JPWO2011125381A1 - ポリエステルアミド化合物 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、コバルト等の遷移金属を含有する酸素捕捉性樹脂組成物は、透明性が必要な包装容器にも適用可能である利点を有するが、遷移金属触媒によって樹脂組成物が着色されるため好ましくない。また、これらの樹脂組成物では、遷移金属触媒によって、酸素を吸収することで樹脂が酸化される。具体的には、遷移金属原子によるポリアミド樹脂のアリーレン基に隣接するメチレン鎖から水素原子の引き抜きに起因するラジカルの発生、前記ラジカルに酸素分子が付加することによるパーオキシラジカルの発生、パーオキシラジカルによる水素原子の引き抜き等の各反応により起こるものと考えられている。このような機構による酸素吸収により樹脂が酸化されるため、分解物が発生して容器内容物に好ましくない臭気が発生したり、樹脂の酸化劣化により容器の色調や強度等が損なわれるという問題がある。
本発明のポリエステルアミド化合物は、下記一般式(I)で表されるエステル単位50〜99.9モル%と、3級水素含有カルボン酸単位(好ましくは下記一般式(II)で表される構成単位)0.1〜50モル%とを含有する。
ただし、前記エステル単位及び前記3級水素含有カルボン酸単位の合計は100モル%を越えないものとする。本発明のポリエステルアミド化合物は、本発明の効果を損なわない範囲で、前記以外の構成単位を含んでいてもよい。
本発明の「ポリエステルアミド樹脂」は、本発明のポリエステルアミド化合物において、極限粘度が0.4dl/g以上の重合体を意味する。ポリエステルアミド樹脂は、単独で成形加工可能な材料であり、包装材料や包装容器に加工することができる。本発明のポリエステルアミド樹脂に、必要により、他の樹脂や添加剤を添加、混合してもよく、そのようにして得たポリエステルアミド組成物を成型加工してもよい。本発明のポリエステルアミド樹脂は、金属を含有せずとも十分な酸素吸収性能を発現し、かつ不快な臭気が発生せず、極めて良好な透明性を有する。
本発明の「ポリエステルアミドオリゴマー」は、本発明のポリエステルアミド化合物において、極限粘度が0.4dl/g未満の重合体を意味する。ポリエステルアミドオリゴマーは、単独では通常成形加工できない材料である。一般的にはオリゴマーとは数平均分子量が1000以下の重合体を指すことが多いが、本発明のポリエステルアミドオリゴマーには、そのような一般的なオリゴマーだけでなく、数平均分子量が10000未満の重合体も包含されうる。
前記一般式(I)で表されるエステル単位は、鎖状脂肪族エステル単位である。
前記一般式(I)中、Xはアルキレン基を表し、アルキレン基の炭素数は、好ましくは1〜12、より好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜4である。アルキレン基は直鎖状でもよく分岐状でもよい。
前記式(I)で表されるエステル単位を構成しうる化合物としては、ヒドロキシカルボン酸アルキルエステル、環状エステルが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、グリコール酸、L−乳酸、D−乳酸、3−ヒドロキシプロパン酸、α−ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシイソ酪酸、3−ヒドロキシブタン酸、4−ヒドロキシブタン酸、α−ヒドロキシ吉草酸、α−ヒドロキシカプロン酸、α−ヒドロキシイソカプロン酸、6−ヒドロキシカプロン酸、α−ヒドロキシヘプタン酸、α−ヒドロキシオクタン酸、α−ヒドロキシデカン酸、α−ヒドロキシミリスチン酸、α−ヒドロキシステアリン酸等を挙げることができる。
ヒドロキシカルボン酸アルキルエステルの中でも、グリコール酸と炭素数1〜4のアルコールとから得られる、アルキル基の炭素数が1〜4のグリコール酸アルキルエステルが好ましい。
ラクトン類としては、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、ピバロラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等を挙げることができる。ヒドロキシカルボン酸の2分子間環状エステルとしては、上記したヒドロキシカルボン酸の2分子間環状エステルが挙げられる。
グリコリドの製造方法は、特に限定されないが、一般的には、グリコール酸オリゴマーを熱解重合することにより得ることができる。グリコール酸オリゴマーの解重合法として、例えば、米国特許第2,668,162号明細書に記載の溶融解重合法、特開2000−119269号公報に記載の固相解重合法、特開平9−328481号公報に記載の溶液解重合法などを採用することができる。K.ChujoらのDie Makromolekulare Cheme,100(1967),262−266に報告されているクロロ酢酸塩の環状縮合物として得られるグリコリドも用いることができる。
