JPH03149241A - ニトロ化合物を使用するポリマーのuv安定化 - Google Patents
ニトロ化合物を使用するポリマーのuv安定化Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
- C08K5/32—Compounds containing nitrogen bound to oxygen
Landscapes
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- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
- Anti-Oxidant Or Stabilizer Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、UV照射の影響に対する有機ポリマーの安定
化に関する。
化に関する。
(従来の技術および発明が解決しようとする課題)はと
んどの有機ポリマーは光酸化的劣化を受けやすいことが
一般に知られている。このことは、望ましくない、特性
の損失、例えばポリマーの脆化または変色へと導かれ得
る。さらに特にはポリマーは、戸外環境にあって使用す
るとき、さもなければUV照射を受けたとき、劣化を受
けやすい。
んどの有機ポリマーは光酸化的劣化を受けやすいことが
一般に知られている。このことは、望ましくない、特性
の損失、例えばポリマーの脆化または変色へと導かれ得
る。さらに特にはポリマーは、戸外環境にあって使用す
るとき、さもなければUV照射を受けたとき、劣化を受
けやすい。
そのような劣化を防ぐまたは阻止するために、いわゆる
安定化剤を有機ポリマー組成物中に組み込むことは良く
知られている。市販の入手可能なUV安定化剤の中では
、置換されたベンゾフェノン類、例えば2−しドロキシ
−4−オクトキシベンゾフェノンおよびヒンダード(h
indered)ピペリジン類、例えばビス(2,2,
6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート
であり、これらは、それぞれ商標Cyasorb リV
531 (アメリカン シアナミド(^−erica
n Cyanageid) )およびrinuvin
77G (チバ ガイギー アーゲー(Ciba G
eiay AG) )のちとに売られている。そのよう
な市販の安定化剤はしばしば、合成するのに高価であり
、また所望の安定化効果をいつも与えるわけではない。
安定化剤を有機ポリマー組成物中に組み込むことは良く
知られている。市販の入手可能なUV安定化剤の中では
、置換されたベンゾフェノン類、例えば2−しドロキシ
−4−オクトキシベンゾフェノンおよびヒンダード(h
indered)ピペリジン類、例えばビス(2,2,
6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート
であり、これらは、それぞれ商標Cyasorb リV
531 (アメリカン シアナミド(^−erica
n Cyanageid) )およびrinuvin
77G (チバ ガイギー アーゲー(Ciba G
eiay AG) )のちとに売られている。そのよう
な市販の安定化剤はしばしば、合成するのに高価であり
、また所望の安定化効果をいつも与えるわけではない。
(課題を解決するための手段》
有機ポリマー、特にポリオレフィン類、例えばポリエチ
レンおよびポリプロピレンは、ポリオレフィンを、低い
揮発性を有するヒンダードC−ニトロ化合物と混合する
ことにより、光酸化的劣化に対して安定化されることが
できることがここセ見出された。好ましくは、前記ヒン
ダードC−ニトロ化合物は、式A ここで、R1は水素、直鎖もしくは分校した、置換もし
くは非置換のアルキル基、または置換もしくは非置換の
シクロアルキル基を表し、nは1〜4の整数を表す、 の基を少なくとも1個含有する。
レンおよびポリプロピレンは、ポリオレフィンを、低い
揮発性を有するヒンダードC−ニトロ化合物と混合する
ことにより、光酸化的劣化に対して安定化されることが
できることがここセ見出された。好ましくは、前記ヒン
ダードC−ニトロ化合物は、式A ここで、R1は水素、直鎖もしくは分校した、置換もし
くは非置換のアルキル基、または置換もしくは非置換の
シクロアルキル基を表し、nは1〜4の整数を表す、 の基を少なくとも1個含有する。
これらのヒンダードC−ニトロ化合物は、多くの市販さ
れ入手可能なUV安定化剤より高いUV 安定化
効果を示し、非常に有効な安定化剤、例えばビス(2,
2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケ
ートに匹敵する。本発明のC−ニトロ化合物はしばしば
、合成が容易であるという利点を示す。
れ入手可能なUV安定化剤より高いUV 安定化
効果を示し、非常に有効な安定化剤、例えばビス(2,
2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケ
ートに匹敵する。本発明のC−ニトロ化合物はしばしば
、合成が容易であるという利点を示す。
本発明に使用するC−ニトロ化合物のいくつかはそれ自
体公知であるが、UV安定化剤としてそれらを有機ポリ
マーに使用することは、以前には示唆されていなかった
。
体公知であるが、UV安定化剤としてそれらを有機ポリ
マーに使用することは、以前には示唆されていなかった
。
ジャーナル オブ アプライド ポリマー サイエンス
(Journal of Applied po+y■
er Science)第12巻、第1683〜169
3頁(1968年)には、あるニトロアルキルアクリレ
ートおよびメタクリレート、例えば2−メチル−2−ニ
トロ−1,3−プロピレンジアクリレートが開示されて
いる。この刊行物では、ホモポリマーおよびスチレンと
のコポリマーが、固体ロケット推進剤の燃料バインダー
として試験された。これらの化合物についてのUV安定
化効果には、何の注意も払われていない。
(Journal of Applied po+y■
er Science)第12巻、第1683〜169
3頁(1968年)には、あるニトロアルキルアクリレ
