JP7470560B2 - 樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本実施形態の樹脂組成物は、水溶性樹脂(成分A)、当該成分Aと反応又は相互作用しうる官能基を有する樹脂(成分B)、並びに、1価の無機塩及び多環芳香族スルホン酸塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上(成分C)を含有する。本実施形態の樹脂組成物によれば、リサイクル後でも、リサイクル前のモルフォロジーを再現でき、リサイクル後の力学強度等の物性の低下を抑制でき、耐熱性を向上できる。当該樹脂組成物がこのような効果を奏する理由は定かではないが以下のように考えられる。
前記成分Aは、70℃以上で中性水に5質量%以上溶解する樹脂であれば特に限定されない。
前記水溶性ポリエステル樹脂としては、前記親水性基を有する親水性モノマーユニットa、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットb、及びジオールモノマーユニットを有し、前記ポリエステル樹脂中の親水性モノマーユニットa及び疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbの合計に対する前記親水性モノマーユニットaの割合が10~70mol%である水溶性ポリエステル樹脂が例示できる。
前記水溶性ポリエステル樹脂は、親水性基を有する親水性モノマーユニットaを有する。前記親水性モノマーユニットaは、親水性基を有するモノマーユニットであれば特に限定されない。また、当該親水性モノマーユニットaを誘導するためのモノマーをモノマーaとも称する。
前記水溶性ポリエステル樹脂は、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbを有する。当該疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbは前記親水性基を有さない。本明細書において、当該疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbを誘導するためのジカルボン酸をジカルボン酸bとも称する。
前記水溶性ポリエステル樹脂は、ジオールモノマーユニットを有する。前記ジオールモノマーユニットを誘導するためのジオールを、ジオールcとも称する。
前記水溶性ポリエステル樹脂αにおける、前記親水性モノマーユニットaを含む全ジカルボン酸モノマーユニットの合計に対する、前記親水性モノマーユニットaの割合は、前記樹脂組成物の中性水への溶解性及び耐吸湿性を向上させる観点から、10mol%以上が好ましく、15mol%以上がより好ましく、20mol%以上が更に好ましく、同様の観点から、90mol%以下が好ましく、80mol%以下がより好ましく、70mol%以下が更に好ましい。
前記成分Bは、前記成分Aと反応又は相互作用しうる官能基を有する樹脂であれば特に限定されない。
前記成分Cは、1価の無機塩、及び多環芳香族スルホン酸塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上であり、これらの中でも、前記樹脂組成物のリサイクル前のモルフォロジーを再現する観点から、無機塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。
本実施形態の樹脂組成物の製造方法は、前記樹脂組成物の製造方法であって、前記成分Cを添加する工程を有する。前記成分Cは、前記成分Aに添加してもよいし、前記成分Bに添加してもよいし、前記成分Aと前記成分Bの混合物に添加してもよい。この場合の前記成分A100質量部に対する前記成分Cの添加量は、前記樹脂組成物のリサイクル前のモルフォロジーを再現する観点から、100質量部以上が好ましく、200質量部以上がより好ましく、300質量部以上が更に好ましく、350質量部以上が更に好ましく、同様の観点から、30質量部以下が好ましく、1000質量部以下がより好ましく、700質量部以下が更に好ましく、500質量部以下が更に好ましく、450質量部以下が更に好ましい。
〔分析方法〕
[水溶性樹脂の分子量]
下記条件により、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法を用いて標準ポリスチレンから校正曲線を作成し、重量平均分子量(Mw)を求めた。
(測定条件)
・装置:HLC-8320 GPC(東ソー社製、検出器一体型)
・カラム:α-M×2本(東ソー社製、7.8mmI.D.×30cm)
・溶離液:60mmol/Lリン酸+50mmol/L臭素化リチウム/ジメチルホルムアミド溶液
・流量:1.0ml/min
・カラム温度:40℃
・検出器:RI検出器
・標準物質:ポリスチレン
