JPH06116379A - ポリエーテルエステルエラストマー - Google Patents
ポリエーテルエステルエラストマーInfo
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- JPH06116379A JPH06116379A JP23870192A JP23870192A JPH06116379A JP H06116379 A JPH06116379 A JP H06116379A JP 23870192 A JP23870192 A JP 23870192A JP 23870192 A JP23870192 A JP 23870192A JP H06116379 A JPH06116379 A JP H06116379A
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Abstract
の優れたゴム状弾性を有する新規なポリエーテルエステ
ルエラストマーを提供する。 【構成】ネオペンチレンオキシド構造単位(5〜50モ
ル%)とテトラメチレンオキシド構造単位よりなるポリ
エーテルをソフトセグメントとし、芳香族短鎖エステル
をハードセグメントとしてなるポリエーテルエステルブ
ロック共重合体であって、ソフトセグメントが10〜9
0重量%であり、かつネオペンチレンオキシド構造単位
が連続しない新規なポリエーテルエステルエラストマー
である。
Description
摩耗性及び弾性回復性の優れたゴム状弾性を有する新規
なポリエステルエラストマーに関する。
ハードセグメントとし、ポリエーテルグリコールをソフ
トセグメントとしてなるポリエーテルエステルブロック
共重合体は、ゴム状弾性を有するポリエステルエラスト
マーとして、電気・電子部品、自動車部品、繊維、フィ
ルム等に用途を拡大しつつあり、熱可塑性エラストマー
の中でも市場の伸びも大きい。
セグメントとしてポリ(テトラメチレンオキシ)グリコ
ールが広く使用されているが、その分子量や分子量分布
によってポリエステルエラストマー中のポリ(テトラメ
チレンオキシ)グリコール成分がその線状構造に由来し
て低温度領域において結晶化を起こし、使用条件によっ
ては低温特性、耐屈曲摩耗性及び弾性回復性等の物性が
不十分となる。
リ(テトラメチレンオキシ)グリコールの分子量分布
(Mv/Mn)を狭く(Mv/Mn≦1.60)し、数
平均分子量(Mn)を比較的小さくする試みがなされて
いる(特公平3−40732号公報)。ここで、分子量
分布(Mv/Mn)は、末端水酸基価より求めた数平均
分子量(Mn)の、式Mv=antilog(0.493l
ogη+3.0646)で規定される粘度平均分子量
(Mv)に対する比で示される値である。但し、ηは4
0゜Cの温度における溶融粘度をポアズで示したもので
ある。
防ぐ目的で、側鎖にアルキル基のついたもの、例えばポ
リ(2−メチル−1,3−プロピレンオキシ)グリコー
ルをソフトセグメントとして使用する発明等(特公平3
−80170号公報)が公知である。
(テトラメチレンオキシ)グリコールの分子量分布(M
v/Mn)を狭くしても、使用できるポリ(テトラメチ
レンオキシ)グリコールの数平均分子量(Mn)は限ら
れており、特に融点を高く設定したいときは、耐熱性と
低温特性、耐屈曲摩耗性及び弾性回復性等との物性バラ
ンスに劣る欠点を有する。
キル基のついたポリエーテルグリコールを使用する場合
には、比較的多量の側鎖にアルキル基のついたポリオキ
シアルキレンユニットを有さないと効果が発現しないこ
とや、原料の環状エーテル(例えばメチルテトラヒドロ
フラン、メチルオキセタン)が高価であることなどか
ら、この方法は工業的には殆ど利用されていないのが現
状である。
のものであり、ソフトセグメント成分となるポリエーテ
ルグリコールを適切に選定することにより、低温特性、
耐屈曲性、耐摩耗性及び弾性回復性の優れたゴム状弾性
を有する新規なポリエーテルエステルエラストマーを提
供することを目的とする。
に、本発明のポリエーテルエステルエラストマーは、
(a)芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘
導体からなるジカルボン酸成分と、(b)脂肪族ジオー
ルまたはそのエステル形成性誘導体からなる短鎖ジオー
ル成分と、(c)下記〔化4〕式で表される数平均分子
量400〜6000のポリエーテルグリコールからなる
長鎖ジオール成分とを共重合してなるポリエーテルエス
テルエラストマーであって、前記ポリエーテルグリコー
ル単位が10〜90重量パーセント共重合されているこ
とを特徴とする。
きい整数であって、b/(a+b)=0.05〜1を満
たす数字、nはa、bとの相関により数平均分子量40
0〜6000を達成し得る数を表す。)前記ポリエーテ
ルエステルエラストマーにおいて、前記〔化4〕式にお
けるネオペンチレンオキシド構造単位(下記〔化5〕
式)をNとし、テトラメチレンオキシド構造単位(下記
〔化6〕式)をTとすると、前記ポリエーテルグリコー
ルは、このポリエーテルグリコールの末端にないNにつ
いては、Nを挟んで隣接する構造単位が必ずTであり、
Nが末端にある場合には、末端にあってアルコール性水
酸基に結合されているNについては、アルコール性水酸
基の反対側でNに隣接する構造単位が必ずTである構造
を有し、かつb/(a+b)=0.05〜0.5である
ものが好適である。
香族ジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体として
は、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレ
ン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカ
ルボン酸、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ジフ
ェノキシエタンジカルボン酸、5−スルホイソフタル酸
及びこれらのエステル形成性誘導体等が挙げられる。
酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、ド
デカンジ酸、ダイマー酸等の脂環式、脂肪族のジカルボ
ン酸及びこれらのエステル形成性誘導体を用いてもよ
い。これらは、単独、もしくは2種以上組み合わせて使
用しても構わない。好適にはテレフタル酸、イソフタル
酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸が用いられる。
は、通常、分子量が300以下の脂肪族ジオール及びそ
のエステル形成性誘導体が用いられる。例えば、エチレ
ングリコール、1,3−プロピレンジオール、1,4−
ブタンジオール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメ
チレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチ
レングリコール及びこれらのエステル形成性誘導体が挙
げられる。
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロ
デカンジメタノール等の脂環式ジオール及びこれらのエ
ステル形成性誘導体、キシリレングリコール、ビス(p
−ヒドロキシ)ジフェニル、ビス(p−ヒドロキシフェ
ニル)プロパン、2,2−ビス[4−(2−ヒドロキシ
エトキシ)フェニル]プロパン、ビス[4(2−ヒドロ
キシ)フェニル]スルホン、1,1−ビス[4−(2−
ヒドロキシエトキシ)フェニル]シクロヘキサン等、及
びこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
ブタンジオール及びこれらのエステル形成性誘導体が挙
げられる。上記の芳香族ジカルボン酸及びこれらのエス
テル形成性誘導体と、脂肪族ジオール及びこれらのエス
テル形成性誘導体との組合せにより、ポリエステルエラ
ストマーのハードセグメント即ち短鎖ポリエステルが構
成される。芳香族ジカルボン酸及びこれらのエステル形
成性誘導体と脂肪族ジオール及びこれらのエステル形成
性誘導体との仕込みのモル比は1:1.2〜1:2.
5、好ましくは1:1.5〜1:2.2である。
レフタル酸ジエステルと、エチレングリコールまたは
1,4−ブタンジオールとの組合せ(すなわち、ポリエ
チレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレー
ト)である。そして、ポリブチレンテレフタレートをハ
ードセグメントに使用することがより好ましい。この理
由は、ポリブチレンテレフタレートは結晶化速度が大き
く成型性が優れること、ポリエーテルエステルエラスト
マーとしてもゴム弾性、機械的性質、耐熱性、耐化学薬
品性等の物性バランスがよく備わっていること等によ
る。
エステル形成性誘導体を15モルパーセント以内、また
は他のジオール及びそのエステル形成性誘導体を15モ
ルパーセント以内加えて使用することもできる。本発明
のポリエーテルエステルエラストマーにおけるソフトセ
グメント、即ち長鎖ポリエステルを構成するポリエーテ
ルグリコールは、数平均分子量が400〜6000であ
って、下記〔化7〕式で表されるものである。
きい整数であって、b/(a+b)=0.05〜1を満
たす数字、nはa、bとの相関により分子量400〜6
000を達成し得る数を表す。)このようなポリエーテ
ルグリコールは、3,3−ジメチルオキセタン(3,3
−DMO)の単独カチオン重合、3,3−DMOとネオ
ペンチルグリコール(NPG)とのカチオン共重合、
3,3−DMOとテトラヒドロフラン(THF)のカチ
オン共重合、3,3−DMOとNPGとTHFのカチオ
ン三元共重合またはネオペンチルグリコールとテトラヒ
ドロフランを原料として、アルコール性水酸基の存在下
で活性を示す触媒の存在下、純テトラメチレングリコー
ルの解重合が進行する反応条件下において製造すること
が出来る。
ーにおけるソフトセグメントを構成するポリエーテルグ
リコールとしては、前記〔化7〕式におけるネオペンチ
レンオキシド構造単位(下記〔化8〕式)をNとし、テ
トラメチレンオキシド構造単位(下記〔化9〕式)をT
とすると、前記ポリエーテルグリコールは、このポリエ
ーテルグリコールの末端にないNについては、Nを挟ん
で隣接する構造単位が必ずTであり、Nが末端にある場
合には、末端にあってアルコール性水酸基に結合されて
いるNについては、アルコール性水酸基の反対側でNに
隣接する構造単位が必ずTである構造を有し、かつb/
(a+b)=0.05〜0.5であるものが好適であ
る。
b/(a+b)の値は必ず0.5以下になる。〔化1〕
式のb/(a+b)が0.05未満、即ちこのポリエー
テルグリコール中のNが5モルパーセントに満たない共
重合組成では、これをポリエステルエラストマーにした
場合に満足な物性が得られない為好ましくない。
る長鎖ポリエステル、即ちソフトセグメントの含量が比
較的少ない場合(10〜50wtパーセント)には、b
/(a+b)の値が0.15〜0.5とポリエーテルグ
リコール中のNの含量が多い(15〜50molパーセ
ント)ことが性能発現上好ましい。一方、ソフトセグメ
