JPS6088025A - 充填材含有イソシアネートカツプルドオキシメチレンポリマー - Google Patents

充填材含有イソシアネートカツプルドオキシメチレンポリマー

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JPS6088025A
JPS6088025A JP59194915A JP19491584A JPS6088025A JP S6088025 A JPS6088025 A JP S6088025A JP 59194915 A JP59194915 A JP 59194915A JP 19491584 A JP19491584 A JP 19491584A JP S6088025 A JPS6088025 A JP S6088025A
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JP
Japan
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isocyanate
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polymer
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JP59194915A
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カビリパラヤン・ナタラジヤン
ダニエル・ジンマーマン
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Celanese Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用5{野) 本発明は、充jLM ’FAを含有ずるオキシメチレン
ポリマー成形材料に関する。
(従来の技術) オキシメチレンポリマー系成形材料は以前から利用され
ている。この成形材料の各種の物理的性質を高めるため
に、各種の充填材が用いられ゜ζいる。しかし、ナイロ
ンまたはポリブチレンテレフタレートを基材とする他の
種類の成形材料とは異なって、オキシメチレンポリマー
系成形材料は、一般に添加した充填材と適合性がなく、
充填材は成形工程中に成形材料の表面に移行する傾向が
あることが認められている。この充填材の分層化は、得
られる成形品の物理的性質が不均一になるので非常に不
利である。したがって、添加光j市月を含有し、しかも
上記問題を回避して溶融加工することができるメ;1ー
ンメチレン系成形材料を提供することが望まれている。
オキラメ−1ーレン系成形材料に強化用繊維を配合する
ことも公知である。例えば、本出願人にHR 渡された
米国11『許第3,455,867号を参照されたい。
しかし、成形手A料に強化繊維を配合すると、一般に望
ましい結果は得られても、このような強化材は形態が非
常に細長いため、これから製造した造形品に狂いが生じ
ることがある。これに対し、強化用繊維に代え゜4才}
子状充填材を用いると、上記の狂いの点では望ましいが
、繊維強化材は本質的に粒子状充填{Aより強化作用が
大きいことから、機械的性質の低い成形品が形成される
ことがある。
したがって、添加充填材を含み、望ましい機械的性質を
有する造形品を製造することができ、しかも繊維強化材
の使用尾をごく少なく抑えるごとのできるオキシメチレ
ン系成形材料を提供することが望まれている。
(発明が解決しようとする問題点) よって本発明のl]的は、充1,II 44を配合しノ
こi:’/ 、1’!一されたオキシメチレン系成形材
料を提供することである。
本発明の別の目的は、望ましい機械的性質を示す造形品
を製造することができる、改良された充填+4,71含
有オキシメチレン系成形材料を提供することである。
さらに本発明の目的は、多量の繊維強化材を必要としな
いで望ましい機械的性質を示す造形品を製造することの
できるオキシメチレン系成形材料を櫂供することである
(問題点を解決するための手段) 本発明により、少なくとも60%の反復オキシメチレン
単位を有するオキシメチレンポリマー、このポリマーの
重量に基づいて約0.2〜2.0重量%の範囲内の量の
ブロックトもしくは非ブロックI・イソシアネート化合
物、充tiltIJ、ならびにイソシアネート用活性触
媒より成る成形材料が提供される。
本発明により、上記成形材料から製造した造形品もまた
提供される。
−は周知である。これは無水ボルムアルデヒドまたはト
リオニド勺ン(ボルムアJレゾヒトの@ ?’S、三川
体)用ようなオニ1−ジメチレン羊位供給源の重合によ
り製造できる。高分子W固体ポリオ:1zシノチレンは
、カチオン重合触媒の存在下でトリオ=1−リ゛ンを重
合させることによっ°(製造してきた。にのハ1(媒の
例としては、モフソ化ボウ素、三フッ化アンチモン、フ
ン化ホウ素酸アンチモン、三フッ化ビスマス、オキシフ
ッ化ビスマス、フン化第゛ニッケル、三フッ化アルミニ
ウム、四フッ化チタン、フッ化第−マンガン、フン化第
二マンカン、〕。
化第二水銀、フッ化銀、フッ化inj鉛、フッ化水素ア
ンモニウム、五フッ化リン、フッ化水素、塩化チオニル
、フルオロ硫酸、三塩化リン、四塩化チタン、塩化第二
鉄、四塩化ジルコニウム、三塩化アルミニラJ・、塩化
第二スズ、塩化第一スス、ならびにアルカンスルホン酸
(例、エタンスルボン酸およびメタンスルホン酸)が挙
げられる。
好ましい触媒は〜フッ化ホウ素およびフッ化ホウ素と水
との錯体(例、フッ化ホウ素−水和物、フン化ホウ素二
水和物およびフン化ホウ素三水和物)、ならびにフン化
ホウ素と有機化合物、特に酸素またはイオウがドナー原
