JP7405642B2 - 樹脂用相溶化剤 - Google Patents
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
本発明は、樹脂組成物の成形品に優れた機械的強度を与える樹脂用相溶化剤を提供することを目的とする。
(1)樹脂組成物の成形品に、優れた機械的強度(引張強度、衝撃強度)を与える。
(2)相溶性に優れ、成形品に優れた外観を与える。
(3)成形品に、優れた耐溶剤性を与える。
本発明におけるポリオレフィン(a2)は、疎水性ポリマー(a)であるポリオレフィンである。
なお、疎水性ポリマーとは、吸水率(24時間)が、0.1重量%未満のポリマーを意味する。本発明における吸水率(24時間)は、公知の測定方法で測定することができる。すなわち、JIS K7209(2000)記載の吸水率の求め方に準じて、吸水率を測定することができる。
なお、本発明における末端とは、ポリマーを構成するモノマー単位の繰り返し構造が途切れる終端部を意味する。また、両末端とは、ポリマーの主鎖における両方の末端を意味し、片末端とは、ポリマーの主鎖におけるいずれか一方の末端を意味する。
これらのうち、カルボキシル基、水酸基、アミノ基又はイソシアネート基を導入する際の変性のし易さ及び入手のし易さの観点から好ましいのは、減成されたポリオレフィンであり、更に好ましいのは熱減成されたポリオレフィンである。前記熱減成によれば、後述のとおり1分子当たりの平均末端二重結合数が1.5~2個の低分子量ポリオレフィンが容易に得られ、前記低分子量ポリオレフィンはカルボキシル基、水酸基、アミノ基又はイソシアネート基等を導入して変性することが容易である。
装置(一例):「HLC-8120」[東ソー(株)製]
カラム(一例):「TSKgelGMHXL」(2本)
「TSKgelMultiporeHXL-M」(1本)
試料溶液:0.3重量%のオルトジクロロベンゼン溶液
溶液注入量:100μl
流量:1ml/分
測定温度:135℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:標準ポリスチレン(TSKstandard POLYSTYRENE)12点(分子量:500、1,050、2,800、5,970、9,100、18,100、37,900、96,400、190,000、355,000、1,090,000、2,890,000)[東ソー(株)製]
炭素数2~30のオレフィンとしては、炭素数2~30のα-オレフィン及び炭素数4~30のジエンが挙げられる。
炭素数2~30のα-オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-イコセン及び1-テトラコセン等が挙げられる。
炭素数4~30のジエンとしては、ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン及び1,11-ドデカジエン等が挙げられる。
炭素数2~30のオレフィンのうち、分子量制御の観点から好ましいのは、エチレン、プロピレン、炭素数4~12のα-オレフィン、ブタジエン、イソプレン及びこれらの混合物であり、更に好ましいのは、エチレン、プロピレン、炭素数4~10のα-オレフィン、ブタジエン及びこれらの混合物、特に好ましいのはエチレン、プロピレン、ブタジエン及びこれらの混合物である。
(a2-01)中の末端二重結合の数は、ブロックポリマー(A)の分子量制御の観点から好ましくは炭素数1,000個当たり1~40個であり、更に好ましくは2~30個、特に好ましくは4~20個である。
(a2-02)の炭素数1,000個当たりの二重結合数は、ブロックポリマー(A)の分子量制御の観点から、好ましくは0.3~20個であり、更に好ましくは0.5~15個、特に好ましくは0.7~10個である。
(a2-02)のうち、変性のしやすさの観点から好ましいのは、熱減成法により得られた低分子量ポリオレフィンであり、更に好ましいのは、熱減成法により得られたMnが3,000~20,000のポリエチレン及び/又はポリプロピレンである。
熱減成法により低分子量ポリオレフィンを得る方法を用いると、Mnが6,000~30,000の範囲で、1分子当たりの末端二重結合の平均数が1~1.5個の(a2-02)が得られる。
熱減成法で得られた低分子量ポリオレフィンは、前記末端二重結合の平均数を有することから、カルボキシル基、水酸基、アミノ基又はイソシアネート基等を導入して変性することが容易である。
変性に用いられるα,β-不飽和カルボン酸(無水物)としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸、モノ又はジカルボン酸のアルキル(炭素数1~4)エステル及びモノ又はジカルボン酸の無水物が挙げられ、具体的には(メタ)アクリル酸[(メタ)アクリル酸はアクリル酸又はメタアクリル酸を意味する。以下同様。]、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、マレイン酸(無水物)、マレイン酸ジメチル、フマル酸、イタコン酸(無水物)、イタコン酸ジエチル及びシトラコン酸(無水物)等が挙げられる。
これらのうち、変性の容易さの観点から好ましいのは、ジカルボン酸、モノ又はジカルボン酸のアルキルエステル及びモノ又はジカルボン酸の無水物であり、更に好ましいのは、マレイン酸(無水物)及びフマル酸、特に好ましいのはマレイン酸(無水物)である。