ートおよびメタクリレート、例えば2−メチル−2−ニ
トロ−1,3−プロピレンジアクリレートが開示されて
いる。この刊行物では、ホモポリマーおよびスチレンと
のコポリマーが、固体ロケット推進剤の燃料バインダー
として試験された。これらの化合物についてのUV安定
化効果には、何の注意も払われていない。
米国特許第4,007,159号明細書には、ヒンダー
ドフェノール性抗酸化剤、とりわけ2.ロージ−t−ブ
チルル4−(2−メチル−2−ニトロ−プロピル)フェ
ノールが開示されている。これらの化合物についてのU
V安定化効果には、何の注意も払われていない。
ドフェノール性抗酸化剤、とりわけ2.ロージ−t−ブ
チルル4−(2−メチル−2−ニトロ−プロピル)フェ
ノールが開示されている。これらの化合物についてのU
V安定化効果には、何の注意も払われていない。
米国特許第3.650.984号明細書には、ニトロア
ルカン類と有機スズ化合物との反応生成物が開示されて
いる。しかしながら、この開示によれば、得られた複合
体は、熱による劣化に対する安定化のために、ポリビニ
ルハライド樹脂組成物において使用される。これらの複
合体のUV安定化効果は示唆されておらず、ニトロアル
カンはそれ自体単に出発物質として働いているにすぎな
い。
ルカン類と有機スズ化合物との反応生成物が開示されて
いる。しかしながら、この開示によれば、得られた複合
体は、熱による劣化に対する安定化のために、ポリビニ
ルハライド樹脂組成物において使用される。これらの複
合体のUV安定化効果は示唆されておらず、ニトロアル
カンはそれ自体単に出発物質として働いているにすぎな
い。
東ドイツ国特許出願第124.054号には、一般式こ
こで、R,RおよびR3は、水素、置換もしくは非置換
の、アルキル、シクロアルキル、アラルキル、アリール
、アミノ、メルカプト、カルボニルアルキル、カルボキ
シ、アシルもしくは複素環基からなる群より選ばれる、 を有するビニル性ニトロ化合物を光安定化剤として使用
することが開示されている。これらの化合物および本発
明に使用する化合物の間の重要な相違は、付随する化学
的特性の相違を伴った炭素−炭素二重結合の存在にある
。そのうえ、詳細に開示されているビニル性ニトロ化合
物は、安定化効果に寄与すると思われる官能基をさらに
含む。
こで、R,RおよびR3は、水素、置換もしくは非置換
の、アルキル、シクロアルキル、アラルキル、アリール
、アミノ、メルカプト、カルボニルアルキル、カルボキ
シ、アシルもしくは複素環基からなる群より選ばれる、 を有するビニル性ニトロ化合物を光安定化剤として使用
することが開示されている。これらの化合物および本発
明に使用する化合物の間の重要な相違は、付随する化学
的特性の相違を伴った炭素−炭素二重結合の存在にある
。そのうえ、詳細に開示されているビニル性ニトロ化合
物は、安定化効果に寄与すると思われる官能基をさらに
含む。
英国特許明細書第2147300号の出願において、優
先権証明書として公表された英国特許出願第83262
38号には、ニトロ−t−ブタンおよびニトロ−トリス
−ヒドロキシメチル メタンを、熱可塑性ポリマー組成
物のUV安定化に使用することが開示されている。しか
しながら、これらの低分子量のニトロ化合物はUV安定
化剤としてあまり有効でなく、高揮発性とそれによって
引き起こされる加工性の問題および滲出の問題に苦しめ
られる。
先権証明書として公表された英国特許出願第83262
38号には、ニトロ−t−ブタンおよびニトロ−トリス
−ヒドロキシメチル メタンを、熱可塑性ポリマー組成
物のUV安定化に使用することが開示されている。しか
しながら、これらの低分子量のニトロ化合物はUV安定
化剤としてあまり有効でなく、高揮発性とそれによって
引き起こされる加工性の問題および滲出の問題に苦しめ
られる。
最後に、PCT国際出願第85,098,838号明細
書には、良好なUV安定化活性を有するC−ニトロソ化
合物が開示されていることに、注意すべきである。しか
しながら、これらの化合物は安定化挙動が有効になる前
に長い高温処理を必要とすることに苦しめられる。また
、ニトロソ化合物はC−ニトロ化合物より入手が容易で
ない。C−ニトロソ化合物の安定化力は、それらがポリ
マー加工条−9一 件下でニトロキシル基(nitroxyl radic
al)を形成する能力を有することに帰する。ニトロキ
シル基による安定化の機構は、ジャーナル オブ アプ
ライド ポリマー サイエンス(Journal of
^pplied Polymer SCienCe)、
第33巻、第7()3〜713頁(1987年)の主題
である。
書には、良好なUV安定化活性を有するC−ニトロソ化
合物が開示されていることに、注意すべきである。しか
しながら、これらの化合物は安定化挙動が有効になる前
に長い高温処理を必要とすることに苦しめられる。また
、ニトロソ化合物はC−ニトロ化合物より入手が容易で
ない。C−ニトロソ化合物の安定化力は、それらがポリ
マー加工条−9一 件下でニトロキシル基(nitroxyl radic
al)を形成する能力を有することに帰する。ニトロキ
シル基による安定化の機構は、ジャーナル オブ アプ
ライド ポリマー サイエンス(Journal of
^pplied Polymer SCienCe)、
第33巻、第7()3〜713頁(1987年)の主題
である。
本発明の好ましい実施態様は、慣用の安定化剤と共に上
記C−ニトロ安定化剤を使用することであり、特に相乗
効果が観察されるとき、すなわち最終生成物のUV安定
性が、単独で使用されるときの個々の安定化剤の活性の
合計に対して予測され得る活性より高い場合にそうであ
る。保護レベルでの著しい増加が、置換されたベンゾフ
ェノン類およびヒンダードピペリジン類との相乗的組合
せについて証明された。そのような慣用のUV安定化剤
の例は、4−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノ
ン(商標、Cyasorb UV 531)およびビス
(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリニジル)
セバケート(商標、Tinuvin 77G )である
。
記C−ニトロ安定化剤を使用することであり、特に相乗
