated to the melting temperature Tm or higher by simple heating means such as a hair dryer, and the deformation operation can be easily performed.
形状記憶樹脂成形体の結晶化温度Tcは、45℃以下であることが好ましい。結晶化温度Tcが45℃以下であれば、常温(例えば、0℃〜40℃)において、変形操作及び固定操作を行うことが可能になる。結晶化温度Tcが45℃を超えると、室温まで冷却する過程で結晶化が進行するため、室温で変形しても変形形状が固定されることは困難になり、変形した形状を保持することが極めて困難となる。また、結晶化温度Tcは、−50℃以上であることが好ましい。結晶化温度Tcが−50℃以上であれば、固定化を行う際に、特別な冷却手段を使用する必要がなくなる。 The crystallization temperature Tc of the shape memory resin molded body is preferably 45 ° C. or lower. When the crystallization temperature Tc is 45 ° C. or lower, the deformation operation and the fixing operation can be performed at room temperature (for example, 0 ° C. to 40 ° C.). When the crystallization temperature Tc exceeds 45 ° C., crystallization proceeds in the process of cooling to room temperature, so that it becomes difficult to fix the deformed shape even when deformed at room temperature, and the deformed shape can be maintained. It becomes extremely difficult. The crystallization temperature Tc is preferably −50 ° C. or higher. When the crystallization temperature Tc is −50 ° C. or higher, it is not necessary to use a special cooling means when performing immobilization.
結晶化温度Tcと結晶溶融温度Tmとの温度差は、樹脂中の分子鎖の配向性を示す尺度であり、配向速度の遅れを反映している。その温度差が15℃以上であれば、変形操作を容易に行うことが可能になる。溶融状態の樹脂を水冷などにより冷却して結晶状態を測定する場合、樹脂の実際の温度は、DSC(示差走査熱量測定)の測定時(10℃/分)における測定温度よりも、低温になる。結晶化温度Tcが45℃以下である場合、室温(23℃)では、結晶化が完了するまでに、数十秒から数分以上を要することになる。従って、形状記憶樹脂成形体を室温にまで冷却してから結晶化が完了するまでの間に、十分な時間的余裕を与えることができる。すなわち、十分な時間的余裕を持って形状記憶樹脂成形体の変形操作を行うことが可能になる。ただし、Tcが45℃以下であっても、結晶化時間(tc)が長いと通常の降温条件(たとえば、10℃/分)ではTcが観測されなくなる。この場合は、後述の方法によりtcを測定すれば、常温変形の可否を判断できる。即ち、tcが10秒以上であれば常温変形可能であるが、好ましくは20秒以上、更に好ましくは30秒以上である。 The temperature difference between the crystallization temperature Tc and the crystal melting temperature Tm is a scale indicating the orientation of the molecular chains in the resin, and reflects a delay in the orientation speed. If the temperature difference is 15 ° C. or more, the deformation operation can be easily performed. When the molten resin is cooled by water cooling or the like to measure the crystal state, the actual temperature of the resin is lower than the measurement temperature at the time of DSC (differential scanning calorimetry) measurement (10 ° C./min). . When the crystallization temperature Tc is 45 ° C. or lower, it takes several tens of seconds to several minutes or more at room temperature (23 ° C.) to complete crystallization. Therefore, a sufficient time margin can be provided between the cooling of the shape memory resin molded body to room temperature and the completion of crystallization. That is, the deformation operation of the shape memory resin molded body can be performed with a sufficient time margin. However, even if Tc is 45 ° C. or lower, if the crystallization time (tc) is long, Tc is not observed under normal temperature-decreasing conditions (for example, 10 ° C./min). In this case, if tc is measured by a method described later, it is possible to determine whether or not the normal temperature deformation is possible. That is, if tc is 10 seconds or more, it can be deformed at room temperature, but is preferably 20 seconds or more, and more preferably 30 seconds or more.
形状記憶樹脂成形体の結晶化度を調整すれば、形状記憶能と変形固定能と調整することができる。結晶性樹脂成分が形成する架橋構造の架橋密度を調整することにより、結晶化度を調整することができる。例えば、結晶性樹脂成分の前駆体の分子量を増大させることにより、架橋密度を低減することができる。また、結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基の数を少なくすることによっても、架橋密度を低減することができる。これにより、形状記憶樹脂成形体における結晶化度を上昇させることができる。その結果、形状記憶樹脂成形体として、初期形状を記憶する能力が高いものを得ることができる。逆に、結晶性樹脂成分の分子量を減少させるとことにより、架橋密度を高めることができる。また、結晶性樹脂成分に含まれる架橋官能基の数を増やすことによっても、架橋密度を大きくすることができる。架橋密度を大きくすることにより、形状記憶樹脂成形体の結晶化度を低下させることができる。結晶化度を低下させることにより、弾性率を低下させることができ、変形操作及び変形した形状を固定する操作が容易になる。但し、過度に架橋密度が大きくなると、溶融温度Tmが低下し、耐熱性が損なわれることがある。また、変形形状の安定性が損なわれることがある。 By adjusting the crystallinity of the shape memory resin molding, it is possible to adjust the shape memory ability and the deformation fixing ability. The crystallinity can be adjusted by adjusting the crosslinking density of the crosslinked structure formed by the crystalline resin component. For example, the crosslinking density can be reduced by increasing the molecular weight of the precursor of the crystalline resin component. In addition, the crosslinking density can be reduced by reducing the number of crosslinking functional groups contained in the crystalline resin component. Thereby, the crystallinity degree in a shape memory resin molding can be raised. As a result, a shape memory resin molded body having a high ability to memorize the initial shape can be obtained. Conversely, the crosslink density can be increased by reducing the molecular weight of the crystalline resin component. In addition, the crosslink density can be increased by increasing the number of crosslinkable functional groups contained in the crystalline resin component. By increasing the crosslinking density, the crystallinity of the shape memory resin molded product can be reduced. By reducing the crystallinity, the elastic modulus can be reduced, and the deformation operation and the operation of fixing the deformed shape are facilitated. However, if the crosslinking density is excessively increased, the melting temperature Tm may be lowered and the heat resistance may be impaired. In addition, the stability of the deformed shape may be impaired.