α,β-不飽和カルボン酸(無水物)による変性は、例えば、(a2-01)の末端二重結合に、溶液法又は溶融法のいずれかの方法で、α,β-不飽和カルボン酸(無水物)を付加反応(エン反応)させることにより行うことができ、反応温度は、好ましくは170~230℃である。
二次変性に用いるラクタムとしては、炭素数6~12(好ましくは6~8、更に好ましくは6)のラクタム等が挙げられ、具体的には、カプロラクタム、エナントラクタム、ラウロラクタム及びウンデカノラクタム等が挙げられる。
アミノカルボン酸としては、炭素数2~12(好ましくは4~12、更に好ましくは6~12)のアミノカルボン酸等が挙げられ、具体的には、アミノ酸(グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン及びフェニルアラニン等)、ω-アミノカプロン酸、ω-アミノエナント酸、ω-アミノカプリル酸、ω-アミノペルゴン酸、ω-アミノカプリン酸、11-アミノウンデカン酸及び12-アミノドデカン酸等が挙げられる。
ラクタム及びアミノカルボン酸のうち好ましいのは、カプロラクタム、ラウロラクタム、グリシン、ロイシン、ω-アミノカプリル酸、11-アミノウンデカン酸及び12-アミノドデカン酸であり、更に好ましいのは、カプロラクタム、ラウロラクタム、ω-アミノカプリル酸、11-アミノウンデカン酸及び12-アミノドデカン酸、特に好ましいのはカプロラクタム及び12-アミノドデカン酸である。
酸化法によるカルボニル基の導入は、公知の方法、例えば米国特許第3,692,877号明細書記載の方法で行うことができる。ヒドロホルミル化によるカルボニル基の導入は、公知を含む種々の方法、例えば、Macromolecules、VOl.31、5943頁記載の方法で行うことができる。
(a2-4)は、(a2-3)をラクタム又はアミノカルボン酸で二次変性することにより得ることができる。
ラクタム及びアミノカルボン酸としては、前記(a2-1)の二次変性に用いられるラクタム及びアミノカルボン酸として例示されたものと同様のものが挙げられ、好ましい範囲、使用量も同様である。
また、(a2-1)の酸価は、(b)との反応性及びブロックポリマー(A)の熱可塑性の観点から、好ましくは4~280mgKOH/g、更に好ましくは4~100mgKOH/g、特に好ましくは5~50mgKOH/gである。
変性に使用できる水酸基を有するアミンとしては、炭素数2~10の水酸基を有するアミンが挙げられ、具体的には2-アミノエタノール、3-アミノプロパノール、1-アミノ-2-プロパノール、4-アミノブタノール、5-アミノペンタノール、6-アミノヘキサノール及び3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキサノールが挙げられる。
これらのうち、変性の容易さの観点から好ましいのは、炭素数2~6の水酸基を有するアミン(2-アミノエタノール、3-アミノプロパノール、4-アミノブタノール、5-アミノペンタノール及び6-アミノヘキサノール等)であり、更に好ましいのは2-アミノエタノール及び4-アミノブタノール、特に好ましいのは2-アミノエタノールである。
(a2-2)のMnは、耐熱性及び後述する親水性ポリマー(b)との反応性の観点から、好ましくは800~25,000であり、更に好ましくは1,000~20,000、特に好ましくは2,500~10,000である。
(a2-2)の水酸基価は、(b)との反応性及びブロックポリマー(A)の熱可塑性の観点から、好ましくは4~280mgKOH/gであり、更に好ましくは4~100mgKOH/g、特に好ましくは5~50mgKOH/gである。
ジアミン(Q1)としては、炭素数2~12のジアミン等が使用でき、具体的には、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン及びデカメチレンジアミン等が挙げられる。
これらのうち、変性の容易さの観点から好ましいのは、炭素数2~8のジアミン(エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン及びオクタメチレンジアミン等)であり、更に好ましいのはエチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン、特に好ましいのはエチレンジアミンである。
(a2-3)のアミン価は、(b)との反応性及びブロックポリマー(A)の熱可塑性の観点から、好ましくは4~280mgKOH/gであり、更に好ましくは4~100mgKOH/g、特に好ましくは5~50mgKOH/gである。
PIとしては、炭素数(NCO基中の炭素原子を除く、以下同様。)6~20の芳香族PI、炭素数2~18の脂肪族PI、炭素数4~15の脂環式PI、炭素数8~15の芳香脂肪族PI、これらのPIの変性体及びこれらの2種以上の混合物が含まれる。
PIのうち好ましいのは、TDI、MDI及びHDIであり、更に好ましいのはHDIである。
PIと(a2-2)とのモル当量比(NCO/OH)は、好ましくは1.8/1~3/1であり、更に好ましくは2/1である。
