JP7470562B2 - 樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂組成物に関する。
近年、環境意識への高まりから、製品の廃棄物削減やリサイクル等が叫ばれている。高分子材料においては、廃棄物削減の一つの手段として生分解性高分子の利用が挙げられるが、生分解可能な高分子材料が限られているため、その応用例は少なく、廃棄物削減への貢献は小さい。
一方、水溶性高分子においては、分散剤や水系のコーティング材料等に用いられ、使用後は水に溶解又は分散可能であるため、この材料の除去は水を接触させれば比較的容易に達成できる。前記水溶性高分子を含有する廃液が環境中に流出した場合、前記水溶性高分子の生分解性が必要である。しかし、水溶性高分子は、さらに限定されるため、生分解性の水溶性高分子の普及は十分ではない。
このような現状を鑑み、水中に溶解又は分散した水溶性高分子を含む樹脂組成物を回収できれば、環境中への放出が抑制される。このような樹脂組成物の水中からの回収方法においては、水溶液に塩などを添加することで当該水溶液に溶解している水溶性高分子等を析出、沈殿させ、樹脂組成物を回収する方法が提案されている(例えば、特許文献1~3)。
特開2016-215109号公報 特表2017-509508号公報 特表2008-539326号公報
しかしながら、回収された樹脂組成物は再利用が困難であれば、焼却等による処分が必要であり、依然、環境に対する負荷が生じる。
樹脂組成物の再利用の観点から、樹脂組成物の回収とリサイクルが進められているが、回収後の樹脂組成物はリサイクル後、元の物性の再現が難しい。さらにリサイクル後に耐熱性等の物性を高めることはさらに難しい。
本発明は、リサイクルで得ることが可能な、耐熱性を向上させた樹脂組成物を提供する。
本発明は、水溶性樹脂(成分A)、並びに、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B)を含有し、前記成分Aが多環芳香族モノマーユニットを有し、前記成分Bの25℃における水への溶解度が1g/100g以上であり、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40質量部以下である樹脂組成物である。
本発明によれば、リサイクルで得ることが可能な、耐熱性を向上させた樹脂組成物を提供することができる。
<樹脂組成物>
本実施形態の樹脂組成物は、水溶性樹脂(成分A)、並びに、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B)を含有し、前記成分Aが多環芳香族モノマーユニットを有し、前記成分Bの25℃における水への溶解度が1g/100g以上であり、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40質量部以下である。本実施形態の樹脂組成物によれば、樹脂組成物の耐熱性を向上させることができる。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、前記成分Aは、前記成分Bと相互作用することによって分子運動が抑制されることによりリサイクルによる耐熱性等の物性の低下を抑制できると考えられる。
なお、本明細書では、リサイクルは、樹脂組成物を溶解又は分散させた液から、樹脂組成物を含有する固形物を分離することを意味する。
〔水溶性樹脂(成分A)〕
前記成分Aは、70℃以上で中性水に5質量%以上溶解し、且つ、多環芳香族化合物から誘導されるモノマーユニット(以下、単に多環芳香族モノマーユニットとも称する。)を有する樹脂であれば、特に限定されない。
前記成分Aは、前記樹脂組成物の耐熱性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、好ましくは、前記水溶性樹脂の生成に係る重合を構成する親水性基以外の水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基等の親水性基(以下、単に親水性基とも称する。)を有する樹脂である。
前記成分Aの例としては、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性ポリアミド樹脂、水溶性ポリイミド樹脂、水溶性アクリル樹脂、水溶性ポリウレタン樹脂、水溶性ポリアリルアミン樹脂、水溶性フェノール樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性フェノキシ樹脂、水溶性尿素樹脂、水溶性メラミン樹脂及びポリビニルアルコール樹脂、並びに、これらの樹脂の変性物が挙げられる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いることが出来る。これらの中でも、本発明の効果発現の観点から、水溶性ポリエステル樹脂及び水溶性ポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、水溶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
前記成分Aの重量平均分子量は、前記水溶性樹脂の耐熱性を向上させる観点及びリサイクルによる物性の低下を抑制する観点から、3000以上が好ましく、10000以上がより好ましく、13000以上が更に好ましく、15000以上が更に好ましく、前記水溶性樹脂の中性水への溶解性を向上させる観点から、70000以下が好ましく、50000以下がより好ましく、30000以下が更に好ましい。なお、本明細書において重量平均分子量は実施例に記載の方法によって測定する。
前記樹脂組成物の前記成分Aの含有量は、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、70質量%以上が好ましく、73質量%以上がより好ましく、75質量%以上が更に好ましく、98質量%以下が好ましく、97質量%以下がより好ましく、96質量%以下が更に好ましい。
[水溶性ポリエステル樹脂]
前記水溶性ポリエステル樹脂としては、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c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。