効果が観察されるとき、すなわち最終生成物のUV安定
性が、単独で使用されるときの個々の安定化剤の活性の
合計に対して予測され得る活性より高い場合にそうであ
る。保護レベルでの著しい増加が、置換されたベンゾフ
ェノン類およびヒンダードピペリジン類との相乗的組合
せについて証明された。そのような慣用のUV安定化剤
の例は、4−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノ
ン(商標、Cyasorb UV 531)およびビス
(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリニジル)
セバケート(商標、Tinuvin 77G )である
。
本発明の方法において安定化剤を選択する際に、−lO
− 安定化剤の物性を考慮しなければならない。例えば、蒸
留または抽出による安定化剤の損失、適正な保護のため
に安定化剤の量を増加して使用することを必要とするこ
とは、避けねばならない。また、ポリマー加工に関係す
る従事者によってなされる健康上の危険は最小にされね
ばならない。
− 安定化剤の物性を考慮しなければならない。例えば、蒸
留または抽出による安定化剤の損失、適正な保護のため
に安定化剤の量を増加して使用することを必要とするこ
とは、避けねばならない。また、ポリマー加工に関係す
る従事者によってなされる健康上の危険は最小にされね
ばならない。
本発明に使用し、UV安定化剤活性基Aを含む化合物は
比較的低い揮発性を有する。この点で、好ましい化合物
のほとんどが250より大きい、好ましくは500より
大きい分子量を有する。そのような高分子量構造は多数
のC−ニトロ基を含むことができ、また基Aを含むモノ
マーのオリゴマーもしくはポリマー、または重縮合反応
において活性な官能基2個を有する基Aを含むモノマー
のオリゴ縮合もしくは重縮合生成物であることができる
。
比較的低い揮発性を有する。この点で、好ましい化合物
のほとんどが250より大きい、好ましくは500より
大きい分子量を有する。そのような高分子量構造は多数
のC−ニトロ基を含むことができ、また基Aを含むモノ
マーのオリゴマーもしくはポリマー、または重縮合反応
において活性な官能基2個を有する基Aを含むモノマー
のオリゴ縮合もしくは重縮合生成物であることができる
。
あるいは、基Aは、UV安定化されるべき有機ポリマー
にグラフトされることができる。このことを成し遂げる
ために、グラフト可能な官能性を基Aに付与することが
でき、基Aを含む官能性化金物、例えばアクリロキシ−
2−ニトロ−2−メチルプロパンは、フリーラジカル開
始剤の使用により、ポリマーの基幹にグラフトされるこ
とができる。
にグラフトされることができる。このことを成し遂げる
ために、グラフト可能な官能性を基Aに付与することが
でき、基Aを含む官能性化金物、例えばアクリロキシ−
2−ニトロ−2−メチルプロパンは、フリーラジカル開
始剤の使用により、ポリマーの基幹にグラフトされるこ
とができる。
これは、マスターバッチ法によって好都合になされ、そ
れにより安定化剤濃厚物はフリーラジカル開始剤の半減
期に適合する条件下で合成され、固定されたUV安定化
剤濃厚物が得られ、これはさらに別のポリマーとの安全
な加工のために商品化され得る。
れにより安定化剤濃厚物はフリーラジカル開始剤の半減
期に適合する条件下で合成され、固定されたUV安定化
剤濃厚物が得られ、これはさらに別のポリマーとの安全
な加工のために商品化され得る。
本発明により企図されたさらなる取組みにより、重要な
ヒンダードC−ニトロ基が、プレ重合された構造に、例
えば第3級炭素置換を有する炭化水素ポリマーをニトロ
化することにより、導入される。非常に好ましい例とし
て、ポリプロピレンおよびポリエチレンが挙げられ、こ
れらは、ニトロ化されると、変性されていないポリ10
ピレンまたはポリエチレンと特に相溶性であり、またこ
れらの安定化に有用である、ヒンダードC−ニトロ基を
含む安定化剤のマスターバッチ濃厚物を提供する。
ヒンダードC−ニトロ基が、プレ重合された構造に、例
えば第3級炭素置換を有する炭化水素ポリマーをニトロ
化することにより、導入される。非常に好ましい例とし
て、ポリプロピレンおよびポリエチレンが挙げられ、こ
れらは、ニトロ化されると、変性されていないポリ10
ピレンまたはポリエチレンと特に相溶性であり、またこ
れらの安定化に有用である、ヒンダードC−ニトロ基を
含む安定化剤のマスターバッチ濃厚物を提供する。
12 一
本発明に使用するための適したヒンダードC−ニトロ化
合物は、基Aを含み、かつそれに結合していた反応性基
または遊離する基、例えばヒドロキシ、カルボキシルま
たはクロロ基を含む、容易に入手可能な低分子量化合物
から誘導される。
合物は、基Aを含み、かつそれに結合していた反応性基
または遊離する基、例えばヒドロキシ、カルボキシルま
たはクロロ基を含む、容易に入手可能な低分子量化合物
から誘導される。
そのような適した化合物は2−メチル−2−ニトロプロ
パノール、2−メチル−2−ニトロブタノ−ルー1.3
−メチル−3−ニトロペンタノール−1,2−メチル−
2−二ト口10ピオン酸、2−メチル−2−ニトロプロ
パンジオール−1,3,2−メチル−2−ニトロブタン
ジオール−1,4,2−シクロへキシル−2−ニトロプ
ロパンジオール−1,3である。
パノール、2−メチル−2−ニトロブタノ−ルー1.3
−メチル−3−ニトロペンタノール−1,2−メチル−
2−二ト口10ピオン酸、2−メチル−2−ニトロプロ
パンジオール−1,3,2−メチル−2−ニトロブタン
ジオール−1,4,2−シクロへキシル−2−ニトロプ
ロパンジオール−1,3である。
低い揮発性を有する上記の化合物の誘導体が好ましい。
本発明に使用するヒンダードC−ニトロ化合物のそのよ
うな好ましい群は、モノもしくはジヒドロキシ第3級ニ
トロアルカン類の、モノもしくはジカルボン酸とのエス
テルを含み、すなわち基B: ここで、R1およびnは前記した意味を有する、を少な
くとも1個含む化合物である。
うな好ましい群は、モノもしくはジヒドロキシ第3級ニ
トロアルカン類の、モノもしくはジカルボン酸とのエス
テルを含み、すなわち基B: ここで、R1およびnは前記した意味を有する、を少な
