KR20110103837A - 고리형 카르보디이미드를 함유하는 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은, 폴리에스테르를 함유하고, 유리된 이소시아네이트 화합물에 의한 냄새가 없는 수지 조성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 말단이 변성된 폴리에스테르 (A 성분) 및 카르보디이미드기를 1 개 갖고, 그 제 1 질소와 제 2 질소가 결합기에 의해 결합되어 있는 고리형 구조를 포함하는 화합물 (B 성분) 을 함유하는 수지 조성물이다.

Description

고리형 카르보디이미드를 함유하는 수지 조성물{RESIN COMPOSITION CONTAINING CYCLIC CARBODIMIDE}
본 발명은 폴리에스테르 및 고리형 카르보디이미드를 함유하는 수지 조성물에 관한 것이다.
카르보디이미드 화합물을 카르복실기 등의 산성기를 말단에 갖는 고분자 화합물의 말단 밀봉제로서 사용하여, 고분자 화합물의 가수분해를 억제하는 것은 이미 제안되어 있다 (특허문헌 1 및 2). 이 제안에 있어서 사용되고 있는 카르보디이미드 화합물은 선형상의 카르보디이미드 화합물이다.
선형상 카르보디이미드 화합물을 고분자 화합물의 말단 밀봉제로서 사용하면, 선형상 카르보디이미드 화합물이 폴리에스테르의 말단에 결합하는 반응에 수반하여 이소시아네이트기를 갖는 화합물이 유리되고, 이소시아네이트 화합물의 독특한 냄새를 발생하여 작업 환경을 악화시키는 것이 문제로 되고 있다.
특허문헌 3 에는, 매크로 고리형 카르보디이미드 화합물이 기재되어 있다. 이 화합물은 고(高)희석하에서 제조되기 때문에 매크로 고리형 카르보디이미드 화합물의 농도가 낮아서, 폴리머와의 반응에는 몇 일씩이나 걸려, 폴리머의 말단 밀봉제로서의 실용성은 낮다. 또한, 카르보디이미드기에 대한 분자량이 커 폴리머의 말단 밀봉제로서의 효율은 낮다. 또한, 특허문헌 3 에는, 폴리머의 말단 밀봉에 수반되는 이소시아네이트 냄새의 저감에 관한 검토는 이루어지고 있지 않다. 이 매크로 고리형 카르보디이미드 화합물은, 장사슬을 갖고 고온에서는 분해되기 쉬워 폴리에스테르 등의 고융점 폴리머의 말단 밀봉제로는 부적당하다.
일본 공개특허공보 2008-050584호 일본 공개특허공보 2005-2174호 미국 특허공개 제2008/0161554호
본 발명의 목적은 폴리에스테르를 함유하고, 유리된 이소시아네이트 화합물에 의한 냄새가 없는 수지 조성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 폴리에스테르의 말단에 반응하더라도, 이소시아네이트 화합물을 유리시키지 않는 구조의 카르보디이미드 화합물에 관해서 예의 검토하였다.
그 결과, 1 개의 고리형 구조 중에 1 개만의 카르보디이미드기를 갖는 화합물은, 폴리에스테르의 말단에 반응하더라도 이소시아네이트 화합물을 유리시키지 않는 것을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 폴리에스테르 (A 성분), 및 카르보디이미드기를 1 개 갖고 그 제 1 질소와 제 2 질소가 결합기에 의해 결합되어 있는 고리형 구조를 포함하는 화합물 (B 성분) 을 함유하는 수지 조성물이다. 또한, 본 발명은 그 조성물로 이루어지는 성형품을 포함한다. 그리고, 본 발명은 폴리에스테르 (A 성분) 와, 카르보디이미드기를 1 개 갖고 그 제 1 질소와 제 2 질소가 결합기에 의해 결합되어 있는 고리형 구조를 포함하는 화합물 (B 성분) 을 용융 혼련하는 것으로 이루어지는 수지 조성물의 제조 방법이다.
<고리형 카르보디이미드 화합물 (B 성분)>
본 발명에 있어서, 고리형 카르보디이미드 화합물 (B 성분) 은 고리형 구조를 갖는다. 고리형 카르보디이미드 화합물은, 고리형 구조를 복수 가지고 있어도 된다.
고리형 구조는 카르보디이미드기 (-N=C=N-) 을 1 개 갖고 그 제 1 질소와 제 2 질소가 결합기에 의해 결합되어 있다. 하나의 고리형 구조 중에는 1 개의 카르보디이미드기만을 갖는다. 고리형 구조 중의 원자수는 바람직하게는 8 ∼ 50, 보다 바람직하게는 10 ∼ 30, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 20, 특히 바람직하게는 10 ∼ 15 이다.
여기서, 고리형 구조 중의 원자수란, 고리 구조를 직접 구성하는 원자의 수를 의미하고, 예를 들어, 8 원자 고리이면 8, 50 원자 고리이면 50 이다. 고리형 구조 중의 원자수가 8 보다 작으면, 고리형 카르보디이미드 화합물의 안정성이 저하되어, 보관, 사용이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 또한 반응성의 관점에서는 고리 원자수의 상한치에 관해서는 특별히 제한은 없지만, 50 을 초과하는 원자수의 고리형 카르보디이미드 화합물은 합성상 곤란하여, 비용이 크게 상승하는 경우가 발생하기 때문이다. 이러한 관점에서 고리형 구조 중의 원자수는 바람직하게는 10 ∼ 30, 보다 바람직하게는 10 ∼ 20, 특히 바람직하게는 10 ∼ 15 의 범위가 선택된다.
고리형 카르보디이미드 화합물의 분자량은 바람직하게는 100 ∼ 1,000 이다. 100 보다 낮으면, 고리형 카르보디이미드 화합물에 관해서 구조의 안정성이나 휘발성이 문제가 되는 경우가 있다. 또한 1,000 보다 높으면, 고리형 카르보디이미드의 제조 상, 희석계에서의 합성이 필요해지거나, 수율이 저하되기 때문에, 비용면에서 문제가 되는 경우가 있다. 이러한 관점에서, 보다 바람직하게는 100 ∼ 750 이고, 더욱 바람직하게는 250 ∼ 750 이다.
고리형 구조는 하기 식 (1) 로 나타내는 구조인 것이 바람직하다.
Figure pct00001
식 중, Q 는 지방족기, 지환족기, 방향족기 또는 이들의 조합인 2 ∼ 4 가의 결합기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다. 이 결합기의 가 (價) 중 2 개의 가는 고리형 구조를 형성하기 위해서 사용된다. Q 가 3 가 또는 4 가의 결합기인 경우, 단결합, 이중 결합, 원자, 원자단을 사이에 두고, 폴리머 또는 다른 고리형 구조와 결합하고 있다.
결합기는 2 ∼ 4 가의 탄소수 1 ∼ 20 의 지방족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 3 ∼ 20 의 지환족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다. 결합기로서, 고리형 구조를 형성하기 위한 필요 탄소수를 갖는 것이 선택된다. 조합의 예로는, 알킬렌기와 아릴렌기가 결합한, 알킬렌-아릴렌기와 같은 구조 등을 들 수 있다.
결합기를 구성하는 지방족기, 지환족기, 방향족기는, 각각 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다. 헤테로 원자란, O, N, S, P 를 가리킨다. 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서 할로겐 원자로는, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다.
결합기 (Q) 는 하기 식 (1-1), (1-2) 또는 (1-3) 으로 나타내는 2 ∼ 4 가의 결합기인 것이 바람직하다.
Figure pct00002
식 중, Ar1 및 Ar2 는 각각 독립적으로, 2 ∼ 4 가의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다.
방향족기로서, 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기, 탄소수 5 ∼ 15 의 아렌트리일기, 탄소수 5 ∼ 15 의 아렌테트라일기를 들 수 있다. 아릴렌기 (2 가) 로서, 페닐렌기, 나프탈렌디일기 등을 들 수 있다. 아렌트리일기 (3 가) 로서, 벤젠트리일기, 나프탈렌트리일기 등을 들 수 있다. 아렌테트라일기 (4 가) 로서, 벤젠테트라일기, 나프탈렌테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 방향족기는 치환되어 있어도 된다. 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다. 또한 이들 방향족기는 헤테로 원자를 함유하여 복소고리 구조를 갖고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
R1 및 R2 는 각각 독립적으로, 2 ∼ 4 가의 탄소수 1 ∼ 20 의 지방족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 3 ∼ 20 의 지환족기, 이들의 조합, 또는 이들 지방족기, 지환족기와 2 ∼ 4 가의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기의 조합이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다.
지방족기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬렌기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알칸트리일기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알칸테트라일기 등을 들 수 있다. 알킬렌기로서, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기, 헵틸렌기, 옥틸렌기, 노닐렌기, 데실렌기, 도데실렌기, 헥사데실렌기 등을 들 수 있다. 알칸트리일기로서, 메탄트리일기, 에탄트리일기, 프로판트리일기, 부탄트리일기, 펜탄트리일기, 헥산트리일기, 헵탄트리일기, 옥탄트리일기, 노난트리일기, 데칸트리일기, 도데칸트리일기, 헥사데칸트리일기 등을 들 수 있다. 알칸테트라일기로서, 메탄테트라일기, 에탄테트라일기, 프로판테트라일기, 부탄테트라일기, 펜탄테트라일기, 헥산테트라일기, 헵탄테트라일기, 옥탄테트라일기, 노난테트라일기, 데칸테트라일기, 도데칸테트라일기, 헥사데칸테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 지방족기는 치환되어 있어도 된다. 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다. 또한 이들 지방족기는 헤테로 원자를 함유하고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
지환족기로서, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬렌기, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알칸트리일기, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알칸테트라일기를 들 수 있다. 시클로알킬렌기로서, 시클로프로필렌기, 시클로부틸렌기, 시클로펜틸렌기, 시클로헥실렌기, 시클로헵틸렌기, 시클로옥틸렌기, 시클로노닐렌기, 시클로데실렌기, 시클로도데실렌기, 시클로헥사데실렌기 등을 들 수 있다. 시클로알칸트리일기로서, 시클로프로판트리일기, 시클로부탄트리일기, 시클로펜탄트리일기, 시클로헥산트리일기, 시클로헵탄트리일기, 시클로옥탄트리일기, 시클로노난트리일기, 시클로데칸트리일기, 시클로도데칸트리일기, 시클로헥사데칸트리일기 등을 들 수 있다. 시클로알칸테트라일기로서, 시클로프로판테트라일기, 시클로부탄테트라일기, 시클로펜탄테트라일기, 시클로헥산테트라일기, 시클로헵탄테트라일기, 시클로옥탄테트라일기, 시클로노난테트라일기, 시클로데칸테트라일기, 시클로도데칸테트라일기, 시클로헥사데칸테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 지환족기는 치환되어 있어도 된다. 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다. 또한, 이들 지환족기는 헤테로 원자를 함유하여 복소고리 구조를 갖고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
방향족기로서, 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기, 탄소수 5 ∼ 15 의 아렌트리일기, 탄소수 5 ∼ 15 의 아렌테트라일기를 들 수 있다. 아릴렌기로서, 페닐렌기, 나프탈렌디일기 등을 들 수 있다. 아렌트리일기 (3 가) 로서, 벤젠트리일기, 나프탈렌트리일기 등을 들 수 있다. 아렌테트라일기 (4 가) 로서, 벤젠테트라일기, 나프탈렌테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 방향족기는 치환되어 있어도 된다. 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다.
또한, 이들 방향족기는 헤테로 원자를 함유하여 복소고리 구조를 갖고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
X1 및 X2 는 각각 독립적으로, 2 ∼ 4 가의 탄소수 1 ∼ 20 의 지방족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 3 ∼ 20 의 지환족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기, 또는 이들의 조합이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다.
지방족기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬렌기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알칸트리일기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알칸테트라일기 등을 들 수 있다. 알킬렌기로서, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기, 헵틸렌기, 옥틸렌기, 노닐렌기, 데실렌기, 도데실렌기, 헥사데실렌기 등을 들 수 있다. 알칸트리일기로서, 메탄트리일기, 에탄트리일기, 프로판트리일기, 부탄트리일기, 펜탄트리일기, 헥산트리일기, 헵탄트리일기, 옥탄트리일기, 노난트리일기, 데칸트리일기, 도데칸트리일기, 헥사데칸트리일기 등을 들 수 있다. 알칸테트라일기로서, 메탄테트라일기, 에탄테트라일기, 프로판테트라일기, 부탄테트라일기, 펜탄테트라일기, 헥산테트라일기, 헵탄테트라일기, 옥탄테트라일기, 노난테트라일기, 데칸테트라일기, 도데칸테트라일기, 헥사데칸테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 지방족기는 치환되어 있어도 된다. 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다. 또한 이들 지방족기는 헤테로 원자를 함유하고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
지환족기로서, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬렌기, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알칸트리일기, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알칸테트라일기를 들 수 있다. 시클로알킬렌기로서, 시클로프로필렌기, 시클로부틸렌기, 시클로펜틸렌기, 시클로헥실렌기, 시클로헵틸렌기, 시클로옥틸렌기, 시클로노닐렌기, 시클로데실렌기, 시클로도데실렌기, 시클로헥사데실렌기 등을 들 수 있다. 알칸트리일기로서, 시클로프로판트리일기, 시클로부탄트리일기, 시클로펜탄트리일기, 시클로헥산트리일기, 시클로헵탄트리일기, 시클로옥탄트리일기, 시클로노난트리일기, 시클로데칸트리일기, 시클로도데칸트리일기, 시클로헥사데칸트리일기 등을 들 수 있다. 알칸테트라일기로서, 시클로프로판테트라일기, 시클로부탄테트라일기, 시클로펜탄테트라일기, 시클로헥산테트라일기, 시클로헵탄테트라일기, 시클로옥탄테트라일기, 시클로노난테트라일기, 시클로데칸테트라일기, 시클로도데칸테트라일기, 시클로헥사데칸테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 지환족기는 치환되어 있어도 된다. 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다. 또한, 이들 지환족기는 헤테로 원자를 함유하여 복소고리 구조를 갖고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
방향족기로서, 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기, 탄소수 5 ∼ 15 의 아렌트리일기, 탄소수 5 ∼ 15 의 아렌테트라일기를 들 수 있다. 아릴렌기로서, 페닐렌기, 나프탈렌디일기 등을 들 수 있다. 아렌트리일기 (3 가) 로서, 벤젠트리일기, 나프탈렌트리일기 등을 들 수 있다. 아렌테트라일기 (4 가) 로서, 벤젠테트라일기, 나프탈렌테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 방향족기는 치환되어 있어도 된다. 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다. 또한, 이들 방향족기는 헤테로 원자를 함유하여 복소고리 구조를 갖고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
s, k 는 각각 독립적으로, 0 ∼ 10 의 정수, 바람직하게는 0 ∼ 3 의 정수, 보다 바람직하게는 0 ∼ 1 의 정수이다. s 및 k 가 10 을 초과하면, 고리형 카르보디이미드 화합물은 합성상 곤란하여, 비용이 크게 상승하는 경우가 발생하기 때문이다. 이러한 관점에서 정수는 바람직하게는 0 ∼ 3 의 범위가 선택된다. 또, s 또는 k 가 2 이상일 때, 반복 단위로서의 X1 또는 X2 가, 다른 X1 또는 X2 와 상이해도 된다.
X3 은, 2 ∼ 4 가의 탄소수 1 ∼ 20 의 지방족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 3 ∼ 20 의 지환족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기, 또는 이들의 조합이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다.
지방족기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬렌기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알칸트리일기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알칸테트라일기 등을 들 수 있다. 알킬렌기로서, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기, 헵틸렌기, 옥틸렌기, 노닐렌기, 데실렌기, 도데실렌기, 헥사데실렌기 등을 들 수 있다. 알칸트리일기로서, 메탄트리일기, 에탄트리일기, 프로판트리일기, 부탄트리일기, 펜탄트리일기, 헥산트리일기, 헵탄트리일기, 옥탄트리일기, 노난트리일기, 데칸트리일기, 도데칸트리일기, 헥사데칸트리일기 등을 들 수 있다. 알칸테트라일기로서, 메탄테트라일기, 에탄테트라일기, 프로판테트라일기, 부탄테트라일기, 펜탄테트라일기, 헥산테트라일기, 헵탄테트라일기, 옥탄테트라일기, 노난테트라일기, 데칸테트라일기, 도데칸테트라일기, 헥사데칸테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 지방족기는 치환기를 함유하고 있어도 되고, 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다. 또한, 이들 지방족기는 헤테로 원자를 함유하고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
