WO2021002406A1 - フタル酸エステル組成物 - Google Patents

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ethylheptyl
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propylhexyl
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和彦 清岡
洸季 松坂
田中 善幸
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三菱ケミカル株式会社
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    • C08L27/02Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
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    • C08L27/06Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
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    • C08K5/0016Plasticisers

Definitions

  • the present invention relates to a phthalate ester composition.
  • the present invention also relates to a plasticizer containing a phthalate ester composition, a resin composition and a molded product, and a method for producing the phthalate ester composition.
  • DOP dioctylphthalate
  • C8 alcohol 2-ethylhexanol
  • C8 alcohol has flexibility and heat resistance when used as a plasticizer. It has a good balance of various performances such as cold resistance, oil resistance and processability, and is widely used as a plasticizer especially for vinyl chloride resins.
  • diisononyl phthalate which is a phthalate ester of isononyl alcohol, which is an alcohol having 9 carbon atoms (hereinafter referred to as C9 alcohol), is often used as an alternative plasticizer for DOP. .. This is because DINP is a phthalate ester similar to DOP, and its various performances are close to those of DOP.
  • the isononyl alcohol used as a raw material for DINP is usually a mixture of C9 alcohols composed of various branched isomers.
  • Examples of the phthalate ester of isononyl alcohol include Cas. Cas., A reaction product of isononyl alcohol and phthalic acid of No. 27458-94-2.
  • Two types of DINP of No.68515-48-0 are known.
  • bis (2-ethylhexyl) terephthalate which is a terephthalic acid ester of 2-ethylhexanol, which is a C8 alcohol, is used from the viewpoint of supply and cost.
  • DOTP is used as a plasticizer
  • some performances such as light resistance and oil resistance are inferior to DOP, so that it may be difficult to use it as a substitute for DOP in some applications of soft vinyl chloride products. It was.
  • the present invention has a good balance of various performances such as flexibility, heat resistance, oil resistance and processability when used as a plasticizer as an alternative to DOP, is excellent in hydrolysis resistance, and contains an alkaline component. It is an object of the present invention to provide a phthalate ester composition that does not easily generate an unpleasant odor even when used under conditions where hydrolysis occurs such as contact with a substance.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • DINP diisononyl phthalate
  • DOP dioctyl phthalate
  • DIDP diisodecyl phthalate
  • DPHP di- (2-propylheptyl) phthalate
  • [3] Contains 10% by weight or more of (2-ethylheptyl) (2-propylhexyl) phthalate, bis (2-ethylheptyl) phthalate and bis (2-propylhexyl) phthalate in total [1] or [2].
  • [4] A plasticizer containing the phthalate ester composition according to any one of [1] to [3].
  • [5] A resin composition containing the phthalate ester composition and the resin according to any one of [1] to [3].
  • [6] The resin composition according to [5], wherein the resin is a vinyl chloride resin.
  • [7] A molded product obtained by molding the resin composition according to [5] or [6].
  • the phthalate ester composition of the present invention When used as a plasticizer, the phthalate ester composition of the present invention has a good balance of various performances such as flexibility, heat resistance, oil resistance and processability, is also excellent in hydrolysis resistance, and contains an alkaline component. Even when used under conditions that cause hydrolysis, such as contact with contained substances, it is unlikely to generate an unpleasant odor. Therefore, the phthalate ester composition of the present invention can be suitably used as a plasticizer for vinyl chloride resins and the like as a substitute for DOP.
  • the phthalate composition of the present invention contains (2-ethylheptyl) (2-propylhexyl) phthalate, bis (2-ethylheptyl) phthalate and bis (2-propylhexyl) phthalate. It is a phthalate ester composition containing.
  • a mixture of 2-ethylheptyl alcohol and 2-propylhexyl alcohol is subjected to an esterification reaction with at least one selected from the group consisting of phthalic acid and phthalic anhydride. It can be manufactured by.
  • the content of each phthalate may be arbitrarily determined according to the required performance of the plasticizer, and the content of each phthalate is 5 to 45 weights of bis (2-ethylheptyl) phthalate. %,
  • the bis (2-propylhexyl) phthalate is preferably 5 to 45% by weight, and the (2-ethylheptyl) (2-propylhexyl) phthalate is preferably 10 to 90% by weight.
  • each phthalate is 20-30% by weight, especially bis (2-ethylheptyl) phthalate, 20-30% by weight of bis (2-propylhexyl) phthalate and (2-ethylheptyl) (2-propylhexyl). It is preferable that the phthalate content is 40 to 60% by weight because it does not generate an unpleasant odor, which is a feature of the present invention, has excellent hydrolysis resistance, and has plasticizer performance close to that of DOP, which is a general-purpose plasticizer. ..