くとも1個含む化合物である。
これらのエステルは、式(I)〜(1v)のうちの1つ
を有する。
を有する。
O
L If−Il
0 0jll(IVa)1
+−14= ここで、Aは先に定義したのと同様であり、R2はC1
〜C6のアルキレン、C2〜C6のアルケニレンまたは
フェニレンであり、R3はヒドロキシ基、水素または置
換もしくは非置換の脂肪族もしくは芳香族基であり、R
4は置換もしくは非置換の脂肪族もしくは芳香族基であ
り、Xは水素またはしドロキシ基であり、Yは水素また
はカルボキシ基であり、mは1〜100である。
+−14= ここで、Aは先に定義したのと同様であり、R2はC1
〜C6のアルキレン、C2〜C6のアルケニレンまたは
フェニレンであり、R3はヒドロキシ基、水素または置
換もしくは非置換の脂肪族もしくは芳香族基であり、R
4は置換もしくは非置換の脂肪族もしくは芳香族基であ
り、Xは水素またはしドロキシ基であり、Yは水素また
はカルボキシ基であり、mは1〜100である。
典型的な例は、ビス(2−ニトロ−2−メチルプロピル
)スクシネート、ビス(2−ニトロー2−メチルプロピ
ル)アジペート、2−ニトロー2−メチルプロピルステ
アレートおよび1,3−ビスーステアロイロシキ−2−
メチル−2−ニトロプロパンである。
)スクシネート、ビス(2−ニトロー2−メチルプロピ
ル)アジペート、2−ニトロー2−メチルプロピルステ
アレートおよび1,3−ビスーステアロイロシキ−2−
メチル−2−ニトロプロパンである。
最も好ましくは式(IVa)および(IVb)の化合物
であり、これらはジヒドロキシ−t−ニトロアルカンお
よび二酸、例えばアルカンニ酸、アルケンニ酸およびベ
ンゼンジカルボン酸の重縮合反応から得ることができる
。UV安定化され得るポリマーと相溶化するために最も
望ましいオリゴ縮合または重縮合の程度は、ジカルボン
酸化合物に対するジヒドロキシ化合物の比を変えること
により、または少量のモノしドロキシまたはモノカルボ
キシ化合物を添加することにより、容易に制御すること
ができる。
であり、これらはジヒドロキシ−t−ニトロアルカンお
よび二酸、例えばアルカンニ酸、アルケンニ酸およびベ
ンゼンジカルボン酸の重縮合反応から得ることができる
。UV安定化され得るポリマーと相溶化するために最も
望ましいオリゴ縮合または重縮合の程度は、ジカルボン
酸化合物に対するジヒドロキシ化合物の比を変えること
により、または少量のモノしドロキシまたはモノカルボ
キシ化合物を添加することにより、容易に制御すること
ができる。
典型的な例は、ビス(2−ニトロ−2−メチル10ビル
)ジスクシネート オリゴマー、ビス(2−ニトロ−2
−メチルプロピル)ジアジベート オリゴマーおよびビ
ス(2−ニトロ−2−メチルプロピル)ジイソフタレー
ト オリゴマーである。
)ジスクシネート オリゴマー、ビス(2−ニトロ−2
−メチルプロピル)ジアジベート オリゴマーおよびビ
ス(2−ニトロ−2−メチルプロピル)ジイソフタレー
ト オリゴマーである。
誘導体の別の群は、第3級C−ニトロしドロキシまたは
カルボキシ化合物とエチレン性不飽和カルボキシもしく
はヒドロキシ化合物とのエステルにより構成される。好
ましくはこれらの化合物は、式: ここで、Aは先に定義されたのと同様であり、R5はC
1−6アルケニレンであり、pは0または1である、 を有する。
カルボキシ化合物とエチレン性不飽和カルボキシもしく
はヒドロキシ化合物とのエステルにより構成される。好
ましくはこれらの化合物は、式: ここで、Aは先に定義されたのと同様であり、R5はC
1−6アルケニレンであり、pは0または1である、 を有する。
そのような化合物の例は、1−アクリロイルオキシ−2
−ニトロ−2−メチルプロパン、1−メタクリロイルオ
キシ−2−ニトロ−2−メチルプロパンおよび1.3−
ビスアクリロイルオキシ−2−ニトロ−2−メチルプロ
パンである。これらの化合物は、ブルーミングのない(
non−bloosing)U V安定化されたポリマ
ー組成物を調製するために有用である。式Vの化合物は
、別のエチレン性不飽和モノマーと付加共重合されて、
どのような所望の分子量の重合体−状の安定化剤をも提
供することができる。グラフト可能なポリマーが安定化
されるべき場合には、式Vの化合物はポリマー組成物に
組み込まれ、そして所望によりフリーラジカル開始剤を
使用して、グラフト重合条件下で、ポリマーの基幹にグ
ラフトされることができる。
−ニトロ−2−メチルプロパン、1−メタクリロイルオ
キシ−2−ニトロ−2−メチルプロパンおよび1.3−
ビスアクリロイルオキシ−2−ニトロ−2−メチルプロ
パンである。これらの化合物は、ブルーミングのない(
non−bloosing)U V安定化されたポリマ
ー組成物を調製するために有用である。式Vの化合物は
、別のエチレン性不飽和モノマーと付加共重合されて、
どのような所望の分子量の重合体−状の安定化剤をも提
供することができる。グラフト可能なポリマーが安定化
されるべき場合には、式Vの化合物はポリマー組成物に
組み込まれ、そして所望によりフリーラジカル開始剤を
使用して、グラフト重合条件下で、ポリマーの基幹にグ
ラフトされることができる。
本発明に使用するための化合物のさらに別の群は、ニト
ロ化されたポリマーにより構成される。
ロ化されたポリマーにより構成される。
好ましい基幹ポリマーは、第3級炭素置換を受は得るポ
リマー、特にプロピレンのポリマーまたはコポリマーで
ある。ポリマー鎖に沿った第3級C原子での優勢な置換
は、ニトロ基の必要とする立体障害性(hindran
ce)を与える。ニトロ化されたポリエチレンはまた、
本発明によるUV安定化効果を示した。ニトロ化された
ポリマー、例えばニトロ化されたポリプロピレンは本質
的に不揮発性であり、一般に非変性ポリマーと相溶性で
ある。
リマー、特にプロピレンのポリマーまたはコポリマーで
ある。ポリマー鎖に沿った第3級C原子での優勢な置換
は、ニトロ基の必要とする立体障害性(hindran
ce)を与える。ニトロ化されたポリエチレンはまた、
本発明によるUV安定化効果を示した。ニトロ化された
ポリマー、例えばニトロ化されたポリプロピレンは本質
的に不揮発性であり、一般に非変性ポリマーと相溶性で
