WO2016158175A1 - バインダー樹脂組成物 - Google Patents

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binder resin
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聖司 西岡
鈴木 正博
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住友精化株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a binder resin composition and an inorganic fine particle-dispersed paste composition containing the resin composition.
  • a molding binder polyvinyl butyral (PVB), ethyl cellulose (EC), carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), acrylic polymer, and the like are used. It is preferable that the binder component completely disappears during sintering. However, the above-mentioned binder is difficult to decompose, and if heated simply, a binder residue remains in the formed ceramic, which adversely affects the performance of the ceramic.
  • An aliphatic polycarbonate resin such as polypropylene carbonate and polyethylene carbonate has been studied as a binder that does not require oxygen during sintering and can undergo endothermic decomposition.
  • the decomposition temperature of these resins may be too low depending on the production process (see Patent Document 1). Therefore, as a means for solving the problem, a method of increasing the decomposition temperature by sealing the molecular chain end is known (see Patent Document 2 and Non-Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a binder resin composition capable of accurately controlling the decomposition temperature and an inorganic fine particle-dispersed paste composition containing the resin composition.
  • the inventors of the present invention have arbitrarily selected a resin in which the end of the aliphatic polycarbonate resin is sealed with a sealing agent (terminal sealing agent) and a resin that is not sealed. By mixing at a ratio, it was found that the decomposition start temperature can be controlled almost arbitrarily within the range of the decomposition start temperatures of both resins. As a result of further studies, the present invention has been completed.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and m is 40 (It is an integer of ⁇ 23000)
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and X and Y May be the same or different, and is a group having at least one functional group selected from a carboxy group, an ester group, a carbamate group, a silicate group, an isocyanate group, an ether group, an acetal group, and a halogen atom at the terminal.
  • N is an integer from 40 to 23000)
  • the binder resin composition of the present invention has an excellent effect that the decomposition temperature can be accurately controlled.
  • 2 is a thermal decomposition curve of the resin compositions obtained in Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 and 2.
  • 5 is a graph showing the relationship between the composition ratio of the resin compositions obtained in Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 and 2 and the thermal decomposition start temperature.
  • 3 is a graph showing the relationship between the composition ratios of the resin compositions obtained in Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 and 2 and the 50 mass% decomposition temperature.
  • the binder resin composition of the present invention has the formula (1):
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and m is 40 (It is an integer of ⁇ 23000)
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and X and Y May be the same or different, and is a group having at least one functional group selected from a carboxy group, an ester group, a carbamate group, a silicate group, an isocyanate group, an ether group, an acetal group, and a halogen atom at the terminal.
  • N is an integer from 40 to 23000
  • an end-capped aliphatic polycarbonate resin is an integer from 40 to 23000.
  • the binder resin composition of the present invention is as if it is a single resin according to the mixing ratio of each resin. Therefore, the decomposition temperature of the binder resin composition can be accurately controlled.
  • the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group is preferable.
  • the alkyl group is substituted with one or more substituents selected from, for example, an alkoxy group, an ester group, a silyl group, a sulfanyl group, a cyano group, a nitro group, a sulfo group, a formyl group, an aryl group, a halogen atom, and the like. It may be.
  • the aryl group has 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 14 carbon atoms.
  • the aryl group include a phenyl group, an indenyl group, a naphthyl group, a tetrahydronaphthyl group, and the like.
  • the aryl group is, for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, or a tert-butyl group, or another aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group.
  • An alkoxy group, an ester group, a silyl group, a sulfanyl group, a cyano group, a nitro group, a sulfo group, a formyl group, a halogen atom and the like, may be substituted.
  • n and m are integers of 40 to 23000, preferably 200 to 5000. n and m may be the same or different, but n and m are preferably closer, and the ratio of n to m (n / m) is preferably 0.5 to 2.0, more preferably 0.7 to 1.3. .
  • X and Y are groups other than a hydroxy group at the end, and at least one selected from a carboxy group, an ester group, a carbamate group, a silicate group, an isocyanate group, an ether group, an acetal group, and a halogen atom.
  • a group having a terminal functional group is preferable, and a group having at least one functional group selected from a carboxy group, an ester group, a carbamate group, and an isocyanate group at the terminal is preferable from the viewpoint of easy sealing reaction.
  • Examples of the method for producing the aliphatic polycarbonate resin include a method of polymerizing epoxide and carbon dioxide.
  • the epoxide used for producing the aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (1) or the formula (2) is not particularly limited, for example, ethylene oxide, propylene oxide, 1,2 -Butylene oxide, 2,3-butylene oxide, isobutylene oxide, 1-pentene oxide, 2-pentene oxide, 1-hexene oxide, 1-octene oxide, 1-dodecene oxide, cyclopentene oxide, cyclohexene oxide, styrene oxide, vinyl Cyclohexane oxide, 3-phenylpropylene oxide, 3,3,3-trifluoropropylene oxide, 3-naphthylpropylene oxide, 2-phenoxypropylene oxide, 3-naphthoxypropylene oxide, butadiene monooxide, 3-vinyloxypropylene oxide Sid and 3-trimethylsilyloxypropylene oxide.
  • the aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (1) and the aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (2) may be the same or different, but polyethylene carbonate, polypropylene carbonate, and polybutylene. At least one selected from the group consisting of carbonates is preferred, and polyethylene carbonate and / or polypropylene carbonate is more preferred.
  • the polymerization reaction between the epoxide and carbon dioxide is preferably performed in the presence of a metal catalyst.
  • metal catalysts examples include zinc-based catalysts, aluminum-based catalysts, chromium-based catalysts, and cobalt-based catalysts.
  • a zinc-based catalyst and / or a cobalt-based catalyst is preferable because of high polymerization activity in the polymerization reaction of epoxide and carbon dioxide, and a zinc-based catalyst is more preferable from the viewpoint of obtaining a high molecular weight product.
  • Examples of zinc-based catalysts include organic zinc catalysts such as zinc acetate, diethyl zinc, and dibutyl zinc; primary amines, divalent phenols (benzene diols), aromatic dicarboxylic acids, aromatic hydroxy acids, aliphatic dicarboxylic acids, fatty acids And an organic zinc catalyst obtained by reacting a compound such as a group monocarboxylic acid with a zinc compound.
  • organic zinc catalysts an organic zinc catalyst obtained by reacting a zinc compound, an aliphatic dicarboxylic acid and an aliphatic monocarboxylic acid is preferable because it has higher polymerization activity, and zinc oxide, glutaric acid and acetic acid are preferred.
  • An organozinc catalyst obtained by reacting is more preferable.
  • the use amount of the metal catalyst used in the polymerization reaction is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.005 mol or more, from the viewpoint of promoting the progress of the polymerization reaction with respect to 1 mol of epoxide, and an effect commensurate with the use amount. From the viewpoint of obtaining the above, it is preferably 0.2 mol or less, more preferably 0.1 mol or less.
  • a reaction solvent may be used as necessary.
  • the reaction solvent is not particularly limited, but various organic solvents can be used.
  • the organic solvent include aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane, decane, and cyclohexane; aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, and xylene; methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1, Halogenated hydrocarbons such as 1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, ethyl chloride, trichloroethane, 1-chloropropane, 2-chloropropane, 1-chlorobutane, 2-chlorobutane, 1-chloro-2-methylpropane, chlorobenzene, bromobenzene Solvents; ether solvents such as dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methylte
  • the amount of the reaction solvent used is preferably 100 to 10,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxide from the viewpoint of allowing the reaction to proceed smoothly.
  • the method of polymerizing the epoxide and carbon dioxide in the presence of a metal catalyst is not particularly limited.
  • an autoclave is charged with an epoxide, a metal catalyst, and, if necessary, a promoter, a reaction solvent, etc., and then mixed.