(親水性モノマーユニットa)
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。
前記親水性基としては、前記樹脂組成物の耐熱性及び中性水への溶解性を向上させる観点、並びに水溶性ポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム塩基、オキシアルキレン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボキシル塩基、リン酸基、リン酸塩基、スルホン酸基、及びスルホン酸塩基からなる群より選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらの中でも前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、カルボキシル塩基、リン酸塩基、及びスルホン酸塩基からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、スルホン酸塩基がより好ましい。
前記スルホン酸塩基は、前記樹脂組成物の中性水への溶解性を向上させる観点、及び水溶性ポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、-SO(ただし、Mはスルホン酸塩基を構成するスルホン酸基の対イオンを示し、前記樹脂組成物の中性水への溶解性を向上させる観点から金属イオン及びアンモニウムイオンからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、金属イオン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く、アルカリ金属イオン及びアルカリ土類金属イオンからなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましく、アルカリ金属イオンからなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましく、ナトリウムイオン及びカリウムイオンからなる群より選ばれる1種又は2種が更に好ましく、ナトリウムイオンが更に好ましい。)で表されるスルホン酸塩基が好ましい。
なお、前記中性水としては、pH6~8の水溶液が挙げられる。前記中性水としては、具体的には、脱イオン水、純水、水道水、工業用水が挙げられ、入手容易性の観点から脱イオン水又は水道水が好ましい。また、前記中性水はリサイクル後の樹脂にダメージを与えない範囲で水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。水溶性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2-プロパノールなどの低級アルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類が挙げられる。
前記モノマーaは、前記樹脂組成物の耐熱性、中性水への溶解性及び耐吸湿性を向上させる観点、並びに水溶性ポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、カルボン酸、アミン、アミノ酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、カルボン酸がより好ましい。当該カルボン酸の中でも、同様の観点から芳香族カルボン酸が好ましく、ヒドロキシ基含有芳香族ジカルボン酸、第1級アミノ基含有芳香族ジカルボン酸、スルホン酸基含有芳香族ジカルボン酸、及びスルホン酸塩基含有芳香族ジカルボン酸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。これらの中でも同様の観点から5-ヒドロキシイソフタル酸、5-アミノイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸、2-スルホテレフタル酸、及び4-スルホ-2,6-ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、5-スルホイソフタル酸、及び2-スルホテレフタル酸からなる群より選ばれる1種又は2種がより好ましく、5-スルホイソフタル酸が更に好ましい。
前記水溶性ポリエステル樹脂中の前記親水性基の含有量は、前記樹脂組成物の中性水への溶解性及び耐熱性を向上させる観点から、0.5mmol/g以上が好ましく、0.7mmol/g以上がより好ましく、0.9mmol/g以上が更に好ましく、前記樹脂組成物の耐吸湿性を向上させる観点から、3mmol/g以下が好ましく、2.5mmol/g以下がより好ましく、2mmol/g以下が更に好ましい。また、前記水溶性ポリエステル樹脂中の前記親水性基の含有量は、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、0.5~3mmol/gが好ましく、0.7~2.5mmol/gがより好ましく、0.9~2mmol/gが更に好ましい。
前記水溶性ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記親水性モノマーユニットaの物質量の割合は、前記樹脂組成物の中性水への溶解性及び耐熱性を向上させる観点から、1mol%以上が好ましく、7mol%以上がより好ましく、10mol%以上が更に好ましく、12mol%以上が更に好ましく、前記樹脂組成物の耐吸湿性を向上させる観点から、45mol%以下が好ましく、40mol%以下がより好ましく、35mol%以下が更に好ましい。また、前記水溶性ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記親水性モノマーユニットaの物質量の割合は、前記樹脂組成物の中性水への溶解性を向上させる観点から1~45mol%が好ましく、7~45mol%がより好ましく、10~40mol%が更に好ましく、12~35mol%が更に好ましい。
(疎水性ジカルボン酸モノマーユニットb)
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。
