JP7377073B2 - ポリビニルアセタール樹脂、積層体、及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法 - Google Patents

ポリビニルアセタール樹脂、積層体、及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法 Download PDF

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本発明は、ポリビニルアセタール樹脂、積層体、及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法等に関する。
ポリビニルアセタール樹脂は、接着剤の成分として広く用いられている。そして、ポリビニルアセタール樹脂を含む接着剤は、ガラス、樹脂、金属等の接着に用いられる。これらの接着剤は、自動車用合わせガラスの中間膜等に用いられ、その用途によっては高温条件に曝されるため、高い耐熱性、つまり、ガラス転移温度を有することが求められる。高い耐熱性を有するポリビニルアセタール樹脂を得る方法の一つとして、芳香環等の剛直な化学構造を有するアルデヒドをポリビニルアルコール樹脂へ結合させることで、高いガラス転移温度を有するポリビニルアセタール樹脂が得られることが報告されている(例えば、非特許文献1)。
Reactive & Functional Polymers, 2008, 68巻, 39~56頁
ポリビニルアセタール樹脂の耐熱性をより向上させるため、アセタール化率を高めることが考えられる。しかしながら、高いアセタール化率を有するポリビニルアセタール樹脂を得ようとすると、製造時に原料アルデヒドの仕込割合を高めても当該原料アルデヒドが消費されず、所望のアセタール化率に到達しないことが分かった。また、従来のポリビニルアセタール樹脂は製造時に黄変しやすく外観に劣り、透明性が求められる用途においては使用が限られていた。
さらに、ポリビニルアセタール樹脂のガラス転移温度を高くすると、ポリビニルアセタール樹脂は、溶媒に溶けなくなりフィルムキャスト成型性において課題を有することが明らかとなった。そして、ポリビニルアセタール樹脂は、上述の課題とともに、接着剤として優れた密着性を示すことが求められていた。
本発明は、高い耐熱性及び優れた外観を有し、優れたフィルムキャスト成型性及び優れた密着性を示すポリビニルアセタール樹脂、積層体、及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法に関する。
本発明者らは、式(1)で表される構造単位(X1)を含み、所定の範囲のアセトキシ基濃度及びアセタール化度を有するポリビニルアセタール樹脂により上記課題が解決されることを見出した。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]
下記式(1)で表される構造単位(X1)を含み、アセトキシ基濃度が0.1~5mol%であり、且つ、アセタール化度が50~80mol%である、ポリビニルアセタール樹脂。
(式中、nは、フェニレン部位の繰り返し単位数であり、1以上である。)
[2]
前記ポリビニルアセタール樹脂が、125℃以上のガラス転移温度を有する、上記[1]に記載のポリビニルアセタール樹脂。
[3]
前記構造単位(X1)が、アセタール化された構造単位中、50mol%以上含まれる、上記[1]又は[2]に記載のポリビニルアセタール樹脂。
[4]
前記式(1)中、nが1である、上記[1]~[3]のいずれか1項に記載のポリビニルアセタール樹脂。
[5]
上記[1]~[4]のいずれか1項に記載のポリビニルアセタール樹脂を含む接着層(N)と、
ガラス、ポリエステル樹脂、繊維強化樹脂、及び金属からなる群から選ばれる被接着層(M)と、
を積層した積層体。
[6]
前記被接着層(M)が、ポリエステル樹脂である、上記[5]に記載の積層体。
[7]