本発明における3級水素含有カルボン酸単位は、ポリエステルアミド化合物の重合の観点から、アミノ基及びカルボキシル基を少なくとも1つずつ有する。具体例としては、下記一般式(II)又は(III)で表される構成単位が挙げられる。
なお、官能基が更に置換されている場合、上述した炭素数には、更なる置換基の炭素数は含まれないものとする。例えば、ベンジル基は、フェニル基で置換された炭素数1のアルキル基と見なし、フェニル基で置換された炭素数7のアルキル基とは見なさない。以降の炭素数に記載についても、特に断りが無い限り、同様に解するものとする。
好ましいRの具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、メルカプトメチル基、メチルスルファニルエチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、4−ヒドロキシベンジル基等を例示できるが、これらに限定されるものではない。これらの中でも、メチル基、エチル基、ブチル基、及びベンジル基がより好ましい。
また、前記一般式(III)で表される構成単位を構成しうる化合物としては、3−アミノ酪酸等のβ−アミノ酸を例示できるが、これらに限定されるものではない。
これらはD体、L体、ラセミ体のいずれであってもよく、アロ体であってもよい。また、これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明のポリエステルアミド化合物の重合度については、その用途がポリエステル樹脂と近いことから極限粘度が指標として使われる。本発明のポリエステルアミド化合物の極限粘度は、好ましくは0.1dl/g以上1.5dl/g以下である。
本発明のポリエステルアミド化合物がポリエステルアミド樹脂である場合、極限粘度は、成形加工性並びに成形体の機械物性、強度及び臭気等の観点から、好ましくは0.4〜1.5dl/g、より好ましくは0.5〜1.2dl/g、さらに好ましくは0.6〜1.0dl/gである。但し、本発明のポリエステルアミド樹脂を他の熱可塑性樹脂への添加剤や改質剤等に使用する場合、この範囲に限定されない。
本発明のポリエステルアミド化合物がポリエステルアミドオリゴマーである場合、極限粘度は、取扱い性、反応性及び熱安定性等の観点から、好ましくは0.1dl/g以上0.4dl/g未満、より好ましくは0.15〜0.35dl/g、更に好ましくは0.15〜0.3dl/gである。
なお、極限粘度は、実施例に記載の方法で求められる。また、極限粘度を上記範囲にすることは、重合時間、触媒量、重合時の真空度等を適宜設定することにより行うことができる。
本発明のポリエステルアミド化合物は、前記エステル単位を構成しうる環状エステル成分及び/又はヒドロキシカルボン酸アルキルエステル成分と、前記3級水素含有カルボン酸単位を構成しうる3級水素含有カルボン酸成分とを重縮合させることで製造することができ、重縮合条件等を調整することで重合度を制御することができる。重縮合時に分子量調整剤として少量のモノアミンやモノカルボン酸、モノアルコール又はラウリルアルコールのような高級アルコールを加えてもよい。
直接エステル化法における3級水素含有カルボン酸成分を添加するタイミングは重縮合工程の任意の段階でよいが、ポリマー中に3級水素含有カルボン酸成分が確実に組み込まれるようにする観点から、重合度が低い段階で添加することが好ましく、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分のエステル化の段階、もしくは低重合度物に重縮合触媒を添加する段階に3級水素含有カルボン酸成分を添加することができる。
ポリエステルアミド化合物の製造の際における、エステル交換触媒、エステル化触媒、エーテル化防止剤、また重合に用いる重合触媒、熱安定剤、光安定剤等の各種安定剤、重合調整剤等も従来既知のものを用いることができる。
上記重合方法で製造されたポリエステルアミド化合物は、そのまま使用することもできるが、更に重合度を高めるための工程を経てもよい。更に重合度を高める工程としては、押出機内での反応押出や固相重合等が挙げられる。固相重合で用いられる加熱装置としては、連続式の加熱乾燥装置やタンブルドライヤー、コニカルドライヤー、ロータリードライヤー等と称される回転ドラム式の加熱装置およびナウタミキサーと称される内部に回転翼を備えた円錐型の加熱装置が好適に使用できるが、これらに限定されることなく公知の方法、装置を使用することができる。特にポリエステルアミド化合物の固相重合を行う場合は、上述の装置の中で回転ドラム式の加熱装置が、系内を密閉化でき、着色の原因となる酸素を除去した状態で重縮合を進めやすいことから好ましく用いられる。