지환족기로서, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬렌기, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알칸트리일기, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알칸테트라일기를 들 수 있다. 시클로알킬렌기로서, 시클로프로필렌기, 시클로부틸렌기, 시클로펜틸렌기, 시클로헥실렌기, 시클로헵틸렌기, 시클로옥틸렌기, 시클로노닐렌기, 시클로데실렌기, 시클로도데실렌기, 시클로헥사데실렌기 등을 들 수 있다. 알칸트리일기로서, 시클로프로판트리일기, 시클로부탄트리일기, 시클로펜탄트리일기, 시클로헥산트리일기, 시클로헵탄트리일기, 시클로옥탄트리일기, 시클로노난트리일기, 시클로데칸트리일기, 시클로도데칸트리일기, 시클로헥사데칸트리일기 등을 들 수 있다. 알칸테트라일기로서, 시클로프로판테트라일기, 시클로부탄테트라일기, 시클로펜탄테트라일기, 시클로헥산테트라일기, 시클로헵탄테트라일기, 시클로옥탄테트라일기, 시클로노난테트라일기, 시클로데칸테트라일기, 시클로도데칸테트라일기, 시클로헥사데칸테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 지환족기는 치환기를 함유하고 있어도 되고, 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴렌기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다. 또한, 이들 지환족기는 헤테로 원자를 함유하여 복소고리 구조를 갖고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
방향족기로서, 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기, 탄소수 5 ∼ 15 의 아렌트리일기, 탄소수 5 ∼ 15 의 아렌테트라일기를 들 수 있다. 아릴렌기로서, 페닐렌기, 나프탈렌디일기 등을 들 수 있다. 아렌트리일기 (3 가) 로서, 벤젠트리일기, 나프탈렌트리일기 등을 들 수 있다. 아렌테트라일기 (4 가) 로서, 벤젠테트라일기, 나프탈렌테트라일기 등을 들 수 있다.
이들 방향족기는 치환되어 있어도 된다. 치환기로서, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 아미드기, 하이드록실기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기 등을 들 수 있다. 또한, 이들 방향족기는 헤테로 원자를 함유하여 복소고리 구조를 갖고 있어도 된다. 헤테로 원자로서, O, N, S, P 를 들 수 있다.
이상과 같이, Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2 및 X3 은 헤테로 원자를 함유하고 있어도 된다.
또한, Q 가 2 가의 결합기일 때에는, Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2 및 X3 은 모두 2 가의 기이다. Q 가 3 가의 결합기일 때에는, Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2 및 X3 중 하나가 3 가의 기이다. Q 가 4 가의 결합기일 때에는, Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2 및 X3 중 하나가 4 가의 기이거나, 2 개가 3 가의 기이다.
<고리형 카르보디이미드 (a)>
본 발명에서 사용하는 고리형 카르보디이미드로서 하기 식 (2) 로 나타내는 화합물 (이하, 「고리형 카르보디이미드 (a)」라고 하는 경우가 있다) 을 들 수 있다.
Figure pct00003
식 중, Qa 는, 지방족기, 지환족기, 방향족기 또는 이들의 조합인 2 가의 결합기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다.
지방족기, 지환족기, 방향족기는, 식 (1) 에서 설명한 것과 동일하다. 단, 식 (2) 의 화합물에 있어서는, 지방족기, 지환족기, 방향족기는 모두 2 가이다. Qa 는 하기 식 (2-1), (2-2) 또는 (2-3) 으로 나타내는 2 가의 결합기인 것이 바람직하다.
Figure pct00004
식 중, Ara 1, Ara 2, Ra 1, Ra 2, Xa 1, Xa 2, Xa 3, s 및 k 는 각각 식 (1-1) ∼ (1-3) 중의 Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2, X3, s 및 k 와 동일하다. 단, 이들은 모두 2 가이다.
고리형 카르보디이미드 (a) 로서, 하기 식 (2-1-1) 로 나타내는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00005
식 중, Xa 1 은 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬렌기이다. 알킬렌기로서, 메틸렌기, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기 등을 들 수 있다.
식 중, Ara 1, Ara 2 는 각각 독립적으로, 치환되어 있어도 되는 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기이다. 아릴렌기로서 페닐렌기, 나프탈렌디일기를 들 수 있다. 치환기로서 탄소수 1 ∼ 20, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기를 들 수 있다. 치환기로서 메틸기, 에틸기, 프로필기 등을 들 수 있다.
고리형 카르보디이미드 (a) 로서, 하기 식 (2-1-1a) 로 나타내는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00006
식 중, Xa 1 은 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬렌기이다. 알킬렌기로서, 메틸렌기, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기 등을 들 수 있다.
식 중, Rq, Rr 은 각각 독립적으로, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 수소 원자이다. 알킬기로서 메틸기, 에틸기, 프로필기 등을 들 수 있다.
이러한 고리형 카르보디이미드 화합물 (a) 로는, 이하의 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
<고리형 카르보디이미드 (b)>
또한, 본 발명에서 사용하는 고리형 카르보디이미드로서 하기 식 (3) 으로 나타내는 화합물 (이하, 「고리형 카르보디이미드 (b)」라고 하는 경우가 있다) 을 들 수 있다.
Figure pct00011
식 중, Qb 는 지방족기, 지환족기, 방향족기, 또는 이들의 조합인 3 가의 결합기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다. Y 는, 고리형 구조를 담지하는 담체이다. 지방족기, 지환족기, 방향족기는, 식 (1) 에서 설명한 것과 동일하다. 단, 식 (3) 의 화합물에 있어서는, Qb 를 구성하는 기 중 하나는 3 가이다.
Qb 는 하기 식 (3-1), (3-2) 또는 (3-3) 으로 나타내는 3 가의 결합기인 것이 바람직하다.
Figure pct00012
식 중, Arb 1, Arb 2, Rb 1, Rb 2, Xb 1, Xb 2, Xb 3, s 및 k 는, 각각 식 (1-1) ∼ (1-3) 의 Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2, X3, s 및 k 와 동일하다. 단 이들 중 하나는 3 가의 기이다.
Y 는 단결합, 이중 결합, 원자, 원자단 또는 폴리머인 것이 바람직하다. Y 는 결합부로, 복수의 고리형 구조가 Y 를 통해서 결합하여, 식 (3) 으로 나타내는 구조를 형성하고 있다.
이러한 고리형 카르보디이미드 화합물 (b) 로는, 하기 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00013
Figure pct00014
<고리형 카르보디이미드 (c)>
본 발명에서 사용하는 고리형 카르보디이미드로서 하기 식 (4) 로 나타내는 화합물 (이하, 「고리형 카르보디이미드 (c)」라고 하는 경우가 있다) 를 들 수 있다.
Figure pct00015
식 중, Qc 는 지방족기, 지환족기, 방향족기 또는 이들의 조합인 4 가의 결합기로, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다. Z1 및 Z2 는 고리형 구조를 담지하는 담체이다. Z1 및 Z2 는 서로 결합하여 고리형 구조를 형성하고 있어도 된다.
지방족기, 지환족기, 방향족기는 식 (1) 에서 설명한 것과 동일하다. 단, 식 (4) 의 화합물에 있어서, Qc 는 4 가이다. 따라서, 이들 기 중의 하나가 4 가의 기이거나, 2 개가 3 가의 기이다.
Qc 는 하기 식 (4-1), (4-2) 또는 (4-3) 으로 나타내는 4 가의 결합기인 것이 바람직하다.
Figure pct00016
Arc 1, Arc 2, Rc 1, Rc 2, Xc 1, Xc 2, Xc 3, s 및 k 는, 각각 식 (1-1) ∼ (1-3) 의 Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2, X3, s 및 k 와 동일하다. 단, Arc 1, Arc 2, Rc 1, Rc 2, Xc 1, Xc 2 및 Xc 3 은, 이들 중 하나가 4 가의 기이거나, 2 개가 3 가의 기이다.
Z1 및 Z2 는 각각 독립적으로, 단결합, 이중 결합, 원자, 원자단 또는 폴리머인 것이 바람직하다. Z1 및 Z2 는 결합부로, 복수의 고리형 구조가 Z1 및 Z2 를 통해서 결합하여, 식 (4) 로 나타내는 구조를 형성하고 있다.
고리형 카르보디이미드 화합물 (c) 로서, 하기 식 (4-1-1) 로 나타내는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00017
식 중, Xc 1 은 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6 의 알칸테트라일기이다. 알칸테트라일기로서, 이소부탄테트라일기, 이소펜탄트테트라일기, 네오펜탄트테트라일기 등을 들 수 있다. 바람직하게는 하기 식으로 나타내는 네오펜탄트테트라일기이다.
Figure pct00018
식 중, Arc 1, Arc 2, Arc 3, Arc 4 는, 각각 독립적으로, 치환되어 있어도 되는 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기이다. 아릴렌기로서 페닐렌기, 나프탈렌디일기를 들 수 있다. 치환기로서 탄소수 1 ∼ 20, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기를 들 수 있다. 치환기로서 메틸기, 에틸기, 프로필기 등을 들 수 있다.
고리형 카르보디이미드 (c) 로서, 하기 식 (2-1-1c) 로 나타내는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00019
식 중, Xc 1 은 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6 의 알칸테트라일기이다. 알칸테트라일기로서, 이소부탄테트라일기, 이소펜탄트테트라일기, 네오펜탄트테트라일기 등을 들 수 있다. 바람직하게는 하기 식으로 나타내는 네오펜탄트테트라일기이다.
Figure pct00020
식 중, Rq, Rr, Rs, Rt 는 각각 독립적으로, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 수소 원자이다. 알킬기로서 메틸기, 에틸기, 프로필기 등을 들 수 있다.
이러한 고리형 카르보디이미드 화합물 (c) 로는, 하기 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00022
<고리형 카르보디이미드 화합물의 제조 방법>
고리형 카르보디이미드 화합물의 제조 방법으로서, 아민체로부터 이소시아네이트체를 경유하여 제조하는 방법, 아민체로부터 이소티오시아네이트체를 경유하여 제조하는 방법, 아민체로부터 트리페닐포스핀체를 경유하여 제조하는 방법, 아민체로부터 우레아체를 경유하여 제조하는 방법, 아민체로부터 티오우레아체를 경유하여 제조하는 방법, 카르복실산체로부터 이소시아네이트체를 경유하여 제조하는 방법, 락탐체를 유도하여 제조하는 방법 등을 들 수 있다.
(단고리의 카르보디이미드 화합물 (f) 의 제조)
단고리의 하기 식 (2-1-1) 로 나타내는 카르보디이미드 화합물 (f) 은, 이하의 공정 (1) ∼ (4) 에 의해 제조할 수 있다.
Figure pct00023
(식 중, Ara 1, Ara 2 는 각각 독립적으로 치환되어 있어도 되는 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기이다. Xa 1 은 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬렌기이다)
공정 (1) 은 니트로체 (c) 를 얻는 공정이다. 공정 (1) 에는, 공정 (1a) 및 공정 (1b) 의 2 개의 양태가 있다. 공정 (2a) 는, 니트로체 (c) 부터아미드체 (d) 를 얻는 공정이다. 공정 (3) 및 공정 (4) 는, 아미드체 (d) 로부터 단고리의 카르보디이미드 화합물 (f) 를 얻는 공정이다. 공정 (3) ∼ (4) 에는, 공정 (3a) 및 공정 (4a) 를 경유하는 양태와, 공정 (3b) 및 공정 (4b) 를 경유하는 양태가 있다.
구체적으로는, 카르보디이미드 화합물 (f) 는 이하의 경로로 제조할 수 있다.
스킴 1 : 공정 (1a)-공정 (2a)-공정 (3a)-공정 (4a)
스킴 2 : 공정 (1a)-공정 (2a)-공정 (3b)-공정 (4b)
스킴 3 : 공정 (1b)-공정 (2a)-공정 (3b)-공정 (4b)
스킴 4 : 공정 (1b)-공정 (2a)-공정 (3a)-공정 (4a)
(공정 (1a))
공정 (1a) 는 하기 식 (a-1) 의 화합물, 하기 식 (a-2) 의 화합물 및 하기 식 (b-1) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식의 니트로체 (c) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00024
식 중, Xa 1, Ara 1, Ara 2 는 상기 식 (2-1-1) 과 동일하다.
E1 및 E2 는 각각 독립적으로, 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다. 할로겐 원자로서, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있다.
반응은 종래 공지인 에테르 합성법을 사용할 수 있고, 예를 들어 (a-1) 로 나타내는 화합물, (a-2) 로 나타내는 화합물 및 식 (b-1) 로 나타내는 화합물을, 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 윌리엄슨 반응 등이 사용된다.
염기성 화합물로는, 수소화나트륨, 금속 나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨 등이 사용된다. 용매로는, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라하이드로푸란 등이 사용된다. 반응 온도는 25 ℃ ∼ 150 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다. 또한, 반응은 상기 조건에서 충분히 신속하게 진행되지만, 반응을 촉진시키기 위해 상간 (相間) 이동 촉매를 첨가할 수도 있다.
(공정 (1b))
공정 (1b) 는 하기 식 (a-i) 의 화합물, 하기 식 (a-ii) 의 화합물 및 하기 식 (b-i) 의 화합물을 반응시켜 하기 식의 니트로체 (c) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00025
식 중, Ara 1, Ara 2, Xa 1 은 식 (2-1-1) 과 동일하다. E3, E4 는 각각 독립적으로, 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다.
반응은 종래 공지된 에테르 합성법을 사용할 수 있고, 예를 들어 식 (a-i) 로 나타내는 화합물, 식 (a-ii) 로 나타내는 화합물 및 식 (b-i) 로 나타내는 화합물을 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 윌리엄슨 반응 등이 사용된다.
염기성 화합물로는, 수소화나트륨, 금속 나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨 등이 사용된다. 용매로는, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라하이드로푸란 등이 사용된다. 반응 온도는 25 ℃ ∼ 150 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다. 또한, 반응은 상기 조건에서 진행되지만, 반응을 촉진시키기 위해 상간 이동 촉매를 첨가하는 것이 바람직하다. 상간 이동 촉매로는, 테트라부틸암모늄염, 트리옥틸메틸암모늄염, 벤질디메틸옥타데실암모늄염, 크라운에테르 등이 사용된다.
(공정 (2a))
공정 (2a) 는 얻어진 니트로체 (c) 를 환원하여 하기 식의 아민체 (d) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00026
Ara 1, Ara 2, Xa 1은 식 (2-1-1) 과 동일하다.
반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 니트로체 (c) 를 수소 및 촉매의 존재하, 용매 중에서 접촉 환원시키는 방법이 사용된다.
촉매로는, 팔라듐탄소, 팔라듐탄소-에틸렌디아민 복합체, 팔라듐-피브로인, 팔라듐-폴리에틸렌이민, 니켈, 구리 등이 사용된다. 용매로는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 디옥산, 테트라하이드로푸란, 아세트산에틸, 디클로로메탄, 클로로포름, N,N-디메틸포름아미드 등이 사용된다. 반응 온도는 25 ℃ ∼ 100 ℃ 의 범위가 바람직하게 적용된다. 또한, 반응은 상압에서 진행하지만, 반응을 촉진시키기 위해서 압력을 가하는 것이 바람직하다.
그 외에도 아민체 (d) 를 얻는 반응으로는, 니트로체 (c) 를 산 및 금속과 반응시키는 방법 또는 니트로체 (c) 를 히드라진 및 촉매와 반응시키는 방법 등이 사용된다.
(공정 (3a))
공정 (3a) 는 얻어진 아민체 (d) 와 트리페닐포스핀디브로마이드를 반응시켜 하기 식의 트리페닐포스핀체 (e-1) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00027
식 중 Ara 1, Ara 2, Xa 1 은 식 (2-1-1) 과 동일하고, Ara 는 페닐기이다.
반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 식 (d) 로 나타내는 아민체와 트리페닐포스핀디브로마이드를, 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 방법 등이 사용된다. 염기성 화합물로는, 트리에틸아민, 피리딘 등이 사용된다. 용매로는 디클로로에탄, 클로로포름, 벤젠 등이 사용된다. 반응 온도는 0 ℃ ∼ 80 ℃ 가 바람직하게 사용된다.
(공정 (4a))
공정 (4a) 는 얻어진 트리페닐포스핀체를 반응계 증에서 이소시아네이트화한 후, 직접 탈탄산시켜 하기 식의 고리형 카르보디이미드 화합물 (f) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00028
식 중 Ara 1, Ara 2, Xa 1 은 식 (2-1-1) 과 동일하다.
반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 식 (e-1) 의 트리페닐포스핀체를 디-tert-부틸디카보네이트와 N,N-디메틸-4-아미노피리딘의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 방법 등이 사용된다. 용매로는 디클로로메탄, 클로로포름 등이 사용된다. 반응 온도는 10 ℃ ∼ 40 ℃ 가 바람직하게 사용된다.
(공정 (3b))
공정 (3b) 는 아민체 (d) 와 이산화탄소 또는 이황화탄소를 반응시켜 하기 식 (e-2) 로 나타내는 우레아체 또는 티오우레아체를 얻는 공정이다.
Figure pct00029
식 중 Ara 1, Ara 2, Xa 1 은 식 (2-1-1) 과 동일하고, Z 는 산소 원자 또는 황 원자이다.
우레아체 (e-2) 를 얻는 반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 아민체 (d) 를 이산화탄소, 인 화합물 및 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 방법이 사용된다.
인 화합물로는, 아인산에스테르, 포스폰산에스테르 등이 사용된다. 염기성 화합물로는 트리에틸아민, 피리딘, 이미다졸, 피콜린 등이 사용된다. 용매로는 피리딘, N,N-디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 클로로벤젠, 톨루엔 등이 사용된다. 반응 온도는 0 ℃ ∼ 80 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다.