アセトキシ基濃度が0.1~5mol%のポリビニルアルコールと、下記式(3)で表される化合物を反応させ、下記式(1)で表される構造単位(X1)を含み、アセタール化度が50~80mol%である、ポリビニルアセタール樹脂を得る工程を含む、ポリビニルアセタール樹脂の製造方法。
(式中、nは、フェニレン部位の繰り返し単位数であり、1以上である。)
(式中、nは、フェニレン部位の繰り返し単位数であり、1以上である。)
[8]
前記ポリビニルアセタール樹脂のアセトキシ基濃度が0.1~5mol%である、上記[7]に記載のポリビニルアセタール樹脂の製造方法。
[9]
前記[1]~[4]のいずれか1項に記載のポリビニルアセタール樹脂を含有する接着剤。
本発明によれば、高い耐熱性及び優れた外観を有し、フィルムキャスト成型性及び密着性に優れるポリビニルアセタール樹脂、積層体、及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法が提供される。
以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
[ポリビニルアセタール樹脂]
本実施形態のポリビニルアセタール樹脂は、式(1)で表される構造単位(X1)を含み、アセトキシ基濃度が0.1~5mol%であり、且つ、アセタール化度が50~80mol%である。
以上の構成により、本実施形態のポリビニルアセタール樹脂は、高い耐熱性及び優れた外観を有し、フィルムキャスト成型性及び密着性に優れる。
<アセトキシ基濃度>
本実施形態のポリビニルアセタール樹脂におけるアセトキシ基濃度は、0.1~5mol%である。アセトキシ基濃度が0.1~5.0mol%であることで、ポリビニルアセタール樹脂は、黄変が抑制されて優れた外観を示す。ポリビニルアセタール樹脂は、高いアセタール化度を得ることができるため、ポリビニルアセタール樹脂の耐熱性を向上させることができる。本実施形態のポリビニルアセタール樹脂におけるアセトキシ基濃度は、好ましくは0.3~4mol%であり、より好ましくは0.5~3mol%である。
アセトキシ基濃度とは、ポリビニルアセタール樹脂の主鎖に結合するアセトキシ基、水酸基、及びアセタール化された水酸基の合計モル数に対する、アセトキシ基のモル数の割合を意味する。なお、ポリビニルアセタール樹脂は、原料のポリビニルアルコールの製造方法に由来するアセトキシ基を有する。
アセトキシ基濃度は、より具体的には、以下の式(A)で表される。
アセトキシ基濃度(mol%)=〔アセトキシ基のモル数〕/[〔アセトキシ基のモル数〕+〔水酸基のモル数〕+〔アセタール化により導入された部位のモル数〕×2]×100 ・・・(A)
アセトキシ基濃度は、プロトン非照射の条件で13C‐NMRにより測定することができる。アセトキシ基濃度は、より詳細には実施例に記載の方法により測定できる。
また、アセトキシ基濃度は、原料として使用するポリビニルアルコールのけん化度を適宜調整することで上記の範囲とすることができる。
<アセタール化度>
本実施形態のポリビニルアセタール樹脂におけるアセタール化度は、50~80mol%である。アセタール化度が当該範囲にあることで、ポリビニルアセタール樹脂は、優れた耐熱性を示す。本実施形態のポリビニルアセタール樹脂におけるアセタール化度は、好ましくは55~75mol%であり、より好ましくは60~73mol%である。
ポリビニルアセタール樹脂は、原料のポリビニルアルコールに由来する水酸基がアルデヒドでアセタール化された構造単位を有する。アセタール化度とは、ポリビニルアセタール樹脂の主鎖に結合するアセトキシ基、水酸基、及びアセタール化された水酸基の合計モル数に対する、アセタール化された水酸基の合計モル数の割合を意味する。
アセタール化度は、より具体的には、以下の式(B)で表される。
アセタール化度(mol%)=[〔アセタール化により導入された部位のモル数〕×2]/[〔アセトキシ基のモル数〕+〔水酸基のモル数〕+〔アセタール化により導入された部位のモル数〕×2]×100 ・・・(B)
アセタール化度は、H-NMRより測定することができる。アセタール化度は、より詳細には実施例に記載の方法により測定できる。