本発明のポリエステルアミド組成物は、本発明のポリエステルアミド化合物を含有する組成物である。本発明のポリエステルアミド組成物は、本発明のポリエステルアミド樹脂やポリエステルアミドオリゴマーに、種々の添加剤や種々の樹脂を添加、混合することで得られる混合物であり、当該混合物中において、ポリエステルアミド樹脂やポリエステルアミドオリゴマーは、添加した添加剤や樹脂と、反応していてもよい。
本発明のポリエステルアミド化合物は、要求される性能に応じて、滑剤、結晶化核剤、白化防止剤、艶消剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤、着色防止剤、酸化防止剤、耐衝撃性改良材等の添加剤を添加させてポリエステルアミド組成物としてもよい。これらの添加剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて添加することができる。
本発明のポリエステルアミド組成物においては、熱水処理後や長時間の経時後の白化抑制として、ジアミド化合物及び/又はジエステル化合物をポリエステルアミド化合物に添加することが好ましい。ジアミド化合物及び/又はジエステル化合物は、オリゴマーの析出による白化の抑制に効果がある。ジアミド化合物とジエステル化合物を単独で用いてもよいし、併用してもよい。
炭素数8〜30の脂肪族ジカルボン酸と主としてエチレンジアミンから成るジアミンから得られるジアミド化合物、または、主としてモンタン酸から成る脂肪族ジカルボン酸と炭素数2〜10のジアミンから得られるジアミド化合物が好ましく、特に好ましくは主としてステアリン酸から成る脂肪族ジカルボン酸と主としてエチレンジアミンから成るジアミンから得られるジアミド化合物である。
前記脂肪族ジカルボン酸としては、ステアリン酸(C18)、エイコサン酸(C20)、ベヘン酸(C22)、モンタン酸(C28)、トリアコンタン酸(C30)等が例示できる。前記ジオールとしては、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、キシリレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等が例示できる。これらを組み合わせて得られるジエステル化合物が好ましい。
特に好ましくは主としてモンタン酸から成る脂肪族ジカルボン酸と主としてエチレングリコール及び/又は1,3−ブタンジオールから成るジオールから得られるジエステル化合物である。
本発明のポリエステルアミド組成物は、透明性を改善する観点から、結晶化核剤を添加することが好ましい。透明性を改善するだけでなく、熱水処理後や長時間の経時後の結晶化による白化にも効果があり、結晶化核剤をポリエステルアミド化合物に添加することにより、球晶サイズを可視光の波長の1/2以下にすることで抑制できる。また、ジアミド化合物および/またはジエステル化合物と結晶化核剤を併用すると、これらの相乗効果により、それぞれの白化抑制効果から予想される程度よりはるかに優れた白化抑制が得られる。
本発明のポリエステルアミド組成物においては、ポリエステルアミド化合物に、酢酸ナトリウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウムおよびそれらの誘導体から選択される1種以上のカルボン酸塩類を添加することが好ましい。ここで該誘導体としては、12−ヒドロキシステアリン酸カルシウム、12−ヒドロキシステアリン酸マグネシウム、12−ヒドロキシステアリン酸ナトリウム等の12−ヒドロキシステアリン酸金属塩等が挙げられる。前記カルボン酸塩類を添加することで、成形加工中に起こるポリエステルアミド化合物のゲル化防止や成型体中のフィッシュアイを低減することができ、成形加工の適性が向上する。
本発明のポリエステルアミド組成物は、酸素吸収性能を制御する観点や機械物性低下を抑える観点から酸化防止剤を含有することが好ましい。酸化防止剤としては、銅系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオ系酸化防止剤等を例示することができ、中でもヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤が好ましい。
本発明のポリエステルアミドを含有するアミド組成物においては、耐衝撃性、フィルムの耐ピンホール性、柔軟性を改善するため耐衝撃性改良材を加えてもよい。耐衝撃性改良材としては、ポリオレフィン、ポリアミドエラストマー、スチレン−ブタジエン共重合樹脂の水素添加処理物、アイオノマー、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂の無水マレイン酸変性品、エチレン−メタクリル酸共重合樹脂、ナイロン6,66,12、ナイロン12、ナイロン12エラストマー、エチレン−プロピレン共重合エラストマー、ポリエステルエラストマー等を添加することができる。耐衝撃性改良材の添加量は1〜10質量%が好ましく、1〜5質量%が更に好ましく、2〜3質量%が特に好ましい。添加量が多いと、透明性、ガスバリア性が低下する。添加量が少ないと、耐衝撃性、フィルムの耐ピンホール性、柔軟性があまり改善されない。