ントの含量が比較的多い(50〜90wtパーセント)
場合には、b/(a+b)の値が0.05〜0.15と
ポリエーテルグリコール中のNの含量が少なくても(5
〜15molパーセント)、低温性能等の物性を十分良
好にすることができる。
コールは、アルコール性水酸基の存在化で活性を示す触
媒の存在下、多量のネオペンチルグリコールを仕込み、
純テトラメチレングリコールの解重合が進む高い温度
と、低いTHF濃度即ち高いポリマー濃度とからなる反
応条件で製造される。アルコール性水酸基の存在下で活
性を示す触媒としては、特開昭60−20366号公報
にヘテロポリ酸が、特開昭61−120830号公報に
ヘテロポリ酸の塩が記述されているがこれらを用いるこ
とができる。この際、触媒に対する水またはジオールの
モル比が10以下であるという要件は、本発明のポリエ
ーテルグリコールを与える反応条件では不要である。
を示す触媒は、特にヘテロポリ酸に限定されるものでは
なく、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸なども
用いられる。本発明における好ましいポリエーテルグリ
コールは、前述の特殊な反応条件によって与えられる。
すなわち、ネオペンチルグリコールの共重合比率を高め
ることができるのは、触媒に対するジオールのモル比が
30であっても重合を進めることが出来るので、多量の
ネオペンチルグリコールを仕込むことが出来ることによ
る。また、純ポリ(テトラメチレンオキシ)グリコール
の解重合条件で重合を進める為に、THFのみが連なる
ポリマー分子鎖の形成が抑制される。
コールにおいて、ネオペンチルグリコールの共重合比率
が50molパーセント以下であること、すなわち、N
とNが直接連結される構造が無いことは13C−NMRの
解析から証明できる。その他、この本発明に使用される
好ましいポリエーテルグリコールに関しては特願平3−
38582号に詳しく記述されている。
しては、数平均分子量が400〜6000のものが使用
される。この数平均分子量はGPC法等の種々の方法に
よって測定されるが、通常は末端を無水酢酸でアセチル
化させ、未反応の無水酢酸を酢酸に分解後、アルカリで
逆滴定(末端基滴定法)することにより水酸基価を求
め、その値から求めることが出来る。
重合する最終ポリエーテルエステルのハード/ソフト比
にもよるが、通常は短鎖ポリエステル(ハードセグメン
ト)の平均連鎖長が小さくなり、融点降下が激しくなっ
て耐熱性に劣るため、ポリエステルエラストマーとして
そのまま材料に使用する場合には好ましくない。また、
数平均分子量が6000を越えると、単位重量当りのポ
リエーテルグリコール中の末端基濃度が低くなり、重合
しにくくなるので好ましくない。この重合しやすさと融
点のバランスを考慮すると、数平均分子量は800〜4
000が好ましく、1000〜2500がさらに好まし
い。
ー全体に占める全ポリエーテルグリコールユニット(ソ
フトセグメント)の量は10〜90重量パーセントであ
り、この値はポリエーテルエステルエラストマーを用い
た目的とする最終成型品の要求物性による。この場合の
ポリエーテルグリコールユニットの量とは、ソフトセグ
メントの重量比のことであって、仕込のポリエーテルグ
リコールの全モノマー中に占める重量比のことではな
い。
ーのハードセグメントは短鎖エステルであり、ソフトセ
グメントは長鎖エステルからなるが、ポリエーテル部分
の末端はジカルボン酸成分とエステル結合にて連結し、
ハードセグメントと連なっている。ここでは、ポリエー
テル部分の片末端のエステル結合を構成するユニットも
含めたものを便宜上ソフトセグメントとした。
エステルエラストマー〔ハードセグメント:ポリブチレ
ンテレフタレート、ソフトセグメント:ポリ(テトラメ
チレンオキシ)グリコール〕を例にとれば、ハードセグ
メントおよびソフトセグメントは、以下に示す〔化1
0〕式、〔化11〕式でそれぞれ定義される。 ハードセグメント:
H−NMRにて正確に定量することが可能である。ソフ
トセグメントの量が10重量パーセントより小さいと軟
質性に劣り、エラストマーとしての満足のいく物性は期
待できない。また、この量が90重量パーセントを越え
ると軟質性は相当付与されるが、同時にハードセグメン
トの平均連鎖長が短くなり、物理的架橋点であるハード
ブロックが外力に対して抵抗できずに機械強度が著しく
低下して、もはやエラストマー材料としては用途がなく
なってしまう。また、融点も相当低下するため耐熱性に
も劣り、好ましくない。より好ましいソフトセグメント
の量は25〜75重量パーセントである。
ーがさらに他のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリアミド樹脂等の改質剤として使用される場合
は、50重量パーセント以上のソフトセグメント成分が
含まれるポリエーテルエステルエラストマーを使用する
ことが出来る。このような本発明のポリエーテルエステ
ルエラストマーは、以下に示す公知の方法で製造でき
る。
エステル、過剰量の低分子量グリコールおよびポリエー
テルグリコールを触媒の存在下エステル交換反応させ、
続いて得られる反応生成物を減圧下重縮合する方法、あ
るいはジカルボン酸とグリコール及びポリエーテルグリ
コールを触媒の存在下エステル化反応させ、ついで得ら
れる生成物を重縮合する方法、また予め短鎖ポリエステ
ル(例えばポリブチレンテレフタレート)を作ってお
き、これに他のジカルボン酸やジオールもしくはポリエ
ーテルグリコールを加えたり、もしくは他の共重合ポリ
エステルを添加してエステル交換によりランダム化させ
る方法など何れの方法をとっても良い。
重縮合反応に共通の触媒として、テトラ(イソプロポキ
シ)チタネート、テトラ(n−ブトキシ)チタネートに
代表されるテトラアルキルチタネート、これらテトラア
ルキルチタネートとアルキレングリコールとの反応生成
物、テトラアルキルチタネートの部分加水分解物、チタ
ニウムヘキサアルコキサイドの金属塩、チタニウムヘキ
サアルコキサイドの金属塩、チタンのカルボン酸塩、チ
タニル化合物等のTi系触媒が好ましい他、モノn−ブ
チルモノヒドロキシスズオキサイド、モノn−ブチルス
ズトリアセテート、モノn−ブチルスズモノオクチレー
ト、モノn−ブチルスズモノアセテート等のモノアルキ
ルスズ化合物、ジn−ブチルスズオキサイド、ジn−ブ
チルスズジアセテート、ジフェニルスズオキサイド、ジ
フェニルスズジアセテート、ジn−ブチルスズジオクチ
レート等のジアルキル(またはジアリール)スズ化合物
等が挙げられる。この他Mg、Pb、Zr、Zn等の金
属または金属酸化物触媒が有用である。これらの触媒は
単独で、あるいは2種以上組み合わせて使用しても良
い。
生成ポリマーに対して0.005〜0.5重量パーセン
トが好ましく、特に0.03〜0.2重量パーセントが
好ましい。これら触媒はエステル交換またはエステル化
反応開始時に添加した後、重縮合反応時に再び添加して
もしなくても良い。また、ジカルボン酸やグリコールの
一部としてポリカルボン酸や他官能ヒドロキシ化合物、
オキシ酸等が共重合されていても良い。他官能成分は高
粘度化成分として有効に作用し、その共重合し得る範囲
は3モルパーセント以下である。
るものにはトリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリッ
ト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ブタンテトラ
カルボン酸、グリセリン、ペンタエリスリトールおよび
それらのエステル、酸無水物等を挙げることができる。
このようにして重合したポリエーテルエステルエラスト
マーの分子量は、一般には相対溶液粘度(ηrel )や固
有粘度([η])にて表現される。本発明におけるポリ
エーテルエステルエラストマー0.5gを、o−クロロ
フェノール100mlに溶解し、キャノン・フェンスケ
粘度計を用いて25゜Cにて測定した相対溶液粘度(η
rel )にて評価したところ、ηrel が1.4から2.5
の範囲であると、ポリエーテルエステルエラストマーの
物性に良い影響を与えることが分かっている。
分上がっていないため機械物性が弱く、またリアクター
より払い出す際にストランドの強度が弱くてペレット化
するのが困難であって好ましくない。また、ηrel が
2.5を越えると、溶融粘度が上がりすぎて、リアクタ
ーから払い出しが出来にくくなるために好ましくない。
機械物性とリアクターからの払い出しとのバランスを考
慮すれば、より好ましいηrel は1.5〜2.3であ
る。
エラストマーの製造中または製造後の任意の時期に加え
ることが出来るが、特にポリエーテルグリコールが高温
に曝される時点、例えば重縮合反応に入る時点でポリエ
ーテルグリコールの酸化劣化を防止する為重縮合反応を
阻害せず、また触媒の機能を損なわない酸化防止剤を加
えることが望ましい。
の脂肪族、芳香族又はアルキル基置換芳香族エステル
や、次亜燐酸誘導体、フェニルホスホン酸、フェニルホ
スフィン酸、ジフェニルホスホン酸、ポリホスホネー
ト、ジアルキルペンタエリスリトールジホスファイト、
ジアルキルビスフェノールAジホスファイト等のリン化
合物、フェノール系誘導体特にヒンダードフェノール化
合物、チオエーテル系、ジチオ酸塩系、メルカプトベン
ズイミダゾール系、チオカルバニリド系、チオジプロピ
オン酸エステル等のイオウを含む化合物、スズマレー
ト、ジブチルスズモノオキシド等のスズ系化合物を用い
ることができる。これらは単独で用いても2種以上組み
合わせて用いても構わない。
ステルエラストマー100重量部に対し、0.01〜2
重量部であることが望ましい。また、必要に応じて本発
明におけるポリエーテルグリコールを、それ以外のポリ
エーテルグリコールで一部置換しても良い。かかる置換
に用いられるポリエーテルグリコールとしてポリ(エチ
レンオキシ)グリコール、ポリ(プロピレンオキシ)グ
リコール、ポリ(テトラメチレンオキシ)グリコール、
ポリ(1,2−プロピレンオキシ)グリコール、エチレ
ンオキシドとプロピレンオキシドのブロック又はランダ
ム共重合体、エチレンオキシドとTHFのブロック又は
ランダム共重合体、ポリ(2−メチル−1,3−プロピ
レンオキシ)グリコール、ポリ(プロピレンオキシ)ジ
イミドジ酸等が挙げられる。
本発明におけるポリエーテルグリコールの90重量パー
セント以下の範囲で用いられる。この値が90重量パー
セントを越えると本発明に用いられるポリエーテルグリ
コール中のネオペンチルオキシドユニットの含量にもよ
るが一般的に低温性能等の物性に満足な結果が得られな
い場合があるので好ましくない。これら置換に用いられ
るポリエーテルグリコールの好ましい数平均分子量は4
00〜6000であり、特に1000〜3000が好適
である。好ましい置換ポリエーテルグリコールとしては
ポリ(テトラメチレンオキシ)グリコールが挙げられ
る。
を置換に用いた場合、数平均分子量(Mn)が1800
を越えると、分子量分布(前述のMv/Mn)によって
は結晶化が起こって低温性能に好ましくない結果を与え
る場合がある。ここでは、このMv/Mn値が1.6以
下である、分子量分布の狭いものを用いることが好まし
い。特に好ましくは1.5以下である。
