TWI494366B - Polylactic acid composition - Google Patents

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Description

聚乳酸組成物 發明領域
本發明係有關於一種含有聚乳酸且耐加水分解優良之樹脂組成物。
發明背景
近年來,由於擔心石油資源耗盡和引起地球暖化之空氣中的二氧化碳增加之問題,原料不依存於石油、且即便燃燒亦不會增加二氧化碳而能夠達成碳中和(carbon neutral)之生質資源(biomass resources),係吸引相當大的注目,在聚合物的領域,亦是積極地開發從生質資源生產生質塑膠。特別是因為聚乳酸係生質塑膠中具有比較高的耐熱性、機械特性,在食器、包裝材料、雜貨等之用途展開正在擴大中,而且亦逐漸地檢討作為工業材料之可能性。
但是,聚乳酸係由於其耐加水分解性低之緣故,在使用以工程塑膠為代表之聚碳酸酯、聚對酞酸丁二酯、聚對酞酸乙二酯等之電氣、電子零件、汽車零件等的工業材料之展開係沒有進展。
在專利文獻1,係提案揭示在聚乳酸添加封端劑(capping agent),將聚乳酸的羧基末端的至少一部分封鎖,來抑制熱水處理引起強度低落。但是,為了展開作為工業材料,其耐加水分解性的水準係不充分。
在專利文獻2,係提案揭示藉由對聚乳酸添加碳二醯亞胺(carbodiimide)化合物及抗氧化劑,來提升耐加水分解性。該碳二醯亞胺化合物係伴隨著鍵結於聚酯的末端,會使異氰酸酯化合物游離且產生獨特的臭味,而成為致使作業環境變差之問題。
在專利文獻3,係記載一種巨環狀(macrocyclic)碳二醯亞胺化合物。因為該化合物係在高稀釋下所製造,巨環狀碳二醯亞胺化合物的濃度低,與聚合物反應需要好幾天,作為聚合物的封端劑之實用性低。又,相對於碳二醯亞胺基之分子量為相當大,作為聚合物的封端劑之效率低。又,在專利文獻3,關於降低伴隨著聚合物的封端之異氰酸酯氣體臭味,係未進行研討。作為具有長鏈且在高溫容易分解的聚酯等高熔點的聚合物之封端劑,該巨環狀碳二醯亞胺化合物係不適合。
專利文獻
(專利文獻1) 日本專利特開2002-30208號公報
(專利文獻2) 日本專利特開2005-53870號公報
(專利文獻3) 美國專利公開第2008/0161554號公報
發明揭示
本發明之目的係提供一種含有聚乳酸、耐加水分解性及熱安定性優良且環境負荷少之樹脂組成物。又,本發明之目的係提供一種在良好的作業環境製造樹脂組成物之方法,其係在製造於含有聚乳酸的樹脂成分中,添加碳二醯亞胺化合物而成的樹脂組成物時,能夠防止使具有異氰酸酯基的化合物游離。
本發明者發現對環境負荷少的聚乳酸添加環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)及抗氧化劑(C成分)時,能夠防止使具有異氰酸酯基的化合物游離,且作業環境良好而且能夠得到耐加水分解優良的樹脂組成物。
又,發現相較於先前所使用的線狀碳二醯亞胺化合物,環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)係熔融熱安定性及長期熱安定性優良、且熱經歷引起的劣化少。
亦即,本發明係一種樹脂組成物,其係含有:
(A) 100重量份樹脂成分(A成分),該樹脂成分係含有聚乳酸(A-α成分);
(B) 0.001~10重量份之環狀碳二醯亞胺化合物(B成分),該環狀碳二醯亞胺化合物係含有具有1個碳二醯亞胺基且其第一氮與第二氮係藉由鍵結基鍵結之下述式(5)所表示的環狀構造,而且形成環狀構造的原子數為8~50;及
(C) 0.001~2重量份之抗氧化劑(C成分),該抗氧化劑係選自由受阻酚系化合物、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物及硫醚系化合物所組成群組之至少一種。
(式中,Q係下述式(5-1)、(5-2)或(5-3)所表示之2~4價的鍵結基)
(式中,Ar1 及Ar2 係各自獨立地為2~4價之碳數5~15的芳香族基。R1 及R2 係各自獨立地為2~4價之碳數1~20的脂肪族基、2~4價之碳數3~20的脂環族基、該等的組合、或該等脂肪族基、脂環族基及2~4價之碳數5~15的芳香族基之組合。s係0~10的整數。k係0~10的整數。X1 及X2 係各自獨立地為2~4價之碳數1~20的脂肪族基、2~4價之碳數3~20的脂環族基、2~4價之碳數5~15的芳香族基、或該等的組合。X3 係2~4價之碳數1~20的脂肪族基、2~4價之碳數3~20的脂環族基、2~4價之碳數5~15的芳香族基、或該等的組合。但是,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 係亦可含有雜原子。又,Q為2價的鍵結基時,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 係全部為2價的基。Q為3價的鍵結基時,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 之中一個為3價的基。Q為4價的鍵結基時,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 之中一個為4價的基、或二個為3價的基。)
本發明係包含前述樹脂組成物之製造方法。又,本發明係包含由前述樹脂組成物所形成之成形品。
用以實施發明之最佳形態
以下,說明在本發明的樹脂組成物之各成分、該等的調配率、調製方法等。
<A成分:樹脂成分>
樹脂成分(A成分)係含有聚乳酸(A-α成分)。又,樹脂成分(A成分)亦可以含有聚乳酸(A-α成分)及熱塑性樹脂(A-β成分)。
亦即,樹脂成分(A成分)係含有(i)聚乳酸(A-α成分)、或是(ii)5~95重量%之聚乳酸(A-α成分)及95~5重量%選自由芳香族聚酯(A-β-1成分)、聚烯烴(A-β-2成分)及芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)所組成群組之至少一種的熱塑性樹脂(A-β成分)。
(A-α成分)
在本發明,樹脂成分(A成分)係含有聚乳酸(A-α成分)。聚乳酸(A-α成分)係可使用主要由L-乳酸單元單元所構成的聚-L乳酸(A-α-1成分)、主要由D-乳酸單元單元所構成的聚-D乳酸(A-α-2成分)、或其混合物之任一者。聚-L乳酸(A-α-1成分)、聚-D乳酸(A-α-2成分)係主要由式(1)所表示的L-乳酸單元單元或D-乳酸單元單元所構成。
聚-L乳酸(A-α-1成分)或聚-D乳酸(A-α-2成分)的光學純度係以90~100莫耳%為佳。光學純度比其低時,聚乳酸的結晶性和熔點降低,而難以得到高耐熱性。因此,聚-L乳酸或聚-D乳酸的熔點係以160℃以上為佳,以170℃以上為較佳,以175℃以上為更佳。就如此觀點而言,聚合物原料的乳酸或丙交酯的光學純度係以選擇96~100莫耳%為佳,以97.5~100莫耳%為較佳,以98.5~100莫耳%為更佳,以99~100莫耳%的範圍為特佳。
作為共聚物單元單元,聚-L乳酸時可舉出D-乳酸單元單元、聚-D乳酸時可舉出L-乳酸單元單元。又,亦可舉出乳酸單元單元以外的單元單元。共聚物單元單元的比率係以10莫耳%以下為佳,以5莫耳%以下為較佳,以2莫耳%以下為更佳,以1莫耳%以下為最佳。
作為共聚單元單元,可例示源自具有能夠形成2個以上的酯鍵的官能基之二羧酸、多元醇、羥基羧酸、內酯等的單元單元及源自由該等各種的構成成分所構成的各種聚酯、各種聚醚、各種聚碳酸酯等的單元單元。
作為二羧酸,可舉出琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、對酞酸、異酞酸等。作為多元醇,可舉出乙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、甘油、山梨糖醇酐、新戊二醇、二伸乙甘醇、三伸乙甘醇、聚乙二醇、聚三亞甲基二醇、聚丙二醇等的脂肪族多元醇類。又,可舉出使環氧乙烷附加至雙酚而成者等的芳香族多元醇等。作為羥基羧酸,可舉出乙醇酸、羥基丁酸等。作為內酯,可舉出乙交酯、ε-己內酯、β-丙內酯、δ-丁內酯、β-或γ-丁內酯、新戊內酯(pivalolactone)、δ-戊內酯等。
為了使本發明的樹脂組成物兼具機械物性及成形性,聚L-乳酸(A-α-1成分)及聚D-乳酸(A-α-2成分)的重量平均分子量係以8萬~30萬為佳,以10萬~25萬為較佳,以12萬~23萬的範圍為更佳。
聚L-乳酸(A-α-1成分)係以含有90莫耳%以上的L-乳酸單元單元為佳,聚D-乳酸(A-α-2成分)係以含有90莫耳%以上的D-乳酸單元單元為佳,聚L-乳酸(A-α-1成分)及聚D-乳酸(A-α-2成分)係能夠使用先前眾所周知的方法來製造,例如可例示L-丙交酯或D-丙交酯的熔融開環聚合法、低分子量聚乳酸的固相聚合法,以及使乳酸脫水縮合之直接聚合法等。聚合反應係能夠使用先前眾所周知的反應裝置來實施,例如能夠將具備有螺旋葉片等高黏度用攪拌葉之縱型反應器或橫型反應器單獨或並列而使用。又,分批式或連續式或半分批式的任一者均可,亦可將該等組合。就防止顆粒熔合、生產效率方面而言,固相聚合法係以使預聚合物預先結晶化為佳。在經固定的縱型或橫型反應容器、或是如轉鼓和窰爐之容器本身旋轉的反應容器(旋轉窰爐等)中,於預聚合物的玻璃轉移溫度以上且小於熔點的溫度範圍之一定溫度,或是在伴隨著聚合的進行而逐漸地使其升溫來進行聚合。為了有效率地除去所生成的水之目的,亦可適合併用流通經加熱的惰性氣體之方法。
就製造效率、聚合物的品質而言,丙交酯的熔融開環聚合係以應用含金屬的觸媒為佳。就觸媒活性、抑制副反應而言,較佳是含錫的觸媒,其中以II價的錫化合物為佳。具體上,以二乙氧基錫、二壬氧基錫、肉豆蔻酸錫、辛酸錫、硬脂酸錫等為佳。其中,因為經確認過在FDA的安全性,以辛酸錫為特佳。觸媒的使用量係平均1kg丙交酯類,以0.1×10-4 ~50×10-4 莫耳為佳,進而考慮反應性、所得到的聚丙交酯類的色調、安定性時,以1×10-4 ~30×10-4 莫耳為更佳,以2×10-4 ~15×10-4 莫耳為特佳。
亦可使用醇作聚合起始劑。作為如此的聚合起始劑,以具有不揮發性而不會阻礙聚乳酸的聚合為佳,可適合使用例如癸醇、十二烷醇、十四烷醇、十六烷醇、十八烷醇等。
聚合時所使用的含金屬觸媒,係以在使用時預先使用先前眾所周知的鈍化劑鈍化為佳。作為如此的鈍化劑,只要是作聚酯樹脂的聚合觸媒的鈍化劑之通常使用的鈍化劑,沒有特別限定,以下述式(2)所表示的膦酸基脂肪酸酯為佳。
式中R11 ~R13 係各自獨立地為碳數1~20的烷基或碳數6~12的芳基。作為烷基,可舉出乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。作為芳基,可舉出苯基、萘基。R11 ~R13 係該等可以全部相同、亦可以不同。又,n31 係1~3的整數。
作為式(2)所表示的化合物,可舉出二乙基膦酸基乙酸乙酯、二-正丙基膦酸基乙酸乙酯、二-正丁基膦酸基乙酸乙酯、二-正己基膦酸基乙酸乙酯、二-正辛基膦酸基乙酸乙酯、二-正癸基膦酸基乙酸乙酯、二-正十二烷基膦酸基乙酸乙酯、二-正十八烷基膦酸基乙酸乙酯、二苯基膦酸基乙酸乙酯、二乙基膦酸基乙酸癸酯、二乙基膦酸基乙酸十二烷酯、二乙基膦酸基乙酸十八烷酯、二乙基膦酸基丙酸乙酯、二-正丙基膦酸基丙酸乙酯、二-正丁基膦酸基丙酸乙酯、二-正己基膦酸基丙酸乙酯、二-正辛基膦酸基丙酸乙酯、二-正癸基膦酸基丙酸乙酯、二-正十二烷基膦酸基丙酸乙酯、二-正十八烷基膦酸基丙酸乙酯、二苯基膦酸基丙酸乙酯、二乙基膦酸基丙酸癸酯、二乙基膦酸基丙酸十二烷酯、二乙基膦酸基丙酸十八烷酯、二乙基膦酸基丁酸乙酯、二-正丙基膦酸基丁酸乙酯、二-正丁基膦酸基丁酸乙酯、二-正己基膦酸基丁酸乙酯、二-正辛基膦酸基丁酸乙酯、二-正癸基膦酸基丁酸乙酯、二-正十二烷基膦酸基丁酸乙酯、二-正十八烷基膦酸基丁酸乙酯、二苯基膦酸基丁酸乙酯、二乙基膦酸基丁酸癸酯、二乙基膦酸基丁酸十二烷酯、二乙基膦酸基丁酸十八烷酯等。考慮效能和處理的容易性時,以二乙基膦酸基乙酸乙酯、二-正丙基膦酸基乙酸乙酯、二-正丁基膦酸基乙酸乙酯、二-正己基膦酸基乙酸乙酯、二乙基膦酸基乙酸癸酯、二乙基膦酸基乙酸十八烷酯等為佳。
在式(2),R11 ~R13 的碳數為20以下時,因為其熔點係比聚乳酸和樹脂組成物的製造溫度低,所以能夠充分地熔解混合並有效率地捕捉金屬聚合觸媒。又,膦酸基脂肪酸酯係在膦酸二酯部位與羧酸酯部位之間具有脂肪族烴基。n31 為1~3的整數時,能夠有效率地捕捉聚乳酸中的金屬聚合觸媒。
相對於100重量份聚乳酸,膦酸基脂肪酸酯的含量係以0.001~0.5重量份為佳,以0.02~0.2重量份為更佳。膦酸基脂肪酸酯的含量太少時,殘留金屬聚合觸媒的鈍化效率係非常差而無法得到充分的效果。又,太多時,在成形加工時所使用的模具之污染係變為顯著。前述聚合鈍化劑係以在聚合結束時添加為佳,亦可以按照必要在擠壓、成形的各程序任意地添加。
聚乳酸(A-α成分)係含有主要由L-乳酸單元單元所構成的聚-L乳酸(A-α-1成分)及主要由D-乳酸單元所構成的聚-D乳酸(A-α-2成分),A-α-1成分與A-α-2成分的重量比係以在10:90~90:10的範圍為佳。重量比(A-α-1成分/A-α-2成分)係以40:60~60:40為佳,以45:55~55:45的範圍為特佳。
而且,藉由對聚-L乳酸(A-α-1成分)與聚-D乳酸(A-α-2成分)的混合物,以聚-L乳酸(A-α-1成分)與聚-D乳酸(A-α-2成分)的合計平均100重量份較佳是在0.01~2.0重量份的範圍含有式(3)及/或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽,能夠得到可高度地形成立體複合物結晶之聚乳酸。磷酸酯金屬鹽係小於0.01重量份時,會有無法觀察到立體複合物結晶的形成、結晶性提升的效果之情形,又,過剩地應用大於2.0重量份時,著色等聚乳酸成分的分解,有致使產生異物之可能性。從此種觀點,磷酸酯金屬鹽的應用量係以0.02~1.0重量份為佳,以在0.03~1.0重量份的範圍選擇為更佳。
(式中,R14 係表示氫原子、或碳原子數1~4的烷基,R15 、R16 、R17 係各自獨立地表示氫原子、或碳原子數1~12的烷基,M1 係表示鹼金屬原子、鹼土類金屬原子、鋅原子或鋁原子,p32 係表示1或2,q32 係當M1 為鹼金屬原子、鹼土類金屬原子或鋅原子時表示0,鋁原子時表示1或2)
(式中,R18 、R19 係各自獨立地表示氫原子、或碳原子數1~12的烷基,M2 係表示鹼金屬原子、鹼土類金屬原子、鋅原子或鋁原子,p33 係表示1或2,q33 係當M2 為鹼金屬原子、鹼土類金屬原子或鋅原子時表示0,鋁原子時表示1或2)
如此進行所製成的聚乳酸係成為高度地形成有立體複合物結晶之立體複合聚乳酸(A-α -3成分),使用源自在差示掃描型熱量計(DSC)測定的升溫過程之聚乳酸(A成分)結晶的熔化焓(melting enthalpy)而以下述式所表示的立體複合物結晶化度,係以80%以上為佳。
立體複合物結晶化度=△Hms/(△Hms+△Hmh)×100
[但是,式中,△Hmh及△Hms係各自在差示掃描型熱量計(DSC)的升溫過程,在小於190℃所顯現的結晶熔點之熔化焓(△Hmh),及在190以上、小於250℃所顯現的結晶熔點之熔解焓(△Hms)]。
又,上述△Hmh及△Hms係使用差示掃描型熱量計(DSC)於氮氣環境下且升溫速度為20℃/分鐘測定樹脂組成物來求得。
立體複合物結晶化度越高,成形性、耐熱性變為越高,立體複合物結晶化度係以85%以上為較佳,以90%以上為更佳。立體複合物結晶化度低於80%時,係顯現源自聚-L乳酸和聚-D乳酸之同元聚乳酸結晶的特徵,致使耐熱性變為不充分。
立體複合聚乳酸的熔點係以200℃以上為佳,以205℃以上為較佳,以210℃以上為更佳。立體複合聚乳酸的熔點小於200℃時,由於其結晶性和熔點低,耐熱性係不充分。
立體複合聚乳酸的熔化焓係以20J/g以上為佳,以30J/g以上為更佳。熔化焓低於20J/g時,結晶性低且耐熱性不充分。具體上,係以立體複合物結晶化度為80%以上,熔點為200℃以上,且熔化焓為20 J/g以上為佳。
(A-β成分:熱塑性樹脂)
樹脂成分(A成分)係亦可含有選自由芳香族聚酯(A-β-1成分)、聚烯烴(A-β-2成分)及芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)所組成群組的至少一種之熱塑性樹脂(A-β成分)。
(A-β-1成分:芳香族聚酯)
作為芳香族聚酯(A-β-1成分),係以在形成聚酯的二羧酸成分及二醇成分之中,以二羧酸成分100莫耳%基準之70莫耳%以上為芳香族二羧酸亦即芳香族聚酯為佳。以90莫耳%以上為更佳,以99莫耳%以上為芳香族二羧酸亦即芳香族聚酯為最佳。
作為該二羧酸的例子,可舉出對酞酸、異酞酸、己二酸、2-氯對酞酸、2,5-二氯對酞酸、2-甲基對酞酸、4,4-茋二羧酸、4,4-聯苯基二羧酸、鄰酞酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、雙苯甲酸、雙(對羧苯基)甲烷、蒽二羧酸、4,4-二苯基醚二羧酸、4,4-二苯氧基乙烷二羧酸、5-Na磺酸基異酞酸、伸乙基-雙-對苯甲酸等。該等的二羧酸可單獨或混合2種以上而使用。
在芳香族聚酯(A-β-1成分),係除了上述的芳香族二羧酸以外,亦可與小於30莫耳%的脂肪族二羧酸成分共聚合。作為其具體例,可舉出己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸、1,3-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸等。
作為二醇成分,可舉出例如乙二醇、二伸乙甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、反式或順式2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-環己烷二甲醇、1,3-環己烷二甲醇、癸二醇、環己二醇、對二甲苯二醇、雙酚A、四溴雙酚A、四溴雙酚A-雙(2-羥乙基醚)等。該等可單獨使用,亦可混合2種以上而使用。又,二醇成分中的二元酚係以30莫耳%以下為佳。
作為芳香族聚酯(A-β-1成分),可舉出聚對酞酸乙二酯(PET)、聚對酞酸丙二酯、聚對酞酸丁二酯(PBT)、聚對酞酸己二酯、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二酯(PBN)、聚伸乙基-1,2-雙(苯氧基)乙烷-4,4’-二羧酸酯等、以及如聚異酞酸乙二酯/對酞酸酯共聚物、聚對酞酸丁二酯/異酞酸酯共聚物等之共聚合聚酯。
芳香族聚酯(A-β-1成分)的末端基構造係沒有特別限定,除了在末端基的羥基與羧基的比率為大致同量的情況以外,亦可以是一方的比率較多的情況。又,藉由使對如此的末端基具有反應性的化合物反應等,來將該等末端基封閉者亦可。
芳香族聚酯(A-β-1成分)係能夠藉由依照常用的方法,在含有鈦、鍺、銻等的聚縮合觸媒的存在下,邊加熱邊使二羧酸成分與二元醇成分聚合,並將副產的水或低級醇排出系統外來製造。例如,作為鍺系聚合觸媒,可例示鍺的氧化物、氫氧化物、鹵化物、醇化物(alcoholate)、苯酚鹽等,更具體地,可例示氧化鍺、氫氧化鍺、四氯化鍺、四甲氧基鍺等。又,能夠併用先前眾所周知之在聚縮合的前階段亦即酯交換反應所使用的錳、鋅、鈣、鎂等的化合物。在酯交換反應結束後,亦可藉由磷酸或亞磷酸的化合物等,來使如此的觸媒鈍化而進行聚縮合。而且,芳香族聚酯的製造方法係能夠採用分批式、連續聚合式的任一種方法。
而且,就容易得到長期耐熱性而言,芳香族聚酯中,係以聚對酞酸丁二酯、聚對酞酸乙二酯為特佳。所謂聚對酞酸丁二酯,係由對酞酸或其衍生物與1,4-丁二醇或其衍生物藉由聚縮合反應而得到的聚合物。所謂聚對酞酸乙二酯,係由對酞酸或其衍生物與乙二醇或其衍生物藉由聚縮合反應而得到的聚合物。如上述,亦包含與其他二羧酸成分及其他伸烷基二醇成分共聚合而成者。
聚對酞酸丁二酯、聚對酞酸乙二酯的末端基構造係與上述同樣,沒有特別限定,相較於末端羥基,以末端羧基比較少者為較佳。又,關於製造方法,亦能夠採用上述的各種方法,以連續聚合式為佳。這是因為其品質安定性較高且在成本上有利。而且,作為聚合觸媒,以使用有機鈦化合物為佳。這是因為對酯交換反應等的影響有較少的傾向。
作為如此的有機鈦化合物,較佳具體例可舉出四丁氧基鈦、異丙氧基鈦、草酸鈦、乙酸鈦、苯甲酸鈦、1,2,4-苯三甲酸鈦、鈦酸四丁酯與1,2,4-苯三甲酸酐的反應物等。相對於構成聚對酞酸丁二酯、聚對酞酸乙二酯之酸成分,有機鈦化合物的使用量係以3~12mg原子%的比率為佳。
芳香族聚酯(A-β-1成分)的分子量係沒有特別限定,將鄰氯苯酚當作溶劑並在35℃測定之固有黏度係以0.5~1.5為佳,以0.6~1.2為特佳。
聚乳酸(A-α成分)與芳香族聚酯(A-β-1成分)的比率,以5~95重量%的聚乳酸(A-α成分),95~5重量%的芳香族聚酯(A-β-1成分)為佳,以25~95重量%的聚乳酸(A-α成分),75~5重量%的芳香族聚酯(A-β-1成分)為較佳。以50~95重量%的聚乳酸(A-α成分),50~5重量%的芳香族聚酯(A-β-1成分)為更佳。芳香族聚酯的比率為95重量%以上時,降低環境負荷的效果少,芳香族聚酯的比率為5重量%以下時,無法得到提升耐加水分解性及長期耐熱性的效果。
(A-β-2成分:聚烯烴)
所謂聚烯烴(A-β-2成分),係指乙烯、丙烯、丁烯等的烯烴類單聚合物或共聚物、或是能夠與該等烯烴類共聚合的單體成分之共聚物。具體上係選自由聚乙烯及聚丙烯所組成群組之至少1種。從樹脂組成物的結晶性之觀點,以聚丙烯為特佳。在此,所謂聚丙烯係意味著將含有至少1莫耳%以上的丙烯單元設作構成單元之聚烯烴。上述聚丙烯係含有至少1莫耳%以上的丙烯單元作為構成單元,以含有10莫耳以上為佳,以75莫耳%以上為特佳。
又,作為其他構成成分,可舉出乙烯或碳數4~20的α-烯烴。具體上可舉出1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯、1-二十烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、1,4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯等。該等可單獨使用1種、亦可組合2種以上而使用。
聚烯烴(A-β-2成分)係能夠使用熔體體積流動速率(melt volume-flow rate:MVR、ISO1133、240℃、2.16kg)的值為1~80cm3 /10分鐘者。因為成為外觀優良的成形品,以使用2~70cm3 /10分鐘者為更佳,以3~60cm3 /10分鐘者為特佳。
聚乳酸(A-α成分)與聚烯烴(A-β-2成分)的比率,係以5~95重量%聚乳酸(A-α成分)、95~5重量%聚烯烴(A-β-2成分)為佳。以25~95重量%聚乳酸(A-α成分)、75~5重量%聚烯烴(A-β-2成分)為較佳,以50~95重量%聚乳酸(A-α成分)、50~5重量%聚烯烴(A-β-2成分)為更佳。聚烯烴(A-β-2成分)的比率為95重複以上時,降低環境負荷效果變少,聚烯烴(A-β-2成分)的比率為5重量%以下時,無法得到提升耐衝擊性、延展性的效果。
(A-β-3成分:芳香族聚碳酸酯)
芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)係能夠使二元酚與碳酸酯前驅物反應而得到者。作為反應方法的一個例子,可舉出界面聚合法、熔融酯交換法、碳酸酯預聚合物的固相酯交換法、及環狀羧酸酯化合物的開環聚合法等。
作為在此所使用的二元酚之代表性例子,可舉出氫醌、間苯二酚、4,4’-聯苯酚、1,1-雙(4-羥苯基)乙烷、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷(俗稱雙酚A)、2,2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥苯基)丁烷、1,1-雙(4-羥苯基)-1-苯基乙烷、1,1-雙(4-羥苯基)環己烷、1,1-雙(4-羥苯基)-3,3,5-三甲基環己烷、2,2-雙(4-羥苯基)戊烷、4,4’-(對伸苯基二異亞丙基)二酚、4,4’-(間伸苯基二異亞丙基)二酚、1,1-雙(4-羥苯基)-4-異丙基環己烷、雙(4-羥苯基)氧化物、雙(4-羥苯基)硫醚、雙(4-羥苯基)亞碸、雙(4-羥苯基)碸、雙(4-羥苯基)酮、雙(4-羥苯基)酯、雙(4-羥基-3-甲基苯基)硫醚、9,9-雙(4-羥苯基)茀及9,9-雙(4-羥基-(3-甲基苯基)茀等。較佳二元酚係雙(4-羥苯基)烷,其中,就韌性和變形特性優良而言,以雙酚A為特佳,而被廣泛地使用。