本発明のポリエステルアミド化合物を、要求される用途や性能に応じて、種々の樹脂と混合してポリエステルアミド組成物としてもよい。本発明のポリエステルアミド化合物と混合しうる樹脂としては、特に限定されないが、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール及び植物由来樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
これらの中でも、酸素吸収効果を効果的に発揮するためには、ポリエステル、ポリアミド及びポリビニルアルコールのような酸素バリア性の高い樹脂とのブレンドが好ましい。
ポリオレフィンの具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1等のオレフィン単独重合体;エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレン−ポリブテン−1共重合体、エチレン−環状オレフィン共重合体等のエチレンとα−オレフィンとの共重合体;エチレン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−α,β−不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体のイオン架橋物、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体の部分又は完全鹸化物等のその他のエチレン共重合体;これらのポリオレフィンを無水マレイン酸等の酸無水物等でグラフト変性したグラフト変性ポリオレフィン等を挙げることができる。
前記ポリエステルとは、ジカルボン酸を含む多価カルボン酸およびこれらのエステル形成性誘導体から選ばれる一種又は二種以上とグリコールを含む多価アルコールから選ばれる一種又は二種以上とから成るもの、又はヒドロキシカルボン酸およびこれらのエステル形成性誘導体から成るもの、又は環状エステルから成るものをいう。
本発明で使用しうるポリアミドは、ラクタムもしくはアミノカルボン酸から誘導される単位を主構成単位とするポリアミドや脂肪族ジアミンと脂肪族ジカルボン酸から誘導される単位を主構成単位とする脂肪族ポリアミド、脂肪族ジアミンと芳香族ジカルボン酸から誘導される単位を主構成単位とする部分芳香族ポリアミド、芳香族ジアミンと脂肪族ジカルボン酸から誘導される単位を主構成単位とする部分芳香族ポリアミドなどが挙げられ、必要に応じて、主構成単位以外のモノマー単位を共重合してもよい。
ポリビニルアルコールの具体例としては、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体及びその部分若しくは完全鹸化物等を挙げることができる。さらに、その変性品を用いても構わない。
植物由来樹脂の具体例としては、上記樹脂と重複する部分もあるが、特に限定されることなく公知の種々の石油以外を原料とする脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂が挙げられる。脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂としては、例えば、ポリグリコール酸(PGA)、ポリ乳酸(PLA)等のポリ(α−ヒドロキシ酸);ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリエチレンサクシネート(PES)等のポリアルキレンアルカノエート等が挙げられる。
また、本発明のポリエステルアミド化合物において、酸素吸収効果に加えて更なる酸素吸収性能が必要とされる場合には、鉄、コバルト、ニッケル等の周期律表第VIII族金属;銅、銀等の第I族金属;スズ、チタン、ジルコニウム等の第IV族金属;バナジウム等の第V族金属;クロム等の第VI族金属;マンガン等の第VII族金属から選択された一種以上の金属原子を、重縮合反応開始前、反応中、又は押出成形時に化合物又は金属錯体として添加することができる。これらの金属原子の中でも、酸素吸収能力の観点から第VIII族金属原子が好ましく、コバルト原子がより好ましい。
無機酸塩としては、塩化物や臭化物等のハロゲン化物、硫酸塩等のイオウのオキシ酸塩、硝酸塩等の窒素のオキシ酸塩、リン酸塩等のリンオキシ酸塩、ケイ酸塩等が挙げられる。一方、有機酸塩としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、ホスホン酸塩等が挙げられるが、カルボン酸塩が本発明の目的に好適であり、その具体例としては、酢酸、プロピオン酸、イソプロピオン酸、ブタン酸、イソブタン酸、ペンタン酸、イソペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、イソヘプタン酸、オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、ノナン酸、3,5,5−トリメチルヘキサン酸、デカン酸、ネオデカン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、アラキン酸、リンデル酸、ツズ酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ギ酸、シュウ酸、スルファミン酸、ナフテン酸等の遷移金属塩が挙げられる。