ルエラストマーに対し、必要に応じて更に酸化防止剤、
カオリン、シリカ、マイカ、二酸化チタン、アルミナ、
ガラス繊維、炭素繊維等の充填剤や補強材、ステアリン
酸亜鉛やステアリン酸ビスアマイドのような滑剤ないし
は離型剤、着色の為の染顔料、オクタブロモジフェニ
ル、テトラブロモビスフェノールポリカーボネート等の
難燃化剤、ヒンダードアミン系光安定剤、紫外線吸収
剤、発泡剤、エポキシ化合物やイソシアネート化合物等
の増粘剤、シリコーンオイルやシリコーン樹脂等、公知
の各種添加剤を用いることが出来る。
特に低温性能において優れるのは、ポリ(テトラメチレ
ンオキシ)グリコールの線状構造に基づく結晶化が、ネ
オペンチレンオキシドユニットがランダムに入ることで
阻害されることによる。これにより、ソフトセグメント
のガラス転移温度以上で、ソフトセグメントの分子運動
性が活発になる。
3,3−ジメチルオキセタンとの共重合によってもNと
Tの連鎖ができ、これには種々の公知文献がある。例え
ばTHFと3,3−ジメチルオキセタンの共重合では、
J.Polym.Sci.,Polym.Chem.E
d.,20(12),3377−3385(1982)
においてその連鎖分布を 1H−NMRのダイアッドで調
べて、ランダム共重合が可能なことが示されている。ま
た、J.Polym.Sci.,Polym.Che
m.Ed.,23(8),2283−2289(198
5)には13C−NMRのトリアッドから理想的なランダ
ム共重合も実現されることが示されている。理想的にラ
ンダム共重合することは、〜NN〜連鎖も存在すること
を意味しており、これを13C−NMRにて証明してい
る。
オペンチルグリコール共重合ポリエーテルグリコール
は、ランダム共重合にした場合、共重合比の高い場合は
顕著にN単位が分子鎖中に連続して存在し、共重合効果
に限界がある。これに比べて、本発明における好ましい
ネオペンチルグリコール共重合ポリエーテルグリコール
には、〜NN〜連鎖が存在せず、価格的にも高価な3,
3−ジメチルオキセタンを使用せず、安価なネオペンチ
ルグリコールを用いるために経済的にも優れる。
が、本発明はこれにより限定されるものではない。はじ
めに、ホモポリ(テトラメチレンオキシ)グリコールと
ホモポリ(ネオペンチレンオキシ)グリコールとについ
て 1H−NMR、13C−NMRを測定し、その結果を参
考にして、本発明における長鎖ジオール成分となるポリ
エーテルグリコールのNの連鎖分布を調べる。この時の
試料の調製方法と解析結果とを、参考例1及び参考例2
として以下に詳しく説明する。なお、NMRの測定条件
は、下記の表1に示したとおりである。
を取り付けた500cc3つ口フラスコを60゜Cの湯
浴にセットし、これに200gのテトラヒドロフラン
(THF)と300gの燐タングステン酸6水和物を仕
込み、6時間攪拌を続けた後攪拌を止めて静置した。二
層に分離した上層を取り出し、これに1gの消石灰を加
え、ろ過した後、含まれるTHFを減圧留去し、ポリ
(テトラメチレンオキシ)グリコールを得た。
リコールの 1H−NMRスペクトルを図1に示し、シグ
ナルa〜dを帰属した結果を下記の〔化12〕式に示
す。
し、シグナルa〜fを帰属した結果を下記の〔化13〕
式に示す。
シ)グリコールの主鎖と末端基の 1H及び13C−NMR
スペクトルのケミカルシフトが確認された。 (参考例2)攪拌機及び還流コンデンサーを取り付けた
100cc3つ口フラスコを20゜Cの水浴にセット
し、これに20gのネオペンチルグリコールと20gの
3,3−ジメチルオキセタンを仕込んだ。これに、攪拌
しつつ0.1gの燐タングステン酸6水和物を加える。
しばらくすると急激な反応がみられ、おさまる。これに
1gの炭酸ナトリウムを加え、ろ過してポリ(ネオペン
チレンオキシ)グリコールオリゴマーを得た。
リコールオリゴマーの 1H−NMRスペクトルを図3に
示し、シグナルa〜gを帰属した結果を下記の〔化1
4〕式に示す。
し、シグナルa〜hを帰属した結果を下記の〔化15〕
式に示す。
シ)グリコールの主鎖と、末端基の 1H及び13C−NM
Rスペクトルのケミカルシフトが確認された。そして、
本発明における長鎖ジオール成分として好適なポリエー
テルグリコール二種類を以下のようにして製造し、これ
らが実質的にNN連鎖を含まないことを前記参考例1,
2のNMRの帰属から確認する(製造例1,2)。
ける、〔化2〕式で表されるネオペンチレンオキシド構
造単位(N)と、〔化3〕式で表されるテトラメチレン
オキシド構造単位(T)との比率は、該ポリエーテルグ
リコールを重クロロホルム溶液にし、 1H−NMR(4
00MHz)(日本電子製GX−400 FT−NM
R)にて測定した。また、NとTの連鎖分布を調べるの
に 1H−NMRと同じ溶媒を用いて、同装置にて13C−
NMR測定を行った。測定条件は前述の表1と同じであ
る。
バルブ等一式よりなる分留装置とアンカー羽根を有する
電磁攪拌機とTHF供給口を備えたステンレス板の蓋
と、熱媒の循環するジャケット付きの10リットルステ
ンレス釜が組合わさる反応器に1200gのネオペンチ
ルグリコールと1000gのTHFを仕込み、攪拌し均
一に溶解してからも攪拌しつつ3000gの燐タングス
テン酸6水和物を仕込む。
反応液の温度が85゜Cに達した時を反応開始時間と
し、以降THFの供給により反応液の温度を85゜Cに
コントロールする。反応開始20分後、分留登頂温度を
約63゜Cに設定し、含水THFを留出し始める。この
まま10時間反応を続行すると、反応の途中から触媒層
が分離し始め、触媒層は液滴の分散状態に変化して粘度
が増していく。反応終了時、攪拌を止め、15分経過
後、上の液層3180gを取り出す。約2000ccの
触媒層が残る。
果、ポリマー70wt%、触媒を灰分として0.3wt
%含んでいた。ポリマー、即ちネオペンチルグリコール
共重合のポリ(テトラメチレンオキシ)グリコールの水
酸基価を定量し、これより数平均分子量を求めると18
73であり、 1H−NMRより求めたネオペンチレンオ
キシド構造単位(N)の共重合比率は38モル%であっ
た。
ルを図5に示し、参考例1,2を参考にして、シグナル
a〜iを帰属した結果を下記の〔化16〕式に示す。
のOCH2 基のシグナルeが、参考例2のホモポリ(ネ
オペンチレンオキシ)グリコールの3.11ppm(図
3のシグナルc)に対して3.14ppmと僅かに低磁
場側に観測されており、N連鎖によるケミカルシフトと
異なることがわかった。更に、このものの13C−NMR
スペクトルを図6に示し、参考例1,2を参考にして、
シグナルa〜lを帰属した結果を下記の〔化17〕式に
示す。
のOCH2 基のシグナルkには多重線が認められず、ま
たそのケミカルシフトは77.19ppmで、参考例2
のホモポリ(ネオペンチレンオキシ)グリコールのN連
鎖に由来するシグナルf(77.87ppm)と明らか
に異なっている。これらの情報を明確にする為、図6の
スペクトルを拡大したグラフにより解析した。主鎖のN
に関連するシグナルの13C−NMRスペクトル拡大図を
図7に示す。NのCH3 基がb、 >C< 基がf、OCH
2 基がkに帰属される。
ッド構造で解析した結果について以下に述べる。
シ)グリコールの解析結果から、上記の〔化18〕式に
相当する〜NNN〜があれば、図4に示すようにb=2
2.56ppm(CH3 基)、d=37.09ppm
( >C< 基)、f=77.87ppm(−CH2 −基)
にシグナルが観察されるが、図7にはこのケミカルシフ
トは観測されず、このポリマー(製造例1で得られたポ
リエーテルグリコール)には〜NNN〜結合が無いこと
がわかる。
NT〜があれば、Nユニットの2個のOCH2 基はN側
とT側で非等価となり、OCH2 基に基づく同じ大きさ
のシグナルが2本観測されるはずである。しかし、図7
におけるOCH2 基に基づくシグナルk1は単一であ
り、このポリマー(製造例1で得られたポリエーテルグ
リコール)には〜NNT〜の存在が否定される。
2.49ppm、f1:36.57ppm、k1:7
7.19ppm)は下記の〔化20〕式のように帰属さ
れる。
エーテルグリコールのNに関連する連鎖分布は、〜TN
T〜のみが存在することが分かる。 (製造例2)製造例1に記述した反応器に、450gの
ネオペンチルグリコールと1300gのTHFを仕込
み、攪拌し均一に溶解してからも攪拌しつつ3000g
の燐タングステン酸6水和物を仕込む。
反応液の温度が71゜Cに達した時を反応開始時間と
し、以降THFの供給により反応液の温度を71゜Cに
コントロールする。反応時間40分後、分留塔下部温度
を約69.5゜Cに設定し、含水THFを留出し始め
る。この分留塔下部の含水THFは0.8%前後の水を
含んでいた。かくして24時間反応を続行すると、反応
の途中から触媒層が分離し始め、液滴の分散状態に変化
し、粘度が増していく。反応終了時に攪拌を止め、20
分経過後、上の液層5550gを取り出すと、約200
0ccの触媒層が残る。
果、ポリマーを45wt%、触媒を灰分として0.4w
t%含んでいた。ポリマー即ちネオペンチルグリコール
共重合のポリ(テトラメチレンオキシ)グリコールの水
酸基価を定量し、これより数平均分子量を求めると17
33であり、 1H−NMRよりネオペンチレンオキシド
構造単位(N)の共重合比率は11モル%であった。
エーテルグリコールを長鎖ジオール成分として用い、下
記の実施例1〜11において、本発明のポリエーテルエ
ステルエラストマーを製造した。また、従来のポリエー
テルグリコールを長鎖ジオール成分として用い、比較例
1〜4において、従来のポリエーテルエステルエラスト
マーを製造した。そして、各実施例、比較例で得られた
ポリエーテルエステルエラストマーの物性を、以下の項
目で評価した。
ラストマー0.5gをo−クロロフェノール(和光純薬
製試薬特級)100mlに溶解し、キャノン・フェンス
ケ粘度計を用いて、25゜Cにおける相対溶液粘度(η
rel )を測定した。 〔融点〕SEIKO電子工業社製示差熱量計(DSC−
200)を用い、ポリエーテルエステルエラストマー約
10mgを用い、昇温速度10゜C/min、窒素雰囲
気下(10cc/min)にて吸熱ピークを測定して、
そのトップの温度を調べた。
l)〕JIS K6301に従って25゜Cで測定し
た。 〔硬度〕ショアD硬度を測定した。 〔10%モジュラス〕長さ20mm×幅3mm×厚み2
mmの試験片を用い、ヘッドスピード20mm/min
にて−25゜Cで測定した。
厚み2mmの試験片を用い、ヘッドスピード20mm/
minで−25゜Cにて200%まで引張り、同温度に
て5分間保持し、1分間緩和後の伸度を測定して計算し
た。さらに、ポリエーテルエステルエラストマーのハー
ド/ソフト含量は、得られたエラストマーを重クロロホ
ルム/トリフルオロ酢酸(TFA)=2/1(体積比)
に溶解し、 1H−NMRにて測定した(200MHz、
ブルッカー製AC−200T FT−NMR)。
中のソフトセグメント中のNとTの連鎖は、得られたエ
ラストマーを重クロロホルム/トリフルオロ酢酸(TF
A)=2/1(体積比)に溶解し、13C−NMR( 1H
完全デカップリング)にて測定した(50MHz、ブル
ッカー製AC−200T FT−NMR)。 1H−NM