  • carbon dioxide is injected and reacted.
  • the amount of carbon dioxide used in the polymerization reaction is preferably 0.5 to 10 moles, more preferably 0.6 to 5 moles, and even more preferably 0.7 to 3 moles per mole of epoxide.
  • the working pressure of carbon dioxide used in the polymerization reaction is not particularly limited, but is preferably 0.1 MPa or more, more preferably 0.2 MPa or more, further preferably 0.5 MPa or more, from the viewpoint of smoothly proceeding the reaction. From the viewpoint of obtaining an effect commensurate with the pressure, it is preferably 20 MPa or less, more preferably 10 MPa or less, and even more preferably 5 MPa or less.
  • the polymerization reaction temperature in the polymerization reaction is not particularly limited, but from the viewpoint of shortening the reaction time, it is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, and further preferably 30 ° C. or higher. From the viewpoint of improving the rate, it is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower, and further preferably 60 ° C. or lower.
  • the polymerization reaction time cannot be determined unconditionally because it varies depending on the polymerization reaction conditions, but it is usually preferably about 1 to 40 hours.
  • an end-capping agent is continued after the polymerization reaction. And a method of reacting the isolated aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (1) with an end-capping agent.
  • Examples of the end capping agent include carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, and benzoic acid; acid anhydrides such as acetic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, and pyromellitic anhydride; acetyl Acid halides such as chloride, propionic acid chloride, benzoic acid chloride, p-toluenesulfonic acid chloride, oxalyl chloride, succinic acid dichloride, adipic acid dichloride, terephthalic acid dichloride; methyl isocyanate, ethyl isocyanate, phenyl isocyanate, benzyl isocyanate, 1 Isocyanate compounds such as 1,6-hexamethylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate; organic silicate compounds such as methyl silicate, e
  • Examples of the method of reacting the aliphatic polycarbonate resin and the end-capping agent include a method of reacting in an organic solvent and a method of reacting by melt kneading.
  • the organic solvent used for the reaction between the aliphatic polycarbonate resin and the end capping agent is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve the aliphatic polycarbonate resin and does not react with the end capping agent.
  • Aromatic hydrocarbon solvents such as xylene; halogenated hydrocarbon solvents such as dichloromethane (methylene chloride), chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene; dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane Ether solvents such as 1,3-dioxolane; ester solvents such as ethyl acetate, n-propyl acetate and isopropyl acetate; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and mayyl isobutyl ketone; N, N-dimethylformamide Amide solvents such as N, N-d
  • a catalyst may or may not be used.
  • Catalysts used for the reaction with the end-capping agent include amine compounds such as triethylamine, tripropylamine, tributylamine, and 4,4-dimethylaminopyridine; nitrogen-containing heterocyclic compounds such as pyridine and N-methylimidazole; trimethyl Organophosphorus compounds such as phosphine, triethylphosphine, triphenylphosphine; organotin compounds such as dibutyltin and tin octoate.
  • the amount of the catalyst used is preferably about 0.01 to 1 mol per 1 mol of the end-capping agent.
  • Examples of the apparatus used for carrying out the reaction between the aliphatic polycarbonate resin and the end-capping agent by melt kneading include kneading machines such as rolls, extruders, Banbury mixers, plast mills, and Brabenders.
  • the reaction temperature between the aliphatic polycarbonate resin and the end-capping agent is not particularly limited, but when reacting in an organic solvent, the reaction can be performed at a temperature of about 20 to 120 ° C. When the reaction is performed by melt kneading, for example, the reaction can be performed at a temperature of about 80 to 200 ° C.
  • the amount of the end-capping agent used can be adjusted according to the amount of the end group when controlling the end-capping amount.
  • the amount is preferably 0.3 parts by mass or more, and is preferably 5 parts by mass or less from the viewpoint of preventing performance deterioration as a binder due to excess residual end-capping agent.
  • the use amount of the terminal blocking agent is preferably 0.3 to 5 parts by mass, more preferably 0.5 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aliphatic polycarbonate resin.
  • the weight average molecular weight of the aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (1) or the formula (2) is an aliphatic polycarbonate resin when the binder resin composition is mixed with inorganic fine particles and used as an inorganic fine particle dispersed paste composition. From the viewpoint of stably dispersing inorganic fine particles therein, it is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, and even more preferably 100,000 or more, and the handleability is reduced due to the lower solubility of the binder resin composition in the solvent. From the viewpoint of avoidance, it is preferably 2,000,000 or less, more preferably 1,000,000 or less, and further preferably 500,000 or less.
  • the molecular weight distribution (mass average molecular weight / number average molecular weight) of the aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (1) or formula (2) is preferably 1.0 to 20.0 from the viewpoint of easy control of the binder solution viscosity. More preferably, it is 1.0 to 15.0, and still more preferably 1.0 to 10.0.
  • a method for producing the binder resin composition of the present invention a method in which the aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (1) and the end-capped aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (2) are mixed at an arbitrary ratio, respectively. Is mentioned.
  • the blending ratio of the aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (1) and the end-capped aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (2) is appropriately determined according to the target thermal decomposition temperature.
  • the polycarbonate resin is preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 80/20.
  • the binder resin composition of the present invention may contain additives such as a thixotropic agent, a surfactant, a plasticizer, and a storage stabilizer, as necessary.
  • Examples of the thixotropic agent include fatty acid amide, silica fine particles, and organic bentonite.
  • the surfactant include polyoxyethylene surfactants and fatty acid ester surfactants.
  • examples of the plasticizer include polyether polyol and phthalate ester.
  • examples of the storage stabilizer include amine compounds, carboxylic acid compounds, phosphorus compounds, sulfur compounds, and triazole compounds.
  • the additive content in the binder resin composition of the present invention is 100 binder resin (total of the aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (1) and the end-capped aliphatic polycarbonate resin represented by the formula (2)). Preferably it is 30 mass parts or less with respect to a mass part, More preferably, it is 20 mass parts or less.
  • a slurry is produced by mixing the binder resin composition of the present invention, an inorganic powder such as a solvent and ceramics, and additives as necessary, and a product having a desired shape is produced by molding and sintering. be able to.
  • the present invention further provides an inorganic fine particle-dispersed paste composition containing the binder resin composition of the present invention, inorganic fine particles, and a solvent.
  • the inorganic fine particles are not particularly limited, but at least one selected from the group consisting of conductor particles, ceramic powder, glass powder, and inorganic phosphor fine particles is preferable.
  • Examples of the conductive particles include metal particles made of copper, iron, nickel, palladium, platinum, gold, silver, aluminum, tungsten, alloys thereof, and the like.
  • the ceramic powder examples include powders of alumina, zirconia, titanium oxide, barium titanate, alumina nitride, silicon nitride, boron nitride, silicon carbide, and the like.
  • nano ITO titanium oxide used for transparent electrode material, nano titanium oxide used for a dye-sensitized solar cell, etc. can be used suitably.
  • the glass powder examples include various silicon oxides such as CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 , MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 , LiO 2 —Al 2 O 3 —SiO 2 , and bismuth oxide glass. And glass powders such as silicate glass, lead glass, zinc glass, and boron glass.
  • glass powder PbO—B 2 O 3 —SiO 2 mixture, BaO—ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 mixture, ZnO—Bi 2 O 3 —B 2 O 3 —SiO 2 mixture, Bi 2 O 3 —B 2 O 3 —BaO—CuO mixture, Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 —SrO mixture, ZnO—Bi 2 O 3 —B 2 O 3 mixture, Bi 2 O 3 —SiO 2 mixture, P 2 O 5 —Na 2 O—CaO—BaO—Al 2 O 3 —B 2 O 3 mixture, P 2 O 5 —SnO mixture, P 2 O 5 —SnO—B 2 O 3 mixture, P 2 O 5 —SnO—SiO 2 mixture, CuO—P 2 O 5 —RO mixture, SiO 2 —B 2 O 3 —ZnO—Na 2 O—Li 2 O—Na
  • Examples of the inorganic phosphor fine particles include BaMgAl 10 O 17 : Eu, Zn 2 SiO 4 : Mn, (Y, Gd) BO 3 : Eu, and the like.