上記金属触媒化合物は、一種以上を添加することができるが、金属原子としてコバルトを含むものが特に酸素吸収機能に優れており、好ましく用いられる。固体または粉末状で溶融混合時の取り扱い性に優れる点から、ステアリン酸コバルト(II)又は酢酸コバルト(II)が特に好ましい。
本発明のポリエステルアミド組成物は、更に酸化性有機化合物を含有してもよい。
酸化性有機化合物としては、酸素が存在する雰囲気下において、自動的に、または触媒や、熱、光、水分等のいずれか一つの共存下において酸化される有機化合物であり、水素の引き抜きが容易に行えるような活性な炭素原子を有するものが好ましい。このような活性炭素原子の具体例としては、炭素−炭素二重結合に隣接する炭素原子、炭素側鎖の結合した第三級炭素原子、活性メチレン基を含むものが挙げられる。
例えば、ビタミンCやビタミンEも酸化性有機化合物の一例として挙げられる。また、ポリプロピレン等のように分子に酸化されやすい3級水素を持つようなポリマーや、ブタジエンやイソプレン、シクロヘキサノンのように分子内に炭素−炭素二重結合をもつ化合物やそれらからなる、もしくは含むポリマーも酸化性有機化合物の一例として挙げられる。その中でも、酸素吸収能力や加工性の観点から、炭素−炭素二重結合を有する化合物やポリマーが好ましく、炭素原子数4〜20の炭素−炭素二重結合を含む化合物やそれらから誘導された単位を含むオリゴマー乃至ポリマーがより好ましい。
組み合わせで用いられる単量体としては、炭素原子数2〜20のα−オレフィン、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、9−メチル−1−デセン、11−メチル−1−ドデセン、12−エチル−1−テトラデセンが挙げられ、他にスチレン、ビニルトルエン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、メチルメタクリレート、エチルアクリレートなどの単量体も使用可能である。
これらの単量体としては、不飽和カルボン酸またはこれらの誘導体を用いるのが好ましく、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、テトラヒドロフタル酸等のα,β−不飽和カルボン酸、ビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸等の不飽和カルボン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸等のα,β−不飽和カルボン酸無水物、ビシクロ〔2,2,1〕ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸無水物等の不飽和カルボン酸の無水物が挙げられる。
本発明のポリエステルアミド化合物及びポリエステルアミド組成物は、酸素バリア性や酸素吸収性能が要求されるあらゆる用途に利用できる。例えば、本発明のポリエステルアミド化合物を単独で小袋などに充填して酸素吸収剤として利用してもよい。
本発明のポリエステルアミド化合物及びポリエステルアミド組成物の代表的な利用例としては包装材料や包装容器等の成型体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明のポリエステルアミド化合物またはポリエステルアミド組成物を、それら成型体の少なくとも一部として加工して使用することができる。例えば、本発明のポリエステルアミド化合物またはポリエステルアミド組成物をフィルム状又はシート状の包装材料の少なくとも一部として使用することができ、また、ボトル、トレイ、カップ、チューブ、平袋やスタンディングパウチ等の各種パウチ等の包装容器の少なくとも一部として使用することができる。なお、これら包装材料や包装容器の成型体の構造は、本発明のポリエステルアミド化合物またはポリエステルアミド組成物からなる層の単層構造であってもよく、当該層と他の熱可塑性樹脂からなる層を組み合わせた多層構造であってもよい。本発明のポリエステルアミド化合物またはポリエステルアミド組成物からなる層の厚みは、特に制限は無いが、1μm以上の厚みを有することが好ましい。
また、トレイやカップ等の容器は射出成形機から金型中に溶融したポリエステルアミド化合物又はポリエステルアミド組成物を射出して製造する方法や、シート状の包装材料を真空成形や圧空成形等の成形法によって成形して得ることができる。包装材料や包装容器は上述の製造方法によらず、様々な方法を経て製造することが可能である。
