JP6511755B2 - 樹脂組成物および樹脂成形体 - Google Patents
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Description
近年では植物由来の樹脂が利用されており、従来から知られている植物由来の樹脂の一つにセルロース誘導体がある。
<1>に係る発明は、
セルロースエステル樹脂と、
前記セルロースエステル樹脂と反応し得る官能基を有しない非反応性可塑剤と、
炭素数2以上4以下のオレフィンが重合したポリオレフィンを主成分とし且つ前記セルロースエステル樹脂と反応し得る官能基を複数有するポリオレフィン含有多官能エラストマーと、
を少なくとも有する樹脂組成物である。
前記セルロースエステル樹脂が、下記一般式(1)で表されるセルロースエステル樹脂である<1>に記載の樹脂組成物である。
前記ポリオレフィン含有多官能エラストマーが、前記官能基としてエポキシ基、およびグリシジル基から選択される少なくとも一種を含む<1>または<2>に記載の樹脂組成物である。
前記非反応性可塑剤として、ポリエーテルエステル化合物、およびアジピン酸エステルを含有する化合物から選択される少なくとも一種を含む<1>〜<3>のいずれか1項に記載の樹脂組成物である。
<1>〜<4>のいずれか1項に記載の樹脂組成物を含む樹脂成形体である。
本実施形態に係る樹脂組成物は、(A)セルロースエステル樹脂と、前記セルロースエステル樹脂と反応し得る官能基を有しない(B)非反応性可塑剤と、炭素数2以上4以下のオレフィンが重合したポリオレフィンを主成分とし且つ前記セルロースエステル樹脂と反応し得る官能基を複数有する(C)ポリオレフィン含有多官能エラストマーと、を少なくとも有する。
これに対し、本実施形態に係る樹脂組成物では、(A)セルロースエステル樹脂、(B)非反応性可塑剤、および(C)ポリオレフィン含有多官能エラストマーを含むことで、優れた耐衝撃性が得られる。
セルロースエステル樹脂はミクロフィブリルが束状になって存在しており、その鎖同士は水素結合で強固に結合しているため柔軟性が得にくく、その為前記のように面における耐衝撃性に劣ると考えられる。
これに対し本実施形態では、非反応性可塑剤がセルロースエステル樹脂同士の間に入って水素結合を阻害し、セルロースエステル樹脂同士の間を緩やかに広げるものと考えらえる。そして、広げられたセルロースエステル樹脂同士の間に、非反応性可塑剤およびセルロースエステル樹脂となじみの良いポリオレフィン含有多官能エラストマーが移動し、且つセルロースエステル樹脂が有する官能基とポリオレフィン含有多官能エラストマーの官能基とが反応する。その結果、セルロースエステル樹脂同士の間が更に広げられ、且つセルロースエステル樹脂間に柔軟成分(ポリオレフィン含有多官能エラストマー)が固定され、面における耐衝撃性が向上するものと考えられる。
本実施形態に係る樹脂組成物は、セルロースエステル樹脂を含有する。セルロースエステル樹脂として具体的には、例えば、一般式(1)で表されるセルロースエステル樹脂が挙げられる。
nを250以上にすると、樹脂成形体の強度が高まりやすくなる。nを750以下にすると、樹脂成形体の柔軟性の低下が抑制されやすくなる。
つまり、セルロースエステル樹脂分子中にn個あるR1は、全て同一でも一部同一でも互いに異なっていてもよい。同様に、n個あるR2、およびn個あるA3も、各々、全て同一でも一部同一でも互いに異なっていてもよい。
置換度を2.1以上にすると、ポリエーテルエステル化合物との親和性が高まりやすくなる。置換度を2.6以下にすると、セルロースエステル樹脂の結晶化が抑えられ、熱可塑性が発現しやすくなる。また、樹脂組成物の成形性が向上する。
なお、置換度とは、セルロースエステル樹脂のアシル化の程度を示す指標である。具体的には、置換度は、セルロースエステル樹脂のD−グルコピラノース単位に3個ある水酸基がアシル基で置換された置換個数の分子内平均を意味する。
重量平均分子量は、後述のポリエーテルエステル化合物の重量平均分子量の測定方法と同様の方法により測定された値である。
本実施形態における非反応性可塑剤における「非反応性」とは、前記(A)セルロースエステル樹脂と反応し得る官能基を有しないことを意味する。
セルロースエステル樹脂と反応し得る官能基を有しない可塑剤であれば特に限定されるものではなく、例えば、エステルを有する化合物が挙げられ、より具体的にはポリエーテルエステル化合物、アジピン酸エステル含有化合物等が挙げられる。
ポリエーテルエステル化合物として具体的には、例えば、一般式(2)で表されるポリエーテルエステル化合物が挙げられる。
R4が表すアルキレン基の炭素数を3以上にすると、樹脂組成物の流動性の低下が抑制され、熱可塑性が発現しやすくなる。R4が表すアルキレン基の炭素数を10以下またはR4が表すアルキレン基を直鎖状にすると、セルロースエステル樹脂との親和性が高まりやすくなる。
これら観点から、特に、R4が表すアルキレン基は、n−ヘキシレン基(−(CH2)6−)が望ましい。つまり、ポリエーテルエステル化合物は、R4としてn−ヘキシレン基(−(CH2)6−)を表す化合物であることが望ましい。