また、アセタール化度は、原料として使用するポリビニルアルコールと、アルデヒド化合物との仕込比を調整することで上記の範囲とすることができる。
<構造単位(X1)>
本実施形態のポリビニルアセタール樹脂は、下記式(1)で表される構造単位(X1)を含む。ポリビニルアセタール樹脂は構造単位(X1)を含むことで、高い耐熱性を示しつつも、優れた溶媒への溶解性を示すのでフィルムキャスト成型性に優れる。さらには、ポリビニルアセタール樹脂は構造単位(X1)を含むことで、優れた密着性を示す。
式中、nは、フェニレン部位の繰り返し単位数であり、1以上である。
nは、好ましくは1以上3以下であり、より好ましくは1以上2以下であり、更に好ましくは1である。nが当該範囲であることで、より高い耐熱性を有し、より優れた密着性を示すポリビニルアセタール樹脂が得られる。
構造単位(X1)としては、以下の式(1-1)又は式(1-2)で表される構造単位が挙げられる。これらの中でも、式(1-1)で表される構造単位が好ましい。
構造単位(X1)は、アセタール化された構造単位に含まれる。
構造単位(X1)の割合は、アセタール化された構造単位中、好ましくは50mol%以上であり、より好ましくは60mol%以上であり、更に好ましくは80mol%以上であり、更に好ましくは90mol%以上である。そして構造単位(X1)の割合は、その上限は特に限定されないが、例えば100mol%以下である。構造単位(X1)の割合が当該範囲であることで、ポリビニルアセタール樹脂は高い耐熱性を示す。
アセタール化された構造単位中の構造単位(X1)の割合(mol%)は、以下の式(C)で表される。
構造単位(X1)の割合(mol%)=〔構造単位(X1)のモル数〕/〔アセタール化により導入された部位のモル数〕×100 ・・・(C)
構造単位(X1)の割合は、H-NMRより測定することができる。構造単位(X1)の割合は、より詳細には実施例に記載の方法により測定できる。
また、構造単位(X1)の割合は、原料として使用するポリビニルアルコールと、アルデヒド化合物との仕込比を調整することで上記の範囲とすることができる。
構造単位(X1)の割合(mol%)は、ポリビニルアセタール樹脂の構造単位の全量中、好ましくは50mol%以上であり、より好ましくは55mol%以上であり、更に好ましくは60mol%以上であり、更に好ましくは70mol%以上であり、更に好ましくは80mol%以上であり、更に好ましくは90mol%以上である。構造単位(X1)の割合(mol%)は、その上限は特に限定されないが、例えば、100mol%以下である。構造単位(X1)の割合(mol%)が当該範囲にあることで、ポリビニルアセタール樹脂は、耐熱性がより向上する。
ポリビニルアセタール樹脂の構造単位の全量中の構造単位(X1)の割合(mol%)は、以下の式(D)で表される。
構造単位(X1)の割合(mol%)=[〔構造単位(X1)のモル数〕×2]/[〔アセトキシ基のモル数〕+〔水酸基のモル数〕+〔アセタール化により導入された部位のモル数〕×2]×100 ・・・(D)
構造単位(X1)の割合は、H-NMRより測定することができる。構造単位(X1)の割合は、より詳細には実施例に記載の方法により測定できる。
また、構造単位(X1)の割合は、原料として使用するポリビニルアルコールと、アルデヒド化合物との仕込比を調整することで上記の範囲とすることができる。
<構造単位(X2)>
本実施形態のポリビニルアセタール樹脂は、下記式(2)で表される構造単位(X2)を更に含んでいてもよい。
式中、Rは水素原子又は炭素数1~10の脂肪族炭化水素基である。
は、好ましくは炭素数1~10の脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基の炭素数は、好ましくは2~8であり、より好ましくは3~6である。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状脂肪族炭化水素が好ましい。脂肪族炭化水素基は、飽和であっても、不飽和であってもよいが、飽和脂肪族炭化水素が好ましい。