  • the content of the binder resin composition in the inorganic fine particle-dispersed paste composition is such that the dispersibility of the inorganic fine particles is reduced with respect to 100 parts by mass of the inorganic fine particles. Is preferably 0.001 part by mass or more, more preferably 0.01 part by mass or more, and still more preferably 0.1 part by mass or more, when the inorganic fine particle dispersed paste composition is sintered. From the viewpoint of reducing a decomposition product generated by excessive decomposition of the group polycarbonate resin and obtaining a dense sintered body, it is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and further preferably 10 parts by mass or less. It is.
  • the solvent is not particularly limited.
  • N-methyl-2-pyrrolidone, terpineol, terpineol acetate, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, texanol, and propylene carbonate are used from the viewpoint of moderately high boiling point and easy volatilization during sintering. preferable.
  • These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the solvent in the inorganic fine particle-dispersed paste composition is preferably 0.001 part by mass or more, more preferably 0.01 part by mass or more, and still more preferably 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic fine particle, from the viewpoint of dispersibility of the inorganic fine particle. From the viewpoint of adjusting the viscosity of the inorganic fine particle dispersed paste composition, it is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 80 parts by mass or less, and further preferably 50 parts by mass or less.
  • the inorganic fine particle dispersed paste composition of the present invention may contain an additive as necessary.
  • Additives include adhesion promoters, surfactants, plasticizers, storage stabilizers, antifoaming agents, and the like.
  • adhesion promoter examples include amine-based silane coupling agents and glycidyl-based silane coupling agents.
  • surfactant include polyoxyethylene surfactants and fatty acid ester surfactants.
  • plasticizer examples include polyether polyol and phthalate ester.
  • storage stabilizer examples include amine compounds, carboxylic acid compounds, phosphorus compounds, sulfur compounds, and triazole compounds.
  • antifoaming agents include hydrophobic silica, polyalkylene derivatives, polyether derivatives and the like.
  • the content of the additive in the inorganic fine particle dispersed paste composition is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the inorganic fine particles.
  • the method for producing the inorganic fine particle-dispersed paste composition of the present invention is not particularly limited, but the aliphatic polycarbonate resin, solvent, inorganic fine particles, and additives as necessary are mixed and stirred using a conventionally known stirring method. And the like.
  • Examples of the known stirring method include a kneading method using an apparatus such as a ball mill, a Brabender mill, and a three roll mill, and a kneading method using a mortar.
  • Mass average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of aliphatic polycarbonate resin were determined.
  • Catalyst production example 1 [Production of organozinc catalyst]
  • a 1 L four-necked flask equipped with a stirrer, nitrogen gas inlet tube, thermometer, Dean-Stark tube, and reflux condenser zinc oxide 77.3 g (0.95 mol), glutaric acid 123 g (1 mol), acetic acid 1.14 g ( 0.02 mol) and 760 g of toluene were charged.
  • the temperature was raised to 55 ° C., and the reaction was performed by stirring at the same temperature for 4 hours.
  • Resin production example 1 Production of succinic anhydride-capped polypropylene carbonate
  • a slurry liquid containing an organozinc catalyst obtained in Catalyst Production Example 1 (an organozinc catalyst was added) 135 mmol
  • 577.2 g of dimethyl carbonate and 78.3 g (1.35 mol) of propylene oxide.
  • carbon dioxide was added with stirring, and carbon dioxide was charged until the reaction system became 1 MPa.
  • Resin production example 2 [Production of end-capped polypropylene carbonate] After completion of the reaction, the autoclave was cooled and depressurized, and then the reaction solution was filtered and dried under reduced pressure without adding succinic anhydride, and in the same manner as in Resin Production Example 1, 123 g of polypropylene carbonate resin (B) Got.
  • the obtained polypropylene carbonate had a weight average molecular weight of 315,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 9.74.
  • Resin production example 3 [Production of isocyanate-capped polypropylene carbonate] Charge 40 g of polypropylene carbonate resin (B) and 0.4 g of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate into a kneader (Toyo Seiki Seisakusho, Labo Plast Mill 4C150), melt for 5 minutes at a kneading temperature of 160 ° C and a rotation speed of 40 r / min. Kneading was performed to obtain a polypropylene carbonate resin (C) whose ends were sealed with isocyanate groups. The obtained polypropylene carbonate had a mass average molecular weight of 323,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 8.82.
  • Mw / Mn molecular weight distribution
  • Resin production example 4 [Production of succinic anhydride-capped polyethylene carbonate] 40 g of polyethylene carbonate resin (D) (Empowermaterials, trade name QPAC25, Mw: 198,000, Mw / Mn: 3.48) and 0.3 g of succinic anhydride were charged into a kneader (Toyo Seiki Seisakusho, Lab Plast Mill 4C150). Then, melt kneading was performed for 5 minutes at a kneading temperature of 100 ° C. and a rotation speed of 40 r / min to obtain a polyethylene carbonate resin (E) whose ends were sealed with carboxy groups with succinic anhydride. The obtained polyethylene carbonate had a mass average molecular weight of 197,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 3.49.
  • Resin production example 5 [Production of end-capped polybutylene carbonate] After replacing the interior of a 1 L autoclave system equipped with a stirrer, a gas introduction pipe, and a thermometer with a nitrogen atmosphere in advance, 117.3 g of a slurry liquid containing an organozinc catalyst obtained in Catalyst Production Example 1 (an organozinc catalyst was added) 135 mmol), 577.2 g of dimethyl carbonate, and 97.3 g (1.35 mol) of 1,2-butylene oxide. Next, carbon dioxide was added with stirring, and carbon dioxide was charged until the reaction system became 1 MPa.
  • polybutylene carbonate resin F
  • the obtained polybutylene carbonate had a mass average molecular weight of 273,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 12.2.
  • Resin production example 6 [Production of acetic anhydride-capped polybutylene carbonate] 11.6 g (100 mmol) of the polybutylene carbonate resin (F) obtained in Resin Production Example 5 was dissolved in 120 g of dichloromethane, 0.51 g (5.0 mmol) of acetic anhydride, 0.3 g (3.25 mmol) of triethylamine and 4,4-dimethylamino were dissolved. 0.2g (1.63mmol) of pyridine was added and stirred at 25 ° C for 24 hours.
  • the resulting polybutylene carbonate resin had a weight average molecular weight of 290,000 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 10.4.
  • Example 1 In a 50 mL glass vial, 0.2 g of the polypropylene carbonate resin (A) obtained in Resin Production Example 1 and 0.8 g of the polypropylene carbonate resin (B) obtained in Resin Production Example 2 are weighed and dissolved in 10 g of acetone. A solution was prepared. This solution was dried to obtain 1.0 g of a binder resin composition.
  • the obtained binder resin composition had a thermal decomposition starting temperature of 215.5 ° C. and a 50 mass% decomposition temperature of 217.2 ° C.
  • Examples 2-5 A binder resin composition (1.0 g) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polypropylene carbonate resin (A) and the polypropylene carbonate resin (B) were used in the ratios shown in Table 1.
  • Reference examples 1 and 2 A uniform solution was prepared by dissolving 1.0 g of polypropylene carbonate resin (A) or polypropylene carbonate resin (B) in 10 g of acetone. This solution was dried to obtain 1.0 g of a binder resin composition.