그 밖에도 우레아체 (e-2) 를 얻는 반응으로는, 아민체 (d) 와 일산화탄소를 반응시키는 방법 또는 아민체 (d) 와 포스겐을 반응시키는 방법 등이 사용된다.
티오우레아체 (e-2) 를 얻는 반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 아민체 (d) 를 이황화탄소 및 염기성 화합물의 존재하, 용매 중에서 반응시키는 방법 등이 사용된다.
염기성 화합물로는 트리에틸아민, 피리딘, 이미다졸, 피콜린 등이 사용된다. 용매로는 아세톤, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 2-부타논, 피리딘, N,N-디메틸포름아미드, 아세토니트릴 등이 사용된다. 반응 온도는 25 ℃ ∼ 90 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다. 또, 반응은 상기 조건에서 충분히 신속하게 진행되지만, 반응을 촉진시키기 위해 4 브롬화탄소 등을 조합할 수도 있다.
(공정 (4b))
공정 (4b) 는, 얻어진 우레아체 (e-2) 를 탈수시키거나, 또는 티오우레아체 (e-2) 를 탈황시켜, 고리형 카르보디이미드 화합물 (f) 를 얻는 공정이다.
반응은 종래 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 우레아체 (e-2) 또는 티오우레아체 (e-2) 를, 염화톨루엔술포닐 또는 염화메틸술포닐의 존재하, 용매 중에서 반응시키고, 우레아체 (e-2) 에서는 탈수, 티오우레아체 (e-2) 에서는 탈황시키는 방법이 사용된다.
용매로는, 디클로로메탄, 클로로포름, 피리딘 등이 사용된다. 반응 온도는 0 ℃ ∼ 80 ℃ 의 범위가 바람직하게 사용된다.
그 밖에도 고리형 카르보디이미드 화합물 (f) 를 얻는 반응으로는, 우레아체 (e-2) 와 산화수은을 반응시키는 방법 또는 티오우레아체 (e-2) 와 차아염소산나트륨을 반응시키는 방법 등이 사용된다.
(2 고리의 카르보디이미드 화합물 (F) 의 제조)
하기 식 (4-1-1) 로 나타내는 2 고리의 카르보디이미드 화합물 (F) 는, 이하의 (1) ∼ (4) 의 공정에 의해 제조할 수 있다.
Figure pct00030
(식 중, Xc 1 은 탄소수 1 ∼ 20 의 알칸테트라일기이다. Arc 1, Arc 2, Arc 3, Arc 4 는 각각 독립적으로 치환되어 있어도 되는 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기이다)
공정 (1) 은 니트로체 (C) 를 얻는 공정이다. 공정 (1) 에는, 공정 (1A) 와 공정 (1B) 의 2 개의 양태가 있다. 공정 (2A) 는, 니트로체 (C) 로부터 아미드체 (D) 를 얻는 공정이다. 공정 (3) 및 공정 (4) 는, 아미드체 (D) 로부터 2 고리의 카르보디이미드 화합물 (F) 를 얻는 공정이다. 공정 (3) ∼ (4) 에는, 공정 (3A) 및 공정 (4A) 를 경유하는 양태와, 공정 (3B) 및 공정 (4B) 를 경유하는 양태가 있다.
카르보디이미드 화합물 (F) 는, 이하의 경로로 제조할 수 있다.
스킴 1 : 공정 (1A)-공정 (2A)-공정 (3A)-공정 (4A)
스킴 2 : 공정 (1A)-공정 (2A)-공정 (3B)-공정 (4B)
스킴 3 : 공정 (1B)-공정 (2A)-공정 (3B)-공정 (4B)
스킴 4 : 공정 (1B)-공정 (2A)-공정 (3A)-공정 (4A)
(공정 (1A))
공정 (1A) 는 하기 식 (A-1) ∼ (A-4) 의 화합물 및 하기 식 (B-1) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식의 니트로체 (C) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00031
Figure pct00032
식 중, Arc 1 ∼ Arc 4, Xc 1 은 식 (4-1-1) 과 동일하다. E1 ∼ E4 는 각각 독립적으로, 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다. 반응 조건은 전술한 공정 (1a) 와 동일하다.
(공정 (1B))
공정 (1B) 는 하기 식 (A-i) ∼ (A-iv) 의 화합물 및 하기 식 (B-i) 의 화합물을 반응시켜, 하기 식의 니트로체 (C) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00033
Figure pct00034
식 중, Arc 1 ∼ Arc 4, Xc 1 은 식 (4-1-1) 과 동일하다. E5 ∼ E8 은 각각 독립적으로, 할로겐 원자, 톨루엔술포닐옥시기, 메탄술포닐옥시기, 벤젠술포닐옥시기 및 p-브로모벤젠술포닐옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다. 반응 조건은, 전술한 공정 (1b) 와 동일하다.
(공정 (2A))
공정 (2A) 는 얻어진 니트로체를 환원시켜 하기 식의 아민체 (D) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00035
Arc 1 ∼ Arc 4, Xc 1 은 식 (4-1-1) 과 동일하다.
반응 조건은 전술한 공정 (2a) 와 동일하다.
(공정 (3A))
공정 (3A) 는 얻어진 아민체 (D) 와 트리페닐포스핀디브로마이드를 반응시켜 하기 식 (E-1) 의 트리페닐포스핀체를 얻는 공정이다.
Figure pct00036
식 중 Arc 1 ∼ Arc 4, Xc 1 은 식 (4-1-1) 과 동일하고, Ara 는 페닐기이다. 반응 조건은 전술한 공정 (3a) 와 동일하다.
(공정 (4A))
공정 (4A) 는 얻어진 트리페닐포스핀체를 반응계 중에서 이소시아네이트화한 후, 직접 탈탄산시켜, 하기 식으로 나타내는 화합물 (F) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00037
(식 중, Arc 1 ∼ Arc 4, Xc 1 은 식 (4-1-1) 과 동일하다)
반응 조건은 전술한 공정 (4a) 와 동일하다.
(공정 (3B))
공정 (3B) 는 아민체와 이산화탄소 또는 이황화탄소를 반응시켜 하기 식 (E-2) 의 우레아체 또는 티오우레아체를 얻는 공정이다.
Figure pct00038
식 중 Arc 1 ∼ Arc 4, Xc 1 은 식 (4-1-1) 과 동일하고, Z 는 산소 원자 또는 황 원자이다. 반응 조건은 전술한 공정 (3b) 와 동일하다.
(공정 (4B)
공정 (4B) 는 얻어진 우레아체를 탈수시키거나, 또는 티오우레아체를 탈황시켜, 하기 식으로 나타내는 화합물 (F) 를 얻는 공정이다.
Figure pct00039
(식 중, Arc 1 ∼ Arc 4, Xc 1 은 식 (4-1-1) 과 동일하다)
반응 조건은 전술한 공정 (4b) 와 동일하다.
고리형 카르보디이미드 화합물은 폴리머의 산성기를 유효하게 밀봉할 수 있지만, 본 발명의 주지 (主旨) 에 반하지 않는 범위에 있어서, 원한다면 예를 들어, 종래 공지된 폴리머의 카르복실기 밀봉제를 병용할 수 있다. 이러한 종래 공지된 카르복실기 밀봉제로는, 일본 공개특허공보 2005-2174호에 기재된 제, 예를 들어, 에폭시 화합물, 옥사졸린 화합물, 옥사진 화합물 등이 예시된다.
<폴리에스테르 (A 성분)>
본 발명에 있어서 폴리에스테르 (A 성분) 는, (a) 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와, (b) 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체, (c) 하이드록시카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체, (d) 락톤에서 선택된 1 종 이상을 중합하여 이루어지는 중합체 또는 공중합체의 말단의 적어도 일부가 B 성분으로 밀봉된 것이다.
상기 (a) 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로는, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 4,4'-디페닐디카르복실산, 4,4'-벤조페논디카르복실산, 4,4'-디페녹시에탄디카르복실산, 4,4'-디페닐술폰디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 1,6-나프탈렌디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 비스(4-카르복시페닐)메탄, 안트라센디카르복실산, 4,4'-디페닐에테르디카르복실산, 5-테트라부틸포스포늄술포이소프탈산, 5-나트륨술포이소프탈산 등의 방향족 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 옥살산, 숙신산, 아디프산, 1,6-헥산디카르복실산, 다이머산 등의 지방족 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 시클로헥산-1,3-디카르복실산, 시클로헥산-1,4-디카르복실산, 데칼린-2,6-디카르복실산, 테트랄린-2,6-디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다.
또한 상기 (b) 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체로는, 탄소수 2 내지 20 개의 지방족 글리콜, 예를 들어 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,3-트리메틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 데카메틸렌글리콜, 다이머디올 등, 또는 분자량 200 내지 100,000 의 장사슬 글리콜, 즉 폴리에틸렌글리콜, 폴리트리메틸렌글리콜, 폴리프로필렌-1,2-글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 지방족 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 시클로헥산-1,2-디올, 시클로헥산-1,4-디올, 시클로헥산-1,4-디메틸올 등의 지환식 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다. 또한 방향족 디하이드록시 화합물 즉 자일리렌글리콜, 4,4'-디하이드록시비페닐, 하이드로퀴논, tert-부틸하이드로퀴논, 비스페놀 A, 비스페놀 S, 비스페놀 F 등의 방향고리를 함유하는 방향족 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다.
폴리에스테르 (A 성분) 는 주사슬이 주로 하기 식 (II) 로 나타내는 반복 단위로 이루어지는 폴리에스테르가 바람직하다. A 성분의 말단의 적어도 일부가 B 성분에 의해 밀봉되어 있다.
Figure pct00040
식 중, n 은 2 내지 4 의 정수이다. Ar 은 페닐렌기 또는 나프탈렌디일기가 바람직하다. Ar 은 특히, 1,4-페닐렌기, 2,6-나프탈렌디일기가 바람직하다.
폴리에스테르의 환원 점도는, 바람직하게는 0.2 ∼ 1.5 dl/g, 보다 바람직하게는 0.3 ∼ 1.3 dl/g 이다.
상기 (c) 하이드록시카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로는 예를 들어 글리콜산, D-락트산, L-락트산, 라세미락트산, 하이드록시프로피온산, 3-하이드록시부티르산, 하이드록시발레르산, 하이드록시카프론산, p-하이드록시벤조산, m-하이드록시벤조산, p-β-하이드록시에톡시벤조산, 6-하이드록시-2-나프토산, 올리고 또는 폴리카프로락톤 및 이들 에스테르 형성성 유도체 등을 들 수 있다.
상기 하이드록시카르복실산의 에스테르 형성성 유도체 중 락톤은 폴리에스테르의 제조에 바람직하게 적용되는데, 이러한 락톤 (d) 로는, 예를 들어 글리콜라이드, D-락티드, L-락티드, 메소락티드, ε-카프로락톤, δ-발레로락톤, β-프로피오락톤, 피발로락톤, β-벤질말로락토네이트, γ-부티로락톤, 1,4-디옥산-2-온, 운데카락톤, 1,4-디옥세판-2-온, (R)-3-메틸-4-옥사-6-헥사노라이드, (S)-3-메틸-4-옥사-6-헥사노라이드 등을 들 수 있다. 또한 스테아릴알코올, 벤질알코올, 스테아르산, 벤조산, tert-부틸벤조산, 벤조일벤조산 등의 단관능 성분이나, 트리카르바릴산, 트리멜리트산, 트리메스산, 피로멜리트산, 갈산, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 글리세롤, 펜타에리트리톨 등의 3 관능 이상의 다관능 성분 등을 사용해도 된다.
구체적으로는, 폴리글리콜산, 폴리락트산, 폴리3-하이드록시부티르산, 폴리4-하이드록시부티르산, 폴리4-하이드록시발레르산, 폴리3-하이드록시헥산산 또는 폴리카프로락톤, 폴리에틸렌아디페이트, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌아디페이트, 폴리부틸렌숙시네이트 또는 폴리시클로헥산디메탄올시클로헥산디카르복실레이트 등의 지방족 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리1,4-메틸올시클로헥산테레프탈레이트, 폴리에틸렌2,6-나프탈레이트, 폴리부틸렌2,6-나프탈레이트, 폴리트리메틸렌2,6-나프탈레이트 등의 방향족 폴리에스테르 등을 들 수 있고, 이들은 단독 내지 2 종 이상을 사용할 수 있다.
상기 B 성분으로 밀봉하는 폴리에스테르는, 종래 공지된 어떠한 제조 방법에 의해서 얻어진 것도 본 발명에 적용할 수 있다. 이들 중, 환경 보호 등의 관점에서는 하이드록시카르복실산을 주된 구성 성분으로 하는 중합체가 바람직하고, 특히 폴리락트산이 바람직하게 사용된다. 폴리락트산은 다른 폴리에스테르에 비하여 가수분해되기 쉽기 때문에 고리형 카르보디이미드 화합물 (B 성분) 로 말단 밀봉하는 것이 바람직하다. 폴리락트산에는 스테레오 콤플렉스 결정상을 형성하는 스테레오 콤플렉스 폴리락트산도 포함된다.
여기서, 폴리락트산은 주사슬이 주로 하기 식 (I) 로 나타내는 락트산 단위로 이루어지고, 말단의 적어도 일부가 B 성분에 의해 밀봉되어 있다. 본 명세서에 있어서 「주로」란, 바람직하게는 90 ∼ 100 몰％, 보다 바람직하게는 95 ∼ 100 몰％, 더욱 바람직하게는 98 ∼ 100 몰％ 의 비율이다.
Figure pct00041
식 (I) 로 나타내는 락트산 단위에는, 서로 광학 이성체인 L-락트산 단위와 D-락트산 단위가 있다. 폴리락트산의 주사슬은 주로, L-락트산 단위, D-락트산 단위 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.
폴리락트산은 주사슬이 주로 D-락트산 단위로 이루어지는 폴리 D-락트산, 주사슬이 주로 L 락트산 단위로 이루어지는 폴리 L-락트산이 바람직하다. 주사슬을 구성하는 다른 단위의 비율은, 바람직하게는 0 ∼ 10 몰％, 보다 바람직하게는 0 ∼ 5 몰％, 더욱 바람직하게는 0 ∼ 2 몰％ 의 범위이다.
주사슬을 구성하는 다른 단위로서는, 디카르복실산, 다가 알코올, 하이드록시카르복실산, 락톤 등에서 유래된 단위가 예시된다.
디카르복실산으로는, 숙신산, 아디프산, 아젤라산, 세바크산, 테레프탈산, 이소프탈산 등을 들 수 있다. 다가 알코올로는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 옥탄디올, 글리세린, 소르비탄, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 지방족 다가 알코올류 또는 비스페놀에 에틸렌옥사이드가 부가시킨 것 등의 방향족 다가 알코올 등을 들 수 있다. 하이드록시카르복실산으로서, 글리콜산, 하이드록시부티르산 등을 들 수 있다. 락톤으로는, 글리콜라이드, ε-카프로락톤, β프로피오락톤, δ-부티로락톤, β- 또는 γ-부티로락톤, 피발로락톤, δ-발레로락톤 등을 들 수 있다.
폴리락트산의 중량 평균 분자량은 성형품의 기계 물성 및 성형성을 양립시키기 위해, 바람직하게는 10만 ∼ 50만, 보다 바람직하게는 11만 ∼ 35만, 더욱 바람직하게는 12 ∼ 25만의 범위이다. 중량 평균 분자량은 겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 측정, 표준 폴리스티렌으로 환산한 값이다.
폴리락트산 (A 성분) 이 폴리 D-락트산 또는 폴리 L-락트산이고, 호모상 폴리락트산일 때, 시차 주사 열량계 (DSC) 측정에서, 150 ∼ 190 ℃ 의 사이에 결정 융해 피크 (Tmh) 를 갖고, 결정 융해열 (ΔHmsc) 이 10 J/g 이상인 것이 바람직하다. 이러한 결정 융점 및 결정 융해열의 범위를 만족함으로써 내열성을 높일 수 있다.
또한, 폴리락트산의 주사슬은 폴리 L-락트산 단위와 폴리 D-락트산 단위에 의해 형성된 스테레오 컴플렉스상을 함유하는 스테레오 콤플렉스 폴리락트산인 것이 바람직하다. 스테레오 콤플렉스 폴리락트산은, 시차 주사 열량계 (DSC) 측정에서, 190 ℃ 이상의 결정 융해 피크를 나타내는 것이 바람직하다.
스테레오 컴플렉스 폴리락트산은, 하기 식 (i) 에 의해 규정되는 스테레오화도 (S) 가 90 ∼ 100 ％ 인 것이 바람직하다.
S =〔ΔHms/(ΔHmh+ΔHms) 〕×100 (i)
(단, ΔHms 는 스테레오 컴플렉스상 폴리락트산의 결정 융해 엔탈피, ΔHmh는 폴리락트산 호모상 결정의 융해 엔탈피를 나타낸다)
스테레오 컴플렉스 폴리락트산은 결정성을 갖고 있는 것이 바람직하고, 광각 X 선 회절 (XRD) 측정에 의한 회절 피크의 강도비에 의해서, 하기 식 (ii) 로 정의되는 스테레오화율 (Sc) 이 50 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
Sc (％) =〔ΣISCi/(ΣISCi+IHM) 〕×100 (ii)
(여기서, ΣISCi=ISC1+ISC2+ISC3, ISCi (i = 1 ∼ 3) 은 각각 2θ = 12.0°, 20.7°, 24.0° 부근의 각 회절 피크의 적분강도, IHM 은 2θ = 16.5°부근에 나타나는 호모상 결정에서 유래하는 회절 피크의 적분 강도 IHM 을 나타낸다)
스테레오화율 (Sc) 은, 바람직하게는 50 ∼ 100 ％, 더욱 바람직하게는 60 ∼ 95 ％, 특히 바람직하게는 65 ∼ 90 ％ 의 범위가 선택된다. 즉, 폴리락트산이 상기 범위의 Sc 를 가짐으로써, 성형품의 내열성, 내습열성을 보다 바람직하게 만족하게 된다.
스테레오 컴플렉스 폴리락트산의 결정화도, 특히 XRD 측정에 의한 결정화도는, 바람직하게는 적어도 5 ％, 보다 바람직하게는 5 ∼ 60 ％, 더욱 바람직하게는 7 ∼ 50 ％, 특히 바람직하게는 10 ∼ 45 ％ 의 범위이다.
스테레오 컴플렉스 폴리락트산의 결정 융점은, 바람직하게는 190 ∼ 250 ℃, 보다 바람직하게는 200 ∼ 230 ℃ 의 범위이다. 스테레오 컴플렉스 폴리락트산의 DSC 측정에 의한 결정 융해 엔탈피는, 바람직하게는 20 J/g 이상, 보다 바람직하게는 20 ∼ 80 J/g, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 80 J/g 의 범위이다. 스테레오 컴플렉스 폴리락트산의 결정 융점이 190 ℃ 미만이면, 내열성이 나빠진다. 또한 250 ℃ 를 초과하면, 250 ℃ 이상의 고온에 있어서 성형하는 것이 필요해져, 수지의 열분해를 억제하기가 곤란해지는 경우가 있다. 따라서, 본 발명의 수지 조성물은 시차 주사 열량계 (DSC) 측정에서, 190 ℃ 이상의 결정 융해 피크를 나타내는 것이 바람직하다.
스테레오 컴플렉스 폴리락트산에 있어서, 폴리 D-락트산과 폴리 L-락트산의 중량비는 90/10 ∼ 10/90 인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 80/20 ∼ 20/80, 더욱 바람직하게는 30/70 ∼ 70/30, 특히 바람직하게는 40/60 ∼ 60/40 의 범위이고, 이론적으로는 1/1 에 가능한 한 가까운 쪽이 바람직하다.
스테레오 컴플렉스 폴리락트산의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 10만 ∼ 50만, 보다 바람직하게는 11만 ∼ 35만, 더욱 바람직하게는 12 ∼ 25만의 범위이다. 중량 평균 분자량은 겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 측정, 표준 폴리스티렌으로 환산한 값이다.
폴리 L-락트산 및 폴리 D-락트산은 종래 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들어, L-또는 D-락티드를 금속 함유 촉매의 존재하, 개환 중합함으로써 제조할 수 있다. 또한 금속 함유 촉매를 함유하는 저분자량의 폴리락트산을, 원한다면 결정화시킨 후, 또는 결정화시키지 않고서, 감압하 또는 상압에서부터 가압하, 불활성 가스 기류의 존재하, 또는 비존재하에, 고상 중합시켜 제조할 수도 있다. 그리고 유기 용매의 존재 또는 비존재하에, 락트산을 탈수 축합시키는 직접 중합법에 의해 제조할 수 있다.