本發明係除了泛用的聚碳酸酯亦即雙酚A系的聚碳酸酯以外,亦能夠將使用其他二元酚類所製成的特殊聚碳酸酯使用作為A-β-3成分。例如,作為二元酚成分的一部分或全部,係使用4,4’-(間伸苯基二異亞丙基)二酚(以下有簡稱為「BPM」之情形)、1,1-雙(4-羥苯基)環己烷、1,1-雙(4-羥苯基)-3,3,5-三甲基環己烷(以下有簡稱為「Bis-TMC」之情形)、9,9-雙(4-羥苯基茀及9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀(以下有簡稱為「BCF」之情形)之聚碳酸酯(同元聚合物或共聚物),係適合於對吸水引起的尺寸變化和形態安定性的要求特別嚴格之用途。該等BPA以外的二元酚係以構成該聚碳酸酯的二元酚成分全體的5莫耳%以上而使用,以10莫耳%以上為特佳。
特別是要求高剛性且更良好的耐加水分解之情形,係以A-β-3成分為以下(1)~(3)的共聚合聚碳酸酯為特佳。
(1)將構成該聚碳酸酯的二元酚成分設作100莫耳%,BPM成分為20~80莫耳%(較佳是40~75莫耳%、更佳是45~65莫耳%)且BCF成分為20~80莫耳%(較佳是25~60莫耳%、更佳是35~55莫耳%)之共聚合聚碳酸酯。
(2)將構成該聚碳酸酯的二元酚成分設作100莫耳%,BPA成分為10~95莫耳%(較佳是50~90莫耳%、更佳是60~85莫耳%)且BCF成分為5~90莫耳%(較佳是10~50莫耳%、更佳是15~40莫耳%)之共聚合聚碳酸酯。
(3)將構成該聚碳酸酯的二元酚成分設作100莫耳%,BPM成分為20~80莫耳%(較佳是40~75莫耳%、更佳是45~65莫耳%)且Bis-TMC成分為20~80莫耳%(較佳是25~60莫耳%、更佳是35~55莫耳%)之共聚合聚碳酸酯。
該等特殊的聚碳酸酯係可單獨使用,亦可適當地混合2種以上而使用。又,亦可以將泛用該等之雙酚A型的聚碳酸酯混合而使用。
關於該等特殊的聚碳酸酯的製法及特性,係詳細地記載於例如特開平6-172508號公報、特開平8-27370號公報、特開2001-55435號公報及特開2002-117580號公報、又,上述各種芳香族聚碳酸酯之中,調整共聚合組成等來使吸水率及Tg(玻璃轉移溫度)在下述的範圍內而成者,因為聚合物本身的耐加水分解性良好且即便成形後的低翹曲性亦非常優良,特別適合於要求形態安定性之領域。
(i)吸水率為0.05~0.15%、較佳是0.06~0.13%且Tg為120~180℃之聚碳酸酯,或是
(ii)Tg為160~250℃、較佳是170~230℃且吸水率為0.10~0.30%、較佳是0.130~0.30%、更佳是0.14~0.27%之聚碳酸酯。
在此,芳香族聚碳酸酯的吸水率係使用直徑45mm、厚度3.0mm的圓板狀試片,並依據ISO 62-1980測定在23℃的水中浸漬24小時後的水分率之值。又,Tg(玻璃轉移溫度)係依據JIS K7121之差示掃描型熱量計(DSC)測定所求得的值。
作為碳酸酯的前驅物,係使用羰醯鹵、碳酸二酯或鹵甲酸酯等。具體上可舉出碳酸二苯酯或二元酚的二鹵甲酸酯等。
在將上述二元酚與碳酸酯的前驅物使用界面聚合法製造芳香族聚碳酸酯時,亦可按照必要使用觸媒、末端停止劑、用以防止二元酚氧化的抗氧化劑等。又,芳香族聚碳酸酯係包含:將三官能以上的多官能性芳香族化合物共聚合而成之分枝聚碳酸酯;將芳香族或脂肪族(包含脂環式)的二官能羧酸共聚合而成之聚酯碳酸酯;將二官能性醇(包含脂環式)共聚合而成之共聚合聚碳酸酯;及將如此的二官能性羧酸及二官能性醇同時共聚合而成之聚酯碳酸酯。又,亦可以是將2種以上之所得到的聚碳酸酯混合而成之混合物。
分枝聚碳酸酯會使本發明的樹脂組成物的熔融張力增加,基於如此的特性,能夠改善擠壓成形、發泡成形及吹塑成形之成形加工性。結果,能夠得到尺寸精確度更優良之使用該等成形法的成形品。
作為在如此的分枝聚碳酸酯所使用之三官能以上的多官能性芳香族化合物,可適合例示4,6-二甲基-2,4,6-參(4-羥基二苯基)庚烯-2,2,4,6-三甲基-2,4,6-參(4-羥苯基)庚烷、1,3,5-參(4-羥苯基)苯、1,1,1-參(4-羥苯基)乙烷、1,1,1-參(3,5-二甲基-4-羥苯基)乙烷、2,6-雙(2-羥基-5-甲苄基)-4-甲基苯酚及4-{4-[1,1-雙(4-羥苯基)乙基]苯}-α、α-二甲苄基苯酚等的三苯酚。作為其他多官能性芳香族化合物,可例示根皮三酚、根皮葡酚、四(4-羥苯基)甲烷、雙(2,4-二羥苯基)酮、1,4-雙(4,4-二羥基三苯基甲基)苯、及1,2,4-苯三甲酸、焦蜜石酸、二苯基酮四羧酸及該等的醯氯等。其中,以1,1,1-參(4-羥苯基)乙烷及1,1,1-參(3,5-二甲基-4-羥苯基)乙烷為佳,以1,1,1-參(4-羥苯基)乙烷為特佳。
在分枝聚碳酸酯之由多官能性芳香族化合物所衍生的構成單元,係將由二元酚所衍生的構成單元及由如此的多官能性芳香族化合物所衍生的構成單元之合計當作100莫耳%,以0.03~1莫耳%為佳,以0.07~0.7莫耳%為更佳,以0.1~0.4莫耳%為特佳。
又,如此的分枝構成單元係不僅是由多官能性芳香族化合物所衍生,如熔融酯交換反應時的副反應,不使用多官能性芳香族化合物而衍生者亦可。而且,關於如此的分枝構造之比率,係能夠藉由1 H-NMR測定來算出。
又,芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)亦可以是將芳香族或脂肪族(包含脂環式)的二官能羧酸共聚合而成之聚酯碳酸酯;將二官能性醇(包含脂環式)共聚合而成之共聚合聚碳酸酯;及將如此的二官能性羧酸及二官能性醇同時共聚合而成之聚酯碳酸酯。又,將2種以上之所得到的聚碳酸酯摻合而成之混合物亦無妨。
脂肪族的二官能性羧酸,係以α,ω-二羧酸為佳。作為脂肪族的二官能性羧酸,可適合舉出癸二酸(sebacic acid)、十二烷二酸、十四烷二酸、十八烷二酸及二十碳烷二酸等的直鏈飽和脂肪族二羧酸、及環己烷二羧酸等的脂環式二羧酸。作為二官能性醇,係以脂環式二醇為更佳,例如可例示環己烷二甲醇、環己二醇及三環癸烷二甲醇等。
而且,亦能夠使用將聚有機矽氧烷單元聚合而成之聚碳酸酯有機矽氧烷共聚物。
芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)亦可以是將2種以上之上述不同二元酚的聚碳酸酯、含分枝成分的聚碳酸酯、聚酯聚碳酸酯、聚碳酸酯-聚有機矽氧烷共聚物等的各種聚碳酸酯混合而成者。而且,亦可以使用將2種以上之不同製造法的聚碳酸酯、不同末端停止劑的聚碳酸酯等混合而成者。
聚碳酸酯的製造方法亦即界面聚合法、熔融酯交換法、碳酸酯預聚合物的固相酯交換法及環狀碳酸酯化合物的開環聚合法等的反應形式,係在各種的文獻及日本專利特許公報等被熟悉的方法。
芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)的黏度平均分子量(M)係沒有特別限定,以1×104 ~5×104 為佳,以4×104 ~3×104 為較佳,以1.4×104 ~2.4×104 為更佳。黏度平均分子量為小於1×104 之聚碳酸酯,實用上會有無法得到充分的韌性和耐龜裂性之情形。另一方面,由黏度平均分子量為超過5×104 之聚碳酸酯所得到的樹脂組成物,因為通常高成形加工溫度係必要的、或是特殊的成形方法係必要的,所以泛用性差。高成形加工溫度係容易造成樹脂組成物的變形特性和流變學特性低落。
又,上述的聚碳酸酯亦可以是將其黏度平均分子量為上述範圍外者混合而得到者。尤其是具有超過上述值(5×104 )的黏度平均分子量之聚碳酸酯,能夠使用本發明的樹脂組成物之熔融張力增加,基於如此的特性,能夠改善擠壓成形、發泡成形及吹塑成形之成形加工性。相較於上述分枝聚碳酸酯,如此的改善效果係更良好。
作為較佳態樣,亦能夠使用A-β-3成分係由黏度平均分子量為7×104 ~3×105 的芳香族聚碳酸酯(I-1成分)、及黏度平均分子量為1×104 ~3×104 的芳香族聚碳酸酯(I-2成分)所構成,而且其黏度平均分子量為1.6×104 ~3.5×104 之芳香族聚碳酸酯(I)(以下,有簡稱「含高分子量成分的芳香族聚碳酸酯」之情形)。
在如此的含高分子量成分的芳香族聚碳酸酯(I成分),I-1成分的分子量係以7×104 ~2×105 為佳,以8×104 ~2×105 為較佳,以1×105 ~2×105 為更佳,以1×105 ~1.6×105 為特佳。又,I-2成分的分子量係以1.0×104 ~2.5×104 為佳,以1.1×104 ~2.4×104 為較佳,以1.2×104 ~2.4×104 為更佳,以1.2×104~2.3×104為特佳。
含高分子量成分的芳香族聚碳酸酯(I成分)係能夠將前述I-1成分及I-2成分以各種比率混合來滿足所預定的分子量範圍之方式調整而得到。較佳是100重量%I成分中,I-1成分為2~40重量%的情況,以I-1成分為3~30重量%為較佳,以I-1成分為4~20重量%為更佳,以I-1成分為5~20重量%為特佳。
又,作為I成分的調製方法,可舉出(1)將I-1成分及I-2成分各自獨立地聚合並將該等混合之方法;(2)以特開平5-306336號公報所表示的方法為代表之使用在同一系統內製造在藉由GPC法的分子量分布圖表顯示複數高分子峰(polymer peak)的芳香族聚碳酸酯之方法,並以滿足本發明的I成分的條件來製造如此的芳香族聚碳酸酯之方法;及(3)將藉由如此的製造方法((2)的製造方法)所得到的芳香族聚碳酸酯、與另外製造的I-1成分及/或I-2成分混合之方法等。
在本發明,所謂黏度平均分子量(M),係首先從於20℃將0.7g聚碳酸酯溶解在100ml二氯甲烷而成的溶液,使用奧氏黏度計來求得藉由次式所算出的比黏度(ηSP )。
比黏度(ηSP )=(t-t0 )/t0
[t0 係二氯甲烷的落下秒數,t係試料溶液的落下秒數]
從將所求得比黏度(ηSP )藉由以下的數學式算出黏度平均分子量M。
ηSP /C=[η]+0.45×[η]2 c(但是,[η]係極限黏度)
[η]=1.23×10-4 M0.83
c=0.7
又,算出本發明的樹脂組成物之黏度平均分子量係藉由以下的要領進行。亦即,將該樹脂組成物與其20~30倍重量的二氯甲烷混合來使樹脂組成物中的可溶分溶解。使用矽藻土過濾來採取如此的可溶分。隨後,除去所得到的溶液中的溶劑。將除去溶劑後的固體充分地乾燥,來得到溶解於二氯甲烷的成分之固體。從將0.7g如此的固體溶解於100ml二氯甲烷而成之溶液,與上述同樣地進行來求得在20℃的比黏度,從該比黏度與上述同樣地進行來算出黏度平均分子量M。
芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)係亦能夠使用被再利用者。此時,與脫石油資源材料的聚乳酸(A-α成分)併用,環境負荷小的成分之比率增大而成為降低環境負荷的效果上更佳的材料。所謂被再利用的芳香族聚碳酸酯,係指從至少藉由用以製造目標製品的加工步驟所形成的樹脂成形品,未能進行聚合物的分解步驟而被回收的樹脂。代表性可例示從使用完畢的製品分別回收的樹脂成形品、從製品製造時作為不良品而產生者分別回收的樹脂成形品、及由成形加工時所產生的澆道-流道(sprue-runner)等不需要部分等所構成的樹脂成形品。
又,所謂分解步驟,係指將形成芳香族聚碳酸酯的主鏈之鍵進行分解並將被分解而產生的單體和低聚物回收設作目的之步驟,而不是意味著在將混煉、粉碎及加工等設作目的之步驟之熱分解。
另一方面,所謂新料芳香族聚碳酸酯,通常係指自己公司所生產的樹脂、和從市場取得之樹脂等,能夠使用其形態為粉狀或造粒成為顆粒狀、晶片狀、或球狀者。被再利用的芳香族聚碳酸酯係能夠適合使用100重量%該樹脂材料中,含有90重量%以上的芳香族聚碳酸酯,以95重量%以上為較佳,以使用含有98重量%以上者為更佳。
作為前述使用完畢的製品,可適合舉出防音壁、玻璃窗、透光屋頂材及以汽車天窗為代表之各種鑲嵌玻璃(glazing)材、防風和汽車頭燈透鏡等的透明構件、水瓶等的容器和光記錄媒體等。該等係不必含有多量的添加劑和其他樹脂,而能夠容易安定地得到目標品質。特別是作為較佳態樣,可例示在特別透明的聚碳酸酯成形品表面積層硬塗被膜而成之成形品。如此的成形品係雖然具有良好的透明性,但是因為硬塗劑的影響而多半的情況為著色。作為如此的成形品之具體例,可例示各種鑲嵌玻璃材、防風和汽車頭燈透鏡等的透明構件。
又,被再利用的芳香族聚碳酸酯係能夠使用前述不需要的樹脂成形品的粉碎物、及將粉碎物再熔融擠出而製造的顆粒之任一者。而且樹脂成形品係被施加印刷塗膜、密封、標籤、化妝塗裝膜、導電塗裝、導電鍍敷、金屬蒸鍍等的情況,係將如此的部分除去後的粉碎物(除去後進行粉碎、粉碎後進行除去之任一者均可)和將該粉碎物再熔融擠出而製造的顆粒之任一者能夠使用。
含有前述印刷塗膜的情況,因為該等的影響會容易著色,致使本發明的效果難以充分地發揮,因此,在本發明係以除去印刷塗膜等為適合。作為除去如此的印刷塗膜和鍍敷之方法,可舉出在二支輥之間進行壓延之方法、使其接觸加熱、加壓水、各種溶劑、酸、鹼水溶液等之方法、機械地將如此的除去部分削掉之方法、照射超音波之方法、及噴砂處理(blasting)之方法等,亦可將該等組合而使用。
另一方面,在透明的聚碳酸酯成形品表面未積層硬塗被膜之成形品,因為能夠達成良好的色相,所以直接調配粉碎物係較有效率且對降低環境負荷有貢獻。粉碎物係能夠藉由使用眾所周知的粉碎機將樹脂成形品粉碎來製造。
A-β-3成分的芳香族聚碳酸酯的芳香族聚碳酸酯100重量%中,被再利用的芳香族聚碳酸酯係以5重量%以上為佳,以10重量%以上為較佳,以15重量%以上為更佳,上限係可以是100重量%,但是實用上係50重量%以下時,能夠得到特性安定的樹脂組成物,乃是較佳。
聚乳酸(A-α成分)與芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)的比率係以5~95重量%的聚乳酸(A-α成分),95~5重量%的芳香族碳酸酯(A-β-3成分)為佳,以25~95重量%的聚乳酸(A-α成分),75~5重量%的芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)為較佳。以50~95重量%的聚乳酸(A-α成分),50~5重量%的芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)為更佳。芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)的比率為95重量%以上時,降低環境負荷的效果少,芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)的比率為5重量%以下時,無法得到提升耐加水分解性及長期耐熱性的效果。
<B成分:環狀碳二醯亞胺化合物>
環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)係具有環狀結構。環狀碳二醯亞胺化合物亦可具有複數環狀結構。
環狀結構係具有1個碳二醯亞胺基(-N=C=N-)且其第一氮與第二氮係藉由鍵結基鍵合。在一個環狀結構中,係只具有1個碳二醯亞胺基。環狀結構中的原子數係8~50,以10~30為佳,以10~20為較佳,以10~15為更佳,以10~14為最佳。
在此,所謂環狀構造中的原子數係意味著直接構成環構造之原子的數目,例如8員環時為8,50員環時為50。環狀構造中的原子數為小於8時,因為環狀碳二醯亞胺化合物的安定性低落,而有管理、使用變為困難之情形。又,從反應性的觀點,關於環員數的上限值係沒有特別限定,但是超過50的原子數之環狀碳二醯亞胺化合物係合成上變為困難,且成本大幅度地提升。從如此的觀點,環狀構造中的原子數係以10~30為佳,以10~20為較佳,以10~15質量%為更佳,最佳是選擇10~14的範圍。
環狀構造係以下述式(5)所表示的構造。
式中,Q係下述(5-1)、(5-2)或(5-3)所表示之2~4價的鍵結基。
式中,Ar1 及Ar2 係各自獨立地,各自為雜原子和亦可含有取代基之2~4價的碳數5~15的芳香族基。
作為芳香族基,可舉出各自為含有雜原子且具有雜環構造之碳數5~15的伸芳基、碳數5~15的芳烴三基、碳數5~15的芳烴四基。作為伸芳基(2價),可舉出伸苯基、萘二基等。作為芳烴三基(3價),可舉出苯三基、萘三基等。作為芳烴四基(4價),可舉出苯四基、萘四基等。該等的芳香族基係亦可被取代。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
R1 及R2 係各自獨立地,各自為雜原子和亦可含有取代基之2~4價的碳數1~20的脂肪族基、2~4價的碳數3~20的脂環族基、該等的組合、或是該等脂肪族基、脂環族基與2~4價的碳數5~15的芳香族基之組合。
作為脂肪族基,可舉出碳數1~20的伸烷基、碳數1~20的烷三基、碳數1~20的烷四基等。作為伸烷基,可舉出亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸庚基、伸癸基、伸十二烷基、伸十六烷基等。作為烷三基,可舉出甲烷三基、乙烷三基、丙烷三基、丁烷三基、戊烷三基、己烷三基、庚烷三基、辛烷三基、壬烷三基、癸烷三基、十二烷三基、十六烷三基等。作為烷四基,可舉出甲烷四基、乙烷四基、丙烷四基、丁烷四基、戊烷四基、己烷四基、庚烷四基、辛烷四基、壬烷四基、癸烷四基、十二烷四基、十六烷四基等。該等的脂肪族基係亦可以被取代。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
作為脂環族基,可舉出碳數3~20的伸環烷基、碳數3~20的環烷三基、碳數3~20的環烷四基等。作為伸環烷基,可舉出伸環丙基、伸環丁基、伸環戊基、伸環己基、伸環庚基、伸環辛基、伸環壬基、伸環癸基、伸環十二烷基、伸環十六烷基等。作為環烷三基,可舉出環丙烷三基、環丁烷三基、環戊烷三基、環己烷三基、環庚烷三基、環辛烷三基、環壬烷三基、環癸烷三基、環十二烷三基、環十六烷三基等。作為環烷四基,可舉出環丙烷四基、環丁烷四基、環戊烷四基、環己烷四基、環庚烷四基、環辛烷四基、環壬烷四基、環癸烷四基、環十二烷四基、環十六烷四基等。該等的脂環族基係亦可以被取代。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
作為芳香族基,可舉出各自為含有雜原子且具有雜環構造之碳數5~15的伸芳基、碳數5~15的芳烴三基、碳數5~15的芳烴四基。作為伸芳基,可舉出伸苯基、萘二基等。作為芳烴三基(3價),可舉出苯三基、萘三基等。作為芳烴四基(4價),可舉出苯四基、萘四基等。該等的芳香族基係亦可被取代。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
X1 及X2 係各自獨立地,各自為雜原子和亦可含有取代基之2~4價的碳數1~20的脂肪族基、2~4價的碳數3~20的脂環族基、2~4價的碳數5~15的芳香族基,或該等的組合。
作為脂肪族基,可舉出碳數1~20的伸烷基、碳數1~20的烷三基、碳數1~20的烷四基等。作為伸烷基,可舉出亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸庚基、伸癸基、伸十二烷基、伸十六烷基等。作為烷三基,可舉出甲烷三基、乙烷三基、丙烷三基、丁烷三基、戊烷三基、己烷三基、庚烷三基、辛烷三基、壬烷三基、癸烷三基、十二烷三基、十六烷三基等。作為烷四基,可舉出甲烷基、乙烷四基、丙烷四基、丁烷四基、戊烷四基、己烷四基、庚烷四基、辛烷四基、壬烷四基、癸烷四基、十二烷四基、十六烷四基等。該等的脂肪族基係亦可以被取代。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
作為脂環族基,可舉出碳數3~20的伸環烷基、碳數3~20的環烷三基、碳數3~20的環烷四基等。作為伸環烷基,可舉出伸環丙基、伸環丁基、伸環戊基、伸環己基、伸環庚基、伸環辛基、伸環壬基、伸環癸基、伸環十二烷基、伸環十六烷基等。作為環烷三基,可舉出環丙烷三基、環丁烷三基、環戊烷三基、環己烷三基、環庚烷三基、環辛烷三基、環壬烷三基、環癸烷三基、環十二烷三基、環十六烷三基等。作為環烷四基,可舉出環丙烷四基、環丁烷四基、環戊烷四基、環己烷四基、環庚烷四基、環辛烷四基、環壬烷四基、環癸烷四基、環十二烷四基、環十六烷四基等。該等的脂環族基係亦可以被取代。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
作為芳香族基,可舉出各自為含有雜原子且具有雜環構造之碳數5~15的伸芳基、碳數5~15的芳烴三基、碳數5~15的芳烴四基。作為伸芳基,可舉出伸苯基、萘二基等。作為芳烴三基(3價),可舉出苯三基、萘三基等。作為芳烴四基(4價),可舉出苯四基、萘四基等。該等的芳香族基係亦可被取代。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
在式(5-1)、(5-2),s、k係各自獨立地為0~10的整數,較佳是0~3的整數,更佳是0~1的整數。s及k超過10時,因為環狀碳二醯亞胺化合物係在合成上變為困難,且有產生成本大幅度地提升之情形。基於如此的觀點,整數係選擇0~3的範圍為佳。又,s或k為2以上時,作為重複單元之X1 或X2 ,亦可以與其他的X1 或X2 不同。
X3 係各自為雜原子和亦可含有取代基之2~4價的碳數1~20的脂肪族基、2~4價的碳數3~20的脂環族基、2~4價的碳數5~15的芳香族基,或該等的組合。
作為脂肪族基,可舉出碳數1~20的伸烷基、碳數1~20的烷三基、碳數1~20的烷四基等。作為伸烷基,可舉出亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸庚基、伸癸基、伸十二烷基、伸十六烷基等。作為烷三基,可舉出甲烷三基、乙烷三基、丙烷三基、丁烷三基、戊烷三基、己烷三基、庚烷三基、辛烷三基、壬烷三基、癸烷三基、十二烷三基、十六烷三基等。作為烷四基,可舉出甲烷四基、乙烷四基、丙烷四基、丁烷四基、戊烷四基、己烷四基、庚烷四基、辛烷四基、壬烷四基、癸烷四基、十二烷四基、十六烷四基等。該等的脂肪族基係亦可以含有取代基。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
作為脂環族基,可舉出碳數3~20的伸環烷基、碳數3~20的環烷三基、碳數3~20的環烷四基等。作為伸環烷基,可舉出伸環丙基、伸環丁基、伸環戊基、伸環己基、伸環庚基、伸環辛基、伸環壬基、伸環癸基、伸環十二烷基、伸環十六烷基等。作為環烷三基,可舉出環丙烷三基、環丁烷三基、環戊烷三基、環己烷三基、環庚烷三基、環辛烷三基、環壬烷三基、環癸烷三基、環十二烷三基、環十六烷三基等。作為環烷四基,可舉出環丙烷四基、環丁烷四基、環戊烷四基、環己烷四基、環庚烷四基、環辛烷四基、環壬烷四基、環癸烷四基、環十二烷四基、環十六烷四基等。該等的脂環族基係亦可以含有取代基。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
作為芳香族基,可舉出各自為含有雜原子且具有雜環構造之碳數5~15的伸芳基、碳數5~15的芳烴三基、碳數5~15的芳烴四基。作為伸芳基,可舉出伸苯基、萘二基等。作為芳烴三基(3價),可舉出苯三基、萘三基等。作為芳烴四基(4價),可舉出苯四基、萘四基等。該等的芳香族基係亦可被取代。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳基、鹵素原子、硝基、醯胺基、羥基、酯基、醚基、醛基等。
