JP6116199B2 - 重合体組成物 - Google Patents
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押出成形において、成形機壁面への添加剤の付着(プレートアウト)や液垂れがなく、適度な滑性が付与され、吐出安定性や成形品の外観、導電性に優れ、導電性のばらつきが小さく、長期間にわたって効果を持続させる長期性が良好な押出成形用熱可塑性樹脂組成物を得るために、熱可塑性樹脂(A)100重量部に対し、特定構造のイミダゾリウム塩(B)と特定構造のイミダゾリウム塩(C)とを総量で0.1〜10重量部含み、イミダゾリウム塩(B)とイミダゾリウム塩(C)との質量比を8/2〜3/7とすることが開示されている(例えば、特許文献4参照)。
そのほか、ポリオレフィン、イオン液体、カーボンナノファイバーを含むポリマーブレンド等も開示されている(例えば、特許文献7参照)。
本発明者等は、不飽和エステル由来の構成単位を含む重合体と疎水性のイオン液体とを組み合わせることで、両者を含む組成物が優れた帯電防止性を示すことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の目的は、帯電防止性に優れる重合体組成物を提供することにある。
イオン液体(L)および水(W)を容積比(L:W)=1:1で混合し、23℃で24時間攪拌した後48時間静置して分取したイオン液体相中の水分量が10万ppm以下となるイオン液体と、
を含む重合体組成物であって、
前記イオン液体が、後述のA−2、A−3およびA−4で示される少なくとも1つのアニオン種を含む重合体組成物である。
本発明の重合体組成物は、不飽和エステル由来の構成単位を含む重合体と、イオン液体(L)および水(W)を容積比(L:W)=1:1で混合し、23℃で24時間攪拌した後48時間静置して分取したイオン液体相中の水分量が10万ppm以下となるイオン液体とを含む。
本発明の重合体組成物は、不飽和エステル由来の構成単位を含む重合体と、イオン液体とを含む。
本発明で用いるイオン液体は、イオン液体の容積をL、水の容積をWとしたとき、イオン液体と水とを容積比(L:W)=1:1で混合し、23℃で24時間攪拌した後48時間静置して分取したイオン液体相中の水分量が10万ppm以下となる物性であり、すなわち、高い疎水性の化合物である。以下、イオン液体について疎水性というときは、イオン液体が上記物性であることをいう。かかる疎水性のイオン液体を、特定イオン液体ともいう。
また、不飽和エステル由来の構成単位を含む重合体を単に、特定重合体とも称する。
本発明の重合体組成物は、本発明の効果を損なわない限度において、界面活性剤、紫外線吸収剤等、種々の添加物を、さらに含んでいてもよい。
本発明の重合体組成物は、特定イオン液体の含有量が少量でも優れた帯電防止性を発現するため、透明な樹脂に添加し、成形品とした場合でも、成形品の透明性を損ねにくく、光学特性の低下を抑制することができる。
さらに、本発明の湿度環境に関わらず、優れた帯電防止性を維持することができ、湿度依存性の低い、安定した帯電防止性を発現することができる。
イオン液体とは、多くの場合、100℃〜150℃にて液状のイオン性化合物であり、カチオン種とアニオン種との組み合わせで構成される塩である。なお、イオン液体は、単一の化合物で液状である物質であり、溶媒との組み合わせにより液状となっている混合物ではない。
本発明で用いられる特定イオン液体は、かかる構成の塩であって、既述の物性を有する疎水性の化合物であれば、特に制限されない。
特定イオン液体を構成し得るカチオン種としては、例えば、メチルイミダゾリウム系、ピリジニウム系、メチルピロリジニウム系、アンモニウム系等が挙げられる。
メチルイミダゾリウム系カチオン種としては、下記C−1で表されるイオン種が挙げられる。ピリジニウム系カチオン種としては、下記C−2で表されるイオン種が挙げられる。メチルピロリジニウム系カチオン種としては、下記C−3で表されるイオン種が挙げられる。アンモニウム系カチオン種としては、下記C−4で表されるイオン種が挙げられる。そのほか、下記C−5で示されるイオン種を用いてもよい。
置換基は、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシアルキル基、アルキルエーテル基等が挙げられ、中でも、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシアルキル基、または、アルキルエーテル基が好ましい。
特定イオン液体を構成し得るアニオン種としては、例えば、下記A−1〜A−5で示されるイオン種が挙げられる。ただし、本発明におけるアニオン種は、これらに限定されない。
A−1はOtfとも称され、A−2はNTFまたはTFSIとも称され、A−4はBF4とも称される。また、A−3で表されるイオン種のうち、nが2であるイオン種(A−5)をFAPとも称する。
アニオン種は、以上の中でも、A−1〜A−4で表されるイオン種が好ましく、A−3で表されるイオン種がより好ましく、A−5で表されるイオン種〔FAP;トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロフォスフェート〕がさらに好ましい。アニオン種としてFAPを用いると、特に帯電防止性が湿度依存しにくく、ブリード発生をし難い。
水分量は、より具体的には、次のように測定する。