ある。
マスターバッチ法を用いる場合には、高度にニトロ化さ
れたポリマーが調製され、これらは所望の濃度で、UV
安定化されるべきポリマーに混合されることができる。
れたポリマーが調製され、これらは所望の濃度で、UV
安定化されるべきポリマーに混合されることができる。
本発明のUV安定化剤は、類似の化合物について公知の
方法により得ることができる。例えば以下のようにして
得ることができる。
方法により得ることができる。例えば以下のようにして
得ることができる。
低分子量のニトロアルカン類は、市販されていて入手可
能であるかまたは、標準的方法により合成できる。−ス
クシンエステル化されたニトロ化合物、例えばビス(2
−ニトロ−2−メチルプロピル)スクシネート(NMP
S)およびビス(2−ニトロ−2−メチルプロピル)ジ
スクシネート オリゴマー (NMPDS)は、ニトロ
アルコールを用いて、関連した酸のエステル化により合
成することができる。
能であるかまたは、標準的方法により合成できる。−ス
クシンエステル化されたニトロ化合物、例えばビス(2
−ニトロ−2−メチルプロピル)スクシネート(NMP
S)およびビス(2−ニトロ−2−メチルプロピル)ジ
スクシネート オリゴマー (NMPDS)は、ニトロ
アルコールを用いて、関連した酸のエステル化により合
成することができる。
アクリル化されたニトロ化合物、例えばアクリロイルオ
キシ−2−ニトロ−2−メチルプロパン(ANMP)
、1.3−ビスアクリロイルオキシ−2−ニトロ−2−
メチルプロパン(BANMP)および1,3−ビスアク
リルオキシ−2−アクリロイルオキシメチル−2−ニト
ロプロパンは、塩基の存在下でアクリロイルクロリドと
それぞれのアルコールとの反応により得ることができる
。ニトロ化されたポリマーはその出発ポリ? −(pa
rent polymer)ノ二) 。
キシ−2−ニトロ−2−メチルプロパン(ANMP)
、1.3−ビスアクリロイルオキシ−2−ニトロ−2−
メチルプロパン(BANMP)および1,3−ビスアク
リルオキシ−2−アクリロイルオキシメチル−2−ニト
ロプロパンは、塩基の存在下でアクリロイルクロリドと
それぞれのアルコールとの反応により得ることができる
。ニトロ化されたポリマーはその出発ポリ? −(pa
rent polymer)ノ二) 。
化により得ることができる。
本発明の安定化剤を用いて安定化されるべき有機ポリマ
ーは、炭素、水素、酸素および/または窒素を含むポリ
マーである。例としては、熱可塑性ポリマー、例えばポ
リオレフィンホモポリマーおよびコポリマー、ゴム変性
ポリオレフィン、ポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン
、ポリビニルクロリド、ポリアミド、ポリエステルおよ
びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンが挙げられ
る。ポリマーの混合物または配合物もまたグラフト化さ
れ得る。ポリマーは普通、膜または繊維形。
ーは、炭素、水素、酸素および/または窒素を含むポリ
マーである。例としては、熱可塑性ポリマー、例えばポ
リオレフィンホモポリマーおよびコポリマー、ゴム変性
ポリオレフィン、ポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン
、ポリビニルクロリド、ポリアミド、ポリエステルおよ
びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンが挙げられ
る。ポリマーの混合物または配合物もまたグラフト化さ
れ得る。ポリマーは普通、膜または繊維形。
戒の目的に適するような高分子量を有しているが、低分
子量ポリマーおよび液状ポリマーさえも、付加生成物が
他のポリマーヘマスターバッチ添加物として使用される
べきときには特に、グラフト化され得る。ポリマー自体
が不飽和基を有することは必要ではないが、不飽和性を
含むポリマー基幹が使用され得る。マスターバッチの場
合には、飽和ポリマーを使用してマスターバッチ濃厚物
を形成するのが特に好ましい。
子量ポリマーおよび液状ポリマーさえも、付加生成物が
他のポリマーヘマスターバッチ添加物として使用される
べきときには特に、グラフト化され得る。ポリマー自体
が不飽和基を有することは必要ではないが、不飽和性を
含むポリマー基幹が使用され得る。マスターバッチの場
合には、飽和ポリマーを使用してマスターバッチ濃厚物
を形成するのが特に好ましい。
ポリマー組成物の市販の処方においては、加工時間はし
ばしば、使用する装置の滞溜時間に依存する。よって、
高含量の安定化剤を有する本発明の安定化剤のマスター
バッチ組成物を製造することは有利であり得る。このマ
スターバッチは、最適な安定化が得られることを確実に
する加工条件下で得ることができ、次いで、慣用の押出
機または射出成形機において有機ポリマーに対する添加
剤として使用され得る。マスターバッチは有利なことに
は、さらに別のラジカル開始剤を含むこともできる。
ばしば、使用する装置の滞溜時間に依存する。よって、
高含量の安定化剤を有する本発明の安定化剤のマスター
バッチ組成物を製造することは有利であり得る。このマ
スターバッチは、最適な安定化が得られることを確実に
する加工条件下で得ることができ、次いで、慣用の押出
機または射出成形機において有機ポリマーに対する添加
剤として使用され得る。マスターバッチは有利なことに
は、さらに別のラジカル開始剤を含むこともできる。
本発明の安定化剤は通常、有機ポリマー組成物の3重量
%までの量で使用される。好ましい範囲は普通、ポリマ
ーioo g当り0.05〜0.5gの安定化剤である
。しかしながら、マスターバッチ法の場合には、安定化
剤の濃度は著しく高くなり、例えば有機ポリマーの10
〜50重量%であろう。
%までの量で使用される。好ましい範囲は普通、ポリマ
ーioo g当り0.05〜0.5gの安定化剤である
。しかしながら、マスターバッチ法の場合には、安定化
剤の濃度は著しく高くなり、例えば有機ポリマーの10
〜50重量%であろう。
以下の実施例により本発明を説明する。
21 一
実施例1
ビス(2−ニトロ−2−メチルプロピル)ジスクシネー
トおよび市販のUV安定化剤の、ポリプロピレンにおけ