又,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 係亦可以含有雜原子,又,Q為2價的鍵結基時,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 係全部為2價的基。Q為3價的鍵結基時,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 之中的一個為3價的基。Q為4價的鍵結基時,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 之中的一個為4價的基或二個為3價的基。
作為在本發明所使用的環狀碳二醯亞胺,可舉出在式(5)之Q為2價的鍵結基之環狀碳二醯亞胺(a)、Q為3價的鍵結基之環狀碳二醯亞胺(b)、及Q為4價的鍵結基之環狀碳二醯亞胺(c)。
<環狀碳二醯亞胺(a)>
Q為2價的鍵結基(Qa )之環狀碳二醯亞胺(a)係以下述式(6)表示。
式中,Qa 係下述式(6-1)、(6-2)或(6-3)所表示之2價的鍵結基。
(式中,Ara 1 、Ara 2 、Ra 1 、Ra 2 、Xa 1 、Xa 2 、Xa 3 、sa 及ka係各自與式(5-1)~(5-3)的Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 、X3 、s及k相同。但是該等係2價的基。)
作為如此的環狀碳二醯亞胺化合物(a),可舉出以下的化合物。
<環狀碳二醯亞胺(b)>
Q為3價的鍵結基(Qb)之環狀碳二醯亞胺(b)係以下述式(7)表示。
式中,Qb 係下述式(7-1)、(7-2)或(7-3)所表示之3價的鍵結基,Y係保持環狀構造之載體。
-Xb 3 - (7-3)
(式中,Arb 1 、Arb 2 、Rb 1 、Rb 2 、Xb 1 、Xb 2 、Xb 3 、sb 及kb係各自與式(5-1)~(5-3)的Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 、X3 、s及k相同。但是該等之中的一個係3價的基。)
Y係單鍵、雙鍵、原子、原子團或聚合物。Y係鍵結部,複數環狀結構係透過Y而鍵結,來形成式(7)所表示的構。
作為如此的環狀碳二醯亞胺化合物(b),可舉出下述化合物。
<環狀碳二醯亞胺(c)>
Q為4價的鍵結基(Qc )之環狀碳二醯亞胺(c)係以下述式(8)表示。
式中,Qc係下述式(8-1)、(8-2)或(8-3)所表示之4價的鍵結基,Z1 及Z2 係保持環狀構造之載體。Z1 及Z2 係亦可以互相鍵結而形成環狀結構。
Arc 1 、Arc 2 、Rc 1 、Rc 2 、Xc 1 、Xc 2 、Xc 3 、sc 及kc係各自與式(5-1)~(5-3)的Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 、X3 、s及k相同。但是,Arc 1 、Arc 2 、Rc 1 、Rc 2 、Xc 1 、Xc 2 及Xc 3 係該等之中的一個係4價的基、或二個為3價的基。
Z1 及Z2 係各自獨立地為單鍵、雙鍵、原子、原子團或聚合物。Z1 及Z2 係鍵結部,複數環狀結構係透過Z1及Z2係而鍵結,來形成式(8)所表示的構。作為如此的環狀碳二醯亞胺化合物(c),可舉出下述化合物。
相對於100重量份樹脂成分(A成分),環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)的含量為0.001~10重量份,以0.01~7重量份為佳,以0.1重量份~5重量份為更佳。環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)的含量少於0.001重量份時,相對於樹脂成分(A成分)的末端量,因為環狀碳二醯亞胺的碳二醯亞胺基的數目太少,無法得到充分的耐加水分解性提升效果。又,環狀碳二醯亞胺化合物的添加量大於10重量份時,反而會使耐加水分解性變差。
在樹脂所添加的環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)係與樹脂的末端之羧基反應,但是剩餘的環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)係以未反應的狀態殘留在樹脂組成物中。所謂在本發明之B成分的含量,係在樹脂中殘留的環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)之量。
在樹脂組成物中所殘留的B成分係與因樹脂的加水分解而生成的末端羧基反應,來抑制樹脂的加水分解。此時,因為不會使異氰酸酯化合物游離,所以不產生惡臭。
<環狀碳二醯亞胺化合物的製造方法>
環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)係能夠使用先前眾所周知的方法來製造。可舉出例如從胺體經由異氰酸酯體來製造之方法;從胺體經過異硫氰酸酯來製造之方法;從胺體經由三苯基膦體來製造之方法;從胺體經由尿素體來製造之方法;從胺體經由硫脲來製造之方法;從羧酸體經由異氰酸酯體來製造之方法;及將內醯胺體衍生來製造之方法等。
又,本發明的環狀碳二醯亞胺化合物係能夠將以下文獻所記載之方法組合及改變來製造,能夠依照所製造的化合物而採用適當的方法。
(1) Tetrahedron Letters(四面體著述),第34卷,第32期,515-5158,1993年。Medium-and Large-Membered Rings from Bis(iminophosphoranes)(源自雙(亞胺膦烷)的中及大員環):A Efficient Preparation of Cyclic Carbodiimides(有效率地製備環狀碳二醯亞胺),Pedro Molina等人。
(2) Journal of Organic Chemistry(有機化學期刊),第61卷,第13期,4289-4299,1996年,New Models for the Study of the Racemization Mechanism of Carbodiimides. Synthesis and Structure(X-ray Crystallography and 1H NMR) of Cyclic Carbodiimides(供研究碳二醯亞胺的消旋機構之新模型,環狀碳二醯亞胺的合成及構造(X-射線結晶學及1H-NMR),Pedro Molina等人。
(3) Journal of Organic Chemistry(有機化學期刊),第43卷,第8期,1944-1946,1978年,Macrocyclic Ureasas Masked Isocyanates(巨環狀尿素如封閉的異氰酸酯),Henri Ulrich等人。
(4) Journal of Organic Chemistry(有機化學期刊),第48卷,第10期,1694-1700,1983年,Synthesis and Reactions of Cyclic Carbodiimides(環狀碳二醯亞胺的合成及反應),R.Richter等人。
(5) Journal of Organic Chemistry(有機化學期刊),第59卷,第24期,7306-7315,1994年,A New and Efficient Preparation of Cyclic Carbodiimides from Bis(iminophosphoranea) and the System Boc2 O/DMAP(從雙(亞胺膦烷)之新穎及有效率地製備環狀碳二醯亞胺及Boc2 O/DMAP系統),Pedro Molina等人。
按照所製造的化合物而採用適當的製法即可,例如,
(1) 使下述式(a-1)所表示的硝基苯酚、下述式(a-2)所表示的硝基苯酚及下述式(b)所表示的化合物反應,來得到下述式(c)所表示的硝基體之步驟,
(2) 將所得到的硝基體還原而得到下述式(d)所表示的胺體之步驟,
(3)使所得到的胺基與三苯基膦二溴化物反應來得到下述式(e)所表示的三苯膦體之步驟,及
(4)將所得到的三苯膦體在反應系統中異氰酸酯化後,藉由使其直接脫碳酸之步驟來製成者,係能夠適合使用作為本發明所使用的環狀碳二醯亞胺化合物。
上述式中,Ar1 及Ar2 係各自獨立地為碳數1~6的烷基或亦可以被苯基取代之芳香族基。E1 及E2 係各自獨立地為選自由鹵素原子、甲苯磺醯氧基及甲烷磺醯氧基、苯磺醯氧基、對溴苯磺醯氧基所組成群組之基。Ar3係苯基。X係下述式(i-1)至(i-3)的鍵結基。
(式中,Ri-3 及R’i-3 係各自獨立地表示碳數1~6的烷基、苯基。)
<C成分:抗氧化劑>
本發明的樹脂組成物係含有選自由受阻酚系化合物、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物及硫醚系化合物所組成群組之至少1種作為抗氧化劑(C成分)。藉由含有抗氧化劑(C成分),不僅是成形加工時的色相和流動性安定,而且亦有提升耐加水分解性的效果。
作為受阻酚系化合物,例如可例示α-生育酚、丁基羥基甲苯、芥基醇(sinapyl alcohol)、維生素E、正十八烷基-β-(4’-羥基-3’,5’-二-第三丁基苯酚)丙酸酯、2-第三丁基-6-(3’-第三丁基-5’-甲基-2’-羥苄基)-4-甲基苯基丙酸酯、2,6-二-第三丁基-4-(N,N-二甲胺基甲基)苯酚、3-5-二-第三丁基-4-羥苄基膦酸酯二乙酯、2,2’-亞甲雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2’-亞甲雙(4-乙基-6-第三丁基苯酚)、4,4’-亞甲雙(2,6-二-第三丁基苯酚)、2,2’-亞甲雙(4-甲基-6-環己基苯酚)、2,2’-二亞甲基-雙(6-α-甲基-苄基-對甲酚)、2,2’-亞乙基-雙(4,6-二-第三丁基苯酚)、2,2’-亞丁基-雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、4,4’-亞丁基-雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、三伸乙甘醇-N-雙-3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯、1,6-己二醇雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯]、雙[2-第三丁基-4-甲基-6-(3-第三丁基-5-甲基-2-羥苄基)苯基]對酞酸酯、3,9-雙{2-[3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]-1,1,-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧雜螺[5,5]十一烷、4,4’-硫雙(6-第三丁基-間甲酚)、4,4’-硫雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2’-硫雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、雙(3,5-二-第三丁基-4-羥苄基)硫醚、4,4’-二-硫雙(2,6-二-第三丁基苯酚)、4,4’-三-硫雙(2,6-二-第三丁基苯酚)、2,2-硫二伸乙基雙-[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯]、2,4-雙(正辛硫基)-6-(4-羥基-3’,5’-二-第三丁基苯胺基)-1,3,5-三、N,N’-六亞甲雙-(3,5-二-第三丁基-4-羥基氫化肉桂醯胺)、N,N’-雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙醯基]肼、1,1,3-參(2-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-參(3,5-二-第三丁基-4-羥苄基)苯、參(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)異三聚氰酸酯、參(3,5-二-第三丁基-4-羥苄基)異三聚氰酸酯、1,3,5-參(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲苄基)異三聚氰酸酯。1,3,5-參2[3(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙醯氧基]乙基異三聚氰酸酯及肆[亞甲基-3-(3’,5’-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯]甲烷等。
上述化合物之中,在本發明係適合利用肆[亞甲基-3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]甲烷、十八烷基-3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯及3,9-雙[2-{3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧雜螺[5,5]十一烷。以十八烷基-3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯為特佳。該等係任一者均容易取得。上述受阻酚系化合物係可單獨或組合使用2種以上。
作為亞磷酸酯系化合物,可舉出亞磷酸三苯酯、亞磷酸參(壬基苯基)酯、亞磷酸十三烷酯、亞磷酸三辛酯、亞磷酸三(十八烷基)酯、亞磷酸二癸基一苯酯、亞磷酸二辛基一苯酯、亞磷酸二異丙基一苯酯、亞磷酸一丁基二苯酯、亞磷酸一癸基二苯酯、亞磷酸一辛基二苯酯、亞磷酸參(二乙基苯基)酯、亞磷酸參(二-異丙基苯基)酯、亞磷酸參(二-正丁基苯基)酯、亞磷酸參(2,4-二-第三丁基苯基)酯、亞磷酸參(2,6-二-第三丁基苯基)酯、二硬脂醯基新戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二-第三丁基苯基)新戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,6-二-第三丁基-4-甲基苯基)新戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,6-二-第三丁基-4-乙基苯基)新戊四醇二亞磷酸酯、雙{2,4-雙(1-甲基-1-苯基乙基)苯基}新戊四醇二亞磷酸酯、苯基雙酚A新戊四醇二亞磷酸酯、雙(壬基苯基)新戊四醇二亞磷酸酯、及二環己基新戊四醇二亞磷酸酯等。
而且,作為其他的亞磷酸酯系化合物,亦可使用與二元酚類反應而具有環狀構造者。可舉出例如2,2’-亞甲雙(4,6-二-第三丁基苯基)(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯、2,2’-亞甲雙(4,6-二-第三丁基苯基)(2-第三丁基-4-甲基苯基)亞磷酸酯、及2,2-亞甲雙(4,6-二-第三丁基苯基)辛基亞磷酸酯等。較佳的亞磷酸酯系化合物,係二硬脂醯基新戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二-第三丁基苯基)新戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,6-二-第三丁基-4-甲基苯基)新戊四醇二亞磷酸酯、及雙{2,4-雙(1-甲基-1-苯基乙基)苯基}新戊四醇二亞磷酸酯。該等係任一者均容易取得。上述受阻酚系化合物係可單獨或組合使用2種以上。
作為亞膦酸酯系化合物,可舉出肆(2,4-二-第三丁基苯基)-4,4’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,4-二-第三丁基苯基)-4,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,4-二-第三丁基苯基)-3,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,6-二-第三丁基苯基)-4,4’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,6-二-第三丁基苯基)-4,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,6-二-第三丁基苯基)-3,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯、雙(2,4-二-第三丁基苯基)-4-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,4-二-第三丁基苯基)-3-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,6-二-正丁基苯基)-3-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,6-二-第三丁基苯基)-4-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,6-二-第三丁基苯基)-3-苯基-苯基亞膦酸酯等。
以肆(二-第三丁基苯基)-伸聯苯基二亞膦酸酯、雙(二-第三丁基苯基)-苯基-苯基亞膦酸酯為佳,以肆(2,4-二-第三丁基苯基)-伸聯苯基二亞膦酸酯、雙(2,4-二-第三丁基苯基)-苯基-苯基亞膦酸酯為更佳。如此的亞膦酸酯係化合物係能夠與上述具有2個以上的烷基取代而成的芳基之亞磷酸酯系化合物併用,乃是較佳。
作為亞膦酸酯系化合物,係以肆(2,4-二-第三丁基苯基)-伸聯苯基二亞膦酸酯為佳,以該亞膦酸酯作為主成分之安定劑,係以Sandostab P-EPQ(商標、Clariant公司製)及Irgafos P-EPQ(商標、CIBA SPECIALTY CHEMICALS公司製)市售之任一者均可利用。上述亞膦酸酯系化合物係可單獨或組合2種以上而使用。
作為硫醚系化合物,可舉出二月桂基硫二丙酸酯、二(十三烷基)硫二丙酸酯、二肉豆蔻基硫二丙酸酯、二硬脂醯基硫二丙酸酯、新戊四醇肆(3-月桂基硫丙酸酯)、新戊四醇肆(3-十二烷基硫丙酸酯)、新戊四醇肆(3-十八烷基硫丙酸酯)、新戊四醇肆(3-肉豆蔻基硫丙酸酯)、新戊四醇肆(3-硬脂醯基硫丙酸酯)等。上述硫醚系化合物係可單獨或組合2種以上而使用。
抗氧化劑(C成分)的含量係相對於100重量份樹脂成分(A成分)為0.001~2重量份,以0.005~1重量份為佳,以0.01~0.5重量份為更佳。如此的調配量係小於0.001重量份時,抗氧化效果不足,不僅是成形加工時的色相和流動性變為不安定,而且耐加水分解性亦變差。又,如此的調配量係大於2重量份時,源自抗氧化劑的反應成分等反而使耐加水分解變差。
又,以將前述受阻酚系化合物與亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物及硫醚系化合物的任一種類以上組合而使用為佳。藉由組合受阻酚系化合物與亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物及硫醚系化合物的任一種類,能夠發揮作為安定劑的相乘效果,具有更提升成形加工時的色相、流動性的安定化、耐加水分解性的效果。
以使受阻酚系化合物與亞磷酸酯系化合物組合為特佳。受阻酚系化合物與亞磷酸酯系化合物的重量比,係以受阻酚系化合物:亞磷酸酯系化合物=10:1~1:2為佳,以受阻酚系化合物:亞磷酸酯系化合物=5:1~1:1為更佳。
<D成分:封端劑>
本發明的樹脂組成物係相對於100重量份樹脂成分(A成分),以含有0.0001~10重量份選自由環氧化合物、唑啉化合物及化合物所組成群組之至少一種以上的封端劑(D成分)為佳。
封端劑(D成分)係與樹脂成分(A成分)的羧基末端的一部分或全部反應而顯示封鎖的作用者,係環氧化合物、唑啉化合物、化合物等加成反應型的化合物。在此,封端劑(D成分)係不包含B成分的環狀碳二醯亞胺化合物。例如藉由醇與羧基的脫水縮合反應之封端係有必要將多餘的副產物排出反應系統外,使用加成反應型的化合物時係不必要。因此,藉由使加成反應型的封端劑添加、混合、反應,能夠邊抑制副產物引起樹脂的分解、邊得到充分的羧基封端效果,能夠得到實用上具備充分的耐加水分解性之樹脂組成物、及由該樹脂組成物所構成的成形品。
封端劑(D成分)之中,作為環氧化合物可舉出例如N-環氧丙基酞醯亞胺、N-環氧丙基-4-甲基酞醯亞胺、N-環氧丙基-4,5-二甲基酞醯亞胺、N-環氧丙基-3-甲基酞醯亞胺、N-環氧丙基-3,6-二甲基酞醯亞胺、N-環氧丙基-4-乙氧基酞醯亞胺、N-環氧丙基-4-氯酞醯亞胺、N-環氧丙基-4,5-二氯酞醯亞胺、N-環氧丙基-3,4,5,6-四溴酞醯亞胺、N-環氧丙基-4-正丁基-5-溴酞醯亞胺、N-環氧丙基-琥珀醯亞胺、N-環氧丙基六氫酞醯亞胺、N-環氧丙基-1,2,3,6-四氫酞醯亞胺、N-環氧丙基順丁烯二醯亞胺、N-環氧丙基-α,β-二甲基琥珀醯亞胺、N-環氧丙基-α-乙基琥珀醯亞胺、N-環氧丙基-α-丙基琥珀醯亞胺、N-環氧丙基苯甲醯胺、N-環氧丙基-對甲基苯甲醯胺、N-環氧丙基萘醯胺、N-環氧丙基硬脂醯胺、N-甲基-4,5-環氧環己烷-1,2-二羧醯亞胺、N-乙基-4,5-環氧環己烷-1,2-二羧醯亞胺、N-苯基-4,5-環氧環己烷-1,2-二羧醯亞胺、N-萘基-4,5-環氧環己烷-1,2-二羧醯亞胺、N-甲苯基-3-甲基-4,5-環氧環己烷-1,2-二羧醯亞胺、鄰苯基苯基環氧丙基醚、2-甲基辛基環氧丙基醚、苯基環氧丙基醚、3-(2-聯苯基氧基)-1,2-環氧基丙烷、烯丙基環氧丙基醚、丁基環氧丙基醚、月桂基環氧丙基醚、苄基環氧丙基醚、環己基環氧丙基醚、α-環氧丙基甲苯基醚、對第三丁基苯基環氧丙基醚、甲基丙烯酸環氧丙基醚、環氧乙烷、環氧丙烷、氧化苯乙烯(styrene oxide)、環氧辛烷、氫醌二環氧丙基醚、間苯二酚二環氧丙基醚、1,6-己二醇二環氧丙基醚、氫化雙酚A-二環氧丙基醚、對酞酸二環氧丙基酯、四氫酞酸二環氧丙基酯、六氫酞酸二環氧丙基酯、酞酸二甲基二環氧丙基酯、伸苯基二環氧丙基醚、伸乙基二環氧丙基醚、三亞甲基二環氧丙基醚、四亞甲基二環氧丙基醚、六亞甲基二環氧丙基醚、3,4-環氧基環己基甲基-3,4-環氧基環己基羧酸酯、雙(3,4-環氧環己基甲基)己二酯、乙烯基環己烯二環氧化物等。
而且,本發明係能夠使用含有環氧基之聚合物,從與聚乳酸相溶性而言,可適合使用丙烯酸系聚合物。作為如此的聚合物,可舉出例如含有環氧基的(甲基)丙烯酸酯單體之間的聚合物、含有環氧基的(甲基)丙烯酸酯單體與含有(甲基)丙烯酸酯單體之共聚物、含有環氧基的丙烯酸酯單體之間的聚合物、含有環氧基的丙烯酸酯單體與含有丙烯酸酯單體之共聚物、含有環氧基的(甲基)丙烯酸酯單體與含有丙烯酸酯單體之共聚物、含有環氧基的丙烯酸酯單體與含有(甲基)丙烯酸酯單體之共聚物等。又,作為具有環氧基的丙烯酸-苯乙烯系共聚物,可舉出苯乙烯單體與具有環氧基的(甲基)丙烯酸酯單體之共聚物、苯乙烯單體與具有環氧基的丙烯酸酯單體之共聚物,從該等的環氧化合物之中任意地選擇1種或2種以上的化合物,來將聚乳酸單元的羧基末端封鎖時即可,就反應性而言,以環氧乙烷、環氧丙烷、苯基環氧丙基醚、鄰苯基苯基環氧丙基醚、對第三丁基苯基環氧丙基醚、N-環氧丙基酞醯亞胺、氫醌二環氧丙基醚、間苯二酚二環氧丙基醚、1,6-己二醇二環氧丙基醚、氫化雙酚A-二環氧丙基醚等為佳。
封端劑(D成分)之中,作為唑啉化合物可舉出例如2-甲氧基-2-唑啉、2-乙氧基-2-唑啉、2-丙氧基-2-唑啉、2-丁氧基-2-唑啉、2-戊氧基-2-唑啉、2-己氧基-2-唑啉、2-庚氧基-2-唑啉、2-辛氧基-2-唑啉、2-壬氧基-2-唑啉、2-癸氧基-2-唑啉、2-環戊氧基-2-唑啉、2-環己氧基-2-唑啉、2-烯丙氧基-2-唑啉、2-甲基烯丙氧基-2-唑啉、2-巴豆基氧基-2-唑啉、2-苯氧基-2-唑啉、2-甲苯酚基-2-唑啉、2-鄰乙基苯氧基-2-唑啉、2-鄰丙基苯氧基-2-唑啉、2-鄰苯基苯氧基-2-唑啉、2-間乙基苯氧基-2-唑啉、2-間丙基苯氧基-2-唑啉、2-對苯基苯氧基-2-唑啉、2-甲基-唑啉、2-乙基-唑啉、2-丙基-唑啉、2-丁基-唑啉、2-戊基-唑啉、2-己基-唑啉、2-庚基-唑啉、2-辛基-唑啉、2-壬基-唑啉、2-癸基-唑啉、2-環戊基-2-唑啉、2-環己基-2-唑啉、2-烯丙基-2-唑啉、2-甲基烯丙基-2-唑啉、2-巴豆基-唑啉、2-苯基-2-唑啉、2-鄰乙基苯基-2-唑啉、2-鄰丙基苯基-2-唑啉、2-鄰苯基苯基-2-唑啉、2-間乙基苯基-2-唑啉、2-間丙基苯基-2-唑啉、2-對苯基苯基-2-唑啉等。