イオン性液体と水との混合物を攪拌し、静置したのち、イオン性液体の層を分取し、これを水分値測定サンプルとする。水分測定はカールフィッシャー水分計(京都電子工業株式会社製MKC−210)を用いて測定する。
イオン性液体と水との混合物を攪拌した後、48時間以上静置しても二層に分離しないイオン性液体は、水に溶解すると判断する。
アニオン種として、FAPを用いると、イオン液体は、より高い疎水性を示し、水分量も5000ppm以下となる。
特に、アニオン種として、FAPを用い、カチオン種として、C−6〜C−14の各イオン種を用いることが好ましい。
重合体組成物からの特定イオン液体の浸み出し(ブリード)を抑制する観点からは、重合体組成物中の特定イオン液体の含有量は、特定重合体100質量部に対し、9質量部以下であることが好ましい。
本発明の重合体組成物は、不飽和エステル由来の構成単位を含む重合体(特定重合体)を含有する。
特定重合体は、不飽和エステル由来の構成単位を含んでいれば、特に制限されない。例えば、不飽和エステル由来の構成単位のみを有する不飽和エステルの単独重合体であってもよいし、さらに、α−オレフィン由来の構成単位、不飽和脂肪酸由来の構成単位を含んでいてもよい。
例えばアクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、クロトン酸アルキルエステル、マレイン酸アルキルエステル等が例示される。また、酢酸ビニルであってもよい。
本発明では、アルキルエステルのアルキル部位の炭素数は、1〜8が好ましい。
不飽和エステル由来の構成単位は、1種単独でもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
特定重合体は、単一の不飽和エステル由来の構成単位を有する不飽和エステルの単独重合体でもよい。このような単独重合体としては、メタクリル酸エチル重合体(EMAとも称する)、アクリル酸エチル重合体(EAとも称する)等が挙げられる。
また、2種以上の不飽和エステル由来の構成単位を有する不飽和エステルの2元以上の共重合体であってもよい。このとき、2種以上の不飽和エステル由来の構成単位を有する共重合体は、ランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であっても、グラフト共重合体であってもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。
α−オレフィン由来の構成単位を構成するα−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、ブチレン等が挙げられ、中でも、エチレンまたはプロピレンが好ましい。α−オレフィン由来の構成単位は、1種単独でもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
不飽和脂肪酸由来の構成単位を構成する不飽和脂肪酸としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、又は無水イタコン酸等が挙げられる。不飽和脂肪酸は、これらの中でも、アクリル酸およびメタクリル酸の少なくとも一方であることが好ましい。不飽和脂肪酸由来の構成単位は、1種単独でもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
特定重合体が、他の構成単位を含む共重合体である場合、共重合体は、ランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であっても、グラフト共重合体であってもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。
また、不飽和エステル由来の構成単位と、α−オレフィン由来の構成単位と、不飽和脂肪酸由来の構成単位とを含む3元共重合体であってもよい。このような共重合体としては、例えば、エチレン/メタクリル酸/メタクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。
本発明の重合体組成物は、本発明の効果を損なわない限度において、さらに、界面活性剤、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤等の他の成分を含有していてもよい。
本発明の重合体組成物の製造方法は、特定重合体をベース樹脂とし、特定イオン液体と共に混合すればよい。帯電防止性を向上する観点から、特定重合体100質量部に対し、0.001質量部〜20質量部の範囲で、両者を混合することが好ましい。
特定重合体と、特定イオン液体とのほかに、さらに、他の成分を混合して重合体組成物を製造してもよい。
本発明の重合体組成物は、既述のとおり、帯電防止性に優れており、本発明の重合体組成物は、具体的には、天井材、床材等の建築、土木材料、自動車部品、OA機器、家電製品部品、あるいはその保管・収納ケース、文具、日用品などに広く使用することができる。
イオン液体は、以下の製品を用いた。
カチオン種とアニオン種とを、それぞれ「[カチオン種][アニオン種]」として表す。なお、下記カチオン種およびアニオン種の化学構造は、既述の具体例C−6〜C−14またはA−1〜A−5として示したとおりである。
・[EMIM][FAP]:メルク社製、
1-Ethyl-3-methylimidazolium tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphate
・[EMIM][OTf]:メルク社製
・[EMIM][NTF]:メルク社製
・[HMIM][FAP]:メルク社製
・[BMPL][FAP]:メルク社製
・[NM4][FAP] :メルク社製
1)特定重合体
・エチレン・アクリル酸エチルランダム共重合体(EEA-1)
アクリル酸エチル(EA)含量;34質量%、MFR;25g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠)
・エチレン・アクリル酸エチルランダム共重合体(EEA-2)
アクリル酸エチル(EA)含量;16質量%、MFR;1g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠)
・エチレン・アクリル酸エチルランダム共重合体組成物(EEA-3)
EEA−2と、下記LDPE(ミラソン16P)とを、EEA−2濃度が3質量%となる量で混合した組成物
・エチレン・アクリル酸エチルランダム共重合体(EEA-4)
アクリル酸エチル(EA)含量;19質量%、MFR;5g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠)
・エチレン・アクリル酸エチルランダム共重合体(EEA-5)
アクリル酸エチル(EA)含量;25質量%、MFR;20g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠)
アクリル酸メチル(MA)含量;30質量%、MFR;15g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠)
酢酸ビニル(VA)含量;33質量%、MFR;14g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠)
・エチレン・酢酸ビニルランダム共重合体(EVA-2)
酢酸ビニル(VA)含量;46質量%、MFR;2.5g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠)
メタクリル酸メチル(MMA)含量;25質量%、MFR;20g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠)
・低密度ポリエチレン(LDPE)
〔MFR;3.7g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠〕
・エチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA)
〔MFR;25g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠〕
・ナトリウムアイオノマー(Na−IO)
〔エチレン・メタクリル酸共重合体(メタクリル酸含量15質量%)の金属架橋体、金属カチオン源:ナトリウム、中和度:54%、MFR;0.9g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠〕
・亜鉛アイオノマー(Zn−IO−1)
〔エチレン・メタクリル酸共重合体(メタクリル酸含量15質量%)の金属架橋体、金属カチオン源:亜鉛、中和度:21%、MFR;16g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠〕
・亜鉛アイオノマー(Zn−IO−2)
〔エチレン・メタクリル酸共重合体(メタクリル酸含量15質量%)の金属架橋体、金属カチオン源:亜鉛、中和度:59%、MFR;0.9g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠〕
・マグネシウムアイオノマー(Mg−IO)
〔エチレン・メタクリル酸共重合体(メタクリル酸含量15質量%)の金属架橋体、金属カチオン源:マグネシウム、中和度:54%、MFR;0.7g/10分(190℃、2160g荷重、JIS K7210−1999に準拠〕
・アミート320
〔花王社製、ノニオン系界面活性剤、ポリ(オキシエチレン)アルキルアミン〕
〔樹脂型帯電防止剤〕
・ペレスタット230
〔三洋化成工業社製、高分子型ノニオン系界面活性剤、ポリエーテル系〕
ベース樹脂と、イオン液体または界面活性剤とを、下記ブレンド方法により混合して重合体組成物を調製し、得られた重合体組成物を用い、下記プレスシート作製方法により成形して、成形体(プレスシート)を得た。
なお、各成分の混合比率は、後述する。
・装置
東洋精機製作所製、ラポプラストミル4C150
・条件
ベース樹脂の種類により下記に表1の「加熱温度」欄に示す温度で、ベース樹脂(後述する実施例1〜6に示す各ベース樹脂)とイオン液体(後述する実施例1〜6に示す各イオン液体)を15分間溶融混練した。
上記ブレンド方法で得られたブレンド物(重合体組成物)を、ベース樹脂の種類により表1の「プレス温度」欄に示す温度で3分間加熱し、加圧2分、冷却(20℃)4分の条件下で成形し、プレスシート(成形体)とした。
後述する実施例1〜実施例6では、用意したイオン液体、および、上記のようにして得られたプレスシートを用いて、下記の手法で測定または評価を行った。
1の1.〔23℃で液体状のイオン液体の場合〕
