JP7127754B2 - 無機フィラー分散安定化剤、無機フィラー含有樹脂組成物、成形品及び添加剤 - Google Patents
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Description
例えばウレタン防水床材用途では、無機フィラーとして炭酸カルシウムが一般的に用いられるが、炭酸カルシウムの充填量を増やすことによって、粘度が上昇し、成形性及びハンドリング性が悪くなる問題があった。
また、前記減粘剤は組成物に含まれるバインダー樹脂の種類によっては減粘効果を示すことができない場合があった。
本発明の無機フィラー分散安定化剤は、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルである。以下、本発明の無機フィラー分散安定化剤を「本発明の分散安定化剤」という場合があり、本発明の無機フィラー分散安定化剤であるポリエステルを「本発明のポリエステル」という場合がある。
本発明において「分散安定化剤」とは、無機フィラーを含有する組成物に添加することで、組成物中の無機フィラーが凝集して沈降することを防ぐ成分を意味する。
組成物を保存する際のようなせん断力が非常に小さい状態では、前記3次元ネットワークはその形態が維持されて、系の粘度を高めて無機フィラーの沈降を抑制する一方で、組成物を使用する際のようなせん断力が大きい状態では、せん断力によって3次元ネットワークは一旦破壊されて分散し、系の粘度を低下させることができると考えられる。この効果は、組成物に用いられる様々なバインダー樹脂の影響を受けずに期待できる。
Aは、炭素原子数2~12の脂肪族二塩基酸残基であり、
Gは、炭素原子数2~9の脂肪族ジオール残基であり、
Lは、炭素原子数2~18のヒドロキシカルボン酸残基である。)
A1は、炭素原子数2~12の脂肪族二塩基酸残基である。
A2及びA3は、それぞれ独立に、炭素原子数2~12の脂肪族多塩基酸残基又は炭素原子数6~15の芳香族多塩基酸残基である。
G1及びG2は、それぞれ独立に、炭素原子数2~9の脂肪族ジオール残基である。
mは、繰り返し数を表し、1~20の範囲の整数である。
pは、A2の脂肪族多塩基酸又は芳香族多塩基酸の塩基酸官能基の数から1つ減じた整数である。
qは、A3の脂肪族多塩基酸又は芳香族多塩基酸の塩基酸官能基の数から1つ減じた整数である。
括弧で括られた繰り返し単位毎にA1及びG1はそれぞれ同じでもよく、異なっていてもよい。)
本発明において「多塩基酸残基」とは、2以上の塩基酸官能基を有する多塩基酸から塩基酸官能基を除いた有機基である。例えば多塩基酸残基がジカルボン酸残基、トリカルボン酸残基又はテトラカルボン酸残基である場合、前記ジカルボン酸残基、前記トリカルボン酸残基又は前記テトラカルボン酸残基とは、これらが有するカルボキシル基を除いた残りの有機基を示すものである。ジカルボン酸残基、トリカルボン酸残基及びテトラカルボン酸残基の炭素原子数については、カルボキシル基中の炭素原子は含まないものとする。
本発明において「ジオール残基」及び「アルコール残基」とは、ジオール及びアルコールから水酸基を除いた残りの有機基を示すものである。
本発明において「ヒドロキシカルボン酸残基」とは、ヒドロキシカルボン酸から水酸基及びカルボキシル基をそれぞれ除いた残りの有機基を示すものである。ヒドロキシカルボン酸残基の炭素原子数については、カルボキシル基中の炭素原子は含まないものとする。
A及びA1の炭素原子数2~12の脂肪族二塩基酸残基は、好ましくは炭素原子数2~12の脂肪族ジカルボン酸残基であり、当該炭素原子数2~12の脂肪族ジカルボン酸残基としては、コハク酸残基、アジピン酸残基、ピメリン酸残基、スベリン酸残基、アゼライン酸残基、セバシン酸残基、シクロヘキサンジカルボン酸残基、ドデカンジカルボン酸残基、ヘキサヒドロフタル酸残基等が挙げられる。
A2及びA3の炭素原子数2~12の脂肪族多塩基酸残基は、好ましくは炭素原子数2~12の脂肪族ジカルボン酸残基であり、当該炭素原子数2~12の脂肪族ジカルボン酸残基としては、コハク酸残基、アジピン酸残基、ピメリン酸残基、スベリン酸残基、アゼライン酸残基、セバシン酸残基、シクロヘキサンジカルボン酸残基、ドデカンジカルボン酸残基、ヘキサヒドロフタル酸残基、マレイン酸残基等が挙げられる。
前記脂環構造を含む炭素数2~9の脂肪族ジオール残基としては、例えば、1,3-シクロペンタンジオール残基、1,2-シクロヘキサンジオール残基、1,3-シクロヘキサンジオール残基、1,4-シクロヘキサンジオール残基、1,2-シクロヘキサンジメタノール残基、1,4-シクロヘキサンジメタノール残基等が挙げられる。
前記エーテル結合を含む炭素数2~9の脂肪族ジオール残基としては、例えば、ジエチレングリコール残基、トリエチレングリコール残基、テトラエチレングリコール残基、ジプロピレングリコール残基、トリプロピレングリコール残基等が挙げられる。
尚、mの平均値はポリエステルの数平均分子量から確認できる。
上記数平均分子量(Mn)はゲルパーミエージョンクロマトグラフィー(GPC)測定に基づきポリスチレン換算した値であり、実施例に記載の方法により測定する。
上記ポリエステルの酸価は実施例に記載の方法にて確認する。
本発明のポリエステルの製造方法は特に限定されず、公知の方法により製造することができ、後述する製造方法により製造することができる。
本発明のポリエステルの反応原料は、反応原料の全量に対して好ましくは90質量%以上が脂肪族二塩基酸、脂肪族多塩基酸及び/又は芳香族多塩基酸、脂肪族ジオール、並びに任意のヒドロキシカルボン酸であり、より好ましくは脂肪族二塩基酸、脂肪族多塩基酸及び/又は芳香族多塩基酸、脂肪族ジオール、並びに任意のヒドロキシカルボン酸のみからなる。
