JP7063263B2 - ポリエステルエラストマー樹脂組成物 - Google Patents
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Description
[2] 前記ポリエステルエラストマー(A)が、芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリエーテル及び脂肪族ポリエステルから選ばれる少なくとも1種のソフトセグメントとで構成されているポリエステルエラストマーである[1]に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[3] 前記ポリエステルエラストマー(A)が、芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントとで構成されているポリエステルエラストマーである[1]に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[4] 多官能エポキシ化合物が、トリアジン骨格を有する多官能エポキシ化合物、グリシジル基を有するスチレン系共重合体、及びグリシジル基を有するオレフィン系共重合体から選ばれる少なくとも1種類の化合物である[1]~[3]のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[5] 触媒成分(D)が、第4級ホスホニウム塩(D)である[1]~[4]のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
本発明で使用するポリエステルエラストマー(A)は、特に限定されないが、芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル及び脂肪族ポリカーボネートから選ばれる少なくとも1種のソフトセグメントとで構成されているポリエステルエラストマーが使用可能である。
たとえば、ハードセグメントを構成するポリエステル、ソフトセグメントを構成するポリカーボネート及び必要であれば各種共重合成分を溶融下、一定時間のエステル交換反応及び解重合反応を繰返しながら得ることが好ましい(以下ブロック化反応と称することもある)。
本発明で用いられる多官能エポキシ化合物(B)は、特に限定されないが、ビスフェノールA-ジグリシジルエーテル、ビスフェノールF-ジグリシジルエーテル、ビスフェノールS-ジグリシジルエーテルなどのジエポキシ化合物、トリス-(2、3-エポキシプロピル)-イソシアヌレート、トリス-(3、4-エポキシブチル)-イソシアヌレートなどのトリアジン骨格を有する多官能エポキシ化合物、クレゾールノボラック型グリシジルエーテル、フェノールノボラック型グリシジルエーテルなどの多官能エポキシ樹脂、グリシジル基を有するオレフィン系共重合体、グリシジル基を有するスチレン系共重合体などが挙げられる。これらの内、トリアジン骨格を有する多官能エポキシ化合物、グリシジル基を有するスチレン系共重合体、及びグリシジル基を有するオレフィン系共重合体から選ばれる少なくとも1種類が、ポリエステルエラストマー樹脂組成物からなる成形品からブリードアウトし難いという点で好ましい。また耐熱性の観点から、トリアジン骨格を有する多官能エポキシ化合物がより好ましい。
グリシジル基含有不飽和単量体としては、不飽和カルボン酸グリシジルエステル、不飽和グリシジルエーテルなどであり、不飽和カルボン酸グリシジルエステルとしては、例えばアクリル酸グルシジル、メタアクリル酸グリシジル、イタコン酸モノグリシジルエステルなどを挙げることができるが、メタアクリル酸グリシジルが好ましい。
不飽和グリシジルエーテルとしては、例えばビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2-メチルアリルグリシジルエーテル、メタクリルグリシジルエーテルなどが挙げられるが、メタクリルグリシジルエーテルが好ましい。
グリシジル基含有不飽和単量体とビニル芳香族系単量体との共重合の割合は、グリシジル基含有不飽和単量体の共重合量が、好ましくは1~30質量%であり、より好ましくは2~20質量%である。グリシジル基含有不飽和単量体の共重合量が1質量%未満では、増粘効果を発揮せず、30質量%を超えると樹脂組成物としての安定性が損なわれる恐れがある。
多官能エポキシ化合物(B)のポリエステルエラストマー(A)に対する配合する際のエポキシ当量は、5~30当量/106gが好ましい。ここで、「エポキシ当量(当量/106g)」は、ポリエステルエラストマー(A)106gに対する多官能エポキシ化合物(B)のエポキシ価数である。エポキシ当量は、より好ましくは10~25当量/106gであり、さらに好ましくは10~20当量/106gである。5当量/106g未満では、ブロー成形に必要な溶融粘度を満足することが難しく、30当量/106gを超えると、滞留時に残存した多官能エポキシ化合物とカルボン酸末端とが過剰反応を起こし、ゲル化する傾向がある。