子となる有機化合物との配位t1(体である。フッ化ホ
ウ素の配位錯体は、例えばアルコール、フェノール、酸
、エーテル、M無水物、エステル、ケトン、アルデヒド
、硫化ジアルキルまたはメルカプタンとの錯体でよい。
フッ化ホウ素のジエチルエーテルとの配位錯体であるフ
ン化ホウ素ニーテレ−1・が好ましい配位371体であ
る。フェノールまたは酢酸との)、化ホウ素錯体もまた
非常に有効である。他の具体的なフッ化ホウ素錯体の例
は、エタノール、メタノール、プロパツール、メタノー
ル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸フェニル、安息香酸
、無水酢酸、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチル
エーテル、メチルフェニルエーテル、アセトアルデヒド
、クロラール、硫酸ジメチル、およびエチルメルカプタ
ンとの錯体である。
好適な触媒は、米国特許第2,989.50!5; 2
.!189.506; 2,989,507; 2,9
89.508; 2,9B9,509; 2,989,
510;および2+り89+511号、ならびにKer
n at al+AnBehaHd−Lc−−Ch−t
;m−頃j3. pp、176〜111(i (19G
1.3゜21)に開示されている。
熱安定性が向1−シたオキシメチレンポリマーは、熱脱
離に耐える構造をポリマー連鎖中に導入り”るか、また
はポリマー連鎖の末端に結合することにより製造できる
。このようなポリマーは、米[(1特許第3,027,
352号(Wallingら)に開示のように、隣接炭
素原rをflする第4・ジアルキレン即位、好ましくは
オキシエチレン即位を散在さ・lて含有する。この種の
:Iポリマーは、−C11□0−ji?、(i7(J常
少なくとも135モル%)に−0R−、学位が11に在
した構造よりなる。ただし、Rは互いに直接結合した少
なくとも2 ([1,1の炭素原子を含む2価枯であり
、この基はポリマー&鎖中にこの2原子価の間で位置し
、Rに置換J1(がある場合はいずれも不活性基である
。適当な置換!、(には、水素、低級アル・)・ルおよ
びハロゲン置換低級アル4・ルならびにこれらの混合物
があるが、これらのめに制限されるものではない。
混入することのできる具体的な11に在モノマー単位は
、前述のKernらの論文に開示のように、ラフi・ン
、炭酸エステル、環式酸無水物またはエチレン性不飽和
化合物(例、スチレン、ジビニルエーテル、酢酸ビニル
、ビニルメチルケトンもしくはアクl:Iレイン)から
誘導したものである。ポリマーは、重合後または重合中
に特定の連鎖移動剤を用いて、例えばアシル化またはエ
ーテル化により末端キャップしてもよい。
少なくとも2つの環式エーテル環を持つ環式エーテル、
ジアルデヒドおよびジゲトンのようなオキザ環式または
オキソ官能性化合物とのオキシメチレン;lポリマーお
よびターポリマーも、例えばフランス特許第1345.
218号に記載のように製造され一ζいる。
本明細書において使用する「オキシメチレンポリマー」
とは、少なくとも60%の反復オキシメチレン単位を含
むホモポリマーおよびコポリマー(ターポリマー等も含
む)を意味し、さらに置換オキシメチレンポリマーも包
含するものである。ただし、置換!、いJ不活性、ずな
わぢ望才しくない副反応に関jノしないものである。
なる構造を持つオニ1−ジメチレン/、環式エーテル:
lポリマーであり、ここでnば0〜5の整数で、反復4
1位の60〜9 !l 、 ti%(例、85〜99.
6%)では11が0である。
好適なオニ1−ンメチレンニ1ポリマーは、木質的に、
+81−0CIh −基と、fhlこれに1it(在し
たド記一般式: (式中、各R,およびR2は水素、低級ア/lハ1−ル
およびハI′1ゲン71:換低級アルキルW上り成るJ
!Yから選ばれ、各R:+cJメチレン、オキシメチレ
ン、低級アル−1−ルおよびハロアルキル置換メチLノ
ン、ならびに低級アルキルおよびハロア月パドル置喚オ
キシメチレン基より成る群から選ばれ、nは0〜3の整
数である) で示される基よりなる繰り返しm位を有する。
好ましい種類のコポリマーは、一般式−[−O−C11
□−(C11□)n−1−で示される反復単位よりなる
構造を持ち、式中r1は0〜2の整数であり、反復単位
の60〜99.6%においてnが0であるものである。
このようなコポリマーは、トリオキーリンをド記構造: (式中nは0〜2の整数)の環式エーテルと共重合させ
るごとにより製造される。
使用しうる具体的な環式エーテルには、エチレンオー1
−シト、1.3−ジオキソラン、1,3.5−−1−リ
オキセバン、1.3−ジオ−1−サン、トリメチレンオ
キシド、ペンタメチレンオキシド、1.2’−−−−プ
し2ピレンオキシド、■、2−ブチレンオキシド、ネオ
ペンチルホルマール、ペンタエリスリトールジボルマー
ル、パラアルデヒド、テトラヒドロフラン、およびフ′
クツIンモノオキシ1−があイ)。
所望の一1ポリマーの製造に使用する&f1;L、い触
媒は、酸素またG、1イオウがトナー原子となろイI機
化合物とのフッ化ボウ素配位t11体でル)る。フッ化
ホウ素の配位11を体は、例えば、フLノール、り一テ
ル、エステル、または硫化ジアルキルとの11+i体で
よい。フッ化ホウ素とジブチルエーテルとの配位錯体で
あるフッ化ホウ素ジブチルニーテレ−1・が好ましい配
位111体である。ジビニルエーテルとのフン化ホウ素
錯体も非常に有効である。使用しうる他のフン化ホウ素
錯体は、酢酸メチル、酢酸エチル、Ml−fiffソU
ニル、ジメチルコニ−チルルフェニルニーうチルおよび
硫化ジメチルとのS!F 体である。
フッ化ボウ本の配位錯体は、そのフッ化十つ7.);含