なお、以下の実施例において、ポリグリコール酸を「PGA」、L−ポリ乳酸を「PLLA」という。
1H−NMR(400MHz,日本電子(株)製、商品名:JNM−AL400、測定モード:NON(1H))を用いて共重合体の成分組成の定量を実施した。具体的には、溶媒としてトリフルオロ酢酸−dを用いてポリエステルアミド化合物及びポリエステル化合物の5質量%の溶液を調製し、1H−NMR測定を実施した。
ポリエステルアミド化合物又はポリエステル化合物0.5gをフェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタンの混合溶媒(質量比=6:4)120gに加熱溶解し、ろ過後、25℃まで冷却して測定用サンプルを調製した。毛細管粘度計自動測定装置((株)柴山科学機械製作所製、商品名:SS−300−L1)を用い、25℃で測定を行った。
示差走査熱量計((株)島津製作所製、商品名:DSC−60)を用い、昇温速度10℃/分で窒素気流下にDSC測定(示差走査熱量測定)を行い、ガラス転移温度(Tg)及び融点(Tm)を求めた。なお、参考として、他成分を共重合していないPGA及びPLLAの融点はそれぞれ221℃及び170℃であった。
粉砕したサンプル2gを、アルミ箔積層フィルムからなる25cm×18cmの3方シール袋に、水10mlを含ませた綿と共に仕込み、袋内空気量400mlとなるようにして密封した。袋内の湿度は100%RH(相対湿度)とした。40℃下で28日保存後に、袋内の酸素濃度を酸素濃度計(東レエンジニアリング(株)製、商品名:LC−700F)で測定し、この酸素濃度から酸素吸収量(cc/g)を計算した。数値が高いほど酸素吸収性能に優れ好ましい。
(ポリエステルアミド化合物の重合)
グリコリド120g(1.03mol)と、DL−アラニン((株)武蔵野化学研究所製)9.21g(0.103mol)と、四塩化スズ6mg(グリコリドに対して5ppm)と、ラウリルアルコール60mg(グリコリドに対して0.05質量%)とを500mlステンレス製フラスコに投入し、アルゴンで十分置換した後、撹拌翼で撹拌しながら、5mmHgの減圧下にて、200℃で3時間重合を行った。重合後、冷却してからポリマーを取り出し、粉砕し、アセトンで洗浄した。しかる後、150℃5時間真空乾燥してDL−アラニン共重合ポリグリコール酸(DL−アラニン共重合PGA)(ポリエステルアミド化合物1)を得た。
図1の4.6ppm付近の吸収ピークは、DL−アラニンのメチン基の水素に由来する吸収ピークaであり、図1では、吸収ピークaの積分強度を示している。また、5ppm付近の吸収ピークは、ポリグリコール酸のメチレン基の水素に由来する吸収ピークbであり、図1では、吸収ピークbの積分強度を示している。
以下の実施例及び比較例においても、同様の手法により、調製したポリエステルアミド化合物及びポリエステル化合物の成分組成の定量を実施した。
α−アミノ酸をL−アラニン(Sinogel Amino Acid Co.,Ltd製)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法でL−アラニン共重合PGA(ポリエステルアミド化合物2)を得た。
α−アミノ酸をD−アラニン((株)武蔵野化学研究所製)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法でD−アラニン共重合PGA(ポリエステルアミド化合物3)を得た。
α−アミノ酸をDL−2−アミノ酪酸(DL−AABA、(株)日本ファインケム製、精製品)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法でDL−2−アミノ酪酸共重合PGA(ポリエステルアミド化合物4)を得た。
α−アミノ酸をDL−ロイシン(Ningbo Haishuo Bio−technology製)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法でDL−ロイシン共重合PGA(ポリエステルアミド化合物5)を得た。
α−アミノ酸をDL−フェニルアラニン(DL−Phe、Sinogel Amino Acid Co.,Ltd製)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法でDL−フェニルアラニン共重合PGA(ポリエステルアミド化合物6)を得た。
DL−アラニンの添加量をポリエステルアミド化合物中の含有率が5mol%となるように変更したこと以外は実施例1と同様の方法でDL−アラニン共重合PGA(ポリエステルアミド化合物7)を得た。
DL−アラニンの添加量をポリエステルアミド化合物中の含有率が20mol%となるように変更したこと以外は実施例1と同様の方法でDL−アラニン共重合PGA(ポリエステルアミド化合物8)を得た。