前記ジカルボン酸bは、前記樹脂組成物の耐熱性、中性水への溶解性及び耐吸湿性を向上させる観点、並びに水溶性ポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、及び脂環式ジカルボン酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましい。これらの中でも、同様の観点から、テレフタル酸、イソフタル酸、2,5-フランジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸及び1,3-アダマンタンジカルボン酸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く、テレフタル酸、2,5-フランジカルボン酸、及び2,6-ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましく、2,6-ナフタレンジカルボン酸が更に好ましい。
前記水溶性ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記水溶性ポリエステル樹脂中の前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbの物質量の割合は、前記樹脂組成物の耐吸湿性を向上させる観点から、1mol%以上が好ましく、10mol%以上がより好ましく、15mol%以上が更に好ましく、前記樹脂組成物の中性水への溶解性を向上させる観点から、45mol%以下が好ましく、42mol%以下がより好ましく、40mol%以下が更に好ましい。また、前記水溶性ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記水溶性ポリエステル樹脂中の前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbの物質量の割合は、前記樹脂組成物の耐吸湿性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、1~45mol%が好ましく、10~42mol%がより好ましく、15~40mol%が更に好ましい。
前記水溶性ポリエステル樹脂の前記親水性モノマーユニットaと前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbのmol比(前記親水性モノマーユニットa/前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットb)は、前記樹脂組成物の耐熱性、耐湿性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、10/90以上が好ましく、15/85以上がより好ましく、18/82以上が更に好ましく、20/80以上が更に好ましく、同様の観点から70/30以下が好ましく、65/35以下がより好ましく、60/40以下が更に好ましい。
(ジオールモノマーユニットc)
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c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。
前記ジオールcとしては、脂肪族ジオール、芳香族ジオール等を用いることができるが、水溶性ポリエステル樹脂の製造コストの観点から、脂肪族ジオールが好ましい。
前記ジオールcの炭素数は、前記樹脂組成物の耐熱性、耐吸湿性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、2以上が好ましく、同様の観点から、31以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下が更に好ましく、15以下が更に好ましい。
前記脂肪族ジオールとしては、鎖式ジオール及び環式ジオールからなる群より選ばれる1種又は2種以上が挙げられるが、前記耐吸湿性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、鎖式ジオールが好ましく、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、環式ジオールが好ましい。
前記鎖式ジオールの炭素数は、前記樹脂組成物の耐熱性及び耐吸湿性を向上させる観点から、2以上が好ましく、前記樹脂組成物の中性への溶解性を向上させる観点から、6以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましく、2が更に好ましい。
前記ジオールcは、エーテル酸素を有していても良いが、前記ジオールcが鎖式脂肪族のジオールの場合は、前記樹脂組成物の耐熱性、耐吸湿性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、エーテル酸素の数は1以下が好ましく、前記ジオールcが環式脂肪族のジオールの場合は、同様の観点から、エーテル酸素の数は2以下が好ましい。
前記鎖式ジオールは、前記樹脂組成物の耐熱性、耐吸湿性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール及び1,3-プロパンジオール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く、エチレングリコールが更に好ましい。
前記環式ジオールの炭素数は、前記樹脂組成物の耐熱性及び耐吸湿性を向上させる観点から、6以上が好ましく、20以上がより好ましく、25以上が更に好ましく、前記樹脂組成物の中性への溶解性を向上させる観点から、31以下が好ましく、30以下がより好ましい。
前記環式ジオールは、前記樹脂組成物の耐熱性、中性水への溶解性及び耐吸湿性を向上させる観点から、好ましくは芳香族ジオールからなる群から選ばれる1種又は2種以上、より好ましくは多環芳香族ジオールからなる群から選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくはフルオレン誘導体からなる群から選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくは、ビスフェノキシエタノールフルオレンである。