構造単位(X2)としては、以下に示される構造単位が挙げられる。これらの中でも、式(2-3)で表される構造単位が好ましい。
構造単位(X2)は、アセタール化された構造単位に含まれていてもよい。
ポリビニルアセタール樹脂が構造単位(X2)を含む場合、構造単位(X2)の割合は、アセタール化された構造単位中、好ましくは1~50mol%である。
アセタール化された構造単位中の構造単位(X2)の割合(mol%)は、以下の式(C’)で表される。
構造単位(X2)の割合(mol%)=〔構造単位(X2)のモル数〕/〔アセタール化により導入された部位のモル数〕×100 ・・・(C’)
構造単位(X2)の割合は、H-NMRより測定することができる。構造単位(X2)の割合は、より詳細には実施例に記載の方法により測定できる。
また、構造単位(X2)の割合は、原料として使用するポリビニルアルコールと、アルデヒド化合物との仕込比を調整することで上記の範囲とすることができる。
ポリビニルアセタール樹脂が構造単位(X2)を含む場合、構造単位(X2)の割合(mol%)は、ポリビニルアセタール樹脂の構造単位の全量中、好ましくは20~50mol%であり、より好ましくは25~40mol%であり、更に好ましくは27~40mol%である。
ポリビニルアセタール樹脂の構造単位の全量中の構造単位(X2)の割合(mol%)は、以下の式(D’)で表される。
構造単位(X2)の割合(mol%)=[〔構造単位(X2)のモル数〕×2]/[〔アセトキシ基のモル数〕+〔水酸基のモル数〕+〔アセタール化により導入された部位のモル数〕×2]×100 ・・・(D’)
構造単位(X2)の割合は、H-NMRより測定することができる。構造単位(X2)の割合は、より詳細には実施例に記載の方法により測定できる。
また、構造単位(X2)の割合は、原料として使用するポリビニルアルコールと、アルデヒド化合物との仕込比を調整することで上記の範囲とすることができる。
<ポリビニルアセタール樹脂の物性>
(ガラス転移温度)
本実施形態のポリビニルアセタール樹脂は、好ましくは125℃以上のガラス転移温度を有する。当該範囲のガラス転移温度を有することで、高い耐熱性を示す。ポリビニルアセタール樹脂のガラス転移温度は、より好ましくは130~200℃であり、更に好ましくは140~190℃であり、より更に好ましくは145~180℃である。
ガラス転移温度は、示差走査熱量計により測定できる。より詳細には、ガラス転移温度は、実施例に記載の方法により測定できる。
(重量平均分子量(Mw))
本実施形態のポリビニルアセタール樹脂の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは10,000~2,000,000であり、より好ましくは100,000~1,000,000であり、更に好ましくは200,000~500,000である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法にて測定し、ポリスチレンにて換算した値である。
[接着剤]
本実施形態のポリビニルアセタール樹脂の用途は、特に限定されないが、例えば、接着剤である。接着剤として、特定の材料の接着により、積層体を形成することが好ましい。本実施形態の接着剤は、本実施形態のポリビニルアセタール樹脂を含有する。本実施形態の接着剤は、溶剤を含んでいても、含んでいなくてもよい。
[積層体]
本実施形態の積層体としては、ポリビニルアセタール樹脂を含む接着層(N)と、ガラス、ポリエステル樹脂、繊維強化樹脂、及び金属からなる群から選ばれる被接着層(M)とを積層した積層体が挙げられる。当該積層体は、ポリビニルアセタール樹脂が高い耐熱性を有するため、高温条件での耐久性に優れる。本実施形態の積層体は、被接着層(M)と、接着層(N)と、被接着層(M)とがこの順で積層されたものが好ましい。
被接着層(M)は、ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。被接着層(M)中のポリエステル樹脂の含有量は、被接着層(M)の全量に対して、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上であり、更に好ましくは80質量%以上100質量%以下である。