ウレタン化反応を促進するために、必要によりウレタン化反応に用いられる公知の触媒を使用してもよい。触媒としては、金属触媒{錫触媒[ジブチルチンジラウレート及びスタナスオクトエート等]、鉛触媒[2-エチルヘキサン酸鉛及びオクテン酸鉛等]、その他の金属触媒[ナフテン酸金属塩(ナフテン酸コバルト等)及びフェニル水銀プロピオン酸塩等]};アミン触媒{トリエチレンジアミン、ジアザビシクロアルケン〔1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン-7等〕、ジアルキルアミノアルキルアミン(ジメチルアミノエチルアミン及びジメチルアミノオクチルアミン等)、複素環式アミノアルキルアミン[2-(1-アジリジニル)エチルアミン及び4-(1-ピペリジニル)-2-ヘキシルアミン等]の炭酸塩又は有機酸(ギ酸等)塩、N-メチル又はエチルモルホリン、トリエチルアミン及びジエチル-又はジメチルエタノールアミン等};及びこれらの2種以上の併用系が挙げられる。
触媒の使用量は、PI及び(a2-2)の合計重量に基づいて、好ましくは3重量%以下であり、好ましくは0.001~2重量%である。
本発明における親水性ポリマー(b)とは、吸水率(24時間)が、0.1重量%以上のポリマーを意味する。
上記親水性ポリマー(b)のうち、機械的強度(機械物性)および相溶性の観点から、好ましいのは(b1)、(b2)である。
ポリエーテルジオール(b1-1)としては、ジオール(b0)にアルキレンオキサイド(以下AOと略記する。)を付加反応させることにより得られるものが挙げられ、具体的には一般式(1)で表されるものが挙げられる。
H-(OR1)m-O-E1-O-(R2O)n-H (1)
ジオール(b0)としては、炭素数2~12の脂肪族2価アルコール、炭素数5~12の脂環式2価アルコール、炭素数6~18の芳香族2価アルコール及び3級アミノ基含有ジオール等が挙げられる。
炭素数2~12の脂肪族2価アルコールとしては、エチレングリコール(以下EGと略記する。)、1,2-プロピレングリコール(以下PGと略記する。)、1,4-ブタンジオール(以下1,4-BDと略記する。)、1,6-ヘキサンジオール(以下1,6-HDと略記する。)、ネオペンチルグリコール(以下NPGと略記する。)及び1,12-ドデカンジオールが挙げられる。
炭素数6~18の芳香族2価アルコールとしては、単環芳香族2価アルコール(キシリレンジオール、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、ウルシオール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’-ジヒドロキシジフェニル-2,2-ブタン及びジヒドロキシビフェニル等)及び多環芳香族2価アルコール(ジヒドロキシナフタレン及びビナフトール等)等が挙げられる。
3級アミノ基含有ジオールとしては、炭素数1~12の脂肪族又は脂環式1級アミン(メチルアミン、エチルアミン、シクロプロピルアミン、1-プロピルアミン、2-プロピルアミン、ペンチルアミン、イソペンチルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン及びドデシルアミン等)のビスヒドロキシアルキル化物及び炭素数6~12の芳香族1級アミン(アニリン及びベンジルアミン等)のビスヒドロキシアルキル化物が挙げられる。
これらのうち、ビスヒドロキシアルキル化物との反応性の観点から好ましいのは、炭素数2~12の脂肪族2価アルコール及び炭素数6~18の芳香族2価アルコールであり、更に好ましいのはEG及びビスフェノールAである。
一般式(1)におけるm及びnは、それぞれ独立に1~300の数であり、好ましくは2~250、更に好ましくは10~100である。
一般式(1)におけるm、nがそれぞれ2以上の場合のR1、R2は、同一でも異なっていてもよく、(OR1)m、(R2O)n部分はランダム結合でもブロック結合でもよい。
AOとしては、炭素数2~4のAO[エチレンオキサイド(以下EOと略記する。)、1,2-又は1,3-プロピレンオキサイド(以下POと略記する。)、1,2-、1,3-、1,4-、2,3-又はブチレンオキサイド(以下BOと略記する。)、及びこれらの2種以上の併用系が用いられるが、必要により他のAO[炭素数5~12のα-オレフィンオキサイド、スチレンオキサイド及びエピハロヒドリン(エピクロルヒドリン等)等]を少しの割合(AOの全重量に基づいて30重量%以下)で併用することもできる。
2種以上のAOを併用するときの結合形式は、ランダム結合、ブロック結合のいずれでもよい。AOとして好ましいのは、EO単独及びEOと他のAOとの併用である。
一般式(1)で表されるポリエーテルジオール(b1-1)の重量に基づく、(OR1)m及び(R2O)nの含有率は、好ましくは5~99.8重量%であり、更に好ましくは8~99.6重量%、特に好ましくは10~98重量%である。
一般式(1)における(OR1)m及び(R2O)nの重量に基づくオキシエチレン基の含有率は、好ましくは5~100重量%であり、更に好ましくは10~100重量%、特に好ましくは50~100重量%、最も好ましくは60~100重量%である。
H2N-R3-(OR4)p-O-E2-O-(R5O)q-R6-NH2 (2)
一般式(2)におけるE2は、ジオール(b0)からすべての水酸基を除いた残基である。ジオール(b0)としては、前記のものと同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
一般式(2)におけるR3、R4、R5及びR6は、それぞれ独立に炭素数2~4のアルキレン基である。炭素数2~4のアルキレン基としては、一般式(1)におけるR1及びR2として例示したものと同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
一般式(2)におけるp及びqは、それぞれ独立に1~300の数であり、好ましくは2~250、更に好ましくは10~100である。