前記ジオールcがエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ジエチレングリコール及びジプロピレングリコールからなる群より選ばれる1種又は2種以上を含有する場合、前記水溶性ポリエステル樹脂中の全ジオールモノマーユニットの合計に対する、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ジエチレングリコール及びジプロピレングリコールそれぞれの由来のモノマーユニットの合計の割合は、前記樹脂組成物の中性水への溶解性を向上させる観点から、80mol%以上が好ましく、90mol%以上がより好ましく、95mol%以上が更に好ましく、98mol%以上が更に好ましく、実質的に100mol%が更に好ましく、100mol%が更に好ましい。なお、実質的に100mol%とは、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ジエチレングリコール、及びジプロピレングリコール以外の物質が不可避的に混入する場合を含む意味である。
また、前記ジオールcがフルオレン誘導体からなる群から選ばれる1種又は2種以上を含有する場合、前記水溶性ポリエステル樹脂中の全ジオールモノマーユニットの合計に対する、フルオレン誘導体由来のモノマーユニットの合計の割合は、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、10mol%以上が好ましく、30mol%以上がより好ましく、40mol%以上が更に好ましく、前記樹脂組成物の中性水への溶解度を向上させる観点から、90mol%以下が好ましく、60mol%以下がより好ましく、50mol%以下が更に好ましい。
(多環芳香族モノマーユニット)
前記水溶性ポリエステル樹脂は、多環芳香族モノマーユニットを有する。前記多環芳香族モノマーユニットは、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、好ましくは、前記親水性モノマーユニットa又は前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットb、より好ましくは、前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbである。
前記多環芳香族モノマーユニットを誘導するための多環芳香族モノマーは、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、好ましくは、多環芳香族ジカルボン酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上、より好ましくは、ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくは、2,6-ナフタレンジカルボン酸である。
前記水溶性ポリエステル樹脂は、前記樹脂組成物の耐熱性、耐吸湿性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、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の割合及び前記ジカルボン酸モノマーユニットbの割合が、それぞれ10~90mol%及び10~90mol%であり、前記ジカルボン酸モノマーユニットbを得るためのジカルボン酸bが、前記多環芳香族ジカルボン酸である2,6-ナフタレンジカルボン酸である水溶性ポリエステル樹脂αが好ましい。
〈水溶性ポリエステル樹脂α〉
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、前記樹脂組成物の耐熱性、耐吸湿性及び中性水への溶解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、前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットbの割合は、前記樹脂組成物の耐熱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、20mol%以上がより好ましく、30mol%以上が更に好ましく、前記樹脂組成物の中性水への溶解性を向上させる観点から、90mol%以下が好ましく、85mol%以下がより好ましく、80mol%以下が更に好ましい。
前記水溶性ポリエステル樹脂αにおける、前記モノマーaは、前記樹脂組成物の耐熱性、耐吸湿性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、5―スルホイソフタル酸及び2―スルホイソフタル酸からなる群より選ばれる1種又は2種が好ましく、5―スルホイソフタル酸がより好ましい。
前記水溶性ポリエステル樹脂αにおける、前記ジオールcは、前記樹脂組成物の耐熱性、耐吸湿性及び中性水への溶解性を向上させる観点から、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、ジエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、ジプロピレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、イソソルバイド、ビスフェノキシエタノールフルオレン、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾキシエタノールフルオレン及びビスクレゾールフルオレンからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール及びビスフェノキシエタノールフルオレン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。
前記水溶性ポリエステル樹脂αは、以下の一般式(1)で例示できる。
Figure 0007470562000001
(前記化学式(1)中、p1はエチレン2,6-ナフタレンジカルボキシレートの重合度、q1はエチレン5-スルホイソフタレートの重合度の数を表す。ただし、エチレン2,6-ナフタレンジカルボキシレートとエチレン5-スルホイソフタレートはブロック結合及び/又はランダム結合であり、前記樹脂組成物の中性水への溶解性を向上させる観点からランダム結合がより好ましい。)