Rおよび13C−NMRの測定条件を表2に示す。
ーにジメチルテレフタレート(和光純薬製試薬特級、以
下同じ)133g、1,4−ブタンジオール(和光純薬
製試薬特級、以下同じ)148g、製造例1で調製した
ポリエーテルグリコール112g、イルガノックス10
10(チバガイギー製)1.0gを仕込み、窒素置換
後、窒素雰囲気下で200゜Cまで昇温した。
(東京化成製試薬1級、以下同じ)を0.1g添加し
た。同温度で30分間ホールドさせた後に、230゜C
に昇温させ、2時間30分エステル交換反応を行った。
留出してきたメタノール量は理論量の95%であった。
ついで温度を250゜Cにし、30分かけて0.5mm
Hgまで減圧し、その後2時間30分かけて縮合反応を
行ったところ透明な粘ちょう重合体が得られた。
rel )は1.75であり、 1H−NMRから求めたソフ
ト量は43.4wt%であった。得られたエラストマー
は融点(この場合207゜C)よりも30゜C高い温度
で圧縮成形し、各種物性試験に供した。 (実施例2)実施例1で仕込のジメチルテレフタレート
を91g、1,4−ブタンジオールを102g、製造例
1で得られたポリエーテルグリコールを230g用いた
以外は同様に行った。得られたエラストマーの相対溶液
粘度(ηrel )は2.05であり、 1H−NMRから求
めたソフト量は71.1wt%であった。
て製造例2で得られたものを用いた以外は実施例1と同
様に行った。得られたエラストマーの相対溶液粘度(η
rel )は1.70であり、 1H−NMRから求めたソフ
ト量は42.5wt%であった。このエラストマーの 1
H−NMR、13C−NMRをそれぞれ図8,9に示す。
製造例1,2で得られたポリエーテルグリコール及び通
常のポリエーテルエステルエラストマーの 1H−NMR
スペクトルの帰属及び積分強度を参考に行った。その結
果を下記の〔化21〕式に示す。
果を下記の〔化22〕式に示す。13C−NMR解析は、
主にポリエーテルユニット(ソフトセグメント)部分の
NとTの連鎖分布を調べるために行った。
拡大図を図10に示した。ここで、大きな3本のシグナ
ルは溶媒の重クロロホルムの炭素に基ずくものである。
図10から分かるように、ポリエーテルエステルにした
場合も、ネオペンチレンオキシユニットの−CH2 O−
に基づくシグナルhは、原料の製造例1で得られたポリ
エーテルグリコール(図7のk1)と同様に、1本のシ
グナルのみ観察される。従ってここで得られたポリエー
テルエステルエラストマーのソフトセグメントには、〜
TNT〜連鎖のみが存在することが証明された。
トを110g、1,4−ブタンジオールを122g、製
造例2で得られたポリエーテルグリコールを135gに
した以外は実施例3と同様に行った。得られたエラスト
マーの相対溶液粘度(ηrel )は1.75であり、 1H
−NMRから求めたソフト量は53.1wt%であっ
た。
トを91g、1,4−ブタンジオールを102gに、製
造例2で得られたポリエーテルグリコールを158gに
した以外は実施例3と同様に行った。得られたエラスト
マーの相対溶液粘度(ηrel )は1.92であり、 1H
−NMRから求めたソフト量は62.1wt%であっ
た。
トを91g、1,4−ブタンジオールを101gに、製
造例2で得られたポリエーテルグリコールを230gに
した以外は、実施例3と同様に行った。得られたエラス
トマーの相対溶液粘度(ηrel )は2.02であり、 1
H−NMRから求めたソフト量は72.0wt%であっ
た。
マーの 1H及び13C−NMRのスペクトルを、図11、
12にそれぞれ示した。さらに、粘弾性スペクトロメー
ターにより、動的貯蔵弾性率(E’)及びtanδの温
度依存性を調べた。粘弾性スペクトロメーター(DM
A)としては、デュポン・インストラメント社製の98
3DMAを用い、下記の表3に示す測定条件で測定し
た。
共に図13、14に示す。NMRの帰属は実施例3と同
様であり、ポリエーテルエステルエラストマーとしたと
きにソフトセグメントには〜TNT〜連鎖のみが存在す
ることが13C−NMRから証明された。 (実施例7)仕込のポリエーテルグリコールとして、製
造例1で得られたもの130gと数平均分子量(Mn)
=1830、分子量分布(Mv/Mn)=1.42のポ
リ(テトラメチレンオキシ)グリコール(旭化成工業
製)100gとの混合物を用いた以外は、実施例6と同
様に行った。得られたエラストマーの相対溶液粘度(η
rel )は2.12であり、 1H−NMRから求めたソフ
ト量は71.5wt%であった。
ルとして、製造例1で得られたもの160gとポリ(テ
トラメチレンオキシ)グリコールを70g用いた以外
は、実施例7と同様に行った。得られたエラストマーの
相対溶液粘度(ηrel )は2.12であり、 1H−NM
Rから求めたソフト量は71.5wt%であった。
オキシ)グリコールとして保土ヶ谷化学製のPTG−1
000(Mn=1010、Mv/Mn=2.05)を使
用した以外は実施例7と同様に行った。得られたエラス
トマーの相対溶液粘度(ηrel )は2.02であり、 1
H−NMRから求めたソフト量は70.5wt%であっ
た。
ートを100g、イソフタレートを10g、1,4−ブ
タンジオールを122g、ポリエーテルグリコールを1
35gにした以外は実施例3と同様に行った。得られた
エラストマーの相対溶液粘度(ηrel )は1.75であ
り、 1H−NMRから求めたソフト量は42.0wt%
であった。
純薬製試薬特級)を94g、1,4−ブタンジオールを
122g、ポリエーテルグリコールを135g、イルガ
ノックス1010(チバガイギー製)1.0gを仕込
み、窒素置換後、窒素雰囲気下で200゜Cまで昇温し
た。次いでテトライソプロポキシチタネートを0.1g
添加した。同温度で30分間ホールドさせた後に230
゜Cに昇温させ、1時間30分エステル化反応させた。
て0.3mmHgまで減圧し、その後2時間30分かけ
て縮合反応を行ったところ、透明な粘ちょう重合体が得
られた。得られたエラストマーの相対溶液粘度
(ηrel )は1.75であり、 1H−NMRから求めた
ソフト量は40.4wt%であった。 (比較例1)ポリエーテルグリコールとして、実施例7
で用いたポリ(テトラメチレンオキシ)グリコールのみ
を用い、実施例1と全く同じ条件で重合を行った。得ら
れたエラストマーの相対溶液粘度(ηrel )は1.68
であり、 1H−NMRから求めたソフト量は42.4w
t%であった。
て、保土ヶ谷化学製のポリ(テトラメチレンオキシ)グ
リコール(PTG−1800:Mn=1818、Mv/
Mn=2.11)を用い、実施例1と同様に重合を行っ
た。得られたエラストマーの相対溶液粘度(ηrel )は
1.68であり、 1H−NMRから求めたソフト量は4
2.7wt%であった。
て数平均分子量(Mn)=1830、分子量分布(Mv
/Mn)=1.42のポリ(テトラメチレンオキシ)グ
リコール(旭化成工業製)を用い、実施例6と同様に行
った。得られたエラストマーの相対溶液粘度(ηrel )
は2.01であり、 1H−NMRから求めたソフト量は
71.8wt%であった。
マーを、粘弾性スペクトロメーターにかけて、動的貯蔵
弾性率(E’)及びtanδの温度依存性を解析した。
その結果を実施例6の結果と共に図13、14にそれぞ
れ示す。 (比較例4)仕込のポリエーテルグリコールとして製造
例1で得られたもの10gと数平均分子量(Mn)=1
830、分子量分布(Mv/Mn)=1.42のポリ
(テトラメチレンオキシ)グリコール(旭化成工業製)
を220g用い、実施例6と同様に行った。得られたエ
ラストマーの相対溶液粘度(ηrel )は2.05、 1H
−NMRから求めたソフト量は71.0wt%であっ
た。
を、実施例1〜6については比較例1〜3とともに表4
に、実施例7〜9については比較例4とともに表5に、
実施例10および11については表6に示す。
マーが優れた物性を有していることが分かる。また、粘
弾性スペクトロメーターによるE’の温度依存性(図1
3)を見ると本発明のポリエーテルエステルエラストマ
ー(実施例6)は、ソフトセグメントのガラス転移温度
以上になるとE’が急激に小さくなるのに対し、従来品
(比較例3)は徐々に低下することがわかる。
は傾向が異なり、本発明品(実施例6)はtanδのピ
ーク位置は殆ど変わらずに、高さは2.5倍程度になっ
ている。この結果から本発明のポリエーテルエステルエ
ラストマーは、ソフトセグメントの結晶化が全く起こら
ず、ガラス転移温度以上で分子運動性が活発になること
が明かとなった。
マーは、従来のこの種のポリエステルエラストマー(ポ
リエーテルエステルタイプ)に比べて低温で硬化しない
ため、同一硬度で比較した場合、低温特性、耐屈曲性、
耐摩耗性及び弾性回復性の優れたゴム状弾性を有する。
つゴムらしさの要求される熱可塑性エラストマーとして
自動車部品(特にエンジン周り、内装)や、チューブ、
ホース、ギア、電線被覆材等の工業用品、ポリエステル
やポリカーボネート樹脂の耐衝撃性改良材として好適に
使用されるという効果を有する。
グリコールの 1H−NMRスペクトル図である。
オキシ)グリコールの13C−NMRスペクトル図であ
る。
オキシ)グリコールの 1H−NMRスペクトル図であ
る。
オキシ)グリコールの13C−NMRスペクトル図であ
る。
1H−NMRスペクトル図である。
13C−NMRスペクトル図である。
13C−NMRスペクトルにおける各シグナルの拡大図で
ある。
トマーの 1H−NMRスペクトル図である。
トマーの13C−NMRスペクトル図である。
ストマーの13C−NMRスペクトルであって、77pp
m付近を拡大したスペクトル図である。
ストマーの 1H−NMRスペクトル図である。
ストマーの13C−NMRスペクトル図である。
ーと、比較例3のポリエーテルエステルエラストマーと
における、動的貯蔵弾性率(E’)の温度変化を示すグ
ラフである。
ーと、比較例3のポリエーテルエステルエラストマーと
における、tanδの温度変化を示すグラフである。
ー
摩耗性及び弾性回復性の優れたゴム状弾性を有する新規
なポリエステルエラストマーに関する。
ハードセグメントとし、ポリエーテルグリコールをソフ
トセグメントとしてなるポリエーテルエステルブロック
共重合体は、ゴム状弾性を有するポリエステルエラスト
マーとして、電気・電子部品、自動車部品、繊維、フィ
ルム等に用途を拡大しつつあり、熱可塑性エラストマー
の中でも市場の伸びも大きい。
セグメントとしてポリ(テトラメチレンオキシ)グリコ
ールが広く使用されているが、その分子量や分子量分布
によってポリエステルエラストマー中のポリ(テトラメ
チレンオキシ)グリコール成分がその線状構造に由来し
て低温度領域において結晶化を起こし、使用条件によっ
ては低温特性、耐屈曲摩耗性及び弾性回復性等の物性が
不十分となる。
リ(テトラメチレンオキシ)グリコールの分子量分布
(Mv/Mn)を狭く(Mv/Mn≦1.60)し、数
平均分子量(Mn)を比較的小さくする試みがなされて
いる(特公平3−40732号公報)。ここで、分子量
分布(Mv/Mn)は、末端水酸基価より求めた数平均
分子量(Mn)の、式Mv=antilog(0.49
31ogη+3.0646)で規定される粘度平均分子