本発明で用いるカルボジイミド化合物(C)とは、分子内に少なくともひとつの(-N=C=N-)で表されるカルボジイミド基を有する化合物であり、ポリエステルエラストマー(A)の末端基と反応できるものである。
本発明で用いる触媒成分(D)は、第4級ホスホニウム塩及び第4級アンモニウム塩から選ばれる少なくとも1種である。第4級ホスホニウム塩とは、4個の置換基を持つホスホニウムカチオンとカウンターイオン(アニオン)からなる塩である。第4級アンモニウム塩とは、4個の置換基を持つアンモニウムカチオンとカウンターイオン(アニオン)からなる塩である。置換基は、脂肪族または芳香族の炭素数1~10の炭化水素基が好ましく、炭素数3~7の炭化水素基がより好ましい。炭化水素基には、水酸基等が置換していても良い。化合物中、4個の置換基は同一であっても異なっていても良い。カウンターイオンとしては、ハロゲン系原子(ハロゲンのアニオン)が挙げられる。ハロゲン系原子の中でも、廃棄処理の観点から、臭素、塩素が好ましく、さらに好ましくは臭素原子(臭化物イオン)を含有する第4級ホスホニウム塩である。
本発明の樹脂組成物には、芳香族アミン系、ヒンダードフェノール系、リン系、硫黄系などの汎用の酸化防止剤を配合することが好ましい。本発明の樹脂組成物に用いられる芳香族アミン系酸化防止剤の具体例としては、フェニルナフチルアミン、4,4’-ジメトキシジフェニルアミン、4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、および4-イソプロポキシジフェニルアミンなどが挙げられるが、これらの中でもジフェニルアミン系化合物の使用が結晶化促進効果も発現する点で好ましい。
リン系酸化防止剤としては、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸誘導体、フェニルホスホン酸、ポリホスホネート、ジアルキルペンタエリスリトールジホスファイト、ジアルキルビスフェノールAジホスファイトなどのリンを含む化合物が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、チオエーテル系、ジチオ酸塩系、メルカプトベンズイミダゾール系、チオカルバニリド系、チオジプロピオンエステル系などの硫黄を含む化合物が挙げられる。
上記の各酸化防止剤の配合量は、いずれもポリエステルエラストマー(A)100質量部に対し0.01~5質量部が好ましく、より好ましくは0.05~3質量部、さらに好ましくは0.1~1質量部である。
セイコー電子工業株式会社製の示差走査熱量分析計「DSC220型」にて、測定試料5mgをアルミパンに入れ、蓋を押さえて密封し、一度250℃で5分ホールドして試料を完全に溶融させた後、液体窒素で急冷して、その後-150℃から250℃まで、20℃/minの昇温速度で測定した。得られたサーモグラム曲線から、吸熱ピークを融点とした。
50℃で15時間減圧乾燥した熱可塑性ポリエステルエラストマーを示差走査熱量計DSC-50(島津製作所製)を用いて室温から20℃/分で昇温し測定し、融解による吸熱のピーク温度を融点とした。
なお、測定資料は、アルミニウム製パン(TA Instruments社製、品番900793.901)に10mg計量し、アルミニウム製蓋(TA Instruments社製、品番900794.901)で密封状態にして、アルゴン雰囲気で測定した。
充分乾燥した樹脂0.10gをフェノール/テトラクロロエタン(質量比6/4)の混合溶媒25mlに溶解し、ウベローゼ粘度計にて30℃で測定した。
試料0.2gを精秤し20mlのクロロホルムに溶解し、0.01Nの水酸化カリウム(エタノール溶液)で滴定して求めた。指示薬にはフェノールフタレインを用いた。
50℃で15時間減圧乾燥したポリエステルエラストマーを、アルミニウム製パン(TA Instruments社製、品番900793.901)に10mg計量し、アルミニウム製蓋(TA Instruments社製、品番900794.901)で密封状態にして、測定試料を調整した後、示差走査熱量計DSC-50(島津製作所製)を用いて、窒素雰囲気のもと昇温速度20℃/分で室温から300℃に昇温し、300℃で3分間保持した後に測定試料パンを取出し、液体窒素中に漬け込み急冷させた。その後、液体窒素からサンプルを取出し、室温で30分間放置した。測定試料パンを示差走査熱量計にセットして室温で30分間放置した後、再び昇温速度20℃/分で室温から300℃に昇温する。このサイクルを3回繰り返した時の一回目の測定で得られる融点(Tm1)と3回目の測定で得られる融点(Tm3)との融点差(Tm1-Tm3)を求め、該融点差をブロック性保持性とした。
重水素化クロロホルム(CDCl3)に脂肪族ポリカーボネートジオールサンプルを溶解させ、1H-NMRを測定することにより末端基を算出し、下記式にて求めた。
分子量=1000000/(末端基量(当量/トン))/2)
[ポリエステルエラストマー(A)]
・ポリエステルエラストマーA1-1
特開平9-59491号公報の0017段落の参考例1に記載の方法に準じて、テレフタル酸/1,4-ブタンジオール/ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール(PTMG;数平均分子量1500)が100/88/12(モル比)のポリエステルエラストマーを製造した。