  • the thermal decomposition temperature (Td) and 50% by mass decomposition temperature (Td50) of the binder resin composition obtained in each example and reference example were measured by the following methods. The results are shown in Table 1.
  • Thermal decomposition temperature (Td) and 50 mass% decomposition temperature (Td50) of the binder resin composition Using TG / DTA7220 manufactured by SII NanoTechnology, the change in thermogravimetry is measured while raising the temperature from room temperature to 500 ° C at a rate of 10 ° C / min in a nitrogen atmosphere.
  • the thermal decomposition start temperature (Td) is the intersection of a line parallel to the horizontal axis passing through the mass before the start of test heating and a tangent drawn so that the gradient between the bending points in the decomposition curve is maximized.
  • the 50 mass% decomposition temperature (Td50) reads the temperature when the thermal mass of the sample becomes half (50%) of the mass before starting the test heating.
  • the thermal decomposition curves of the resin compositions obtained in Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 and 2 are shown in FIG.
  • a graph showing the relationship between the composition ratio of the resin compositions obtained in Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 and 2 and the thermal decomposition start temperature (Td) is shown in FIG.
  • a graph showing the relationship of the mass% decomposition temperature (Td50) is shown in FIG.
  • the determination coefficient R 2 shown in Table 1 is obtained by subtracting the ratio of the residual variance and the total variance from 1 when the linear approximation of the graphs of FIGS. 1 and 2 is performed by the least square method. The closer to 1, the better the agreement with the approximate curve.
  • Examples 6-8 A binder resin composition 1.0 g was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polypropylene carbonate resin (B) and the polypropylene carbonate resin (C) were used in the ratios shown in Table 2.
  • Reference example 3 A uniform solution was prepared by dissolving 1.0 g of polypropylene carbonate resin (C) in 10 g of acetone. This solution was dried to obtain 1.0 g of a binder resin composition.
  • Examples 9-11 A binder resin composition 1.0 g was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyethylene carbonate resin (D) and the polyethylene carbonate resin (E) were used in the ratios shown in Table 3.
  • Reference examples 4 and 5 A uniform solution was prepared by dissolving 1.0 g of polyethylene carbonate resin (D) or polyethylene carbonate resin (E) in 10 g of acetone. This solution was dried to obtain 1.0 g of a binder resin composition.
  • Examples 12-14 1.0 g of a binder resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polybutylene carbonate resin (F) and the polybutylene carbonate resin (G) were used in the ratios shown in Table 4.
  • Reference Examples 6 and 7 A uniform solution was prepared by dissolving 1.0 g of polybutylene carbonate resin (F) or polybutylene carbonate resin (G) in 10 g of acetone. This solution was dried to obtain 1.0 g of a binder resin composition.
  • the binder resin composition of the present invention has a determination coefficient in which the relationship between the mixing ratio of the two resins and the thermal decomposition temperature is close to 1, and by adjusting the mixing ratio, It turns out that it can adjust arbitrarily within the range of the decomposition temperature of each resin.
  • Example 15 Production Example of Inorganic Fine Particle Dispersed Paste 0.12 g of the binder resin composition obtained in Example 1 is weighed into a 10 mL glass vial and dissolved in 0.88 g of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a uniform solution. Weigh 4.0 g of silver particles in a mortar and knead for 20 minutes until smooth, while adding the prepared solution, to obtain 5.0 g of silver particle dispersed paste.
  • Example 16 In a 10 mL glass vial, 0.12 g of the binder resin composition obtained in Example 1 is weighed and dissolved in 0.88 g of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a uniform solution. The total amount of this solution and 4.0 g of alumina particles are mixed and kneaded using a rotating and rotating mixer to form a paste, and further kneaded using a three-roll mill to obtain 5.0 g of alumina dispersed paste.
  • the binder resin composition of the present invention includes general molded products, optical materials such as films, fibers, optical fibers and optical disks, ceramic materials, thermally decomposable materials such as lost foam casting, medical materials such as pharmaceutical capsules, biodegradable resins, and the like. It can be used as an additive, a main component of a biodegradable resin, and the like.

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Abstract