形状記憶樹脂成形体の融解熱は、20J/g以上であることが好ましく、より好ましくは30J/g以上である。形状記憶樹脂の融解熱が20J/g以上であれば、変形した形状を固定するのに充分な分子間力が働き、形状記憶材料としての機能を十分に発揮することができる。逆に、形状記憶樹脂成形体の融解熱が20J/gより小さい場合には、分子間力が低くなり、結晶化度が過度に低下してしまうことがある。その結果、変形させた形状を固定できなくなる場合がある。 The heat of fusion of the shape memory resin molded product is preferably 20 J / g or more, more preferably 30 J / g or more. When the heat of fusion of the shape memory resin is 20 J / g or more, an intermolecular force sufficient to fix the deformed shape works, and the function as a shape memory material can be sufficiently exhibited. On the other hand, when the heat of fusion of the shape memory resin molding is less than 20 J / g, the intermolecular force may be low, and the crystallinity may be excessively reduced. As a result, the deformed shape may not be fixed.
形状記憶樹脂成形体としては、結晶溶融温度(Tm)より20℃ほど高い温度下における貯蔵弾性率(G’(Tm+20))が2.5×108Pa以下であるものを用いることが好ましい。その貯蔵弾性率(G’(Tm+20))は、1.0×108Pa以下であることがより好ましい。また、常温に冷却した直後における貯蔵弾性率が1.0×109Pa以下であり、結晶化後の貯蔵弾性率G’(Tc))と貯蔵弾性率(G’(Tm+20))との比「G’(Tc)/G’(Tm+20)」が、10以上であることが好ましい。その比は、20以上であることがより好ましい。貯蔵弾性率G’は、結晶溶融温度(Tm)以上の温度範囲では結晶相の溶融に伴うミクロブラウン運動の活発化に伴い、低下する。そのため、結晶溶融温度(Tm)の上下の温度における貯蔵弾性率G’の比率は、変形のしやすさの指標となる。比「G’(Tc)/G’(Tm+20)」が10以上であれば、結晶溶融温度Tm以下の温度領域においても十分なゴム性を示し、変形操作が容易になる。 As the shape memory resin molded body, it is preferable to use one having a storage elastic modulus (G ′ (Tm + 20)) of 2.5 × 10 8 Pa or less at a temperature about 20 ° C. higher than the crystal melting temperature (Tm). The storage elastic modulus (G ′ (Tm + 20)) is more preferably 1.0 × 10 8 Pa or less. Moreover, the storage elastic modulus immediately after cooling to room temperature is 1.0 × 10 9 Pa or less, and the ratio between the storage elastic modulus G ′ (Tc)) after crystallization and the storage elastic modulus (G ′ (Tm + 20)). “G ′ (Tc) / G ′ (Tm + 20)” is preferably 10 or more. The ratio is more preferably 20 or more. The storage elastic modulus G ′ decreases with the activation of the micro Brownian motion accompanying the melting of the crystal phase in the temperature range equal to or higher than the crystal melting temperature (Tm). Therefore, the ratio of the storage elastic modulus G ′ at temperatures above and below the crystal melting temperature (Tm) is an index of ease of deformation. If the ratio “G ′ (Tc) / G ′ (Tm + 20)” is 10 or more, sufficient rubber properties are exhibited even in a temperature region below the crystal melting temperature Tm, and the deformation operation becomes easy.
上述の貯蔵弾性率としては、DMS測定装置(セイコーインスツルメント社製:DMA6100)を用いて、10Hzの引っ張りモードで測定した測定値を採用することができる。具体的には、試料を20℃から(Tm+20)℃以上まで毎分2℃の速さで昇温し、その間の貯蔵弾性率を測定する。 As the above-mentioned storage elastic modulus, a measurement value measured in a 10 Hz tensile mode using a DMS measuring device (manufactured by Seiko Instruments Inc .: DMA6100) can be employed. Specifically, the sample is heated from 20 ° C. to (Tm + 20) ° C. or higher at a rate of 2 ° C. per minute, and the storage elastic modulus during that time is measured.