本発明のポリエステルの製造に用いる脂肪族多塩基酸は、A2及びA3の炭素原子数2~12の脂肪族多塩基酸残基に対応する脂肪族多塩基酸であり、使用する脂肪族多塩基酸は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明のポリエステルの製造に用いる芳香族多塩基酸は、A2及びA3の炭素原子数6~15の芳香族多塩基酸残基に対応する芳香族多塩基酸であり、使用する芳香族多塩基酸は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明のポリエステルの製造に用いる脂肪族ジオールは、G、G1及びG2の炭素原子数2~9の脂肪族ジオール残基に対応する脂肪族ジオールであり、使用する脂肪族ジオールは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明のポリエステルの製造に用いるヒドロキシカルボン酸は、Lの炭素原子数2~18のヒドロキシカルボン酸残基に対応するヒドロキシカルボン酸であり、使用するヒドロキシカルボン酸は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
使用する反応原料は、上記のエステル化物、上記の酸塩化物、上記の酸無水物等の誘導体も含む。例えばヒドロキシカルボン酸は、ε-カプロラクトン等のラクトン構造を有する化合物も含む。
本発明のポリエステルは、本発明のポリエステルの各残基を構成する脂肪族二塩基酸、脂肪族ジオール、並びに任意のヒドロキシカルボン酸を、反応原料に含まれる水酸基の当量がカルボキシル基の当量よりも多くなる条件下で反応させて主鎖の末端に水酸基を有するポリエステルを得た後、得られたポリエステルにさらに脂肪族多塩基酸及び/又は芳香族多塩基酸を反応させることによっても製造できる。
尚、エステル化反応の温度、時間などの条件は特に限定されず、適宜設定してよい。
本発明の分散安定化剤は、無機フィラー及び樹脂を含む樹脂組成物(無機フィラー含有樹脂組成物)の無機フィラーの分散安定化剤として機能でき、組成物の粘度を低下させ、組成物を長期間保存した場合に無機フィラーが凝集して沈降することを防ぐことができる。なかでも、無機フィラーを含む凝集体(ハードケーキ)の形成を防ぐことができることから、本発明の分散安定化剤は、無機フィラー含有樹脂組成物の貯蔵安定化剤として特に機能することができる。
以下、本発明の無機フィラー含有樹脂組成物が含む各成分について説明する。
本発明の無機フィラー含有樹脂組成物が含有する無機フィラーとしては、特に限定されず、例えば炭酸カルシウム、タルク、シリカ、アルミナ、クレー、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、珪酸カルシウム、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、二酸化マンガン、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等が挙げられる。
前記無機フィラーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の無機フィラー含有樹脂組成物は、好ましくは減粘剤を含む。
無機フィラー含有樹脂組成物が減粘剤を含むことで、無機フィラーの充填量を増やすことができ、ハンドリング性等も向上させることができる。減粘剤は、組成物の減粘によって、無機フィラーを含む凝集体(ハードケーキ)の形成を誘発するおそれがあるが、本発明の分散安定化剤によってハードケーキの形成は防ぐことができる。従って、本発明の無機フィラー含有樹脂組成物では、本発明の分散安定化剤と減粘剤を併用すると好ましい。
前記減粘剤の具体例としては、例えば、アルキルエーテル、ミネラルスピリット、アルキルベンゼン、パラフィン、高級脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリカルボン酸塩(例えばポリカルボン酸アルキルアンモニウム塩)、ポリエステル酸塩(例えばポリエステル酸不飽和ポリアミノアマイド塩)、高級脂肪酸アマイド、酸化ポリエチレン誘導体、硫酸エステル、ハイドロステアリン酸誘導体、ポリアルキレンポリイミンアルキレンオキサイド、ポリアリルアミン誘導体、ポリエーテルエステル酸アミン、ポリエーテル燐酸エステルアミン、ポリエーテル燐酸エステル、ポリカルボン酸ポリエステル、片末端にのみカルボキシル基を有するポリエステル等が使用できる。これらのうち、ポリカルボン酸アルキルアンモニウム塩、高級脂肪酸アマイド、ポリエステル酸不飽和ポリアミノアマイド塩及び片末端にのみカルボキシル基を有するポリエステルが好ましい。
前記減粘剤は1種単独で使用してよく、2種以上を併用してもよい。
A11は、炭素原子数2~12の脂肪族ジカルボン酸残基である。
G11及びG12は、それぞれ独立に、炭素原子数2~9の脂肪族ジオール残基である。
Xは炭素原子数1~8のジカルボン酸残基である。
Yは水素原子又は炭素原子数1~9のモノカルボン酸残基である。
Zは炭素原子数2~10のモノアルコール残基である。
tは、繰り返し数を表し、0~30の範囲の整数である。
uは、繰り返し数を表し、0~30の範囲の整数である。
括弧で括られた繰り返し単位毎にA11及びG11はそれぞれ同一でもよく、異なっていてもよい。)
上記脂肪族ジカルボン酸残基としては、例えば、マロン酸残基、コハク酸残基、グルタル酸残基、アジピン酸残基、ピメリン酸残基、スベリン酸残基、アゼライン酸残基、セバシン酸残基、マレイン酸残基、フマル酸残基、1,2-ジカルボキシシクロヘキサン残基、1,2-ジカルボキシシクロヘキセン残基等が挙げられる
上記芳香族ジカルボン酸残基としては、例えば、フタル酸残基、イソフタル酸残基、テレフタル酸残基等が挙げられる。
Xの炭素原子数1~8のジカルボン酸残基は、好ましくはコハク酸残基、アジピン酸残基、マレイン酸残基又はフタル酸残基である。
Yは、好ましくは水素原子又は安息香酸残基である。