R5が表すアルキレン基の炭素数を3以上にすると、樹脂組成物の流動性の低下が抑制され、熱可塑性が発現しやすくなる。R5が表すアルキレン基の炭素数を10以下またはR5が表すアルキレン基を直鎖状にすると、セルロースエステル樹脂との親和性が高まりやすくなる。
これら観点から、特に、R5が表すアルキレン基は、n−ブチレン基(−(CH2)4−)が望ましい。つまり、ポリエーテルエステル化合物は、R5としてn−ブチレン基(−(CH2)4−)を表す化合物であることが望ましい。
A1、およびA2が表すアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等の無置換アリール基;メチルフェニル基、t−ブチルフェニル基等の置換フェニル基が挙げられる。
A1、およびA2が表すアラルキル基としては、−RA−Phで示される基である。RAは、直鎖状または分岐状の炭素数1以上6以下(望ましくは炭素数2以上4以下)のアルキレン基を表す。Phは、無置換フェニル基:直鎖状または分岐状の炭素数1以上6以下(望ましくは炭素数2以上4以下)のアルキル基で置換された置換フェニル基を表す。アラルキル基として具体的には、例えば、ベンジル基、フェニルメチル基(フェネチル基)、フェニルプロピル基、フェニルブチル基等の無置換アラルキル基;メチルベンジル基、ジメチルベンジル基、メチルフェネチル基等の置換アラルキル基が挙げられる。
mを1以上にすると、ポリエーテルエステル化合物がブリード(析出)し難くなる。mを5以下にすると、セルロースエステル樹脂との親和性が高まりやすくなる。
重量平均分子量(Mw)を450以上にすると、ブリード(析出する現象)し難くなる。重量平均分子量(Mw)を650以下にすると、セルロースエステル樹脂との親和性が高まりやすくなる。
なお、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により測定される値である。具体的には、GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー社製、HPLC1100を用い、東ソー製カラム・TSKgel GMHHR−M+TSKgel GMHHR−M(7.8mmI.D.30cm)を使用し、クロロホルム溶媒で行う。そして、重量平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
粘度を35mPa・s以上にすると、セルロースエステル樹脂への分散性が向上しやすくなる。粘度を50mPa・s以下にすると、ポリエーテルエステル化合物の分散の異方性が出現し難くなる。
なお、粘度は、ブルックフィールドB型粘度計を用いて測定される値である。
ハ−ゼン色数(APHA)を100以上にすると、セルロースエステル樹脂との屈折率の差が小さくなり、樹脂成形体が白っぽく濁る現象が生じ難くなる。ハ−ゼン色数(APHA)を140以下にすると、樹脂成形体に黄色味が帯び難くなる。このため、ハ−ゼン色数(APHA)を上記範囲にすると、樹脂成形体の透明性が向上する。
ハ−ゼン色数(APHA)は、JIS−K0071(1998年)に準拠して測定される値である。
溶解度パラメータ(SP値)を9以上11以下にすると、セルロースエステル樹脂への分散性が向上しやすくなる。
溶解度パラメータ(SP値)は、Fedorの方法により算出された値である。具体的には、溶解度パラメータ(SP値)は、例えば、Polym.Eng.Sci.,vol.14,p.147(1974)の記載に準拠し、下記式によりSP値を算出する。
式:SP値=√(Ev/v)=√(ΣΔei/ΣΔvi)
(式中、Ev:蒸発エネルギー(cal/mol)、v:モル体積(cm3/mol)、Δei:各々の原子または原子団の蒸発エネルギー、Δvi:各々の原子または原子団のモル体積)
なお、溶解度パラメータ(SP値)は、単位として(cal/cm3)1/2を採用するが、慣行に従い単位を省略し、無次元で表記する。
また、同じ観点から、ポリエーテルエステル化合物は、25℃における粘度が35mPa・s以上50mPa・s以下であり、ハ−ゼン色数(APHA)が100以上140以下であり、溶解度パラメータ(SP値)が9以上11以下である化合物が望ましい。
アジピン酸エステル含有化合物(アジピン酸エステルを含有する化合物)とは、アジピン酸エステル単独の化合物、または、アジピン酸エステルとアジピン酸エステル以外の成分(アジピン酸エステルとは異なる化合物)との混合物であることを示す。
R6は、アルキレン基を表す。
m1は、1以上5以下の整数を表す。
m2は、1以上10以下の整数を表す。
一般式(2−1)および(2−2)中、R4およびR5が表すポリオキシアルキル基[−(CxH2X−O)y−RA1]において、RA1が表すアルキル基は、炭素数1以上6以下のアルキル基が望ましく、炭素数2以上4以下のアルキル基がより望ましい。アルキル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよいが、直鎖状、分岐状が望ましい。