以上説明したように、本実施形態に係る形状記憶樹脂を用いれば、溶融温度Tmが高く、結晶化温度Tcが低い、形状記憶樹脂成形体を得ることができる。得られた形状記憶樹脂成形体を初期形状から所望する形状に変形させる場合には、形状記憶樹脂成形体を、結晶溶融温度以上、結晶性樹脂の熱分解温度を超えない範囲で結晶溶融温度Tm以上に加熱する。次いで、常温にすばやく冷却した後、変形操作を行う。結晶化温度Tc以下に冷却することにより、変形形状が固定される。形状が固定された形状記憶樹脂成形体は、再度溶融温度Tm以上に加熱されない限り、その形状が保持される。その後、溶融温度Tm以上に加熱することにより、初期の形状が高速で復元性よく復元される。変形操作を常温で行うことができるので、人体に合わせて形状を変形させることが望まれる用途(メガネ、補聴器、ギブス等)に好適に利用することが可能である。また、本実施形態により得られる成形体は、クロロホルムなどの極性溶媒で膨潤し、いわゆるポリマーゲルを形成する。この膨潤の度合いは、添加剤(C)の添加量に伴い増大することから、吸油剤や電池の電解質保持剤などに使用できる。 As described above, when the shape memory resin according to this embodiment is used, a shape memory resin molded body having a high melting temperature Tm and a low crystallization temperature Tc can be obtained. When the obtained shape memory resin molded body is deformed from the initial shape to a desired shape, the shape memory resin molded body has a crystal melting temperature Tm within a range not less than the crystal melting temperature and not exceeding the thermal decomposition temperature of the crystalline resin. Heat to above. Next, after quickly cooling to room temperature, a deformation operation is performed. The deformed shape is fixed by cooling below the crystallization temperature Tc. The shape memory resin molded body whose shape is fixed is maintained in its shape unless it is heated again to the melting temperature Tm or higher. Thereafter, by heating to the melting temperature Tm or higher, the initial shape is restored at a high speed and with good restoration properties. Since the deformation operation can be performed at room temperature, it can be suitably used for applications (glasses, hearing aids, casts, etc.) where it is desired to deform the shape according to the human body. Moreover, the molded object obtained by this embodiment swells with polar solvents, such as chloroform, and forms what is called a polymer gel. Since the degree of swelling increases with the amount of additive (C) added, it can be used as an oil-absorbing agent, a battery electrolyte retaining agent, and the like.
また、本実施形態に係る形状記憶樹脂成形体は、更に架橋結合の融点以上、即ち、形状記憶樹脂の融点以上に加熱することにより、溶融する。これにより、再成形可能である。また、廃棄する場合には、焼成せずに、環境に放置することにより、日光や水により分解される。また、バイオサイクルに取り込まれることによっても、分解される。 In addition, the shape memory resin molded body according to the present embodiment is further melted by being heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the cross-linking, that is, equal to or higher than the melting point of the shape memory resin. Thereby, re-molding is possible. Moreover, when discarding, it is decomposed | disassembled with sunlight or water by leaving it in an environment, without baking. It is also decomposed by being taken into the biocycle.
(実施例)
以下に、本発明をより詳細に説明する為、本発明者によって行われた実施例について説明する。但し、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。
(Example)
In the following, in order to explain the present invention in more detail, examples carried out by the present inventor will be described. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.
尚、以下の実施例及び比較例において、特に明記しない限り、試薬等としては市販の高純度品を用いた。また、数平均分子量は、NMRにより測定した水酸基濃度(A1〜3)、またはゲルパーミエーションクロマトグラム法(A4)により測定した(標準ポリスチレンを用いて換算)。 In the following Examples and Comparative Examples, commercially available high-purity products were used as reagents and the like unless otherwise specified. The number average molecular weight was measured by hydroxyl group concentration (A1 to 3) measured by NMR or gel permeation chromatogram method (A4) (converted using standard polystyrene).
(実施例1)
結晶性樹脂成分として、ジヒドロポリブチレンサクシネート(A1)を調製した。攪拌機、分流コンデンサー、温度計、及び窒素導入管を付した1Lのセパラブルフラスコに、コハク酸118g(1.00モル)、及び1,4−ブタンジオール95g(1.05モル)を投入した。そして、窒素雰囲気下において、180〜220℃で、7時間、脱水縮合を行った。得られた生成物を、クロロホルムに溶解させ、アルカリ洗浄を行った。その後、メタノールにより再沈させた。これにより、数平均分子量(NMR)が2000である、両末端にヒドロキシル基を有するポリブチレンサクシネート(A1)を得た。
Example 1
Dihydropolybutylene succinate (A1) was prepared as a crystalline resin component. 118 g (1.00 mol) of succinic acid and 95 g (1.05 mol) of 1,4-butanediol were charged into a 1 L separable flask equipped with a stirrer, a shunt condenser, a thermometer, and a nitrogen introducing tube. And dehydration condensation was performed for 7 hours at 180-220 degreeC in nitrogen atmosphere. The obtained product was dissolved in chloroform and washed with alkali. Then, it was reprecipitated with methanol. As a result, a polybutylene succinate (A1) having a number average molecular weight (NMR) of 2000 and having hydroxyl groups at both ends was obtained.