式(1):で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂と、式(2):(式中、X及びYは、同一又は異なっていてもよく、カルボキシ基、エステル基、カルバメート基、シリケート基、イソシアネート基、エーテル基、アセタール基、及びハロゲン原子から選ばれる少なくとも1種の官能基を末端に有する基である) で表される末端封止脂肪族ポリカーボネート樹脂を含む、バインダー樹脂組成物、及び該樹脂組成物を含有する無機微粒子分散ペースト組成物。本発明のバインダー樹脂組成物は、一般成形物、フィルム、ファイバー、光ファイバー、光ディスク等の光学材料、セラミックスバインダー、ロストフォームキャスティング等の熱分解性材料、薬剤カプセル等の医用材料、生分解性樹脂の添加剤、生分解性樹脂の主成分等に使用することができる。

Description

バインダー樹脂組成物
 本発明は、バインダー樹脂組成物、及び該樹脂組成物を含有する無機微粒子分散ペースト組成物に関する。
 近年、導電性粒子、セラミック、ガラス、蛍光体等の無機粉末と、成形用バインダーとを含むスラリーを製造し、成型し、そして焼結させることにより、様々な製品が製造されている。成形用バインダーとしては、ポリビニルブチラール(PVB)、エチルセルロース(EC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、アクリル系ポリマー等が用いられている。バインダー成分は、焼結の際に完全に消失することが好ましいが、前述のバインダーは、分解しにくく、単に加熱したのみでは、成形したセラミックス中にバインダー残渣が残り、セラミックスの性能に悪影響を及ぼすため、焼結の際に酸素を供給してバインダーを完全燃焼させ、消失させる方法が用いられている。
 しかし、焼結の際の高温条件下において酸素が存在すると、無機成分が変質してしまい、焼結体の性能が低下する場合があり、焼結後に、還元雰囲気下でさらに焼結する工程が必要となることが多い。従って、焼結の際に酸素を供給せずに消失することができるバインダーが望まれている。
 さらに、前述のバインダーは、発熱分解するため、焼結炉内の温度を制御しながら、一度に大量に焼結することが困難である。
 焼結時に酸素を必要とせず、吸熱分解しうるバインダーとして、ポリプロピレンカーボネート及びポリエチレンカーボネートといった脂肪族ポリカーボネート樹脂が検討されている。しかしながら、これらの樹脂の分解温度が製造プロセスによっては低すぎる場合がある(特許文献1参照)。そこで、その解決手段として、分子鎖末端を封止することで分解温度を上昇させる方法が知られている(特許文献2、非特許文献1参照)。
特開平6-334282号公報 米国特許第4066630号明細書
Shuwen Peng, Yuxian An, Cheng Chen, Bin Fei, Yugang Zhuang, Lisong Dong. Polymer Degradation and Stability, 2003年, vol.80, p.141-147
 しかしながら、これらの手段では所望する任意の温度で分解するようにバインダーを設計することは困難であり、プロセスへの適用が制限されてしまうため、分解温度を精度良く制御することが可能なバインダーが望まれている。
 本発明の課題は、分解温度を精度良く制御することが可能なバインダー樹脂組成物、及び該樹脂組成物を含有する無機微粒子分散ペースト組成物を提供することにある。
 本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、脂肪族ポリカーボネート樹脂の末端を封止剤(末端封止剤)により封止した樹脂と、封止していない樹脂を任意の割合で混合することで、両樹脂の分解開始温度の範囲内でほぼ任意に分解開始温度を制御しうることを見出し、さらに検討を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。
 本発明は、
〔1〕 式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式中、R1、R2、R3及びR4は同一又は異なっていてもよく、水素原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基であり、mは40~23000の整数である)
で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂と、式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、R5、R6、R7及びR8は同一又は異なっていてもよく、水素原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基であり、X及びYは、同一又は異なっていてもよく、カルボキシ基、エステル基、カルバメート基、シリケート基、イソシアネート基、エーテル基、アセタール基、及びハロゲン原子から選ばれる少なくとも1種の官能基を末端に有する基であり、nは40~23000の整数である)
で表される末端封止脂肪族ポリカーボネート樹脂を含む、バインダー樹脂組成物、並びに
〔2〕 前記〔1〕記載のバインダー樹脂組成物、無機微粒子、及び溶媒を含有する、無機微粒子分散ペースト組成物
に関する。
 本発明のバインダー樹脂組成物は、分解温度を精度良く制御することができるという優れた効果を奏する。
実施例1~5及び参考例1、2で得られた樹脂組成物の熱分解曲線である。 実施例1~5及び参考例1、2で得られた樹脂組成物の組成比と熱分解開始温度の関係を示したグラフである。 実施例1~5及び参考例1、2で得られた樹脂組成物の組成比と50質量%分解温度の関係を示したグラフである。
 本発明のバインダー樹脂組成物は、式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、R1、R2、R3及びR4は同一又は異なっていてもよく、水素原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基であり、mは40~23000の整数である)
で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂と、式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、R5、R6、R7及びR8は同一又は異なっていてもよく、水素原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基であり、X及びYは、同一又は異なっていてもよく、カルボキシ基、エステル基、カルバメート基、シリケート基、イソシアネート基、エーテル基、アセタール基、及びハロゲン原子から選ばれる少なくとも1種の官能基を末端に有する基であり、nは40~23000の整数である)
で表される末端封止脂肪族ポリカーボネート樹脂を含む。通常、2種類の樹脂を混合し熱分解させると、それぞれの樹脂が独立して熱分解をするが、本発明のバインダー樹脂組成物は、それぞれの樹脂の混合比率に応じ、あたかも単一の樹脂の熱分解のごとく分解するため、バインダー樹脂組成物の分解温度を精度良く制御することができる。
 式(1)及び式(2)において、アルキル基の炭素数は、1~10であり、好ましくは1~4である。アルキル基としては、直鎖又は分岐の、置換又は非置換のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等が挙げられる。アルキル基は、例えば、アルコキシ基、エステル基、シリル基、スルファニル基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ホルミル基、アリール基、ハロゲン原子等から選択される1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。
 また、アリール基の炭素数は、6~20であり、好ましくは6~14である。アリール基としては、例えば、フェニル基、インデニル基、ナフチル基、テトラヒドロナフチル基等が挙げられる。アリール基は、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ナフチル基等の別のアリール基、アルコキシ基、エステル基、シリル基、スルファニル基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ホルミル基、ハロゲン原子等から選択される1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。
 式(1)及び式(2)において、n及びmは、40~23000の整数であり、好ましくは200~5000である。nとmは同一であっても異なっていてもよいが、nとmは近いほど好ましく、nとmの比(n/m)は、好ましくは0.5~2.0、より好ましくは0.7~1.3である。
 式(2)において、X及びYは、末端がヒドロキシ基以外の基であり、カルボキシ基、エステル基、カルバメート基、シリケート基、イソシアネート基、エーテル基、アセタール基、及びハロゲン原子から選ばれる少なくとも1種の官能基を末端に有する基であり、封止反応の容易さの観点から、カルボキシ基、エステル基、カルバメート基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも1種の官能基を末端に有する基が好ましい。
 前記脂肪族ポリカーボネート樹脂の製造方法としては、エポキシドと二酸化炭素とを重合反応させる方法が挙げられる。
 前記脂肪族ポリカーボネート樹脂において、式(1)又は式(2)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂を製造するために用いられるエポキシドとしては、特に限定されないが、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1-ペンテンオキシド、2-ペンテンオキシド、1-ヘキセンオキシド、1-オクテンオキシド、1-ドデセンオキシド、シクロペンテンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、ビニルシクロヘキサンオキシド、3-フェニルプロピレンオキシド、3,3,3-トリフルオロプロピレンオキシド、3-ナフチルプロピレンオキシド、2-フェノキシプロピレンオキシド、3-ナフトキシプロピレンオキシド、ブタジエンモノオキシド、3-ビニルオキシプロピレンオキシド及び3-トリメチルシリルオキシプロピレンオキシド等が挙げられる。