Zの炭素原子数2~10のモノアルコール残基としては、例えば、エタノール残基、プロパノール残基、ブタノール残基、ペンタノール残基、ヘキサノール残基、シクロヘキサノール残基、ヘプタノール残基、オクタノール残基、ノナノール残基、デカノール等の残基が挙げられ、これらの中でもオクタノール残基、ノナノール残基、デカノール残基が好ましい。
前記一般式(II)で表されるポリエステルは、好ましくはZはオクタノール残基、ノナノール残基又はデカノール残基であり、G11はプロピレングリコール残基、ネオペンチルグリコール残基又は1,3-プロパンジオール残基であり、A11はアジピン酸残基であり、Xはアジピン酸残基又はマレイン酸残基である。
また、前記一般式(I)で表されるポリエステルと前記一般式(II)で表されるポリエステルの混合物として使用されてもよい。
t及びuの平均値はポリエステルの数平均分子量から確認できる。
上記ポリエステルの酸価は実施例に記載の方法にて確認する。
上記数平均分子量(Mn)はゲルパーミエージョンクロマトグラフィー(GPC)測定に基づきポリスチレン換算した値であり、実施例に記載の方法により測定する。
上記のうち、炭素原子数2~12の脂肪族ジカルボン酸及び炭素原子数2~9の脂肪族ジオールと、炭素原子数1~9のモノカルボン酸又は炭素原子数2~10のモノアルコールとの反応物は、本発明の無機フィラー分散安定化剤である前記一般式(1)で表されるポリエステルと前記一般式(I)又は(II)で表されるポリエステルの混合物とすることができ、減粘効果と貯蔵安定化効果の両方に優れるため好ましい。
本発明の無機フィラー含有樹脂組成物は、好ましくは可塑剤を含む。
前記可塑剤としては、例えば、ジエチレングリコールジベンゾエート等の安息香酸エステル;フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル(DOP)、フタル酸ジイソノニル(DINP)、フタル酸ジイソデシル(DIDP)、フタル酸ジウンデシル(DUP)、フタル酸ジトリデシル(DTDP)等のフタル酸エステル;テレフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)(DOTP)等のテレフタル酸エステル;イソフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)(DOIP)等のイソフタル酸エステル;ピロメリット酸テトラ-2-エチルヘキシル(TOPM)等のピロメリット酸エステル;アジピン酸ジ-2-エチルヘキシル(DOA)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)、アジピン酸ジイソデシル(DIDA)、セバシン酸ジ-2-エチルヘキシル(DOS)、セバシン酸ジイソノニル(DINS)等の脂肪族二塩基酸エステル;リン酸トリ-2-エチルヘキシル(TOP)、リン酸トリクレジル(TCP)等のリン酸エステル;ペンタエリスリトール等の多価アルコールのアルキルエステル;アジピン酸等の2塩基酸とグリコールとのポリエステル化によって合成された分子量800~4,000のポリエステル;エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油等のエポキシ化エステル;ヘキサヒドロフタル酸ジイソノニルエステル等の脂環式二塩基酸;ジカプリン酸1.4-ブタンジオール等の脂肪酸グリコールエステル;アセチルクエン酸トリブチル(ATBC);パラフィンワックスやn-パラフィンを塩素化した塩素化パラフィン;塩素化ステアリン酸エステル等の塩素化脂肪酸エステル;オレイン酸ブチル等の高級脂肪酸エステル等が挙げられる。
使用する可塑剤は目的とする用途に応じて決定すればよく、上記可塑剤を1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記その他添加剤としては、例えば、難燃剤、安定剤、安定化助剤、着色剤、加工助剤、充填剤、酸化防止剤(老化防止剤)、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、架橋助剤等を例示することができる。
本発明の無機フィラー含有樹脂組成物が含有する樹脂としては、特に限定されず、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリサルファイド、ポリ塩化ビニル、変成ポリサルファイド、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、アクリルウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリエステル、不飽和ポリエステル等が挙げられる。
使用する樹脂は目的とする用途に応じて決定すればよく、上記樹脂を1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の分散安定化剤は、組成物の粘度を低減し、ハードケーキの形成を抑制して組成物の貯蔵安定性を向上させることができることから、屋外で使用されることが多い塗料、接着剤、構造材等に適用することが好ましく、塗工前に混合が必要な2液型ウレタン系床材用塗料、フィラー含有率の増加が望まれている構造材(建材)や、フィラーの含有率が特に高いポリサルファイド系シーリング材に好適である。
以下、本発明の無機フィラー含有樹脂組成物をペースト状樹脂組成物として使用する場合の用途別の組成例について説明する。
前記構造材に用いる無機フィラー含有樹脂組成物が含有する樹脂としては、ポリオレフィン、ポリウレタン、不飽和ポリエステル等が挙げられる。
構造材(建材)に用いる樹脂は用途によって異なり、例えば防水材であれば樹脂成分はポリウレタンが主に使用され、人工大理石であれば不飽和ポリエステルが主に使用される。