前記水溶性ポリエステル樹脂は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、前記親水性モノマーユニットa、前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットb及び前記ジオールモノマーユニットc以外のモノマーユニットを有していても良い。
前記水溶性ポリエステル樹脂の製造方法には特に限定はなく、従来公知のポリエステル樹脂の製造方法を適用できる。
〔成分B〕
前記成分Bは、25℃における水への溶解度が1g/100g以上である、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種以上が例示できる。
前記成分Bの、25℃における水への溶解度は、前記樹脂組成物を水溶液中からリサイクルする観点から、1g/100g以上であり、好ましくは10g/100g以上、より好ましくは30g/100g以上である。
前記無機塩としては前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、ホウ酸塩、過塩素酸塩、チオシアン酸塩及びフルオロスルホン酸塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物、硫酸塩、過塩素酸塩及びフルオロスルホン酸塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましく、ナトリウム、カリウム、リチウム及びマグネシウムの塩化物、硫酸塩、過塩素酸塩、及びフルオロスルホン酸塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましい。
前記多環芳香族スルホン酸塩としては前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、アルカリ金属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く、アルカリ金属のナフタレンスルホン酸塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましく、ナフタレンスルホン酸ナトリウムが更に好ましい。
前記成分Bとしては塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸マグネシウム、フルオロスルホン酸リチウム、フルオロスルホン酸ナトリウム、フルオロスルホン酸マグネシウム、ナフタレンスルホン酸リチウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸カリウムからなる群より選ばれる1種又は2種以上が例示でき、これらの中でも前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、塩化リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸リチウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸リチウム及び硫酸マグネシウムからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましい。
前記樹脂組成物の前記成分Bの含有量は、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、5質量%以上が更に好ましく、10質量%以上が更に好ましい。同様の観点から、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。
前記成分A100質量部に対する前記成分Bの含有量は、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、1質量部以上であり、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上がより好ましく、同様の観点から、40質量部以下であり、30質量部以下が好ましく、25質量部以下がより好ましい。これらの観点を総合すると、前記成分A100質量部に対する前記成分Bの含有量は、1~40質量部であり、3~30質量部が好ましく、5~25質量部がより好ましく、10~25質量部が更に好ましい。
〔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(成分C)〕
前記樹脂組成物は、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(成分C)を含有していてもよい。当該成分C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。
前記相互作用としては、イオン-双極子相互作用、双極子-双極子相互作用、π-π相互作用、π-カチオン相互作用、双極子-誘起双極子相互作用、誘起双極子-誘起双極子相互作用、イオン間相互作用等が挙げられる。
前記反応としては、エステル化反応、エーテル化反応、ウレタン化反応、アミド化反応、ディールス-アルダー反応等が挙げられる。
これらの相互作用又は反応を通して前記成分Cが前記成分Aと化学的、物理的に結合し、成分Aのマトリックスの中で成分Bが安定して微細に分散することが可能となる。このことにより、樹脂組成物の耐熱性や力学物性等が改善されるのみならず、リサイクル後も安定に成分A中に分散することが可能となる。
前記成分Aと反応又は相互作用しうる官能基は、前記成分Aの種類によって変わりうるが、例えば、前記成分Aが前記水溶性ポリエステル樹脂及び前記水溶性ポリアミド樹脂等のカルボキシ基、水酸基、アミノ基を有する樹脂の場合、当該カルボキシ基、水酸基、アミノ基と反応又は相互作用しうる官能基としては、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、エポキシ基、酸無水物基、イソシアネート基、アミノ基、カルボキシル基及びオキサゾリン基からなる群より選ばれる1種又は2種以上が例示でき、エポキシ基、酸無水物、イソシアネート基、アミノ基、及びカルボキシル基からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、エポキシ基、酸無水物及びイソシアネート基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。