また、接着層(N)のポリビニルアセタール樹脂が優れた外観を有するため、被接着層(M)として、透明性を有する部材からなることが好ましい。
[ポリビニルアセタール樹脂の製造方法]
本実施形態のポリビニルアセタール樹脂の製造方法は、アセトキシ基濃度が0.1~5mol%のポリビニルアルコールと、下記式(3)で表される化合物を反応させ、下記式(1)で表される構造単位(X1)を含み、アセタール化度が50~80mol%である、ポリビニルアセタール樹脂を得る工程(以下、「工程1」ともいう。)を含む。
(式中、nは、フェニレン部位の繰り返し単位数であり、1以上である。)
(式中、nは、フェニレン部位の繰り返し単位数であり、1以上である。)
以上の構成により、本実施形態の製造方法によれば、高い耐熱性及び優れた外観を有し、フィルムキャスト成型性及び密着性に優れるポリビニルアセタール樹脂が得られる。
本実施形態に係るポリビニルアセタール樹脂の製造方法では、原料として使用するポリビニルアルコールのアセトキシ基濃度が0.1~5.0mol%である。これにより、ポリビニルアセタール樹脂の合成時に式(3)で表される化合物が反応により結合を形成し得る水酸基濃度が高まり、結果として、高い合成温度や長い合成時間をかけず、ポリビニルアセタール樹脂の熱酸化劣化を防ぎ、かつ高い割合でアセタール化したポリビニルアセタール樹脂が得られるものと考えられる。
本実施形態の製造方法において使用するポリビニルアルコールにおけるアセトキシ基濃度は、0.1~5mol%である。アセトキシ基濃度が0.1~5.0mol%であることで、ポリビニルアセタール樹脂の黄変が抑制されて優れた外観を示し、更には、アセタール化度を高めることができるため、ポリビニルアセタール樹脂の耐熱性を向上させることができる。当該アセトキシ基濃度は、好ましくは0.3~4mol%であり、より好ましくは0.5~3mol%である。アセトキシ基濃度の定義及び測定方法は上述のとおりである。
ポリビニルアルコールの重合度は、好ましくは500~3000であり、より好ましくは8000~2000であり、更に好ましくは1000~2000である。
ポリビニルアルコールの市販品としては、「ゴーセノール」シリーズの「N-300」、「NL-05」「A-300」(以上製品名、三菱化学株式会社製)、「ポバール」シリーズの「3-98」、「4-98HV」、「5-98」、「25-100」、「28-98」、「29-99」、「60-98」(以上製品名、クラレ株式会社製)、「エクセバール」シリーズの「HR-3010」、「RS-4104」、「RS-2117」、「RS-1113」、「RS-2817SB」(以上製品名、クラレ株式会社製)、「デンカポバール」シリーズの「K-05」、「K-17E」、「K-17C」(以上製品名、デンカ株式会社製)が挙げられる。
ポリビニルアルコールと、式(3)で表される化合物を反応させることで、上述の構造単位(X1)が誘導される。なお、式(3)で表される化合物におけるnは、上述の構造単位(X1)と同義である。
ポリビニルアルコールに対する式(3)で表される化合物の仕込量は、上述のアセタール化度及び構造単位(X1)の割合を有するポリビニルアセタール樹脂が得られる量である。
工程1では、下記式(4)で表される化合物を更に反応させてもよい。当該化合物を反応させることで、上述の構造単位(X2)が導入される。式(4)で表される化合物は、前述の式(3)で表される化合物の反応後に反応させてもよいし、前述の式(3)で表される化合物と同時に反応させてもよい。
(式中、Rは、上述の式(2)のものと同義である。)
工程1では、酸触媒を用いてもよい。酸触媒としては、特に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸;酢酸、p-トルエンスルホン酸等の有機酸が挙げられる。これらの酸触媒の中でも、塩酸が好ましい。これらの酸触媒は、1種単独で又は2種以上を用いてもよい。酸触媒の使用量は、反応に用いられる式(3)で表される化合物及び式(4)で表される化合物の合計量100mol%に対して、好ましくは0.1~20mol%であり、より好ましくは0.5~10mol%であり、更に好ましくは1~5mol%である。