上記ポリイソシアネートとしては、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネートが挙げられる。なかでも、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートと、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートおよび/または2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネートとからなるイソシアネート混合物が好ましい。
上記ポリオールとしては、ポリオキシプロピレンポリオールが好ましく、ポリオキシポリプロピレンジオール単独もしくはポリオキシプロピレンジオールとポリオキシプロピレントリオールの混合物がより好ましい。
ポリウレタン組成物における無機フィラーの含有量は、例えば樹脂成分100質量部に対して10~60質量部の範囲とするとよく、20~50質量部の範囲とすると好ましい。無機フィラーの含有量を当該範囲とすることで、組成物の硬化性と得られる防水材の性能とのバランスを良好とすることができる。
本発明の分散安定化剤は、防水材用樹脂組成物に含まれていればよい。例えば上記二液硬化型ポリウレタンである場合、本発明の分散安定化剤は、主剤成分及び硬化剤成分の少なくとも一方に含まれればよい。
上記屋上用防水材は、例えば主剤成分と硬化剤成分を混合した組成物を所望の箇所に塗布して塗膜を形成し、反応硬化させることにより得られる。
前記ポリサルファイド系シーリング材に用いるポリサルファイド系樹脂は、分子内にスルフィド結合を有する樹脂であれば特に制限されるものではなく、例えば、スルフィド結合にアルキル基のような炭化水素基が結合しているものが挙げられる。ポリサルファイド樹脂は、骨格中に例えば、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、イミド基を有していてもよい。
前記アミノシランとしては、例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルエチルジエトキシシラン、ビストリメトキシシリルプロピルアミン、ビストリエトキシシリルプロピルアミン、ビスメトキシジメトキシシリルプロピルアミン、ビスエトキシジエトキシシリルプロピルアミン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルエチルジエトキシシラン等が挙げられる。
前記粘着性付与樹脂としては、例えば、テルペン樹脂、フェノール樹脂、テルペン-フェノール樹脂、ロジン樹脂、キシレン樹脂、エポキシ樹脂、アルキルチタネート類、有機ポリイソシアネート等が挙げられる。
本発明の分散安定化剤は、無機フィラーの添加量を増やすこともできることから、無機フィラーの添加量を増やして物性を向上させることが望まれている、自動車用部材、衛生吸収物品、建材、ストーンペーパー、放熱部材等の成形用樹脂組成物に好適に使用できる。
以下、本発明の無機フィラー含有樹脂組成物を成形用樹脂組成物として使用する場合の用途別の組成例について説明する。
自動車用部材に用いる成形用樹脂組成物(以下、単に「自動車部材用樹脂組成物」という場合がある)が含む樹脂成分としては、例えば熱可塑性樹脂であり、当該熱可塑性樹脂のなかでも優れた成形性、高い機械的強度、経済性などの特徴を有するポリプロピレン樹脂が好ましい。
上記ポリプロピレンは、特に限定されないが、MFR(230℃,2.16kg)が60~120g/10分のポリプロピレン樹脂が好ましい。
自動車部材用樹脂組成物のMFR(230℃,2.16kg,JIS-K7210-1)は、20g/10分以上であることが好ましく、20~30g/10分の範囲であることがより好ましい。
自動車部材用樹脂組成物の線膨張係数(JIS-K7197)は、5.0×10-5/K以下であることが好ましく、4.0~5.0×10-5/Kであることがより好ましい。
自動車部材用樹脂組成物の引張弾性率(JIS-K7161)は、2.5GPa以上であることが好ましく、2.5~3.0GPaの範囲であることがより好ましい。
自動車部材用樹脂組成物のシャルピー衝撃値(JIS-K7111)は、30kJ/m2以上であることが好ましく、30~40kJ/m2の範囲であることがより好ましい。
これらの自動車用部材は、自動車部材用樹脂組成物を射出成形することにより製造できる。
衛生吸収物品に用いる成形用樹脂組成物(以下、単に「衛生吸収物品用樹脂組成物」という場合がある)が含む樹脂成分としては、例えばポリオレフィンであり、当該ポリオレフィンのなかでも、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群から選択される1種以上が好ましく、ポリエチレンがより好ましい。
樹脂成分としてポリエチレンを使用する場合、例えば密度が異なる2種以上のポリエチレンを使用してもよい。
MFRを0.1g/10分以上とすることで、薄膜フィルムの成形性を十分に保持することができ、20g/10分以下とすることで、十分な強度を有することができる。
上記ポリスチレン系エラストマーとしては、スチレン-オレフィン系(SEP,SEBCなど)、スチレン-オレフィン-スチレン系(SEPS,SEBSなど)、スチレン-ジエン系(SIS,SBSなど)、水添スチレン-ジエン系(HSIS,HSBRなど)のスチレンブロックを含むエラストマーが挙げられる。
これらポリスチレン系エラストマーにおけるスチレン成分は10~40質量%の範囲が好ましく、20~40質量%の範囲がより好ましい。
これら無機フィラーの形状は特に限定されないが、粒子状であると好ましく、平均粒子径が0.1~10μmの範囲の微粒子であるとより好ましく、平均粒子径が0.3~5μmの範囲の微粒子であるとさらに好ましく、平均粒子径が0.5~3μmの範囲の微粒子であると特に好ましい。
無機フィラーの含有量が上記範囲であれば、得られる衛生吸収物品の透湿性、通気性及び耐透液性の全てを十分に担保することができる。