2Lステンレス製セパラブルフラスコ(K字管、撹拌機、窒素導入管付)に2,6-ナフタレンジカルボン酸ジメチル(東京化成工業社製)244g、エチレングリコール(富士フイルム和光純薬社製)216g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム(三洋化成工業社製)101g、チタンテトラブトキシド(東京化成工業社製)57mg、無水酢酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬社製)211mgを仕込み、常圧、窒素雰囲気下、攪拌しながらマントルヒータで、ヒーターの表面温度を235℃まで昇温し、その後、235℃で6.2時間撹拌してエステル交換反応を行った。続いてヒーターの表面温度を270℃まで昇温し、その後、270℃を維持し、同時に4.9kPaまで減圧しながら撹拌して2時間重縮合を行った。前記ステンレス製セパラブルフラスコに窒素を導入し、常圧に戻し、微黄色透明(室温)の水溶性ポリエステル樹脂A1を得た。GPCによる重量平均分子量(ポリスチレン換算)は17800であった。原料の仕込み量から算出された、水溶性ポリエステル樹脂A1中のスルホン酸塩基の含有量は、1.0mmоl/gであった。原料の仕込み量から算出された、水溶性ポリエステル樹脂A1中の全モノマーユニット中に対するスルホン酸塩基を有するモノマーユニットの物質量は、12.5mоl%であった。
成分Aとして、上記で得られた水溶性ポリエステル樹脂A1を42.6g、エラストマーとして、クラリティLA2250(クラレ社製)を5.3g、成分Bとして、Bondfast7B(住友化学社製)を2.1g、をそれぞれラボプラストミル(東洋精機製作所社製 Labo Plastmill 4C150)に投入し、230℃/90rpm/10分の条件で溶融混練し、樹脂組成物1-1を得た。この樹脂組成物1-1を比較例1に係る樹脂組成物とした。
成分Aとして、上記で得られた水溶性ポリエステル樹脂A1 100質量部、成分Bとして、タフテックM1913(旭化成社製)を12.5質量部、をそれぞれラボプラストミルに投入し、230℃/90rpm/10分の条件で溶融混練し、樹脂組成物1-2を得た。この樹脂組成物を比較例3に係る樹脂組成物とした。
2Lステンレス製セパラブルフラスコ(K字管、撹拌機、窒素導入管付)に2,6-ナフタレンジカルボン酸ジメチル(東京化成工業社製)47.4質量部、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム(三洋化成工業社製)104.2質量部、エチレングリコール(富士フイルム和光純薬社製)44.7質量部、チタンテトラブトキシド(東京化成工業社製)0.052質量部、ビスフェノキシエタノールフルオレン(大阪ガスケミカル社製)234.6質量部、無水酢酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬社製)1.73質量部を仕込み、常圧、窒素雰囲気下、撹拌しながらマントルヒータで1時間かけて、ヒーターの表面の温度を160℃から260℃まで昇温し、その後、260℃を維持し、6時間30分撹拌してエステル交換反応を行った。次に、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩(竹本油脂社製、:エレカットS-418)17.6質量部を添加して40分かけて、ヒーターの表面の温度を260℃から290℃まで昇温し、その後、290℃を維持し、1時間撹拌した。その後、常圧から2kPaまで減圧し、35分かけて、ヒーターの表面の温度を290℃から315℃まで昇温した。その後、2kPaから145Paまでに減圧しながら,325℃まで昇温した。その後、325℃、145Paを維持し、3時間撹拌して反応を行った。前記ステンレス製セパラブルフラスコに窒素を導入し、常圧に戻して水溶性ポリエステル樹脂A2を得た。GPCによる重量平均分子量(ポリスチレン換算)は29400であった。原料の仕込み量から算出された、水溶性ポリエステル樹脂A2中のスルホン酸塩基の含有量は、0.99mmоl/gであった。原料の仕込み量から算出された、水溶性ポリエステル樹脂A2中の全モノマーユニット中に対するスルホン酸塩基を有するモノマーユニットの物質量は、32.2mоl%であった。
成分Aとして、上記で得られた水溶性ポリエステル樹脂A2を110質量部、成分Bとして、Bondfast CG5001(住友化学社製)を50質量部、をそれぞれラボプラストミルに投入し、300℃、90r/min、10分間溶融混練を行い、褐色混合物である樹脂組成物Cを得た。この樹脂組成物を比較例4に係る樹脂組成物とした。
前記樹脂組成物1-1を、5質量%となるように脱イオン水95質量部に5質量部投入し、70℃、30分撹拌し、水溶性ポリエステル樹脂A1が溶解した樹脂組成物1-1水溶液を調製した。ここに成分Aに対して表1記載の量となるように成分Cとして表1に記載の塩を添加し、析出物を生成させた。この析出物を含む水溶液を5分間撹拌した。その後、撹拌を停止し、得られた沈殿物をろ過し、脱イオン水100質量部で洗浄後、沈殿物を減圧下60℃で乾燥を12時間以上行い、実施例1、比較例2の評価サンプルを得た。なお、評価サンプルの塩の含有量は、水溶性ポリエステル樹脂A1及びその複合体に含まれない塩素イオン濃度を測定(燃焼-電量滴定法)し、その値から塩化ナトリウム量又は塩化カルシウム量を計算することにより求めた。評価結果を表1に示す。