一般式(2)におけるp、qがそれぞれ2以上の場合のR4、R5は、同一でも異なっていてもよく、(OR4)p、(R5O)q部分はランダム結合でもブロック結合でもよい。
アミノカルボン酸変性物は、(b1-1)又は(b1-2)と、アミノカルボン酸又はラクタムとを反応させることにより得ることができる。
イソシアネート変性物は、(b1-1)又は(b1-2)と、ポリイソシアネートとを反応させるか、(b1-2)とホスゲンとを反応させることにより得ることができる。
エポキシ変性物は、(b1-1)又は(b1-2)と、ジエポキシド(ジグリシジルエーテル、ジグリシジルエステル及び脂環式ジエポキシド等のエポキシ樹脂:エポキシ当量85~600)とを反応させるか、(b1-1)とエピハロヒドリン(エピクロロヒドリン等)とを反応させることにより得ることができる。
(b2)におけるオキシエチレン基の含有率は、相溶性及び機械的強度の観点から、(b2)の重量に基づいて好ましくは30~80重量%であり、更に好ましくは40~70重量%である。
(b2)のMnの下限は、耐熱性の観点から好ましくは800であり、更に好ましくは1,000である。(b2)のMnの上限は、疎水性ポリマー(a)との反応性の観点から、好ましくは50,000であり、更に好ましくは30,000である。
非イオン性分子鎖としては、2価の炭化水素基、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、エステル結合、イミノ結合、アミド結合、イミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、カーボネート結合及びシロキシ結合からなる群から選ばれる1種以上の基を有する2価の炭化水素基、並びに窒素原子又は酸素原子を有する複素環構造を有する炭化水素基等が挙げられる。
非イオン性分子鎖のうち好ましいのは、2価の炭化水素基及びエーテル結合を有する2価の炭化水素基である。
カチオン性基としては、4級アンモニウム塩又はホスホニウム塩を有する基が挙げられる。4級アンモニウム塩又はホスホニウム塩を形成する対アニオンとしては、超強酸アニオン及びその他のアニオン等が挙げられる。
超強酸アニオンとしては、プロトン酸とルイス酸との組み合わせから誘導される超強酸(四フッ化ホウ酸及び六フッ化リン酸等)のアニオン及びトリフルオロメタンスルホン酸等のアニオンが挙げられる。
その他のアニオンとしては、ハロゲンイオン(F-、Cl-、Br-及びI-等)、OH-、PO4 -、CH3OSO4 -、C2H5OSO4 -、及びClO4 -等が挙げられる。
超強酸を誘導する上記プロトン酸としては、フッ化水素、塩化水素、臭化水素及びヨウ化水素等が挙げられる。
ルイス酸としては、三フッ化ホウ素、五フッ化リン、五フッ化アンチモン、五フッ化ヒ素及び五フッ化タンタル等が挙げられる。
(b3)1分子中のカチオン性基の数は、好ましくは2~80個であり、更に好ましくは3~60個である。
(γ’)としては、前記ジカルボン酸(γ)にスルホニル基を導入したものが挙げられ、スルホニル基を有する芳香族ジカルボン酸、スルホニル基を有する脂肪族ジカルボン酸、及びスルホニル基のみが塩となったスルホニル基を有する芳香族ジカルボン酸又は脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
スルホニル基を有する脂肪族ジカルボン酸としては、スルホコハク酸、及びそのエステル形成性誘導体[アルキル(炭素数1~4)エステル(メチルエステル及びエチルエステル等)及び酸無水物等]が挙げられる。
スルホニル基のみが塩となったスルホニル基を有する芳香族ジカルボン酸又は脂肪族ジカルボン酸を形成する塩としては、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム及びカリウム等)塩、アルカリ土類金属(マグネシウム及びカルシウム等)塩、アンモニウム塩、ヒドロキシアルキル(炭素数2~4)基を有するモノ、ジ又はトリアミン(モノ、ジ又はトリエチルアミン、モノ、ジ又はトリエタノールアミン及びジエチルエタノールアミン等)等のアミン塩及び前記アミンの4級アンモニウム塩等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、スルホニル基を有する芳香族ジカルボン酸であり、更に好ましいのは5-スルホイソフタル酸塩、特に好ましいのは5-スルホイソフタル酸ナトリウム塩及び5-スルホイソフタル酸カリウム塩である。
(b4)の製法としては、公知のポリエステルの製法がそのまま適用できる。ポリエステル化反応は、減圧下150~240℃の温度範囲で行われ、反応時間は好ましくは0.5~20時間である。また、必要により公知のエステル化反応に用いられる触媒を用いてもよい。エステル化触媒としては、アンチモン触媒(三酸化アンチモン等)、錫触媒(モノブチル錫オキサイド及びジブチル錫オキサイド等)、チタン触媒(テトラブチルチタネート等)、ジルコニウム触媒(テトラブチルジルコネート等)及び酢酸金属塩触媒(酢酸亜鉛等)等が挙げられる。
本発明におけるブロックポリマー(A)は、前記ポリオレフィン(a2)である疎水性ポリマー(a)のブロックと、親水性ポリマー(b)のブロックとを構成単位とする。
ブロックポリマーの好ましい形態としては、(a2)のブロックと、親水性ポリマー(b)のブロックとが、エステル結合、アミド結合、エーテル結合、イミド結合、ウレタン結合及びウレア結合からなる群から選ばれる少なくとも1種の結合を介して結合した構造を有するブロックポリマーである。