DL−アラニンの添加量をポリエステルアミド化合物中の含有率が40mol%となるように変更したこと以外は実施例1と同様の方法でDL−アラニン共重合PGA(ポリエステルアミド化合物9)を得た。
(ポリエステルアミド化合物の重合)
グリコール酸メチル120g(1.03mol)と、DL−アラニン((株)武蔵野化学研究所製)9.21g(0.103mol)と、塩化第二スズ6mg(グリコール酸メチルに対して5ppm)と、ラウリルアルコール60mg(グリコール酸メチルに対して0.05質量%)とを500mlステンレス製フラスコに投入し、アルゴンで十分置換した後、撹拌翼で撹拌しながら、150℃で3時間重合を行った。重合後、冷却してからポリマーを取り出し、粉砕し、アセトンで洗浄した。しかる後、150℃5時間真空乾燥してDL−アラニン共重合ポリグリコール酸(DL−アラニン共重合PGA)(ポリエステルアミド化合物10)を得た。
L−ポリ乳酸(カーギルダウ社製、商品名:ポリ乳酸6250D)1297g(乳酸モノマーに換算して14.4mol)とDL−アラニン((株)武蔵野化学研究所製)142g(1.6mol)からなる混合物を1Lオートクレーブ中で、撹拌しながら、220℃で1時間加熱し、続いて系の温度を240℃に昇温し、系の圧力を徐々に減じて1.5時間後に13Paとし、8時間重縮合反応を行なった。重合後、冷却してからポリマーを取り出し、粉砕し、アセトンで洗浄した。しかる後、120℃5時間真空乾燥してDL−アラニン共重合L−ポリ乳酸(DL−アラニン共重合PLLA)(ポリエステルアミド化合物11)を得た。
実施例1で得られたポリエステルアミド化合物1の100gと流動パラフィン50gとを茄子型フラスコに仕込み、攪拌しながら、190℃で1時間、210℃で6時間加熱し、固相重合を行い、DL−アラニン共重合PGA(ポリエステルアミド化合物12)を得た。
200℃での重合時間を1.5時間となるように変更したこと以外は実施例1と同様の方法でDL−アラニン共重合PGA(ポリエステルアミド化合物13)を得た。
(ポリエステル化合物の重合)
グリコリド98.7g(8.5mol)と、四塩化スズ5mg(グリコリドに対して5ppm)と、ラウリルアルコール51mg(グリコリドに対して0.05質量%)とを500mlステンレス製フラスコに投入し、アルゴンで十分置換した後、撹拌翼で撹拌しながら、200℃で3時間重合を行った。重合後、冷却してからポリマーを取り出し、粉砕し、アセトンで洗浄した。しかる後、150℃5時間真空乾燥してポリグリコール酸(PGA)を得た。
(ポリエステルアミド化合物の重合)
α−アミノ酸をα位に2級水素を持つグリシン((株)東京化成工業製、試薬)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法でグリシン共重合PGAを得た。
α−アミノ酸をα位に水素を持たない2−アミノイソ酪酸(2−アミノ−2−メチルプロパン酸、AIB、(株)日本ファインケム製、精製品)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法で2−アミノイソ酪酸PGAを得た。
L−ポリ乳酸(カーギルダウ社製、商品名:ポリ乳酸6250D)のペレットを用いた。
これらに対し、3級水素を有するα−アミノ酸を共重合したポリエステルアミド化合物(ポリエステルアミド樹脂及びポリエステルアミドオリゴマー)は、金属を用いることなく十分な酸素吸収性能を発現することができ、しかも不快な臭気を発生することがない(実施例1〜13)。
Claims (8)
- 前記一般式(I)で表されるエステル単位が、環状エステル及び/又はヒドロキシカルボン酸アルキルエステルに由来する、請求項1に記載のポリエステルアミド化合物。
- 前記環状エステルがグリコリドである、請求項2に記載のポリエステルアミド化合物。
- 前記ヒドロキシカルボン酸アルキルエステルが、アルキル基の炭素数が1〜4のグリコール酸アルキルエステルである、請求項2に記載のポリエステルアミド化合物。
- 前記一般式(II)におけるRが、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基である、請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステルアミド化合物。
- 極限粘度が0.4dl/g以上1.5dl/g以下である、請求項1〜5のいずれかに記載のポリエステルアミド化合物。
- 極限粘度が0.1dl/g以上0.4dl/g未満である、請求項1〜5のいずれかに記載のポリエステルアミド化合物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のポリエステルアミド化合物を含むポリエステルアミド組成物。
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