중합 반응은, 종래 공지된 반응 용기로 실시가 가능하고, 예를 들어 개환 중합 또는 직접 중합법에 있어서는 헬리컬 리본 날개 등, 고점도용 교반날개를 구비한 종형 반응기 또는 횡형 반응기를 단독으로, 또는 병렬하여 사용할 수 있다. 또한, 회분식 또는 연속식 또는 반회분식 중 어느 것이어도 되고, 이들을 조합해도 된다.
중합 개시제로서 알코올을 사용해도 된다. 이러한 알코올로는, 폴리락트산의 중합을 저해하지 않고 불휘발성인 것이 바람직하며, 예를 들어 데칸올, 도데칸올, 테트라데칸올, 헥사데칸올, 옥타데칸올, 에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 고상 중합법에서 사용하는 폴리락트산 프레폴리머는, 미리 결정화시키는 것이 수지 펠릿 융착 방지의 면에서 바람직한 실시형태라고 말 할 수있다. 프레폴리머는 고정된 종형 또는 횡형 반응 용기, 또는 텀블러나 킬른과 같은 용기 자체가 회전하는 반응 용기 (로터리 킬른 등) 중, 프레폴리머의 유리 전이 온도 내지 융점 미만의 온도 범위에서, 고체 상태로 중합된다.
금속 함유 촉매로는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류, 천이금속류, 알루미늄, 게르마늄, 주석, 안티몬, 티탄 등의 지방산염, 탄산염, 황산염, 인산염, 산화물, 수산화물, 할로겐화물, 알콜레이트 등이 예시된다. 그 중에서도 주석, 알루미늄, 아연, 칼슘, 티탄, 게르마늄, 망간, 마그네슘 및 희토류 원소에서 선택되는 적어도 일종의 금속을 함유하는 지방산염, 탄산염, 황산염, 인산염, 산화물, 수산화물, 할로겐화물, 알콜레이트가 바람직하다.
촉매 활성, 부반응이 적다는 점에서 주석 화합물, 구체적으로는 염화제일주석, 브롬화제일주석, 요오드화제일주석, 황산제일주석, 산화제2주석, 미리스트산주석, 옥틸산주석, 스테아르산주석, 테트라페닐주석 등의 주석 함유 화합물이 바람직한 촉매로서 예시로 된다. 그 중에서도, 주석 (II) 화합물, 구체적으로는 디에톡시주석, 디노닐옥시주석, 미리스트산주석 (II), 옥틸산주석 (II), 스테아르산주석 (II), 염화주석 (II) 등이 바람직하게 예시된다.
촉매의 사용량은 락티드 1 Kg 당 0.42×10-4 ∼ 100×10-4 (몰) 이고 또한 반응성, 얻어지는 폴리락티드류의 색조, 안정성을 고려하면 1.68×10-4 ∼ 42.1×10-4 (몰), 특히 바람직하게는 2.53×10-4 ∼ 16.8×10-4 (몰) 사용된다.
폴리락트산의 중합에 사용된 금속 함유 촉매는, 폴리락트산 사용에 앞서, 종래 공지된 실활제에 의해 불활성화시켜 두는 것이 바람직하다. 이러한 실활제로서, 이미노기를 갖고 또한 중합 금속 촉매에 배위할 수 있는 킬레이트 배위자의 군으로 이루어지는 유기 리간드를 들 수 있다.
또한 디하이드리드옥소인 (I) 산, 디하이드리드테트라옥소2인 (II, II) 산, 하이드리드트리옥소인 (III) 산, 디하이드리드펜타옥소2인 (III) 산, 하이드리드펜타옥소2 (II, IV) 산, 도데카옥소6인 (III) 산, 하이드리드옥타옥소3인 (III, IV, IV) 산, 옥타옥소3인 (IV, III, IV) 산, 하이드리드헥사옥소2인 (III, V) 산, 헥사옥소2인 (IV) 산, 데카옥소4인 (IV) 산, 헨데카옥소4인 (IV) 산, 에네아옥소3인 (Ⅴ, Ⅳ, Ⅳ) 산 등의 산가수 5 이하의 저산화수 인산을 들 수 있다.
또 식 xH2O·yP2O5 로 나타내고, x/y = 3 인 오르토인산을 들 수 있다. 또한 2 ＞ x/y ＞ 1 이고, 축합도로부터 2인산, 3인산, 4인산, 5인산 등으로 칭해지는 폴리인산 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또 x/y = 1 로 나타내는 메타인산, 그 중에서도 트리메타인산, 테트라메타인산을 들 수 있다. 또 1 ＞ x/y ＞ 0 으로 나타내고, 5산화인 구조의 일부를 남긴 망상 구조를 갖는 울트라인산 (이들을 총칭하여 메타인산계 화합물이라고 부르는 경우가 있다) 을 들 수 있다. 또 이들 산의 산성염을 들 수 있다. 또한 이들 산의 1가, 다가의 알코올류, 또는 폴리알킬렌글리콜류의 부분 에스테르, 완전 에스테르를 들 수 있다. 또한 이들 산의 포스포노 치환 저급 지방족 카르복실산 유도체 등이 예시된다.
촉매 실활능으로부터, 식 xH2O·yP2O5 로 나타내고, x/y = 3 인 오르토인산이 바람직하다. 또 2 ＞ x/y ＞ 1 이고, 축합도부터 2인산, 3인산, 4인산, 5인산 등으로 칭해지는 폴리인산 및 이들의 혼합물이 바람직하다. 또 x/y = 1 로 나타내는 메타인산, 그 중에서도 트리메타인산, 테트라메타인산이 바람직하다. 1 ＞ x/y ＞ 0 으로 나타내고, 5산화인 구조의 일부를 남긴 망상 구조를 갖는 울트라인산 (이들을 총칭하여 메타인산계 화합물이라고 부르는 경우가 있다) 이 바람직하다. 또 이들 산의 산성염이 바람직하다. 또한 이들 산의 1 가, 다가의 알코올류, 또는 폴리알킬렌글리콜류의 부분 에스테르가 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 메타인산계 화합물은 3 ∼ 200 정도의 인산 단위가 축합된 고리형의 메타인산 혹은 입체 그물 형상 구조를 갖는 울트라 영역 메타인산 혹은 그들의 (알칼리 금속염, 알칼리 토금속염, 오늄염) 을 포함한다. 그 중에서도 고리형 메타인산나트륨이나 울트라 영역 메타인산나트륨, 포스포노 치환 저급 지방족 카르복실산 유도체의 디헥실포스포노에틸아세테이트 (이하 DHPA 로 약칭하는 경우가 있다) 등이 바람직하게 사용된다.
폴리락트산은 함유 락티드량이 1 ∼ 5,000 중량ppm 인 것이 바람직하다. 폴리락트산 중에 함유하는 락티드는 용융 가공시, 수지를 열화시키고, 색조를 악화시켜, 경우에 따라서는 제품으로서 사용 불가능하게 하는 경우가 있다.
용융 개환 중합된 직후의 폴리 L-및/또는 폴리 D-락트산은 통상 1 ∼ 5중량％ 의 락티드를 함유하지만, 폴리 L-및/또는 폴리 D-락트산 중합 종료의 시점에서 폴리락트산 성형까지의 사이의 임의의 단계에서, 종래 공지된 락티드 감량법에 의해, 즉 1 축 또는 다축 압출기에서의 진공 탈휘법, 또는 중합 장치 내에서의 고진공 처리 등을 단독으로 또는 조합하여 실시함으로써 락티드를 바람직한 범위로 저감할 수 있다.
락티드 함유량은 적을 수록 수지의 용융 안정성, 내습열 안정성은 향상되는데, 수지 용융 점도를 저하시키는 이점도 있어, 원하는 목적에 합치한 함유량으로 하는 것이 합리적, 경제적이다. 즉, 실용적인 용융 안정성이 달성되는 1 ∼ 1,000 중량ppm 으로 설정하는 것이 합리적이다. 더욱 바람직하게는 1 ∼ 700 중량ppm, 보다 바람직하게는 2 ∼ 500 중량ppm, 특히 바람직하게는 5 ∼ 100 중량ppm 의 범위가 선택된다. 폴리락트산 성분이 이러한 범위의 락티드 함유량을 가짐으로써, 본 발명 성형품의 용융 성형시의 수지의 안정성을 향상시켜, 성형품의 제조를 효율적으로 실시할 수 있는 이점 및 성형품의 내습열 안정성, 저가스성을 높이는 것이 가능하다.
스테레오 컴플렉스 폴리락트산은 폴리 L-락트산과 폴리 D-락트산을 중량비로 10/90 ∼ 90/10 의 범위에서 접촉시킴으로써, 바람직하게는 용융 접촉시키는 것에 의해, 보다 바람직하게는 용융 혼련시키는 것에 의해 얻을 수 있다. 접촉 온도는 폴리락트산의 용융시의 안정성 및 스테레오화도의 향상의 관점에서, 바람직하게는 220 ∼ 290 ℃, 보다 바람직하게는 220 ∼ 280 ℃, 더욱 바람직하게는 225 ∼ 275 ℃ 의 범위이다.
용융 혼련 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 종래 공지된 배치 (batch) 식 또는 연속식의 용융 혼합 장치가 바람직하게 사용된다. 예를 들어, 용융 교반조, 1 축, 2 축의 압출기, 니더, 무축 바구니형 교반조 (피닛셔), 스미토모 중기계 공업 (주) 제조 바이볼락, 미쓰비시 중공업 (주) 제조의 N-SCR, (주)히타치 제작소 제조의 안경 날개, 격자 날개 또는 케닉스식 교반기, 또는 술쩌 (Sulzer) 식 SMLX 타입 스태틱 믹서 구비 관형 중합 장치 등을 사용할 수 있는데, 생산성, 폴리락트산의 품질 특히 색조의 면에서 셀프클리닝식 중합 장치인 무축 바구니형 교반조, N-SCR, 2 축 압출 루더 등이 바람직하게 사용된다.
본 발명의 수지 조성물은 B 성분인 고리형 카르보디이미드 화합물이 폴리에스테르의 말단에 결합한 구조를 갖는 말단 밀봉된 폴리에스테르 (A 성분) 를 함유한다. 고리형 카르보디이미드 화합물은, 폴리에스테르의 카르복실기와 아래와 같이 반응하여 폴리에스테르의 말단에 이하의 구조를 형성한다.
Figure pct00042
(A 는 폴리에스테르의 주사슬이고, Q 는 카르보디이미드기의 제 1 질소와 제 2 질소를 연결하는 결합기이다)
후술하는 바와 같이 본 발명의 수지 조성물은, 폴리에스테르와 고리형 카르보디이미드 화합물 (B 성분) 을 혼합함으로써 제조할 수 있다. 고리형 카르보디이미드 화합물은 폴리에스테르의 말단과 반응하여 말단을 밀봉한다. 과잉의 고리형 카르보디이미드 화합물은 미반응인 채로 수지 조성물 중에 잔류한다.
따라서 본 발명의 수지 조성물 중에는, 말단이 밀봉된 폴리에스테르 (A 성분) 및 고리형 카르보디이미드 화합물 (B 성분) 을 함유한다. 또한, 말단 변성의 반응 정도에 의해, 말단이 밀봉되어 있지 않은 폴리에스테르도 함유하는 경우도 있다.
미반응인 채로 수지 조성물 중에 잔류하는 고리형 카르보디이미드 화합물 (B 성분) 의 함유량은, 폴리에스테르 (A 성분) 100 중량부 당, 0.001 ∼ 10 중량부, 바람직하게는 0.01 ∼ 5 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 1 중량부이다.
< 수지 조성물의 제조 방법>
본 발명의 수지 조성물은 폴리에스테르 (A 성분) 와, 카르보디이미드기를 1 개 갖고 그 제 1 질소와 제 2 질소가 결합기에 의해 결합되어 있는 고리형 구조를 포함하는 화합물 (B 성분) 을 용융 혼련하여 제조할 수 있다.
또, 폴리에스테르로서 폴리락트산을 채용한 경우에는, A 성분인 폴리 L-락트산, 폴리 D-락트산, 및 B 성분인 고리형 카르보디이미드 화합물을 혼합하여, 스테레오 컴플렉스 폴리락트산을 형성함과 함께, 본 발명의 수지 조성물을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 수지 조성물은 폴리 L-락트산과 폴리 D-락트산을 혼합하여 스테레오 컴플렉스 폴리락트산 (A 성분) 을 형성시킨 후, 고리형 카르보디이미드 화합물 (B 성분) 을 혼합하여 제조할 수도 있다.
고리형 카르보디이미드 화합물을 폴리에스테르에 첨가, 혼합하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 방법에 의해, 용액, 융액 또는 적용하는 폴리에스테르의 마스터 배치로서 첨가하는 방법, 또는 고리형 카르보디이미드 화합물이 용해, 분산 또는 용융되어 있는 액체에 폴리에스테르의 고체를 접촉시켜 고리형 카르보디이미드 화합물을 침투시키는 방법 등을 취할 수 있다.
용액, 융액 또는 적용하는 폴리에스테르의 마스터 배치로서 첨가하는 방법을 취하는 경우에는, 종래 공지된 혼련 장치를 사용하여 첨가하는 방법을 취할 수 있다. 혼련에 있어서는, 용액 상태인 채로 혼련법 또는 용융 상태에서의 혼련법이 균일 혼련성의 관점에서 바람직하다. 혼련 장치로는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 종형의 반응 용기, 혼합조, 혼련조 또는 1 축 또는 다축의 횡형 혼련 장치, 예를 들어 1 축 또는 다축의 루더, 니더 등이 예시된다. 고분자 화합물과의 혼합 시간은 특별히 지정은 없으며, 혼합 장치, 혼합 온도에 따라서도 다르지만, 0.1 분 내지 2 시간, 바람직하게는 0.2 분 내지 60 분, 보다 바람직하게는 0.2 분 내지 30 분이 선택된다.
용매로는, 폴리에스테르 및 고리형 카르보디이미드 화합물에 대하여 불활성인 것을 사용할 수 있다. 특히, 양자에 친화성을 갖고, 양자를 적어도 부분적으로 용해하는 용매가 바람직하다.
용매로는 예를 들어, 탄화수소계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 할로겐계 용매, 아미드계 용매 등을 사용할 수 있다.
탄화수소계 용매로서, 헥산, 시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 헵탄, 데칸 등을 들 수 있다. 케톤계 용매로서, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 시클로헥사논, 이소포론 등을 들 수 있다.
에스테르계 용매로는, 아세트산에틸, 아세트산메틸, 숙신산에틸, 탄산메틸, 벤조산에틸, 디에틸렌글리콜디아세테이트 등을 들 수 있다. 에테르계 용매로는, 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜디에틸에테르, 디페닐에테르 등을 들 수 있다. 할로겐계 용매로는, 디클로로메탄, 클로로포름, 테트라클로로메탄, 디클로로에탄, 1,1',2,2'-테트라클로로에탄, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등을 들 수 있다. 아미드계 용매로는, 포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단일로 또는 원한다면 혼합 용매로서 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 용매는, 폴리에스테르와 고리형 카르보디이미드 화합물의 합계 100 중량부 당 1 ∼ 1,000 중량부의 범위에서 적용된다. 1 중량부보다 적으면, 용매 적용에 의의가 없다. 또한, 용매 사용량의 상한치는 특별히 없지만, 조작성, 반응 효율의 관점에서 1,000 중량부 정도이다.
고리형 카르보디이미드 화합물이 용해, 분산 또는 용융되어 있는 액체에 폴리에스테르의 고체를 접촉시켜 고리형 카르보디이미드 화합물을 침투시키는 방법을 취하는 경우에는, 상기와 같이 용제에 용해된 고리형 카르보디이미드 화합물에 고체의 폴리에스테르를 접촉시키는 방법이나, 고리형 카르보디이미드 화합물의 에멀션액에 고체의 폴리락트산을 접촉시키는 방법 등을 취할 수 있다. 접촉시키는 방법으로는, 폴리에스테르를 침지하는 방법이나, 폴리에스테르에 도포하는 방법, 살포하는 방법 등을 바람직하게 취할 수 있다.
고리형 카르보디이미드 화합물에 의한 밀봉 반응은, 실온 (25 ℃) ∼ 300 ℃ 정도의 온도에서 가능하지만, 반응 효율의 관점에서 50 ∼ 280 ℃, 보다 바람직하게는 100 ∼ 280 ℃ 의 범위에서는 보다 더 촉진된다. 폴리에스테르는, 용융되어 있는 온도에서는 한층 반응이 진행되기 쉽지만, 고리형 카르보디이미드 화합물의 휘산, 분해 등을 억제하기 위해서 300 ℃ 보다 낮은 온도에서 반응시키는 것이 바람직하다. 또한 폴리에스테르의 용융 온도를 저하시키고, 교반 효율을 높이기 위해서도, 용매를 적용하는 것은 효과가 있다.
반응은 무촉매로도 충분히 빠르게 진행되지만, 반응을 촉진시키는 촉매를 사용할 수도 있다. 촉매로는, 종래의 선형상 카르보디이미드 화합물에서 사용되는 촉매를 적용할 수 있다. 이들은 1 종 또는 2 종 이상 사용할 수 있다. 촉매의 첨가량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리락트산과 고리형 카르보디이미드의 합계 100 중량부에 대하여, 0.001 ∼ 1 중량부가 바람직하고, 또한 0.01 ∼ 0.1 중량부가 보다 바람직하고, 나아가서는 0.02 ∼ 0.1 중량부가 가장 바람직하다.
고리형 카르보디이미드 화합물의 적용량은 산성기 1 당량 당, 고리형 카르보디이미드 화합물에 함유되는 카르보디이미드기가 0.5 ∼ 100 당량의 범위가 선택된다. 0.5 당량보다 지나치게 작으면, 카르보디이미드 적용의 의의가 없는 경우가 있다. 또한 100 당량보다 지나치게 많으면, 기질의 특성이 변성되는 경우가 있다. 이러한 관점에서, 상기 기준에 있어서, 바람직하게는 0.6 ∼ 75 당량, 보다 바람직하게는 0.65 ∼ 50 당량, 더욱 바람직하게는 0.7 ∼ 30 당량, 특히 바람직하게는 0.7 ∼ 20 당량의 범위가 선택된다.
<안정제>
본 발명의 수지 조성물에는 안정제를 함유할 수 있다. 안정제로는 통상적인 열가소성 수지의 안정제에 사용되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 산화 방지제, 광 안정제 등을 들 수 있다. 이러한 제들을 배합함으로써 기계적 특성, 성형성, 내열성 및 내구성이 우수한 성형품을 얻을 수 있다.
산화 방지제로는 힌더드페놀계 화합물, 힌더드아민계 화합물, 포스파이트계 화합물, 티오에테르계 화합물 등을 들 수 있다.
힌더드페놀계 화합물로는, n-옥타데실-3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-하이드록시페닐)-프로피오네이트, n-옥타데실-3-(3'-메틸-5'-tert-부틸-4'-하이드록시페닐)-프로피오네이트, n-테트라데실-3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-하이드록시페닐)-프로피오네이트, 1,6-헥산디올-비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트], 1,4-부탄디올-비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트], 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-tert-부틸페놀), 트리에틸렌글리콜-비스[3-(3-tert-부틸-5-메틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트], 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 3,9-비스[2-{3-(3-tert-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시}-1,1-디메틸에틸]2,4,8,10-테트라옥사스피로(5,5)운데칸 등을 들 수 있다.
힌더드아민계 화합물로서, N,N'-비스-3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-하이드록시페닐)프로피오닐헥사메틸렌디아민, N,N'-테트라메틸렌-비스[3-(3'-메틸-5'-tert-부틸-4'-하이드록시페닐)프로피오닐]디아민, N,N'-비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오닐]히드라진, N-살리실로일-N'-살리실리덴하이드라진, 3-(N-살리실로일)아미노-1,2,4-트리아졸, N,N'-비스[2-{3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오닐옥시}에틸]옥시아미드 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 트리에틸렌글리콜-비스[3-(3-tert-부틸-5-메틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트], 및 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]메탄 등을 들 수 있다.
포스파이트계 화합물로는, 적어도 1 개의 P-O 결합이 방향족기에 결합되어 있는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 트리스(2,6-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 테트라키스(2,6-디-tert-부틸페닐)4,4'-비페닐렌포스파이트, 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨-디-포스파이트, 2,2-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)옥틸포스파이트, 4,4'-부틸리덴-비스(3-메틸-6-tert-부틸페닐-디-트리데실)포스파이트, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-디트리데실포스파이트-5-tert-부틸페닐)부탄, 트리스(믹스드 모노 및 디-노닐페닐)포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 4,4'-이소프로필리덴비스(페닐-디알킬포스파이트) 등을 들 수 있다.