添加剤として、トリス(6−エトキシカルボニルアミノヘキシル)イソシアヌレートを調製した。市販のポリイソシアネート(旭化成ケミカルズ、TPA−100)(B1)100 gとエタノール40 gとを、クロロホルム中で2時間還流した。その後、過剰のエタノールおよびクロロホルムを留去することにより、添加剤(C1)を得た。 Tris (6-ethoxycarbonylaminohexyl) isocyanurate was prepared as an additive. Commercially available polyisocyanate (Asahi Kasei Chemicals, TPA-100) (B1) 100 g and ethanol 40 g were refluxed in chloroform for 2 hours. Thereafter, excess ethanol and chloroform were distilled off to obtain additive (C1).
リンカーとして、ポリイソシアネート(B1)を用意した。 Polyisocyanate (B1) was prepared as a linker .
次いで、ジヒドロポリブチレンサクシネート(A1)10.0g、添加剤(C1)1.0g、及びポリイソシアネート(B1)1.8gを180℃で溶融混合し、形状記憶樹脂組成物を得た。そして、形状記憶樹脂組成物を金型に流し込み、180℃で1時間、保持した。これにより、架橋反応が進行し、実施例1に係る形状記憶樹脂成形体が得られた。 Next, 10.0 g of dihydropolybutylene succinate (A1), 1.0 g of additive (C1), and 1.8 g of polyisocyanate (B1) were melt-mixed at 180 ° C. to obtain a shape memory resin composition. The shape memory resin composition was poured into a mold and held at 180 ° C. for 1 hour. As a result, the crosslinking reaction proceeded, and the shape memory resin molded body according to Example 1 was obtained.
得られた形状記憶樹脂成形体について、以下の方法により、結晶化温度(Tc)、結晶加熱(Hc)、結晶溶融温度(Tm)、結晶化熱(Hm)、及び結晶化時間(tc)を測定した。また、形状記憶性、及び常温変形性を評価した。結果は、表1に示されている。 About the obtained shape memory resin molding, the crystallization temperature (Tc), crystal heating (Hc), crystal melting temperature (Tm), crystallization heat (Hm), and crystallization time (tc) were determined by the following methods. It was measured. Moreover, shape memory property and normal temperature deformability were evaluated. The results are shown in Table 1.
[結晶化温度(Tc)、結晶溶融温度(Tm)、融解熱(Hm)、結晶化時間(tc)]
セイコーインスツルメント社製DSC測定装置(商品名:DSC6000)を用いて、溶融温度(高温域)から降温速度10℃/分で測定を行い、形状記憶樹脂成形体の結晶化温度(Tc)を求めた。続いて昇温速度10℃/分で(低温域から)測定を行い、結晶溶融温度(Tm)、及び融解熱(Hm)を測定した。さらに、溶融温度(高温域)から20℃まで、降温速度20℃/分で冷却し、結晶化ピークが観測されるまでの時間(結晶化時間:tc)を測定した。尚、結晶化温度Tcが45℃を超えると、20℃に冷却される前に結晶化が生じるため、結晶化時間tcが観測されない。結晶化時間tcが観測されない場合には、「×」と評価した。
[Crystallization temperature (Tc), crystal melting temperature (Tm), heat of fusion (Hm), crystallization time (tc)]
Using a DSC measuring apparatus (trade name: DSC6000) manufactured by Seiko Instruments Inc., measurement is performed at a temperature drop rate of 10 ° C./min from the melting temperature (high temperature region), and the crystallization temperature (Tc) of the shape memory resin molded body is determined. Asked. Subsequently, measurement was performed at a rate of temperature increase of 10 ° C./min (from a low temperature range), and the crystal melting temperature (Tm) and the heat of fusion (Hm) were measured. Furthermore, it cooled from the melting temperature (high temperature region) to 20 ° C. at a temperature decrease rate of 20 ° C./min, and the time until the crystallization peak was observed (crystallization time: tc) was measured. When the crystallization temperature Tc exceeds 45 ° C., crystallization occurs before being cooled to 20 ° C., so that the crystallization time tc is not observed. When the crystallization time tc was not observed, it was evaluated as “x”.
[常温変形性]
形状記憶樹脂成形体として、2cm×5cm×1.0mmの形状(第1形状)のものを作成した。この形状記憶樹脂性形体を、溶融温度Tm+20℃の温度で加熱し、中央部を30°に折り曲げて変形させた。変形後、23℃の水浴で冷却し、30分間、形状を保持した。これにより、第2形状の形状記憶樹脂成形体が得られた。得られた形状記憶樹脂成形体の折り曲げ部分の角度(Y1)を求め、以下の基準により、形状記憶性の常温変形性を評価した。
[Normal temperature deformability]
A shape memory resin molded body having a shape (first shape) of 2 cm × 5 cm × 1.0 mm was prepared. This shape memory resinous shape was heated at a temperature of the melting temperature Tm + 20 ° C., and the center portion was bent at 30 ° to be deformed. After the deformation, it was cooled in a 23 ° C. water bath and retained its shape for 30 minutes. Thereby, the shape memory resin molding of the 2nd shape was obtained. The angle (Y 1 ) of the bent portion of the obtained shape memory resin molding was determined, and the room temperature deformability of the shape memory was evaluated according to the following criteria.