上記バックシートは、例えば衛生吸収物品用樹脂組成物を溶融混練後、Tダイ法又はインフレーション法によってシートとした後、得られたシートを一軸または二軸延伸することにより製造できる。
ストーンペーパーとは、石灰石に由来する炭酸カルシウムとポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)を含んでなるシートであって、シートの成形に水及び木材を必要とせず、原料である石灰石は地球上にほぼ無尽蔵に存在するため、持続可能性に優れるシートである。
ストーンペーパーは、炭酸カルシウムを多量に含むが、本発明の分散安定化剤により炭酸カルシウムの流動性を高めることができるので、シート物性を高めることができる。
リン系酸化防止剤としては、トリフェニルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト等の亜リン酸のトリエステル、ジエステル、モノエステル等の亜リン酸エステル;トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリス(ノニルフェニル)ホスフェート、2-エチルフェニルジフェニルホスフェート等のリン酸エステル等を挙げることができる。
フェノール系の酸化防止剤としては、α-トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンE、n-オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネイト、2-tert-ブチル-6-(3’-tert-ブチル-5'-メチル-2'-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、2,6-ジ-tert-ブチル-4-(N,N-ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネイトジエチルエステル、及びテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシメチル]メタン等が挙げられる。
パソコン、スマートフォン、テレビ等の電子機器では高性能化に伴って発熱量が増加しており、発生した熱を効率よく放熱するために熱伝導性フィラーを含む放熱部材がよく用いられている。また、電気自動車、ハイブリッド車といった自動車も電子機器を多く備えており、熱伝導性フィラーを含む放熱部材が多く用いられている。
熱硬化性樹脂とともに用いる硬化剤としては、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、イミダゾ-ル、BF3-アミン錯体、グアニジン誘導体等のアミン系化合物;ジシアンジアミド、リノレン酸の2量体とエチレンジアミンとより合成されるポリアミド樹脂等のアミド系化合物;無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物系化合物;フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール付加型樹脂、フェノールアラルキル樹脂(ザイロック樹脂)、レゾルシンノボラック樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリメチロールメタン樹脂、テトラフェニロールエタン樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール-フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール-クレゾール共縮ノボラック樹脂、ビフェニル変性フェノール樹脂、ビフェニル変性ナフトール樹脂、アミノトリアジン変性フェノール樹脂、アルコキシ基含有芳香環変性ノボラック樹脂等のフェノ-ル系化合物等が挙げられる。
上記熱伝導性フィラーは、シラン系、チタネート系およびアルミネート系カップリング剤などで表面処理をしたものを用いてもよい。
例えば、アセトン等の有機溶剤と無機フィラーを含む組成物に本発明の分散安定化剤を添加することで、無機フィラーの沈降速度を低下させ、無機フィラーを含む凝集体(ハードケーキ)の形成を抑制することができる。
尚、本発明は下記実施例に限定されない。
[酸価の測定方法]
JIS K0070-1992に準じた方法により測定した。
[水酸基価の測定方法]
JIS K0070-1992に準じた方法により測定した。
[GPC測定条件]
測定装置:東ソー株式会社製高速GPC装置「HLC-8320GPC」
カラム:東ソー株式会社製「TSK GURDCOLUMN SuperHZ-L」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZM-M」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZM-M」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZ-2000」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZ-2000」
検出器:RI(示差屈折計)
データ処理:東ソー株式会社製「EcoSEC Data Analysis バージョン1.07」
カラム温度:40℃
展開溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.35mL/分
測定試料:試料7.5mgを10mlのテトラヒドロフランに溶解し、得られた溶液をマイクロフィルターでろ過したものを測定試料とした。
試料注入量:20μl
標準試料:前記「HLC-8320GPC」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
東ソー株式会社製「A-300」
東ソー株式会社製「A-500」
東ソー株式会社製「A-1000」
東ソー株式会社製「A-2500」