그 중에서도 트리스(2,6-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 2,2-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)옥틸포스파이트, 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨-디포스파이트, 테트라키스(2,6-디-tert-부틸페닐)4,4'-비페닐렌포스파이트 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
티오에테르계 화합물의 구체예로서, 디라우릴티오디프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트, 디미리스틸티오디프로피오네이트, 디스테아릴티오디프로피오네이트, 펜타에리트리톨-테트라키스(3-라우릴티오프로피오네이트), 펜타에리트리톨-테트라키스(3-도데실티오프로피오네이트), 펜타에리트리톨-테트라키스(3-옥타데실티오프로피오네이트), 펜타에리트리톨-테트라키스(3-미리스틸티오프로피오네이트), 펜타에리트리톨-테트라키스(3-스테아릴티오프로피오네이트) 등을 들 수 있다.
광 안정제로는, 구체적으로는 예를 들어, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 방향족 벤조에이트계 화합물, 옥살산아닐리드계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물 및 힌더드아민계 화합물 등을 들 수 있다.
벤조페논계 화합물로는, 벤조페논, 2,4-디하이드록시벤조페논, 2,2'-디하이드록시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라하이드록시벤조페논, 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디하이드록시-4,4'-디메톡시벤조페논, 2,2'-디하이드록시-4,4'-디메톡시-5-술포벤조페논, 2-하이드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-하이드록시-4-도데실옥시벤조페논, 2-하이드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-하이드록시-4-메톡시-5-술포벤조페논, 5-클로로-2-하이드록시벤조페논, 2-하이드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-하이드록시-4-메톡시-2'-카르복시벤조페논, 2-하이드록시-4-(2-하이드록시-3-메틸-아크릴옥시가소프로폭시)벤조페논 등을 들 수 있다.
벤조트리아졸계 화합물로는, 2-(5-메틸-2-하이드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(3,5-디-tert-부틸-2-하이드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(3,5-디-tert-아밀-2-하이드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(3',5'-디-tert-부틸-4'-메틸-2'-하이드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(3,5-디-tert-아밀-2-하이드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(5-tert-부틸-2-하이드록시페닐)벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3',5'-비스(α,α-디메틸벤질)페닐]벤조트리아졸, 2-[2'-하이드록시-3',5'-비스(α,α-디메틸벤질)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-(4'-옥톡시-2'-하이드록시페닐)벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
방향족 벤조에이트계 화합물로는, p-tert-부틸페닐살리실레이트, p-옥틸페닐살리실레이트 등의 알킬페닐살리실레이트류를 들 수 있다.
옥살산아닐리드계 화합물로는, 2-에톡시-2'-에틸옥살릭애시드비스아닐리드, 2-에톡시-5-tert-부틸-2'-에틸옥살릭애시드비스아닐리드, 2-에톡시-3'-도데실옥살릭애시드비스아닐리드 등을 들 수 있다.
시아노아크릴레이트계 화합물로는, 에틸-2-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트, 2-에틸헥실-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트 등을 들 수 있다.
힌더드아민계 화합물로는, 4-아세톡시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-스테아로일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-아크릴로일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-(페닐아세톡시)-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-메톡시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-옥타데실옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-시클로헥실옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-벤질옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-페녹시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-(에틸카르바모일옥시)-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-(시클로헥실카르바모일옥시)-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-(페닐카르바모일옥시)-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)카보네이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)옥살레이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)말로네이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)아디페이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)테레프탈레이트, 1,2-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜옥시)-에탄, α,α'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜옥시)-p-자일렌, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-톨릴렌-2,4-디카르바메이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-헥사메틸렌-1,6-디카르바메이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-벤젠-1,3,5-트리카르복실레이트, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-벤젠-1,3,4-트리카르복실레이트, 1-2-{3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오닐옥시}-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산과 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디놀과 β,β,β',β'-테트라메틸-3,9-[2,4,8,10-테트라옥사스피로(5,5)운데칸]디메탄올과의 축합물 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서 안정제 성분은 1 종류로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 또 안정제 성분으로서, 힌더드페놀계 화합물 및/또는 벤조트리아졸계 화합물이 바람직하다.
안정제의 함유량은 폴리에스테르 (A 성분) 100 중량부 당, 바람직하게는 0.01 ∼ 3 중량부, 보다 바람직하게는 0.03 ∼ 2 중량부이다.
<결정화 촉진제>
본 발명의 수지 조성물은 유기 혹은 무기의 결정화 촉진제를 함유할 수 있다. 결정화 촉진제를 함유함으로써, 기계적 특성, 내열성, 및 성형성이 우수한 성형품을 얻을 수 있다.
즉, 결정화 촉진제의 적용에 의해, 성형성, 결정성이 향상하여, 통상의 사출 성형에 있어서도 충분히 결정변하여 내열성, 내습열 안정성이 우수한 성형품을 얻을 수 있다. 가하여, 성형품을 제조하는 제조 시간을 대폭 단축할 수 있고, 그 경제적효과는 크다.
본 발명에서 사용하는 결정화 촉진제는 일반적으로 결정성 수지의 결정화핵제로서 사용되는 것을 사용할 수 있고, 무기계 결정화핵제 및 유기계 결정화핵제 중 어느 것이나 사용할 수 있다.
무기계 결정화핵제로서, 탤크, 카올린, 실리카, 합성 운모, 클레이, 제올라이트, 그라파이트, 카본 블랙, 산화 아연, 산화마그네슘, 산화티탄, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 황화칼슘, 질화붕소, 몬모릴로나이트, 산화네오디뮴, 산화알루미늄, 페닐포스포네이트 금속염 등을 들 수 있다. 이들 무기계 결정화핵제는 조성물 중에서의 분산성 및 그 효과를 높이기 위해서 각종 분산 보조제로 처리되어, 1 차 입자경이 0.01 ∼ 0.5 ㎛ 정도의 고도로 분산된 상태에 있는 것이 바람직하다.
유기계 결정화핵제로는, 벤조산칼슘, 벤조산나트륨, 벤조산리튬, 벤조산칼륨, 벤조산마그네슘, 벤조산바륨, 옥살산칼슘, 테레프탈산디나트륨, 테레프탈산디리튬, 테레프탈산디칼륨, 라우르산나트륨, 라우르산칼륨, 미리스트산나트륨, 미리스트산칼륨, 미리스트산칼슘, 미리스트산바륨, 옥타코산나트륨, 옥타코산칼슘, 스테아르산나트륨, 스테아르산칼륨, 스테아르산리튬, 스테아르산칼슘, 스테아르산마그네슘, 스테아르산바륨, 몬탄산나트륨, 몬탄산칼슘, 톨루일산나트륨, 살리실산나트륨, 살리실산칼륨, 살리실산아연, 알루미늄디벤조에이트, β-나프토산나트륨, β-나프토산칼륨, 시클로헥산카르복실산나트륨 등의 유기 카르복실산 금속염, p-톨루엔술폰산나트륨, 술포이소프탈산나트륨 등의 유기 술폰산 금속염을 들 수 있다.
또한, 스테아르산아미드, 에틸렌비스라우르산아미드, 팔미트산아미드, 하이드록시스테아르산아미드, 에루크산아미드, 산트리메스트리스(tert-부틸아미드) 등의 유기 카르복실산아미드, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리이소프로필렌, 폴리부텐, 폴리-4-메틸펜텐, 폴리-3-메틸부텐-1, 폴리비닐시클로알칸, 폴리비닐트리알킬실란, 고융점 폴리락트산, 에틸렌-아크릴산 코폴리머의 나트륨염, 스티렌-무수 말레산 코폴리머의 나트륨염 (이른바 아이오노머), 벤질리덴소르비톨 및 그 유도체, 예를 들어 디벤질리덴소르비톨 등을 들 수 있다.
이들 중에서 탤크, 및 유기 카르복실산 금속염에서 선택된 적어도 1 종이 바람직하게 사용된다. 본 발명에서 사용하는 결정화 촉진제는 1 종만이어도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
결정화 촉진제의 함유량은, 폴리에스테르 (A 성분) 100 중량부 당, 바람직하게는 0.01 ∼ 30 중량부, 보다 바람직하게는 0.05 ∼ 20 중량부이다.
<충전제>
본 발명의 수지 조성물은 유기 혹은 무기의 충전제를 함유할 수 있다. 충전제 성분을 함유함으로써, 기계적 특성, 내열성, 및 금형 성형성이 우수한 성형품을 얻을 수 있다.
유기 충전제로서, 왕겨, 목재 칩, 비지, 고지 (古紙) 분쇄재, 의료 (衣料) 분쇄재 등의 칩 형상인 것, 면섬유, 마섬유, 죽섬유, 목재 섬유, 케너프 섬유, 쥬트 섬유, 바나나 섬유, 코코넛 섬유 등의 식물 섬유 또는 이들 식물 섬유로부터 가공된 펄프나 셀룰로오스 섬유 및 비단, 양모, 앙고라, 캐시미어, 낙타 등의 동물 섬유 등의 섬유상인 것, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유 등의 합성 섬유, 종이 분말, 나무 분말, 셀룰로오스 분말, 왕겨 분말, 과일 껍질 분말, 키틴 분말, 키토산 분말, 단백질, 전분 등의 분말 형상인 것을 들 수 있다. 성형성의 관점에서 종이 분말, 나무 분말, 대나무 분말, 셀룰로오스 분말, 케나프 분말, 과일 껍질 분말, 키틴 분말, 키토산 분말, 단백질 분말, 전분 등의 분말상인 것이 바람직하고, 종이 분말, 나무 분말, 대나무 분말, 셀룰로오스 분말, 케너프 분말이 바람직하다. 종이 분말, 나무 분말이 보다 바람직하다. 특히 종이 분말이 바람직하다.
이들 유기 충전제는 천연물로부터 직접 채취한 것을 사용해도 되고, 오래된 종이, 폐재목 및 오래된 옷 등의 폐품재를 리사이클한 것을 사용해도 된다.
또한 목재로서, 소나무, 삼목, 노송나무, 전나무 등의 침엽수재, 너도밤나무, 모밀잣밤나무, 유칼리 등의 활엽수재 등이 바람직하다.
종이 분말은 성형성의 관점에서 접착제, 특히, 종이를 가공할 때에 통상적으로 사용되는 아세트산비닐 수지계 에멀션이나 아크릴 수지계 에멀션 등의 에멀션계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리아미드계 접착제 등의 핫 멜트 접착제 등을 함유하는 것이 바람직하게 예시된다.
본 발명에 있어서 유기 충전제의 배합량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 성형성 및 내열성의 관점에서, 폴리에스테르 (A 성분) 100 중량부 당, 바람직하게는 1 ∼ 300 중량부, 보다 바람직하게는 5 ∼ 200 중량부, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 150 중량부, 특히 바람직하게는 15 ∼ 100 중량부이다. 유기 충전제의 배합량이 1 중량부 미만이면, 조성물의 성형성 향상 효과가 작고, 300 중량부를 초과하는 경우에는 충전제의 균일 분산이 곤란해지고, 또는 성형성, 내열성 이외에도 재료로서의 강도, 외관이 저하될 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다.
본 발명의 조성물은 무기 충전제를 함유하는 것이 바람직하다. 무기 충전제 함유에 의해, 기계 특성, 내열성, 성형성이 우수한 조성물을 얻을 수 있다. 본 발명에서 사용하는 무기 충전제로는, 통상적인 열가소성 수지의 강화에 사용되는 섬유상, 판상, 분말상의 것을 사용할 수 있다.
구체적으로는 예를 들어, 카본 나노 튜브, 유리 섬유, 석면 섬유, 탄소 섬유, 그라파이트 섬유, 금속 섬유, 티탄산칼륨 위스커, 붕산알루미늄 위스커, 마그네슘계 위스커, 규소계 위스커, 월라스토나이트, 이모고라이트, 세피올라이트, 석면, 슬래그 섬유, 조노라이트, 석고 섬유, 실리카 섬유, 실리카·알루미나 섬유, 지르코니아 섬유, 질화붕소 섬유, 질화규소 섬유 및 붕소 섬유 등의 섬유상 무기 충전제, 층상 규산염, 유기 오늄 이온으로 교환된 층상 규산염, 유리 플레이크, 비팽윤성 운모, 그라파이트, 금속박, 세라믹 비드, 탤크, 클레이, 운모, 세리사이트, 제올라이트, 벤토나이트, 도로마이트, 카올린, 분말 규산, 장석분말, 티탄산칼륨, 시라스벌룬, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산바륨, 산화칼슘, 산화알루미늄, 산화티탄, 규산알루미늄, 산화규소, 석고, 노바큘라이트 (novaculite), 도소나이트 및 백토 플러렌 등의 카본 나노 입자 등의 판상이나 입자상 무기 충전제를 들 수 있다.
층상 규산염의 구체예로는, 몬모릴로나이트, 바이델라이트, 논트로나이트, 사포나이트, 헥토라이트, 소코나이트 등의 스멕타이트계 점토광물, 버미큘라이트, 할로사이트, 카네마이트, 케냐이트 (kenyaite) 등의 각종 점토광물, Li 형 불소 테니올라이트 (tainiolite), Na 형 불소 테니올라이트, Li 형 4규소 불소 운모, Na 형 4규소 불소 운모 등의 팽윤성 운모 등을 들 수 있다. 이들은 천연이어도 되고 합성이어도 된다. 이들 중에서 몬모릴로나이트, 헥토라이트 등의 스멕타이트계 점토광물이나 Li 형 불소 테니올라이트, Na 형 4규소 불소 운모 등의 팽윤성 합성 운모가 바람직하다.
이들 무기 충전제 중에서는 섬유상 또는 판상의 무기 충전제가 바람직하고, 특히 유리 섬유, 월라스토나이트, 붕산알루미늄 위스커, 티탄산칼륨 위스커, 운모, 및 카올린, 양이온 교환된 층상 규산염이 바람직하다. 또한 섬유상 충전제의 애스펙트비는 5 이상인 것이 바람직하고, 10 이상인 것이 더욱 바람직하며, 20 이상인 것이 더욱 바람직하다.
이러한 충전제는 에틸렌/아세트산비닐 공중합체 등의 열가소성 수지나 에폭시 수지 등의 열경화성 수지로 피복 또는 수속 (收束) 처리되어 있어도 되고, 또한 아미노실란이나 에폭시실란 등의 커플링제에 의해 처리되어 있어도 된다.
무기 충전제의 배합량은 폴리에스테르 (A 성분) 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1 ∼ 200 중량부, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 100 중량부, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 50 중량부, 특히 바람직하게는 1 ∼ 30 중량부, 가장 바람직하게는 1 ∼ 20 중량부이다.
<이형제>
본 발명의 수지 조성물은 이형제를 함유할 수 있다. 본 발명에 있어서 사용하는 이형제는 통상적인 열가소성 수지에 사용되는 것을 사용할 수 있다. 이형제로서 구체적으로는, 지방산, 지방산 금속염, 옥시 지방산, 파라핀, 저분자량의 폴리올레핀, 지방산 아미드, 알킬렌비스지방산아미드, 지방족케톤, 지방산 부분 비누화에스테르, 지방산 저급 알코올에스테르, 지방산 다가 알코올에스테르, 지방산 폴리글리콜에스테르, 변성 실리콘 등을 들 수 있다. 이들을 배합함으로써 기계 특성, 성형성, 내열성이 우수한 폴리락트산 성형품을 얻을 수 있다.
지방산으로는 탄소수 6 ∼ 40 인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 올레산, 스테아르산, 라우르산, 하이드록시스테아르산, 베헨산, 아라키돈산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀레산, 팔미트산, 몬탄산 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 지방산 금속염으로는 탄소수 6 ∼ 40 의 지방산 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염이 바람직하고, 구체적으로는 스테아르산칼슘, 몬탄산나트륨, 몬탄산칼슘, 등을 들 수 있다.
옥시 지방산으로는 1,2-옥시스테아르산, 등을 들 수 있다. 파라핀으로는 탄소수 18 이상인 것이 바람직하고, 유동 파라핀, 천연 파라핀, 마이크로크리스탈린 왁스, 페트로락탐 등을 들 수 있다.
저분자량의 폴리올레핀으로는 예를 들어 분자량 5,000 이하인 것이 바람직하고, 구체적으로는 폴리에틸렌 왁스, 말레산 변성 폴리에틸렌왁스, 산화 타입 폴리에틸렌왁스, 염소화 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 등을 들 수 있다. 지방산 아미드로는 탄소수 6 이상인 것이 바람직하고, 구체적으로는 올레산아미드, 에루크산아미드, 베헨산아미드 등을 들 수 있다.
알킬렌비스 지방산 아미드로는 탄소수 6 이상인 것이 바람직하고, 구체적으로는 메틸렌비스스테아르산아미드, 에틸렌비스스테아르산아미드, N,N-비스(2-하이드록시에틸)스테아르산아미드 등을 들 수 있다. 지방족 케톤으로는 탄소수 6 이상인 것이 바람직하고, 고급 지방족 케톤 등을 들 수 있다.
지방산 부분 비누화 에스테르로서 몬탄산 부분 비누화 에스테르 등을 들 수 있다. 지방산 저급 알코올에스테르로는 스테아르산에스테르, 올레산에스테르, 리놀레산에스테르, 리놀렌산에스테르, 아디프산에스테르, 베헨산에스테르, 아라키돈산에스테르, 몬탄산에스테르, 이소스테아르산에스테르 등을 들 수 있다.
지방산 다가 알코올에스테르로서는, 글리세롤트리스테아레이트, 글리세롤디스테아레이트, 글리세롤모노스테아레이트, 펜타에리트르톨테트라스테아레이트, 펜타에리트르톨트리스테아레이트, 펜타에리트르톨디스테아레이트, 펜타에리트르톨모노스테아레이트, 펜타에리트르톨아디페이트스테아레이트, 소르비탄모노베헤네이트 등을 들 수 있다. 지방산 폴리글리콜에스테르로는 폴리에틸렌글리콜 지방산 에스테르나 폴리프로필렌글리콜 지방산 에스테르 등을 들 수 있다.