有量が用台帯域内のモノマーの重Wに裁ついて約0.0
001〜l 、0 、il−、( 、lJ%の範囲内に
なるようなiliて、重合帯域に存在さ・けるべきであ
る。連続jlj合法では約0.003〜(1 、 0 
311j 里%の星を使用するのがII’ fしい。
オキシメチレンコポリマーの製造に使用する好ましい触
媒は、Wallingらの米国特許第3,027,35
2刊に記載のように、前述の三フッ化ホウ素である。重
合条件、触媒の使用層等に関してもこの特許を参照でき
る。
反応帯域内のモノマーは、無水または実rI的に無水と
するのが好ましい。■、業用級の反応物質に存在しうる
、あるいは大気との接触により導入されうる程度の少量
の水分は重合反応を妨げることはないが、最適収量を得
るにはこのような水分も本質的に除去すべきである。
本発明の1態様では、トリオキサン、環式エーテルおよ
び触媒を共通の無水溶剤、例えばシフ1゛1ヘキリ°ン
に溶解して、密閉反応帯域中で反応さゼる。反応帯域の
温度は約O〜100℃の範囲内でよい。反応時間は約5
〜72時間の範囲としうる。減圧から約100気圧ある
いはそれ以」二の圧力を使用しうるが、大気圧が好まし
い。
共重合反応に使用したトリオキサン以外の比較的少量の
環式エーテルは、一般に、反応混合物から完全に消失す
ることが見出された。したがって、所望モル比のポリマ
ーを得るのに必要な反応l?’M合物中におけるトリオ
キ°す・ンと環式エーテルとの比率は、環テ(エーテル
がすべて消費されると仮定し、さらに実質的に同等条件
下での以前の経験から転化率の水?11′を11]:定
するごとにより予め概’(’J: L−rもよい。
環式エーテルの化学構造も考慮する必要がある。
イ列えば、1.3−ジオニトソランはオニ1−ジメチレ
ンWとオキシエチレン基、(の両方を含んでいる。これ
をコポリマー5)子に導入すると、ポリマー分子にオキ
シエチレン括を導入したことになる。
一般に、反応混合物に存在させる環式エーテルの■は、
モノマーの合計モル数に基づい゛(約02〜30モル%
である。最適の割合は、所望のコポリマーの極類、を思
される転化率の水It:および使用する環式エーテルの
化学構造により異なってくる。
本発明4;二J、り好ましい環式エーテルから製造した
コポリマーLSI、実質的に約1000:1〜(i・1
、好ましくは250:I〜+、S:tの比率のオキシメ
チレン2ルとオキシエチレン基から構成される構造をも
つ。
ポリマーは触媒と長時間接触すると分解するので、重合
反応の完了後に重台触媒の活性を中和するのが望ましい
。たとえば、重合生成物を、反応生成物中の遊離触媒の
量より化学量論的に過剰の脂肪族アミン、例えばI・リ
ーーーn−−ブチル−アミンで処理し、この処理は好ま
しくは未反応のトリオキサンに対して溶剤となる有機洗
浄液中で行う。
あるいは、所望により、反応生成物を水洗してもよく、
水は触媒活性を中和する。触媒活性の中和法は、Ilu
dginらの米国特許第2,989,509号の詳述さ
れている。好ましいオキシメチレンコポリマーは、登録
帳票Ce1conとしてセラニーズ・コーポレーション
から市販のアセタールコポリマーである。
本発明に使用するのに好ましいオキラメ−1−レンコポ
リマーは、融点が少なくとも150℃の熱可塑性祠料で
あり、背進は約200℃の温度で混練または加工するこ
とができる。その数平均分子量は少なくとも10,00
0である。好ましいオキシメチレンポリマー番、1少な
くとも1.0の対数粘度数(2重里%のα−ピネンを含
有するp−りl:J l:lフェノール中の0.1重呈
%?容ン夜について60°(:°で沙す定した1lIj
 )を示す。
オートジメチレン:1ポリマー成分は、実質的程度に予
備安定化処理しであるオ;)−シフチレンニIポリマー
であるのが好ましい。この安定化の方法としては、ポリ
マー連鎖の分子末端を、各末端にIL較的安定な炭素−
炭素結合が存在するようになるまで分解することによる
安定化方法でよい。例えば、この分解は、1larar
dineI Iiらの米国+1冒′1第3,219゜6
23 号に開示されているように加水5)M(、二Jり
実施できる。
所望Gこより、オキシメチレン−1ポリマーを当業者に
公知の技術により末端キャンプしても、1、い。
好ましい末端−1−十ノプ法は、酢酸す1リウJ、’r
?lr媒の存在下で無水耐酸によりアセ−エール化する
ツノ法である。
成形工程において、オキシメチレンポリマーは一般に約
180〜22(1’cの温度に比較的短肋間(例、約3
〜10分間)加熱される。ポリマーの熱分解速度を望ま
しい低水準まで予しめ低下さ−lておかない限り、成形
物はガスの発生によって表面特性が不均一になり、また
成形操作で実質量のホルムアルデヒドガスが発生し、工
場災害につながることがわかった。この欠点を改善する
と共に、分解を望ましい水準まで低下さ−1るために、
化学安定剤をオキシメチレンポリマーに添加する。
望ましい機械的性質を示す造形品を製造することのでき
る成形材料が、少なくとも60%の反復オニ1−ジメチ
レン単位を有するオキシメチレンポリマーより成る充填
材含有成形材料により達成されることが予想外にも見出
された。この成形材料は、一般に従来の成形材料に付随
する問題を避けて溶融加工することができる。具体的に
は、成形材料にイソシアネ−1へ化合物(好ましくはブ
ロックトイソシアネート化合物)とイソシアネート用触
媒とを共存させると、(11充填材が成形材料の表面に
移行する傾向が減少し;(2)成形材料の溶融加工中に
遊離シアノ基の発生を妨げるように作用しくブ11ツク
1イソシアネ−1・を使用した場合’): (3)この
成形+4料から製造した造形品の機械的性質を向上さ・