而且,可舉出2,2’-雙(2-唑啉)、2,2’-雙(4-甲基-2-唑啉)、2,2’-雙(4,4’-二甲基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-乙基-2-唑啉)、2,2’-雙(4,4’-二乙基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-丙基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-丁基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-己基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-苯基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-環己基-2-唑啉)、2,2’-雙(4-苄基-2-唑啉)、2,2’-對伸苯基雙(2-唑啉)、2,2’-間伸苯基雙(2-唑啉)、2,2’-鄰伸苯基雙(2-唑啉)、2,2’-對伸苯基雙(4-甲基-2-唑啉)、2,2’-對伸苯基雙(4,4’-二甲基-2-唑啉)、2,2’-間-伸苯基雙(4-甲基-2-唑啉)、2,2’-間伸苯基雙(4,4’-二甲基-2-唑啉)、2,2’-伸乙基雙(2-唑啉)、2,2’-四亞甲雙(2-唑啉)、2,2’-六亞甲雙(2-唑啉)、2,2’-八亞甲雙(2-唑啉)、2,2’-十亞甲雙(2-唑啉)、2,2’-伸乙基雙(4-甲基-2-唑啉)、2,2’-四亞甲雙(4,4’-二甲基-2-唑啉)、2,2’-9,9’-二苯氧基乙烷雙(2-唑啉)、2,2’-伸環己基雙(2-唑啉)、2,2’-二伸苯基雙(2-唑啉)等。
而且,將上述的化合物設作單體單元而含有之聚唑啉化合物等,可舉出例如苯乙烯-2-異丙烯基-2-唑啉共聚物等。從該等的唑啉化合物之中任意地選擇1種或2種以上的化合物來封鎖聚乳酸單元的羧基末端即可。
封端劑(D成分)之中,作為化合物,可舉出例如2-甲氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-乙氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-丙氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-丁氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-戊氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-己氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-庚氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-辛氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-壬氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-癸氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-環戊氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-環己氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-烯丙氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-甲基烯丙氧基-5,6-二氫-4H-1,3-、2-巴豆基氧基-5,6-二氫-4H-1,3-等,而且,可舉出2,2’-雙(5,6-二氫4H-1,3-)、2,2’-亞甲雙(5,6-二氫4H-1,3-)、2,2’-伸乙基雙(5,6-二氫4H-1,3-)、2,2’-伸丙基雙(5,6-二氫4H-1,3-)、2,2’-伸丁基雙(5,6-二氫4H-1,3-)、2,2’-六亞甲雙(5,6-二氫4H-1,3-)、2,2’-對伸苯基雙(5,6-二氫4H-1,3-)、2,2’-間伸苯基雙(5,6-二氫4H-1,3-)、2,2’-伸萘基雙(5,6-二氫4H-1,3- )、2,2’-P,P’-二伸苯基雙(5,6-二氫4H-1,3-)等。而且,可舉出上述化合物設作單體單元而含有之聚化合物等。從該等的化合物之中任意地選擇1種或2種以上的化合物來封鎖聚乳酸單元的羧基末端即可。
而且,亦可從已例示的唑啉化合物及上述的化合物等之中任意地選擇併用1種或2種以上的化合物來封鎖聚乳酸單元的羧基末端,就耐熱性及反應性和與聚乳酸的親和性而言,以2,2’-間伸苯基雙(2-唑啉)和2,2’-對伸苯基雙(2-唑啉)為佳。
又,作為封端劑(D成分),上述的環氧化合物、唑啉化合物及化合物之中,亦可併用2種以上的化合物作為封端劑。
作為具體的羧基封端程度,就提升耐加水分解性而言,以聚乳酸的羧基末端的濃度為10當量/103 kg以下為佳,以6當量/103 kg以下為更佳。
作為將聚乳酸(A-α成分)的羧基末端封鎖之方法,係使封端劑反應即可,作為藉由加成反應來將羧基末端封鎖之方法,能夠藉由在聚乳酸的熔融狀態使環氧化合物、唑啉化合物及化合物等的封端劑適量反應來得到,且能夠在聚合物的聚合反應結束後使封端劑添加、反應。
該封端劑(D成分)的含量係平均100重量份樹脂成分(A成分),以0.001~10重量份為佳,以0.01~5重量份為較佳,以0.1~3重量份為更佳。含量小於0.001重量份時,對羧基末端之封端劑的添加量太少,而無法得到充分的耐加水分解性,超過10重量份時,流動性顯著地降低。
<E成分:水滑石(hydrotalcite)>
本發明的樹脂組成物可含有水滑石(E成分)。在本發明所使用的水滑石(E成分)係以下述通式(9)所表示之合成水滑石為佳。
[M2+ 1-x N3+ x (OH)2 ][An- x/n ‧mH2 O] (9)
(式中M2+ 係鎂離子、鋅離子等2價的金屬離子,N3+ 係鋁離子、鉻離子等3價的金屬離子,An-係表示n價的層間陰離子,x係0<x≦0.33,m係0≦m<2,n係1≦n≦5的整數。)
式(9)中的[M2+ 1-x N3+ x (OH)2 ]係氫氧化鈉片,其係藉由6個OH將金屬離子包圍而形成的八面體係互相共有陵來製造。該氫氧化物片係重疊而形成層狀構造。式中(9)中的[An- x/n ‧mH2 O]係表示進入氫氧化物片之間的n價陰離子及結晶水。
M2+ 係只要是2價的金屬離子,沒有特別限定,通常係使用鎂離子為佳。又,N3+ 係只要是3價的金屬離子,沒有特別限定,通常係使用鋁離子為佳,An- 係使用碳酸離子為佳。
雖然水滑石會使聚乳酸的耐加水分解性提升之機構並不明確,認為會吸附熱分解及加水分解所產生的乳酸(該乳酸會成為聚乳酸加水分解反應的觸媒等之酸)等之緣故。
水滑石(E成分)係藉由煅燒來進行脫水處理為佳。煅燒處理的溫度能夠按照水滑石的化學構造而任意地選擇。例如,M2+ 係鎂離子,N3+ 係鋁離子,An- 係碳酸離子,且鎂離子:鋁離子=2:1(x=0.33)時,因為結晶水的脫水溫度係210℃,能夠藉由在該溫度以上進行煅燒處理來脫水,隨著x比0.33小,結晶水的脫水溫度變低。藉由使用經脫水處理的水滑石,因為能夠防止樹脂在擠壓或成形等的步驟產生分解,能夠得到耐加水分解性更優良的樹脂組成物。因此,式(9)之m的範圍係以0≦m<0.5為佳,以0≦m<0.1為最佳。
又,水滑石(E成分)係以經表面處理為佳。
作為表面處理劑,可舉出矽烷偶合劑、鈦酸酯偶合劑、矽酮化合物、脂肪酸、脂肪酸鹽、合成樹脂等。與聚乳酸親和性良好的脂肪酸、脂肪酸鹽係特別適合使用。藉由將水滑石表面處理,不僅是能夠防止在聚乳酸在擠壓或成形等的步驟產生分解,而且,水滑石在聚乳酸中的分散提升,能夠有效地吸附酸而得到耐加水分解性更優良的樹脂組成物。
表面處理所使用的脂肪酸係只要是脂肪酸,沒有特別限定,以沸點比較高之碳數12以上的高級脂肪酸為佳。作為具體例,可舉出月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸等。又,在表面處理所使用的脂肪酸鹽係只要是脂肪酸鹽,沒有特別限定,以沸點比較高之碳數12以上的高級脂肪酸鹽為佳。作為具體例,可舉出月桂酸鹽、肉豆蔻酸鹽、棕櫚酸鹽、硬脂酸鹽、油酸鹽、亞麻油酸鹽、次亞麻油酸鹽等。作為在高級脂肪酸鹽所使用的鹽,以鈉、鉀、鋅等的無機化合物為佳。
在本發明,係未經脫水處理、表面處理之水滑石、經脫水處理、表面處理的任一者之水滑石、經脫水處理、表面處理的兩者之水滑石的任一者均能夠使用。以經脫水處理、表面處理的任一者之水滑石為佳,以經脫水處理、表面處理的兩者之水滑石為更佳。
作為經脫水處理、表面處理的兩者之水滑石係DHT-6(協和化學工業(股)製)、作為只有經脫水處理之水滑石係DHT-4C(協和化學工業(股)製)、作為只有經表面處理之水滑石係DHT-4A(協和化學工業(股)製)、作為經脫水處理、表面處理的兩者之水滑石係DHT-4A-2(協和化學工業(股)製),各自能夠以市售品的方式取得。
水滑石(E成分)的含量係相對於100重量份樹脂成分(A成分),以0.01~0.3重量份為佳,以0.03~0.2重量份為更佳,以0.05~0.2重量份為最佳。水滑石的添加量為0.01重量份以下時,無法得到提升耐加水分解性之效果,水滑石(E成分)的含量為0.3重量份以上時,會造成聚乳酸等產生熱分解等,耐加水分解性反而變差。
本發明係樹脂組成物係相對於100重量份樹脂成分(A成分),以含有0.01~0.3重量份的水滑石(E成分)為佳。
<F成分:衝擊改質劑>
本發明的樹脂組成物係能夠含有衝擊改質劑(F成分)。藉由調配衝擊改質劑(F成分),不僅是耐衝擊性,而且亦具有提升耐加水分解性之效果。作為衝擊改質劑(F成分),可適合使用(F-α成分)及/或(F-β成分),該(F-α成分)係在其內部具有至少1種以上的橡膠層,且其成分係選自由丙烯酸系成分、矽系成分、苯乙烯系成分、腈系成分、共軛二烯系成分、胺甲酸酯系成分及乙烯丙烯系成分所組成群組之1種以上,而且橡膠以外的成分為乙烯系單體;而該(F-β成分)係實質上不含有橡膠成分。
該等2種係可單獨使用,亦可併用,當然,在各自的種類中,使用單數以上的化合物亦無妨。其使用係以按照目的而分別使用為佳。
(F-α成分)
(F-α成分)係在其內部具有至少1種以上的橡膠層,且其成分係選自由丙烯酸系成分、矽系成分、苯乙烯系成分、腈系成分、共軛二烯系成分、胺甲酸酯系成分及乙烯丙烯系成分所組成群組之1種以上,而且橡膠以外的成分為乙烯系單體。作為F-α成分,以選自由含有橡膠成分且其含量為小於40重量%之含乙烯基單元(vinyl unit)的樹脂(F-α-1成分)、及橡膠成分含量為40重量%以上之含乙烯基單元的樹脂(F-α-2成分)所組成群組之至少1種的樹脂為佳。
(F-α-1成分)
所謂含有橡膠成分且其含量為小於40重量%之含乙烯基單元的樹脂(F-α-1成分),係指將至少1種類以上的乙烯系單體及小於40重量%的橡膠成分聚合而得到的樹脂。
作為前述乙烯系單體,可舉出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、乙烯基二甲苯、乙基苯乙烯、二甲基苯乙烯、對第三丁基苯乙烯、乙烯基萘、甲氧基苯乙烯、一溴苯乙烯、二溴苯乙烯、氟苯乙烯、三溴苯乙烯等的苯乙烯衍生物等的苯乙烯系化合物。又,可舉出丙烯腈、甲基丙烯腈等的氰化乙烯系化合物。又,可舉出丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯等的丙烯酸芳酯。又,可舉出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸十二烷酯等的丙烯酸烷酯。又,可舉出甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯等的甲基丙烯酸芳酯。又,可舉出甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸十二烷酯等的甲基丙烯酸烷酯。又,可舉出甲基丙烯酸環氧丙酯等含有環氧基的甲基丙烯酸酯。又,可舉出順丁烯二醯亞胺、N-甲基順丁烯二醯亞胺、N-苯基順丁烯二醯亞胺等的順丁烯二醯亞胺系單體。又,可舉出丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、酞酸、伊康酸等的α,β-不飽和羧酸及其酐。而且,該等係可單獨或使用2種以上。
作為能夠與前述乙烯系單體共聚合的橡膠成分,可舉出聚丁二烯、聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯的無規共聚物及嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯酸烷酯或/及甲基丙烯酸烷酯與丁二烯之共聚物、丁二烯-異戊二烯共聚物等的二烯系共聚物、乙烯-丙烯無規共聚物及嵌段共聚物、乙烯-丁烯的無規共聚物及嵌段共聚物等的乙烯與α-烯烴的共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物等的乙烯與不飽和羧酸酯的共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等的乙烯與脂肪族乙烯基之共聚物、乙烯-丙烯-己二烯共聚物等的乙烯與丙烯與非共軛二烯三元共聚物、聚丙烯酸丁酯等的丙烯酸系橡膠、及具有聚有機矽氧烷橡膠成分與聚(甲基)丙烯酸烷酯橡膠係以無法分離的方式互相纏繞而成的構造之複合橡膠(以下稱為IPN型橡膠)等。
作為含有如此的橡膠成分且其含量為小於40重量%之含有乙烯基單元成分的樹脂(F-α-1成分),可舉出例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS樹脂)、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(氫化SBS樹脂)、氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物(氫化SIS樹脂)、高衝擊聚苯乙烯(HIPS樹脂)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS樹脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS樹脂)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS樹脂)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸橡膠共聚物(ASA樹脂)、丙烯腈-乙烯丙烯系橡膠-苯乙烯共聚物(AES樹脂)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS樹脂)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-苯乙烯共聚物(MAS樹脂)、苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物(SMA樹脂)及苯乙烯-IPN型橡膠共聚物等的樹脂、或該等的混合物。而且,如此的苯乙烯系熱塑性樹脂樹脂,亦可以是在其製造時藉由使用金屬茂觸媒等的觸媒而具有間規聚苯乙烯等的高立體規則性者。而且,依照情況,亦能夠使用依照陰離子活性聚合、自由基活性聚合等方法所得到之分子量分布狹窄的聚合物及共聚物、嵌段共聚物及立體規則性高的聚合物、共聚物。該等係可使用1種或混合2種以上而使用。
該等之中,以將選自由高衝擊聚苯乙烯(HIPS樹脂)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS樹脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸橡膠共聚物(ASA樹脂)、丙烯腈-乙烯丙烯系橡膠-苯乙烯共聚物(AES樹脂)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS樹脂)所組成群組之1種或2種以上混合而使用為佳,其中以ABS樹脂、ASA樹脂、AES樹脂為最佳。
在本發明所使用的ABS樹脂,係在二烯系橡膠成分將氰化乙烯系化合物及芳香族乙烯系化合物接枝聚合而成之熱塑性接枝共聚物(ABS共聚物)、及氰化乙烯系化合物與芳香族乙烯系化合物之共聚物(AS共聚物)之混合物。又,該氰化乙烯系化合物與芳香族乙烯系化合物之共聚物,係亦可以是製造由在二烯系橡膠成分將氰化乙烯系化合物及芳香族乙烯系化合物接枝共聚合而成之熱塑性接枝共聚物所構成的樹脂時所副產的共聚物。又,亦可以是將如此的芳香族乙烯系化合物與氰化乙烯系化合物另外共聚合而得到的共聚物。由如此的氰化乙烯系化合物與芳香族乙烯系化合物所構成的共聚物之分子量,係以還原黏度為0.2~1.0為佳,以0.25~0.5為更佳。又,如此的AS共聚物的比率,係能夠藉由將ABS樹脂溶解於丙酮等之如此的AS共聚物的良溶劑中並使用離心分離等的手法來採取其可溶分。另一方的不溶分(凝膠)則是ABS共聚物的淨重。
又,相對於二烯系橡膠成分,被接枝的氰化乙烯系化合物及香族乙烯系化合物之重量比率(接枝率)係以20~200重量%為佳,以20~70重量%的接枝率為更佳。
作為形成ABS樹脂之二烯系橡膠成分,能夠使用例如聚丁二烯、聚異戊二烯及苯乙烯-丁二烯共聚物等玻璃轉移溫度為10℃以下的橡膠,其比率係100重量%ABS樹脂成分中,以5~39.9重量%為佳,以10~35重量%為較佳,以10~25重量%為更佳。
作為被接枝在二烯系橡膠成分之氰化乙烯系化合物,可舉出前述者,以使用丙烯腈為特佳。又,作為被接枝在二烯系橡膠成分之香族乙烯系化合物,同樣地可舉出前述者,以使用苯乙烯及α-甲基苯乙烯為特佳。在如此的二烯系橡膠成分,被接枝之比率係100重量%ABS樹脂成分中,以60.1~95重量%為佳,以65~90重量%為較佳,以75~90重量%為更佳。而且,相對於如此的氰化乙烯系化合物與芳香族乙烯系化合物的合計量100重量%,較佳是氰化乙烯系化合物為5~50重量%且更佳是10~30重量%、和芳香族乙烯系化合物為95~50重量%且更佳是90~70重量%。而且,關於在上述的二烯系橡膠成分,被接枝成分的一部分亦能夠混合使用(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、順丁烯二酸酐、N取代順丁烯二醯亞胺等,該等的含有比率係ABS樹脂成分中以15重量%以下為佳。而且在反應所使用的起始劑、鏈轉移劑、乳化劑等依能夠按照必要使用各種先前眾所周知者。
在ABS樹脂,橡膠粒徑係以0.1~5.0μm為佳,以0.3~3.0μm為較佳,以0.4~1.5μm為更佳,以0.4~0.9μm為特佳。如此的橡膠粒徑分布係單一分布者或是具有2個山以上之複數個山者之任一者均可使用,而且,在其形態方面,係可以是橡膠粒子構成單一相者,亦可以是藉由在橡膠粒子的周圍含有堵塞相(occluded phase)而具有香腸(salami)構造者。
該ABS樹脂係使用塊狀聚合、懸浮聚合、乳化聚合的任一方法來製造者均可,又,共聚合的方法可以是一段共聚合、亦可以是多段共聚合。而且,作為聚合法係通常的乳化聚合法以外,可舉出使用過硫酸鉀等的起始劑之無皂聚合法、晶種聚合法、二階段膨潤聚合法等。又,在懸浮聚合法,可進行下列等方法:將水相及單體,個別地保持且正確地將兩者供給至連續式分散機,並藉由分散機的旋轉數來控制粒徑之方法;和在連續式的製造方法,藉由在具有分散性能的水性液體中,將單體相通過數~數十μm直徑的細徑噴嘴或多孔質的過濾器來供給且控制粒徑之方法。
在本發明所使用的ASA樹脂,係指在丙烯酸橡膠成分,將氰化乙烯系化合物及芳香族乙烯系化合物接枝聚合而成之熱塑性接枝共聚物;或是該熱塑性接枝共聚物、與氰化乙烯系化合物及芳香族乙烯系化合物的共聚物之混合物。在本發明,所謂丙烯酸橡膠,係指含有碳數2~10的丙烯酸烷酯單元者。而且,亦可按照必要含有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯作為其他能夠共聚合的成分。作為碳數2~10丙烯酸烷酯,可適合舉出丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正丁酯。如此的丙烯酸烷酯係100重量%丙烯酸橡膠中以含有50重量%以上者為佳。而且,如此的丙烯酸酯橡膠係至少部分地被交聯,作為如此的交聯劑,可舉出乙二醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、聚丙二醇二丙烯酸酯等。如此的交聯劑係相對於丙烯酸酯橡膠,以使用0.01~3重量%為佳。丙烯酸橡膠成分的比率係100重量%ASA樹脂中,以5~39.9重量%為佳,以10~35重量%為較佳,以10~25重量%為更佳。
又,氰化乙烯系化合物及芳香族乙烯系化合物的比率,係相對於如此的合計量100重量%,以氰化乙烯系化合物為5~50重量%、芳香族乙烯系化合物為95~50重量%為佳,特別是以氰化乙烯系化合物為15~35重量%、芳香族乙烯系化合物為85~65重量%者為更佳。作為製造法,係能夠使用與上述ABS樹脂同樣者。
在本發明所使用的AES樹脂,係在乙烯-丙烯橡膠成分或乙烯-丙烯-二烯橡膠成分將氰化乙烯系化合物及芳香族乙烯系化合物接枝聚合而成之熱塑性接枝共聚物、或是該熱塑性接枝共聚物、及氰化乙烯系化合物與芳香族乙烯系化合物之共聚物之混合物。作為製造法,係能夠使用與上述ABS樹脂同樣者。
(F-α-2成分)
所謂橡膠成分含量為40重量%以上的含乙烯基單元的樹脂(F-α-2成分),係將至少1種類以上的乙烯系單體及40重量%以上的橡膠成分聚合而得到的樹脂。
又,可舉出如此的橡膠成分與上述單體的嵌段共聚物。作為如此的嵌段共聚物,具體上可舉出苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯彈性體(氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯彈性體)、及氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體等的熱塑性彈性體。
而且,亦能夠使用其他作為熱塑性彈性體被知悉的各種彈性聚合物、例如聚胺甲酸酯彈性體、聚酯彈性體、聚醚醯胺彈性體等。
在此,作為橡膠成分,可舉出丁二烯橡膠、丁二烯-丙烯酸複合橡膠、丙烯酸橡膠、丙烯酸-矽複合橡膠、異丁烯-矽複合橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、丁腈橡膠、乙烯-丙烯酸橡膠、矽橡膠、表氯醇橡膠、氟橡膠及在該等的不飽和鍵部分加氫而成者。
其中,以含有玻璃轉移溫度為10℃以下、較佳是-10℃以下、更佳是-30℃以下的橡膠成分之衝擊改質劑為佳,以使用丁二烯橡膠、丁二烯-丙烯酸複合橡膠、丙烯酸橡膠、丙烯酸-矽複合橡膠之衝擊改質劑為特佳。所謂複合橡膠係指將2種橡膠成分共聚合而成之橡膠或是採用IPN構造的方式聚合而成的橡膠,該IPN構造係以無法分離的方式相互纏燒而成
作為芳香族乙烯,可舉出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、烷氧基苯乙烯、鹵化苯乙烯等,以苯乙烯為特佳。又,作為丙烯酸酯,可舉出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸辛酯等。作為甲基丙烯酸酯,可舉出甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸樹脂環己酯、甲基丙烯酸辛酯等,以甲基丙烯酸甲酯為特佳。