20°≦Y1≦30°である場合に○と評価した。
10°≦Y1<20°である場合に△と評価した。
0°≦Y1<10°である場合に×と評価した。
When 20 ° ≦ Y 1 ≦ 30 °, it was evaluated as “good”.
The case of 10 ° ≦ Y 1 <20 ° was evaluated as Δ.
The case of 0 ° ≦ Y 1 <10 ° was evaluated as x.
[復元性]
第2形状の形状記憶樹脂成形体を、湯浴により、「溶融温度Tm+20℃」で加熱した。加熱後の形状記憶樹脂成形体の折り曲げ部分の角度(Y2)を測定し、以下の基準を用いて復元性を評価した。
[Restorability]
The shape memory resin molded body of the second shape was heated at “melting temperature Tm + 20 ° C.” with a hot water bath. The angle (Y 2 ) of the bent portion of the shape memory resin molded body after heating was measured, and the restorability was evaluated using the following criteria.
20°≦Y2≦30°である場合に×と評価した。
10°≦Y2<20°である場合に△と評価した。
0°≦Y2<10°である場合に○と評価した。
When 20 ° ≦ Y 2 ≦ 30 °, it was evaluated as x.
It was evaluated as Δ when 10 ° ≦ Y 2 <20 °.
When 0 ° ≦ Y 2 <10 °, it was evaluated as “good”.
(実施例2)
添加剤(C1)として、2.0gを用いた。その他の条件は、実施例1と同じ条件を採用し、実施例2に係る形状記憶樹脂成形体を得た。得られた成形体について、実施例1と同様に、Tc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。
(Example 2)
As an additive (C1), 2.0 g was used. The other conditions were the same as in Example 1, and a shape memory resin molded body according to Example 2 was obtained. About the obtained molded object, Tc, Tm, and Hm were measured similarly to Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
(実施例3)
添加剤(C1)として、4.0gを用いた。その他の条件は、実施例1と同じ条件を採用し、実施例3に係る形状記憶樹脂成形体を得た。得られた成形体について、実施例1と同様に、Tc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。
(Example 3)
4.0 g was used as additive (C1). The other conditions were the same as in Example 1, and a shape memory resin molded body according to Example 3 was obtained. About the obtained molded object, Tc, Tm, and Hm were measured similarly to Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
(実施例4)
結晶性樹脂成分として、ジヒドロポリブチレンサクシネート(A2)を調製した。攪拌機、分流コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した1Lのセパラブルフラスコに、コハク酸118g(1.0モル)、1,4−ブタンジオール95g(1.05モル)を仕込み、窒素雰囲気下180〜220℃で7時間脱水縮合を行った。続いて、減圧下、180〜220℃、1.0時間で、脱ジオール反応を行った。その後、クロロホルム及びメタノールにより、再沈させた。これにより、数平均分子量(NMR)が3000である、両末端にヒドロキシル基を有するポリブチレンサクシネート(A2)を得た。
Example 4
Dihydropolybutylene succinate (A2) was prepared as a crystalline resin component. A 1 L separable flask equipped with a stirrer, a shunt condenser, a thermometer, and a nitrogen introduction tube was charged with 118 g (1.0 mol) of succinic acid and 95 g (1.05 mol) of 1,4-butanediol under a nitrogen atmosphere. Dehydration condensation was performed at 180 to 220 ° C. for 7 hours. Subsequently, the dediol reaction was performed under reduced pressure at 180 to 220 ° C. for 1.0 hour. Then, it was reprecipitated with chloroform and methanol. As a result, a polybutylene succinate (A2) having a number average molecular weight (NMR) of 3000 and having hydroxyl groups at both ends was obtained.
ジヒドロポリブチレンサクシネート(A2)10.0gと、実施例1で得られた添加剤(C1)1.0gと、ポリイソシアネート(B1)1.2gを用い、実施例1と同様に、形状記憶樹脂成形体を得た。得られた成形体について、実施例1と同様にしてTc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。 Shape memory as in Example 1, using 10.0 g of dihydropolybutylene succinate (A2), 1.0 g of additive (C1) obtained in Example 1, and 1.2 g of polyisocyanate (B1) A resin molded body was obtained. About the obtained molded object, Tc, Tm, and Hm were measured like Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
(実施例5)
添加剤(C1)を2.0g用いた。その他の条件は、実施例4と同じ条件を採用し、実施例5に係る形状記憶樹脂成形体を得た。得られた成形体について、実施例1と同様に、Tc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。
(Example 5)
2.0 g of additive (C1) was used. The other conditions were the same as in Example 4, and the shape memory resin molded body according to Example 5 was obtained. About the obtained molded object, Tc, Tm, and Hm were measured similarly to Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
(実施例6)
添加剤(C1)を4.0g用いた。その他の条件は、実施例4と同じ条件を採用し、実施例6に係る形状記憶樹脂成形体を得た。得られた成形体について、実施例1と同様に、Tc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。
(Example 6)
4.0 g of additive (C1) was used. The other conditions were the same as those in Example 4, and the shape memory resin molded body according to Example 6 was obtained. About the obtained molded object, Tc, Tm, and Hm were measured similarly to Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
(実施例7)
添加剤(C1)を8.0g用いた。その他の条件は、実施例4と同じ条件を採用し、実施例7に係る形状記憶樹脂成形体を得た。得られた成形体について、実施例1と同様に、Tc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。