る相乗的UV安定化効果。ビス(2−ニトロー2−メチ
ルプロピル)ジスクシネートは、2−ニトロー2−メチ
ルプロパン−2−オールを用いてこはく酸のエステル化
により得た。
トおよび市販のUV安定化剤の、ポリプロピレンにおけ
る相乗的UV安定化効果。ビス(2−ニトロー2−メチ
ルプロピル)ジスクシネートは、2−ニトロー2−メチ
ルプロパン−2−オールを用いてこはく酸のエステル化
により得た。
使用した市販のUV安定化剤は、2−ヒドロキシ−4−
オクトキシベンゾフェノン(Cysorb UV531
)およびビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピ
ペリジニル)セバケート(Tinuvin 77G )
であった。
オクトキシベンゾフェノン(Cysorb UV531
)およびビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピ
ペリジニル)セバケート(Tinuvin 77G )
であった。
先番こ概説したように製造したニトロエステルは、アイ
シーアイ プラスチックス デビジョン リミテッド(
ICI Plastics Devision Lim
Jted)により供されたポリプロピレン粉末(IF−
26)と混合し、そしてブラベンダー トルク 流動計
(Brabendertorque rheomete
r)中で190℃にて加工した。
シーアイ プラスチックス デビジョン リミテッド(
ICI Plastics Devision Lim
Jted)により供されたポリプロピレン粉末(IF−
26)と混合し、そしてブラベンダー トルク 流動計
(Brabendertorque rheomete
r)中で190℃にて加工した。
各加工操作の前に、あらかしめ秤量した添加剤をポリプ
ロピレン35gとタンブル混合し、次いでトルク流動計
の混合チャンバーに仕込んだ。チャンバーを空気式ラム
によって閉鎖し、そして加工操作を10分間続けること
を許した。加工操作が完了したら直ぐに試料を除去し、
冷水中で冷却して熱による酸化を防いだ。
ロピレン35gとタンブル混合し、次いでトルク流動計
の混合チャンバーに仕込んだ。チャンバーを空気式ラム
によって閉鎖し、そして加工操作を10分間続けること
を許した。加工操作が完了したら直ぐに試料を除去し、
冷水中で冷却して熱による酸化を防いだ。
加工した試料は、離型剤として特級のセロファンを使用
して、180℃で圧縮成形して0.21111厚さのフ
ィルムとした。ポリマーフィルムの照射は、UV暴露キ
ャビネット中で、4.611hl−2の平均強度で行っ
たが、この値は限界戸外値に近い。
して、180℃で圧縮成形して0.21111厚さのフ
ィルムとした。ポリマーフィルムの照射は、UV暴露キ
ャビネット中で、4.611hl−2の平均強度で行っ
たが、この値は限界戸外値に近い。
UV暴露したフィルムの脆化時間は、180℃で(th
rouoh 1BG℃)、手で曲げたときにフィルムが
破壊されるのに要する時間を記すことにより決定した。
rouoh 1BG℃)、手で曲げたときにフィルムが
破壊されるのに要する時間を記すことにより決定した。
得られた結果を以下に示した。
表■
2−ニトロー2−メチルプロビルスクシネー) (NM
PS)および慣用のUV安定什剤トヒドロキシー4−オ
クトキシヘンシフz/ フ (UV 531 ) オよ
びビス(2,2,6,ローチ)ラメチルー4−ピペリジ
=zlz)セバケート(Tinuvin 77G )の
、ポリプロピレンにおける相乗的UV安定化効果。
PS)および慣用のUV安定什剤トヒドロキシー4−オ
クトキシヘンシフz/ フ (UV 531 ) オよ
びビス(2,2,6,ローチ)ラメチルー4−ピペリジ
=zlz)セバケート(Tinuvin 77G )の
、ポリプロピレンにおける相乗的UV安定化効果。
量G詮で重量%である。
NHPS UV531 Tinuvin77G
経過した時間(時間) 0.2 − 6200.4−
− (6) −0,2450 −0,4760 0,2650 0,41250 0,10,3−2500 0,20,22300 0,30,1−1500 0,1−0,32200 0,2−0,21500 上記の結果は、本発明に使用したC−ニトロ化合物の性
能が、UV 531の性能に等しく、また経済的な濃度
でTinuvin 77Gの性能に等しいことを示す。
経過した時間(時間) 0.2 − 6200.4−
− (6) −0,2450 −0,4760 0,2650 0,41250 0,10,3−2500 0,20,22300 0,30,1−1500 0,1−0,32200 0,2−0,21500 上記の結果は、本発明に使用したC−ニトロ化合物の性
能が、UV 531の性能に等しく、また経済的な濃度
でTinuvin 77Gの性能に等しいことを示す。
NMPSと2つの市販の安定化剤のいずれかとの相乗的
組合せは、0.4重量%濃度において、個々の安定化剤
のどれよりもずっと高い保護レベルを示す。
組合せは、0.4重量%濃度において、個々の安定化剤
のどれよりもずっと高い保護レベルを示す。
表■
ビス(2−ニトロ−2−メチルプロピル)ジスクシネー
トオリゴマー(NMPDS)および慣用のUV安定化剤
2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン(tl
V531)およびビス(2,2,6,6−テトラメチル
−4−ピペリジニル)セバケート(Tinuvin 7
70 ) ノ、ポリプロピレンにおける相乗的UV安定
化効果。量は全て重量%で与える。
トオリゴマー(NMPDS)および慣用のUV安定化剤
2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン(tl
V531)およびビス(2,2,6,6−テトラメチル
−4−ピペリジニル)セバケート(Tinuvin 7
70 ) ノ、ポリプロピレンにおける相乗的UV安定
化効果。量は全て重量%で与える。
NHPDS UV 531 Tinuvin 77
G 経過した時() 0、2 7000.484
0 0.1 0.3 19500.2
0.2 2250013
0.1 13000.1
0.3 19500、3 0.