Lる作用を生じ;(4)成形材料に多量の繊維強化祠を
存在さ−lる必要性を減少させることが判明した。
本発明の成形材料に用いるイソシアネ−1・化合物は、
完全にブ11ツクもしくは非ブr1ツク状のもの、また
は部分的にブロックされたもののいずれでもよいが、加
工工程中にシアノ暴が発生ずる傾向を減少さ・lるには
、イソシアネート化合物が少なくとも部分的にブロック
されているのが好ましい。
2以上の・イソシアネート基を含有するイソシアネート
化合物を使用する場合には、これは木り′f的に芳香族
および脂肪族のいずれでもよい。適当なイソシア不−1
−としては、トルエン−2,4−ジイソシアネート、p
−フェニレンジイソシアネート、および4.4’−−ジ
フェニルメタンジイソシアネ−1・が挙げられる。へ:
トザメチレンジイソシアネートのような脂肪族ジイソシ
アネートも使用できる。
また、4,4”−トリフェニルメタントリイソシアネー
ト、および1:3のモル比のトリメチロールプロパンと
2.4−−1−ルエンジイソシアネートとの反応生成物
のようなトリイソシアネートも好適である。
他の適当なイソシアネートとしては、2.6−−−トル
エンジイソシア不−ト、1.6−−1−ルエンジイソシ
ア不一ト、ジフェニルメタン−4,4゛−ジイソシアネ
ー1−13,3°−−ジメチルジフェニルメタンー−4
゜4゛−ジイソシアネ−1・、3,3′−ジメチルー−
4,4’−ジフェニレンジイソシアネー)、3,3°−
−ビI−ルエンー4.4“−ジイソシアネート、o−m
−またはp−フェニレンジイソシアネート、メタンジイ
ソシアネート、クロロフェニレン−2,4−ジイソシア
ネ−a−、クロロフェニレン−2,4−1−ルエンジイ
ソシアネート、3,3゛−ジクl:I l:Iジフェニ
ル−4、4’ −−−ジイソシアネート、4−りI′J
ロー1.3− フェニレンジイソシアネート、キシレン
−1,4−m−ジイソシア2.−1−、ジフェニルメタ
ンー−4、4’−ジイソシアネート、1,5−ナフタレ
ンジイソシアネート、l。
4−ナフタレンジイソシアネート、ならびにこれらの対
応するジイソチオシアネートおよびイソシアネート・・
fソチオソアネ−1・類; アルキL・ンジイソシアネ
ート頬、たとえば1.6−−−へ4−リ゛メチレンジイ
ソシアネー1−11.2−エチレンジイソシアネート、
1.3−11:1ピレンジイソシアネート、1゜4−テ
トラメチレンジイソシ7′ネート、1.5−ペンタメチ
レンジイソシアネー)・、ならびに対応するジイソチオ
シアネートおよびイソシアネート・イソチオシアネート
頻; アルキリデンジイソシアネート類、たとえばエヂ
リデンジイソシア不一トおよびブIIビリデンジイソシ
アネート、ならびに対応するジイソチオシアネ−1・お
よびイソシアネート・イソチオシアネート類;環状脂肪
族シイソソアネ−1・類、たとえば1.3−f/りII
−・キシレンジイソシア不−L 、1.3−−4ンク電
」ペンチレンジイソシフ′不−1・、1.4−シクロへ
二トンレンジ・fソノアネ−1・、4,4°−−−メチ
レンビス(シクI7ヘキシルイソノアネーI・)、なら
びに対応するジイソチオシアネ−1・才りよびイソシア
ネート・イソチオソアネート頻;トリイソシアネ−1・
頬、たとえばトリフェニルメタントリイソシアネート、
1.3.5−ヘンゼントリイソシアネー1−1ならびに
対応するイソチオシアネートおよびイソシアネート・イ
ソチオンアネート類が挙げられる。上記化合物の混合物
、たとえばトルエンジイソシアネートの2.4および2
.6異性体の混合物も使用でき、用途によってはその方
が望ましいこともある。
芳香族ジイソシアネート、特に電気陰性置換基を有する
その誘導体が、反応性が高いために’Hに望ましい。た
とえば、−NO2、−CEN 、−CIIO1■ などの電気陰性置換基は、イワシアノまたは・fソチオ
シアノ基の重合傾向を明らかに助長する。
イソシアネートの適当なブロック剤とし”ζは、フェノ
ール、クレゾール、キシレノールおよびチオフェノール
などの各種フェノール類;メタノール、エタノール、ブ
タノール、2−エチルへキサノール、シフUJヘキサノ
ール、2−−メトニ1−ジェタノールおよび2−工I・
キシエタノールなどの各柾アルコール灯1:ならびにア
セト酢酸エチルおよびマロン酸ジ上チルなどのその他に
活性水素含有化合物が挙げられるが、これらに限られる
ものではない。代表的なブロック1−イソシアネートと
しては、シフl」へ:1−シレンジイソシアネーI−ポ
リオールウレタンのような脂肪族ポリイソシアネー1−
(これはメタノールのような脂肪族アルコール、フェノ
ールのような芳香族ヒドロキシル含有化合物、もしくは
イソシアネートと可逆反応することができるカブ[1ラ
クタj、のようなその他の活性水素含有化合物でブl’
lツクすることができる)、ンクロヘキシレンジイソノ
アネートのような脂肪族イソシアネート (−にと同様
にブロックできる)、ならびにトルコーンジイソシアネ
ートポリオールウレタンのような芳香族ポリイソシアネ
ートもしくはトルエンジイソシアネ−1・のような芳香
族イソシアネート (これもにと同様に)゛ロックでき
る)が子げられる。ブ1コ、りトイソシアネートおよび
その製造方法については周知であるので、これ以」二の
説明は省略する。
ポリマーへのイソシアネートの配合星巳J、使用したイ
ンシアネートの種頬によっである程度異なるが、ポリマ
ーの重量に基づいて約0.2〜2.0重量%の割合であ
ると、ここに報告するような非常に望ましい結果を得る
ことができる。
本発明で用いるイソシアネート川触媒は、(1)ブロッ
クトイソシアネート (使用した場合)のブロック解除
、および/または(2)使用する溶融加工条件でのオキ
シメチレンポリマーと充填材とのカンプリング反応、を