量(Mv)に対する比で示される値である。但し、ηは
40°Cの温度における溶融粘度をポアズで示したもの
である。
防ぐ目的で、側鎖にアルキル基のついたもの、例えばポ
リ(2−メチル−1,3−プロピレンオキシ)グリコー
ルをソフトセグメントとして使用する発明等(特公平3
−80170号公報)が公知である。
(テトラメチレンオキシ)グリコールの分子量分布(M
v/Mn)を狭くしても、使用できるポリ(テトラメチ
レンオキシ)グリコールの数平均分子量(Mn)は限ら
れており、特に融点を高く設定したいときは、耐熱性と
低温特性、耐屈曲摩耗性及び弾性回復性等との物性バラ
ンスに劣る欠点を有する。
キル基のついたポリエーテルグリコールを使用する場合
には、比較的多量の側鎖にアルキル基のついたポリオキ
シアルキレンユニットを有さないと効果が発現しないこ
とや、原料の環状エーテル(例えばメチルテトラヒドロ
フラン、メチルオキセタン)が高価であることなどか
ら、この方法は工業的には殆ど利用されていないのが現
状である。
のものであり、ソフトセグメント成分となるポリエーテ
ルグリコールを適切に選定することにより、低温特性、
耐屈曲性、耐摩耗性及び弾性回復性の優れたゴム状弾性
を有する新規なポリエーテルエステルエラストマーを提
供することを目的とする。
に、本発明のポリエーテルエステルエラストマーは、
(a)芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘
導体からなるジカルボン酸成分と、(b)脂肪族ジオー
ルまたはそのエステル形成性誘導体からなる短鎖ジオー
ル成分と、(c)下記〔化1〕式で表されるネオペンチ
レンオキシド構造単位をNとし、下記〔化2〕式で表さ
れるテトラメチレンオキシド構造単位をTとしたとき、
NとTとにより構成され、Nの比率が5〜100モルパ
ーセントであり、両端末がアルコール性水酸基であり、
数平均分子量が400〜6000であるポリエーテルグ
リコールからなる長鎖ジオール成分とを共重合してなる
ポリエーテルテステルエラストマーであって、前記ポリ
エーテルグリコール単位が10〜90重量パーセント共
重合されていることを特徴とするポリエーテルテステル
エラストマー。
おいて、前記長鎖ジオール成分をなすポリエーテルグリ
コールは、このポリエーテルグリコールの末端にないN
については、Nを挟んで隣接する構造単位が必ずTであ
り、Nが末端にある場合には、末端にあってアルコール
性水酸基に結合されているNについては、アルコール性
水酸基の反対側でNに隣接する構造単位が必ずTである
構造を有し、かつNを5〜50モルパーセント含むもの
が好適である。
香族ジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体として
は、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレ
ン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカ
ルボン酸、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ジフ
ェノキシエタンジカルボン酸、5−スルホイソフタル酸
及びこれらのエステル形成性誘導体等が挙げられる。
酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、ド
デカンジ酸、ダイマー酸等の脂環式、脂肪族のジカルボ
ン酸及びこれらのエステル形成性誘導体を用いてもよ
い。これらは、単独、もしくは2種以上組み合わせて使
用しても構わない。好適にはテレフタル酸、イソフタル
酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸が用いられる。
は、通常、分子量が300以下の脂肪族ジオール及びそ
のエステル形成性誘導体が用いられる。例えば、エチレ
ングリコール、1,3−プロピレンジオール、1,4−
ブタンジオール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメ
チレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチ
レングリコール及びこれらのエステル形成性誘導体が挙
げられる。
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロ
デカンジメタノール等の脂環式ジオール及びこれらのエ
ステル形成性誘導体、キシリレングリコール、ビス(p
−ヒドロキシ)ジフェニル、ビス(p−ヒドロキシフェ
ニル)プロパン、2,2−ビス[4−(2−ヒドロキシ
エトキシ)フェニル]プロパン、ビス[4(2−ヒドロ
キシ)フェニル]スルホン、1,1−ビス[4−(2−
ヒドロキシエトキシ)フェニル]シクロヘキサン等、及
びこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
ブタンジオール及びこれらのエステル形成性誘導体が挙
げられる。上記の芳香族ジカルボン酸及びこれらのエス
テル形成性誘導体と、脂肪族ジオール及びこれらのエス
テル形成性誘導体との組合せにより、ポリエステルエラ
ストマーのハードセグメント即ち短鎖ポリエステルが構
成される。芳香族ジカルボン酸及びこれらのエステル形
成性誘導体と脂肪族ジオール及びこれらのエステル形成
性誘導体との仕込みのモル比は1:1.2〜1:2.
5、好ましくは1:1.5〜1:2.2である。
レフタル酸ジエステルと、エチレングリコールまたは
1,4−ブタンジオールとの組合せ(すなわち、ポリエ
チレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレー
ト)である。そして、ポリブチレンテレフタレートをハ
ードセグメントに使用することがより好ましい。この理
由は、ポリブチレンテレフタレートは結晶化速度が大き
く成型性が優れること、ポリエーテルエステルエラスト
マーとしてもゴム弾性、機械的性質、耐熱性、耐化学薬
品性等の物性バランスがよく備わっていること等によ
る。
エステル形成性誘導体を15モルパーセント以内、また
は他のジオール及びそのエステル形成性誘導体を15モ
ルパーセント以内加えて使用することもできる。本発明
のポリエーテルエステルエラストマーにおけるソフトセ
グメント、即ち長鎖ポリエステルを構成するポリエーテ
ルグリコールは、下記に示すN〔化5〕とT〔化6〕よ
り構成され、Nの比率が5〜100モルパーセントであ
り、両末端がアルコール性水酸基であり、数平均分子量
が400〜6000であるポリエーテルグリコールであ
る。
3,3−ジメチルオキセタン(3,3−DMO)の単独
カチオン重合、3,3−DMOとネオペンチルグリコー
ル(NPG)とのカチオン共重合、3,3−DMOとテ
トラヒドロフラン(THF)のカチオン共重合、3,3
−DMOとNPGとTHFのカチオン三元共重合または
ネオペンチルグリコールとテトラヒドロフランを原料と
して、アルコール性水酸基の存在下で活性を示す触媒の
存在下、純テトラメチレングリコールの解重合が進行す
る反応条件下において製造することが出来る。
ーにおけるソフトセグメントを構成するポリエーテルグ
リコールとしては、その末端にないNについては、Nを
挟んで隣接する構造単位が必ずTであり、Nが末端にあ
る場合には、末端にあってアルコール性水酸基の反対側
でNに隣接する構造単位が必ずTである構造を有し、か
つNが5〜50モルパーセントであるものが好適であ
る。
が必ず50モルパーセント以下になる。Nが5モルパー
セントに満たない共重合組織では、これをポリエステル
エラストマーにした場合に満足な物性が得られない為好
ましくない。
る長鎖ポリエステル、即ちソフトセグメントの含量が比
較的少ない場合(10〜50wtパーセント)には、前
記ポリエーテルグリコール中のNの含量が多い(15〜
50molパーセント)ことが性能発現上、好ましい。
ー方、ソフトセグメントの含量が比較的多い(50〜9
0wtパーセント)場合には、Nの含量が少なくても
(5〜15molパーセント)、低温性能等の物性を十
分良好にすることができる。
コールは、アルコール性水酸基の存在化で活性を示す触
媒の存在下、多量のネオペンチルグリコールを仕込み、
純テトラメチレングリコールの解重合が進む高い温度
と、低いTHF濃度即ち高いポリマー濃度とからなる反
応条件で製造される。アルコール性水酸基の存在下で活
性を示す触媒としては、特開昭60−20366号公報
にヘテロポリ酸が、特開昭61−120830号公報に
ヘテロポリ酸の塩が記述されているがこれらを用いるこ
とができる。この際、触媒に対する水またはジオールの
モル比が10以下であるという要件は、本発明のポリエ
ーテルグリコールを与える反応条件では不要である。
を示す触媒は、特にヘテロポリ酸に限定されるものでは
なく、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸なども
用いられる。本発明における好ましいポリエーテルグリ
コールは、前述の特殊な反応条件によって与えられる。
すなわち、ネオペンチルグリコールの共重合比率を高め
ることができるのは、触媒に対するジオールのモル比が
30であっても重合を進めることが出来るので、多量の
ネオペンチルグリコールを仕込むことが出来ることによ
る。また、純ポリ(テトラメチレンオキシ)グリコール
の解重合条件で重合を進める為に、THFのみが連なる
ポリマー分子鎖の形成が抑制される。
コールにおいて、ネオペンチルグリコールの共重合比率
が50molパーセント以下であること、すなわち、N
とNが直接連結される構造が無いことは13C−NMR
の解析から証明できる。その他、この本発明に使用され
る好ましいポリエーテルグリコールに関しては特願平3
−38582号に詳しく記述されている。
しては、数平均分子量が400〜6000のものが使用
される。この数平均分子量はGPC法等の挿々の方法に
よって測定されるが、通常は末端を無水酢酸でアセチル
化させ、未反応の無水酢酸を酢酸に分解後、アルカリで
逆滴定(末端基滴定法)することにより水酸基価を求
め、その値から求めることが出来る。
重合する最終ポリエーテルエステルのハード/ソフト比
にもよるが、通常は短鎖ポリエステル(ハードセグメン
ト)の平均連鎖長が小さくなり、融点降下が激しくなっ
て耐熱性に劣るため、ポリエステルエラストマーとして
そのまま材料に使用する場合には好ましくない。また、
数平均分子量が6000を越えると、単位重量当りのポ
リエーテルグリコール中の末端基濃度が低くなり、重合
しにくくなるので好ましくない。この重合しやすさと融
点のバランスを考慮すると、数平均分子量は800〜4
000が好ましく、1000〜2500がさらに好まし
い。
ー全体に占める全ポリエーテルグリコールユニット(ソ
フトセグメント)の量は10〜90重量パーセントであ
り、この値はポリエーテルエステルエラストマーを用い
た目的とする最終成型品の要求物性による。この場合の
ポリエーテルグリコールユニットの量とは、ソフトセグ
メントの重量比のことであって、仕込のポリエーテルグ
リコールの全モノマー中に占める重量比のことではな
い。
ーのハードセグメントは短鎖エステルであり、ソフトセ