東ソー株式会社製「A-5000」
東ソー株式会社製「F-1」
東ソー株式会社製「F-2」
東ソー株式会社製「F-4」
東ソー株式会社製「F-10」
東ソー株式会社製「F-20」
東ソー株式会社製「F-40」
東ソー株式会社製「F-80」
東ソー株式会社製「F-128」
東ソー株式会社製「F-288」
温度計、攪拌器及び還流冷却器を付した内容積3リットルの四つ口フラスコに、3-メチル-1,5-ペンタンジオールを531.8g、セバシン酸を1235.1g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.0053g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計10時間縮合反応させた。反応終了後、未反応成分を減圧留去することによって、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤A(酸価110、水酸基価0、数平均分子量1,000)を得た。
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を付した内容積3リットルの四つ口フラスコに、3-メチル-1,5-ペンタンジオールを1702.5g、1,12-ドデカン二酸を625.5g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.069g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計10時間縮合反応させた。反応終了後、未反応成分を減圧留去することによって、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤B(酸価108.5、水酸基価0.01、数平均分子量1,000)を得た。
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を付した内容積2リットルの四つ口フラスコに、3-メチル-1,5-ペンタンジオールを1214g、セバシン酸を966g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.07g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計12時間縮合反応させた。反応後、150℃でハイドロキノンを0.11g、無水マレイン酸を203g仕込み、反応を完結させることで、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤C(酸価24.7、水酸基価64、数平均分子量1,700)を得た。
測定結果を図1に示す。
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を付した内容積2リットルの四つ口フラスコに、プロピレングリコールを395.7g、セバシン酸を809.0g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.07g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計12時間縮合反応させた。反応後、150℃でハイドロキノンを0.06g、無水マレイン酸を109.8g仕込み、反応を完結させることで、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤D(酸価44.8、水酸基価38.0、数平均分子量1,840)を得た。
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を付した内容積2リットルの四つ口フラスコに、3-メチル-1,5-ペンタンジオールを1214g、セバシン酸を966g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.07g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計12時間縮合反応させた。反応後、150℃で無水フタル酸を306.7g仕込み、反応を完結させることで、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤E(酸価49.0、水酸基価48.4、数平均分子量1,170)を得た。
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を付した内容積2リットルの四つ口フラスコに、1,3-ブタンジオールを459.3g、ネオペンチルグリコールを48.7g、アジピン酸を616.2g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.112g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計10時間縮合反応させた。反応後、150℃でハイドロキノンを0.056g、無水マレイン酸を44.2g仕込み反応を完結させ、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤F(酸価29.1、水酸基価121、数平均分子量900)を得た。
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を付した内容積3リットルの四つ口フラスコに、12ヒドロキシステアリン酸を1680g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.252g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら210℃になるまで段階的に昇温することで、合計15時間縮合反応させた。反応終了後、未反応成分を減圧留去することによって、一方の末端にカルボキシル基を有し、他方の末端に水酸基を有するポリエステルである減粘剤A(酸価29.7、水酸基価19.1、数平均分子量1,800)を得た。