변성 실리콘으로는 폴리에테르 변성 실리콘, 고급 지방산 알콕시 변성 실리콘, 고급 지방산 함유 실리콘, 고급 지방산 에스테르 변성 실리콘, 메타크릴 변성 실리콘, 불소 변성 실리콘 등을 들 수 있다.
그 중 지방산, 지방산 금속염, 옥시 지방산, 지방산 에스테르, 지방산 부분 비누화에스테르, 파라핀, 저분자량 폴리올레핀, 지방산 아미드, 알킬렌비스 지방산 아미드가 바람직하고, 지방산 부분 비누화 에스테르, 알킬렌비스 지방산 아미드가보다 바람직하다. 그 중에서도 몬탄산에스테르, 몬탄산 부분 비누화 에스테르, 폴리에틸렌 왁스, 산가 폴리에틸렌왁스, 소르비탄 지방산 에스테르, 에루크산아미드, 에틸렌비스스테아르산아미드가 바람직하고, 특히 몬탄산 부분 비누화 에스테르, 에틸렌비스스테아르산아미드가 바람직하다.
이형제는, 1 종류로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이형제의 함유량은 폴리에스테르 (A 성분) 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.01 ∼ 3 중량부, 보다 바람직하게는 0.03 ∼ 2 중량부이다.
<대전 방지제>
본 발명의 수지 조성물은 대전 방지제를 함유할 수 있다. 대전 방지제로서, (β-라우라미드프로피오닐)트리메틸암모늄술페이트, 도데실벤젠술폰산나트륨 등의 제4급 암모늄염계, 술폰산염계 화합물, 알킬포스페이트계 화합물 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서 대전 방지제는 1 종류로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 대전 방지제의 함유량은 폴리에스테르 (A 성분) 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.05 ∼ 5 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 5 중량부이다.
<가소제>
본 발명의 수지 조성물은, 가소제를 함유할 수 있다. 가소제로는 일반적으로 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르계 가소제, 글리세린계 가소제, 다가 카르복실산에스테르계 가소제, 인산에스테르계 가소제, 폴리알킬렌글리콜계 가소제, 및 에폭시계 가소제, 등을 들 수 있다.
폴리에스테르계 가소제로서, 아디프산, 세바크산, 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 디페닐디카르복실산 등의 산 성분과 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜 등의 디올 성분으로 이루어지는 폴리에스테르나 폴리카프로락톤 등의 하이드록시카르복실산으로 이루어지는 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 이들 폴리에스테르는 단관능 카르복실산 또는 단관능 알코올로 말단 밀봉되어 있어도 된다.
글리세린계 가소제로서, 글리세린모노스테아레이트, 글리세린디스테아레이트, 글리세린모노아세트모노라우레이트, 글리세린모노아세트모노스테아레이트, 글리세린디아세트모노올레이트, 글리세린모노아세트모노몬타네이트 등을 들 수 있다.
다가 카르복실산계 가소제로서, 프탈산디메틸, 프탈산디에틸, 프탈산디부틸, 프탈산디헵틸, 프탈산디벤질, 프탈산부틸벤질 등의 프탈산에스테르, 트리멜리트산트리부틸, 트리멜리트산트리옥틸, 트리멜리트산트리헥실 등의 트리멜리트산에스테르, 아디프산이소데실, 아디프산-n-데실-n-옥틸 등의 아디프산에스테르, 아세틸시트르산트리부틸 등의 시트르산에스테르, 아젤라산비스(2-에틸헥실) 등의 아젤라산에스테르, 세바크산디부틸, 세바크산비스(2-에틸헥실) 등의 세바크산에스테르를 들 수 있다.
인산에스테르계 가소제로서, 인산트리부틸, 인산트리스(2-에틸헥실), 인산트리옥틸, 인산트리페닐, 인산트리크레실, 인산디페닐-2-에틸헥실 등을 들 수 있다.
폴리알킬렌글리콜계 가소제로서, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리(에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드) 블록 및 또는 랜덤 공중합체, 비스페놀류의 에틸렌옥사이드 부가 중합체, 비스페놀류의 테트라하이드로푸란 부가 중합체 등의 폴리알킬렌글리콜 또는 그 말단 에폭시 변성 화합물, 말단 에스테르 변성 화합물 및 말단 에테르 변성 화합물 등의 말단 밀봉제 화합물 등을 들 수 있다.
에폭시계 가소제로서, 에폭시스테아르산알킬과 대두유로 이루어지는 에폭시트리글리세리드, 및 비스페놀 A 와 에피클로로히드린을 원료로 하는 에폭시 수지를 들 수 있다.
그 밖의 가소제의 구체적인 예로는, 네오펜틸글리콜디벤조에이트, 디에틸렌글리콜디벤조에이트, 트리에틸렌글리콜-비스(2-에틸부틸레이트) 등의 지방족 폴리올의 벤조산에스테르, 스테아르산아미드 등의 지방산 아미드, 올레산부틸 등의 지방산 에스테르, 아세틸리시놀레산메틸, 아세틸리시놀레산부틸 등의 옥시산에스테르, 펜타에리트리톨, 각종 소르비톨, 폴리아크릴산에스테르, 실리콘 오일, 및 파라핀류 등을 들 수 있다.
가소제로서, 특히 폴리에스테르계 가소제 및 폴리알킬렌계 가소제에서 선택된 적어도 1 종으로 이루어지는 것을 바람직하게 사용할 수 있고, 1 종만이어도 되고 또 2 종 이상을 병용할 수도 있다.
가소제의 함유량은, 폴리에스테르 (A 성분) 100 중량부 당, 바람직하게는 0.01 ∼ 30 중량부, 보다 바람직하게는 0.05 ∼ 20 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 ∼ 10 중량부이다. 본 발명에 있어서는 결정화핵제와 가소제를 각각 단독으로 사용해도 되고, 양자를 병용하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
<내충격 개량제>
본 발명의 수지 조성물은 내충격 개량제를 함유할 수 있다. 내충격 개량제란 열가소성 수지의 내충격성 개량에 사용할 수 있는 것으로, 특별히 제한은 없다. 예를 들어 이하의 내충격 개량제 중에서 선택되는 적어도 1 종을 사용할 수 있다.
내충격 개량제의 구체예로는, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌-비공액 디엔 공중합체, 에틸렌-부텐-1 공중합체, 각종 아크릴 고무, 에틸렌-아크릴산 공중합체 및 그 알칼리 금속염 (이른바 아이오노머), 에틸렌-글리시딜(메트)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-아크릴산에스테르 공중합체 (예를 들어 에틸렌-아크릴산에틸 공중합체, 에틸렌-아크릴산부틸 공중합체), 변성 에틸렌-프로필렌 공중합체, 디엔 고무 (예를 들어 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌), 디엔과 비닐 공중합체 (예를 들어 스티렌-부타디엔 랜덤 공중합체, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌 랜덤 공중합체, 스티렌-이소프렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 폴리부타디엔에 스티렌을 그래프트 공중합시킨 것, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체), 폴리이소부틸렌, 이소부틸렌과 부타디엔 또는 이소프렌과의 공중합체, 천연 고무, 티오콜 고무, 다황화 고무, 폴리우레탄 고무, 폴리에테르 고무, 에피클로로히드린 고무 등을 들 수 있다.
또한 각종 가교도를 갖는 것이나 각종 미크로 구조, 예를 들어 시스 구조, 트랜스 구조 등을 갖는 것이나 코어층과 그것을 덮는 1 이상의 쉘층으로 구성되고, 또 인접하는 층이 이종 중합체로 구성되는 이른바 코어쉘형이라고 불리우는 다층 구조 중합체 등도 사용할 수 있다.
그리고 상기 구체예에서 예시한 각종 (공)중합체는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 및 블록 공중합체 등의 어느 것이라도, 본 발명의 내충격 개량제로서 사용할 수 있다.
내충격 개량제의 함유량은, 폴리에스테르 (A 성분) 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 1 ∼ 30 중량부, 보다 바람직하게는 5 ∼ 20 중량부, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 20 중량부이다.
<기타>
또한 본 발명의 수지 조성물은, 본 발명의 취지에 반하지 않는 범위에 있어서, 페놀 수지, 멜라민 수지, 열경화성 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 함유시켜도 된다. 또한 본 발명의 수지 조성물은, 본 발명의 취지에 반하지 않는 범위에 있어서, 브롬계, 인계, 실리콘계, 안티몬 화합물 등의 난연제를 함유시켜도 된다. 또한 유기, 무기계의 염료, 안료를 함유하는 착색제, 예를 들어, 2산화티탄 등의 산화물, 알루미나화이트 등의 수산화물, 황화 아연 등의 황화물, 감청 등의 페로시안화물, 징크크로메이트 등의 크롬산염, 황산바륨 등의 황산염, 탄산칼슘 등의 탄산염, 군청 등의 규산염, 망간바이올렛 등의 인산염, 카본 블랙 등의 탄소, 브론즈 분말이나 알루미늄 분말 등의 금속 착색제 등을 함유시켜도 된다. 또한, 나프토올 그린 B 등의 니트로소계, 나프토올 옐로우 S 등의 니트로계, 나프토올 레드, 크로모프탈 옐로우 등의 아조계, 프탈로시아닌 블루나 퍼스트 스카이블루 등의 프탈로시아닌계, 인단트론 블루 등의 축합 다고리계 착색제 등, 그라파이트, 불소 수지 등의 슬라이딩성 개량제 등의 첨가제를 함유시켜도 된다. 이들 첨가제는 단독으로 또는 2 종 이상을 병용할 수도 있다.
<성형품>
본 발명의 수지 조성물로 이루어지는 성형품은, 사출 성형, 압출 성형, 진공, 압공 성형 및 블로우 성형 등에 의해 성형할 수 있다. 성형품으로서, 펠릿, 섬유, 포백, 섬유 구조체, 필름, 시트, 시트 부직포 등을 들 수 있다.
본 발명의 수지 조성물로 이루어지는 펠릿은, 그 용융 성형법은 하등 한정되지 않고, 공지된 펠릿 제조법에 의해 제조된 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 즉, 스트랜드 또는 판상으로 압출된 수지 조성물을, 수지가 완전히 고화된 후, 또는 완전하게는 고화되지 않고 아직 용융 상태에 있을 때, 공기 중, 또는 수 중에서 커팅하는 등의 수법이 종래 공지되어 있는데, 본 발명에서는 어느 것도 바람직하게 적용할 수 있다.
사출 성형은 폴리에스테르의 종류에 따라서 성형 조건을 적절히 설정하면 되는데, 사출 성형시, 성형품의 결정화, 성형 사이클을 올리는 관점에서, 예를 들어 폴리에스테르가 폴리락트산이면, 금형 온도는 바람직하게는 30 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 60 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 70 ℃ 이상이다. 그러나, 성형품의 변형을 방지하는 의미에 있어서, 금형 온도는, 바람직하게는 140 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 120 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 110 ℃ 이하이다.
또한, 이들 성형품은 각종 하우징, 톱니바퀴, 기어 등의 전기·전자부품, 건축부재, 토목부재, 농업자재, 자동차부품 (내장, 외장부품 등) 및 일용부품 등을 들 수 있다.
본 발명의 수지 조성물로 이루어지는 섬유 및 섬유 구조체는 통상적인 용융 방사 및 그 후의 후가공에 의해 얻어진 재료를 바람직하게 사용할 수 있다.
즉, 폴리에스테르 (A 성분) 는 익스트루더형이나 프렛셔 멜터형의 용융 압출기로 용융된 후, 기어 펌프에 의해 계량되고, 팩 내에서 여과된 후, 구금에 형성된 노즐로부터 모노필라멘트, 멀티필라멘트 등으로서 토출된다.
구금의 형상, 구금수는 특별히 제한되지 않고, 원형, 이형 (異形), 중실, 중공 등의 어느 것이나 채용할 수 있다. 토출된 실은 즉시 냉각·고화된 후 집속되어, 유제가 부여되고 감아들여진다. 감아들이는 속도 (권취 속도) 는 특별히 한정되는 것은 아니지만 폴리에스테르 (A) 성분이 스테레오 컴플렉스 폴리락트산일 때에는, 스테레오 콤플렉스 결정이 형성되기 쉬워지는 것에 의해 300 m/분 ∼ 5,000 m/분의 범위가 바람직하다.
또한 연신성의 관점에서는 미연신사의 스테레오화율 (Sc) 이 0 ％ 가 되는 권취 속도가 바람직하다. 권취된 미연신사는 그 후 연신 공정에 제공되는데, 방사 공정과 연신 공정을 반드시 분리할 필요는 없고 방사 후 일단 감아들이지 않고 계속해서 연신을 실시하는 직접 방사 연신법을 채용해도 상관없다.
연신은 1 단 연신이어도 되고 2 단 이상의 다단 연신이어도 되며, 고강도의 섬유를 제작하는 관점에서, 연신 배율은 3 배 이상이 바람직하고, 나아가 4 배 이상이 바람직하다. 바람직하게는 3 ∼ 10 배가 선택된다. 그러나, 연신 배율이 지나치게 높으면 섬유가 실투되고 백화되어 섬유의 강도가 저하되거나 파단신도가 작아져 섬유 용도로서 지나치게 작아지거나 하므로 바람직하지 못하다.
연신의 예열 방법으로는, 롤의 승온 외에, 평판상 또는 핀상의 접촉식 가열 히터, 비접촉식 열판, 열매욕(浴) 등을 들 수 있는데, 통상적으로 사용되는 방법을 사용하면 된다.
연신에 이어서, 권취하기 전에는 폴리에스테르 (A 성분) 의 유리 전이 온도 (Tg) 이상, 융점 미만의 온도에서 열처리가 행해지는 것이 바람직하다. 열처리에는 핫 롤러 외에, 접촉식 가열 히터, 비접촉식 열판 등 임의의 방법을 채용할 수 있다. 연신 온도는 예를 들어, 폴리에스테르 (A 성분) 이 폴리락트산이면, 유리 전이 온도 (Tg) 내지 170 ℃, 바람직하게는 70 ℃ ∼ 140 ℃, 특히 바람직하게는 80 ∼ 130 ℃ 의 범위가 선택된다.
또한, 폴리에스테르 (A 성분) 가 스테레오 컴플렉스 폴리락트산일 때에는, 연신 후, 텐션하에, 170 ℃ ∼ 220 ℃ 에서 열 고정시킴으로써, 높은 스테레오화율 (Sc), 낮은 열수축성을 가짐과 함께 강도 3.5 cN/dTex 이상의 폴리락트산 섬유를 얻을 수도 있다.
본 발명의 수지 조성물로부터 얻어지는 섬유는 여러 가지 섬유 구조체의 형태를 취할 수 있다. 구체적으로는 재봉사, 자수사, 끈류 등의 실형태 제품, 직물, 편물, 부직포, 펠트, 등의 포백, 셔츠, 블루종, 팬츠, 코트, 스웨터, 유니폼 등의 겉옷, 속옷, 팬티스타킹, 양말, 안감, 심지, 스포츠 의료, 부인복 의료나 포멀웨어 등의 고부가가치 의료 제품, 컵, 패드 등의 의료 제품, 커튼, 카페트, 소파 덮개, 매트, 가구, 가방, 가구 덮개, 벽재, 각종 벨트나 슬링 등의 생활 자재용 제품, 그리고 범포 (帆布), 벨트, 네트, 로프, 중포 (重布), 자루류, 펠트, 필터 등의 산업 자재 제품, 차량 내장 제품, 인공 피혁 제품 등의 각종 섬유 제품을 포함한다.
본 발명의 수지 조성물로 이루어지는 섬유 및 섬유 구조체는, 수지 조성물로 이루어지는 섬유 단독으로 사용해도 되고, 타종 섬유와 혼용할 수도 있다. 혼용의 양태로는, 타종 섬유로 이루어지는 섬유 구조물과의 각종 조합 외에, 다른 섬유와의 혼섬사, 복합 가연사 (꼰실), 혼방사, 장단 복합사, 유체 가공사, 커버링 얀, 합연 (合撚), 교직, 교편, 파일 직물, 충전하는 혼면 솜, 장섬유나 단섬유의 혼합 부직포, 펠트 등이 예시된다. 혼용하는 경우, 폴리에스테르 (A 성분) 의 특징을 발휘하기 위해서 혼용 비율은 1 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 10 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 30 중량％ 이상의 범위가 선택된다.
혼용되는 다른 섬유로는 예를 들어, 면, 마, 레이온, 텐셀 등의 셀룰로오스 섬유, 울, 비단, 아세테이트, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴, 비닐론, 폴리올레핀, 폴리우레탄 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 필름, 시트는 종래 공지된 방법에 의해 성형된 것이다. 예를 들어 필름, 시트에 있어서는, 압출 성형, 캐스트 성형 등의 성형 수법을 사용할 수 있다. 즉, T 다이, 원형 다이 등이 장착된 압출기 등을 사용하여, 미연신 필름을 압출하고, 그 위에 연신, 열처리하여 성형할 수 있다. 이 때, 미연신의 필름은 시트로서 그대로 실용에 제공될 수도 있다. 필름화에 있어서, 사전에 수지 조성물 및 전술한 각종 성분을 용융 혼련한 재료를 사용하는 것도 가능하면, 압출 성형시에 용융 혼련을 거쳐 성형할 수도 있다. 미연신 필름을 압출할 때, 용융 수지에 술폰산 4 급 포스포늄염 등의 정전 밀착제를 배합하여 표면 결함이 적은 미연신 필름을 얻을 수 있다.
또한, 수지 조성물 및 첨가제 성분을 공통 용매, 예를 들어 클로로포름, 2염화메틸렌 등의 용매를 사용하여, 용해, 캐스트, 건조 고화시킴으로써 미연신 필름을 캐스트 성형할 수도 있다.
미연신 필름을 기계적 흐름 방향으로 종 1 축 연신, 기계적 흐름 방향과 직교하는 방향으로 횡 1 축 연신할 수 있고, 또한 롤 연신과 텐터 연신의 축차 2 축 연신법, 텐터 연신에 의한 동시 2 축 연신법, 튜블러 연신에 의한 2 축 연신법 등에 의해서 연신함으로써 2 축 연신 필름을 제조할 수 있다. 그리고 그 필름은, 열수축성 등의 억제를 위해 연신 후, 통상 열고정 처리를 실시한다. 이렇게 해서 얻어진 연신 필름에는, 원한다면 종래 공지된 방법으로, 표면 활성화 처리, 예를 들어 플라즈마 처리, 아민 처리, 코로나 처리를 행하는 것도 가능하다.
본 발명의 필름, 시트는 단일 형태인 것 외에, 타 종류의 필름, 시트와 혼용할 수도 있다. 혼용의 양태로는, 타종 재료로 이루어지는 필름, 시트와의 각종 조합, 예를 들어, 적층, 라미네이트 등 외에 타종 형태 예를 들어 사출 성형품, 섬유 구조체 등과의 조합을 예시할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명한다. 각종 특성은 이하의 방법으로 측정하였다.
(1) 폴리머의 중량 평균 분자량 (Mw) 및 수평균 분자량 (Mn) :
폴리머의 중량 평균 분자량 및 수평균 분자량은, 겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 측정, 표준 폴리스티렌으로 환산하였다.
GPC 측정은 이하의 검출기 및 칼럼을 사용하여, 클로로포름을 용리액로 하여 온도 40 ℃, 유속 1.0 ㎖/min 에서, 농도 1 mg/㎖ (1 ％ 헥사플루오로이소프로판올을 함유하는 클로로포름) 의 시료를 10 ㎕ 주입하여 측정하였다.
검출기 ; 시차 굴절계 ((주) 시마즈 제작소 제조) RID-6A.
칼럼 ; 토소 (주) TSKgelG3000HXL, TSKgelG4000HXL, TSKgelG5000HXL 과 TSKguardcokumnHXL-L 을 직렬로 접속한 것, 또는 토소 (주) TSKgelG2000HXL, TSKgelG3000HXL 과 TSKguardcokumnHXL-L 을 직렬로 접속한 것.
(2) 카르복실기 농도 :
시료를 정제 o-크레졸에 질소 기류하 용해, 브로모크레졸 블루를 지시약으로 하고, 0.05 N 수산화칼륨의 에탄올 용액으로 적정하였다.
(3) 스테레오화도〔S (％)〕, 결정 융해 온도 등의 DSC 측정 :
DSC (TA 인스트루먼트사 제조, TA-2920) 를 사용하여 시료를, 제 1 사이클에 있어서, 질소 기류하, 10 ℃/분으로 250 ℃ 까지 승온하여, 유리 전이 온도 (Tg), 스테레오 컴플렉스상 폴리락트산 결정 융해 온도 (Tm*) 및 스테레오 컴플렉스상 폴리락트산 결정 융해 엔탈피 (ΔHms) 및 호모상 폴리락트산 결정 융해 엔탈피 (ΔHmh) 를 측정하였다.
또한 결정화 개시 온도 (Tc*), 결정화 온도 (Tc) 는 상기 측정 시료를 급속 냉각하고, 다시 계속해서, 같은 조건에서 제 2 사이클 측정을 실시하여 측정하였다. 스테레오화도는 상기 측정에서 얻어진 스테레오 컴플렉스상 및 호모상 폴리락트산 결정 융해 엔탈피로부터, 하기 식 (ii) 에 의해 구한 값이다.
S =[ΔHms/(ΔHmh+ΔHms) ]×100 (ii)
(단, ΔHms 는 스테레오 컴플렉스상결정의 융해 엔탈피, ΔHmh 는 호모상 폴리락트산 결정의 융해 엔탈피)
(4) 고리형 카르보디이미드 구조의 NMR 에 의한 동정 및 폴리에스테르 조성물 중의 고리형 카르보디이미드의 정량 :
합성한 고리형 카르보디이미드 화합물은 1H-NMR, 13C-NMR 에 의해서 확인하였다. NMR 은 닛폰 전자 (주) 제조의 JNR-EX270 을 사용하였다. 용매는 중클로로포름을 사용하였다.