(Example 7)
8.0 g of additive (C1) was used. The other conditions were the same as in Example 4, and the shape memory resin molded body according to Example 7 was obtained. About the obtained molded object, Tc, Tm, and Hm were measured similarly to Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
(実施例8)
結晶性樹脂成分として、ジヒドロポリブチレンサクシネート(A4)を調製した。攪拌機、分流コンデンサー、温度計、及び窒素導入管を付した1Lのセパラブルフラスコに、コハク酸118g(1.0モル)、1,4−ブタンジオール108g(1.2モル)、及びテトライソプロピルチタネート0.02gを投入した。窒素雰囲気下、180〜220℃で、4時間脱水縮合を行った。続いて、減圧下、180〜220℃で、13時間、脱ジオール反応を行った。これにより、数平均分子量(NMR)が10,500である、両末端にヒドロキシル基を有するポリブチレンサクシネート(A4)を得た。
(Example 8)
Dihydropolybutylene succinate (A4) was prepared as a crystalline resin component. In a 1 L separable flask equipped with a stirrer, a shunt condenser, a thermometer, and a nitrogen introduction tube, succinic acid 118 g (1.0 mol), 1,4-butanediol 108 g (1.2 mol), and tetraisopropyl titanate 0.02 g was charged. Dehydration condensation was performed at 180 to 220 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. Subsequently, a dediol reaction was performed at 180 to 220 ° C. under reduced pressure for 13 hours. As a result, a polybutylene succinate (A4) having a number average molecular weight (NMR) of 10,500 and having hydroxyl groups at both ends was obtained.
得られたジヒドロポリブチレンサクシネート(A4)10.0gと、実施例1で調製した添加剤(C1)8.0gと、ポリイソシアネート(B1)0.35gを用い、実施例1と同様の条件により、実施例8に係る形状記憶樹脂成形体を得た。得られた形状記憶樹脂成形体について、実施例1と同様に、Tc、Hm、Tm、Hm、tcを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。 The same conditions as in Example 1 were obtained using 10.0 g of the obtained dihydropolybutylene succinate (A4), 8.0 g of the additive (C1) prepared in Example 1, and 0.35 g of polyisocyanate (B1). Thus, a shape memory resin molded body according to Example 8 was obtained. About the obtained shape memory resin molding, Tc, Hm, Tm, Hm, and tc were measured similarly to Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
(比較例1)
添加剤(C1)を用いなかった。その他の条件は、実施例1と同じ条件を採用し、比較例1に係る形状記憶樹脂成形体を得た。得られた成形体について、実施例1と同様に、Tc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。
(Comparative Example 1)
The additive (C1) was not used. The other conditions were the same as in Example 1, and a shape memory resin molded body according to Comparative Example 1 was obtained. About the obtained molded object, Tc, Tm, and Hm were measured similarly to Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
(比較例2)
添加剤(C1)を用いなかった。その他の条件は、実施例4と同じ条件を採用し、比較例2に係る形状記憶樹脂成形体を得た。得られた成形体について、実施例1と同様に、Tc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。
(Comparative Example 2)
The additive (C1) was not used. The other conditions were the same as those in Example 4, and a shape memory resin molded body according to Comparative Example 2 was obtained. About the obtained molded object, Tc, Tm, and Hm were measured similarly to Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
(比較例3)
結晶性樹脂成分として、ジヒドロポリブチレンサクシネート(A3)を調製した。攪拌機、分流コンデンサー、温度計、窒素導入管を付した1Lのセパラブルフラスコに、コハク酸118g(1.0モル)、1,4−ブタンジオール95g(1.05モル)を投入した。そして、窒素雰囲気下、180〜220℃で、2時間脱水縮合を行った。得られた生成物をクロロホルムに溶解し、アルカリ洗浄を行った。その後、メタノールにより再沈した。これにより、数平均分子量(NMR)が1000である、両末端にヒドロキシル基を有するポリブチレンサクシネート(A3)を得た。
(Comparative Example 3)
Dihydropolybutylene succinate (A3) was prepared as a crystalline resin component. 118 g (1.0 mol) of succinic acid and 95 g (1.05 mol) of 1,4-butanediol were charged into a 1 L separable flask equipped with a stirrer, a shunt condenser, a thermometer, and a nitrogen introduction tube. And dehydration condensation was performed for 2 hours at 180-220 degreeC in nitrogen atmosphere. The obtained product was dissolved in chloroform and washed with alkali. Then, it reprecipitated with methanol. As a result, a polybutylene succinate (A3) having a number average molecular weight (NMR) of 1000 and having hydroxyl groups at both ends was obtained.
得られたジヒドロポリブチレンサクシネート(A3)10.0gと、ポリイソシアネート(B1)3.64gとを用い、比較例3に係わる形状記憶樹脂成形体を得た。実施例1と同様に、Tc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。 Using the obtained dihydropolybutylene succinate (A3) 10.0 g and polyisocyanate (B1) 3.64 g, a shape memory resin molded article according to Comparative Example 3 was obtained. In the same manner as in Example 1, Tc, Tm, and Hm were measured, and shape memory properties and room temperature deformation were evaluated.