橡膠成分含量為40重量%以上之含有乙烯基單元的樹脂,係使用塊狀聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳化聚合的任一聚合法製造均可,共聚合的方式係一段接枝或多段接枝均無妨。又,與只是在製造時所副產的接枝成分的共聚物之混合物亦可以。而且,作為聚合法,係通常的乳化聚合法以外,可舉出使用過硫酸鉀等的起始劑之無皂聚合法、晶種聚合法、二階段膨潤聚合法等。又,在懸浮聚合法,可進行下列等方法:將水相及單體,個別地保持且正確地將兩者供給至連續式分散機,並藉由分散機的旋轉數來控制粒徑之方法;和在連續式的製造方法,藉由在具有分散性能的水性液體中,將單體相通過數~數十μm直徑的細徑噴嘴或多孔質的過濾器來供給且控制粒徑之方法。
如此的樹脂係市售,能夠容易地取得。例如作為橡膠成分,作為將丁二烯橡膠、丙烯酸橡膠或丁二烯-丙烯酸複合橡膠設作主體者,可舉出鐘淵化學工業(股)的KANEACE B系列、三菱RAYON(股)的METABLEN C系列、吳羽化學工業(股)的EXL系列、HIA系列、BTA系列、KCA系列、宇部SAIKON(股)的UCL Modifer Resin系列。作為橡膠成分,作為將丙烯酸-矽複合橡膠設作主體者,可舉出由三菱RAYON(股)以METABLEN S-2000系列或以SRK-200的商品名市售者。
將含有如此的橡膠成分且其含量為小於40重量%之含有乙烯基單元成分的樹脂、及橡膠成分含量為40重量%以上之含有乙烯基單元成分的樹脂併用,係能夠更提高耐衝擊性,作為其較佳態樣,可舉出以下的態樣:相對於100重量份含有橡膠成分且其含量小於40重量%之含有乙烯基單元成分的樹脂,含有0.5~50重量份之橡膠成分含量為40重量%以上之含有乙烯基單元成分的樹脂。
(F-β成分)
作為本發明之實質上不含有橡膠成分的衝擊改質劑(F-β成分),以選自由共聚合聚酯及共聚合聚乙烯所組成群組之至少一種的樹脂為佳。
作為共聚合聚酯,可例示含有聚乳酸成分的共聚合聚酯、具有含有聚對酞酸丁二酯成分的星型構造之共聚合聚酯等。具體上可舉出由大日本INK化學工業(股)以Plamate的商品名銷售之Plamate PD-150、PD-350等。又,可例示由BASF Japan(股)以Ecoflex的商品名銷售之Ecoflex SBX7025。
作為共聚合聚乙烯,可例示由住友化學(股)以Bondfast的商品名市售之由乙烯、甲基丙烯酸環氧丙酯所構成之Bondfast E,而且可例示含有丙烯酸甲酯單元之同7M、DuPont公司製Biomax Strong100等。
聚酯彈性體係將聚對酞酸丁二酯骨架設作主要骨架,並與聚伸烷基二醇共聚合而成之彈性體,例如可例示帝人(股)製TR-EL-1等。
聚醯胺彈性體係將聚醯胺低聚物設作硬鏈段且將聚酯或聚醚酯設作軟鏈段之彈性體,例如可例示富士化成工業(股)公司製TPAE31、TPAE32、TPAE38等。
衝擊改質劑(F成分)的含量係相對於100重量份樹脂成分(A成分),以2~100重量份為佳,以3~90重量份為較佳,以5~80重量份為更佳。含量小於2重量份時,衝擊改質劑的添加量太少而無法得到充分的耐衝擊性和耐加水分解性,超過100重量份時,不僅是造成耐熱性變差,而且因為衝擊改質劑多半係源自石油,就環境負荷方面而言,亦是不佳。
本發明的樹脂組成物係相對於100重量份樹脂成分(A成分),以含有2~100重量份衝擊改質劑(F成分)為佳。
<G成分:難燃劑>
本發明的樹脂組成物係能夠含有選自由磷系難燃劑(G-1成分)、氮系難燃劑(G-2成分)、金屬氫氧化物系難燃劑(G-3成分)、金屬氧化物系難燃劑(G-4成分)及溴系難燃劑(G-5成分)所組成群組之至少一種的難燃劑(G成分)。該等難燃劑(G成分)的使用係可以單獨亦可以2種以上,且在各自種類之中亦可以使用單數以上的化合物。其使用係以按照目的而分別使用為佳。
(磷系難燃劑:G-1成分)
作為磷系難燃劑(G-1成分),可舉出(1)磷酸酯系難燃劑、(2)磷氮基系難燃劑、(3)膦酸酯系難燃劑、(4)膦酸金屬鹽系難燃劑、(5)磷酸金屬鹽系難燃劑。
(1)磷酸酯系難燃劑
作為在本發明能夠使用的磷酸酯系難燃劑,可舉出磷酸酯化合物、磷菲化合物等。磷酸酯系難燃劑的具體例,特別是可舉出下述式(10)所表示之1種或2種以上的磷酸酯化合物。
式中X34 係由氫醌、間苯二酚、雙(4-羥基二苯基)甲烷、雙酚A、二羥基二苯基、二羥基萘、雙(4-羥苯基)碸、雙(4-羥苯基)酮、雙(4-羥苯基)硫醚所衍生之基。n34 係0~5的整數,又,n數為不同的磷酸酯之混合物時,係0~5的平均值。R21 、R22 、R23 及R24 係各自獨立地為由取代1個以上的鹵素原子或未取代之苯酚、甲酚、二甲苯酚、異丙基醚、丁酚、對異丙苯基苯酚所衍生之基。
作為更佳者,可舉出式中的X34 係氫醌、間苯二酚、雙酚A及二羥基二苯基所衍生之基,n34 係1~3的整數,又,n數為不同的磷酸酯之摻合時係其平均值,R21 、R22 、R23 及R24 係各自獨立地為由取代1個以上的鹵素原子或是更佳是未取代之苯酚、甲酚、二甲苯酚所衍生之基。
如此的磷酸酯系難燃劑中,因為耐加水分解性等亦優良,下列係能夠適合使用:作為磷酸酯化合物為磷酸三苯酯,作為磷酸酯低聚物為間苯二酚雙(磷酸雙二甲苯酯)及雙酚A雙(磷酸二苯酯)。就耐熱性等而言,更佳是間苯二酚雙(磷酸雙二甲苯酯)及雙酚A雙(磷酸二苯酯)。因為該等係耐熱性亦良好,該等不會有熱劣化、或揮發等的弊病之緣故,
(2)磷氮基系難燃劑
在本發明所使用的磷氮基系難燃劑係磷氮基線狀聚合物、磷氮基環狀聚合物等,且係具有下述式(11)所表示的重複單元之低聚物或聚合物,其數量平均聚合度係以3以上為佳。直鏈狀、環狀的任一者均無妨,特別是環狀的三聚物為更適合使用。又,將直鏈狀物、環狀物以任意比例混合而成之混合物亦無妨。
式中A、B係各自獨立地表示O、N、S原子。R25 、R26 係各自獨立地為碳數6~15的芳基、碳數6~15的烷基、碳數6~15的芳烷基、或是碳數6~15的環烷基。亦可以是R25 與R26 連結而成的環狀構造。x35 、y35 係0或1。n38 係意味著數量平均聚合度,且表示3或大於3的數值。
如此的磷氮基線狀聚合物、磷氮基環狀聚合物係能夠藉由使六氯環三偶磷氮、八氯環四偶磷氮、或是該等環狀低聚物進行開環聚合而得到之聚(二氯偶磷氮)、與醇、苯酚、胺、硫醇、格利雅(Grignard)試劑等的親核試劑使用眾所周知的方法進行反應來合成。
(3)膦酸酯系難燃劑
膦酸酯系難燃劑係以下述通式(12)所表示者為佳。
式中,R27 及R28 係各自獨立地為碳數1~24的分枝或未分枝的伸烷基、碳數6~20之取代或未取代的伸芳基、碳數6~30之取代或未取代的伸芳烷基(aralykylene)或碳數6~30之取代或未取代的伸烷芳基(alkyrylene)。
R29 係氫原子、碳數1~24之分枝或未分枝的烷基、碳數6~20的取代或未取代的芳基、碳數6~30之取代或未取代的芳烷基、或碳數6~30之取代或未取代的烷芳基(alkaryl)。x36與y36係各自獨立地為1~50的數目。
(4)膦酸金屬鹽系難燃劑
作為有機膦酸金屬鹽,特別是可舉出下述通式(13)、(14)所表示的1種或2種以上。
式中,R31 、R32 、R33 、R34 係各自獨立地為碳數1~20的直鏈或分枝的烷基、碳數6~20的環烷基、碳數6~20的芳基、或碳數7~20的芳烷基。R35 係碳數1~20的直鏈或分枝的伸烷基、碳數6~20的伸環烷基、碳數6~20的伸環芳基、碳數7~20的伸烷基伸芳基、或是碳數7~20的伸環烷基伸芳基。M3 、M4 係M3 、M4 、Mg、Ca、Al、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、M n、Li、Na、K或質子化的含氮鹼(nitrogenous base)。X38 係1或2,m37 、m38 係2或3,n38 係1或3。
為了適當地保持難燃劑中磷的含量且適當地顯現難燃性,同時適當地顯現樹脂組成物的結晶性,R31 、R32 、R33 、R34 係適合選擇碳數1~20的直鏈或分枝烷基、碳數6~20的環烷基或碳數6~20的芳基、碳數7~20的芳烷基,其中,以選擇碳數1~20的直鏈或分枝烷基、碳數6~20的芳基為佳。
具體上,例如可適合例示甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第三丁基、正戊基或苯基。為了適當地保持難燃劑中磷的含量且適當地顯現難燃性,同時適當地顯現樹脂組成物的結晶性,R35 係適合選擇碳數1~20的範圍之直鏈或分枝伸烷基、碳數6~20的伸環烷基或碳數6~20的伸芳基、碳數7~20的伸烷基伸芳基、或是碳數7~20的伸環烷基伸芳基。
具體上,例如可例示亞甲基、伸乙基、甲基乙烷-1,3-二基、丙烷-1,3-二基、2,2-二甲基丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、辛烷-1,8-二基、伸苯基、伸萘基、乙基伸苯基、第三丁基伸苯基、甲基伸萘基、乙基伸萘基、伸苯基亞甲基、伸苯基伸乙基、伸苯基伸丙基、伸苯基伸丁基等。
M3 、M4 係選自Mg、Ca、Al、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K及質子化的含氮鹼之至少一種,作為質子化的含氮鹼,可舉出例如源自醯胺基、銨基、烷銨基或三聚氰胺之基。
為了使本發明的樹脂組成物的難燃性、結晶性、成形性等提升,M3 、M4 係以選自由Mg、Ca、Al、Zn及醯胺基、銨基、烷銨基或三聚氰胺的基之至少一種為佳。其中,以選自Al為最佳。
併用式(13)及(14)所表示的膦酸鹽時,(13)/(14)的重量比係以選擇10/90至30/70的範圍為佳。
為了使耐濕性提升,在本發明所使用的膦酸金屬鹽系難燃劑,亦可被覆處理表面而使用,且亦可以使用熱硬化性樹脂等被覆。作為前述熱硬化性樹脂,可舉出例如酚樹脂、三聚氰胺系樹脂、尿素系樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、矽酮系樹脂等,該等可使用1種或2種以上。
為了提升與基質樹脂的密著性,在本發明所使用的膦酸金屬鹽系難燃劑亦可使用表面處理劑進行表面處理。作為如此的表面處理,能夠使用官能性化合物(例如環氧化合物、矽烷系化合物、鈦酸酯系化合物等)等。
(5)磷酸金屬鹽系難燃劑
作為磷酸金屬鹽,係含有鋁,以下述通式(15)所表示的亞磷酸鋁、下述通式(16)所表示的第一磷酸鋁、下述通式(17)所表示的第三磷酸鋁為佳。
通式(15)~(17)所表示屇難燃劑之中,就樹脂組成物的熱安定性、難燃性方面而言,以通式(15)及(16)所表示難燃劑為佳,就熱安定性、難燃性方面而言,以通式(15)所表示的亞磷酸鋁為特佳,就難燃性方面而言,以發泡性的亞磷酸鋁為最佳。
發泡性的亞磷酸鋁係能夠藉由使用磷酸或亞磷酸成分、鋁化合物、進而按照必要的鹼成分並使其反應來得到。亦可使用鹼性的鋁化合物(氫氧化鋁等)代替鋁化合物及鹼成分。如此的發泡性的亞磷酸鋁係例如能夠以商品名「APA系列(APA-100等)」等從太平化學產業(股)取得。
發泡性的亞磷酸鋁係通常在380℃~480℃的溫度能夠發泡10~70倍、較佳是20~50倍、更佳是30~40倍左右。
最佳磷酸金屬鹽亦即亞磷酸鋁中的鋁含有量係以5~25重量%為佳,以8~20重量%左右為更佳。又,磷含量係以15~35重量%為佳,以16~35重量%為較佳,以17~33重量%為更佳。以5重量%的濃度含有亞磷酸鋁之水分散液的pH係以3.5~8.5為佳,以4~8為較佳,以4.5~7.5左右為更佳。亞磷酸鋁係通常能夠以粒狀體使用。粒狀亞磷酸鋁的平均粒徑係以0.01~100μm為佳,以0.1~50μm左右為更佳。亞磷酸鋁的吸油量係以15~50mL/100g為佳,以20~40mL/100g為較佳,以25~30mL/100g左右為更佳。亞磷酸鋁的BET比表面積係以0.3~2m2 /g為佳,以0.5~1.5m2 /g為較佳,以0.8~1.2m2 /g左右為更佳。因為安全性優良,此種金屬鹽係環境負荷少且在經濟上亦有利,添加至樹脂組成物時,可當作熱安定性、耐熱性、成形性優良的材料。
為了使耐濕性提升,在本發明所使用的磷酸金屬鹽系難燃劑,亦可被覆處理表面而使用,且亦可以使用熱硬化性樹脂等被覆。作為前述熱硬化性樹脂,可舉出例如酚樹脂、三聚氰胺系樹脂、尿素系樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、矽酮系樹脂等,該等可使用1種或2種以上。
為了提升與基質樹脂的密著性,在本發明所使用的磷酸金屬鹽系難燃劑亦可使用表面處理劑進行表面處理。作為如此的表面處理,能夠使用官能性化合物(例如環氧化合物、矽烷系化合物、鈦酸酯系化合物等)等。
(氮系難燃劑:G-2成分)
作為氮系難燃劑(G-2成分),係適合使用選自由三聚氰胺系化合物、三聚氰胺系化合物與多磷酸的反應生成物、及三聚氰胺的縮合體與多磷酸的反應生成物所組成群組之至少一種,以選自由式(18)或(19)所表示的難燃劑所組成群組之至少一種為特佳。
[式中,R41 ~R46 係各自獨立地為氫原子、碳數1~8的烷基、碳數5~16環烷基、(該等係未被取代、或被羥基或碳數1~4的羥烷基取代。)、碳數2~8的烯基、碳數1~8的烷氧基、醯基、醯氧基、碳數6~12的芳基、-O-RA、-N(RA)(RB)所表示的基。又,RA及RB係氫原子、碳數1~8的烷基、碳數5~16的環烷基(該等係未被取代、或被羥基或碳數1~4的羥烷基取代。)、碳數2~8的烯基、碳數1~8的烷氧基、醯基或醯氧基、碳數6~12的芳基。但是,R41 ~R46 的全部係不可同時為氫原子,且在式(18)、(19),R41 ~R46 的全部係不可同時為-NH2 。X43 係能夠與三聚氰胺或三化合物形成加成物之酸,S43 、t43 係各自獨立地為1或2。]
如此的(18)、(19)所表示,係例如可適合例示雙三聚氰胺焦磷酸酯、三聚氰胺聚磷酸酯、蜜勒胺聚磷酸酯、蜜白胺聚磷酸酯、三聚二氰乙腈聚磷酸酯等。
在本發明,在具有三骨架的氮系難燃劑加成式地併用下述式(20)~(23)所表示的化合物之至少一種,能夠提升本發明的樹脂組成物之難燃性。
式中,R47 ~R49 、R51 ~R59 及R61 ~R64 係各自獨立地適合例示在R41 ~R46 所記載之官能基。例如適合例示異三聚氰酸參(羥基乙基)酯、丙胺酸、甘脲、尿素、三聚氰酸酯等。如此的藥劑係將含有三骨架的氮系難燃劑設作基準,能夠在10~50重量%的範圍應用。
(金屬氫氧化物系難燃劑:G-3成分)
作為金屬氫氧化物系難燃劑:G-3成分,可舉出氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鋅、氫氧化鉀、氫氧化矽、氫氧化鈦、氫氧化鐵、氫氧化銅、氫氧化鈉、氫氧化鎳、氫氧化硼、氫氧化錳、氫氧化鋰。因為基於平均分子量的羥基濃度高,難燃效果高且毒性低而且價廉等之理由,以氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣為特佳。
為了提升樹脂組成物的熱安定性,金屬氫氧化物系難燃劑(G-3成分)係純度高者為佳,以純度為99.5%以上者為特佳。金屬氫氧化物系難燃劑的純度係能夠使用眾所周知的方法測定。例如使用眾所周知的方法測定在金屬氫氧化物系難燃劑所含有的不純物之含量,從整體量減去前述不純物的含量時,能夠得到金屬氫氧化物系難燃劑的純度。例如氫氧化鋁時,作為不純物,可舉出Fe2 O3 、SiO2 、T-Na2 O、S-Na2 O等。
Fe2 O3 的含量係熔解於碳酸鈉-硼酸液後,使用鄰啡啉(o-phenanthroline)吸光光度法(JISH 1901)來求得。SiO2 的含量係熔解於碳酸鈉-硼酸液後,使用鉬藍吸光光度法(JISH 1901)來求得。T-Na2 O的含量係熔解於硫酸後,使用火焰光度測定法,S-Na2 O係溫水萃取後,使用火焰光度測定法來求得。藉由從氫氧化鋁的重量減去依照上述所求得的含量,能夠得到氫氧化物的純度。當然不用說,亦能夠使用將不同的複數種金屬氫氧化物系難燃劑組合而使用。
金屬氫氧化物系難燃劑(G-3成分)的形狀係沒有特別限定,以粒狀為佳。其粒徑係以使用雷射繞射法所求得的平均粒徑為約100μm以下為佳。又,此時係不管粒度分布如何。從在成形程序之射出成形性和混煉時的分散性之觀點,平均粒徑係以上述範圍為佳,在上述範圍中亦以較小者為佳。而且,為了提高在樹脂組成物的填充率,當然亦可以組合平均粒徑不同的複數種金屬氫氧化物系難燃劑而使用。
而且,以使用藉由氮氣吸附法所求得的BET比表面積為約5.0m2 /g以下的粒子為佳。為了提高在樹脂組成物的填充率,當然亦可以組合BET比表面積不同的複數種金屬氫氧化物系難燃劑而使用。從成形性的觀點,BET比表面積係以上述範圍為佳,在上述範圍中亦以較小者為佳。
為了使耐濕性提升,金屬氫氧化物系難燃劑(G-3成分)亦可被覆處理表面而使用,且亦可以使用熱硬化性樹脂等被覆。作為前述熱硬化性樹脂,可舉出例如酚樹脂、三聚氰胺系樹脂、尿素系樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、矽酮系樹脂等,該等可使用1種或2種以上。
為了提升與基質樹脂的密著性,在本發明所使用的金屬氫氧化物系難燃劑(G-3成分)亦可使用表面處理劑進行表面處理。作為如此的表面處理,能夠使用官能性化合物(例如環氧化合物、矽烷系化合物、鈦酸酯系化合物等)等。
(G-4成分:金屬氧化物系難燃劑)
作為金屬氧化物系難燃劑(G-4成分),可舉出氧化鎂、氧化鋁、氧化鈣、氧化鋅、氧化鉀、氧化矽、氧化鈦、氧化鐵、氧化銅、氧化鈉、氧化鎳、氧化硼、氧化錳、氧化鋰、氧化銻等。
金屬氧化物系難燃劑(G-4成分)的形狀係沒有特別限定,以粒狀為佳。其粒徑係以使用雷射繞射法所求得的平均粒徑為約100μm以下為佳。又,此時係不管粒度分布如何。從在成形程序之射出成形性和混煉時的分散性之觀點,平均粒徑係以上述範圍為佳,在上述範圍中亦以較小者為佳。而且,為了提高在樹脂組成物的填充率,當然亦可以組合平均粒徑不同的複數種金屬氧化物系難燃劑而使用。
而且,以使用藉由氮氣吸附法所求得的BET比表面積為約5.0m2 /g以下的粒子為佳。為了提高在樹脂組成物的填充率,當然亦可以組合BET比表面積不同的複數種金屬氧化物系難燃劑而使用。從成形性的觀點,BET比表面積係以上述範圍為佳,在上述範圍中亦以較小者為佳。
為了使耐濕性提升,金屬氧化物系難燃劑(G-4成分)亦可被覆處理表面而使用,且亦可以使用熱硬化性樹脂等被覆。作為前述熱硬化性樹脂,可舉出例如酚樹脂、三聚氰胺系樹脂、尿素系樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、矽酮系樹脂等,該等可使用1種或2種以上。
為了提升與基質樹脂的密著性,在本發明所使用的金屬氧化物系難燃劑(G-4成分)亦可使用表面處理劑進行表面處理。作為如此的表面處理,能夠使用官能性化合物(例如環氧化合物、矽烷系化合物、鈦酸酯系化合物等)等。
金屬氧化物系難燃劑(G-4成分)係各自亦可單獨使用,但是因為藉由與磷系難燃劑和氮系難燃劑、溴系難燃劑併用,能夠得到特別高的難燃效果,乃是較佳。
(溴系難燃劑:G-5成分)
作為溴系難燃劑(G-5成分),可舉出溴含量為20重量%以上的溴化雙酚A型聚碳酸酯難燃劑、溴化雙酚A型環氧樹脂及/或其末端環氧丙基的一部分或全部係被封鎖之改性物、溴化二苯基醚難燃劑、溴化醯亞胺難燃劑、溴化聚苯乙烯難燃劑等。
作為具體例,可舉出十溴二苯醚、八溴二苯醚、四溴二苯醚、四溴酞酸酐、六溴環十二烷、雙(2,4,6-三溴苯氧基)乙烷、伸乙基雙四溴酞醯亞胺、六溴苯、1,1-磺醯基[3,5-二溴-4-(2,3-二溴苯氧基)]苯、聚二溴苯醚、四溴雙酚S、參(2,3-二溴苯基-1)異三聚氰酸酯、三溴苯酚、三溴苯酚烯丙基醚、三溴新戊四醇、溴化苯乙烯、溴化聚乙烯、四溴雙酚A、四溴雙酚A衍生物、四溴雙酚A-環氧低聚物或聚合物、四溴雙酚A-碳酸酯低聚物或聚合物、溴化苯酚酚醛清漆環氧等的溴化環氧樹脂、四溴雙酚A-雙(2-羥基二乙基醚)、四溴雙酚A-雙(2,3-二溴丙基醚)、四溴雙酚A-雙(烯丙基醚)、四溴環辛烷、伸乙基雙五溴聯苯、磷酸參(三溴新戊基)酯、聚(五戊溴苄基聚丙烯酸酯)、八溴三甲基苯基茚滿、二溴新戊二醇、聚丙烯酸五溴苄酯、二溴甲苯基環氧丙基醚、N,N’-伸乙基-雙-四溴酞醯亞胺等。其中,以四溴雙酚A-環氧低聚物、四溴雙酚A-碳酸酯低聚物、溴化環氧樹脂為佳。
選自磷系難燃劑(G-1成分)、氮系難燃劑(G-2成分)、金屬氫氧化物系難燃劑(G-3成分)、金屬氧化物系難燃劑(G-4成分)及溴系難燃劑(G-5成分)之至少1種的難燃劑(G成分)的含量,係相對於100重量份樹脂成分(A成分)以1~100重量份為佳,以3~90重量份為較佳,以5~80重量份為更佳。含量少於1重量份時,難燃劑的添加量太少,無法得到難燃性,超過100重量份,因為耐熱性變差而脫模性低落,乃是不佳。
本發明的樹脂組成物係相對於100重量份樹脂成分(A成分)以含有1~100重量份選自由磷系難燃劑(G-1成分)、氮系難燃劑(G-2成分)、金屬氫氧化物系難燃劑(G-3成分)、金屬氧化物系難燃劑(G-4成分)及溴系難燃劑(G-5成分)所組成群組之至少一種難燃劑(G成分)為佳。
<H成分:無機填料>
本發明的樹脂組成物亦可含有無機填料(H成分)。藉由含有無機填料,能夠得到機械特性、耐熱性、成形性優良的樹脂組成物。作為在本發明所使用的無機填料,能夠使用在通常的熱塑性樹脂的強化所使用之纖維狀、板狀、粉末狀者。
具體上可舉出例如奈米碳管、玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維、石墨纖維、金屬纖維、鈦酸鉀晶鬚、硼酸鋁晶鬚、鎂系晶鬚、矽系晶鬚、矽灰石、絲狀鋁英石(imogolite)、海泡石(sepiolite)、石棉、礦渣纖維、硬矽鈣石(xonotlite)、石膏纖維、矽石纖維、二氧化矽、氧化鋁纖維、氧化鋯纖維、氮硼纖維、氮矽纖維及硼纖維等的纖維狀無機填料、層狀矽酸鹽、被有機鎓離子交換而成之層狀矽酸鹽、玻璃碎片、非膨潤性雲母、石墨、金屬箔、陶瓷顆粒、滑石粉、黏土、雲母、絹雲母、沸石、膨土、白雲石、高嶺土、粉末矽酸、長石粉、鈦酸鉀、白石中空球、碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鋇、氧化鈣、氧化鋁、氧化鈦、矽酸鋁、氧化矽、石膏、均密石英岩(novaculite)、碳鈉鋁石(Dawsonite)及白土富勒烯(terra alba fullerene)等的奈米碳粒子等的板狀和粒狀的無機填料。
作為層狀矽酸鹽的具體例,可舉出蒙脫石(montmorillonite)、貝得石(beidellite)、囊脫石(nontronite)、皂石(saponite)、鋰蒙脫石、鋅蒙脫石(sauconite)等的蒙脫石(smectite)系黏土礦物、蛭石、埃洛石(halloysite)、水矽鈉石(kanemite)、斜水矽鈉石(kenyaite)等各種粒土礦物、Li型氟鋰鎂雲母、Na型氟鋰鎂雲母、Li型四矽氟雲母、Na型四矽氟雲母等的膨潤性雲母等。該等可以是天然物亦可以是合成物。該等之中,以蒙脫石、鋰蒙脫石等的蒙脫石系黏土礦物和Li型氟鋰鎂雲母、Na型四矽氟雲母等的膨潤性合成雲母為佳。
無機填料(H成分)之中,以纖維狀或板狀的無機填料為佳,以玻璃纖維、矽灰石(wallastonite)、硼酸鋁晶鬚、鈦酸鉀、雲母及高嶺土、被陽離子交換之層狀矽酸鹽為特佳。又,纖維狀填料的縱橫比係以5以上為佳,以10上為更佳,以20以上為又更佳。
如此的填料係亦可使用乙烯/乙酸乙烯酯共聚物等的熱塑性樹脂和環氧樹脂等的熱硬化性樹脂進行被覆或聚束處理,又,亦可使用胺基矽烷和環氧基矽烷等的偶合劑進行處理。
無機填料(H成分)的含量係相對於100重量份樹脂成分(A成分)以0.05~150重量份為佳,以0.5~100重量份為較佳,以1~70重量份為更佳、以1~50重量份為特佳,以1~30重量份為最佳。含量少於0.05重量份時,增強效果不充分,又,超過150重量份時,因為會產生成形品外觀變差和擠出時股線斷裂等,乃是不佳。
<I成分:難燃助劑>
本發明的樹脂組成物亦可以含有難燃助劑(I成分)。作為在本發明所使用的難燃助劑(I成分),係以使用芳香族樹脂及/或具有形成原纖維性能之含氟聚合物為佳。