前記成分Cとしては、Bondfast(登録商標)7B、Bondfast 7M(以上、住友化学社製)、ロタダー(登録商標)AX8840(アルケマ社製)、JONCRYL(登録商標)ADR4370S、JONCRYL ADR4368CS、JONCRYL ADR4368F、JONCRYL ADR4300S(以上、BASF社製)、ARUFON(登録商標)UG4035、ARUFON UG4040、ARUFON UG4070(以上、東亜合成社製)が例示できる。酸無水物基を有する反応性相溶化剤としては、ユーメックス(登録商標)1010(三洋化成社製)、アドマー(登録商標)(三井化学社製)、モディパー(登録商標)A8200(日本油脂社製)、OREVAC(登録商標)(アルケマ社製)、FG1901、FG1924(以上、クレイトンポリマー社)、タフテック(登録商標)M1911、タフテックM1913、タフテックM1943(以上、旭化成ケミカルズ社製)が例示できる。イソシアネート基を有する反応性相溶化剤としてはカルボジライトLA-1(登録商標)日清紡社製が例示できる。
前記樹脂組成物の前記成分Cの含有量は、リサイクル前のモルフォロジーを再現する観点から、0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましく、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。
前記樹脂組成物の前記成分A100質量部に対する前記成分Cの含有量は、リサイクル前のモルフォロジーを再現する観点及びリサイクルによる物性の低下を抑制する観点から、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上が更に好ましく、同様の観点から、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましく、6質量部以下が更に好ましい。
前記樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で他の成分を含有していても良い。当該他の成分の例としては、前記成分A及び前記成分C以外の樹脂、安息香酸ポリアルキレングリコールジエステル等の可塑剤、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ガラス球、黒鉛、カーボンブラック、カーボン繊維、ガラス繊維、タルク、ウォラストナイト、マイカ、アルミナ、シリカ、カオリン、ウィスカー、炭化珪素等の充填材、エラストマー等が挙げられる。
前記エラストマーとしては、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、及びシリコーン系エラストマーが例示できる。これらの中でも前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、アクリル系エラストマー、及びスチレン系エラストマーからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、アクリル系エラストマーがより好ましい。スチレン系エラストマーとしては、スチレン-ブタジエン共重合体、及びスチレン-ブタジエン-エチレン共重合体からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましい。アクリル系エラストマーとしてはメタクリル酸-アクリル酸アルキル共重合体が好ましい。前記エラストマーの市販品としては、クラリティ(登録商標)LA2250、クラリティLA2140、クラリティLA4285(以上、クラレ社製)が例示できる。前記オレフィン系エラストマーとしては、Kraton(登録商標)ERSポリマー(クレイトンポリマー社製)、Kraton Aポリマー、Kraton Gポリマー(以上、クレイトンポリマー社製)、「タフテックH」シリーズ、「タフテックP」シリーズ(旭化成ケミカルズ社製)、セプトン(登録商標)、ハイブラー(登録商標)(以上、クラレプラスチックス社)が例示できる。
前記樹脂組成物の前記エラストマーの含有量は、前記樹脂組成物のリサイクル後の利用を容易にする観点から、0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、5質量%以上が更に好ましい。また、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、15質量%以下が更に好ましい。
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は、前記樹脂組成物のリサイクル後の利用を容易にする観点から、0.1質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましく、10質量部以上が更に好ましく、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、100質量部以下が好ましく、60質量部以下がより好ましく、40質量部以下が更に好ましく、20質量部以下が更に好ましく、15質量部以下が更に好ましい。
<樹脂組成物の製造方法>
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Bを添加する工程を有する。この場合の前記成分A100質量部に対する前記成分Bの添加量は、前記樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、1質量部以上であり、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上が更に好ましく、同様の観点から、40質量部以下であり、30質量部以下が好ましく、25質量部以下がより好ましい。
圧力は、絶対圧力で表記する。「常圧」とは101.3kPaを示す。