促進する作用のある任意の公知触媒でよい。具体的には
、触媒はプロソクトイソシアネ−1・(使用した場合)
のブロック解除に対する触媒作用を示し、それによりイ
ソシアネートがポリマー中の末端反応性ヒドロキシル基
および充填材の反応性基と反応して架橋が可能となる。
このような触媒としては、アルカリ金属、鉛、鉄、スズ
、コバルト、バナジウム、チタンの有機塩類; トリア
ルキレンジアミン:N−アルキルエチレンイミン等が挙
げられるが、これらのめに限定されるもので6,1ない
。代表的な触媒は、ナトリウJ、0″′フェニルフLル
−ト;ツトリウムトリクlコロフェル−1・;テトラメ
1−キシボウ酸す1−リウム;す1リウJ1テ1ラクロ
ロフェル−1−;メチル炭酸す1〜リウノ、;ナトリウ
ムペンクク14) l:]フェル−ト;リルジン酸鉛(
lead l1noresinate);ナンテン酸鉛
;オレイン酸鉛; 2−エチレンへ・1−ザン酸鉛;樹
脂酸#ii ; 2−エチルヘキサン酸第二鉄;塩化第
二鉄;アセチルアセトン酸第二鉄;ジブチルスズスルフ
ィ1゛;ジブチルスズアセチルアセトネ−1・;ジプチ
ルスズジブトキシ1′;ジブチルスズマレエ−1・;ジ
ブチルスズジー 0−フ、ニルフェル−1・;ノブチル
スズジラウL、−l・;ジブチルスズンアセテ−1・;
ジブチルスズジ−2〜エチルへニトソニー1・;オレイ
ン酸第−スス;2−エチル−・、−1−リン酸第−スズ
;塩化第一・スズ;丁場化ブチルスズ、!リブチルスス
オキソ)−;1リブチルスズ−0〜フエニルフエノし・
−1;トリブチルスズンーrネー1− ; 2−エチル
ヘキナン酸コハルト;ナフテン酸コバルト;リルジン酸
コバル;安息香酸コバルト;アセチルアセトン酸コバル
ト;アセチルアセトン酸バナジウム:アセチルアセトン
酸バナジル;チタン酸テトライソプロピル;二塩化ジブ
チルチタン;三塩化メトキシヂタン;三塩化ブトキシチ
タン;チタン酸テトラブチル;テトラ−2−エヂルヘキ
シルヂクネ−1・; アセチルアセトン酸チクン; ト
リエチレンジアミン;n−エチレンイミン;テトラメチ
ルグアニジン;l−−メチル−4−−(ジメチルアミノ
エチル)ピペラジン; N、N、N’、N’−テトラメ
チル−1,3−ブチレンジアミン;N〜エチルモルボリ
ン;トリエヂルアミン;アセチルアセi・ン#銅;ナフ
テン酸銅;アセチルアセトン酸第−マンガン;リルジン
酸第−マンガン;2−エチルエキザン酸第−マンガン;
硝酸カドミウム;ラウリン酸カドミウム;カドミウムア
ルキルアリールホスファイト錯体;アセチルアセトン酸
亜鉛;ナフテン酸亜鉛;アセチルアセトン酸トリウム;
硝酸トリウム;アセチルアセ1−ン酸ニッケル;ニソケ
ロセン;アセチルアセトン酸りIJム:Gi’4酸ウラ
ニル;ジメチルケイ素−ジー〜2−エチJレヘキソコー
−1・;アセチル−アセトン酸マグネシウム;アセチル
アセトン酸アルミニウム;アセチルアセトン酸ジルコニ
ウム;アセチルアセトン酸ヘリリウム;トリゾチルボス
フィン;ジフェニルyNN ; n−アル−1−ルジメ
チルへンジルアンモニウJ、ザソカリネート(ただし、
アルキル基はC+z〜CIfi)、ならびにこれらの混
合物などである。・fソシアネート用活性触媒の詳細は
、Industrial a暉セ5ineerinHC
hemistry、 Product Rcserac
l+ and IICvelopmenL、第1巻、4
υ、1962年12月、261〜264ページに解説さ
れている。
触媒の使用量は、イソシアネート化合物の市星に基づい
て約0.15〜2.5重量%の範囲内でよい。
好ましくは、触媒はイソシ)′ネート化合物のΦ「11
に基づい゛(約0.2〜2.0重足%の範囲内のmで使
用する。
本発明の成形材料中における充填材の使用量は、一般に
成形材料の重量に晶づいて約5〜40型組%の範囲内で
ある。好ましくけ、充填材は約10〜25重■%の範囲
内の量で用いる。適当な充填材は木質的に非強化性で、
粒子状ないし繊細状の形態のものである。代表的な充填
材としζは、ゲイ酸カルシウム、シリカ、クレー、クル
ク、マイカ、黒鉛、ウォラス]−ナイト、アルミナ三水
和物、バリウムフェライト等があるが、これらのめに1
111定されるものではない。
本発明の成形材料は、充填材の他に、ガラス繊維の形態
の1&維状強化材をさらに含有していてもよい。このよ
うな繊維は、成形材料の重量に基づいて、約0〜40f
fi 12%、好ましくは約10〜25重量%の範囲内
の蚕で用いることができる。
本発明のオキシメチレンポリマーは、成形操作(例、射
出成形、圧縮成形、吹込成形、回転注型等)のような工
業的溶融加工工程に適したレオロジー特性〔これには広
範囲にわたる成形温度での構造一体性の保持(例、ボイ
ドが無い、熱安定性等)を含む〕を有しているため、多
くの用途に使用できる。
前述したように、本発明のオキシメチレンポリマーは、
オキシメチレン単位−coto−(通常は少なくとも3
(5モル%)と、これに散在した約15モル%以下の−
(lIl−ii’H−位(Rは、力゛いに直接結合した
少なくとも2個の炭素原子を含む2価基てあって、この
2原子価の間でi!I!鎖内に位置し、置換基を含む場
合には置1fiJJがすべて不活性である基でよ)る)
とからなるのが好ましい。かかる」ポリマー番、1好適
には、数平均分子量が約1000−皿、000またはそ
れ以上、対故粘瓜数が約0.2〜約1.5ま六」1イれ
以上のものである。ポリマーの種類および14 (II
Jとする性質改良の程度に応して、低分子量のもの(例
、1000〜In、0f10) 、高分子量のもの(例
3(1,(100〜80,000) 、あるいはこれら
の/!L合物を使用し7うる。好ましい=lポリマーは
14allingらの米国特許第3,027.:152