工程1では、溶媒を用いてもよい。溶媒としては、特に限定されないが、例えば、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1-メチル-2-ピロリドン等の非プロトン性極性溶剤;テトラメチレンスルホン等のスルホン類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤が挙げられる。これらの中でも、反応性の点から、非プロトン性極性溶剤が好ましく、1-メチル-2-ピロリドンがより好ましい。これらの有機溶媒は、1種単独で又は2種以上を用いてもよい。
工程1での反応温度は、好ましくは20~200℃であり、より好ましくは50~150℃であり、更に好ましくは60~120℃である。
反応後、塩基性物質を添加し、前述の酸触媒を中和してもよい。塩基性物質としては、特に限定されないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミン、アンモニア等が挙げられる。これらの塩基性物質の中でも、水酸化ナトリウムが好ましい。これらの塩基性物質は、1種単独で又は2種以上を用いてもよい。
本実施形態の製造方法は、工程1の後、得られた生成物を精製する工程2(以下、単に「工程2」ともいう)を含んでもよい。工程2において、精製は、公知の方法により行うことができ、例えば、水による洗浄、再沈殿により精製することができる。
以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
[測定方法]
<ガラス転移温度>
5mgの試料を用いて、窒素雰囲気下で、示差走査熱量計「DSC-60」(株式会社島津製作所製)により、昇温速度10℃/minで昇温し、200℃に到達した時点で急冷し、再び昇温速度10℃/minで昇温して、示差走査熱量測定曲線(DSC曲線)の転移前後における基線の差の1/2だけ変化した温度をガラス転移温度とした。
<重量平均分子量(Mw)>
試料10mgを2gの1-メチル-2-ピロリドンに溶解させた溶液20μLを、高速液体クロマトグラフィー「Shodex GPC‐104」(製品名、昭和電工株式会社製)に注入し分析を実施した。カラム「Shodex GPC LF-804」(製品名、昭和電工株式会社製、長さ30cm×内径8mm)を用い、移動相として1-メチル-2-ピロリドンを用い、検出は示差屈折計(RI)を用いた。なお、温度は40℃、流速は0.25mL/min.とした。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ィ法により標準ポリスチレンを標準物質として求めた。
<アセトキシ基濃度の測定方法>
ジメチルスルホキシド-d(以下、「重DMSO」ともいう。)に試料を溶解させて、核磁気共鳴装置(500MHz)により、プロトン非照射、パルス間時間14秒の条件で、13C-NMRを測定した。得らえたスペクトルから、アセタール化により導入された部位、アセトキシ基、及び水酸基(水酸基に結合した炭素)の代表的なシグナルの積分比に基づいて、アセトキシ濃度を計算した。なお、内部標準物質は使用せず、重DMSOに帰属されるピーク(39.52ppm)を基準とした。
<アセタール化率の測定方法>
重DMSOに試料を溶解させて、核磁気共鳴装置(500MHz)により、H-NMRを測定した。得らえたスペクトルから、アセタール化により導入された部位、アセトキシ基、及び水酸基の代表的なシグナルの積分比に基づいて、アセタール化度を計算した。なお、内部標準物質は使用せず、重DMSOの残存プロトンに帰属されるピーク(2.50ppm)を基準とした。
[ポリビニルアセタール樹脂の製造]
実施例1