このポリエステルエラストマーA1-1の融点は197℃、還元粘度は1.86dl/g、酸価は38eq/tであった。
・ポリエステルエラストマーA1-2
特開平9-59491号公報の0017段落の参考例1に記載の方法に準じて、テレフタル酸/1,4-ブタンジオール/ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール(PTMG;数平均分子量2000)が100/90/10(モル比)のポリエステルエラストマーを製造した。
このポリエステルエラストマーA1-2の融点は205℃、還元粘度は2.15dl/g、酸価は35eq/tであった。
脂肪族ポリカーボネートジオールA(分子量10000)の製造方法:
脂肪族ポリカーボネートジオール(宇部興産社製カーボネートジオールUH-CARB200、分子量2000、1,6-ヘキサンジオールタイプ)100質量部とジフェニルカーボネート8.6質量部とをそれぞれ仕込み、温度205℃、130Paで反応させた。2時間後、内容物を冷却し、ポリマーを取り出した。分子量10000であった。
ポリエステルエラストマーA2-1の合成例:
数平均分子量30000を有するポリブチレンテレフタレート(PBT)100質量部と、上記方法で調製した数平均分子量10000を有する脂肪族ポリカーボネートジオールA、43質量部とを、230℃~245℃、130Pa下で1時間攪拌し、樹脂が透明になったことを確認し、内容物を取り出し、冷却し、ポリマーを得た。得られたポリマーの還元粘度は1.20dl/g、融点は212℃、酸価は40eq/t、ブロック性保持性(融点差[Tm1-Tm3])は20℃であった。
脂肪族ポリカーボネートジオールB(分子量20000)の製造方法:
脂肪族ポリカーボネートジオール(宇部興産社製カーボネートジオールUH-CARB200、分子量2000、1,6-ヘキサンジオールタイプ)100質量部とジフェニルカーボネート9.6質量部とをそれぞれ仕込み、温度205℃、130Paで反応させた。2時間後、内容物を冷却し、ポリマーを取り出した。分子量20000であった。
ポリエステルエラストマーA2-2の合成例:
数平均分子量30000を有するポリブチレンテレフタレート(PBT)100質量部と、上記方法で調製した数平均分子量20000を有する脂肪族ポリカーボネートジオールB、43質量部とを、230℃~245℃、130Pa下で1.5時間攪拌し、樹脂が透明になったことを確認し、内容物を取り出し、冷却し、ポリマーを得た。得られたポリマーの還元粘度は1.25dl/g、融点は218℃、酸価は37eq/t、ブロック性保持性(融点差[Tm1-Tm3])は15℃であった。
・(B-1)トリグリシジルイソシアヌレ-ト化合物(トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレート):TEPIC-S、日産化学社製、エポキシ価:10000当量/106g
・(B-2)グリシジル基含有スチレン系共重合体:ARUFON UG-4070、東亜合成社製、エポキシ価:1400当量/106g
・(B-3)グリシジル基含有オレフィン系共重合体:ボンドファーストBF-7M、住友化学社製、エポキシ価:420当量/106g
・(C-1)脂肪族カルボジイミド化合物:カルボジライトLA-1、日清紡社製
・(C-2)芳香族カルボジイミド化合物:スタバクゾールP、ラインケミー社製
・(D-1)第4級ホスホニウム塩:テトラフェニルホスホニウムブロミド
・(D-2)第4級ホスホニウム塩:テトラブチルホスホニウムクロリド
・(D-3)第4級アンモニウム塩:テトラブチルアンモニウムブロミド
・(D-4)イミダゾール系(2PZL):2-フェニルイミダゾリン
・(D-5)有機リン化合物(TPP):トリフェニルホスフィン
D-4、D-5は、エポキシ化反応における従来技術の触媒成分である。
・離型剤:リコワックスE、クラリアント社製
・酸化防止剤:Irganox1010、BASF社製
上記各成分をそれぞれ表1、表2に記載の比率で、ドライブレンドして、二軸スクリュー式押出機にて、混練・ペレット化した。このポリエステルエラストマー樹脂組成物のペレットを用いて、下記の評価を行った。結果を表1、表2に示した。
JIS K7210記載の試験法(A法)に準拠し、測定温度230℃、荷重2160gでのメルトフローレイト(MFR:g/10分)を測定した。測定には水分率0.1質量%以下の組成物を用いた。
ペレットをCDCl3/TFA(クロロホルム-d/トリフルオロ酢酸-d)に溶解させ、1H-NMR(核磁気共鳴法)を測定した。得られたスペクトル強度比から、樹脂組成物に残存するエポキシ基、酸価の測定を行った。
ダイレクトブロー成形機(単軸押出し機:L/D=25、フルフライトスクリュー、スクリュー径65mm)のシリンダー温度を240℃に設定し、ダイレクトブロー成形ボトルを製造した。シリンダー先端には、パリソン形成用ダイリップを取り付け、金型内でブローエアーを封入し、ボトルを成形した。以下の判断基準で評価した。