号に開示されている。
分岐鎖(i!l!続反復するオキシメチレンポリマーの
多数の技からなる分岐鎖)を有する成形iiJ能なオニ
1−ジメチレンポリマーを使用して本発明を実施するこ
とも有利であり、用途によってはその方が好ましい。か
かるポリマーは、トリオキ′すンを少量の連鎖分岐剤と
共重合さ一部ることにより製造できる。
連鎖分岐剤の使用機は、−次オキシメチレン連鎖の一部
を結合して分岐構造を形成するには十分であるが、ポリ
マーを加二[1月難にするほどではない量に抑える。−
次連鎖は、オキシメチレン単位が連続反復してなる線状
連鎖であり、重合系から連鎖分岐剤を除いた場合に生ず
るであろう連鎖である。連鎖分岐剤の使用量は、一般に
系に存在するすべての一次連鎖について、他の連鎖l\
の結合点を1個づつ形成するのに必要な量より受用とす
る。
適当な連鎖分岐剤は、具体的状況によっても異なるが、
少なくとも2個の官能性酸素基を有する化合物が挙げら
れる。かかる化合物の例には、10少なくとも2個の環
式エーテル環を有する環式エーテル、たとえば2.2−
−()リメチレン)ビス−1,3−ジオキソラン、特に
+a+少なくとも2個のエポキシ環を有する化合物、た
とえばジエボキシド、トリエポキシドなどのポリエポキ
シド、Tbl少なくとも2個のホルマール環を有する化
合物、たとえばペンタエリスリソトジボルマール、およ
び(I])少なくとも1個のエボシキ環と少なくとも1
個のホルマール環とをイjする化合物、たとえばモノク
ロチリデントリメチUエタンモノエポキシド、ならびに
(2)少なくとも2個のオキソ基を有する化合物、たと
えばジアルデヒドおよびシリトン類(例、グルタルアル
デヒ1′、テレフトアルデヒドおよびアクロレインニ量
体)がある。
好適なポリエポキシドには、2以」二のオレフィン結合
を有する化合物のエポキシ化により製造しうるちのがあ
る。通常ジオレフィンのジエボー1−シトが使用され、
エポキシ化オレフィン結合は脂肪族または環状脂肪族構
造のものでよい。使用しうる具体的なジエボ;1−シト
としては、ブタジエンジオキシト、ビニルシフ1コヘキ
センジオキシ+(1−エポキシエチル−3,4−エボニ
1−ジシクロヘキサン)、リモネンジオキシド、レゾル
シンジグリシジルエーヲール、ソ゛タンジオールジグリ
シジルコニーテル、エチレングリコ1−ルのビスーエボ
ニトシジシクロペンチル、]二−テJし、ジシクロペン
クジエンジオキシドおよびジクI:Iチリデンペンクエ
リスリ・ノトジエボキシドが挙げられる。好適なトリエ
ポキシドには溶剤中のトリメチオールプロパントリアリ
ルエーテルを0〜75℃の温度で過酢酸と反応させるこ
とにより製造されるトリグリシジルIリメチルプロパン
がある。好適なポリエポキシドには、平均で1分子当た
り5.5個のエボ;トシ基を含有するポリエポキシグリ
セリルエステルがある。
連鎖分岐剤は、トリオキサンの重量に基い”ζ連鎖分岐
剤約0.01〜7重景%重量ましくは約1重量%未満、
特に好ましくは約0.05〜0.80重里%の割合でト
リオキサンと共重合させるのが′lSr通である。
最も好ましいオキシメチレンポリマーは、トリオキサン
、上記連鎖分岐剤、および2官能性化合物からなるター
ポリマーである。好ましい2官能性化合物としては、(
I)2以上の官能基を有する化合物、(2)不飽和結合
を少なくとも1個有する化合物、(3)開環可能な環を
少なくとも1個有するもの、ならびに(4)前記f1.
l、(2)および(3)の2以」−の混合物がある。2
官能性物質の具体例としζは前出の米国特許第3,02
7,352号およびKcrnらの論文に開示のものがあ
る。I好適態様によると、この2官能性化合物はオキシ
メチレン基の中に散在した一OR,ii?位をljえる
。ただし、rsは互いに直接結合した少なくとも2個の
炭素原子を含む2価裁であって、この2原子価の間で連
鎖中に位置し、;ξ換基(例、炭化水〃、ハロゲノ炭化
水素)はず−パζ、たとえばポルノ、アルデヒドに対し
て重合条件下で不活性である。
好ましいターポリマーは、(1)オキシメチレン恭と、
ごれにIl′1.在した(2)2官能性化合物(好まし
くば隣接炭素原Yをイ1する環式エーテル)から誘勇し
た隣接炭素原子−を有するオキシアル;トレンη」−ン
よび(3)他の連t(゛(に結合した炭素原子を有する
オキシメチレン基(ごの埜は連鎖分岐剤から誘嗜される
)をなむ連鎖を有する。
特にbr適なターポリマーば、隣接炭素原子を有するオ
;トソアルキレン基が、エチレンオー1−シ1゛および
lj3 −ジオ;1−フランのように、オー1−ノエチ
レン基をイー1するIQ式エーテルから誘勇されたもの
である。
隣接炭素原子を有する環式エーテルの使用可能な他の具
体例としては、L3,5−1−リオキセパン、1.3−
−ジオキサン、トリメチレンオキシド、ペンタメチレン
オキシド、1.2−−プIJピレンオキシl、1.2−
−メチレンオキシド、ネオペンチルポルマール、テトラ
ヒドロフランおよびフ′クジコニンモノオキシドがある
。連鎖分岐剤の混入によりメルトインデックスが低いポ
リマーが生成することがら、かかる隣接炭素原子含有環
式エーテルを比較的高い割合で(例、約10重膜%)含
有するターポリマーは、連鎖分岐剤を含有しない同様の
コポリマーに比べて実質的に改善されている。
好適なターポリマーは、オキシメチレン反復−91位約
75〜99.5重量%、2官能性化合物(例、隣接炭素
原子を有する環式エーテル)がら誘導された反復単位約
0.5〜25重■%重量よび連鎖分岐剤から誘導された
111位約0.01〜7重量%から一般に構成される。
特に好ましいターポリマーは、オキシメチレン単位を約
96.1〜97.9重量%、および連鎖分岐剤から誘導