 前記エポキシドのなかでは、高い反応性を有する観点から、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び1,2-ブチレンオキシドが好ましく、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドがより好ましい。従って、式(1)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂及び式(2)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂は、それぞれ同一であっても異なっていてもよいが、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート及びポリブチレンカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、ポリエチレンカーボネート及び/又はポリプロピレンカーボネートがより好ましい。
 エポキシドと二酸化炭素との重合反応は、金属触媒の存在下で行うことが好ましい。
 金属触媒としては、例えば、亜鉛系触媒、アルミニウム系触媒、クロム系触媒、コバルト系触媒等が挙げられる。これらの中でも、エポキシドと二酸化炭素との重合反応において、高い重合活性を有することから、亜鉛系触媒及び/又はコバルト系触媒が好ましく、高分子量体を得るという観点から、亜鉛系触媒がより好ましい。
 亜鉛系触媒としては、例えば、酢酸亜鉛、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛等の有機亜鉛触媒;一級アミン、2価のフェノール(ベンゼンジオール)、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシ酸、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族モノカルボン酸等の化合物と亜鉛化合物とを反応させることにより得られる有機亜鉛触媒等が挙げられる。これらの有機亜鉛触媒の中でも、より高い重合活性を有することから、亜鉛化合物と脂肪族ジカルボン酸と脂肪族モノカルボン酸とを反応させて得られる有機亜鉛触媒が好ましく、酸化亜鉛とグルタル酸と酢酸とを反応させて得られる有機亜鉛触媒がより好ましい。
 前記重合反応に用いられる金属触媒の使用量は、エポキシド1モルに対して、重合反応の進行を促進する観点から、好ましくは0.001モル以上、より好ましくは0.005モル以上であり、使用量に見合う効果を得る観点から、好ましくは0.2モル以下、より好ましくは0.1モル以下である。
 前記重合反応には、必要に応じて反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒としては、特に限定されないが、種々の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、エチルクロリド、トリクロロエタン、1-クロロプロパン、2-クロロプロパン、1-クロロブタン、2-クロロブタン、1-クロロ-2-メチルプロパン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶媒;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸プロピレン等のカーボネート系溶媒等が挙げられる。
 反応溶媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点から、エポキシド100質量部に対して、100~10000質量部が好ましい。
 エポキシドと二酸化炭素とを金属触媒の存在下で重合反応させる方法としては、特に限定されないが、例えば、オートクレーブに、エポキシド、金属触媒、及び必要により助触媒、反応溶媒等を仕込み、混合した後、二酸化炭素を圧入して、反応させる方法が挙げられる。
 前記重合反応において用いられる二酸化炭素の使用量は、エポキシド1モルに対して、好ましくは0.5~10モル、より好ましくは0.6~5モル、さらに好ましくは0.7~3モルである。
 前記重合反応において用いられる二酸化炭素の使用圧力は、特に限定されないが、反応を円滑に進行させる観点から、好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは0.2MPa以上、さらに好ましくは0.5MPa以上であり、使用圧力に見合う効果を得る観点から、好ましくは20MPa以下、より好ましくは10MPa以下、さらに好ましくは5MPa以下である。
 前記重合反応における重合反応温度は、特に限定されないが、反応時間短縮の観点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上であり、副反応を抑制し、収率を向上させる観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下、さらに好ましくは60℃以下である。
 重合反応時間は、重合反応条件により異なるために一概には決定できないが、通常、1~40時間程度であることが好ましい。
 式(2)で表される構造の末端封止脂肪族ポリカーボネート樹脂の製造方法としては、式(1)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂を製造する際に、重合反応後に続けて末端封止剤と反応させる方法、単離された式(1)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂を、末端封止剤と反応させる方法等が挙げられる。
 末端封止剤としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸等のカルボン酸;、無水酢酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸等の酸無水物;アセチルクロリド、プロピオン酸クロリド、安息香酸クロリド、p-トルエンスルホン酸クロリド、オキサリルクロリド、コハク酸ジクロリド、アジピン酸ジクロリド、テレフタル酸ジクロリド等の酸ハロゲン化物;メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ベンジルイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物;メチルシリケート、エチルシリケート、プロピルシリケート等の有機シリケート化合物;メチルブロミド、メチルヨージド、ベンジルクロリド、ベンジルブロミド等のハロゲン化アルキル化合物;塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素等のハロゲン化水素;ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド化合物が挙げられる。
 脂肪族ポリカーボネート樹脂と末端封止剤を反応させる方法としては、有機溶媒中で反応させる方法や、溶融混練することにより反応させる方法等が挙げられる。
 脂肪族ポリカーボネート樹脂と末端封止剤との反応に用いられる有機溶媒としては、脂肪族ポリカーボネート樹脂を溶解可能であり、末端封止剤と反応しない溶媒であれば、特に限定されないが、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;ジクロロメタン(塩化メチレン)、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メイチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;N,N-ジメチルホルミアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;炭酸ジメチル、炭酸プロピレン等のカーボネート系溶媒等が挙げられる。
 脂肪族ポリカーボネート樹脂と末端封止剤との反応には、触媒を用いても、用いなくてもよい。末端封止剤との反応に用いられる触媒としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、4,4-ジメチルアミノピリジン等のアミン化合物;ピリジン、N-メチルイミダゾール等の含窒素複素環化合物;トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の有機リン化合物;ジブチルスズ、オクタン酸スズ等の有機スズ化合物等が挙げられる。触媒の使用量は、末端封止剤1モルに対して、0.01~1モル程度が好ましい。
 脂肪族ポリカーボネート樹脂と末端封止剤との反応を、溶融混練で行うために用いられる装置としては、ロール、押出機、バンバリーミキサー、プラストミル、ブラベンダー等の混練機が挙げられる。
 脂肪族ポリカーボネート樹脂と末端封止剤との反応温度は特に限定されないが、有機溶媒中で反応させる場合は、例えば、20~120℃程度の温度で反応させることができる。溶融混練で反応させる場合は、例えば、80~200℃程度の温度で反応させることができる。
 末端封止剤の使用量は、末端の封止量を制御する場合、末端基の量に応じて調節することができるが、完全に封止する場合は、脂肪族ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、0.3質量部以上が好ましく、過剰の末端封止剤の残留によるバインダーとしての性能低下を防止する観点から、5質量部以下が好ましい。これらの観点から、末端封止剤の使用量は、脂肪族ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、0.3~5質量部が好ましく、0.5~2質量部がより好ましい。
 前記式(1)又は式(2)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂の質量平均分子量は、バインダー樹脂組成物を無機微粒子と混合し、無機微粒子分散ペースト組成物として用いる場合に、脂肪族ポリカーボネート樹脂中に無機微粒子を安定して分散させる観点から、好ましくは5,000以上、より好ましくは10,000以上、さらに好ましくは100,000以上であり、バインダー樹脂組成物の溶媒への溶解性の低下による取り扱い性の低下を避ける観点から、好ましくは2,000,000以下、より好ましくは1,000,000以下、さらに好ましくは500,000以下である。
 前記式(1)又は式(2)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂の分子量分布(質量平均分子量/数平均分子量)は、バインダー溶液粘度の制御しやすさの観点から、好ましくは1.0~20.0、より好ましくは1.0~15.0、さらに好ましくは1.0~10.0である。
 本発明のバインダー樹脂組成物の製造方法としては、式(1)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂と式(2)で表される末端封止脂肪族ポリカーボネート樹脂をそれぞれ任意の割合で混合する方法が挙げられる。式(1)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂と式(2)で表される末端封止脂肪族ポリカーボネート樹脂の配合割合は、目的とする熱分解温度に応じて適宜決定するが、2種の脂肪族ポリカーボネート樹脂の混合による熱分解温度の変化が明確である観点から、両者の質量比(式(1)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂/式(2)で表される末端封止脂肪族ポリカーボネート樹脂)は、10/90~90/10が好ましく、20/80~80/20がより好ましい。