(比較例4)
添加剤を加えなかった以外は、実施例8と同じ条件を採用し、比較例4に係わる形状記憶樹脂成形体を得た。得られた成形体について、実施例1と同様に、Tc、Tm、Hmを測定し、形状記憶性、常温変形を評価した。
(Comparative Example 4)
Except that the additive was not added, the same conditions as in Example 8 were adopted to obtain a shape memory resin molded body according to Comparative Example 4. About the obtained molded object, Tc, Tm, and Hm were measured similarly to Example 1, and shape memory property and normal temperature deformation were evaluated.
表1中、実施例2、3、6、7、及び比較例3では、結晶化温度Tcが観測されず、結晶化熱HDを求めることができなかった。既述のように、結晶化速度が遅い場合には、結晶化温度Tcが観測されなくなる。すなわち、実施例2、3、6、7、及び比較例3では、結晶化速度が十分に遅いことが示されている。また、比較例2及び比較例4においては、結晶化時間Tcを求めることが出来なかった。これは、常温に達する前に結晶化が生じたためである。 In Table 1, in Examples 2, 3, 6, 7, and Comparative Example 3, the crystallization temperature Tc is not observed, it was not possible to determine the heat of crystallization H D. As described above, when the crystallization speed is low, the crystallization temperature Tc is not observed. That is, in Examples 2, 3, 6, 7 and Comparative Example 3, it is shown that the crystallization rate is sufficiently low. In Comparative Examples 2 and 4, the crystallization time Tc could not be obtained. This is because crystallization occurred before reaching room temperature.
表1において、実施例1乃至3を、比較例1と比較する。実施例1乃至3、及び比較例1は、いずれも、形状記憶性(常温変形性及び復元性)において優れていた。但し、実施例1乃至3の結晶溶融温度Tmは、比較例1の結晶溶融温度Tmよりも、高い。すなわち、実施例1乃至3は、比較例1よりも耐熱性に優れていることが確認された。また、実施例1は、比較例1よりも、結晶化温度Tcが低かった。実施例2及び3では、結晶化温度Tcが観測されなかった。従って、実施例2及び3は、比較例1と結晶化温度Tcの比較を行うことはできなかった。しかし、実施例1乃至3は、比較例1よりも、結晶化時間Tcが長かった。すなわち、実施例1乃至3では、常温にまで冷却した後に変形操作を行うことができる時間が長いことが示されている。すなわち、実施例1乃至3は、比較例1よりも、常温に冷却したときに変形操作を行い易いことが確認された。すなわち、添加剤(C1)を用いることにより、耐熱性が高く、変形操作を行い易い形状記憶樹脂成形体が得られることが確認された。 In Table 1, Examples 1 to 3 are compared with Comparative Example 1. Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were all excellent in shape memory properties (normal temperature deformability and recoverability). However, the crystal melting temperature Tm of Examples 1 to 3 is higher than the crystal melting temperature Tm of Comparative Example 1. That is, it was confirmed that Examples 1 to 3 were superior to Comparative Example 1 in heat resistance. Further, Example 1 had a crystallization temperature Tc lower than that of Comparative Example 1. In Examples 2 and 3, the crystallization temperature Tc was not observed. Therefore, Examples 2 and 3 could not compare the crystallization temperature Tc with Comparative Example 1. However, Examples 1 to 3 had a longer crystallization time Tc than Comparative Example 1. That is, in Examples 1 to 3, it is shown that the time during which the deformation operation can be performed after cooling to room temperature is long. That is, it was confirmed that Examples 1 to 3 were easier to perform the deformation operation when cooled to room temperature than Comparative Example 1. That is, it was confirmed that by using the additive (C1), a shape memory resin molded body having high heat resistance and easy to perform a deformation operation can be obtained.
また、表1において、実施例4乃至7を、比較例2と比較する。実施例4乃至7、及び比較例2では、結晶性樹脂成分として、分子量が3,000である樹脂が用いられている。このうち、実施例4乃至5においては、結晶化温度Tcが45℃であり、形状記憶性(常温変形性及び復元性)に優れていた。実施例6および7は、結晶化速度が遅く、Tcが観察されなかったが、tcは0.5分以上あり、常温変形が容易であった。しかし、比較例2では、結晶化温度Tcは、53℃であり、45℃を大幅に超えていた。また、比較例2では、急冷すると、常温に達する前に結晶化が生じ、常温では変形(賦形)させることができなかった。これらの結果から、実施例4乃至5においては、比較例2よりも、常温変形性に優れていることが確認された。また、実施例4乃至5の溶融温度は、いずれも80℃以上であり、比較例2と比較するとあまり低下していなかった。すなわち、添加剤(C1)を添加することにより、耐熱性を維持した上で、常温変形性を高めることができることが確認された。 In Table 1, Examples 4 to 7 are compared with Comparative Example 2. In Examples 4 to 7 and Comparative Example 2, a resin having a molecular weight of 3,000 is used as the crystalline resin component. Among these, in Examples 4 to 5, the crystallization temperature Tc was 45 ° C., and the shape memory property (normal temperature deformability and recoverability) was excellent. In Examples 6 and 7, the crystallization rate was slow and Tc was not observed, but tc was 0.5 minutes or more, and deformation at room temperature was easy. However, in Comparative Example 2, the crystallization temperature Tc was 53 ° C. and significantly exceeded 45 ° C. In Comparative Example 2, when rapidly cooled, crystallization occurred before reaching normal temperature, and could not be deformed (shaped) at normal temperature. From these results, it was confirmed that Examples 4 to 5 were superior to Comparative Example 2 in normal temperature deformability. Further, the melting temperatures of Examples 4 to 5 were all 80 ° C. or higher, and did not decrease much compared to Comparative Example 2. That is, it was confirmed that by adding the additive (C1), the normal temperature deformability can be enhanced while maintaining the heat resistance.