された単位を約1重量%未満、好マシクは約0.05〜
0.083[[1%含有している。
イソシアネ−1・化合物、充填材および触媒(ならびに
場合により強化相)は各種方法で第4〜ンノチレンポリ
マーに配合することができるが、オー1−ジメチレンポ
リマーをたとえば約180 ’cでiH/m4! L、
、充填材、インシアネート化合物および触媒と徐々に混
練していくだりで好結果が得られる。添加順序に特に制
限はない。1態様によると、オキシメチレンポリマーを
溶融状態で二本ロール機で練り、これに充填材を約5分
間の添加時間で加えて3分間混練する。次いで少量のイ
ソシアネート化合物と触媒を約3分間混練して、成形月
料を得る。
このl順序を逆にしても、上述した望ましい特性を得る
ことができるのは明らかである。所望により、充填材を
Y・シめ充填しである第4−ジメチレンポリマーにイソ
シアネートおよび触媒成分を配合し、加熱して塑性状態
に変換許V、塑性状態にある間に狭いオリフィスを通過
させる適宜のp’a’−形操作によゲζ賦形するという
方法も採用できる。イソシアネー日:Lアしめ充填され
たポリマーに賦形工程中に容易にブレンドできる。さら
に別の態様によると、固体粒子状態(例、フレークまた
はベレソ1−状)のオキシメチレンポリ゛7−をjf4
当なイソシアネートと共に、ポリマーを反応中に溶融状
態に保持するのに十分な範囲の高温度に維持されている
反応帯域に装入する。一般に、約100〜約275℃の
温度を使用し、約150〜250℃の範囲が好ましい。
好ましいオキシメチレンターポリマーの粘度が高いこと
から、やや高い温度を用いる。
圧力は、操作が容易な点で大気圧が好ましいが、たとえ
ばO〜1000psi (0〜70kg/ cn+)の
範囲の減圧ないし加圧も適宜採用できる。反応に必須で
はないが、窒素などの不活性ガスによるガスシールが通
例採用されている。
前述のように、本発明の方法は、任意の適当な配合装置
で実施できる。たとえば、ポリオキシメチレンポリマー
への添加剤の配合は、たとえば直径I2インヂ(30c
m)の逆回転の中空円筒形じl−ルを備えたロール練り
装置を使用し、20〜40 rpmの範囲内のロール回
転速度と、165〜約195℃の範囲内の温度への蕩気
加熱を利用して実施できる。円筒形ロール間の可変クリ
アランスは1000分の数インチ(ずなわらO,1mm
以下)まで落とすことができ、クリアランスば混練操作
中に変動さ・υる。。
本発明を以下の実施例によりさらに説明する。
ただし、実施例は本発明の例示にすぎず、本発明はこれ
らの具体例に制限されるものでないことは当然である。
J」近91j 約2%のオニ1−ジエチ1フ111位および約98%の
オ;トシメチレン!11位よりなるオキシメチレンポリ
イ6(脂(セラニーズ社製、商品名Ce1con) 7
重量部、ジフェニルメタンジイソシアネートよりなるゾ
ロソクトイソノアネー1−3重量部、イソシアネ−1・
の重量に茫づいてそれぞれ約0.3および1.5市川%
の■のジブチルスズジラウレートおよびli−アルキル
ジメチルヘンジルアンモニウムザノヵリネ=1・からな
るインシアネート用活性触媒、ならびに種々の里の充填
材およびガラス繊維よりなるオキシメチレン成形祠料を
調製した。使用したアルキルザソ力すネート触媒成分は
、約40重量%のドデカン(C+g) ジメチルヘンシ
ルアンモニウム→ノ。
ソカリネート、約50重■%のテトラデカン(C1゜)
ジメチルヘンジルアンモニウムザノカリ不−l・、およ
び約10重量%のへキナデカン(C++、)ジメチルア
ンモニウムサンカリネートよりなり、0nyx Che
mica1社より商品名0nyxide 3300とL
7て市販されている。
使用した充填材は、411未処理ウオラストナイト(N
yco社製) 、(2+チタネートまたはシラン系力。
プリング剤のいずれかで表面処理したウメラストナイト
 (各々、Nyco社製の商品名LQollastak
up KR38およびWollastakup 530
76) 、f31未処理の加工無機充填材およびアミノ
シランで表面処理した加工無機充填材(、Iim Wa
ltcrs Re5ources社製、商品名11 M
 F )、ならびに(4)マイカ0IarLin Ma
rieLta社製、商品名5uzoriLe)であった
。使用したガラス繊維は、長さ約174インチ(0,6
35cm)でOCF社製の商品名Fiberglass
 409であった。
成形材料の調製は、オニ1−ジメチレンポリマーをイソ
ソアネ−1・、触媒、充填材および1111紐とともに
約200τ゛で−・輔スクリュー押出機により押出混練
して行った。充填材および繊維の使用量は、移出の表に
示したように変動させた。押出された混合物をぺlノッ
ト化し、射出成形して、引張試験片および曲げ試験片を
形成し、ASTM 11638および八STM 079
0にJり試験して、機械的性質を測定した。
試験結果を次の第1表〜第4表に示す・上記の第1表〜
第4表のデータから、強化用繊維、実質!■の充填材、
イソシアネートおよびイソシアネート用活性触媒を含有
するオキシメチレン成形材料よりなる成形品が、望まし
い偲械的性質を有することがわかる。このような性質は
、各種の充填材を使って得ることができる。
ずなわら、機械的性質の著しい全般的低下を伴わずに、
繊維の使用量を慣用の量より少なくすることができるこ
とは明らかである。、繊維の量を少なくし、充1at 
44の量を多くするのは、成形品のそりの発生傾向が減
少するという利点がある点で重要である。
犬遣清」一 実施例1の方法を繰返したが、ただU7ガラス強化繊維
は配合しなかった。試験結果を壬記の第7表および第8
表に示す。
」−記第7表および第8表のデータから、強化材とし°
ζガラス繊維を配合しなくても、本発明の成形品は成形