xは、1以上6以下の整数を表す。yは、1以上6以下の整数を表す。
前記ポリオレフィン含有多官能エラストマーは、炭素数2以上4以下のオレフィンが重合したポリオレフィンを主成分とし、つまり全モノマー成分に対して50質量%以上用いて重合されている。また、前記(A)セルロースエステル樹脂と反応し得る官能基を複数有する。
これらの中でも、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル−グリシジルメタクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体、エチレン−プロピレン共重合体にグリシジルメタクリレートをグラフト重合した共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体にグリシジルメタクリレートをグラフト重合した共重合体、プロピレン−グリシジルメタクリレート共重合体、プロピレン−グリシジルメタクリレートグラフト共重合体が好ましい。
(A)セルロースエステル樹脂100質量部に対して、(B)非反応性可塑剤は、1質量部以上40質量部以下で含有することが望ましく、5質量部以上30質量部以下で含有することがより望ましい。
(B)非反応性可塑剤の含有量が1質量部以上であると、より優れた耐衝撃性が得られる。また、含有量が40質量部以下であると、非反応性可塑剤のブリード(表面への析出現象)が抑制される。
(C)ポリオレフィン含有多官能エラストマーの含有量が0.5質量部以上であると、より優れた耐衝撃性が得られる。一方、20質量部以下であると、樹脂組成物全体としての混練性に劣る。
本実施形態に係る樹脂組成物は、必要に応じて、さらに、上述した以外のその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、難燃剤、相溶化剤、可塑剤、酸化防止剤、離型剤、耐光剤、耐候剤、着色剤、顔料、改質剤、ドリップ防止剤、帯電防止剤、耐加水分解防止剤、充填剤、補強剤(ガラス繊維、炭素繊維、タルク、クレー、マイカ、ガラスフレーク、ミルドガラス、ガラスビーズ、結晶性シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミナ、ボロンナイトライド等)などが挙げられる。これらの成分の含有量は、樹脂組成物全体に対してそれぞれ、0質量%以上5質量%以下であることが望ましい。ここで、「0質量%」とはその他の成分を含まないことを意味する。
他の樹脂としては、例えば、従来公知の熱可塑性樹脂が挙げられ、具体的には、ポリカーボネート樹脂;ポリプロピレン樹脂;ポリエステル樹脂;ポリオレフィン樹脂;ポリエステルカーボネート樹脂;ポリフェニレンエーテル樹脂;ポリフェニレンスルフィド樹脂;ポリスルフォン樹脂;ポリエーテルスルフォン樹脂;ポリアリーレン樹脂;ポリエーテルイミド樹脂;ポリアセタール樹脂;ポリビニルアセタール樹脂;ポリケトン樹脂;ポリエーテルケトン樹脂;ポリエーテルエーテルケトン樹脂;ポリアリールケトン樹脂;ポリエーテルニトリル樹脂;液晶樹脂;ポリベンズイミダゾール樹脂;ポリパラバン酸樹脂;芳香族アルケニル化合物、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、およびシアン化ビニル化合物からなる群より選ばれる1種以上のビニル単量体を、重合若しくは共重合させて得られるビニル系重合体若しくは共重合体樹脂;ジエン−芳香族アルケニル化合物共重合体樹脂;シアン化ビニル−ジエン−芳香族アルケニル化合物共重合体樹脂;芳香族アルケニル化合物−ジエン−シアン化ビニル−N−フェニルマレイミド共重合体樹脂;シアン化ビニル−(エチレン−ジエン−プロピレン(EPDM))−芳香族アルケニル化合物共重合体樹脂;塩化ビニル樹脂;塩素化塩化ビニル樹脂;などが挙げられる。これら樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係る樹脂組成物は、例えば、上記成分の混合物を溶融混練することにより製造される。ほかに、本実施形態に係る樹脂組成物は、例えば、上記成分を溶剤に溶解することにより製造される。溶融混練の手段としては公知の手段が挙げられ、具体的には例えば、二軸押出機、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機、コニーダ等が挙げられる。
本実施形態に係る樹脂成形体は、本実施形態に係る樹脂組成物を含む。つまり、本実施形態に係る樹脂成形体は、本実施形態に係る樹脂組成物と同じ組成で構成されている。
具体的には、本実施形態に係る樹脂成形体は、本実施形態に係る樹脂組成物を成形して得られる。成形方法は、例えば、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、熱プレス成形、カレンダ成形、コーティング成形、キャスト成形、ディッピング成形、真空成形、トランスファ成形などを適用してよい。