無機フィラーとして炭酸カルシウム(重質炭酸カルシウム、丸尾カルシウム株式会社製「スーパーS」)、可塑剤としてDINP(フタル酸ジイソノニル)、活性水素化合物としてDETDA(ジエチルトルエンジアミン)、分散安定化剤及び減粘剤を表1及び2に示す割合で配合し、遊星攪拌装置(THINKY ARV-310)で1000rpm及び0.2Paで2分間撹拌して、ペースト状の無機フィラー含有組成物を得た。
得られたペースト組成物について、下記方法で粘度及び貯蔵安定性を評価した。結果を表1及び2に示す。
E型粘度計(東洋産業株式会社製TV-25H)にて、標準ロータ(1°34’×R24、ずり速度[1/S]3.83×N、Nはロータの回転数[rpm])を用いて、得られたペーストの粘度を測定した。具体的には、得られたペーストを測定温度25℃及び回転速度10rpmで処理を行い、3分間処理後の組成物の粘度値を読み取った。
得られた組成物12gを50ccガラス瓶に保存し、恒温機中に50℃で2週間放置した。
放置後の組成物を目視及び触感で確認し、下記基準で評価した。
〇:無機フィラーの凝集体(ハードケーキ)の存在が確認できない
×:無機フィラーの凝集体(ハードケーキ)の存在が確認できる
無機フィラーとして炭酸カルシウム(重質炭酸カルシウム、丸尾カルシウム株式会社製「スーパーS」)、バインダー樹脂としてポリエチレン(宇部興産株式会社製「UMERIT 2040F」)、分散安定化剤及び減粘剤を表3に示す割合で配合し、バッチ式混練機(東洋精機製作所製「ラボプラストミル4C150」)に投入し、設定温度170℃、ブレード回転数50r/min、混練時間10分で溶融混練を行い、無機フィラー含有樹脂組成物を調製した。
無機フィラー含有樹脂組成物調製時の溶融混練のトルク値と内部温度を評価した。結果を表3に示す。尚、トルク値と内部温度は、混練時間8分での上記混練機の表示値を読み取った値である。
無機フィラーとしてタルク(富士タルク工業株式会社製「RL217」)10.8g、バインダー樹脂としてポリプロピレン(ポリプロピレンのホモ重合体、株式会社プライムポリマー製「J106G」)36g、分散安定化剤及び減粘剤を表4に示す割合で配合し、バッチ式混練機(東洋精機製作所製「ラボプラストミル4C150」)に投入し、設定温度170℃、ブレード回転数50r/min、混錬時間10分で溶融混練を行い、樹脂組成物を調製した。
溶融混練の際のトルク値と内部温度を評価した。結果を表4に示す。
尚、トルク値と内部温度は、混練8分後の上記混練機の表示値を読み取った値である。
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を付した内容積5リットルの四つ口フラスコに、1,3-ブタンジオールを1,634g、ネオペンチルグリコールを210g、アジピン酸を2,338g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.125g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計16時間縮合反応させた。反応後、125℃で無水マレイン酸を373g仕込み反応を完結させ、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤G(酸価55、水酸基価53、数平均分子量1190)を得た。
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を付した内容積5リットルの四つ口フラスコに、1,3-ブタンジオールを1,394g、ネオペンチルグリコールを179g、セバシン酸を2,629g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.126g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計17時間縮合反応させた。反応後、125℃で無水マレイン酸を387g仕込み反応を完結させ、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤H(酸価56、水酸基価43、数平均分子量1550)を得た。
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を付した内容積3リットルの四つ口フラスコに、3-メチル-1,5-ペンタンジオールを1,214g、セバシン酸を966g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.07g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計12時間縮合反応させた。反応後、125℃で無水マレイン酸を271g仕込み、反応を完結させることで、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤I(酸価65、水酸基価35、数平均分子量1,540)を得た。
温度計、攪拌器及び還流冷却器を付した内容積3リットルの四つ口フラスコに、3-メチル-1,5-ペンタンジオールを473g、セバシン酸を850g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.04g仕込み、窒素気流下で攪拌しながら220℃になるまで段階的に昇温することで、合計13時間縮合反応させて、両末端にカルボキシル基を有するポリエステルを含む分散安定化剤J(酸価22、水酸基価1、数平均分子量4320)を得た。
無機フィラーとして炭酸カルシウム(重質炭酸カルシウム、丸尾カルシウム株式会社製「スーパーS」)、可塑剤としてDINP(フタル酸ジイソノニル)、活性水素化合物としてDETDA(ジエチルトルエンジアミン)、分散安定化剤及び減粘剤を表5に示す割合で配合し、遊星攪拌装置(THINKY ARV-310)で1000rpm及び0.2Paで2分間撹拌して、ペースト状の無機フィラー含有組成物を得た。