作為芳香族樹脂,可舉出例如聚苯醚樹脂、酚樹脂、芳香族環氧樹脂、苯氧樹脂、聚苯硫(polyphenylene sulfide)系樹脂、聚芳香酯(Polyarylate)系樹脂、芳香族聚醯胺系樹及芳香族聚酯醯胺系樹脂等。以燃燒時促進碳化效率高的聚苯醚樹脂、酚樹脂、芳香族環氧樹脂、苯氧樹脂為特佳。所謂本發明的聚苯醚樹脂,係指具有苯醚構造的之苯酚的聚合物或共聚物。
作為聚苯醚樹脂的具體例,可舉出聚(1,4-苯醚)(poly(oxy-1,4-phenylene))、聚(2,6-二甲基苯醚-1,4-二基)、聚(2-甲基-6-乙基苯醚-1,4-二基)、聚(2,6-二乙基苯醚-1,4-二基)、聚(2-乙基-6-正丙基苯醚-1,4-二基)、聚(2,6-二(正丙基)苯醚-1,4-二基)、聚(2-甲基-6-正丁基苯醚-1,4-二基)、聚(2-乙基-6-異丙基苯醚-1,4-二基)、聚(2-甲基-6-羥乙基苯醚-1,4-二基)、聚(2-甲基-6-氯乙基苯醚-1,4-二基)等。該等之中,以聚(2,6-二甲基苯醚-1,4-二基)為特佳。
具有作為苯醚構造之共聚物,可例示2,6-二甲基苯酚與2,3,6-三甲基苯酚之共聚物、2,6-二甲基苯酚與鄰甲酚之共聚物或是2,6-二甲基苯酚與2,3,6-三甲基苯酚及鄰甲酚之共聚物,上述的聚苯醚聚合物之製造方法係沒有特別限定,能夠依照例如美國專利第4788277號說明書所記載之方法等,藉由氧化偶合聚合來製造。
又,聚苯醚樹脂的分子量係例如分子量參數(0.5g/dl氯仿溶液、30℃)還原黏度以0.20~0.70g/dl的範圍為佳,以0.30~0.55dl/g的範圍為更佳。
又,在聚苯醚樹脂中,只要不違反本發明的主旨,含有各種的苯醚單元作為部分構造亦無妨。作為如此的構造,可舉出例如在特開昭63-301222號公報等所記載,可舉出2-(N、N-二烷基甲基)-6-甲基苯醚-1,4-二基單元和2-(N-烷基-N-苯胺基甲基)-6-甲基苯醚-1,4-二基單元等。又,亦包含在聚苯醚樹脂的主鏈中,聯對苯醌(diphenoquinone)等少量鍵結而成者。
在聚苯醚樹脂,亦能夠含有由α,β-不飽和羧酸或其酐等的乙烯性不飽和化合物改性而成之聚苯醚樹脂。使用如此的改性聚苯醚樹脂時,因為與乙烯系化合物聚合物之混合性優良而能夠提供無相剝離等之成形體。作為α,β-不飽和羧酸或其酐的例子,可舉出例如特公昭49-2343號公報、特公平3-52486號公報所記載之順丁烯二酸酐、酞酸、伊康酸酐、戊烯二酸酐、檸康酸酐、烏頭酸酐、NA酸酐(Himic Anhydride;納迪克酸酐)、5-降烯-2-甲基-2-羧酸、或是順丁烯二酸、反丁烯二酸等。以順丁烯二酸酐為特佳。
聚苯醚樹脂係藉由使用上述聚乙烯性不飽和化合物,在有機過氧化物的存在下或非存在下,加熱至聚苯醚樹脂的玻璃轉移溫度以上的溫度來進行改性。在本發明,亦可以使用預先藉由上述聚乙烯性不飽和化合物改性而成之聚苯醚樹脂。又,在製造本發明的樹脂組成物時之同時,藉由添加上述聚乙烯性不飽和化合物亦能夠使其與聚苯醚聚合物反應。
在本發明所使用的酚樹脂,係只要是具有複數酚性羥基的高分子,可以任意,可舉出例如酚醛清漆型、可溶酚醛型及熱反應型的樹脂、或是將該等改性而成的樹脂。該等係未添加硬化劑的未硬化樹脂、半硬化樹脂或硬化樹脂均可。其中,就難燃性、耐衝擊性、經濟性而言,以未添加硬化劑且非反應性之苯酚酚醛清漆樹脂為佳。又,形狀係沒有特別限定,粉碎品、粒狀、碎片狀、粉末狀、針狀、液狀等任一者均可使用。上述酚樹脂係按照必要可單獨使用1種或2種以上的混合物。酚樹脂係沒有特別限定,能夠使用通常市售者。
例如,酚醛清漆型酚樹脂時,能夠藉由將酚類與醛類的莫耳比以1:0.7~1:0.9的方式加入反應槽,進而添加草酸、鹽酸、硫酸、甲苯磺酸等的觸媒後,進行加熱、還原反應來進行。能夠藉由進行用以除去所生成的水之真空脫水或是靜置脫水,並且除去殘留的水及未反應的酚類來得到。該等的樹脂係藉由使用複數的原料成分,能夠得到共縮合酚樹脂,其亦同樣地能夠使用。又,可溶酚醛型酚樹脂時,係藉由將酚類與醛類的莫耳比以1:1~1:2的方式加入反應槽,進而將氫氧化鈉、氨水、其他的鹼性物質加入後,進行與酚醛清漆型酚樹脂同樣的操作來得到。在此,所謂酚類,可舉出苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、瑞香草酚、對第三丁基苯酚、第三丁基兒茶酚、兒茶酚、異丁香酚、鄰甲氧基苯酚、4,4’-二羥基苯基丙烷、柳酸異戊酯、柳酸苄酯、柳酸甲酯、2,6-二-第三丁基-對甲酚等。該等酚類係可按照必要使用1種或2種以上的混合物。另一方面,所謂醛類,可舉出甲醛、三聚甲醛(paraformaldehyde)、聚縮醛(polyoxymethylene)、三烷等。關於該等醛類,亦可按照必要使用1種或2種以上的混合物。關於酚樹脂的分子量亦沒有特別限定,較佳是數量平均分子量為200~2,000,更佳是400~1,500的範圍者,因為成形加工性、經濟性優良,乃是較佳。
在本發明所使用的芳香族環氧樹脂及苯氧樹脂,係使用芳香族多元醇及表鹵醇所合成之環氧樹脂及苯氧樹脂。該等之中,以藉由雙酚A及表氯醇的縮合反應所形成的環氧樹脂及苯氧樹脂為佳。又,作為平均分子量,係以10,000~50,000為佳,以使用10,000~40,000者為更佳。作為芳香族系環氧樹脂的具體例,有東都化成(股)製EpoTohto YD系列等,作為苯氧樹脂的具體例,有東都化成(股)製PhenoTohto等,該等係在市場能夠容易地取得。
芳香族樹脂的含量係平均100重量份樹脂成分(A成分),係以0.1~30重量份為佳,以0.5~25重量份為較佳,以1~20重量份為更佳。
在本發明所使用之具有形成原纖維性能之含氟聚合物,可舉出例如聚四氟乙烯、四氟乙烯系共聚物(例如、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物等)、美國專利第4379910號公報所表示之部分氟化聚合物、由氟化二酚所製造的聚碳酸酯樹脂等。較佳是聚四氟乙烯(以下有稱為PTFE的情形)。
具有形成原纖維性能之聚四氟乙烯(原纖維化PTFE)係具有非常高的分子量,藉由剪切力等的外在作用將PTFE之間結合而顯示成為纖維狀之傾向。其數量平均分子量係以150萬~數千萬的範圍為佳。如此的下限係以300萬為更佳。如此的數量平均分子量係如特開平6-145520號公報所揭示,能夠基於在380℃之聚四氟乙烯的熔融黏度來算出。亦即原纖維化PTFE係使用如此公報所記載的方法測定之在380℃的熔融黏度,以107 ~1013 poise的範圍為佳,以108 ~1012 poise的範圍為更佳。
如此的PTFE係除了固體形狀以外,亦能夠使用水性分散液形態者。又,如此具有形成原纖維性能的PTFE,為了使在樹脂中的分散性提升,而且得到良好的難燃性及機械特性,亦能夠使用與其他樹脂的混合形態之PTFE混合物。又,如在特開平6-145520號公報所揭示,亦適合利用具有將如此的原纖維化PTFE設作芯,並將低分子量的聚四氟乙烯設作殼的構造者。
作為原纖維化的PTFE之市售品,可舉出三井-DuPont FLUORO CHEMICAL(股)的Teflon(註冊商標)6J、DAIKIN工業(股)的Polyflon MPA FA500、F-201L等。作為原纖維化PTFE的水性分散液的市售品,可舉出旭ICI FLUORO POLYMERS(股)製的Fluon A、D-1、AD-936、DAIKIN工業(股)製的Fluon D-1、D-2、三井-DuPont FLUORO CHEMICAL(股)製的Teflon(註冊商標)30J等作為代表。
作為混合形態的原纖維化PTFE,係能夠使用下列方法來得到:(1)將原纖維化PTFE的水性分散液及有機聚合物的水性分散液或溶液混合並進行共沈澱來得到共凝集混合物之方法(特開昭60-258263號公報、特開昭63-154744號公報等所記載之方法);(2)將原纖維化PTFE的水性分散液與經乾燥的有機聚合物粒子混合之方法(特開平4-272957號公報等所記載之方法);(3)將原纖維化PTFE的水性分散液與有機聚合物粒子溶液均勻地混合,並從如此的混合物除去各自的溶劑之方法(特開平06-220210號公報、特開平08-188653號公報等所記載之方法);(4)在原纖維化PTFE的水性分散液中將形成有機聚合物的單體進行聚合之方法(特開平9-95583號公報等所記載之方法);及(5)將PTFE的水性分散液與有機聚合物分散液均勻地混合後,進而在該混合分散液中將乙烯系單體聚合,隨後得到混合物之方法(特開平11-29679號等所記載之方法)。作為該混合形態的原纖維化PTFE的市售品,可例示三菱RAYON(股)的「METABLEN A3800」(商品名)、GE SPECIALTY CHEMICALS公司製「BLENDEX B449」(商品名)及Pacific Interchem Corporation公司製「POLY TS AD001」(商品名)等。作為混合形態的原纖維化PTFE之比率,係如此的混合物100重量%中,原纖維化PTFE以10~80重量%為佳,以15~75重量%為更佳。原纖維化PTFE的比率在如此的範圍時,能夠達成原纖維化PTFE的良好分散性。
具有形成原纖維性能之含氟聚合物的含量,係將100重量份樹脂成分(A成分)設作基準,以0.01~3重量份為佳,以0.01~2重量份為較佳,以0.05~1.5重量份為更佳。又,亦可按照目的,組合前述芳香族樹脂與具有形成原纖維性能之含氟聚合物而使用。
<光安定劑>
在本發明的樹脂組成物係亦可含有光安定劑。作為光安定劑,具體上可舉出例如二苯基酮系化合物、苯并三唑系化合物、芳香族苯甲酸酯系化合物、草酸醯替苯胺系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物及受阻胺系化合物等。
作為二苯基酮系化合物,可舉出二苯基酮、2,4-二羥基二苯基酮、2,2’-二羥基二苯基酮、2,2’,4,4’-四羥基二苯基酮、2-羥基-4-甲氧基二苯基酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯基酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基-5-磺酸基二苯基酮、2-羥基-4-辛氧基二苯基酮等。
作為苯并三唑系化合物,可舉出2-(5-甲基-2-羥苯基)苯并三唑、2-(3,5-二-第三丁基-2-羥苯基)苯并三唑、2-(3,5-二-第三戊基-2-羥苯基)苯并三唑等。
作為芳香族苯甲酸酯系化合物,可舉出柳酸對第三丁基苯酯、柳酸對辛基苯酯等的柳酸烷基苯酯類。
作為草酸醯替苯胺系化合物,可舉出2-乙氧基-2’-乙基草酸雙醯替苯胺、2-乙氧基-5-第三丁基-2’-乙基草酸雙醯替苯胺、2-乙氧基-3’-十二烷基草酸雙醯替苯胺等。
作為氰基丙烯酸酯系化合物,可舉出2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯、氰基-3,3’-二苯基丙烯酸2-乙基己酯等。
作為受阻胺系化合物,可舉出4-乙醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-硬脂醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(苯基乙醯氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苯甲醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-十八烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶等、4-環己氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶等。
光安定劑的含量係相對於平均100重量份樹脂成分(A成分),以0.01~3重量份為佳,以0.03~2重量份為更佳。
<結晶化促進劑>
本發明的樹脂組成物係亦可以含有結晶化促進劑。藉由含有結晶化促進劑,能夠得到機械特性、耐熱性及成形性優良的成形品。
亦即,藉由應用結晶化促進劑,聚乳酸(A-α成分)的成形性、結晶性提升,即便通常的射出成形亦能夠得到充分地結晶化且耐熱性、耐濕熱安定性優良之成形品。並且,能夠大幅度地縮短製造成形品的製造時間,其經濟效果係重大的。
作為結晶化促進劑,亦能夠使用無機系的結晶化核劑及有機系的結晶化之任一者。作為無機系的結晶化核劑,可舉出滑石粉、高嶺土、二氧化矽、合成雲母、黏土、沸石、石墨、碳黑、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈦、碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、硫化鈣、氮化硼、蒙脫石(montmorillonite)、氧化釹、氧化鋁、膦酸苯酯金屬鹽等。為了該等無機系的結晶化核劑在樹脂組成物中的分散性及其效果,以使用各種分散劑處理且一次粒子徑為0.01~0.5μm左右之具有高度分散狀態者為佳。
作為有機系的結晶化核劑,可舉出苯甲酸鈣、苯甲酸鈉、苯甲酸鋰、苯甲酸鉀、苯甲酸鎂、苯甲酸鋇、草酸鈣、對酞酸二鈉、對酞酸二鋰、對酞酸二鉀、月桂酸鈉、月桂酸鉀、肉豆蔻酸鈉、肉豆蔻酸鉀、肉豆蔻酸鈣、肉豆蔻酸鋇、二十八酸鈉(sodium octacosanate)、二十八酸鈣(calcium octacosanate)、硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、硬脂酸鋰、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋇、二十八酸鈉(sodium montanate)、二十八酸鈣(calcium montanate)、苯乙酸鈉、柳酸鈉、柳酸鉀、柳酸鋅、二苯甲酸鋁、β-萘甲酸鈉、β-萘甲酸鈣、環己烷羧酸鈉等的有機羧酸金屬鹽、對甲苯磺酸鈉、磺酸基異酞酸鈉等的有機磺酸金屬鹽。
又,可舉出硬脂醯胺、伸乙基雙月桂醯胺、棕櫚醯胺、羥基硬脂醯胺、芥子醯胺、1,3,5-苯三甲酸參(第三丁基醯胺)等的有機羧醯胺、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚異丙烯、聚丁烯、聚-4-甲戊烯、聚-3-甲基丁烯-1、聚乙烯基環烷、聚乙烯基三烷基矽烷、高熔點聚乳酸、乙烯-丙烯酸共聚物的鈉鹽、苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物的鈉鹽(亦即離子聚合物)、亞苄基山梨糖醇及其衍生物、例如二亞苄基山梨糖醇等。
該等之中,以使用選自滑石粉、及有機羧酸金屬鹽之至少1種為佳。在本發明所使用的結晶化核劑係可以只有1種,亦可併用2種以上。
結晶化核劑的含量係平均100重量份樹脂成分(A成分),以0.01~30重量份為佳,以0.05~20重量份為更佳。
<有機填料>
本發明的樹脂組成物係能夠含有有機填料。藉由含有有機填料,能夠得到機械特性、耐熱性及成形性優良的樹脂組成物。
作為有機填料,以稻殼、木材碎片、豆腐渣、廢紙粉碎材、衣料粉碎材等的碎片狀物、棉纖維、麻纖維、竹纖維、木材纖維、洋麻纖維、黃麻纖維、香蕉纖維、椰子纖維等的植物纖維或由該等植物纖維加工而成之紙漿和纖維素纖維及絹、羊毛、安哥拉毛、開士米羊毛、駱駝毛等的動物纖維等的纖維狀物、聚酯纖維、耐綸纖維、丙烯酸纖維等的合成纖維、紙粉、木粉、纖維素粉末、稻殼粉末、果實殼粉、甲殼素粉末、殼聚糖(chitosan)粉末、蛋白質、澱粉等的粉末狀物。就成形性的觀點,以紙粉、木粉、竹粉、纖維素粉末、洋麻粉末、稻殼粉末、果實殼粉、甲殼素粉末、殼聚糖粉末、蛋白質粉末、澱粉的粉末狀物為佳,以紙粉、木粉、竹粉、纖維素粉末、洋麻粉末為較佳。以紙粉、木粉為更佳,以紙粉為特佳。
該等有機填料係可以使用由天然物直接採取者,亦可以使用將廢紙、廢木材及舊衣等的廢材料再利用者。又,作為木材,係以松樹、杉樹、檜樹、樅樹等的針葉樹材、山毛櫸、椎木、尤加利樹等的擴葉樹材等為佳。
從成形性的觀點,紙粉係可以適合例示含有特別是在加工紙時通常使用的乙酸乙烯酯樹脂系乳膠和丙烯酸樹脂系乳膠等的乳膠系接著劑、聚乙烯醇系接著劑、聚醯胺系接著劑等的熱熔接著劑者。
從成形性及耐熱性的觀點,有機填料的含量係平均100重量份樹脂成分(A成分),以1~300重量份為佳,以5~200重量份為較佳,以10~150重量份為更佳,以15~100重量份為特佳。
<脫模劑>
本發明的樹脂組成物係亦可以含有脫模劑。作為脫模劑,具體上可舉出脂肪酸、脂肪酸金屬鹽、羥基脂肪酸、石蠟、低分子量的聚烯烴、脂肪醯胺、伸烷基雙脂肪醯胺、脂肪族酮、脂肪酸部分皂化酯、脂肪酸低級醇酯、脂肪酸多元醇酯、脂肪酸聚乙二醇酯、改性矽酮等。藉由調配該等,能夠得到機械特性、成形性、耐熱性優良的成形品。
作為脂肪酸係以碳數6~40者為佳,具體上可舉出油酸、硬脂酸、月桂酸、羥基硬脂酸、蘿酸、花生浸烯酸(arachidonic acid)、亞麻油酸、次亞麻油酸(linolenic acid)、蓖麻醇酸、棕櫚酸、二十八酸及該等的混合物等。作為脂肪酸金屬鹽,係以碳數6~40的脂肪酸的鹼(土類)金屬鹽為佳,具體上可舉出硬脂酸鈣、二十八酸鈉、二十酸鈣等。
作為羥基脂肪酸,可舉出2-羥基硬脂酸等。作為石蠟,係以碳數18以上者為佳,可舉出流動石蠟、天然石蠟、微晶蠟、礦脂(petrolatum)等。
作為低分子的聚烯烴,係例如以分子量5000以下者為佳,具體上可舉出聚乙烯蠟、順丁烯二酸改性聚乙烯蠟、氧化型聚乙烯蠟、氯化聚乙烯蠟、聚丙烯蠟等。作為脂肪醯胺,係以碳數6以上者為佳,具體上可舉出油醯胺、芥子醯胺、蘿酸醯胺等。
作為伸烷基雙脂肪醯胺,係以碳數6以上者為佳,具體上可舉出亞甲雙硬脂醯胺、伸乙基雙硬脂醯胺、N,N-雙(2-羥乙基)硬脂醯胺等。作為脂肪族酮,係以碳數6以上者為佳,可舉出高級脂肪族酮等。
作為脂肪酸部分皂化酯,可舉出二十八酸部分皂化酯等。作為脂肪酸低級醇酯,可舉出硬脂酸酯、油酸酯、亞麻油酸酯、次亞麻油酸酯、己二酸酯、蘿酸酯、花生浸烯酸酯、二十八酸酯、異硬脂酸酯等。
作為脂肪酸多元醇酯,可舉出甘油三硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油一硬脂酸酯、新戊四醇四硬脂酸酯、新戊四醇三硬脂酸酯、新戊四醇二肉豆蔻酸酯、新戊四醇一硬脂酸酯、新戊四醇己二酸酯硬脂酸酯、山梨糖醇酐一蘿酸酯等。作為脂肪酸聚乙二醇酯,可舉出聚乙二醇脂肪酸酯、聚三亞甲基二醇(polytrimethylene glycol)脂肪酸酯、聚丙二醇脂肪酸酯等。
作為改性矽酮,可舉出聚醚改性矽酮、高級脂肪酸烷氧基改性矽酮、含高級脂肪酸的矽酮、高級脂肪酸酯改性矽酮、甲基丙烯酸改性矽酮、氟改性矽酮等。
其中,以脂肪酸、脂肪酸金屬鹽、羥基脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酸部分皂化酯、石蠟、低分子量聚烯烴、脂肪醯胺、伸烷基雙脂肪醯胺為佳,以脂肪酸部分皂化酯、伸烷基雙脂肪醯胺為更佳。其中,以二十八酸酯、二十八酸部分皂化酯、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、山梨糖醇酐脂肪酸酯、芥子醯胺、伸乙基雙硬脂醯胺為佳,以二十八酸部分皂化酯、伸乙基雙硬脂醯胺為特佳。
脫模劑係可單獨使用1種類,亦可組合2種類以上而使用。脫模劑的含量係相對於100重量份樹脂成分(A成分),以0.01~3重量份為佳,以0.03~2重量份為更佳。
<抗靜電劑>
本發明的樹脂組成物係亦可含有抗靜電劑。作為抗靜電劑,可舉出(β-月桂醯胺丙醯基)硫酸三甲銨、十二烷基苯磺酸鈉等的第4級銨鹽系、磺酸鹽系化合物、磷酸烷酯系化合物等。抗氧化劑係可使用1種類,亦可組合2種以上而使用。抗氧化劑的含量係相對於100重量份樹脂成分(A成分),以0.05~5重量份為佳,以0.1~5重量份為更佳。
<可塑劑>
本發明的樹脂組成物係亦可含有可塑劑。作為可塑劑,可舉出聚酯系可塑劑、甘油系可塑劑、多元羧酸酯可塑劑、磷酸酯系可塑劑、聚伸烷基二醇系可塑劑、及環氧系可塑劑等。
作為聚酯系可塑劑,可舉出由己二酸、癸二酸、對酞酸、異酞酸、萘二羧酸、二苯基二羧酸等的酸成分與乙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二伸乙甘醇等的二醇成分所形成的聚酯、和聚己內酯等由羥基羧酸所形成的聚酯。該等聚酯係亦可被單官能羧酸或單官能醇封端。
作為甘油系可塑劑,可舉出甘油一硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油一乙醯一月桂酸酯、甘油一乙醯一硬脂酸酯、甘油二乙醯一油酸酯、甘油一乙醯單二十八酸酯等。
作為多元羧酸系可塑劑,可舉出酞酸二甲酯、酞酸二乙酯、酞酸二丁酯、酞酸二庚酯、酞酸二苄酯、酞酸丁基苄酯等的酞酸酯;1,2,4-苯三甲酸三丁酯、1,2,4-苯三甲酸三辛酯、1,2,4-苯三甲酸三己酯等的1,2,4-苯三甲酸酯;己二酸異癸酯、己二酸-正癸基-正辛酯等的己二酸酯;乙醯基檸檬酸三丁酯等的檸檬酸酯;壬二酸雙(2-乙基己基)酯等的壬二酸酯;癸二酸二丁酯、癸二酸雙(2-乙基己基)酯等的癸二酸酯。
作為磷酸酯系可塑劑,可舉出磷酸三丁酯、磷酸參(2-乙基己酯)、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯基-2-乙基己酯等。
作為聚伸烷基二醇系可塑劑,可舉出聚乙二醇、聚三亞甲基二醇、聚丙二醇、聚四亞甲基二醇、聚(環氧乙烷、環氧丙烷)嵌段及/或無規共聚物、雙酚類的環氧乙烷加成聚合物、雙酚類的四氫呋喃加成聚合物等的聚伸烷基二醇或其末端環氧改性化合物、末端酯改性化合物及末端醚改性化合物等的封端劑化合物等。
作為環氧系可塑劑,可舉出由環氧硬脂酸烷酯與大豆油所形成之環氧三甘油酯、及以雙酚A與表氯醇作為原料之環氧樹脂。
作為其他可塑劑之具體例,可舉出新戊二醇二苯甲酸酯、二新戊二醇二苯甲酸酯、三伸乙甘醇-雙(2-乙基丁酸酯)等的脂肪族多元醇的苯甲酸酯、硬脂醯胺等的脂肪醯胺、油酸丁酯等的脂肪酸酯、乙醯基蓖麻醇酸甲酯、乙醯基蓖麻醇酸丁酯等的含氧酸酯、新戊四醇、各種山梨糖醇、聚丙烯酸酯、矽酮油及石蠟類等。
作為可塑劑,選自聚酯系可塑劑及聚伸烷基系可塑劑之至少1種者係特別適合使用,可只有使用1種或併用2種以上。
可塑劑的含量係平均100重量份樹脂成分(A成分),以0.01~30重量份為佳,以0.05~20重量份為較佳,以0.1~10重量份為更佳。在本發明係亦可以將結晶化核劑與可塑劑各自單獨使用,以併用兩者為更佳。
<其他>
又,在本發明,在不違反本發明的宗旨之範圍,亦可含有酚樹脂、三聚氰胺樹脂、熱硬化性聚酯樹脂、矽酮樹脂、環氧樹脂等的熱硬化性樹脂、聚芳香酯樹脂、液晶性聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯硫(polyphenylene sulfide)樹脂、聚碸樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS樹脂)、聚苯乙烯樹脂、高衝擊聚苯乙烯樹脂、間規聚苯乙烯樹脂等的熱塑性樹脂。
又,亦可使其含有含有機、無機系的染料、顏料、例如二氧化鈦等的氧化物、鋁白等的氫氧化物、硫化鋅等的硫化物、紺青等的亞鐵氰化物、亞鉛黃等的鉻酸鹽、硫酸鋇等的硫酸鹽、碳酸鈣等的碳酸鹽、群青等的矽酸鹽、錳紫等的磷酸鹽、碳黑等的碳、青銅粉或鋁粉等的金屬著色劑等。亦可使其含有萘酚綠B等的亞硝基系、萘酚黃S等的硝基系、萘酚紅、克羅姆酞黃(CROMOPHTAL YELLOW)等的偶氮系、酞菁藍和堅牢天空藍(FAST SKYBLUE)等的酞菁系、標準還原藍(indanthrone)等的縮合多環系著色劑等、石墨、氟樹脂等的滑動性改良劑等的添加劑。該等添加劑係可單獨使用或併用2種以上。
<樹脂組成物的製造方法> (i)共存組成物的調製
在本發明,使用聚-L乳酸(A-α-1成分)、聚-D乳酸(A-α-2成分)的混合物作為聚乳酸(A-α成分)時,在與其他的添加劑成分熔融混合之前,以使式(3)及/或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽、聚-L乳酸(A-α-1成分)及聚-D乳酸(A-α-2成分)預先共存為佳。作為使其共存的方法,因為在將該等熱處理時能夠有效率地生成立體複合物結晶,以能夠將聚-L乳酸(A-α-1成分)與聚-D乳酸(A-α-2成分)均勻地混合之方法為佳。如此的共存組成物之調製,係只要將該等熱處理時能夠均勻地混合之方法,任何方法均可,可例示在溶劑的存在下進行之方法,及在無溶劑的存在下進行之方法等。