(5) 고리형 카르보디이미드의 카르보디이미드 골격의 IR 에 의한 동정 :
합성한 고리형 카르보디이미드 화합물의 카르보디이미드 골격의 유무는, FT-IR 에 의해 카르보디이미드에 특징적인 2,100 ∼ 2.200 cm-1 을 확인하였다. FT-IR 은 써모니콜렛 (주) 제조 Magna-750 을 사용하였다.
(6) 가수분해에 대한 안정성 :
지방족 폴리에스테르에 관해서는 시료를 항온 항습기로, 80 ℃, 95 ％RH 에서 100 시간 처리했을 때의 환원 점도 유지율을 평가하였다.
또한, 방향족 폴리에스테르에 관해서는 시료를 프렛셔 쿠커로, 120 ℃, 100 ％RH 에서 50 시간 처리했을 때의 환원 점도 유지율을 평가하였다.
수지 조성물의 내가수분해 안정성은, 환원 점도 유지율이 80 내지 90 ％ 미만일 때 「합격」, 90 ％ 내지 95 ％ 미만일 때 「우수 합격」, 95 ％ 내지 100 ％ 일 때 「특히 우수 합격」이라고 판단된다.
환원 점도 (ηsp/c) 의 측정은 시료 1.2 mg 을 〔테트라클로로에탄/페놀=(6/4) wt％ 혼합 용매〕100 ㎖ 에 용해하여, 35 ℃ 에서 우벨로데 점도관을 사용해서 측정하고, 환원 점도 유지율은, 분자를 시료 처리 후의 환원 점도, 분모를 시료 처리 전의 환원 점도로 하여 구했다.
(7) 이소시아네이트 냄새 발생의 유무 :
방향족 폴리에스테르를 함유하는 수지 조성물에 있어서는 300 ℃, 5 분간 시료를 용융시켰을 때, 지방족 폴리에스테르를 함유하는 수지에 있어서는 260 ℃, 5 분간 시료를 용융시켰을 때, 관능 평가에 의해 측정자가 이소시아네이트 냄새를 느끼는지 여부로 판정하였다. 이소시아네이트 냄새를 느끼지 못할 때, 합격이라고 판단하였다.
(8) 작업 환경의 양ㆍ불량 :
수지 조성물의 제조시, 작업 환경이 이소시아네이트 냄새에 의해 악화되는지 여부에 의해 판정하였다. 악화되지 않는 경우에는 양호라고 평가하였다.
(9) 이소시아네이트 가스 발생의 정성·정량 평가 :
시료를, 260 ℃ 에서 8 분간 가열하고, 열분해 GC/MS 분석에 의해 정성·정량하였다. 한편, 정량은 이소시아네이트로 작성한 검량선을 사용하여 실시하였다. GC/MS 는 닛폰 전자 (주) 제조의 GC/MS Jms Q1000GC K9 를 사용하였다.
이하, 본 발명에서 사용하는 화합물을 설명한다. 고리형 카르보디이미드 화합물로서 이하의 화합물을 제조, 사용하였다.
제조예 1 고리형 카르보디이미드 CC1
CC1 : MW = 252
Figure pct00043
o-니트로페놀 (0.11 ㏖) 과 1,2-디브로모에탄 (0.05 ㏖), 탄산칼륨 (0.33 ㏖), N,N-디메틸포름아미드 (DMF) 200 ㎖ 를 교반 장치 및 가열 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하에 투입하여, 130 ℃ 에서 12 시간 반응 후, DMF 를 감압에 의해 제거하고, 얻어진 고형물을 디클로로메탄 200 ㎖ 에 녹여, 물 100 ㎖ 로 3 회 분액을 실시하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수하고, 디클로로메탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 A (니트로체) 를 얻었다.
다음으로 중간 생성물 A (0.1 ㏖) 와 5 ％ 팔라듐카본 (Pd/C) (1 g), 에탄올/디클로로메탄 (70/30) 200 ㎖ 를, 교반 장치를 설치한 반응 장치에 투입하여, 수소 치환을 5 회 실시하고, 25 ℃ 에서 수소를 상시 공급한 상태로 반응시켜, 수소의 감소가 없어지면 반응을 종료한다. Pd/C 를 회수하여, 혼합 용매를 제거하면 중간 생성물 B (아민체) 가 얻어졌다.
다음으로 교반 장치 및 가열 장치, 적하 깔대기를 설치한 반응 장치에, N2 분위기하, 트리페닐포스핀디브로마이드 (0.11 ㏖) 와 1,2-디클로로에탄 150 ㎖ 를 투입하여 교반시킨다. 거기에 중간 생성물 B (0.05 ㏖) 와 트리에틸아민 (0.25 ㏖) 을 1,2-디클로로에탄 50 ㎖ 에 녹인 용액을 25 ℃ 에서 서서히 적하하였다. 적하 종료 후, 70 ℃ 에서 5 시간 반응시킨다. 그 후, 반응 용액을 여과하고, 여과액을 물 100 ㎖ 로 5 회 분액을 실시하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수하고, 1,2-디클로로에탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 C (트리페닐포스핀체) 가 얻어졌다.
다음으로, 교반 장치 및 적하 깔대기를 설치한 반응 장치에, N2 분위기하, 디-tert부틸디카보네이트 (0.11 ㏖) 와 N,N-디메틸-4-아미노피리딘 (0.055 ㏖), 디클로로메탄 150 ㎖ 를 투입하여 교반시켰다. 거기에, 25 ℃ 에서 중간 생성물 C (0.05 ㏖) 을 녹인 디클로로메탄 100 ㎖ 를 천천히 적하시켰다. 적하 후, 12 시간 반응시킨다. 그 후, 디클로로메탄을 제거하여 얻어진 고형물을 정제함으로써, CC1 을 얻었다. CC1 의 구조는 NMR, IR 에 의해 확인하였다.
제조예 2 고리형 카르보디이미드 CC2
CC2 : MW = 516
Figure pct00044
o-니트로페놀 (0.11 ㏖) 과 펜타에리트리틸테트라브로마이드 (0.025 ㏖), 탄산칼륨 (0.33 ㏖), N,N-디메틸포름아미드 200 ㎖ 를 교반 장치 및 가열 장치를 설치한 반응 장치에 N2 분위기하 투입하고, 130 ℃ 에서 12 시간 반응 후, DMF 를 감압에 의해 제거하고, 얻어진 고형물을 디클로로메탄 200 ㎖ 에 녹여, 물 100 ㎖ 로 3 회 분액을 실시하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수하고, 디클로로메탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 D (니트로체) 를 얻었다.
다음으로 중간 생성물 D (0.1 ㏖) 와 5 ％ 팔라듐카본 (Pd/C) (2 g), 에탄올/디클로로메탄 (70/30) 400 ㎖ 를, 교반 장치를 설치한 반응 장치에 투입하여, 수소 치환을 5 회 실시하고, 25 ℃ 에서 수소를 상시 공급한 상태로 반응시켜, 수소의 감소가 없어지면 반응을 종료한다. Pd/C 를 회수하여, 혼합 용매를 제거하면 중간 생성물 E (아민체) 가 얻어졌다.
다음으로 교반 장치 및 가열 장치, 적하 깔대기를 설치한 반응 장치에, N2 분위기하, 트리페닐포스핀디브로마이드 (0.11 ㏖) 와 1,2-디클로로에탄 150 ㎖ 를 투입하여 교반시킨다. 거기에 중간 생성물 E (0.025 ㏖) 와 트리에틸아민 (0.25 ㏖) 을 1,2-디클로로에탄 50 ㎖ 에 녹인 용액을 25 ℃ 에서 서서히 적하하였다. 적하 종료 후, 70 ℃ 에서 5 시간 반응시킨다. 그 후, 반응 용액을 여과하고, 여과액을 물 100 ㎖ 로 5 회 분액을 실시하였다. 유기층을 황산나트륨 5 g 으로 탈수하고, 1,2-디클로로에탄을 감압에 의해 제거하여, 중간 생성물 F (트리페닐포스핀체) 가 얻어졌다.
다음으로, 교반 장치 및 적하 깔대기를 설치한 반응 장치에, N2 분위기하, 디-tert부틸디카보네이트 (0.11 ㏖) 와 N,N-디메틸-4-아미노피리딘 (0.055 ㏖), 디클로로메탄 150 ㎖ 를 투입하여 교반시켰다. 거기에, 25 ℃ 에서 중간 생성물 F (0.025 ㏖) 를 녹인 디클로로메탄 100 ㎖ 를 천천히 적하시켰다. 적하 후, 12 시간 반응시킨다. 그 후, 디클로로메탄을 제거하여 얻어진 고형물을 정제함으로써, CC2 를 얻었다. CC2 의 구조는 NMR, IR 에 의해 확인하였다.
이하의 폴리에스테르를 사용하였다.
(1) 폴리에스테르 (A1) : 방향족 폴리에스테르
테이진 화이버 (주) 제조의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 「TR-8580」를 사용하였다. 환원 점도는 0.35 dl/g 이었다. 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
(2) 폴리에스테르 (A2) :방향족 폴리에스테르
알드리치사 제조의 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) (융점 227 ℃, 점도 평균 분자량 38,000, Tg 66 ℃) 를 사용하였다. 환원 점도는 1.21 dl/g 이었다. 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
(3) 폴리에스테르 (A3) :지방족 폴리에스테르
L-락티드 ((주) 무사시노 화학 연구소 제조, 광학 순도 100 ％) 100 중량부에 대하여 옥틸산주석을 0.005 중량부 첨가하고, 질소 분위기하, 교반 날개가 달린 반응기로 180 ℃ 에서 2 시간 반응시키고, 옥틸산주석에 대하여 촉매 실활 제제로서 1.2 배 당량의 인산을 첨가하고 그 후, 13.3 Pa 에서 잔존하는 락티드를 제거하고, 칩화하여, 폴리 L-락트산 (PLLA) 을 얻었다. 얻어진 폴리 L-락트산의 중량 평균 분자량은 15.2 만, 유리 전이 온도 (Tg) 55 ℃, 융점은 175 ℃ 였다. 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
(4) 폴리에스테르 (A4) : 지방족 폴리에스테르
상기 서술한 폴리에스테르 (A3) 의 제조에 있어서, L-락티드를 D-락티드 ((주) 무사시노 화학 연구소 제조, 광학 순도 100 ％) 로 변경하여, 다른 것은 동일한 조건에서 중합을 실시하여, 폴리 D 락트산 (PDLA) 을 얻었다. 얻어진 폴리 D-락트산의 중량 평균 분자량은 15.1 만, 유리 전이 온도 (Tg) 55 ℃, 융점은 175 ℃ 였다. 카르복실기 함유량 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
실시예 1 CC2 를 함유하는 수지 조성물
폴리에스테르 (A3) 100 중량부를 110 ℃, 5 시간 진공 건조시킨 후, 2 축 혼련기의 제 1 공급구로부터 공급하여, 실린더 온도 210 ℃ 에서, 벤트압 13.3 Pa 로 진공 배기하면서 용융 혼련 후, 고리형 카르보디이미드 (CC2) 1 중량부를 제 2 공급구로부터 공급하고 실린더 온도 210 ℃ 에서 용융 혼련하여, 수조 중에 스트랜드 압출하고, 칩 커터로 칩화하여, DSC 에 의한 결정 융해 온도 175 ℃ 의 조성물 (M1) 을 얻었다. 조성물 제조시 이소시아네이트 냄새의 발생은 느껴지지 않았다. 또한, 260 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
실시예 2 CC1 을 함유하는 수지 조성물
실시예 1 에 있어서, 폴리에스테르 (A3) 을 폴리에스테르 (A4) 로 바꾸고, 폴리에스테르 (A4) 100 중량부와, 결정화핵제로서 인산에스테르금속염 ((주) ADEKA 제조 「아데카스타브」 NA-11) 0.3 중량부 및 (MAP6 : 닛폰 탤크 (주) 제조 미분 탤크, 「Micro Ace」 P-6) 0.5 중량부를 블렌더로 혼합, 110 ℃, 5 시간 진공 건조시킨 후, 2 축 혼련기의 제 1 공급구로부터 공급하여, 실린더 온도 210 ℃, 벤트압 13.3 Pa 에서 진공 배기하면서 용융 혼련 후, 고리형 카르보디이미드 (CC1) 1 중량부를 제 2 공급구로부터 공급하고 실린더 온도 210 ℃ 에서 용융 혼련하여, 수조 중에 스트랜드 압출하고, 칩 커터로 칩화하여, DSC 에 의한 결정 융해 온도 175 ℃ 의 조성물 (M2) 을 얻었다.
조성물 제조시 이소시아네이트 냄새의 발생은 느껴지지 않았다. 또한, 260 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
비교예 1 선형상 폴리카르보디이미드 (LA-1) 를 함유하는 수지 조성물
실시예 1 에 있어서, 카르보디이미드 화합물을 선형상 카르보디이미드 LA-1 (닛신 방적 (주) 제조, 「카르보디라이트」 LA-1) 로 변경한 것 이외에는 동일하게 하여, DSC 에 의한 결정 융해 온도 174 ℃ 의 조성물 (M7) 을 얻었다. 조성물의 제조시 이소시아네이트 냄새를 강하게 느껴, 작업 환경은 불량이라고 판단하였다. 또한 260 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 불합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
실시예 3 CC2 를 함유하는 수지 조성물
실시예 1 과 동일하게 하고, 단 폴리에스테르 (A3), 폴리에스테르 (A4), 각 50 중량부와 인산에스테르금속염 ((주) ADEKA 제 「아데카스타브」 NA-11) 0.3 중량부를 블렌더로 혼합, 110 ℃, 5 시간 진공 건조시킨 후, 혼련기의 제 1 공급구로부터, 실린더 온도 230 ℃, 벤트압 13.3 Pa 에서 진공 배기하면서 용융 혼련 후, 고리형 카르보디이미드 (CC2) 1 중량부를 제 2 공급구로부터 공급하고 실린더 온도 230 ℃ 에서 용융 혼련하여, 수조 중에 스트랜드 압출하고, 칩 커터로 칩화하여, 스테레오화도 (S) 는 100 ％, 결정 융해 온도 216 ℃ 의 조성물 (M3) 을 얻었다. 조성물의 제조시, 이소시아네이트 냄새를 느끼는 일도 없이 작업 환경은 양호하게 유지되었다. 또한 260 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 조성물에 관해서, GC/MS 에 의해 이소시아네이트 가스 발생량을 확인한 결과, 이소시아네이트 가스는 검출되지 않았다.
실시예 4 CC1 을 함유하는 수지 조성물
실시예 3 에 있어서, 고리형 카르보디이미드 (CC1) 를 사용한 것 이외에는 동일하게 하여, 스테레오화도 (S) 99 ％, 결정 융해 온도 215 ℃ 의 조성물 (M4) 을 얻었다. 조성물 제조시, 이소시아네이트 냄새를 느끼는 일도 없이 작업 환경은 양호하게 유지되었다. 또한 260 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
이 조성물에 있어서, NMR 에 의해 조성물 중의 고리형 카르보디이미드 (CC1) 의 함유량을 확인한 결과, 수지 조성물 중의 CC1 의 함유량은 조성물 100 중량부 당 0.6 중량부였다. 또한, 이 조성물에 관해서, GC/MS 에 의해 이소시아네이트 가스 발생량을 확인한 결과, 이소시아네이트 가스는 검출되지 않았다.
비교예 2 고리형 카르보디이미드 미첨가의 수지
실시예 3 에 있어서, 고리형 카르보디이미드 (CC2) 를 공급하지 않은 것 이외에는 동일한 조작을 실시하여, 스테레오화도 (S) 는 100 ％, 결정 융해 온도 217 ℃ 의 수지 (M8) 를 얻었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
비교예 3 선형상 카르보디이미드 (Sb-I) 를 함유하는 수지 조성물
실시예 3 에 있어서, 카르보디이미드 화합물을 선형상 카르보디이미드 Sb-I (라인케미 재팬 (주) 제조의 「스타박졸」I) 로 변경한 것 이외에는 동일하게 하여, 스테레오화도 (S) 100 ％, 결정 융해 온도 215 ℃ 의 조성물 (M9) 을 얻었다. 본 조성물은 제조시, 이소시아네이트 냄새의 발생이 강하여, 배기 장치의 설치가 필요하였다. 또한 260 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 불합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
비교예 4 선형상 카르보디이미드 (LA-1) 를 함유하는 수지 조성물
실시예 3 에 있어서, 카르보디이미드 화합물을 선형상 카르보디이미드 LA-1 (닛신 방적 (주) 제조, 「카르보디라이트」 LA-1) 로 변경한 것 이외에는 동일하게 하여, 스테레오화도 (S) 98 ％, 결정 융해 온도 213 ℃ 의 조성물 (M10) 을 얻었다. 본 조성물은 제조시, 이소시아네이트 냄새의 발생이 강하여, 배기 장치의 설치가 필요하였다. 또한 260 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 불합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 조성물에 관해서, GC/MS 에 의해 이소시아네이트 가스 발생량을 확인한 결과, LA-1 에서 유래하는 이소시아네이트가 430 ppm 검출되었다.
실시예 5 CC2 를 함유하는 수지 조성물
폴리에스테르 (A1) 100 중량부를, 110 ℃, 5 시간 진공 건조시킨 후, 2 축 혼련기의 제 1 공급구로부터 공급하고, 실린더 온도 270 ℃, 벤트압 13.3 Pa 에서 진공 배기하면서 용융 혼련 후, 고리형 카르보디이미드 (CC2) 1.5 중량부를 제 2 공급구로부터 공급하고 실린더 온도 270 ℃ 에서 용융 혼련하여, 수조 중에 스트랜드 압출하고, 칩 커터로 칩화하여, 조성물 (M5) 을 얻었다. 조성물 제조시 이소시아네이트 냄새의 발생은 느껴지지 않았다. 또한, 300 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
비교예 5 선형상 카르보디이미드 (LA-1) 를 함유하는 수지 조성물
실시예 5 에 있어서, 카르보디이미드 화합물을 선형상 카르보디이미드 LA-1 (닛신 방적 (주) 제조, 「카르보디라이트」 LA-1) 로 변경한 것 이외에는 동일하게 하여, 조성물 (M11) 을 얻었다. 본 조성물은 제조시, 이소시아네이트 냄새의 발생이 강하여, 배기 장치의 설치가 필요하였다. 또한 300 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 불합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
실시예 6 CC2 를 함유하는 수지 조성물
폴리에스테르 (A2) 100 중량부를, 110 ℃, 5 시간 진공 건조시킨 후, 2 축 혼련기의 제 1 공급구로부터 공급하고, 실린더 온도 270 ℃, 벤트압 13.3 Pa 에서 진공 배기하면서 용융 혼련 후, 고리형 카르보디이미드 (CC2) 2 중량부를 제 2 공급구로부터 공급하고 실린더 온도 270 ℃ 에서 용융 혼련하여, 수조 중에 스트랜드 압출하고, 칩 커터로 칩화하여, 조성물 (M6) 을 얻었다. 조성물 제조시 이소시아네이트 냄새의 발생은 느껴지지 않았다. 또한, 300 ℃, 5 분간 용융시켰을 때, 이소시아네이트 냄새 평가는 합격이었다. 이 조성물의 카르복실기 농도 및 가수분해에 대한 안정성의 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure pct00045
Figure pct00046
발명의 효과
본 발명에 의하면, 이소시아네이트 화합물을 유리시키지 않고서, 고리형 카르보디이미드 화합물에 의해 폴리에스테르의 말단을 밀봉할 수 있다. 그 결과, 유리된 이소시아네이트 화합물에 의한 냄새의 발생을 억제할 수 있어 작업 환경을 향상시킬 수 있다.
또한, 고리형 카르보디이미드 화합물에 의해 폴리에스테르의 말단을 밀봉하면, 폴리에스테르의 말단에 이소시아네이트기가 형성되고, 그 이소시아네이트기의 반응에 의해, 폴리에스테르의 고분자량화가 가능해진다. 또 고리형 카르보디이미드 화합물은 폴리에스테르 중의 유리 단량체나 기타 산성기를 갖는 화합물을 포착하는 작용도 갖는다. 나아가 본 발명에 의하면, 고리형 카르보디이미드 화합물은 고리형 구조를 가짐으로써, 선형상 카르보디이미드 화합물과 비교하여, 보다 마일드한 조건에서 말단 밀봉이 가능하다는 이점을 갖는다.
말단 밀봉의 반응 기구에 있어서의, 선형상 카르보디이미드 화합물과 고리형 카르보디이미드 화합물과의 차이점은 이하에 설명하는 바와 같다.
선형상 카르보디이미드 화합물 (R1-N=C=N-R2) 을, 카르복실기 말단을 갖는 폴리에스테르의 말단 밀봉제로서 사용하면 이하의 식으로 나타내는 것과 같은 반응이 된다. 식 중 W 는 폴리에스테르의 주사슬이다. 선형상 카르보디이미드 화합물이 카르복실기와 반응함으로써, 폴리에스테르의 말단에는 아미드기가 형성되고, 이소시아네이트 화합물 (R1NCO) 이 유리된다.
Figure pct00047
한편, 고리형 카르보디이미드 화합물을, 카르복실기 말단을 갖는 폴리에스테르의 말단 밀봉제로서 사용하면 이하의 식으로 나타내는 것과 같은 반응이 된다. 고리형 카르보디이미드 화합물이 카르복실기와 반응함으로써, 폴리에스테르의 말단에는 아미드기를 개재하여 이소시아네이트기 (-NCO) 가 형성되어, 이소시아네이트 화합물이 유리되지 않는 것을 알 수 있다.
Figure pct00048
(식 중, Q 는 지방족기, 지환족기, 방향족기 또는 이들의 조합인 2 ∼ 4 가의 결합기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다)
본 발명의 수지 조성물은 각종 성형품의 원료로서 유용하다.