攪拌装置及び還流冷却器を備えた反応器に、ポリビニルアルコール「デンカポバール K-17E」(デンカ株式会社製、重合度1800、鹸化度98mol%、アセトキシ基濃度2mol%)6g(136mmol)を1-メチル-2-ピロリドン(NMP)150gに加え、90℃の温度で約1時間攪拌し溶解させた。完全に溶解させた後、この溶液を25℃に冷却した。この溶液に、4-ビフェニルアルデヒド(4-BPAL)25g(三菱瓦斯化学株式会社製)(141mmol)を1-メチル-2-ピロリドン90gに溶かした溶液を添加し、撹拌した。次いで、濃度35質量%の塩酸水溶液2gを添加して、液温を60℃として4時間保持してアセタール化反応を行った。この反応溶液を、水酸化ナトリウムを溶解させたメタノール中に滴下して中和を行い、ポリビニルアセタール樹脂の粗精製物を得た。粗精製物を水洗してろ過を行い、得られた固形物にジメチルスルホキサイドを加えて撹拌して溶解させた。この溶液をメタノール中に滴下し、析出物を水洗及び乾燥を経て、精製されたポリビニルアセタール樹脂の粉末を得た。重量平均分子量(Mw)は260,000であった。得られたポリビニルアセタール樹脂について、アセトキシ濃度及びアセタール化度を測定し、表1に示した。また得られたポリビニルアセタール樹脂について、以下の評価を行い、その結果を表1に示した。
実施例2~4、比較例1~6
表1に示したアセトキシ基濃度のポリビニルアルコールを用いて、表1に示したアセタール化率が得られる量の原料アルデヒドを用いたこと以外、実施例1と同様の方法により、実施例2~4、比較例1,2,4~6のポリビニルアセタール樹脂を得た。得られたポリビニルアセタール樹脂について、アセトキシ濃度及びアセタール化度を測定し、表1に示した。また得られたポリビニルアセタール樹脂について、以下の評価を行い、その結果を表1に示した。
なお、比較例3では、目的のアセタール化率を有するポリビニルアセタール樹脂は得られなかった。
[評価方法]
<耐熱性>
実施例及び比較例で得られた樹脂のガラス転移温度を測定し、そのガラス転移温度により耐熱性を評価した。ガラス転移温度が高いほど耐熱性に優れる。
<外観>
実施例及び比較例で得られた樹脂の外観を目視で確認し、以下の基準で外観を評価した。
A:黄変がみられない(良好)
B:やや黄変している
C:明らかに黄変している
<フィルムキャスト成型性>
実施例及び比較例で得られた樹脂を用いて以下の方法により、フィルムキャスト成型を試み、当該方法が実施できるか否かによってフィルムキャスト成型性を評価した。なお、評価基準は、下記に示したとおりである。
実施例及び比較例で得られた樹脂を、溶媒であるクロロホルムに溶解させて塗工液を作成した。当該塗工液を平滑なガラスシャーレに注ぎ入れ、室温で一晩乾燥させることで75μmの塗工膜を作製した。
A:樹脂が溶媒に溶解し、フィルムキャストができた
C:樹脂が溶媒に溶解しない
<密着性>
試験方法は、T字引張試験(JISK6854-3:1999)に準拠した。上記<フィルムキャスト成型性>で得られた塗工膜を25×100mmに切り取り、2枚の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂板「コスモシャインA4100(東洋紡製)」(25×150×0.19mm)で挟み、温度200℃、付加荷重10MPa/Gで10分間プレスすることで接着を行い、試験体を得た。
オートグラフ「AG-Xplus」(株式会社島津製作所製)を用いて、引張速度10mm/minで試験を行い、材料破壊時の破壊モードから接着力を評価した。以下の基準で評価した。
A:破壊モード 材料破壊
C:破壊モード 界面破壊を含む
表1中各種用語の意味は以下のとおりである。
PV-1:ポリビニルアルコール「デンカポバール K-17E」(デンカ株式会社製、平均重合度1800、鹸化度98mol%、アセトキシ基濃度2mol%)
PV-2:ポリビニルアルコール「デンカポバール B-24N」(デンカ株式会社製、平均重合度2400,鹸化度88mol%、アセトキシ基濃度12mol%)
4-BPAL:4-ビフェニルアルデヒド
NAL:ナフトアルデヒド
BuAL:ブチルアルデヒド