イオン液体と水を容積比1:1で混合し、23℃で24時間攪拌した。混合物を48時間以上静置した後、イオン液体の層を分取し、これを水分値測定サンプルとした。水分測定はカールフィッシャー水分計(京都電子工業株式会社製、MKC−210)を用いて測定した。48時間以上静置しても二層に分離しないイオン液体は、水に溶解すると判断した。
1の2.〔23℃で固体状のイオン液体の場合〕
イオン液体と水を容積比1:1で混合し、23℃で24時間攪拌した。固体のイオン液体を取り出し、その固体表面の水分を、ろ紙で拭き取り、23℃で30分静置したものを水分値測定サンプルとした。水分測定はカールフィッシャー水分計(京都電子工業株式会社製、MKC−210)を用いて測定した。
高抵抗率計(株式会社三菱化学アナリテック製、ハイレスタ−UP)を用い、作製したプレスシートの表面抵抗率〔Ω/sq〕(Ω/square)を測定した。プローブはURSプローブを使用し、レジテーブルUFLのテフロン(登録商標)面側に測定サンプルを載せて測定した。
測定条件は以下のとおりである。
印加電圧:500V
測定時間:10秒
測定環境:23℃×50%RH、23℃×30%RH、23℃×12%RH
サンプルは測定環境で48時間以上静置した後に測定した。
以下「×10n」を『E+n』とも表す。
例えば、n=7のとき、「×107」は『E+7」で表される。
作製したプレスシートの外観を目視で観察した。
作製したプレスシートとガラス板とを重ね合わせ、23℃で48時間放置した後、プレスシートとガラス板とを剥離し、ガラス板の表面外観を目視で観察し、下記評価基準により評価した。
○:ガラスへの付着物が全く無い。
×:付着物が見られるか付着物でガラスが曇っている。
上記のイオン液体飽和水分量測定方法の1の1に示す方法に基づき、[EMIM][OTf]、[EMIM][NTF]、[EMIM][FAP]、[HMIM][FAP]、および[BMPL][FAP]の飽和水分量を測定した。いずれも、測定を2回行い、その平均値を、表2に示す。
また、EEA−1(100質量部)に対し、各イオン液体0.5質量部を混合して得られたプレスシートについて、表面抵抗率測定およびブリード評価を行い、結果を表2に示した。
ベース樹脂100質量部に対し、イオン液体を、表3に示す量(質量部)で混合して得られたプレスシートについて、表面抵抗率(23℃、50%RH)を測定し、表3に示した。
ベース樹脂100質量部に対し、イオン液体を、表4に示す量(質量部)で混合して得られたプレスシートについて、表面抵抗率を測定した。また、ブリード評価およびシート外観評価も行い、それぞれ、結果を表4に示した。
また、実施例で用いたイオン液体の飽和水分量(2回測定の平均値)も表4に示した。
なお、今後示す表中、「−」は未測定であることを意味する。
ベース樹脂100質量部に対し、イオン液体または界面活性剤を、表5に示す量(質量部)で混合して得られたプレスシートについて、表面抵抗率を測定した。また、ブリード評価も行い、それぞれ、結果を表5に示した。
なお、実施例4で用いたイオン液体のうち、[NM4][FAP]のイオン液体飽和水分量を、上記のイオン液体飽和水分量測定方法の1の2に示す方法に基づき測定したところ、飽和水分量は510ppmであることが確認された。
ベース樹脂100質量部に対し、イオン液体または界面活性剤を、表6に示す量(質量分)で混合して得られたプレスシートについて、表面抵抗率を測定した。また、ブリード評価も行い、それぞれ、結果を表6に示した。
なお、ベース樹脂単独の表面低効率の測定器は、前述のハイレスターではなく高表面低効率を測定できるアジレント(Agilent)4339B(Agilent Technologies社製)を用いて測定した。なお、本発明品の一部をハイレスターとアジレントの両方で測定し両者で測定された表面低効率が誤算範囲であることを確認した。
ベース樹脂100質量部に対し、イオン液体または界面活性剤を、表7に示す量(質量部)で混合して得られたプレスシートについて、表面抵抗率を測定した。また、ブリード評価も行い、それぞれ、結果を表7および図2に示した。
なお、図2において、白抜きのプロット(○)は、イオン液体を含まないベース樹脂の値を示す。
Claims (4)
- α−オレフィン由来の構成単位と、不飽和カルボン酸のアルキルエステル由来の構成単位および酢酸ビニル由来の構成単位から選ばれる少なくとも1つの構成単位と、を含む重合体と、
イオン液体(L)および水(W)を容積比(L:W)=1:1で混合し、23℃で24時間攪拌した後48時間静置して分取したイオン液体相中の水分量が1万ppm以下となるイオン液体と、
を含む重合体組成物であって、
前記イオン液体が、下記A−2、A−3およびA−4で示される少なくとも1つのアニオン種を含む重合体組成物。
A−3におけるnは、1以上の整数を表す。 - 前記イオン液体の含有量が、前記重合体100質量部に対して、0.001質量部〜20質量部である請求項1に記載の重合体組成物。
- 前記イオン液体のアニオン種が[(C2F5)3PF3]−である請求項1または請求項2に記載の重合体組成物。
- 前記重合体が不飽和カルボン酸のアルキルエステル由来の構成単位を含み、前記重合体1kg中の前記不飽和カルボン酸のアルキルエステル由来の構成単位量が2モル以上である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の重合体組成物。
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