〔分析方法〕
[水溶性樹脂の重量平均分子量]
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
[ガラス転移温度]
DSC(SII社製DSC8020)にて測定した。昇温速度は10℃/minで行い、セカンドランのデータを用いた。
〔水溶性ポリエステル樹脂A1の合成〕
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、撹拌しながらマントルヒータで当該ヒータの表面温度を外温235℃まで昇温し、235℃で6.2時間エステル交換反応を行った。続いてマントルヒータの表面温度を外温270℃まで昇温し、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。この水溶性ポリエステル樹脂A1に塩を添加していないものを比較例1に係る樹脂組成物とした。
〔水溶性ポリエステル樹脂A2の合成〕
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30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20分撹拌した。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325℃まで昇温し、その後、325℃を維持して反応を行った。325℃まで昇温した後、2時間撹拌した後、2kPaから28Paまで徐々に減圧度しながら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。この水溶性ポリエステル樹脂A2に塩を添加していないものを比較例3に係る樹脂組成物とした。
〔水溶性ポリエステル樹脂A3の合成〕
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)122.1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)148.1質量部、エチレングリコール(富士フイルム和光純薬社製)142.8質量部、チタンテトラブトキシド(東京化成工業社製)0.163質量部、無水酢酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬社製)0.405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、30分間かけて、ヒーターの表面の温度を260℃から290℃まで昇温した。その後、290℃を維持し、常圧から5kPaまで減圧し、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A3を得た。GPCによる重量平均分子量(ポリスチレン換算)は3900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A3中のスルホン酸塩基の含有量は、1.86mmоl/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A3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、25mоl%であった。この水溶性ポリエステル樹脂A3に塩を添加していないものを比較例4に係る樹脂組成物とした。
〔水溶性ポリエステル樹脂A4の合成〕
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)にテレフタル酸ジメチル(東京化成工業社製)210.0質量部、イソフタル酸ジメチル(東京化成工業社製)90.0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)45.8質量部、1,3-プロパンジオール(東京化成工業社製)235.1質量部、チタンテトラブトキシド(東京化成工業社製)0.841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220℃まで昇温し、その後、220℃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、10分間かけて、ヒーターの表面の温度を220℃から240℃まで昇温した。その後、240℃を維持し、常圧から917Paまで減圧し、8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A4を得た。GPCによる重量平均分子量(ポリスチレン換算)は12000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A4中のスルホン酸塩基の含有量は、0.40mmоl/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A4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、4.5mоl%であった。この水溶性ポリエステル樹脂A4に塩を添加していないものを比較例6に係る樹脂組成物とした。
〔塩の調製例1〕
ビーカーに2.5質量部の2-ナフタレンスルホン酸水和物(東京化成工業社製)と脱イオン水47.5質量部を投入、撹拌し、2-ナフタレンスルホン酸水溶液を得た。この水溶液に水酸化リチウム(富士フイルム和光純薬社製)0.29質量部を徐々に投入し中和した。水溶液のpHをpHメータで確認しながらpH7付近となるように溶解させ、pH7となった時点で水酸化リチウムの添加を終了した。この水溶液を60℃で減圧乾燥し、水分を除去し白色粉末の2-ナフタレンスルホン酸リチウムを得た。
〔実施例1~18に係る樹脂組成物の製造〕
5質量%となるように脱イオン水95質量部に表1に記載の水溶性ポリエステル樹脂を5質量部投入し、70℃、30分撹拌し、水溶性ポリエステル樹脂水溶液を調製した。ここに水溶性ポリエステル樹脂に対して、表1に記載の量となるように表1に記載の塩を添加し、10分間程度混合した。得られた塩含有水溶性ポリエステル樹脂複合体分散液をポリカップに注ぎ、減圧下60℃で乾燥を12時間以上行って実施例1~18に係る樹脂組成物を得た。
〔実施例19~24及び比較例5に係る樹脂組成物の製造〕