作為在溶劑的存在下進行調製上述共存組成物之方法,可適合舉出藉由從溶解於溶液的狀態下,再沈澱來得到共存組成物之方法;及藉由加熱將溶劑除去來得到共存組成物之方法等。
在溶劑的存在下進行再沈澱來得到如此的共存組成物時,係首先最初,藉由將聚-L乳酸(A-α-1成分)的聚-D乳酸(A-α-2成分)的共存組成物再沈澱來調製。在此,所謂(A-α-1成分)及(A-α-2成分),係以調製各自溶解於溶劑而成的溶液而混合、或是將兩者一起溶解於溶劑且混合來進行為佳。
在此,聚-L乳酸(A-α-1成分)與聚-D乳酸(A-α-2成分)的重量比(A-α-1成分)/(A-α-2成分)係以成為10/90~90/10的範圍之方式來調製,就有效率地在本發明的樹脂組成物中生成聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)的立體複合物結晶而言,A-α-1成分與A-α-2成分的重量比係以25/75~75/25為較佳,以40/60~60/40為更佳。
溶劑係只要是聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)會溶解者,沒有特別限定,例如以氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷、苯酚、四氫呋喃、N-甲基吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、丁內酯、三烷、六氟異丙醇等之單獨或2種以上混合而成者為佳。
因為式(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽係不溶解於上述溶劑,或是即便溶解於溶劑亦有再沈澱後殘留於溶劑中的情況,因此,藉由再沈澱而得到之聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)混合物、與式(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽係有必要另外混合來調製共存組成物。得到聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)混合物、與式(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽的共存組成物之方法,係只要該等能夠均勻地混合時,沒有特別限定,能夠採用以粉體混合、熔融混合等任何的方法。
隨後,藉由從溶劑的存在下除去溶劑之方法,來一次調製聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)、和式(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽的共存組成物時,係能夠將A-α-1成分及A-α-2成分、和式(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽,各自調製各別使其溶解或分散於溶劑而成之分散液而混合,或是調製將全部成分一起使其溶解或分散於溶劑而成之分散液而混合,然後,藉由加熱使溶劑蒸發來進行。溶劑係只要聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)、和式(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽會溶解者,沒有特別限定,例如以氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷、苯酚、四氫呋喃、N-甲基吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、丁內酯、三烷、六氟異丙醇等之單獨或2種以上混合而成者為佳。因為長時間進行熱處理時有分解的可能性,溶劑的蒸發後(熱處理)之升溫速度係以在短時間進行為佳,但是沒有特別限定。
調製聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)、和式(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽的共存組成物,亦能夠在無溶劑的存在下進行。亦即,能夠採用將預先經粉體化或晶粒化的A-α-1成分、A-α-2成、及(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽,以預定量混合後進行熔融而混合之方法;或是使A-α-1成分及A-α-2成分的任一方熔融後,添加剩餘一方並混合之方法等。
在此,上述粉體或晶粒的大小,係只要各聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)的粉體或晶粒能夠均勻地混合,沒有特別限定,以3mm以下為佳,以1至0.25mm的大小為更佳。熔融混合時,與大小無關而會形成立體複合物結晶,但是將粉體或晶粒均勻地混合後只有進行熔融時,因為粉體或晶粒的直徑為3mm以上的大小時,混合會變為不均勻,致使同元聚乳酸結晶容易析出,乃是不佳。又,用以將上述粉體或晶粒均勻地混合所使用的混合裝置,藉由熔融進行混合時,除了分批式之附有攪拌葉的反應器、連續式的反應器以外,亦可適合使用雙軸或單軸的擠壓機、以粉體混合時可適合使用轉鼓式的粉體混合器、連續式的粉體混合器及各種的碾磨裝置等。
而且,調製如此的共存組成物時,作為環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)、抗氧化劑(C成分)、封端劑(D成分)、水滑石(E成分)、衝擊改質劑(F成分)、難燃劑(G成分)、無機填料(H成分)及其以外的添加劑,亦可預先使無機填料折斷抑制劑、滑劑、紫外線吸收劑、光安定劑、脫模劑、流動改質劑、著色劑、光擴散劑、螢光增白劑、蓄光顏料、螢光顏料、抗靜電劑、抗菌劑、結晶核劑、可塑劑等各種添加劑共存。
特別是在共存組成物的調製階段,預先添加環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)和封端劑(D成分),藉由封端劑與聚乳酸(A成分)的混合更均勻,因為能夠更有效率地封鎖聚乳酸的酸性末端,能夠使所得到的最後樹脂組成物的耐加水分解提升,乃是較佳。又,在共存組成物的調製階段,預先添加受阻酚系化合物、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物、硫醚系化合物等的抗氧化劑,亦能夠使在隨後之共存組成物的熱處理階段之熱安定性提升,乃是特佳。
(ii)共存組成物的熱處理
在本發明,使用聚-L乳酸(A-α-1成分)、聚-D乳酸(A-α-2成分)的混合物作為聚乳酸(A成分)時,在與其他的添加劑成分熔融混合之前,以將聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)與式(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽之共存組成物進行熱處理為佳。所謂如此的熱處理,係指將該組成物在240~300℃的溫度區域保持一定時間。熱處理的溫度係以250~300℃為佳,以260~290℃為更佳。超過300℃時,因為難以抑制分解反應,乃是不佳,小於240℃的溫度時,因為藉由熱處理之均勻混合沒有進展,而難以有效率地生成立體複合物結晶,乃是不佳。熱處理的時間係沒有特別限定,為0.2~60分鐘,以1~20分鐘為佳。熱處理時的環境係在常壓的惰性環境下、或是減壓的任一者均可適用。作為熱處理所使用的裝置、方法,係只要能夠邊進行環境調整邊加熱之裝置、方法,任何方法均可使用。例如能夠採用分批式的反應器、連續式的反應器、雙軸或單軸的擠壓機等、或是使用加壓機、流管式的擠壓機且邊成形邊處理之方法。在此,藉由在無溶劑的存在下使用熔融混合的方法來進行調製聚乳酸(A-α-1成分、A-α-2成分)、和式(3)或式(4)所表示的磷酸酯金屬鹽之共存組成物時,在調製如此的共存組成物之同時,亦能夠達成該共存組成物的熱處理。
(iii)樹脂組成物的調製
本發明的樹脂組成物係藉由將聚乳酸(A成分)(包含前述經熱處理之共存組成物)、環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)、抗氧化劑(C成分)、封端劑(D成分)、水滑石(E成分)、無機填料(F成分)及其他添加劑混合來製造。作為其他添加劑成分(但是,在共存組成物中所含有的成分係除外),可舉出無機填料折斷抑制劑、滑劑、紫外線吸收劑、光安定劑、脫模劑、流動改質劑、著色劑、光擴散劑、螢光增白劑、蓄光顏料、螢光顏料、抗靜電劑、抗菌劑、結晶核劑、可塑劑等任意的添加劑成分。
在製造如此本發明的樹脂組成物時,係能夠採用任意的方法。可舉出例如將聚乳酸(A成分)和其他成分預混合,隨後進行熔融混煉且顆粒化之方法。作為預混合的手段,可舉出諾塔混合機(NAUTA mixer)、V型摻合器、享謝爾混合機、機械化學裝置、擠壓混合機等。在預混合時亦可依照情況而使用擠壓造粒器和壓塊機(briquetting machine)等來進行造粒。預混合後,使用以排氣式雙軸擠壓機為代表之熔融混煉機進行熔融混煉,及使用製粒機等的機器來進行顆粒化。作為熔融混煉機,可舉出享謝爾混合機、混煉輥、恆溫攪拌容器等,以排氣式雙軸擠壓機為佳。此外,亦能夠採用不預混合各成分,而是各自獨立地供給至以雙軸擠壓機為代表之熔融混煉機之方法。
本發明係包含下列步驟之前述樹脂組成物的製造方法:
(i)準備以重量比10:90~90:10的比例將聚乳酸L(A-α-1成分)與聚乳酸D(A-α-2成分)熔融混煉而成之立體複合聚乳酸,
(ii)將下列進行熔融混煉:
(A)100重量份樹脂成分(A成分),該樹脂成分係含有該立體複合聚乳酸;
(B)0.001~10重量份之環狀碳二醯亞胺化合物(B成分),該環狀碳二醯亞胺化合物係含有具有1個碳二醯亞胺基且其第一氮與第二氮係藉由鍵結基鍵結之式(5)所表示的環狀構造,而且形成環狀構造的原子數為8~50;及
(C)0.001~2重量份之抗氧化劑(C成分),該抗氧化劑係選自由受阻酚系化合物、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物及硫醚系化合物所組成群組之至少一種。
本發明係包含前述製造方法,其中樹脂成分(A成分)係含有5~95重%之立體複合聚乳酸(A-α-3)及95~5重量%之熱塑性樹脂(A-β成分),該熱塑性樹脂係選自由芳香族聚酯(A-β-1成分)、聚烯烴(A-β-2成分)及芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)所組成群組之至少一種。
依照本發明的樹脂組成物之製造方法,因為係將環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)使用作為封端劑,能夠防止具有異氰酸酯基之化合物產生游離,能夠在良好的作業環境製造樹脂組成物。
將線狀碳二醯亞胺化合物(R1 -N=C=N-R2 )使用作為具有羧基末端的聚合物之封端劑時,係進行以下的式所表示的反應。式中W係聚合物的主鏈。藉由線狀碳二醯亞胺化合物與羧基反應,在聚合物未端形成醯胺基,且異氰酸酯化合物(R1 NCO)產生游離。
另一方面,將環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)使用作為具有羧基末端的聚合物之封端劑時,係進行以下的式所表示的反應。得知藉由環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)與羧基反應,在聚合物的末端係透過醯胺基而形成有異氰酸酯基(-NCO),異氰酸酯化合物係不會產生游離。
又,本發明所使用的環狀碳二醯亞胺化合物,因為不含有長鏈,所以耐熱性優良而能夠使用於高熔點的聚合物之末端封閉。
<成形品>
本發明係包含由前述樹脂組成物所形成的成形品。作為成形品,可舉出汽車零件、電氣、電子零件、電氣機器外部裝飾零件、OA外部裝飾零件等。
本發明的樹脂組成物係通常能夠得到使用前述方法所製造的顆粒,以此作為原料,能夠使用射出成形、擠壓成形、熱成形、吹氣成形等各種成形方法來製造製品。
在射出成形,不僅是通常的冷流道方式之成形法,而且熱流道方式的成形法亦可以。在如此的射出成形,不僅是通常的成形方法,亦能夠適當地按照目標而使用射出壓縮成形、射出加壓成形、氣體輔助射出成形、發泡成形(亦包含注入超臨界流體者)、嵌件成形、模內塗布成形、絕熱模具成形、急速加熱冷卻模具成形、二色成形、夾層成形及超高速射出成形等的射出成形法來得到成形品。該等各種成形法之優點係已被廣泛地知道。
在擠壓成形,能夠得到各種異形擠出成形品、薄片、薄膜等的製品。又,在薄片、薄膜的成形,亦能夠使用吹塑法、壓延機法、鑄塑法等。而且,亦能夠藉由施行特定的延伸操作來成形作為熱收縮管。
藉由將本發明的樹脂組成物提供至旋轉成形或吹氣成型等,亦能夠得到中空成形品。
將本發明的樹脂組成物成形而成之成形品,係適合於例如電氣、電子零件、OA機器和家電製品的外部裝飾材。例如可例示電腦、個人電腦、遊戲機(家庭用遊戲機、業務用遊戲機、柏青哥及自動販賣機等)、顯示器裝置(CRT、液晶、電漿、投影器及有機EL等)、滑鼠、和印表機、影印機、掃描器及傳真機(包含該等的複合機)等的外部裝飾材和電氣、電子零件、鍵盤的鍵和各種開關等的開關成形品。而且,本發明的成形品在其他廣泛的用途係有用的,例如可舉出行動資訊終端設備(亦即PDA)、行動電話、行動書籍(辭典類等)、可攜式電視、記錄媒體(CD、MD、DVD、下世代高密度光碟、硬碟等)的驅動器、記錄媒體(IC卡、快閃記憶卡(Smart medie)、記憶條(memory stick)等)的讀取裝置、光學相機、數位相機、拋物線形天線、電動工具、VTR、熨斗、吹風機、電鍋、電爐、音響機器、照明機器、冰箱、空調、空氣清淨機、負離子產生器、及打字機等電氣、電子機器,能夠在該等的外部裝飾材等的各種零件應用本發明的成形品。又,亦可應用於各種容器、蓋子、筆記用具本體、裝飾品等的各種雜貨。而且,可舉出燈插座、燈反射器、燈殼、儀表板、中央控制板、導向裝置(deflector)零件、汽車導航器零件、汽車影音零件零件、汽車電腦等車輛用零件。
而且,將本發明的樹脂組成物成形而成之成形品,可藉由施行表面改質來進而賦予其他功能。在此所謂表面改,係指蒸鍍(物理蒸鍍、化學蒸鍍等)、鍍敷(電鍍、無電解鍍敷、熔融鍍敷等)、塗裝、塗覆、印刷等在樹脂成形品的表層上形成新的層而成者,可應用在通常的樹脂成形品所使用的方法。
實施例
以下,藉由實施例來詳述本發明,但是,本發明係不被該等實施例限定。
1.聚乳酸的製造
使用下述製造例所表示的方法來進行製造聚乳酸。又,在製造例中之各值係使用下述的方法求得。
(1)聚合物的重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)
使用凝膠滲透層析法(GPC)測定,並換算成標準聚苯乙烯。GPC測定機器係使用差示折射計島津RID-6A作為檢測器,且使用TOSOH TSKgel G3000HXL作為管柱。測定係藉由將氯仿設作洗提液且在溫度40℃、流速1.0ml/min且注入10μl濃度為1mg/ml(含有1%六氟異丙醇的氯仿)的試料來進行。
(2)羧基濃度
將試料於氮氣流下溶解於純化鄰甲酚後,以溴甲酚藍作為指示劑,並使用0.05規定濃度氫氧化鉀的乙醇溶液進行滴定。
(3)立體複合物結晶化度
使用源自在DSC(TA instrument公司製TA-2920)測定的升溫過程之聚乳酸(A成分)結晶之熔化焓,並依照下述式來評價立體複合物結晶化度。
立體複合物結晶化度=△Hms/(△Hms+△Hmh)×100
[但是,式中△Hmh及△Hms係各自為於差示掃描熱量計(DSC)的升溫過程,在小於190℃所顯現的結晶熔點之熔化焓(△Hmh)及在190℃以上、小於250℃所顯現的結晶熔點之熔化焓(△Hms)。]
又,上述△Hmh及△Hms係藉由使用差示掃描熱量計(DSC)在氮氣環境下、升溫速度20℃/分鐘測定樹脂組成物來求得。
在本發明的實施例、比較例係使用以下的材料。
製造例1-1(A-α-1:聚L-乳酸(PLLA))
相對於100重量份L-丙交酯(武藏野化學研究所(股)製、光學純度為100%),添加0.005重量份辛酸錫,並在氮氣環境下、附有攪拌葉的反應機,於180℃反應2小時,並且相對於辛酸鍚,添加1.2倍當量的磷酸,隨後在13.3Pa除去殘留丙交酯且晶粒化來得到聚L-乳酸。
所得到的聚L-乳的重量平均分子量為15.2萬,熔化焓(△Hmh)為49J/g、熔點(Tmh)為175℃、玻璃轉移點(Tg)為55℃、羧基含量為14eq/ton。
製造例1-2(A-α-2:聚D-乳酸(PDLA))
除了使用D-丙交酯(武藏野化學研究所(股)製、光學純度為100%),代替製造例1-1的L-丙交酯以外,與製造例1-1進行同樣的操作,來得到聚D-乳酸。所得到的聚D-乳酸之重量平均分子量為15.1萬,熔化焓(△Hmh)為48J/g、熔點(Tmh)為175℃、玻璃轉移點(Tg)為55℃、羧基含量為15eq/ton。
製造例1-3(A-α-3:立體複合聚乳酸(scPLA))
將由製造例1-1及1-2所得到的PLLA、PDLA各50重量份所構成之100重量份聚乳酸、及0.1重量份磷酸-2,2’-亞甲雙(4,6-二-第三丁基苯基)鈉(ADEKASTAB NA-11:ADEKA(股)製)使用摻合器混合後,在110℃乾燥5小時並供給至直徑為30mmΦ的排氣式雙軸擠壓機[日本製鋼所(股)製TEX30XSST],於圓筒溫度為250℃、螺桿轉數為250rpm、吐出量為9kg/h、及排氣孔減壓度為3kPa進行熔融擠壓且顆粒化,來得到聚乳酸1。所得到的立體複合聚乳酸的重量平均分子量為13萬、熔化焓(△Hmh)為56.1J/g、熔點(Tms)為220℃、玻璃轉移點(Tg)為58℃、羧基含量為17eq/ton,立體複合物結晶化度為100%。
將結果整理並記載在表1-1中。又,表1-1中的△Hms係在190℃以上、小於250℃所顯現的結晶熔點之熔化焓,△Hmh係在小於190℃所顯現的結晶熔點之熔化焓,Tms係在190℃以上、小於250℃所顯現的結晶熔點,Tmh係在小於190℃所顯現的結晶熔點
2.環狀碳二醯亞胺的製造
依照下述的製造例所表示的方法,進行製造環狀碳二醯亞胺。又,製造例中的各值係使用下述的方法來求得。
(1)藉由NMR來鑑定環狀碳二醯亞胺構造
所合成的環狀碳二醯亞胺化合物之藉由NMR來鑑定,係使用日本電子(股)製JNR-EX270,並藉由1 H-NMR、13 C-NMR來確認。又,溶劑係使用重氯仿。
(2)環狀碳二醯亞胺之藉由IR來鑑定碳二醯亞胺骨架
所合成的環狀碳二醯亞胺化合物之碳二醯亞胺骨架的鑑定,係使用NICOLET(股)製Magna-750並藉由FT-IR確認碳二醯亞胺的特徵之2,100~2,200cm-1 的吸收尖峰來進行。
在本發明的實施例係使用以下的材料。
製造例2-1(B-1成分:環狀碳二醯亞胺(CC1))
將0.11mol鄰硝基苯酚、0.015mol 1,2-二溴乙烷、0.33mol碳酸鉀、200ml N,N-二甲基甲醯胺(DMF)於N2 環境下添加至設置有攪拌裝置及加熱裝置之反應裝置,於130℃反應12小時後,藉由減壓除去DMF,並將所得到的固形物溶解於200ml二氯甲烷,且使用100ml水進行分液3次。使用5g硫酸鈉將有機層脫水,並藉由減壓除去二氯甲烷,來得到中間生成物A(硝基體)。
隨後,將0.1mol中間生成物A、1g 5%鈀碳(Pd/C)、及200ml乙醇/二氯甲烷(70/30)添加至設置有攪拌裝置之反應裝置,並進行氫取代5次,使其在25℃且經常供給氫氣的狀態進行反應,當氫不減少時,結束反應。將Pd/C回收且除去混合溶劑時,得到中間生成物B(胺體)。
隨後,在設置有攪拌裝置及加熱裝置、滴液漏斗之反應裝置,於N2 環境下添加0.11mol二溴化三苯基膦、及150ml 1,2-二氯乙烷且使其攪拌。在此,將在50ml 1,2-二氯乙烷溶解0.05mol中間生成物B及0.25mol三乙胺而成之溶液,於25℃慢慢地滴入,滴入結束後,使其於70℃反應5小時。隨後,將反應溶液過濾,並將濾液使用100ml水進行分液5次。將有機層使用5g硫酸鈉脫水,並藉由減壓除去1,2-二氯乙烷,來得到中間生成物C(三苯基膦體)。
隨後,在設置有攪拌裝置及滴液漏斗之反應裝置,於N2 環境下添加0.11mol二碳酸二-第三丁酯、0.055mol N,N-二甲基-4-胺基吡啶、150ml二氯甲烷且使其攪拌。在此,將於25℃溶解0.05mol中間生成物C而成之100ml二氯甲烷使其慢慢地滴入,滴入後,使其反應12小時。隨後,藉由將除去二氯甲烷而得到的固形物純化來得到CC1。藉由NMR、IR確認CC1的構造之結果,得到下述式所表示的構造(環狀構造中的原子數為10)。
製造例2-2(B-2成分:環狀碳二醯亞胺的製造(CC2))
將0.11mol鄰硝基苯酚、0.025mol四溴新戊四醇(pentaerythrityl bromide)、0.33mol碳酸鉀、200ml N,N-二甲基甲醯胺(DMF)於N2 環境下添加至設置有攪拌裝置及加熱裝置之反應裝置,於130℃反應12小時後,藉由減壓除去DMF,並將所得到的固形物溶解於200ml二氯甲烷,且使用100ml水進行分液3次。使用5g硫酸鈉將有機層脫水,並藉由減壓除去二氯甲烷,來得到中間生成物D(硝基體)。
隨後,將0.1mol中間生成物D、2g 5%鈀碳(Pd/C)、及400ml乙醇/二氯甲烷(70/30)添加至設置有攪拌裝置之反應裝置,並進行氫取代5次,使其在25℃且經常供給氫氣的狀態進行反應,當氫不減少時,結束反應。將Pd/C回收且除去混合溶劑時,得到中間生成物E(胺體)。
隨後,在設置有攪拌裝置及加熱裝置、滴液漏斗之反應裝置,於N2 環境下添加0.11mol二溴化三苯基膦、及150ml 1,2-二氯乙烷且使其攪拌。在此,將在50ml 1,2-二氯乙烷溶解0.25mol中間生成物E及0.25mol三乙胺而成之溶液,於25℃慢慢地滴入,滴入結束後,使其於70℃反應5小時。隨後,將反應溶液過濾,並將濾液使用100ml水進行分液5次。將有機層使用5g硫酸鈉脫水,並藉由減壓除去1,2-二氯乙烷,來得到中間生成物F(三苯基膦體)。
隨後,在設置有攪拌裝置及滴液漏斗之反應裝置,於N2 環境下添加0.11mol二碳酸二-第三丁酯、0.055mol N,N-二甲基-4-胺基吡啶、150ml二氯甲烷且使其攪拌。在此,將於25℃溶解0.025mol中間生成物F而成之100ml二氯甲烷使其慢慢地滴入,滴入後,使其反應12小時。隨後,藉由將除去二氯甲烷而得到的固形物純化來得到CC2。藉由NMR、IR確認CC2的構造之結果,得到下述式所表示的構造(環狀構造中的原子數為12)。
3.聚乳酸樹脂顆粒的製造及評價
依照下述實施例、比較例所表示的方法進行製造聚乳酸(A成分)與添加劑之樹脂組成物顆粒。又,實施例中之各值係使用下述的方法來得。
(1)作業環境的良否
在擠壓、成形作業時,操作者進行評價是否感覺到源自異氰酸酯氣體之刺激氣味,感覺到刺激氣味時評價為×,未感覺到刺激氣味時評價為○。
(2)藉由GC/MS之異氰酸酯氣體的定性-定量
將樹脂組成物顆粒在230℃加熱5分鐘,並藉由熱分解GC/MS分析定性-定量。又,定量係使用以異氰酸酯製成的校正曲線來進行。GC/MS係使用日本電子(股)製GC/MS Jms Q1000GC K9。
(3)耐加水分解性
將樹脂組成物使用射出成形機(東芝機械(股)製:IS-150EN)且在圓筒溫度為230℃、模具溫度為120℃,製成厚度為4mm之ISO測定用的成形片。隨後,將該成形片於80℃×95%RH條件進行濕熱處理200h。依據ISO 527-1、ISO527-2實施拉伸試驗,並從濕熱處理前的拉伸最大應力及濕熱處理後的拉伸最大應力算出[(濕熱處理後的拉伸最大應力/濕熱處理前的拉伸最大應力)×100]。
(4)長期耐熱性