なお、本発明において、ポリオレフィン(a2)を、便宜上、疎水性ポリマー(a)と記載することがある。
(A)を構成する(a)のブロックと、(b)のブロックの重量比は、相溶性及び機械的強度の観点から、好ましくは10/90~80/20であり、更に好ましくは20/80~75/25である。
ブロックポリマー(A)の構造としては、相溶性及び機械的強度の観点から(a)と(b)とが繰り返し交互に結合した[(a)-(b)]n型のものが好ましい。
[(a)-(b)]n型の構造におけるnは、相溶性及び機械的強度の観点から、好ましくは2~50であり、更に好ましくは2.3~30、特に好ましくは2.7~20、最も好ましくは3~10である。nは、ブロックポリマー(A)のMn及び1H-NMR分析により求めることができる。
(a)と(b)を反応容器に投入し、撹拌下、反応温度100~250℃、圧力0.003~0.1MPaで、アミド化反応、エステル化反応又はイミド化反応で生成する水(以下生成水と略記する。)を反応系外に除去しながら、1~50時間反応させる方法が挙げられる。(a)と(b)の重量比は、相溶性及び機械的強度の観点から、10/90~80/20であり、更に好ましくは20/80~75/25である。
(1)水と相溶しない有機溶媒(例えばトルエン、キシレン及びシクロヘキサン等)を使用して、還流下、有機溶媒と生成水とを共沸させて、生成水のみを反応系外に除去する方法。
(2)反応系内にキャリアガス(例えば空気、窒素、ヘリウム、アルゴン及び二酸化炭素
等)を吹き込み、キャリアガスと共に生成水を反応系外に除去する方法。
(3)反応系内を減圧にして生成水を反応系外に除去する方法。
(a)を反応容器に投入し、撹拌下30~100℃に加温した後(b)を投入し、同温度で1~20時間反応させる方法が挙げられる。(a)と(b)の重量比は、相溶性及び機械的強度の観点から、10/90~80/20であり、更に好ましくは20/80~75/25である。
反応を促進させるために、(a)及び(b)の重量に基づいて、0.001~5重量%の触媒を使用することが好ましい。触媒としては、有機金属化合物(ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、オクタン酸鉛及びオクタン酸ビスマス等)、3級アミン{トリエチレンジアミン、炭素数1~8のアルキル基を有するトリアルキルアミン(トリメチルアミン、トリブチルアミン、及びトリオクチルアミン等)、ジアザビシクロアルケン類〔1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン-7〕等};及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。
本発明の樹脂用相溶化剤(X)は、前記ブロックポリマー(A)を含有してなる。樹脂用相溶化剤(X)は、極性の異なる樹脂同士の相溶化剤として好適であり、とりわけ後述のポリオレフィン樹脂(D)とエステル基を有する樹脂(E)とを相溶させるために好適である。
本発明におけるポリオレフィン樹脂(D)には、オレフィンの1種または2種以上の(共)重合体、並びにオレフィンの1種または2種以上と他の単量体の1種または2種以上との共重合体が含まれる。
上記オレフィンには、炭素数(以下、Cと略記することがある)2~30のアルケン、例えばエチレン、プロピレン、1-ブテン、2-ブテン、およびイソブテン、並びにC5~30のα-オレフィン(1-ヘキセン、1-デセン、1-ドデセン等);他の単量体には、オレフィンとの共重合性を有するC4~30の不飽和単量体、例えば酢酸ビニル等が含まれる。
これらのうち、機械的強度及び相溶性の観点から、好ましいのは、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン共重合体、プロピレン/C4~30の不飽和単量体共重合体、さらに好ましいのはエチレン/プロピレン共重合体、プロピレン/C4~30の不飽和単量体共重合体である。
(D)のMn(数平均分子量)は、機械的強度及び相溶性の観点から、好ましくは10,000~500,000、さらに好ましくは20,000~400,000である。
本発明におけるエステル基を有する樹脂(E)としては、前記(D)以外のもの、例えば、ポリカーボネート樹脂(E1)、ポリエステル樹脂(E2)、およびポリアクリル樹脂(E3)からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。樹脂(E)は1種単独でも、2種以上を併用してもいずれでもよい。
上記(E)のうち、機械的強度及び相溶性の観点から、好ましいのは(E1)、(E2)、さらに好ましいのは(E1)である。
また、樹脂(E)中のエステル基濃度は、機械的強度及び耐溶剤性の観点から、好ましくは0.5~15モル/kg、さらに好ましくは1~12モル/kgである。上記エステル基濃度は、例えば、NMR測定により求めることができる。
本発明の樹脂組成物(Y)は、前記樹脂用相溶剤(X)と、ポリオレフィン樹脂(D)と、エステル基を有する樹脂(E)とを含有してなる。
前記(D)と(E)の重量比[(D)/(E)]は、機械的強度および相溶性の観点から、好ましくは10/90~50/50、さらに好ましくは20/80~40/60である。
また、前記(D)と(E)の合計重量と(X)との重量比{[(D)+(E)]/(X)}は、機械的強度および相溶性の観点から、好ましくは80/20~99/1、さらに好ましくは90/10~97/3である。