グメントは長鎖エステルからなるが、ポリエーテル部分
の末端はジカルボン酸成分とエステル結合にて連結し、
ハードセグメントと連なっている。ここでは、ポリエー
テル部分の片末端のエステル結合を構成するユニットも
含めたものを便宜上ソフトセグメントとした。
エステルエラストマー〔ハードセグメント:ポリブチレ
ンテレフタレート、ソフトセグメント:ポリ(テトラメ
チレンオキシ)グリコール〕を例にとれば、ハードセグ
メントおよびソフトセグメントは、以下に示す〔化7〕
式、〔化8〕式でそれぞれ定義される。 ハードセグメント:
H−NMRにて正確に定量することが可能である。ソフ
トセグメントの量が10重量パーセントより小さいと軟
質性に劣り、エラストマーとしての満足のいく物性は期
待できない。また、この量が90重量パーセントを越え
ると軟質性は相当付与されるが、同時にハードセグメン
トの平均連鎖長が短くなり、物理的架橋点であるハード
ブロックが外力に対して抵抗できずに機械強度が著しく
低下して、もはやエラストマー材料としては用途がなく
なってしまう。また、融点も相当低下するため耐熱性に
も劣り、好ましくない。より好ましいソフトセグメント
の量は25〜75重量パーセントである。
ーがさらに他のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリアミド樹脂等の改質剤として使用される場合
は、50重量パーセント以上のソフトセグメント成分が
含まれるポリエーテルエステルエラストマーを使用する
ことが出来る。このような本発明のポリエーテルエステ
ルエラストマーは、以下に示す公知の方法で製造でき
る。
エステル、過剰量の低分子量グリコールおよびポリエー
テルグリコールを触媒の存在下エステル交換反応させ、
続いて得られる反応生成物を減圧下重縮合する方法、あ
るいはジカルボン酸とグリコール及びポリエーテルグリ
コールを触媒の存在下エステル化反応させ、ついで得ら
れる生成物を重縮合する方法、また予め短鎖ポリエステ
ル(例えばポリブチレンテレフタレート)を作ってお
き、これに他のジカルボン酸やジオールもしくはポリエ
ーテルグリコールを加えたり、もしくは他の共重合ポリ
エステルを添加してエステル交換によりランダム化させ
る方法など何れの方法をとっても良い。
重縮合反応に共通の触媒として、テトラ(イソプロポキ
シ)チタネート、テトラ(n−ブトキシ)チタネートに
代表されるテトラアルキルチタネート、これらテトラア
ルキルチタネートとアルキレングリコールとの反応生成
物、テトラアルキルチタネートの部分加水分解物、チキ
タニウムヘキサアルコキサイドの金属塩、チタニウムヘ
キサアルコキサイドの金属塩、チタンのカルボン酸塩、
チタニル化合物等のTi系触媒が好ましい他、モノn−
ブチルモノヒドロキシスズオキサイド、モノn−ブチル
スズトリアセテート、モノn−ブチルスズモノオクチレ
ート、モノn−ブチルスズモノアセテート等のモノアル
キルスズ化合物、ジn−ブチルスズオキサイド、ジn−
ブチルスズジアセテート、ジフェニルスズオキサイド、
ジフェニルスズジアセテート、ジn−ブチルスズジオク
チレート等のジアルキル(またはジアリール)スズ化合
物等が挙げられる。この他Mg、Pb、Zr、Zn、S
b等の金属または金属酸化物触媒が有用である。これら
の触媒は単独で、あるいは2種以上組み合わせて使用し
ても良い。特に単独で使用する場合には、テトラアルキ
ルチタネート、または三酸化アンチモンが、組み合わせ
て使用する場合にはテトラアルキルチタネートと酢酸マ
グネシウムを用いることが好ましい。
生成ポリマーに対して0.005〜0.5重量パーセン
トが好ましく、特に0.03〜0.2重量パーセントが
好ましい。これら触媒はエステル交換またはエステル化
反応開始時に添加した後、重縮合反応時に再び添加して
もしなくても良い。また、ジカルボン酸やグリコールの
一部としてポリカルボン酸や他官能ヒドロキシ化合物、
オキシ酸等が共重合されていても良い。他官能成分は高
粘度化成分として有効に作用し、その共重合し得る範囲
は3モルパーセント以下である。
るものにはトリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリッ
ト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ブタンテトラ
カルボン酸、グリセリン、ペンタエリスリトールおよび
それらのエステル、酸無水物等を挙げることができる。
このようにして重合したポリエーテルエステルエラスト
マーの分子量は、一般には相対溶液粘度(ηreL)や
固有粘度([η])にて表現される。本発明におけるポ
リエーテルエステルエラストマー0.5gを、o−クロ
ロフェノール100mlに溶解し、キャノン・フェンス
ケ粘度計を用いて25°Cにて測定した相対溶液粘度
(ηreL)にて評価したところ、ηreLが1.4か
ら2.5の範囲であると、ポリエーテルエステルエラス
トマーの物性に良い影響を与えることが分かっている。
十分上がっていないため機械物性が弱く、またリアクタ
ーより払い出す際にストランドの強度が弱くてペレット
化するのが困難であって好ましくない。また、ηreL
が2.5を越えると、溶融粘度が上がりすぎて、リアク
ターから払い出しが出来にくくなる場合がある。機械物
性とリアクターからの払い出しとのバランスを考慮すれ
ば、より好ましいηreLは1.5〜2.3である。
エラストマーの製造中または製造後の任意の時期に加え
ることが出来るが、特にポリエーテルグリコールが高温
に曝される時点、例えば重縮合反応に入る時点でポリエ
ーテルグリコールの酸化劣化を防止する為重縮合反応を
阻害せず、また触媒の機能を損なわない酸化防止剤を加
えることが望ましい。
の脂肪族、芳香族又はアルキル基置換芳香族エステル
や、次亜燐酸誘導体、フェニルホスホン酸、フェニルホ
スフィン酸、ジフェニルホスホン酸、ポリホスホネー
ト、ジアルキルペンタエリスリトールジホスファイト、
ジアルキルビスフェノールAジホスファイト等のリン化
合物、フェノール系誘導体特にヒンダードフェノール化
合物、チオエーテル系、ジチオ酸塩系、メルカプトベン
ズイミダゾール系、チオカルバニリド系、チオジプロピ
オン酸エステル等のイオウを含む化合物、スズマレー
ト、ジブチルスズモノオキシド等のスズ系化合物を用い
ることができる。これらは単独で用いても2種以上組み
合わせて用いても構わない。
ステルエラストマー100重量部に対し、0.01〜2
重量部であることが望ましい。また、必要に応じて本発
明におけるポリエーテルグリコールを、それ以外のポリ
エーテルグリコールで一部置換しても良い。かかる置換
に用いられるポリエーテルグリコールとしてポリ(エチ
レンオキシ)グリコール、ポリ(プロピレンオキシ)グ
リコール、ポリ(テトラメチレンオキシ)グリコール、
ポリ(1,2−プロピレンオキシ)グリコール、エチレ
ンオキシドとプロピレンオキシドのブロック又はランダ
ム共重合体、エチレンオキシドとTHFのブロック又は
ランダム共重合体、ポリ(2−メチル−1,3−プロピ
レンオキシ)グリコール、ポリ(プロピレンオキシ)ジ
イミドジ酸等が挙げられる。
本発明におけるポリエーテルグリコールの90重量パー
セント以下の範囲で用いられる。この値が90重量パー
セントを越えると本発明に用いられるポリエーテルグリ
コール中のNの含量にもよるが一般的に低温性能等の物
性に満足な結果が得られない場合があるので好ましくな
い。これら置換に用いられるポリエーテルグリコールの
好ましい数平均分子量は400〜6000であり、特に
1000〜3000が好適である。好ましい置換ポリエ
ーテルグリコールとしてはポリ(テトラメチレンオキ
シ)グリコールが挙げられる。
を置換に用いた場合、数平均分子量(Mn)が1800
を越えると、分子量分布(前述のMv/Mn)によって
は結晶化が起こって低温性能に好ましくない結果を与え
る場合がある。ここでは、このMv/Mn値が1.6以
下である、分子量分布の狭いものを用いることが好まし
い。特に好ましくは1.5以下である。
エラストマーに対し必要に応じて更に酸化防止剤、カオ
リン、シリカ、マイカ、二酸化チタン、アルミナ、炭酸
カルシウム、ケイ酸カルシウム、クレー、カオリン、ケ
イソウ土、アスベスト、硫酸バリウム、硫酸アルミニウ
ム、硫酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、二硫化
モリブデン、グラファイト、ガラス繊維、炭素繊維等の
充填剤や補強材、ステアリン酸亜鉛やステアリン酸ビス
アマイドのような滑剤ないしは離型剤、着色の為のカー
ボンブラック、群青、酸化チタン、亜鉛華、ぺんがら、
紺青、アゾ顔料、ニトロ顔料、レーキ顔料、フタロシア
ニン顔料等の染顔料、オクタブロモジフェニル、テトラ
ブロモビスフェノールポリカーボネート等の難燃化剤、
ヒンダードアミン系光安定剤、紫外線吸収剤、発泡剤、
エポキシ化合物やイソシアネート化合物等の増粘剤、シ
リコーンオイルやシリコーン樹脂等、公知の各種添加剤
を用いることが出来る。
特に低温性能において優れるのは、ポリ(テトラメチレ
ンオキシ)グリコールの線状構造に基づく結晶化が、N
がランダムに入ることで阻害されることによる。これに
より、ソフトセグメントのガラス転移温度以上で、ソフ
トセグメントの分子運動性が活発になる。
3,3−ジメチルオキセタンとの共重合によってもNと
Tの連鎖ができ、これには種々の公知文献がある。例え
ばTHFと3,3−ジメチルオキセタンの共重合では、
J.Polym.Sci.,Polym.Chem.E
d.,20(12),3377−3385(1982)
においてその連鎖分布を1H−NMRのダイアッドで調
べて、ランダム共重合が可能なことが示されている。ま
た、J.Polym.Sci.,Polym.Che
m.Ed.,23(8),2283−2289(198
5)には13C−NMRのトリアッドから理想的なラン
ダム共重合も実現されることが示されている。理想的に
ランダム共重合することは、〜NN〜連鎖も存在するこ
とを意味しており、これを13C−NMRにて証明して
いる。
オペンチルグリコール共重合ポリエーテルグリコール
は、ランダム共重合にした場合、共重合比の高い場合は
顕著にN単位が分子鎖中に連続して存在し、共重合効果
に限界がある。これに比べて、本発明における好ましい
ネオペンチルグリコール共重合ポリエーテルグリコール
には、〜NN〜連鎖が存在せず、価格的にも高価な3,
3−ジメチルオキセタンを使用せず、安価なネオペンチ
ルグリコールを用いるために経済的にも優れる。
が、本発明はこれにより限定されるものではない。はじ
めに、ホモポリ(テトラメチレンオキシ)グリコールと
ホモポリ(ネオペンチレンオキシ)グリコールとについ
て1H−NMR、13C−NMRを測定し、その結果を
参考にして、本発明における長鎖ジオール成分となるポ
リエーテルグリコールのNの連鎖分布を調べる。この時
の試料の調製方法と解析結果とを、参考例1及び参考例
2として以下に詳しく説明する。なお、NMRの測定条
件は、下記の表1に示したとおりである。
を取り付けた500cc3つ口フラスコを60°Cの湯
浴にセットし、これに200gのテトラヒドロフラン
(THF)と300gの燐タングステン酸6水和物を仕