得られたペーストについて、上記と同じ方法で粘度及び貯蔵安定性を評価した。結果を表5に示す。
無機フィラーとしてアルミナ(高純度アルミナ、住友化学株式会社製「AKP-3000」)、バインダー樹脂として脂環型エポキシ樹脂(株式会社ダイセル製「セロキサイド2021P」)又はビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC株式会社製「エピクロン850-S」)、分散安定化剤及び減粘剤を表6に示す割合で配合し、遊星攪拌装置(THINKY ARV-310)で1000rpm及び0.2Paで2分間撹拌して、無機フィラー含有組成物を得た。
得られた組成物について、下記に示す方法で流動性及び複素粘度を評価し、及び上記と同じ方法で貯蔵安定性を評価した。結果を表6及び7に示す。
得られた組成物について、MCR-302((株)アントンパール社製)を用いて、動的粘弾性測定法による周波数依存測定を行った。具体的には、パラレルプレート(直径:20mm)を用い、測定温度は25℃、せん断ひずみは0.01%、角周波数は0.1~100rad/sの範囲とし、角周波数1rad/sのときの複素粘度を求めた。
得られた組成物約0.2gを水平にしたガラス基板上にスポイトで滴下した。滴下後、ガラス基板を水平に対して傾斜角が80°となるように傾斜させ、ガラス基板上の組成物がガラス基板から流れた場合を「○」と評価し、ガラス基板から流れずに留まった場合を「×」と評価した。評価は25℃で行った。
無機フィラーとしてアルミナ(高純度アルミナ、住友化学株式会社製「AKP-3000」)、アセトン、分散安定化剤及び減粘剤を表8に示す割合で配合し、遊星攪拌装置(THINKY ARV-310)で1000rpm及び0.2Paで2分間撹拌して、無機フィラー含有組成物を得た。
得られた組成物について、下記に示す方法で流動性及び貯蔵安定性を評価した。結果を表8に示す。
得られた組成物 約0.2gを水平にしたガラス基板上にスポイトで滴下した。滴下後、ガラス基板を水平に対して傾斜角が80°となるように傾斜させ、ガラス基板上の組成物がガラス基板から流れた場合を「○」と評価し、ガラス基板から流れずに留まった場合を「×」と評価した。評価は25℃で行った。
得られた組成物12gを50ccガラス瓶に保存し、恒温機中に25℃で2週間放置した。
放置後の組成物を目視及び触感で確認し、下記基準で評価した。
〇:無機フィラーの凝集体(ハードケーキ)の存在が確認できない
×:無機フィラーの凝集体(ハードケーキ)の存在が確認できる
Claims (13)
- 下記一般式(1)で表されるポリエステルである無機フィラー分散安定化剤。
A1は、炭素原子数2~12の脂肪族二塩基酸残基である。
A2及びA3は、それぞれ独立に、炭素原子数2~12の脂肪族多塩基酸残基又は炭素原子数6~15の芳香族多塩基酸残基である。
G1及びG2は、それぞれ独立に、炭素原子数2~9の脂肪族ジオール残基である。
mは、繰り返し数を表し、1~20の範囲の整数である。
pは、A2の脂肪族多塩基酸又は芳香族多塩基酸の塩基酸官能基の数から1つ減じた整数である。
qは、A3の脂肪族多塩基酸又は芳香族多塩基酸の塩基酸官能基の数から1つ減じた整数である。
括弧で括られた繰り返し単位毎にA1及びG1はそれぞれ同じでもよく、異なっていてもよい。) - 酸価が20~400mgKOH/gの範囲である請求項1に記載の無機フィラー分散安定化剤。
- 数平均分子量が300~5,000の範囲である請求項1又は2に記載の無機フィラー分散安定化剤。
- 樹脂、無機フィラー及び請求項1~3のいずれかに記載の無機フィラー分散安定化剤を含有する無機フィラー含有樹脂組成物。
- 前記無機フィラーが、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、タルク、チタン酸バリウム、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムからなる群から選択される1種以上である請求項4に記載の無機フィラー含有樹脂組成物。
- 減粘剤をさらに含有する請求項4又は5に記載の無機フィラー含有樹脂組成物。
- 前記減粘剤が、ポリカルボン酸アルキルアンモニウム塩、高級脂肪酸アマイド、ポリエステル酸不飽和ポリアミノアマイド塩、片末端にのみカルボキシル基を有するポリエステルからなる群から選択される1種以上である請求項6に記載の無機フィラー含有樹脂組成物。
- 可塑剤をさらに含有する請求項4~7のいずれかに記載の無機フィラー含有樹脂組成物。
- 前記樹脂が、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリサルファイド、ポリ塩化ビニル、変成ポリサルファイド、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、アクリルウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリエステル及び不飽和ポリエステルからなる群から選択される1種以上である請求項4~8のいずれかに記載の無機フィラー含有樹脂組成物。
- 請求項4~9のいずれかに記載の無機フィラー含有樹脂組成物の成形品。
- ポリウレタン、炭酸カルシウム、減粘剤及び請求項1~3のいずれかに記載の無機フィラー分散安定化剤を含む防水材。
- 可塑剤と請求項1~3のいずれかに記載の無機フィラー分散安定化剤を含有する添加剤。
- 無機フィラーを含有する組成物に請求項1~3のいずれかに記載の無機フィラー分散安定化剤を添加する無機フィラーを含む組成物の貯蔵安定化方法。
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