 2種の脂肪族ポリカーボネート樹脂を混合する方法としては、一度溶媒に溶解させて混合したのち、溶媒を除去する方法や、ロール、押出機、バンバリーミキサー、プラストミル、ブラベンダー等を用いて溶融混練する方法が挙げられる。
 本発明のバインダー樹脂組成物には、必要に応じて、チクソ剤、界面活性剤、可塑剤、保存安定剤等の添加剤が含まれていてもよい。
 チクソ剤としては、脂肪酸アミド、シリカ微粒子及び有機ベントナイト等が挙げられる。界面活性剤としては、ポリオキシエチレン系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。可塑剤としては、ポリエーテルポリオール、フタル酸エステル等が挙げられる。保存安定剤としては、アミン化合物、カルボン酸化合物、リン化合物、硫黄化合物、トリアゾール系化合物等が挙げられる。
 本発明のバインダー樹脂組成物における添加剤の含有量は、バインダー樹脂(式(1)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂と式(2)で表される末端封止脂肪族ポリカーボネート樹脂の合計)100質量部に対して、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。
 本発明のバインダー樹脂組成物と、溶媒、セラミックス等の無機粉末、必要に応じて添加剤等を混合することでスラリーを製造し、成型、焼結することで、所望の形状の製品を製造することができる。
 従って、本発明は、さらに、本発明のバインダー樹脂組成物、無機微粒子、及び溶媒を含有する、無機微粒子分散ペースト組成物を提供する。
 無機微粒子としては、特に限定されないが、導電体粒子、セラミック粉末、ガラス粉末、及び無機蛍光体微粒子からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
 導電体粒子としては、例えば、銅、鉄、ニッケル、パラジウム、白金、金、銀、アルミニウム、タングステン、これらの合金等からなる金属粒子等が挙げられる。
 セラミック粉末としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、チタン酸バリウム、窒化アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素等の粉末が挙げられる。また、透明電極材料に用いられるナノITO(錫ドープ酸化インジウム)や色素増感太陽電池に用いられるナノ酸化チタン等も好適に用いることができる。
 ガラス粉末としては、例えば、CaO-Al23-SiO2系、MgO-Al23-SiO2系、LiO2-Al23-SiO2系等の各種ケイ素酸化物、酸化ビスマスガラス、ケイ酸塩ガラス、鉛ガラス、亜鉛ガラス、ボロンガラス等のガラス粉末等が挙げられる。
 また、ガラス粉末として、PbO-B23-SiO2混合物、BaO-ZnO-B23-SiO2混合物、ZnO-Bi23-B23-SiO2混合物、Bi23-B23-BaO-CuO混合物、Bi23-ZnO-B23-Al23-SrO混合物、ZnO-Bi23-B23混合物、Bi23-SiO2混合物、P25-Na2O-CaO-BaO-Al23-B23混合物、P25-SnO混合物、P25-SnO-B23混合物、P25-SnO-SiO2混合物、CuO-P25-RO混合物、SiO2-B23-ZnO-Na2O-Li2O-NaF-V25混合物、P25-ZnO-SnO-R2O-RO混合物、B23-SiO2-ZnO混合物、B23-SiO2-Al23-ZrO2混合物、SiO2-B23-ZnO-R2O-RO混合物、SiO2-B23-Al23-RO-R2O混合物、SrO-ZnO-P25混合物、SrO-ZnO-P25混合物、BaO-ZnO-B23-SiO2混合物等のガラス粉末も用いることができる。ここで、前記Rは、Zn、Ba、Ca、Mg、Sr、Sn、Ni、Fe及びMnからなる群より選択される元素を表す。
 無機蛍光体微粒子としては、例えば、BaMgAl1017:Eu、Zn2SiO4:Mn、(Y、Gd)BO3:Eu等が挙げられる。
 無機微粒子分散ペースト組成物におけるバインダー樹脂組成物の含有量は、前記無機微粒子100質量部に対して、無機微粒子の分散性が低下し、成形した際に、無機微粒子の偏在により焼結体の性能が低下することを避ける観点から、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、さらに好ましくは0.1質量部以上であり、無機微粒子分散ペースト組成物を焼結する際に、脂肪族ポリカーボネート樹脂の過剰な分解により生成する分解物を低減し、緻密な焼結体を得る観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下であり、さらに好ましくは10質量部以下である。
 溶媒としては、特に限定されないが、例えば、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、N-メチル-2-ピロリドン、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオール、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート、テキサノール、イソホロン、乳酸ブチル、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ベンジルアルコール、フェニルプロピレングリコール、クレゾール、N,N-ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート等が挙げられる。なかでも、適度に沸点が高く、焼結時に均一に揮発しやすいという観点から、N-メチル-2-ピロリドン、ターピネオール、ターピネオールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、テキサノール、及びプロピレンカーボネートが好ましい。なお、これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 無機微粒子分散ペースト組成物における溶媒の含有量は、無機微粒子100質量部に対して、無機微粒子の分散性の観点から、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上、さらに好ましくは0.1質量部以上であり、無機微粒子分散ペースト組成物の粘度調整の観点から、好ましくは100質量部以下、より好ましくは80質量部以下、さらに好ましくは50質量部以下である。
 本発明の無機微粒子分散ペースト組成物は、必要に応じて添加剤を含有していてもよい。
 添加剤としては、密着促進剤、界面活性剤、可塑剤、保存安定剤、消泡剤等が挙げられる。
 密着促進剤としては、アミン系シランカップリング剤、グリシジル系シランカップリング剤等が挙げられる。界面活性剤としては、ポリオキシエチレン系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。可塑剤としては、ポリエーテルポリオール、フタル酸エステル等が挙げられる。保存安定剤としては、アミン化合物、カルボン酸化合物、リン化合物、硫黄化合物、トリアゾール系化合物等が挙げられる。消泡剤としては、疎水性シリカ、ポリアルキレン誘導体、ポリエーテル誘導体等が挙げられる。
 無機微粒子分散ペースト組成物における添加剤の含有量は、無機微粒子100質量部に対し、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下である。
 本発明の無機微粒子分散ペースト組成物の製造方法としては、特に限定されないが、脂肪族ポリカーボネート樹脂、溶媒、無機微粒子、及び必要に応じて添加剤を、従来公知の攪拌方法を用いて混合、攪拌する方法等が挙げられる。
 前記公知の攪拌方法としては、例えば、ボールミル、ブラベンダーミル、3本ロールミル等の装置を用いて混練する方法、乳鉢を用いて混練する方法等が挙げられる。
 以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。脂肪族ポリカーボネート樹脂の物性は、以下の方法により測定した。
〔脂肪族ポリカーボネート樹脂の質量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)〕
 ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(日本ウォーターズ製、Waters 2695 セパレーションモジュール)を用いて、30mmol/LのN,N-ジメチルホルミアミド臭化リチウム溶液中40℃にて測定し、標準ポリスチレンを基準にして、質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を算出し、分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
触媒製造例1〔有機亜鉛触媒の製造〕
 攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、ディーンスターク管、及び還流冷却管を備えた1L容の四つ口フラスコに、酸化亜鉛77.3g(0.95mol)、グルタル酸123g(1mol)、酢酸1.14g(0.02mol)及びトルエン760gを仕込んだ。次に、反応系内に50mL/minの流量で窒素を流しながら、55℃まで昇温し、同温度で4時間攪拌して反応させた。その後、110℃まで昇温し、さらに同温度で2時間攪拌して共沸脱水させ、水分を除去した後、室温まで冷却して、有機亜鉛触媒を含むスラリー液を得た。
樹脂製造例1〔無水コハク酸封止ポリプロピレンカーボネートの製造〕
 攪拌機、ガス導入管、及び温度計を備えた1L容のオートクレーブの系内をあらかじめ窒素雰囲気に置換した後、触媒製造例1により得られた有機亜鉛触媒を含むスラリー液117.3g(有機亜鉛触媒を135mmol含む)、炭酸ジメチル577.2g、及びプロピレンオキシド78.3g(1.35mol)を仕込んだ。次に、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、60℃に昇温し、反応により消費される二酸化炭素を補給しながら8時間重合反応を行った。二酸化炭素の消費量は、1.17molであった。反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧したところに、無水コハク酸0.7g(全てのモノマーが反応したと仮定した場合の樹脂100質量部に対して0.5質量部)を添加し、40℃で1時間攪拌した。反応溶液をろ過した後、減圧乾燥して、無水コハク酸により末端がカルボキシ基で封止されたポリプロピレンカーボネート樹脂(A)120gを得た。得られたポリプロピレンカーボネートの質量平均分子量(Mw)は236,000、分子量分布(Mw/Mn)は10.0であった。