実施例8を、比較例4と比較する。実施例8では、結晶化温度Tcが比較例4のそれよりも低かった。また、実施例8の常温変形性は、比較例4のそれよりも優れていた。一方、実施例8の溶融温度Tmは比較例4のそれよりも高く、比較例4よりも耐熱性が優れていることが確認された。すなわち、添加剤(C1)を添加することにより、常温変形性と耐熱性とを両立できることが確認された。 Example 8 is compared with Comparative Example 4. In Example 8, the crystallization temperature Tc was lower than that of Comparative Example 4. Further, the room temperature deformability of Example 8 was superior to that of Comparative Example 4. On the other hand, the melting temperature Tm of Example 8 was higher than that of Comparative Example 4, and it was confirmed that the heat resistance was superior to that of Comparative Example 4. That is, it was confirmed that both the room temperature deformability and the heat resistance can be achieved by adding the additive (C1).
尚、実施例1乃至8の測定結果より、分子量が10,500である実施例8よりも、分子量が2,000〜3,000である実施例1乃至7のほうが、常温変形性に優れていた。このことから、結晶性樹脂成分の分子量は、2,000以上、3,000以下が好ましいことが確認された。 In addition, from the measurement results of Examples 1 to 8, Examples 1 to 7 having a molecular weight of 2,000 to 3,000 have better room temperature deformability than Example 8 having a molecular weight of 10,500. It was. From this, it was confirmed that the molecular weight of the crystalline resin component is preferably 2,000 or more and 3,000 or less.
本実施形態に係る形状記憶樹脂成形体は、常温で変形が可能であり、優れた形状記憶性を備える。そのため、電子機器用部材等の成形体として好適に使用することができる。例えば、電子機器(パソコンや携帯電話等)の外装材、ねじ、締め付けピン、スイッチ、センサー、情報記録装置、OA機器等のローラー、ベルト等の部品、ソケット、パレット等の梱包材、冷暖房空調機の開閉弁、及び熱収縮チューブ等に使用することができる。本実施形態に係る形状記憶樹脂成形体は、他にも、バンパー、ハンドル、バックミラー等の自動車用部材、床ずれ防止寝具等の家庭用部材等として、各種分野に利用することができる。また、常温において変形および固定が可能あり、耐熱性を有するために、火傷の心配をすることなく取り扱うことが可能である。そのため、直接体形に合わせて変形及び固定される用途(例えばギブス、おもちゃ、めがねフレーム、歯科矯正用ワイヤー、補聴器、及びギブスなど)に利用することが可能となる。 The shape memory resin molded body according to this embodiment can be deformed at room temperature and has excellent shape memory properties. Therefore, it can be suitably used as a molded article such as a member for electronic equipment. For example, exterior materials for electronic devices (such as personal computers and mobile phones), screws, clamping pins, switches, sensors, information recording devices, rollers for OA equipment, parts such as belts, packing materials for sockets, pallets, etc., air conditioning air conditioners It can be used for open / close valves and heat-shrinkable tubes. In addition, the shape memory resin molded body according to the present embodiment can be used in various fields as automobile members such as bumpers, handles, and rearview mirrors, and household members such as bed slip prevention bedding. In addition, it can be deformed and fixed at room temperature, and has heat resistance, so that it can be handled without worrying about burns. Therefore, it can be used for applications (for example, casts, toys, eyeglass frames, orthodontic wires, hearing aids, casts, etc.) that are deformed and fixed according to the body shape.
Claims (15)
複数の前記架橋反応基と結合することにより前記結晶性樹脂成分を架橋させるリンカーと、
添加剤とを含有し、
前記結晶性樹脂成分と前記リンカーとの結合により生じた架橋部位と前記添加剤とが水素結合を形成することができ、
前記結晶性樹脂成分がポリヒドロキシポリエステルを含み、
前記リンカーが前記結晶性樹脂成分に含まれる前記架橋官能基と結合する官能基を2つ以上有し、
前記添加剤がポリウレタン類を含む
形状記憶樹脂組成物。 A crystalline resin component having a plurality of cross-linking functional groups;
A linker that crosslinks the crystalline resin component by binding to a plurality of the crosslinking reactive groups ;
Containing additives,
The crosslinking site formed by the bond between the crystalline resin component and the linker and the additive can form a hydrogen bond,
The crystalline resin component comprises polyhydroxypolyester,
The linker has two or more functional groups that bind to the cross-linking functional group contained in the crystalline resin component;
The shape memory resin composition, wherein the additive comprises a polyurethane .
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