込み、6時間攪拌を続けた後攪拌を止めて静置した。二
層に分離した上層を取り出し、これに1gの消石灰を加
え、ろ過した後、含まれるTHFを減圧留去し、ポリ
(テトラメチレンオキシ)グリコールを得た。
リコールの1H−NMRスペクトルを図1に示し、シグ
ナルa〜dを帰属した結果を下記の〔化9〕式に示す。
示し、シグナルa〜fを帰属した結果を下記の〔化1
0〕式に示す。
シ)グリコールの主鎖と末端基の1H及び13C−NM
Rスペクトルのケミカルシフトが確認された。 (参考例2)攪拌機及び還流コンデンサーを取り付けた
100cc3つ口フラスコを20°Cの水浴にセット
し、これに20gのネオペンチルグリコールと20gの
3,3−ジメチルオキセタンを仕込んだ。これに、攪拌
しつつ0.1gの燐タングステン酸6水和物を加える。
しばらくすると急激な反応がみられ、おさまる。これに
1gの炭酸ナトリウムを加え、ろ過してポリ(ネオペン
チレンオキシ)グリコールオリゴマーを得た。
リコールオリゴマーの1H−NMRスペクトルを図3に
示し、シグナルa〜gを帰属した結果を下記の〔化1
1〕式に示す。
示し、シグナルa〜hを帰属した結果を下記の〔化1
2〕式に示す。
シ)グリコールの主鎖と、末端基の1H及び13C−N
MRスペクトルのケミカルシフトが確認された。そし
て、本発明における長鎖ジオール成分として好適なポリ
エーテルグリコール二種類を以下のようにして製造し、
これらが実質的にNN連鎖を含まないことを前記参考例
1,2のNMRの帰属から確認する(製造例1,2)。
ける、NとTとの比率は、該ポリエーテルグリコールを
重クロロホルム溶液にし、1H−NMR(400MH
z)(日本電子製GX−400 FT−NMR)にて測
定した。また、NとTの連鎖分布を調べるのに1H−N
MRと同じ溶媒を用いて、同装置にて13C−NMR測
定を行った。測定条件は前述の表1と同じである。
バルブ等一式よりなる分留装置とアンカー羽根を有する
電磁攪拌機とTHF供給口を備えたステンレス板の蓋
と、熱媒の循環するジャケット付きの10リットルステ
ンレス釜が組合わさる反応器に1200gのネオペンチ
ルグリコールと1000gのTHFを仕込み、攪拌し均
一に溶解してからも攪拌しつつ3000gの燐タングス
テン酸6水和物を仕込む。
反応液の温度が85°Cに達した時を反応開始時間と
し、以降THFの供給により反応液の温度を85°Cに
コントロールする。反応開始20分後、分留登頂温度を
約63°Cに設定し、含水THFを留出し始める。この
まま10時間反応を続行すると、反応の途中から触媒層
が分離し始め、触媒層は液滴の分散状態に変化して粘度
が増していく。反応終了時、攪拌を止め、15分経過
後、上の液層3180gを取り出す。約2000ccの
触媒層が残る。
果、ポリマー70wt%、触媒を灰分として0.3wt
%含んでいた。ポリマー、即ちネオペンチルグリコール
共重合のポリ(テトラメチレンオキシ)グリコールの水
酸基価を定量し、これより数平均分子量を求めると18
73であり、1H−NMRより求めたネオペンチレンオ
キシド構造単位(N)の共重合比率は38モル%であっ
た。
ルを図5に示し、参考例1,2を参考にして、シグナル
a〜iを帰属した結果を下記の〔化13〕式に示す。
のOCH2基のシグナルeが、参考例2のホモポリ(ネ
オペンチレンオキシ)グリコールの3.11ppm(図
3のシグナルc)に対して3.14ppmと僅かに低磁
場側に観測されており、N連鎖によるケミカルシフトと
異なることがわかった。更に、このものの13C−NM
Rスペクトルを図6に示し、参考例1,2を参考にし
て、シグナルa〜1を帰属した結果を下記の〔化14〕
式に示す。
のOCH2基のシグナルkには多重線が認められず、ま
たそのケミカルシフトは77.19ppmで、参考例2
のホモポリ(ネオペンチレンオキシ)グリコールのN連
鎖に由来するシグナルf(77.87ppm)と明らか
に異なっている。これらの情報を明確にする為、図6の
スペクトルを拡大したグラフにより解析した。主鎖のN
に関連するシグナルの13C−NMRスペクトル拡大図
を図7に示す。NのCH3基がb、>C<基がf、OC
H2基がkに帰属される。
ッド構造で解析した結果について以下に述べる。
シ)グリコールの解析結果から、上記の〔化15〕式に
相当する〜NNN〜があれば、図4に示すようにb=2
2.56ppm(CH3基)、d=37.09ppm
(>C<基)、f=77.87ppm(−CH2−基)
にシグナルが観察されるが、図7にはこのケミカルシフ
トは観測されず、このポリマー(製造例1で得られたポ
リエーテルグリコール)には〜NNN〜結合が無いこと
がわかる。
NT〜があれば、Nユニットの2個のOCH2基はN側
とT側で非等価となり、OCH2基に基づく同じ大きさ
のシグナルが2本観測されるはずである。しかし、図7
におけるOCH2基に基づくシグナルk1は単一であ
り、このポリマー(製造例1で得られたポリエーテルグ
リコール)には〜NNT〜の存在が否定される。
2.49ppm、f1:36.57ppm、k1:7
7.19ppm)は下記の〔化17〕式のように帰属さ
れる。
エーテルグリコールのNに関連する連鎖分布は、〜TN
T〜のみが存在することが分かる。 (製造例2)製造例1に記述した反応器に、450gの
ネオペンチルグリコールと1300gのTHFを仕込
み、攪拌し均一に溶解してからも攪拌しつつ3000g
の燐タングステン酸6水和物を仕込む。
反応液の温度が71°Cに達した時を反応開始時間と
し、以降THFの供給により反応液の温度を71°Cに
コントロールする。反応時間40分後、分留塔下部温度
を約69.5°Cに設定し、含水THFを留出し始め
る。この分留塔下部の含水THFは0.8%前後の水を
含んでいた。かくして24時間反応を続行すると、反応
の途中から触媒層が分離し始め、液滴の分散状態に変化
し、粘度が増していく。反応終了時に攪拌を止め、20
分経過後、上の液層5550gを取り出すと、約200
0ccの触媒層が残る。
果、ポリマーを45wt%、触媒を灰分として0.4w
t%含んでいた。ポリマー即ちネオペンチルグリコール
共重合のポリ(テトラメチレンオキシ)グリコールの水
酸基価を定量し、これより数平均分子量を求めると17
33であり、1H−NMRよりネオペンチレンオキシド
構造単位(N)の共重合比率は11モル%であった。
エーテルグリコールを長鎖ジオール成分として用い、下
記の実施例1〜11において、本発明のポリエーテルエ
ステルエラストマーを製造した。また、従来のポリエー
テルグリコールを長鎖ジオール成分として用い、比較例
1〜4において、従来のポリエーテルエステルエラスト
マーを製造した。そして、各実施例、比較例で得られた
ポリエーテルエステルエラストマーの物性を、以下の項
目で評価した。
ラストマー0.5gをo−クロロフェノール(和光純薬
製試薬特級)100mlに溶解し、キャノン・フェンス
ケ粘度計を用いて、25°Cにおける相対溶液粘度(η
reL)を測定した。 〔融点〕SEIKO電子工業社製示差熱量計(DSC−
200)を用い、ポリエーテルエステルエラストマー約
10mgを用い、昇温速度10°C/min、窒素雰囲
気下(10cc/min)にて吸熱ピークを測定して、
そのトップの温度を調べた。
l)〕JIS K6301に従って25°Cで測定し
た。 〔硬度〕ショアD硬度を測定した。 〔10%モジュラス〕長さ20mm×幅3mm×厚み2
mmの試験片を用い、ヘッドスピード20mm/min
にて−25°Cで測定した。
厚み2mmの試験片を用い、ヘッドスピード20mm/
minで−25°Cにて200%まで引張り、同温度に
て5分間保持し、1分間緩和後の伸度を測定して計算し
た。さらに、ポリエーテルエステルエラストマーのハー
ド/ソフト含量は、得られたエラストマーを重クロロホ
ルム/トリフルオロ酢酸(TFA)=2/1(体積比)
に溶解し、1H−NMRにて測定した(200MHz、
ブルッカー製AC−200T FT−NMR)。
中のソフトセグメント中のNとTの連鎖は、得られたエ
ラストマーを重クロロホルム/トリフルオロ酢酸(TF
A)=2/1(体積比)に溶解し、13C−NMR(1
H完全デカップリング)にて測定した(50MHz、ブ
ルッカー製AC−200T FT−NMR)。1H−N
MRおよび13C−NMRの測定条件を表2に示す。
ーにジメチルテレフタレート(和光純薬製試薬特級、以
下同じ)133g、1,4−ブタンジオール(和光純薬
製試薬特級、以下同じ)148g、製造例1で調製した
ポリエーテルグリコール112g、イルガノックス10
10(チバガイギー製)1.0gを仕込み、窒素置換
後、窒素雰囲気下で200°Cまで昇温した。
(東京化成製試薬1級、以下同じ)を0.1g添加し
た。同温度で30分間ホールドさせた後に、230°C
に昇温させ、2時間30分エステル交換反応を行った。
留出してきたメタノール量は理論量の95%であった。
ついで温度を250°Cにし、30分かけて0.5mm
Hgまで減圧し、その後2時間30分かけて縮合反応を
行ったところ透明な粘ちょう重合体が得られた。
reL)は1.75であり、1H−NMRから求めたソ
フト量は43.4wt%であった。得られたエラストマ
ーは融点(この場合207°C)よりも30°C高い温
度で圧縮成形し、各種物性試験に供した。 (実施例2)実施例1で仕込のジメチルテレフタレート
を91g、1,4−ブタンジオールを102g、製造例
1で得られたポリエーテルグリコールを230g用いた
以外は同様に行った。得られたエラストマーの相対溶液
粘度(ηreL)は2.05であり、1H一NMRから
求めたソフト量は71.1wt%であった。
て製造例2で得られたものを用いた以外は実施例1と同
様に行った。得られたエラストマーの相対溶液粘度(η
reL)は1.70であり、1H−NMRから求めたソ
フト量は42.5wt%であった。このエラストマーの
1H−NMR、13C−NMRをそれぞれ図8,9に示
す。
製造例1,2で得られたポリエーテルグリコール及び通
常のポリエーテルエステルエラストマーの1H−NMR
スペクトルの帰属及び積分強度を参考に行った。その結
果を下記の〔化18〕式に示す。
結果を下記の〔化19〕式に示す。13C−NMR解析
は、主にポリエーテルユニット(ソフトセグメント)部
分のNとTの連鎖分布を調べるために行った。
拡大図を図10に示した。ここで、大きな3本のシグナ
ルは溶媒の重クロロホルムの炭素に基ずくものである。
図10から分かるように、ポリエーテルエステルにした
場合も、ネオペンチレンオキシユニットの−CH2O−
に基づくシグナルhは、原料の製造例1で得られたポリ
エーテルグリコール(図7のk1)と同様に、1本のシ
グナルのみ観察される。従ってここで得られたポリエー
テルエステルエラストマーのソフトセグメントには、〜
TNT〜連鎖のみが存在することが証明された。
トを110g、1,4−ブタンジオールを122g、製
造例2で得られたポリエーテルグリコールを135gに
した以外は実施例3と同様に行った。得られたエラスト
マーの相対溶液粘度(ηreL)は1.75であり、1
H−NMRから求めたソフト量は53.1wt%であっ
た。
トを91g、1,4−ブタンジオールを102gに、製
造例2で得られたポリエーテルグリコールを158gに