樹脂製造例2〔末端封止されていないポリプロピレンカーボネートの製造〕
 反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧した後、無水コハク酸を添加せず、反応溶液をろ過し、減圧乾燥した以外は、樹脂製造例1と同様にして、ポリプロピレンカーボネート樹脂(B)123gを得た。得られたポリプロピレンカーボネートの質量平均分子量は315,000、分子量分布(Mw/Mn)は9.74であった
樹脂製造例3〔イソシアネート封止ポリプロピレンカーボネートの製造〕
 ポリプロピレンカーボネート樹脂(B)40gと4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート0.4gを混練機(東洋精機製作所製、ラボプラストミル4C150)に投入し、混練温度160℃、回転数40r/minで5分間、溶融混練を行い、末端がイソシアネート基で封止されたポリプロピレンカーボネート樹脂(C)を得た。得られたポリプロピレンカーボネートの質量平均分子量は323,000、分子量分布(Mw/Mn)は8.82であった。
樹脂製造例4〔無水コハク酸封止ポリエチレンカーボネートの製造〕
 ポリエチレンカーボネート樹脂(D)(Empowermaterials社製、商品名QPAC25、Mw:198,000、Mw/Mn:3.48)40gとコハク酸無水物0.3gを混練機(東洋精機製作所製、ラボプラストミル4C150)に投入し、混練温度100℃、回転数40r/minで5分間、溶融混練を行い、無水コハク酸により末端がカルボキシ基で封止されたポリエチレンカーボネート樹脂(E)を得た。得られたポリエチレンカーボネートの質量平均分子量は197,000、分子量分布(Mw/Mn)は3.49であった。
樹脂製造例5〔末端封止されていないポリブチレンカーボネートの製造〕
 攪拌機、ガス導入管、及び温度計を備えた1L容のオートクレーブの系内をあらかじめ窒素雰囲気に置換した後、触媒製造例1により得られた有機亜鉛触媒を含むスラリー液117.3g(有機亜鉛触媒を135mmol含む)、炭酸ジメチル577.2g、及び1,2-ブチレンオキシド97.3g(1.35mol)を仕込んだ。次に、攪拌下、二酸化炭素を加え、反応系内が1MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、60℃に昇温し、反応により消費される二酸化炭素を補給しながら8時間重合反応を行った。二酸化炭素の消費量は、1.02molであった。反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧し、ろ過した後、減圧乾燥してポリブチレンカーボネート樹脂(F)118gを得た。得られたポリブチレンカーボネートの質量平均分子量は273,000、分子量分布(Mw/Mn)は12.2であった。
樹脂製造例6〔無水酢酸封止ポリブチレンカーボネートの製造〕
 樹脂製造例5で得られたポリブチレンカーボネート樹脂(F)11.6g(100mmol)をジクロロメタン120gに溶解させ、無水酢酸0.51g(5.0mmol)、トリエチルアミン0.3g(3.25mmol)及び4,4-ジメチルアミノピリジン0.2g(1.63mmol)を加え、25℃で24時間攪拌した。揮発分を除去し、残留物をメタノール200mLに注ぎ、析出した白色ポリマーを乾燥することで、無水酢酸により末端がエステル基で封止されたポリブチレンカーボネート樹脂(G)を得た。得られたポリブチレンカーボネートの質量平均分子量は290,000、分子量分布(Mw/Mn)は10.4であった。
実施例1
 50mL容ガラスバイアルに樹脂製造例1で得られたポリプロピレンカーボネート樹脂(A)0.2gと樹脂製造例2で得られたポリプロピレンカーボネート樹脂(B)0.8gを計りとり、アセトン10gに溶解させ、均一な溶液を調製した。この溶液を乾燥させ、バインダー樹脂組成物1.0gを得た。得られたバインダー樹脂組成物の熱分解開始温度は215.5℃、50質量%分解温度は217.2℃であった。
実施例2~5
 ポリプロピレンカーボネート樹脂(A)とポリプロピレンカーボネート樹脂(B)とを、表1に記載の比率で使用した以外は、実施例1と同様にして、バインダー樹脂組成物1.0gを得た。
参考例1、2
 ポリプロピレンカーボネート樹脂(A)又はポリプロピレンカーボネート樹脂(B)1.0gをアセトン10gに溶解させ、均一な溶液を調製した。この溶液を乾燥させ、バインダー樹脂組成物1.0gを得た。
 各実施例、参考例で得られたバインダー樹脂組成物の熱分解温度(Td)及び50質量%分解温度(Td50)を下記の方法により測定した。結果を表1に示す。
〔バインダー樹脂組成物の熱分解温度(Td)及び50質量%分解温度(Td50)〕
 エスアイアイ・ナノテクノロジー社製TG/DTA7220を用い、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で室温から500℃まで昇温しながら、熱重量の変化を測定する。熱分解開始温度(Td)は、試験加熱開始前の質量を通る横軸に平行な線と、分解曲線における屈曲点間の勾配が最大となるように引いた接線との交点とする。50質量%分解温度(Td50)は、サンプルの熱質量が試験加熱開始前の質量の半分(50%)になったときの温度を読み取る。
 実施例1~5及び参考例1、2で得られた樹脂組成物の熱分解曲線を図1に示す。また、実施例1~5及び参考例1、2で得られた樹脂組成物の組成比と熱分解開始温度(Td)の関係を示したグラフを図2に、樹脂組成物の組成比と50質量%分解温度(Td50)の関係を示したグラフを図3に示す。なお、表1に記載の決定係数R2は、最小二乗法により図1及び図2のグラフの線形近似を行った際の、残差分散と合計分散の比を1から引いたものであり、1に近いほど近似曲線との一致が良いことをあらわす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
実施例6~8
 ポリプロピレンカーボネート樹脂(B)とポリプロピレンカーボネート樹脂(C)とを、表2に記載の比率で使用した以外は、実施例1と同様にして、バインダー樹脂組成物1.0gを得た。
参考例3
 ポリプロピレンカーボネート樹脂(C)1.0gをアセトン10gに溶解させ、均一な溶液を調製した。この溶液を乾燥させ、バインダー樹脂組成物1.0gを得た。
実施例9~11
 ポリエチレンカーボネート樹脂(D)とポリエチレンカーボネート樹脂(E)とを、表3に記載の比率で使用した以外は、実施例1と同様にして、バインダー樹脂組成物1.0gを得た。
参考例4、5
 ポリエチレンカーボネート樹脂(D)又はポリエチレンカーボネート樹脂(E)1.0gをアセトン10gに溶解させ、均一な溶液を調製した。この溶液を乾燥させ、バインダー樹脂組成物1.0gを得た。
実施例12~14
 ポリブチレンカーボネート樹脂(F)とポリブチレンカーボネート樹脂(G)とを、表4に記載の比率で使用した以外は、実施例1と同様にして、バインダー樹脂組成物1.0gを得た。
参考例6、7
 ポリブチレンカーボネート樹脂(F)又はポリブチレンカーボネート樹脂(G)1.0gをアセトン10gに溶解させ、均一な溶液を調製した。この溶液を乾燥させ、バインダー樹脂組成物1.0gを得た。
 実施例6~14及び参考例3~7で得られたバインダー樹脂組成物の熱分解温度(Td)及び50質量%分解温度(Td50)を前記方法により測定し、決定係数R2を求めた。結果を表2~4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 以上の結果から、本発明のバインダー樹脂組成物は、2種の樹脂の混合比と熱分解温度の関係が1に近い決定係数を有しており、混合比を調整することで、混合前のそれぞれの樹脂の分解温度の範囲内で任意に調整可能であることが分かる。
実施例15
無機微粒子分散ペーストの製造例
 10mL容のガラスバイアルに実施例1で得られたバインダー樹脂組成物0.12gを量りとり、N-メチル-2-ピロリドン0.88gに溶解させ、均一な溶液を調製する。乳鉢に銀粒子4.0gを量りとり、調整した溶液を加えながら、滑らかになるまで20分間混錬し、銀粒子分散ペースト5.0gを得る。
実施例16
 10mL容のガラスバイアルに実施例1で得られたバインダー樹脂組成物0.12gを量りとり、N-メチル-2-ピロリドン0.88gに溶解させ、均一な溶液を調製する。この溶液全量と、アルミナ粒子4.0gを混合し、自転公転ミキサーを用いて混錬してペースト化した後、さらに3本ロールミルを用いて混錬し、アルミナ分散ペースト5.0gを得る。
 本発明のバインダー樹脂組成物は、一般成形物、フィルム、ファイバー、光ファイバー、光ディスク等の光学材料、セラミックスバインダー、ロストフォームキャスティング等の熱分解性材料、薬剤カプセル等の医用材料、生分解性樹脂の添加剤、生分解性樹脂の主成分等に使用することができる。

Claims (4)

  1.  式(1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、R1、R2、R3及びR4は同一又は異なっていてもよく、水素原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基であり、mは40~23000の整数である)
    で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂と、式(2):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、R5、R6、R7及びR8は同一又は異なっていてもよく、水素原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基であり、X及びYは、同一又は異なっていてもよく、カルボキシ基、エステル基、カルバメート基、シリケート基、イソシアネート基、エーテル基、アセタール基、及びハロゲン原子から選ばれる少なくとも1種の官能基を末端に有する基であり、nは40~23000の整数である)
    で表される末端封止脂肪族ポリカーボネート樹脂を含む、バインダー樹脂組成物。
  2.  式(2)において、X及びYが、カルボキシ基、エステル基、カルバメート基及びイソシアネート基から選ばれる少なくとも1種の官能基を末端に有する基である、請求項1記載のバインダー樹脂組成物。
  3.  式(1)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂及び/又は式(2)で表される脂肪族ポリカーボネート樹脂が、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート及びポリブチレンカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2記載のバインダー樹脂組成物。
  4.  請求項1~3いずれか記載のバインダー樹脂組成物、無機微粒子、及び溶媒を含有する、無機微粒子分散ペースト組成物。
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