相料申にイソシアネート化合物が存在するために、各種
の充填+4電に才9い′ζ望ましい機械的性質を示すこ
とがわかる。
比911人 実施例2の方法を繰返したが、ただしイソシアネート化
合物およびイソシアネート用活性h11媒を成形材料へ
配合しなかった。試験結果を次の第9表および第1O表
に示す。
第9表および第10表のデータより、実施例2の試料に
比べ゛(、成形材料中へイソシアネート化合物才iよび
イソシアネート活性触媒を添加しないと成形品の全体的
なn、械的性質が減少することがわかる。
l3鯨」列」鼾 実施例1の方法を繰返したが、ただし充I;p、 k4
、繊フ1[、イソシアネー1−化合物およびイソノアネ
ート用触媒を配合していないオキシメチレンポリマーよ
りなる材料から成形品を形成した。試験結果を次の第1
1表に示ず: 第11表のデータから、オキシメチレンポリマーのみか
ら形成した成形品のa被部性質しよ、す、ご施例1およ
び2に示した本発明により形成した成形品の示す機械的
性質よりも劣っていることがわかる。
以上に本発明のJ京理、好適態様および操作方法を説明
した。しかし、これらは例示にずきず、本発明はこれら
の具体例に制限されるものではない。本発明の範囲内で
当業者により各種の変更および改良がなされうる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)少なくとも60%の反復オキシメチレン!’1’
    +、位を有するオキシメチレンポリマー、前記ポリマー
    徂にWづいて約0.2〜2.0重量%の範囲内の量のブ
    ロック1−もしくは非ブロックトイソシアネート化合物
    、非強化性粒子状充填材、ならびにイソシアネート用活
    性触媒よ・り成る成形’fA $16(2)前記イソシ
    アネ−1・がジイソシアネートである特許請求の範囲第
    1項記載の成形材料。 (3)前記触媒が、ジブチルスズジラウレ−1−およヒ
    少なくとも1種のn−アルキルジメチルヘンジルアンモ
    ニウムサノカリネートより成り、該n−アルキル基が0
    1□〜C1nアルキル恭およびこれらの混合物より成る
    群から選ばれる特許請求の範囲第1項記載の成形材料。 (4)前記触媒をイソシアネートの重傷に基づいて約0
    .15〜2.5重1jj、 %(7)範囲内の里で存在
    さ−L! J) ’14f許請求の範囲第1項記載の成
    形材料。 (5)前記充填材を、成形材料の重量に基づい°ζ約5
    〜40重尾%の範囲内の鼠で存在さ−1る特許請求の範
    囲第1項記載の成形材r・1゜ (6)前記」キシフチレンポリマーが、約85〜99.
    6重量%の反復−fH:l+2−と、これに111/在
    している一般式: (式中、各1?、おJ゛びR2は、水素、低級アル−1
    −ルおよびハ1:Iリン置換低級アバ暑−ルWより成る
    J!Yから選ばれ、各+2.はメチレン、オキツメ−y
    −レン、低級アルキルおよびハロアルキル;6換メチレ
    ン、ならびにイ1(級アルキルおよびハtlアルキル;
    ξ換オ;i−ジメチレン括より成る群からil(ばれ、
    +1は0〜3の整数を意味する)で表わされる基より成
    る。1ポリマーである特許請求の範囲第1項記載の成形
    材料。 (7)前記アルキルジメチルヘンジルアンモニウムザソ
    カリネートが、ドデカンジメチルベンジルアンモニウム
    ザソカリネ−1−、テ1ラデカンジメチルベンジルアン
    モニウJ、サノ力すネートおよびヘキザデカンジメチル
    ヘンジルアンモニウムサノカリネートの混合物より成る
    特許請求の範囲第3項記載の成形材料。 (8)前記ドデカンジメチルベンジルアンモニウムシノ
    カリネート、テトラデカンジメチルヘンジルアンモニウ
    ムザノカリネートおよびヘキ勺デカンジメチルヘンシル
    アンモニウム勺フカリネートが、この3種類のザソカリ
    ネートの合計重量に基づいて各々約40.50および1
    0重量%の量で存在する特許請求の範囲第7項記載の成
    形材料。 (9)前記イソシアネートがブロックトイソシアネート
    より成る特許請求の範囲第1項記載の成形材料。 (10)前記プロソクトイソシアネ−1・が芳香族化合
    物でブロックされている特許請求の範囲第1項記載の成
    形材料。 (11)前記ブ11ノクトイソシ)′ネートが脂肪族化
    合物でブロックされている特許請求の範囲第1項記載の
    成形(イオ′1.1 (12)前記イソシ“j゛ネートアル−1−ルでブ1−
    1ツクされている1−冒1請求の範囲第11項記載の成
    形(A料。 (13)前記イソシアネートがフェノールでブロックさ
    れている特許請求の範囲第1項記載の成形44料。 (14)さらに強化性繊維を含有する特許請求の範囲第
    1項記載の成形材料。 (15)前記R,N維がガラス繊維より成る特3′1請
    求の範囲第14項記載の成形材料。 (16)前記繊維を成形材料の重量の基づいて約0〜4
    0重■%の範囲内の量で存在さセる特許請求の範囲第1
    4項記載の成形材料。 (17)前記充填材が、ウオラストナイト、マイカおよ
    び処理無機光II!を祠より成るr!Yからiπばれる
    特t′「請求の範囲第1項記載の成形材料。 (18)特許請求の範囲 る造形品。 (19)押出成形品である特許請求の範囲第18項記載
    の造形品。 (20)型成形品である特許請求の範囲第18項記載の
    造形品。
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