5質量%となるようにN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)95質量部に表1に記載の水溶性ポリエステル樹脂を5質量部投入し、室温で撹拌し溶解させた。溶液が透明になり水溶性ポリエステル樹脂の溶解を確認した後、水溶性ポリエステル樹脂100質量部に対して10.0質量部となるように表1に記載の塩を添加し、室温で溶解するまで撹拌を続けた。得られた塩含有水溶性ポリエステル樹脂のDMF溶液をポリカップに注ぎ、減圧下150℃で乾燥を12時間以上行って実施例19~24及び比較例5に係る樹脂組成物を得た。尚、残存DMF量の確認は1H NMRにて行い、全てのサンプルにおいて5質量%未満であることを確認した。
〔実施例25に係る樹脂組成物の製造〕
ラボプラストミル(東洋精機製作所社製 Labo Plastmill 4C150)を用い、水溶性ポリエステル樹脂A1と当該水溶性ポリエステル樹脂A1 100質量部に対して10.0質量部の表1に記載の塩を230℃/90rpn/10minの条件で溶融混練して実施例25に係る樹脂組成物を得た。
〔実施例26に係る樹脂組成物の製造〕
水溶性ポリエステル樹脂A1を42.6g、クラリティLA2250(クラレ社製エラストマー)を5.3g、Bondfast7B(住友化学社製)を2.1g、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水溶性ポリエステル樹脂A1複合体を得た。この水溶性ポリエステル化合物A1複合体を5質量%となるように脱イオン水95質量部に水溶性ポリエステル化合物A1複合体を5質量部投入し、70℃、30分撹拌し、水溶性ポリエステル化合物A1複合体水分散液を調製した。ここに水溶性ポリエステル樹脂A1 100質量部に対して8.50質量部となるように表1に記載の塩を添加し、10分間程度混合した。得られた塩含有水溶性ポリエステル樹脂A1複合体水分散液をポリカップに注ぎ、減圧下60℃で乾燥を12時間以上行って実施例26に係る樹脂組成物を得た。
〔比較例2に係る水溶性ポリエステル樹脂A1複合体の製造〕
上記で得られた水溶性ポリエステル樹脂A1を42.6g、クラリティLA2250(クラレ社製エラストマー)を5.3g、Bondfast7B(住友化学社製)を2.1g、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て比較例2に係る水溶性ポリエステル樹脂A1複合体を得た。
実施例1~26、比較例1~6のガラス転移温度を表1に示す。なお、比較例1~4、6は水溶性ポリエステル樹脂A1~4を評価サンプルとして用いた。
表1において用いた成分A以外の塩を以下に示す。
・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)
・塩化リチウム(富士フイルム和光純薬社製)
・過塩素酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬社製)
・過塩素酸リチウム(富士フイルム和光純薬社製)
・過塩素酸マグネシウム(富士フイルム和光純薬社製)
・2-ナフタレンスルホン酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬社製)
・2-ナフタレンスルホン酸リチウム(塩の調製例1)
・硫酸マグネシウム(富士フイルム和光純薬社製)
Figure 0007470562000002

Claims (11)

  1. 水溶性樹脂(成分A)、並びに、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B)を含有し、
    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c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、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が多環芳香族モノマーユニットを含み、
    前記成分Bの25℃における水への溶解度が1g/100g以上であり、
    前記成分Bが、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、及び過塩素酸塩、並びにアルカリ金属のナフタレン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、
    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40質量部以下である、樹脂組成物。
  2. 前記水溶性樹脂が有する親水性基と反応又は相互作用しうる官能基を有する樹脂(成分C)を含有する、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 前記成分A100質量部に対する前記成分Cの含有量が、1質量部以上20質量部以下である、請求項2に記載の樹脂組成物。
  4. 前記成分Cの含有量が0.1質量%以上20質量%以下である、請求項2又は3に記載の樹脂組成物。
  5. 更に、エラストマーを含有する、請求項1~のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  6. 前記成分A100質量部に対する前記エラストマーの含有量が、0.1質量部以上100質量部以下である、請求項に記載の樹脂組成物。
  7. 前記成分Aの含有量が、70質量%以上98質量%以下である、請求項1~のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  8. 前記成分Bの含有量が0.1質量%以上30質量%以下である、請求項1~のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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B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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