將樹脂組成物使用射出成形機(東芝機械(股)製:IS-150EN)且在圓筒溫度為230℃、模具溫度為120℃,製成厚度為4mm之ISO測定用的成形片。隨後,將該成形片於120℃的熱風循環式乾燥機乾熱處理3000h,來進行乾熱處理。依據ISO 527-1、ISO527-2實施拉伸試驗,並從乾熱處理前的拉伸最大應力及乾熱處理後的拉伸最大應力算出[(乾熱處理後的拉伸最大應力/乾熱處理前的拉伸最大應力)×100]。
(5)附帶凹口衝擊值
將樹脂組成物使用射出成形機(東芝機械(股)製:IS-150EN)且在圓筒溫度為230℃、模具溫度為120℃,成形周期70秒,成形為厚度4mm之依據ISO規格的試片,並在溫度23℃、相對濕度50%的環境下放置24小時後,依據ISO規格測定附帶凹口衝擊值。
(6)難燃性
依照美國Underwriter Laboratories公司所規定的方法(UL94),評價試片厚度為1.5mm之難燃性。
(7)荷重彎曲溫度
將樹脂組成物使用射出成形機(東芝機械(股)製:IS-150EN)且在圓筒溫度為230℃、模具溫度為120℃,成形周期為70秒,成形為4mm之ISO測定用的成形片,並在溫度23℃、相對濕度為50%的環境下放置24小時後,依據ISO75-1及2,在荷重為0.45MPa進行測定。
(8)拉伸斷裂應變
將樹脂組成物使用射出成形機(東芝機械(股)製:IS-150EN)且在圓筒溫度為230℃、模具溫度為120℃,成形周期為70秒,製作4mm之ISO測定用的成形片。依據ISO527-1及527-2,以拉伸速度為5mm/min實施拉伸試驗,來測定試片斷裂時之應變量。
(9)熔融熱安定性
連續成形後,將成形機暫時停止來使樹脂滯留在圓筒內。然後,藉由目視確認在使其滯留10分鐘後成形而得到的成形片之外觀。熔融熱安定性係依照以下的基準來判斷。
○:在成形品無法觀察到銀色條紋。
×:在成形品能夠觀察到銀色條紋。
<A-α成分>
作為A-α成分,係使用在製造例1-1~1-3所調製之A-α-1、A-α-2、A-α-3。
<A-β-1成分>
A-β-1-1:WINTECH POLYMER(股)製DURANEX 300EP
[聚對酞酸丁二酯樹脂]
A-β-1-2:帝人(股)製TR-4550BH[聚對酞酸乙二酯]
<A-β-2成分>
A-β-2-1:三井化學(股)製NOVATEC FA3DA、MVR[240℃、2.16kg]=12cm3 /10分鐘[聚丙烯樹脂]
<A-β-3成分>
A-β-3-1:黏度平均分子量為25,110的直鏈狀芳香族聚碳酸酯粉末(帝人化成(股)製PANLITE-1250WQ(商品名))
<B成分>
B-1:在製造例2-1所製造的環狀碳二醯亞胺(CC1)
B-2:在製造例2-2所製造的環狀碳二醯亞胺(CC2)
<B’成分>
B’-1:日清紡(股)製CARBODILITE LA-1[脂肪族聚碳二醯亞胺]
B’-2:Rhein Chemie Japan(股)製stabaoxl-P[芳香族聚碳二醯亞胺]
<C成分>
C-1:Ciba Specialty Chemicals(股)製Irganox 1076[正十八烷基-3-(3’,5’-二-第三丁基-4’-羥苯基)丙酸酯]
C-2:ADEKA(股)製PEP-24G[雙(2,4-二-第三丁基苯基)新戊四醇二亞磷酸酯]
C-3:CLARIANT JAPAN(股)製Sandostab P-EPQ[肆(2,4-二-第三丁基苯基)[1,1-聯苯基]-4,4’-二基雙亞膦酸酯]
C-4:ADEKA(股)製Adekastab AO-412S[硫丙酸3-月桂酯]
<D成分>
D-1:BASF Japan(股)製ADR-4368CS[含環氧基的丙烯酸-苯乙烯共聚物]
D-2:竹本油脂(股)製BOX-210[2,2-(1,3-伸苯基)雙-2-唑啉]
<E成分>
E-1:協和化學工業(股)製DHT-4A-2[煅燒水滑石]
<F成分>
F-1:三菱RAYON(股)製METABLEN S-2001[矽系核殼橡膠]
F-2:Rohm and Hass(股)製PARALOID BPM500[丙烯酸系核殼橡膠]
F-3:日本A&L(股)製AT-05[丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物]
F-4:住友化學(股)製Bondfast 7M[聚乙烯-甲基丙烯酸環氧丙酯共聚物]
F-5:富士化成工業(股)製TPAE-32[聚醚酯醯胺彈性體]
<G成分>
G-1-1:大八化學工業(股)製PX-200[間苯二酚雙(二-2,6-磷酸二甲苯酯)]
G-1-2:CLARIANT JAPAN(股)Exolit OP1240[二乙基次膦酸鋁]
G-1-3:大平化學產業(股)APA-100[亞磷酸鋁]
G-2-1:CIBA SPECIALTY CHEMICALS(股)製MELAPUR 200[多磷酸三聚氰胺]
G-2-2:日產化學(股)製MC610[異三聚氰酸三聚氰胺]
G-3:神島化學(股)製EP-1[氫氧化鎂]
G-4:日本精鑛(股)製PATOX-K[三氧化銻]
G-5:大日本INK化學工業(股)製EP-100[溴化環氧樹脂]
<H成分>
H-1:日東紡(股)製3PE-937S(平均直徑13μm、切割長度為3mm的切股(chopped strand))
<I成分>
I-1:SABIC INNOVATIVE PLASTICS JAPAN製、SA-120[聚苯醚低聚物]
I-2:DAIKIN工業(股)製FA-500C[四氟乙烯]
實施例1-1
使用在製造例1-1所製造的聚L-乳酸(A-α-1)作為聚乳酸,並使用乾式混合機將表1-2的組成均勻地預混合後,將如此的預混合物從第1供給口供給,並熔融擠壓而顆粒化。在此,所謂第1供給口係指根部的供給口。熔融擠壓係使用具備側螺桿之直徑為30mmΦ的排氣式雙軸擠壓機[日本製鋼所(股)製TEX30XSST]來實施。又,擠壓溫度為C1/C2~C5/C6/C7~C11/D=10℃/240℃/230℃/220℃/220℃,主螺桿的轉速為150rpm、側螺桿的轉速為50rpm、吐出量為20kg/h、排氣孔減壓度為3kPa。
將所得到的顆粒在100℃使用熱風循環式乾燥機乾燥5小時,並使用射出成形機(東芝機械(股)製:IS-150EN)來實施成形並進行評價。將結果顯示在表1-2。
實施例1-2
除了使用在製造例1-2所製造的聚D-乳酸(A-α-2)作為聚乳酸以外,使用與實施例1-1同樣的方法進行顆粒化,並實施其評價。將結果顯示在表1-2。
實施例1-3~1~17、比較例1-1~1-9
除了使用在製造例1-3所製造的立體複合聚乳酸(A-α-3)作為聚乳酸樹脂以外,使用與實施例1-1同樣的方法進行顆粒化,並實施其評價。又,在H-1所使用的組成,係將除了H-1以外的組成使用乾式摻合均勻地預混合後,將如此的預混合物從第1供給口供給,並從第2供給口供給H-1成分。又,在此,所謂第2供給口係指在側螺桿所裝設的供給口。將結果顯示在表1-2~表1-4。又,表中所謂耐加水分解性無法測定,係表示在濕熱處理後,成形品未保留原形而無法實施拉伸試驗。
相對於含有環狀碳二醯亞胺及抗氧化劑的兩方之實施例1-1~1-17係作業環境良好、不會產生異氰酸酯氣體且耐加水分解性優良之材料,只有含有任一方之比較例1-1~1-2及比較例1-8~1-9係耐加水分解大幅度地較差。環狀碳二醯亞胺的添加量和抗氧化劑的添加量係過量之比較例1-3、1-4係耐加水分解變差。含有不是環狀碳二醯亞胺的碳二醯亞胺之比較例1-5~1-6係由於刺激氣味致使作業環境變差,且從GC/MS亦能夠觀察到產生異氰酸酯氣體,並且熔融熱安定性亦變差。只有含有使用碳二醯亞胺的抗氧化劑(C成分)及封端劑(D成分)之比較例1-7係耐加水分解性大幅度地變差。
在實施例1-3、1-5、比較例1-1,藉由NMR來確認樹脂組成物中的環狀碳二醯亞胺B-2成分的含量時,平均100重量份樹脂成分(A成分),實施例1-3係0.6重量份,實施例1-5係7.5重量份,比較例1-1係未檢出環狀碳二醯亞胺而為0重量份。
實施例2-1
使用在製造例1-1所製造的聚L-乳酸(A-α-1)作為聚乳酸,並使用乾式混合機將表2-1的組成均勻地預混合後,將如此的預混合物從第1供給口供給,並熔融擠壓而顆粒化。在此,所謂第1供給口係指根部的供給口。熔融擠壓係使用具備側螺桿之直徑為30mmΦ的排氣式雙軸擠壓機[日本製鋼所(股)製TEX30XSST]來實施。又,擠壓溫度為C1/C2~C5/C6/C7~C11/D=10℃/240℃/230℃/220℃/220℃,主螺桿的轉速為150rpm、側螺桿的轉速為50rpm、吐出量為20kg/h、排氣孔減壓度為3kPa。
將所得到的顆粒在100℃使用熱風循環式乾燥機乾燥5小時,並使用射出成形機(東芝機械(股)製:IS-150EN)來實施成形並進行評價。將結果顯示在表2-2。
實施例2-2
除了使用在製造例1-2所製造的聚D-乳酸(A-α-2)作為聚乳酸以外,使用與實施例1-1同樣的方法進行顆粒化,並實施其評價。將結果顯示在表2-2。
實施例2-3~2-37
除了使用在製造例1-3所製造的立體複合聚乳酸(A-α-3)作為聚乳酸以外,使用與實施例2-1同樣的方法進行顆粒化,並實施其評價。又,在使用I-1之組成,係將除了I-1以外之組成使用乾式摻合均勻地預混合後,將如此的預混合物從第1供給口供給,並將I-1成分從第2供給口供給。又,在此,所謂第2供給口係指在側螺桿所裝設的供給口。將結果顯示在表2-2~表2-5。又,表中所謂耐加水分解性崩塌,係表示在濕熱處理後,成形品未保留原形而無法實施拉伸試驗。
實施例2-1~2-18係作業環境良好、亦無產生異氰酸酯氣體且耐加水分解性、長期耐熱性、附有凹口衝擊值優良之材料。更添加D成分之實施例2-19、2-20係能夠觀察到耐加水分解性更提升。而且,相較於實施例2-19,更添加E-1成分之實施例2-21,係能夠觀察到耐加水分解性更提升之效果。實施例2-22~2~27係藉由含有F成分,能夠觀察到附有凹口衝擊值提升、作業環境良好且亦無產生異氰酸酯氣體,而且耐加水分解性、長期耐熱性亦優良之材料。實施例2-28~2-37係進而賦予難燃性,同時作業環境良好且亦無產生異氰酸酯氣體,而且耐加水分解性、長期耐熱性、附有凹口衝擊值亦優良之材料。
實施例3-1
使用在製造例1-1所製造的聚L-乳酸(A-α-1)作為聚乳酸,並使用乾式混合機將表3-2的組成均勻地預混合後,將如此的預混合物從第1供給口供給,並熔融擠壓而顆粒化。在此,所謂第1供給口係指根部的供給口。熔融擠壓係使用具備側螺桿之直徑為30mmΦ的排氣式雙軸擠壓機[日本製鋼所(股)製TEX30XSST]來實施。又,擠壓溫度為C1/C2~C5/C6/C7~C11/D=10℃/240℃/230℃/220℃/220℃,主螺桿的轉速為150rpm、側螺桿的轉速為50rpm、吐出量為20kg/h、排氣孔減壓度為3kPa。
將所得到的顆粒在100℃使用熱風循環式乾燥機乾燥5小時,並使用射出成形機(東芝機械(股)製:IS-150EN)來實施成形並進行評價。將結果顯示在表3-2。
實施例3-2
除了使用在製造例1-2所製造的聚D-乳酸(A-α-2)作為聚乳酸以外,使用與實施例3-1同樣的方法進行顆粒化,並實施其評價。將結果顯示在表3-2。
實施例3-3~3-34
除了使用在製造例1-3所製造的立體複合聚乳酸(A-α-3)作為聚乳酸以外,使用與實施例3-1同樣的方法進行顆粒化,並實施其評價。又,在使用I-1之組成,係將除了I-1以外之組成使用乾式摻合均勻地預混合後,將如此的預混合物從第1供給口供給,並將I-1成分從第2供給口供給。又,在此,所謂第2供給口係指在側螺桿所裝設的供給口。將結果顯示在表3-2~表3-5。又,表中所謂耐加水分解性崩塌,係表示在濕熱處理後,成形品未保留原形而無法實施拉伸試驗。
實施例3-1~3-15之樹脂組成物係作業環境良好、亦無產生異氰酸酯氣體、荷重彎曲溫度、拉伸斷裂應變、附有凹口衝擊值、耐加水分解性優良之材料。更添加D成分之實施例3-16、3-17係能夠觀察到耐加水分解性更提升。而且,更添加E-1成分之實施例3-18,係能夠觀察到耐加水分解性更提升之效果、且荷重彎曲溫度、附有凹口衝擊值、拉伸斷裂應變亦優良之材料。實施例3-19~3-24係藉由含有F成分,能夠觀察到附有凹口衝擊值及拉伸斷裂應變提升、作業環境良好且亦無產生異氰酸酯氣體,而且荷重彎曲溫度、耐加水分解性亦優良之材料。實施例3-25~3-34係進而賦予難燃性,同時作業環境良好且亦無產生異氰酸酯氣體,而且荷重彎曲溫度、附有凹口衝擊值、拉伸斷裂應變、耐加水分解性亦優良之材料。
實施例4-1
使用在製造例1-1所製造的聚L-乳酸(A-α-1)作為聚乳酸,並使用乾式混合機將表4-2的組成均勻地預混合後,將如此的預混合物從第1供給口供給,並熔融擠壓而顆粒化。在此,所謂第1供給口係指根部的供給口。熔融擠壓係使用具備側螺桿之直徑為30mmΦ的排氣式雙軸擠壓機[日本製鋼所(股)製TEX30XSST]來實施。又,擠壓溫度為C1/C2/C3~C11/D=10℃/230℃/250℃/250℃,主螺桿的轉速為200rpm、側螺桿的轉速為50rpm、吐出量為20kg/h、排氣孔減壓度為3kPa。
將所得到的顆粒在80℃使用熱風循環式乾燥機乾燥5小時,並使用射出成形機(東芝機械(股)製:IS-150EN)來實施成形並進行評價。將結果顯示在表4-2。
實施例4-2
除了使用在製造例1-2所製造的聚D-乳酸(A-α-2)作為聚乳酸以外,使用與實施例4-1同樣的方法進行顆粒化,並實施其評價。將結果顯示在表4-2。
實施例4-3~4-35
除了使用在製造例1-3所製造的立體複合聚乳酸(A-α-3)作為聚乳酸以外,使用與實施例4-1同樣的方法進行顆粒化,並實施其評價。又,在使用I-1之組成,係將除了I-1以外之組成使用乾式摻合均勻地預混合後,將如此的預混合物從第1供給口供給,並將I-1成分從第2供給口供給。又,在此,所謂第2供給口係指在側螺桿所裝設的供給口。將結果顯示在表4-2~表4-5。又,表中所謂耐加水分解性崩塌,係表示在濕熱處理後,成形品未保留原形而無法實施拉伸試驗。
實施例4-1~4-15之樹脂組成物係作業環境良好、亦無產生異氰酸酯氣體、耐加水分解性、熔融熱安定性優良之材料。更添加D成分之實施例4-16、4-17係能夠觀察到耐加水分解性更提升。而且,更添加E-1成分之實施例4-18,係能夠觀察到耐加水分解性更提升之效果。實施例4-19~4-24係藉由含有F成分,能夠觀察到耐加水分解性更提升之效果。實施例4-25~4-35係進而賦予難燃性,同時作業環境良好且亦無產生異氰酸酯氣體,而且耐加水分解性、熔融熱安定性亦優良之材料。
發明效果
本發明之樹脂組成物係耐加水分解性優良、環境負荷少。依照本發明之製造方法,藉由添加環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)及抗氧化劑(C成分),能夠防止具有異氰酸酯基的化合物產生游離,能夠在良好的作業環境下製造環境負荷少的樹脂組成物。
產業上之可利用性
本發明的樹脂組成物係能夠使用於電氣、電子零件、OK機器和家電製品的外部裝飾材。

Claims (17)

  1. 一種樹脂組成物,其係含有:(A)100重量份樹脂成分(A成分),該樹脂成分係含有聚乳酸(A-α成分);(B)0.001~10重量份之環狀碳二醯亞胺化合物(B成分),該環狀碳二醯亞胺化合物係含有具有1個碳二醯亞胺基且其第一氮與第二氮係藉由鍵結基而鍵結成以下述式(5)所表示的環狀構造,而且直接形成環狀構造的原子數為8~50;及(C)0.001~2重量份之抗氧化劑(C成分),該抗氧化劑係選自由受阻酚系化合物、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物及硫醚系化合物所組成群組之至少一種, (式中,Q係下述式(5-1)、(5-2)或(5-3)所表示之2~4價的鍵結基) -X3 - (5-3) (式中,Ar1 及Ar2 係各自獨立地為2~4價之碳數5~15的芳香族基,R1 及R2 係各自獨立地為2~4價之碳數1~20的脂肪族基、2~4價之碳數3~20的脂環族基、該等的組合、或該等脂肪族基、脂環族基及2~4價之碳數5~15的芳香族基之組合,s係0~10的整數;k係0~10的整數;X1 及X2 係各自獨立地為2~4價之碳數1~20的脂肪族基、2~4價之碳數3~20的脂環族基、2~4價之碳數5~15的芳香族基、或該等的組合;X3 係2~4價之碳數1~20的脂肪族基、2~4價之碳數3~20的脂環族基、2~4價之碳數5~15的芳香族基、或該等的組合,但是,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 係亦可含有雜原子;又,Q為2價的鍵結基時,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 係全部為2價的基;Q為3價的鍵結基時,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 之中一個為3價的基;Q為4價的鍵結基時,Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 及X3 之中一個為4價的基、或二個為3價的基)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物,其中環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)係下述(6)所表示之化合物, (式中,Qa 係下述式(6-1)、(6-2)或(6-3)所表示之2價的鍵結基) -Xa 3 - (6-3)(式中,Ara 1 、Ara 2 、Ra 1 、Ra 2 、Xa 1 、Xa 2 、Xa 3 、sa 及ka 係各自與式(5-1)~(5-3)的Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 、X3 、s及k相同,但是該等係2價的基)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物,其中環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)係下述(7)所表示之化合物, 式中,Qb 係下述式(7-1)、(7-2)或(7-3)所表示之3價的鍵結基,Y係原子、原子團或聚合物, -Xb 3 - (7-3)式中,Arb 1 、Arb 2 、Rb 1 、Rb 2 、Xb 1 、Xb 2 、Xb 3 、sb 及kb 係各自與式(5-1)~(5-3)的Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 、X3 、s及k相同,但是該等之中的一個係3價的基。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物,其中環狀碳二醯亞胺化合物(B成分)係下述(8)所表示之化合物, 式中,Qc 係下述式(8-1)、(8-2)或(8-3)所表示之4價的鍵結基,Z1 及Z2 係各自獨立為原子、原子團或聚合物;Z1 及Z2 係亦可以互相鍵結而形成環狀結構, -Xc 3 - (8-3)Arc 1 、Arc 2 、Rc 1 、Rc 2 、Xc 1 、Xc 2 、Xc 3 、sc 及kc 係各自與式(5-1)~(5-3)的Ar1 、Ar2 、R1 、R2 、X1 、X2 、X3 、s及k相同。但是,Arc 1 、Arc 2 、Rc 1 、Rc 2 、Xc 1 、Xc 2 及Xc 3 係該等之中的一個係4價的基、或二個為3價的基。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物,其中樹脂成分(A成分)係含有5~95重量%之聚乳酸(A-α成分)及95~5重量%選自由芳香族聚酯(A-β-1成分)、聚烯烴(A-β-2成分)及芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)所組成群組 之至少一種的熱塑性樹脂(A-β成分)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物,其中聚乳酸(A-α成分)係含有主要由L-乳酸單元所構成的聚-L乳酸(A-α-1成分)及主要由D-乳酸單元所構成的聚-D乳酸(A-α-2成分),A-α-1成分與A-α -2成分的重量比係在10:90~90:10的範圍。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之樹脂組成物,其中聚L-乳酸(A-α-1成分)係含有90莫耳%以上的L-乳酸單元,且聚D-乳酸(A-α-2成分)係含有90莫耳%以上的D-乳酸單元。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之樹脂組成物,其中聚乳酸(A成分)係使用在差示掃描型熱量計(DSC)測定的升溫過程之熔化焓(melting enthalpy)而以下述式所表示的立體複合物結晶化度為80%以上,立體複合物結晶化度=△Hms/(△Hms+△Hmh)×100[但是,式中,△Hmh及△Hms係各自在差示掃描型熱量計(DSC)的升溫過程,在小於190℃所顯現的結晶熔點之熔化焓(△Hmh),及在190以上且小於250℃所顯現的結晶熔點之熔解焓(△Hms)]。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物,其中相對於100重量份樹脂成分(A成分),含有0.001~10重量份之選自環氧化合物、唑啉化合物及化合物所組成群組之至少一種封端劑(D成分)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物,其中相對於100重量份樹脂成分(A成分),含有0.01~0.3重量份之水 滑石(E成分)。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物,其中相對於100重量份樹脂成分(A成分),含有2~100重量份之衝擊改質劑(F成分)。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物,其中相對於100重量份樹脂成分(A成分),含有1~100重量份之選自由磷系難燃劑(G-1成分)、氮系難燃劑(G-2成分)、金屬氫氧化物系難燃劑(G-3成分)、金屬氧化物系難燃劑(G-4成分)及溴系難燃劑(G-5成分)所組成群組之至少一種的難燃劑(G成分)。
  13. 一種成形品,其係由如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物所形成。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之成形品,其係藉由射出成形、擠壓溫度、熱成形、吹氣成形或發泡成形來成形。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之成形品,其係汽車零件、電氣、電子零件、電氣機器外裝零件或OA外裝零件。
  16. 一種如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物之製造方法,其係包含下列步驟:(i)準備以重量比10:90~90:10的比例將聚乳酸L(A-α-1成分)與聚乳酸D(A-α-2成分)熔融混煉而成之立體複合聚乳酸,(ii)將下列進行熔融混煉:(A)100重量份樹脂成分(A成分),該樹脂成分係含有該立體複合聚乳酸; (B)0.001~10重量份之環狀碳二醯亞胺化合物(B成分),該環狀碳二醯亞胺化合物係含有具有1個碳二醯亞胺基且其第一氮與第二氮係藉由鍵結基而鍵結成式(5)所表示的環狀構造,而且直接形成環狀構造的原子數為8~50;及(C)0.001~2重量份之抗氧化劑(C成分),該抗氧化劑係選自由受阻酚系化合物、亞磷酸酯系化合物、亞膦酸酯系化合物及硫醚系化合物所組成群組之至少一種。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之製造方法,其中樹脂成分(A成分)係含有5~95重%之立體複合聚乳酸(A-α-3)及95~5重量%之熱塑性樹脂(A-β成分),該熱塑性樹脂係選自由芳香族聚酯(A-β-1成分)、聚烯烴(A-β-2成分)及芳香族聚碳酸酯(A-β-3成分)所組成群組之至少一種。
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