以上、実施例及び比較例の結果から、本実施形態のポリビニルアセタール樹脂は、高い耐熱性及び優れた外観を有し、フィルムキャスト成型性及び密着性に優れることがわかる。
比較例3に示すように、高いアセトキシ基濃度を有するポリビニルアルコールを用いると、アセタール化が充分に進行せず、高いアセタール化度を有するポリビニルアセタール樹脂が得られなかった。また、比較例4に示すように、本実施形態の下限値を下回るアセタール化度を有するポリビニルアセタール樹脂では、耐熱性及び外観において優れた評価が得られなかった。
これに対して、実施例1に示すように、本実施形態の範囲内のアセトキシ基濃度を有するビニルアルコールを用いた場合、本実施形態の範囲内のアセタール化度を有するポリビニルアセタール樹脂が得られることがわかる。更に、実施例1で得られたポリビニルアセタール樹脂は、高い耐熱性及び優れた外観を有し、フィルムキャスト成型性及び密着性に優れることがわかる。
実施例1~4及び比較例1及び2の結果から、所定範囲のアセタール化度により、高い耐熱性及び優れた外観を有し、フィルムキャスト成型性及び密着性に優れることがわかる。
実施例1及び比較例5~6の結果から、本実施形態に係る構造単位(X1)を有することで、ポリビニルアセタール樹脂が得られ、高い耐熱性及び優れた外観を有し、フィルムキャスト成型性及び密着性に優れることがわかる。
本発明のポリビニルアセタール樹脂、積層体、及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法は、高い耐熱性及び優れた外観を有し、フィルムキャスト成型性及び密着性に優れるため、接着剤の成分として用いられる。

Claims (9)

  1. 下記式(1)で表される構造単位(X1)を含み、アセトキシ基濃度が0.1~5mol%であり、且つ、アセタール化度が55~80mol%であり、前記構造単位(X1)の割合がポリビニルアセタール樹脂の構造単位の全量中55mol%以上である、ポリビニルアセタール樹脂。
    Figure 0007377073000012
    (式中、nは、フェニレン部位の繰り返し単位数であり、1以上である。)
  2. 前記ポリビニルアセタール樹脂が、125℃以上のガラス転移温度を有する、請求項1に記載のポリビニルアセタール樹脂。
  3. 前記構造単位(X1)が、アセタール化された構造単位中、50mol%以上含まれる、請求項1又は2に記載のポリビニルアセタール樹脂。
  4. 前記式(1)中、nが1である、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリビニルアセタール樹脂。
  5. 請求項1~4のいずれか1項に記載のポリビニルアセタール樹脂を含む接着層(N)と、
    ガラス、ポリエステル樹脂、繊維強化樹脂、及び金属からなる群から選ばれる被接着層(M)と、
    を積層した積層体。
  6. 前記被接着層(M)が、ポリエステル樹脂である、請求項5に記載の積層体。
  7. アセトキシ基濃度が0.1~5mol%のポリビニルアルコールと、下記式(3)で表される化合物を反応させ、下記式(1)で表される構造単位(X1)を含み、アセタール化度が55~80mol%であり、前記構造単位(X1)の割合がポリビニルアセタール樹脂の構造単位の全量中55mol%以上である、ポリビニルアセタール樹脂を得る工程を含む、ポリビニルアセタール樹脂の製造方法。
    Figure 0007377073000013
    (式中、nは、フェニレン部位の繰り返し単位数であり、1以上である。)
    Figure 0007377073000014
    (式中、nは、フェニレン部位の繰り返し単位数であり、1以上である。)
  8. 前記ポリビニルアセタール樹脂のアセトキシ基濃度が0.1~5mol%である、請求項7に記載のポリビニルアセタール樹脂の製造方法。
  9. 請求項1~4のいずれか1項に記載のポリビニルアセタール樹脂を含有する接着剤。
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