した以外は実施例3と同様に行った。得られたエラスト
マーの相対溶液粘度(ηreL)は1.92であり、1
H−NMRから求めたソフト量は62.1wt%であっ
た。
トを91g、1,4−ブタンジオールを101gに、製
造例2で得られたポリエーテルグリコールを230gに
した以外は、実施例3と同様に行った。得られたエラス
トマーの相対溶液粘度(ηreL)は2.02であり、
1H−NMRから求めたソフト量は72.0wt%であ
った。
マーの1H及び13C−NMRのスペクトルを、図1
1、12にそれぞれ示した。さらに、粘弾性スペクトロ
メーターにより、動的貯蔵弾性率(E’)及びtanδ
の温度依存性を調べた。粘弾性スペクトロメーター(D
MA)としては、デュポン・インストラメント社製の9
83DMAを用い、下記の表3に示す測定条件で測定し
た。
共に図13、14に示す。NMRの帰属は実施例3と同
様であり、ポリエーテルエステルエラストマーとしたと
きにソフトセグメントには〜TNT〜連鎖のみが存在す
ることが13C−NMRから証明された。 (実施例7)仕込のポリエーテルグリコールとして、製
造例1で得られたもの130gと数平均分子量(Mn)
=1830、分子量分布(Mv/Mn)=1.42のポ
リ(テトラメチレンオキシ)グリコール(旭化成工業
製)100gとの混合物を用いた以外は、実施例6と同
様に行った。得られたエラストマーの相対溶液粘度(η
reL)は2.12であり、1H−NMRから求めたソ
フト量は71.5wt%であった。
ルとして、製造例1で得られたもの160gとポリ(テ
トラメチレンオキシ)グリコールを70g用いた以外
は、実施例7と同様に行った。得られたエラストマーの
相対溶液粘度(ηreL)は2.12であり、1H−N
MRから求めたソフト量は71.5wt%であった。
オキシ)グリコールとして保土ヶ谷化学製のPTG−1
000(Mn=1010、Mv/Mn=2.05)を使
用した以外は実施例7と同様に行った。得られたエラス
トマーの相対溶液粘度(ηreL)は2.02であり、
1H−NMRから求めたソフト量は70.5wt%であ
った。
ートを100g、イソフタレートを10g、1,4−ブ
タンジオールを122g、ポリエーテルグリコールを1
35gにした以外は実施例3と同様に行った。得られた
エラストマーの相対溶液粘度(ηreL)は1.75で
あり、1H−NMRから求めたソフト量は42.0wt
%であった。
純薬製試薬特級)を94g、1,4−ブタンジオールを
122g、ポリエーテルグリコールを135g、イルガ
ノックス1010(チバガイギー製)1.0gを仕込
み、窒素置換後、窒素雰囲気下で200°Cまで昇温し
た。次いでテトライソプロポキシチタネートを0.1g
添加した。同温度で30分間ホールドさせた後に230
°Cに昇温させ、1時間30分エステル化反応させた。
て0.3mmHgまで減圧し、その後2時間30分かけ
て縮合反応を行ったところ、透明な粘ちょう重合体が得
られた。得られたエラストマーの相対溶液粘度(η
reL)は1.75であり、1H−NMRから求めたソ
フト量は40.4wt%であった。 (比較例1)ポリエーテルグリコールとして、実施例7
で用いたポリ(テトラメチレンオキシ)グリコールのみ
を用い、実施例1と全く同じ条件で重合を行った。得ら
れたエラストマーの相対溶液粘度(ηreL)は1.6
8であり、1H−NMRから求めたソフト量は42.4
wt%であった。
て、保土ヶ谷化学製のポリ(テトラメチレンオキシ)グ
リコール(PTG−1800:Mn=1818、Mv/
Mn=2.11)を用い、実施例1と同様に重合を行っ
た。得られたエラストマーの相対溶液粘度(ηreL)
は1.68であり、1H−NMRから求めたソフト量は
42.7wt%であった。
て数平均分子量(Mn)=1830、分子量分布(Mv
/Mn)=1.42のポリ(テトラメチレンオキシ)グ
リコール(旭化成工業製)を用い、実施例6と同様に行
った。得られたエラストマーの相対溶液粘度
(ηreL)は2.01であり、1H−NMRから求め
たソフト量は71.8wt%であった。
マーを、粘弾性スペクトロメーターにかけて、動的貯蔵
弾性率(E,)及びtanδの温度依存性を解析した。
その結果を実施例6の結果と共に図13、14にそれぞ
れ示す。 (比較例4)仕込のポリエーテルグリコールとして製造
例1で得られたもの10gと数平均分子量(Mn)=1
830、分子量分布(Mv/Mn)=1.42のポリ
(テトラメチレンオキシ)グリコール(旭化成工業製)
を220g用い、実施例6と同様に行った。得られたエ
ラストマーの相対溶液粘度(ηreL)は2.05、1
H−NMRから求めたソフト量は71.0wt%であっ
た。
を、実施例1〜6については比較例1〜3とともに表4
に、実施例7〜9については比較例4とともに表5に、
実施例10および11については表6に示す。
マーが優れた物性を有していることが分かる。また、粘
弾性スペクトロメーターによるE’の温度依存性(図1
3)を見ると本発明のポリエーテルエステルエラストマ
ー(実施例6)は、ソフトセグメントのガラス転移温度
以上になるとE’が急激に小さくなるのに対し、従来品
(比較例3)は徐々に低下することがわかる。
は傾向が異なり、本発明品(実施例6)はtanδのピ
ーク位置は殆ど変わらずに、高さは2.5倍程度になっ
ている。この結果から本発明のポリエーテルエステルエ
ラストマーは、ソフトセグメントの結晶化が全く起こら
ず、ガラス転移温度以上で分子運動性が活発になること
が明かとなった。
マーは、従来のこの種のポリエステルエラストマー(ポ
リエーテルエステルタイプ)に比べて低温で硬化しない
ため、同一硬度で比較した場合、低温特性、耐屈曲性、
耐摩耗性及び弾性回復性の優れたゴム状弾性を有する。
つゴムらしさの要求される熱可塑性エラストマーとして
自動車部品(特にエンジン周り、内装)や、チューブ、
ホース、ギア、電線被覆材等の工業用品、ポリエステル
やポリカーボネート樹脂の耐衝撃性改良材として好適に
使用されるという効果を有する。
グリコールの1H−NMRスペクトル図である。
オキシ)グリコールの133C−NMRスペクトル図で
ある。
オキシ)グリコールの1H−NMRスペクトル図であ
る。
オキシ)グリコールの13C−NMRスペクトル図であ
る。
1H−NMRスペクトル図である。
13C−NMRスペクトル図である。
13C−NMRスペクトルにおける各シグナルの拡大図
である。
トマーの1H−NMRスペクトル図である。
トマーの13C−NMRスペクトル図である。
ストマーの13C−NMRスペクトルであって、77p
pm付近を拡大したスペクトル図である。
ストマーの1H−NMRスペクトル図である。
ストマーの13C−NMRスペクトル図である。
ーと、比較例3のポリエーテルエステルエラストマーと
における、動的貯蔵弾性率(E’)の温度変化を示すグ
ラフである。
ーと、比較例3のポリエーテルエステルエラストマーと
における、tanδの温度変化を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 (a)芳香族ジカルボン酸またはそのエ
ステル形成性誘導体からなるジカルボン酸成分と、
(b)脂肪族ジオールまたはそのエステル形成性誘導体
からなる短鎖ジオール成分と、(c)下記〔化1〕式で
表される数平均分子量400〜6000のポリエーテル
グリコールからなる長鎖ジオール成分とを共重合してな
るポリエーテルエステルエラストマーであって、前記ポ
リエーテルグリコール単位が10〜90重量パーセント
共重合されていることを特徴とするポリエーテルエステ
ルエラストマー。 【化1】 (但し、aは0以上の整数、bは0より大きい整数であ
って、b/(a+b)=0.05〜1を満たす数字、n
はa、bとの相関により数平均分子量400〜6000
を達成し得る数を表す。) - 【請求項2】 前記〔化1〕式におけるネオペンチレン
オキシド構造単位(下記〔化2〕式)をNとし、テトラ
メチレンオキシド構造単位(下記〔化3〕式)をTとす
ると、前記ポリエーテルグリコールは、このポリエーテ
ルグリコールの末端にないNについては、Nを挟んで隣
接する構造単位が必ずTであり、Nが末端にある場合に
は、末端にあってアルコール性水酸基に結合されている
Nについては、アルコール性水酸基の反対側でNに隣接
する構造単位が必ずTである構造を有し、かつb/(a
+b)=0.05〜0.5であることを特徴とする請求
項1記載のポリエーテルエステルエラストマー。 【化2】 【化3】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04238701A JP3117805B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | ポリエーテルエステルエラストマー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04238701A JP3117805B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | ポリエーテルエステルエラストマー |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06116379A true JPH06116379A (ja) | 1994-04-26 |
JP3117805B2 JP3117805B2 (ja) | 2000-12-18 |
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ID=17034009
Family Applications (1)
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JP04238701A Expired - Lifetime JP3117805B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | ポリエーテルエステルエラストマー |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN103214663A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-07-24 | 帝斯曼先达合成树脂(佛山)有限公司 | 聚酯、包含聚酯的水性组合物及其制备方法、包含水性组合物的双组份涂料及其制备方法 |
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CN112724348A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 会通新材料(上海)有限公司 | 一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物及其制备方法 |
-
1992
- 1992-09-07 JP JP04238701A patent/JP3117805B2/ja not_active Expired - Lifetime
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