表1に示す組成の材料を2軸混練装置(TEM58SS、東芝機械社製)に投入し、シリンダ温度240℃で混練して樹脂組成物(コンパウンド)を得た。
次に、得られた樹脂組成物を用いて射出成形装置(NEX150E、日精樹脂社製)にて、シリンダ温度250℃、金型温度60℃で成形した。2mm厚さ×6cm×6cmの成形体を得た。
−耐衝撃性(鋼球落下試験)−
作製された成形体を、室温(25℃)で一日養生した後、鋼球落下試験を行った。鋼球落下試験は、作製された成形体を固定し、500gの重りを各高さから落とした時の割れの状態を評価する。評価試験はそれぞれ3回繰り返し行い、最も悪かった状態の物を結果とした。評価基準は以下の通りである。
A:割れない、またはひびが入るだけ
B:割れるが穴はあかない
C:割れて穴があく
−セルロースエステル樹脂−
・セルロース樹脂A:ダイセル社製、L50
・セルロース樹脂B:ダイセル社製、L20
・可塑剤A:DAIFATTY121、大八化学工業社製(物質名:アジピン酸ジエステル)
・可塑剤B:RS1000、アデカ社製(物質名:ポリエーテルエステル)
・可塑剤C:DAIFATTY110、大八化学工業社製(物質名:アジピン酸ジエステル)
・可塑剤D:サンソサイザーE−PO、新日本理化社製(物質名:エポキシヘキサヒドロフタル酸ジエポキシステアリル)
・エラストマー1
LOTARDER、アルケマ社製
物質名:エチレン−無水マレイン酸−グリシジルメタクリレート共重合体
主成分:ポリエチレン=68質量%
官能基:グリシジル基、無水マレイン酸基
・エラストマー2
ボンドファスト7M、三井化学社製
物質名:エチレン−グリシジルメタクリレート−アクリル酸メチル共重合体
主成分:ポリエチレン=67質量%
官能基:グリシジル基
・エラストマー3
ボンドファスト2C、三井化学社製
物質名:エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体
主成分:ポリエチレン=94質量%
官能基:グリシジル基
・エラストマー4
モディパー(登録商標)A4400、日油社製
物質名:エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体にAS(アクリロニトリル−スチレン共重合体)をグラフトした共重合体
主成分:ポリエチレン=59.5質量%
官能基:グリシジル基
・エラストマー5
モディパー(登録商標)A4200、日油社製
物質名:エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体にポリメタクリル酸メチルをグラフトした共重合体
主成分:ポリエチレン=59.5質量%
官能基:グリシジル基
・エラストマー6
LA4475、クラレ社製
物質名:オキサゾリン含有スチレン
主成分:スチレン
・エラストマー7
エポクロス(登録商標)RPS1005、日本触媒社製
物質名:メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとのブロック共重合体
主成分:メタクリル酸メチル
Claims (5)
- セルロースエステル樹脂と、
前記セルロースエステル樹脂と反応し得る官能基を有さず、下記一般式(2)で表され、かつハ−ゼン色数(APHA)が100以上140以下のポリエーテルエステル化合物である非反応性可塑剤と、
炭素数2以上4以下のオレフィンが重合したポリオレフィンを主成分とし且つ前記セルロースエステル樹脂と反応し得る官能基を複数有するポリオレフィン含有多官能エラストマーと、
を少なくとも有し、
前記セルロースエステル樹脂、前記非反応性可塑剤、及び前記ポリオレフィン含有多官能エラストマー以外の他の樹脂を含有しないか、又は全樹脂に占める質量割合で5質量%以下含有する樹脂組成物。
(一般式(2)中、R 4 、およびR 5 は、それぞれ独立に、炭素数2以上10以下のアルキレン基を表す。A 1 、およびA 2 はそれぞれ独立に、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数6以上12以下のアリール基、または炭素数7以上18以下のアラルキル基を表す。mは、1以上の整数を表す。) - 前記セルロースエステル樹脂が、下記一般式(1)で表されるセルロースエステル樹脂である請求項1に記載の樹脂組成物。
(一般式(1)中、R1、R2、およびR3は、それぞれ独立に、水素原子、または炭素数1以上3以下のアシル基を表す。nは1以上の整数を表す。) - 前記ポリオレフィン含有多官能エラストマーが、前記官能基としてエポキシ基、およびグリシジル基から選択される少なくとも一種を含む請求項1または請求項2に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の樹脂組成物を含む樹脂成形体。
- 射出成形体である請求項4に記載の樹脂成形体。
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