溶融混合する方法としては、一般的にはペレット状又は粉体状にした各成分を、適切な混合機(ヘンシェルミキサー等)で混合した後、押出機で溶融混合してペレット化する方法が適用できる。
溶融混合時の各成分の添加順序には特に制限はないが、例えば、
[1](X)、(D)、(E)、必要により(F)を一括投入して溶融混合する方法;
[2](X)、(D)及び/又は(E)の一部をあらかじめ溶融混合して(X)の高濃度組成物(マスターバッチ樹脂組成物)を作製した後、残りの(D)及び/又は(E)並びに必要に応じて(F)を溶融混合する方法(マスターバッチ法又はマスターペレット法);等が挙げられる。
[2]の方法におけるマスターバッチ樹脂組成物中の(X)の濃度は、好ましくは40~80重量%であり、更に好ましくは50~70重量%である。
[1]及び[2]の方法のうち、(X)を樹脂組成物に効率的に分散しやすいという観点から、[2]の方法が好ましい。
本発明の成形品は、本発明の樹脂組成物(Y)を成形して得られる。成形方法としては、射出成形、圧縮成形、カレンダ成形、スラッシュ成形、回転成形、押出成形、ブロー成形、フィルム成形(キャスト法、テンター法及びインフレーション法等)等が挙げられ、目的に応じて単層成形、多層成形又は発泡成形等の手段も取り入れた任意の方法で成形できる。
成形品を塗装する方法としては、エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、静電スプレー塗装、浸漬塗装、ローラー塗装及び刷毛塗り等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
塗料としては、プラスチックの塗装に一般に用いられる塗料が使用でき、具体的にはポリエステルメラミン樹脂塗料、エポキシメラミン樹脂塗料、アクリルメラミン樹脂塗料及びアクリルウレタン樹脂塗料等が挙げられる。
塗装膜厚(乾燥膜厚)は、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば10~50μmである。
印刷インキとしては、プラスチックの印刷に用いられている公知のものが使用でき、グラビアインキ、フレキソインキ、スクリーンインキ、パッドインキ、ドライオフセットインキ及びオフセットインキ等が挙げられる。
[カルボキシル基を両末端に有するポリオレフィン(a2-1-1α)の製造]
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製耐圧反応容器に、の耐圧反応容器に、熱減成法で得られた低分子量ポリプロピレン[ポリプロピレン(MFR:10g/10min)を410±0.1℃、窒素通気下(80mL/分)に16分間熱減成して得られたもの。Mn:3,400、炭素数1,000個当たりの二重結合数:7.0、1分子当たりの二重結合の平均数:1.8、両末端変性可能なポリオレフィンの含有率:90重量%]90部、無水マレイン酸10部及びキシレン30部を投入し、均一に混合した後、窒素置換し、密閉下、撹拌しながら200℃まで昇温して溶融させ、同温度で10時間反応させた。次いで、過剰の無水マレイン酸とキシレンを、減圧下(0.013MPa以下)、200℃で3時間かけて留去して、カルボキシル基をポリマーの両末端に有するポリオレフィン(a2-1-1α)95部を得た。(a2-1-1α)の酸価は27.5、Mnは3,600であった。
[(a2-1-1α)を二次変性して得られたポリオレフィン(a2-1-2)の製造]
製造例1と同様の耐圧反応容器に、(a2-1-1α)88部及び12-アミノドデカン酸12部を投入し、均一に混合後、窒素ガス雰囲気下、撹拌しながら200℃まで昇温し、同温度で減圧下(0.013MPa以下)3時間反応させ、(a2-1-1α)を二次変性して得られたポリオレフィン(a2-1-2)96部を得た。(a2-1-2)の酸価は24.8、Mnは4,000であった。
[水酸基を両末端に有するポリオレフィン(a2-2)の製造]
製造例1において、熱減成法で得られた低分子量ポリプロピレン90部及び無水マレイン酸10部を、熱減成法で得られた低分子量エチレン/プロピレンランダム共重合体94部及び無水マレイン酸6部に変更した以外は製造例2と同様にして、カルボキシル基をポリマーの両末端に有するポリオレフィン(a2-1-1β)98部を得た。
(a2-1-1β)の酸価は9.9、Mnは10,200であった。なお、前記の熱減成法で得られた低分子量エチレン/プロピレンランダム共重合体(Mn:10,000、炭素数1,000個当たりの二重結合数:2.5、1分子当たりの二重結合の平均数:1.8、両末端変性可能なポリオレフィンの含有率:90重量%)は、エチレン/プロピレンランダム共重合体(エチレン含有率:2重量%、MFR:10g/10min)を410±0.1℃、窒素通気下(80mL/分)、14分間熱減成して得られたものである。
次いで、製造例1と同様の耐圧反応容器に、(a2-1-1β)97部及びエタノールアミン5部を投入し、窒素ガス雰囲気下、撹拌しながら180℃に昇温し、同温度で2時間反応させた。過剰のエタノールアミンを減圧下(0.013MPa以下)、180℃で2時間かけて留去し、水酸基をポリマーの両末端に有するポリオレフィン(a2-2)を得た。(a2-2)の水酸基価は9.9、アミン価は0.01、Mnは10,200であった。
[アミノ基を両末端に有する変性ポリオレフィン(a2-3)の製造]