沈殿物をろ過した後、脱イオイン水100質量部で洗浄しなかった以外、実施例1と同じ手順で操作し、実施例2の評価サンプルを得た。評価サンプル中の塩化ナトリウムの含有量は実施例1と同じ方法で測定し、計算した。
樹脂組成物1-1を樹脂組成物1-2とした以外、実施例1と同じ手順で操作し、実施例3の評価サンプルを得た。評価サンプル中の塩化ナトリウムの含有量は実施例1と同じ方法で測定し、計算した。
樹脂組成物2-1を、10質量%のn-ブチルジグリコール(富士フイルム和光純薬社製)水溶液95質量部に対して5質量部投入し、90℃、30分撹拌し、水溶性ポリエステル樹脂A2が溶解した樹脂組成物2-1溶液を調製し、表1に記載の塩を添加した以外は、実施例1と同じ手順で操作し、実施例4の評価サンプルを得た。評価サンプル中の塩化カリウムの含有量は実施例1と同じ方法で測定し、計算した。
実施例1及び2、並びに比較例1及び2
実施例1及び2、並びに比較例1及び2の評価サンプルを厚みが0.4mmとなるように、230℃でプレスを行い、プレスシートを作成した。作成したプレスシートは液体窒素に浸して冷却後、破断させ、破断面を露出させた。そのサンプルを酢酸エチルにそれぞれ浸漬し、1時間超音波を照射し、成分Aと反応していない成分B及びエラストマーを溶出させた。エラストマーを溶出させたプレスシートを乾燥させ、走査型電子顕微鏡(キーエンス社製、VE-8800)にて破断面を観察した。比較例1、実施例1及び2に係る破断面では、エラストマーが溶出して生じたと考えられる球状の分散相が確認された。SEM画像から、前記分散相の直径を50か所以上計測し、平均値を計算しモルフォロジーの評価とした。評価結果を表1に示す。
酢酸エチルの代わりにシクロヘキサンを用いて、成分Aと反応していない成分Bを溶出させた以外は、実施例1と同じ手順で評価サンプルのモルフォロジーを評価した。評価結果を表1に示す。
・塩化ナトリウム(富士フイルム和光純薬社製)
・塩化カルシウム(富士フイルム和光純薬社製)
・塩化カリウム(富士フイルム和光純薬社製)
Claims (11)
- 水溶性樹脂(成分A)、当該成分Aと反応又は相互作用しうる官能基を有する樹脂(成分B)、並びに、1価の無機塩(成分C)を含有する樹脂組成物であって、
前記成分Aが、スルホン酸塩基を有する親水性モノマーユニットa、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットb、及びジオールモノマーユニットを有する水溶性ポリエステル樹脂であり、
前記親水性モノマーユニットaを誘導するためのモノマーがスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸であり、
前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbを誘導するためのモノマーが芳香族ジカルボン酸であり、
前記官能基がエポキシ基及び酸無水物基からなる群より選ばれる1種以上であり、
前記成分Cがアルカリ金属のハロゲン化物である、樹脂組成物。 - 更に、エラストマーを含有する、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記成分A100質量部に対する前記樹脂組成物の前記エラストマーの含有量が、0.01質量部以上100質量部以下である、請求項2に記載の樹脂組成物。
- 前記成分A100質量部に対する前記成分Bの含有量が、1質量部以上20質量部以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記成分A100質量部に対する前記成分Cの含有量が、0.01質量部以上30質量部以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記成分Aの含有量が50質量%以上95質量%以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記成分Bの含有量が1質量%以上40質量%以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記成分Cの含有量が0.01質量%以上20質量%以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記成分Aの重量平均分子量が3000以上70000以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記水溶性ポリエステル樹脂中の前記スルホン酸塩基の含有量が、0.5mmol/g以上3.0mmol/g以下である、請求項1~9のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法であって、
前記成分Cを添加する工程を有する、樹脂組成物の製造方法。
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