ブロー成形性 成形品の肉厚が均一:○、成形品の肉厚の偏肉が著しい:×
滞留安定性 パリソンのドローダウン無し:○、パリソンのドローダウン有り、またはゲル化:×
シリンダー温度240℃、金型温度50℃にて作製した射出成形品(幅100mm、長さ100mm、厚み2.0mm)の樹脂の流動方向に対し、直角方向にJIS3号ダンベル形状に打ち抜き試験片を作製した。
沸騰した水(100℃)にJIS3号ダンベル片を浸漬させ、初期の引張伸度に対して、何%低下したかを経時で測定し、初期の引張伸度に対して50%低下した時間で評価した。
ギヤ式熱風乾燥機中(190℃)にJIS3号ダンベル片を静置させ、初期の引張伸度に対して、何%低下したかを経時で測定し、初期の引張伸度に対して50%低下した時間で評価した。
比較例1は、特定の触媒成分が添加されていない場合で、多官能エポキシ化合物、カルボジイミド化合物を併用してもブロー成形可能な溶融粘度まで達しておらず、また酸価も比較的高い値となっているため、耐水性が悪くなっている。
比較例2は、従来技術であるイミダゾール系の触媒(2PZL)を添加した場合で、ブロー成形可能な溶融粘度まで到達させるのが難しく、残存するエポキシ価も高くなる。
比較例3は、従来技術であるトリフェニルホスフィンを添加した場合で、ブロー成形可能な溶融粘度まで到達させるのが難しく、残存するエポキシ価も高くなる。
比較例4は、第4級ホスホニウム塩が過剰量配合された例で、分解を起こすため、酸価を5eq/t以下にすることはできず、かつ溶融粘度が大幅に低下する。
比較例5は、多官能エポキシ化合物と第4級ホスホニウム塩のみの添加の例で、酸価を5eq/t以下にすることが難しく、耐水性が低下する傾向にある。またエポキシ基が多量に残存するため、滞留安定性も悪い傾向となる。
比較例6は、カルボジイミド化合物と第4級ホスホニウムのみの添加の例で、エポキシ基は存在せず、酸末端を封鎖することはできるものの、ブロー成形可能な溶融粘度まで達することができない。
比較例7は、特定の触媒成分が添加されていない場合で、多官能エポキシ化合物、カルボジイミド化合物を併用してもブロー成形可能な溶融粘度まで達しておらず、また酸価も比較的高い値となっているため、耐水性および耐熱性ともに悪くなっている。
比較例8は、従来技術であるイミダゾール系の触媒(2PZL)を添加した場合で、ブロー成形可能な溶融粘度まで到達させるのが難しく、残存するエポキシ価も高くなる。
比較例9は、従来技術であるトリフェニルホスフィンを添加した場合で、ブロー成形可能な溶融粘度まで到達させるのが難しく、残存するエポキシ価も高くなる。
比較例10は、第4級ホスホニウム塩が過剰量配合された例で、分解を起こすため、酸価を5eq/t以下にすることはできず、かつ溶融粘度が大幅に低下する。
比較例11は、多官能エポキシ化合物と第4級ホスホニウム塩のみの添加の例で、酸価を5eq/t以下にすることが難しく、耐水性が低下する傾向にある。またエポキシ基が多量に残存するため、滞留安定性も悪い傾向となる。
比較例12は、カルボジイミド化合物と第4級ホスホニウムのみの添加の例で、エポキシ基は存在せず、酸末端を封鎖することはできるものの、ブロー成形可能な溶融粘度まで達することができず、耐熱性も低い。
Claims (5)
- ポリエステルエラストマー(A)100質量部に対して、多官能エポキシ化合物(B)0.1~5質量部、カルボジイミド化合物(C)0.1~5質量部、及び触媒成分(D)0.01~1質量部を含有し、前記触媒成分が第4級ホスホニウム塩であることを特徴とするポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 前記ポリエステルエラストマー(A)が、芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリエーテル及び脂肪族ポリエステルから選ばれる少なくとも1種のソフトセグメントとで構成されているポリエステルエラストマーである請求項1に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 前記ポリエステルエラストマー(A)が、芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントとで構成されているポリエステルエラストマーである請求項1に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 多官能エポキシ化合物が、トリアジン骨格を有する多官能エポキシ化合物、グリシジル基を有するスチレン系共重合体、及びグリシジル基を有するオレフィン系共重合体から選ばれる少なくとも1種類の化合物である請求項1~3のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 触媒成分(D)が、フェニル基を4個有する第4級ホスホニウム塩である請求項1~4のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
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