製造例1において、熱減成法で得られた低分子量ポリプロピレン90部及び無水マレイン酸10部を、熱減成法で得られた低分子量ポリプロピレン80部及び無水マレイン酸20部に変更した以外は製造例2と同様にして、カルボキシル基をポリマーの両末端に有するポリオレフィン(a2-1-1γ)92部を得た。(a2-1-1γ)の酸価は64.0、Mnは1,700であった。なお、前記の熱減成法で得られた低分子量ポリプロピレン(Mn:1,500、炭素数1,000個当たりの二重結合数:17.8、1分子当たりの二重結合の平均数:1.94、両末端変性可能なポリオレフィンの含有率:98重量%)は、エチレン/プロピレンランダム共重合体(エチレン含有率:3重量%、MFR:7g/10min)を410±0.1℃、18分間熱減成して得られたものである。
次いで、製造例1と同様の耐圧反応容器に、(a2-1-1γ)90部及びビス(2-アミノエチル)エーテル10部を投入し、窒素ガス雰囲気下、撹拌しながら200℃に昇温し、同温度で2時間反応させた。過剰のビス(2-アミノエチル)エーテルを減圧下(0.013MPa以下)、200℃で2時間かけて留去し、アミノ基を両末端に有する変性ポリオレフィン(a2-3)を得た。(a2-3)のアミン価は64.0、Mnは1,700であった。
[ポリエーテルエステル(b2α)の製造]
撹拌機、温度計及び加熱冷却装置を備えた反応容器に、ポリエーテルジオール[PEG(Mn:600]79重量部、及びドデカン二酸21重量部、及び酢酸ジルコニル0.1重量部を投入し、撹拌しながら240℃に昇温し、減圧下(0.13kPa以下)同温度で6時間重合させて、粘稠なポリエーテルエステル(b2α)(水酸基価:36.2、酸価:0.4)を得た。
[カチオン性ポリマー(b3α)の製造]
製造例1と同様の耐圧反応容器に、N-メチルジエタノールアミン41部、アジピン酸49部及び酢酸ジルコニル0.3部を投入し、窒素置換後、2時間かけて220℃まで昇温し、1時間かけて0.013MPaまで減圧してポリエステル化反応させた。反応終了後、50℃まで冷却し、メタノール100部を加えて溶解した。撹拌しながら反応容器中の温度を120℃に保ち、炭酸ジメチル31部を3時間かけて滴下し、同温度で6時間熟成させた。室温まで冷却後、60重量%ヘキサフルオロリン酸水溶液100部を加え、室温で1時間撹拌した。次いでメタノールを減圧留去し、4級アンモニウム基を平均12個有するカチオン性ポリマー(b3α)(水酸基価:30.1、酸価:0.5)を得た。
[アニオン性ポリマー(b4β)の製造]
製造例1と同様の耐圧反応容器に、PEG(Mn:300)67部、5-スルホイソフタル酸ジメチルエステルのナトリウム塩49部及びジブチルスズオキシド0.2部を投入し、0.067MPaの減圧下で190℃まで昇温し、メタノールを留去しながら同温度で6時間エステル交換反応させ、1分子内にスルホン酸ナトリウム塩基を平均5個有するアニオン性ポリマー(b4β)(水酸基価:29.6、酸価:0.4)を得た。
撹拌機、温度計及び加熱冷却装置を備えた反応容器に、(a2-1-1α)67.1部、ポリエーテルジアミン(b1-2)[α,ω-ジアミノPEG(Mn:2,000)]32.9部、酸化防止剤「イルガノックス1010」0.3部及び酢酸ジルコニル0.5部を投入し、撹拌しながら220℃に昇温し、減圧下(0.013MPa以下)同温度で6時間重合させて、ブロックポリマー(A2-1)を含有してなる樹脂用相溶化剤(X-1)を得た。
なお、(A2-1)のMnは50,000であった。
実施例1において、(a2-1-1α)67.1部及び(b1-2)32.9部を、(a2-1-2)60.1部及びポリエーテルジオール(b1-1α)[PEG(Mn:3,000)]39.9部に変更した以外は、実施例1と同様にして、ブロックポリマー(A2-2)を含有してなる樹脂用相溶化剤(X-2)を得た。(A2-2)のMnは30,000であった。
実施例1において、(a2-1-1α)67.1部及び(b1-2)32.9部を、(a2-2)48.0部、(b3α)48.0部及びドデカン二酸4部に変更した以外は実施例1と同様にして、ブロックポリマー(A2-3)を含有してなる樹脂用相溶化剤(X-3)を得た。
なお、(A2-3)のMnは100,000であった。
実施例1において、(a2-1-1α)67.1部及び(b1-2)32.9部を、(a2-3)31.6部、(b4β)68.4部及びドデカン二酸8部に変更した以外は実施例1と同様にして、ブロックポリマー(A2-4)を含有してなる樹脂用相溶化剤(X-4)を得た。
なお、(A2-4)のMnは10,000であった。
実施例1において、(a2-1-1α)67.1部及び(b1-2)32.9部を、(a2-1-2)71.5部及びポリエーテルジオール(b1-1β)[ポリテトラメチレングリコール(Mn:1,800)28.5部に変更した以外は実施例1と同様にして、ブロックポリマー(A2-5)を含有してなる樹脂用相溶化剤(X-5)を得た。
なお、(A2-5)のMnは40,000であった。
実施例1において、(a2-1-1α)67.1部及び(b1-2)32.9部を、(a2-2)48.0部、(b3α)48.0部及びヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)3部に変更した以外は実施例1と同様にして、ブロックポリマー(A2-6)を含有してなる樹脂用相溶化剤(X-6)を得た。
なお、(A2-6)のMnは100,000であった。