Claims (26)

  1. 폴리에스테르 (A 성분), 및 카르보디이미드기를 1 개 갖고 그 제 1 질소와 제 2 질소가 결합기에 의해 결합되어 있는 고리형 구조를 포함하는 화합물 (B 성분) 을 함유하는 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    B 성분의 고리형 구조를 형성하는 원자수가 8 ∼ 50 인 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    B 성분의 고리형 구조가 하기 식 (1) 로 나타나는 수지 조성물.
    Figure pct00049

    (식 중, Q 는 지방족기, 지환족기, 방향족기 또는 이들의 조합인 2 ∼ 4 가의 결합기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다)
  4. 제 3 항에 있어서,
    Q 는 하기 식 (1-1), (1-2) 또는 (1-3) 으로 나타내는 2 ∼ 4 가의 결합기인 수지 조성물.
    Figure pct00050

    (식 중, Ar1 및 Ar2 는 각각 독립적으로, 2 ∼ 4 가의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다. R1 및 R2 는 각각 독립적으로, 2 ∼ 4 가의 탄소수 1 ∼ 20 의 지방족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 3 ∼ 20 의 지환족기, 이들의 조합, 또는 이들 지방족기, 지환족기와 2 ∼ 4 가의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기의 조합이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다. X1 및 X2 는 각각 독립적으로, 2 ∼ 4 가의 탄소수 1 ∼ 20 의 지방족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 3 ∼ 20 의 지환족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기, 또는 이들의 조합이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다. s 는 0 ∼ 10 의 정수이다. k 는 0 ∼ 10 의 정수이다. 또, s 또는 k 가 2 이상일 때, 반복 단위로서의 X1 또는 X2 가, 다른 X1 또는 X2 와 상이해도 된다. X3 은 2 ∼ 4 가의 탄소수 1 ∼ 20 의 지방족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 3 ∼ 20 의 지환족기, 2 ∼ 4 가의 탄소수 5 ∼ 15 의 방향족기, 또는 이들의 조합이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다. 또, Q 가 2 가의 결합기일 때에는, Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2 및 X3 은 모두 2 가의 기이다. Q 가 3 가의 결합기일 때에는, Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2 및 X3 중 하나가 3 가의 기이다. Q 가 4 가의 결합기일 때에는, Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2 및 X3 중 하나가 4 가의 기이거나, 2 개가 3 가의 기이다)
  5. 제 1 항에 있어서,
    B 성분의 고리형 구조를 포함하는 화합물이 하기 식 (2) 로 나타나는 수지 조성물.
    Figure pct00051

    (식 중, Qa 는 지방족기, 지환족기, 방향족기 또는 이들의 조합인 2 가의 결합기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다)
  6. 제 5 항에 있어서,
    Qa 는 하기 식 (2-1), (2-2) 또는 (2-3) 으로 나타내는 2 가의 결합기인 수지 조성물.
    Figure pct00052

    (식 중, Ara 1, Ara 2, Ra 1, Ra 2, Xa 1, Xa 2, Xa 3, s 및 k 는 각각 식 (1-1) ∼ (1-3) 중의 Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2, X3, s 및 k 와 동일하다)
  7. 제 5 항에 있어서,
    고리형 구조를 포함하는 화합물이 하기 식 (2-1-1) 로 나타내는 화합물인 수지 조성물.
    Figure pct00053

    (식 중, Ara 1, Ara 2 는 각각 독립적으로 치환되어 있어도 되는, 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기이다. Xa 1 은 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬렌기이다)
  8. 제 5 항에 있어서,
    고리형 구조를 포함하는 화합물이 하기 식 (2-1-1a) 로 나타내는 화합물인 수지 조성물.
    Figure pct00054

    (식 중, Rq, Rr 은 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기이다. Xa 1 은, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬렌기이다)
  9. 제 1 항에 있어서,
    B 성분의 고리형 구조를 포함하는 화합물이 하기 식 (3) 으로 나타나는 수지 조성물.
    Figure pct00055

    (식 중, Qb 는 지방족기, 지환족기, 방향족기 또는 이들의 조합인 3 가의 결합기이고, 헤테로 원자, 치환기를 함유하고 있어도 된다. Y 는 고리형 구조를 담지하는 담체이다)
  10. 제 9 항에 있어서,
    Qb 는 하기 식 (3-1), (3-2) 또는 (3-3) 으로 나타내는 3 가의 결합기인 수지 조성물.
    Figure pct00056

    (식 중, Arb 1, Arb 2, Rb 1, Rb 2, Xb 1, Xb 2, Xb 3, s 및 k 는 각각 식 (1-1) ∼ (1-3) 의 Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2, X3, s 및 k 와 동일하다. 단 이들 중 하나는 3 가의 기이다)
  11. 제 9 항에 있어서,
    Y 는 단결합, 이중 결합, 원자, 원자단 또는 폴리머인 수지 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    B 성분의 고리형 구조를 포함하는 화합물이 하기 식 (4) 로 나타나는 수지 조성물.
    Figure pct00057

    (식 중, Qc 는 지방족기, 방향족기, 지환족기 또는 이들의 조합인 4 가의 결합기이고, 헤테로 원자를 보유하고 있어도 된다. Z1 및 Z2 는 고리형 구조를 담지하는 담체이다)
  13. 제 12 항에 있어서,
    Qc 는 하기 식 (4-1), (4-2) 또는 (4-3) 으로 나타내는 4 가의 결합기인 수지 조성물.
    Figure pct00058

    (식 중, Arc 1, Arc 2, Rc 1, Rc 2, Xc 1, Xc 2, Xc 3, s 및 k 는, 각각 식 (1-1) ∼ (1-3) 의, Ar1, Ar2, R1, R2, X1, X2, X3, s 및 k 와 동일하다. 단, 이들 중 하나가 4 가의 기이거나, 2 개가 3 가의 기이다)
  14. 제 12 항에 있어서,
    Z1 및 Z2 는 각각 독립적으로, 단결합, 이중 결합, 원자, 원자단 또는 폴리머인 수지 조성물.
  15. 제 12 항에 있어서,
    고리형 구조를 포함하는 화합물이 하기 식 (4-1-1) 로 나타내는 화합물인 수지 조성물.
    Figure pct00059

    (식 중, Xc 1 은 탄소수 1 ∼ 20 의 알칸테트라일기이다. Arc 1, Arc 2, Arc 3, Arc 4 는 각각 독립적으로 치환되어 있어도 되는 탄소수 5 ∼ 15 의 아릴렌기이다)
  16. 제 13 항에 있어서,
    고리형 구조를 포함하는 화합물이 하기 식 (4-1-1c) 로 나타내는 화합물인 수지 조성물.
    Figure pct00060

    (식 중, Xc 1 은 탄소수 1 ∼ 20 의 알칸테트라일기이다. Rq, Rr, Rs, Rt 는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기이다)
  17. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 (A 성분) 는 주사슬이 주로 하기 식 (I) 로 나타내는 락트산 단위로 이루어지고, 말단의 적어도 일부가 B 성분에 의해 밀봉되어 있는 수지 조성물.
    Figure pct00061
  18. 제 17 항에 있어서,
    폴리에스테르 (A 성분) 의 주사슬은 주로, L-락트산 단위, D-락트산 단위 또는 이들의 조합인 수지 조성물.
  19. 제 17 항에 있어서,
    폴리에스테르 (A 성분) 는 폴리 L-락트산과 폴리 D-락트산에 의해 형성된 스테레오 컴플렉스상을 함유하는 수지 조성물.
  20. 제 17 항에 있어서,
    시차 주사 열량계 (DSC) 측정에서, 190 ℃ 이상의 결정 융해 피크를 나타내는 수지 조성물.
  21. 제 17 항에 있어서,
    하기 식 (i) 에 의해 규정되는 스테레오화도 (S) 가 90 ∼ 100 ％ 인 수지 조성물.
    S =〔ΔHms/(ΔHmh+ΔHms) 〕×100 (i)
    (단, ΔHms 는 스테레오 컴플렉스상 폴리락트산의 결정 융해 엔탈피, ΔHmh 는, 폴리락트산 호모상 결정의 융해 엔탈피를 나타낸다)
  22. 제 1 항에 있어서,
    폴리에스테르 (A 성분) 는 주사슬이 주로 하기 식 (II) 로 나타내는 반복 단위로 이루어지고, 말단의 적어도 일부가 B 성분에 의해 밀봉되어 있는 수지 조성물.
    Figure pct00062

    (식 중, n 은 2 내지 4 의 정수, Ar 은 1,4-페닐렌기, 2,6-나프탈렌디일기를 나타낸다)
  23. 제 1 항에 있어서,
    B 성분의 함유량이 100 중량부의 폴리에스테르 (A 성분) 당 0.001 ∼ 10 중량부인 수지 조성물.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물로 이루어지는 성형품.
  25. 폴리에스테르 (A 성분) 와, 카르보디이미드기를 1 개 갖고 그 제 1 질소와 제 2 질소가 결합기에 의해 결합되어 있는 고리형 구조를 포함하는 화합물 (B 성분) 을 용융 혼련하는 것으로 이루어지는 수지 조성물의 제조 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    폴리에스테르 (A 성분) 의 카르복실기 1 당량 당, 0.5 ∼ 100 당량의 카르보디이미드기에 상당하는 양의 B 성분을 용융 혼련하는 제조 방법.
KR1020107027597A 2008-12-15 2009-12-15 고리형 카르보디이미드를 함유하는 수지 조성물 KR101693052B1 (ko)

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