1 1250釆旌凹7 ニトロアクリレートのポリプロピレンへのグラフト化 ニトロアクリレートであるアクリロイルオキシ−2−ニ
トロ−2−メチルプロパン(ANMP)および1,3−
ビスアクリロイルオキシ−2−ニトロ−2−メチルプロ
パン(BANMP)は、塩基の存在下でアクリロイルク
ロリドとそれぞれのアルコールとの反応により得た。こ
れらのニトロアクリレートの溶融グラフト化は、190
℃でブラベンダー トルク流量計を用いて、10分間ポ
リプロピレン中で各添加剤の5%マスターバッチを加工
することにより行った。ラジカル開始剤ジクミルパーオ
キシドをまた、種々の添加剤/パーオキシド比で、添加
剤のグラフト効率を最適化するために供給した。
G 経過した時() 0、2 7000.484
0 0.1 0.3 19500.2
0.2 2250013
0.1 13000.1
0.3 19500、3 0.
1 1250釆旌凹7 ニトロアクリレートのポリプロピレンへのグラフト化 ニトロアクリレートであるアクリロイルオキシ−2−ニ
トロ−2−メチルプロパン(ANMP)および1,3−
ビスアクリロイルオキシ−2−ニトロ−2−メチルプロ
パン(BANMP)は、塩基の存在下でアクリロイルク
ロリドとそれぞれのアルコールとの反応により得た。こ
れらのニトロアクリレートの溶融グラフト化は、190
℃でブラベンダー トルク流量計を用いて、10分間ポ
リプロピレン中で各添加剤の5%マスターバッチを加工
することにより行った。ラジカル開始剤ジクミルパーオ
キシドをまた、種々の添加剤/パーオキシド比で、添加
剤のグラフト効率を最適化するために供給した。
上記の1部を安定化されていないポリプロピレン10部
と混合することにより、希釈したマスターバッチを得た
。
と混合することにより、希釈したマスターバッチを得た
。
加工した試料を、実施例1で記載したように成形した。
UV安定化効果は、ポリマーの溶媒抽出を行いまたは行
わないで調べた。圧縮成形したポリマーフィルム(0,
2mlll厚)のメチレンクロリドでの徹底的な抽出後
のニトロアクリレートマスターバッチのグラフト効率は
、フーリエ変換赤外!l(FTIR)スペクトル(パー
ク エルマー(Perk Elmer))により測定し
た。グラフト効率を、官能基の吸収強度における変化を
追うことにより測定した。すなわちまず抽出前に(C=
C)、次いで抽出中の一定時間間隔で(C=0、−No
2)測定した。
わないで調べた。圧縮成形したポリマーフィルム(0,
2mlll厚)のメチレンクロリドでの徹底的な抽出後
のニトロアクリレートマスターバッチのグラフト効率は
、フーリエ変換赤外!l(FTIR)スペクトル(パー
ク エルマー(Perk Elmer))により測定し
た。グラフト効率を、官能基の吸収強度における変化を
追うことにより測定した。すなわちまず抽出前に(C=
C)、次いで抽出中の一定時間間隔で(C=0、−No
2)測定した。
得られた結果を以下に示す。
表■
ニトロアクリレートのポリプロピレンへのグラフト化
グラフト化 経過時間(時間)
(%》 抽出しない 抽出した
安定化されて各1を41
9011170ピレン ANtlP 3.2
290 180NHP +1% DCP 94.6 22
0 300BANMP
3B、4 860 6
60ANHP +1%DCP 100 500
82GANMPおよびBANMPを、
ジクミルパーオキシドを用いておよび用いないで評価し
て、改善されたグラフト化の効果を、特にポリマーの溶
媒抽出後の特性の保持について調べた。これはまた、1
80℃で(through 180℃)手で曲げたとき
にフィルムが破壊されるのに要する時間によっても測定
した。パーオキシドの選択は、抽出の前後における安定
化の大きな差により示されるように、最適ではなかった
。このことは、パーオキシドから副生成物として生成さ
れる光劣化剤、すなわちアセトフェノンによるものであ
る。
9011170ピレン ANtlP 3.2
290 180NHP +1% DCP 94.6 22
0 300BANMP
3B、4 860 6
60ANHP +1%DCP 100 500
82GANMPおよびBANMPを、
ジクミルパーオキシドを用いておよび用いないで評価し
て、改善されたグラフト化の効果を、特にポリマーの溶
媒抽出後の特性の保持について調べた。これはまた、1
80℃で(through 180℃)手で曲げたとき
にフィルムが破壊されるのに要する時間によっても測定
した。パーオキシドの選択は、抽出の前後における安定
化の大きな差により示されるように、最適ではなかった
。このことは、パーオキシドから副生成物として生成さ
れる光劣化剤、すなわちアセトフェノンによるものであ
る。
表IV
希釈したマスターバッチを用いることによる、ニトロア
クリレートのポリプロピレンへのグラフト化 経過時間(時間》 すV 531 (0,4%) 76GT
in 77G (0,4%) 1000八
N)IP 500ANHP+
1$ DCP 75GBANHP
59GBANHP + 1% D
CP 75G硝酸および硫酸をクロロベン
ゼン溶液中で用いることにより、ポリプロピレンおよび
ポリエチレンをニトロ化した。ニトロ化したポリプロピ
レンは、ポリマーioo g当りNO21,5gを含有
していた。このマスターバッチを、安定化されていない
ポリプロピレンと、1:10の重量比で混合した。
クリレートのポリプロピレンへのグラフト化 経過時間(時間》 すV 531 (0,4%) 76GT
in 77G (0,4%) 1000八
N)IP 500ANHP+
1$ DCP 75GBANHP
59GBANHP + 1% D
CP 75G硝酸および硫酸をクロロベン
ゼン溶液中で用いることにより、ポリプロピレンおよび
ポリエチレンをニトロ化した。ニトロ化したポリプロピ
レンは、ポリマーioo g当りNO21,5gを含有
していた。このマスターバッチを、安定化されていない
ポリプロピレンと、1:10の重量比で混合した。
比較のために、加工の実施例の市販の安定化剤もまた、
0.05.0.10および0.25 phrの濃度で組
み込んだ。表Vから明らかなように、ニトロ化したプロ
ピレンは有効な安定化剤であり、さらに相乗効果が示さ
れている。
0.05.0.10および0.25 phrの濃度で組
み込んだ。表Vから明らかなように、ニトロ化したプロ
ピレンは有効な安定化剤であり、さらに相乗効果が示さ
れている。
表V
ニトロ化ポリプロピレン (NPP)を含有するポリプ