実施例1において、(a2-1-1α)67.1部及び(b1-2)32.9部を、(a2-2)62.5重量部、ポリエーテルエステル(b2α)34.5重量部及びドデカン二酸3部に変更した以外は実施例1と同様にして、ブロックポリマー(A2-7)を含有してなる樹脂用相溶化剤(X-7)を得た。
なお、(A2-7)のMnは24,000であった。
製造例1で得られたポリオレフィン(a2-1-1α)を、そのまま用いて、比較のための樹脂用相溶化剤(比X-1)とした。
表1~2に示す配合組成(重量部)に従って、配合成分をヘンシェルミキサーで3分間混合した後、ベント付き2軸押出機により、100rpm、滞留時間5分、シリンダー温度260℃[(E-1)、(E-2)使用の場合]、又は230℃[(E-3)、(E-4)、(E-5)使用の場合]の条件で溶融混練して各樹脂組成物(Y)を得た。
(D-1):プロピレン-エチレン共重合体
[「PM771M」、サンアロマー(株)製]
(D-2):ポリプロピレン樹脂
[「PM600A」、サンアロマー(株)製]
(D-3):エチレン-αオレフィン共重合体
[「タフマー DF640」、三井化学(株)製]
[「パンライト L-1225Y」、帝人(株)製]
(E-2):ポリエステル樹脂
[「EASTER 6763」、PET-G、EASTMAN製]
(E-3):ポリメタクリル酸メチル樹脂
[「アクリペット VRL40」、三菱ケミカル(株)製、耐衝撃タイプ]
(E-4):ポリエステル樹脂
[ジュラネックス2000、PBT、ポリプラスチックス(株)製]
(E-5):ポリエステル樹脂
[「レイシアH-100」、ポリ乳酸、三井化学(株)製]
(G3-1):酸化防止剤[「イルガノックス1010」、テトラキス
[メチレン-3-(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)
プロピオネート]メタン、BASF製]
(1)樹脂組成物中(D)分散相の数平均粒子径(単位:μm)
走査型電子顕微鏡[型番「S4800」、(株)日立製作所製]を用いて、表面を白金蒸着した試験片を25μm×35μmの範囲で観察し、樹脂組成物中(D)分散相の数平均粒子径(単位:μm)を測定して相溶性を評価した。数平均粒子径は25μm×35μmの範囲での数平均値である。数平均粒子径が小さいほど樹脂組成物の相溶性が良好であることを示す。
ASTM D638の引張試験片TypeIの中心に50mm間隔で標線を付した。これをオートグラフに取り付けて50mm/分の速さで引っ張り、試験片が破断にいたるまでの最大強度及び最大伸び率を求めた。
試験片(100×100×2mm)を用いて、ASTM D2794(プラスチック用)に準じ、落錘1.0kgとし、23℃雰囲気中で測定して最大非破壊高さを求め、重力加速度(9.8m/s2)×落錘重量×最大非破壊高さにより、エネルギー値(単位:J)に換算し、デュポン式衝撃強度を求めた。
成形片表面にメチルエチルケトン約2mLを滴下し、5分後の成形品表面を光学顕微鏡(50倍)で観察して、以下の基準で評価した。
<評価基準>
◎:表面荒れ(表面の凹凸、表面の縞模様等)が全くない
○:表面荒れが、ほとんどがない
△:表面荒れが、少しあり
×:表面荒れが、明らかにある
試験片(100×100×2mm)の表面の外観を目視で観察して、以下の基準で評価した。
<評価基準>
◎:外観に、全く異常(色目の縞模様、フローマーク等)なく良好
○:外観に、ほとんど異常がない
△:外観に、異常が少しあり
×:外観に、異常がある
Claims (9)
- ポリオレフィン(a2)である疎水性ポリマー(a)のブロックと、親水性ポリマー(b)のブロックとを構成単位とするブロックポリマー(A)を含有してなる樹脂用相溶化剤(X)であって、ポリオレフィン(a2)がエチレン、プロピレン、ブタジエン及びこれらの混合物の(共)重合体である、樹脂用相溶化剤(X)であって、ブロックポリマー(A)が、疎水性ポリマー(a)のブロックと親水性ポリマー(b)のブロックとがエステル結合、アミド結合、エーテル結合、イミド結合及びウレア結合からなる群から選ばれる少なくとも一つの結合を介して結合した構造を有するブロックポリマー(A)である、樹脂相溶化剤(X)。
- 前記親水性ポリマー(b)がポリエーテル(b1)及び/又はポリエーテル含有親水性ポリマー(b2)である請求項1記載の樹脂用相溶化剤。
- 前記ブロックポリマー(A)が、(a)と(b)とが交互に結合した[(a)-(b)]n型(n=2~50)構造を有する請求項1または2に記載の樹脂用相溶化剤。
- 請求項1~3のいずれか記載の樹脂用相溶化剤(X)と、ポリオレフィン樹脂(D)と、エステル基を有する樹脂(E)とを含有してなる樹脂組成物(Y)。
- 前記(E)が、ポリカーボネート樹脂(E1)、ポリエステル樹脂(E2)、およびポリアクリル樹脂(E3)からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項4記載の樹脂組成物。
- 前記(D)と(E)の重量比[(D)/(E)]が、10/90~50/50である請求項4または5記載の樹脂組成物。
- 前記(D)と(E)の合計重量と(X)との重量比{[(D)+(E)]/(X)}が、80/20~99/1である請求項4~6のいずれか記載の樹脂組成物。
- 請求項4~7のいずれか記載の樹脂組成物(Y)を成形してなる成形品。
- 請求項8記載の成形品に塗装及び/又は印刷を施してなる成形物品。
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