ロピレンフィルムの脆化時間(ET)UV 531
NPP Tinuvin 77G 経過時間(時間
)0.05 − 2250.1
0 − − 8340.25 −
720− 0.15
6600.05 G、15
9730.10 0.15
15100.20 0.15
16000.25 0.15 1
6000、05 461 0.1 600 0、2 800 −1へ
ロピレンフィルムの脆化時間(ET)UV 531
NPP Tinuvin 77G 経過時間(時間
)0.05 − 2250.1
0 − − 8340.25 −
720− 0.15
6600.05 G、15
9730.10 0.15
15100.20 0.15
16000.25 0.15 1
6000、05 461 0.1 600 0、2 800 −1へ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ポリオレフィンを、500より大きい分子量を有す
るヒンダードC−ニトロ化合物の有効量と混合すること
による、ポリオレフィン類をUV安定化する方法。 2、ヒンダードC−ニトロ化合物が、式A ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、R_1は水素、直鎖もしくは分枝した、置換も
しくは非置換のアルキル基、または置換もしくは非置換
のシクロアルキル基を表し、nは1〜4の整数を表す、 の基を少なくとも1個含有する請求項1記載の方法。 3、ヒンダードC−ニトロ化合物が、式B ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、R_1は水素、直鎖もしくは分枝した、置換も
しくは非置換のアルキル基、または置換もしくは非置換
のシクロアルキル基を表し、nは1〜4の整数を表す、 の基を少なくとも1個含有する請求項1または2記載の
方法。 4、ヒンダードC−ニトロ化合物が、式IVaまたはIVb ▲数式、化学式、表等があります▼(IVa) ▲数式、化学式、表等があります▼(IVb) ここで、Aは請求項2で定義したのと同様 であり、R_2はC_1〜C_6のアルキレン、C_2
〜C_6のアルケニレンまたはフェニレンであり、Xは
水素またはヒドロキシであり、Yは水素またはカルボキ
シであり、mは1〜100である、 を有する請求項3記載の方法。 5、ヒンダードC−ニトロ化合物が、式V ▲数式、化学式、表等があります▼(V) ここで、Aは請求項2で定義したのと同様であり、R_
5はアルケニレンであり、pは0または1である、 を有する請求項3記載の方法。 6、ヒンダードC−ニトロ化合物がニトロ化ポリオレフ
ィンである請求項2記載の方法。7、少なくとも1種の
慣用のUV安定化剤の相乗効果量と組合せて、第3級C
−ニトロ化合物が添加される請求項1〜6のいずれか1
項に記載の方法。 8、前記慣用のUV安定化剤が、置換されたベンゾフェ
ノン類およびヒンダードピペリジン類からなる群より選
択される請求項7記載の方法。 9、請求項1〜8のいずれか1項で定義された第3級C
−ニトロ化合物を10〜50重量%含有するポリマーを
含むマスターバッチ法による、ポリオレフィンをUV安
定化するために有用な安定化剤濃厚物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8917991.5 | 1989-08-07 | ||
GB898917991A GB8917991D0 (en) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Uv-stabilization of polymers using nitro compounds |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03149241A true JPH03149241A (ja) | 1991-06-25 |
Family
ID=10661269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2207697A Pending JPH03149241A (ja) | 1989-08-07 | 1990-08-07 | ニトロ化合物を使用するポリマーのuv安定化 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5122555A (ja) |
EP (1) | EP0412606B1 (ja) |
JP (1) | JPH03149241A (ja) |
AT (1) | ATE147772T1 (ja) |
CA (1) | CA2022396A1 (ja) |
DE (1) | DE69029691T2 (ja) |
GB (1) | GB8917991D0 (ja) |
Families Citing this family (6)
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US7365899B2 (en) * | 2006-08-10 | 2008-04-29 | Angstrom, Inc. | Micromirror with multi-axis rotation and translation |
WO2010030478A2 (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-18 | Sabic Innovative Plastics Ip B.V. | Poly(arylene ether) composition, method, and article background of the invention |
GB201001537D0 (en) | 2010-01-29 | 2010-03-17 | Univ Aston | Stabilised cross-linked polymer |
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GB1003467A (en) * | 1962-08-20 | 1965-09-02 | Monsanto Co | Esters of dicarboxylic acids and compositions containing the same |
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