  • the phthalate ester composition having such a composition is a mixture of 2-ethylheptyl alcohol and 2-propylhexyl alcohol having a mixing ratio of 1: 5 to 5: 1 (weight ratio), and phthalic acid and phthalic anhydride. It is obtained by subjecting it to an esterification reaction with at least one selected from the group consisting of.
  • the alcohol mixture) / (at least one selected from the group consisting of phthalic acid and phthalic anhydride) is usually 2 to 3 in molar ratio, preferably 2.05 to 2.95. , More preferably 2.1 to 2.9.
  • phthalic acid and / or phthalic anhydride at least one selected from the group consisting of phthalic acid and phthalic anhydride.
  • the esterification reaction is not particularly limited in reaction conditions and the like as long as a desired ester product can be produced.
  • a mixture of 2-ethylheptyl alcohol and 2-propylhexyl alcohol and phthalic acid and / or phthalic acid anhydride can be prepared in the presence of an esterification catalyst, preferably an acid catalyst such as sulfuric acid, or an organic titanium compound or organic.
  • an esterification catalyst preferably an acid catalyst such as sulfuric acid, or an organic titanium compound or organic.
  • a metal-based catalyst such as a tin compound
  • the reaction temperature of the esterification reaction depends on the catalyst used and the like, but can be usually 100 to 250 ° C., preferably 120 to 230 ° C. from the viewpoint of stability of the ester product and dehydration efficiency.
  • purification methods such as vacuum distillation (stripping), steam distillation, alkali neutralization, water washing and filtration.
  • quality improvement aids such as decoloring agents, deodorants, adsorbents, and filtration aids may be used.
  • GC gas chromatography
  • GC-MS gas chromatography-mass spectrometry
  • the mixture of 2-ethylheptyl alcohol and 2-propylhexyl alcohol used in the present invention may be a mixture of 2-ethylheptyl alcohol and 2-propylhexyl alcohol produced, respectively, but butyraldehyde.
  • a mixture of aldehyde and barrelaldehyde is more preferably a mixture obtained by cross-aldol reaction and hydrogenation reaction because the number of production steps is small.
  • the mixing ratio of butyraldehyde and barrelaldehyde in the mixed aldehyde is preferably 1: 4 to 4: 1 (weight ratio), more preferably 2: 3 to 3: 2 (weight ratio).
  • the mixed aldehyde may be a mixed aldehyde obtained by mixing butyl aldehyde produced by a hydroformylation reaction of propylene and a barrel aldehyde produced by a hydroformylation reaction of butene, or a mixture produced by a hydroformylation reaction of a mixture of propylene and butene. It may be an aldehyde.
  • the catalyst in the hydroformylation reaction is an organic phosphine such as trialkylphosphine, triarylphosphine, (mono or di) alkyl (di or mono) arylphosphine; trialkylphosphine, triarylphosphine, (mono or di) alkyl.
  • organic phosphine such as trialkylphosphine, triarylphosphine, (mono or di) alkyl (di or mono) arylphosphine; trialkylphosphine, triarylphosphine, (mono or di) alkyl.
  • examples thereof include a rhodium complex catalyst having a monophosphite such as (di or mono) aryl phosphite; a cyclic or acyclic organic phosphite such as bisphosphite and polyphosphite; as a ligand.
  • a certain amount of organic phosphate may be present
  • the hydroformylation reaction can be carried out in a liquid phase using a solvent according to a conventional method, and usually, under a temperature of 15 to 200 ° C. and a pressure of 0.1 to 300 kg / cm 2 , the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide ( H 2 / CO) is in the range of 10/1 to 1/10, and the reaction time is 0.01 to 20 hours.
  • the amount of the rhodium complex catalyst used can be 1 to 100,000 ppm as a rhodium atom.
  • the amount of the organic phosphorus compound used as a ligand can be 1 to 10000 mol times the atomic ratio of phosphorus to rhodium.
  • the rhodium complex catalyst can be prepared by supplying the rhodium source compound and the organic phosphorus compound into the reaction system to form a complex in the reaction system, or by preliminarily combining the rhodium source compound and the organic phosphorus compound outside the reaction system. May be formed and the complex added to the reaction system.
  • the cross-aldol reaction of the mixed aldehyde can also be carried out in a liquid phase or a gas phase according to a conventional method.
  • a liquid phase it is usually carried out in an alkaline aqueous solution such as caustic soda at a temperature of 60 to 120 ° C. at that temperature. It is performed under a pressure equal to or higher than the saturation pressure of the liquid, for example, normal pressure to 10 kg / cm 2 .
  • the hydrogenation reaction of the mixed aldehyde obtained by the cross-aldor reaction can also be carried out in a liquid phase or a gas phase according to a conventional method, and usually, for example, a Group VIII metal-containing catalyst such as nickel, palladium or platinum, oxidation.
  • a catalyst such as a solid catalyst containing a reduction mixture of copper and zinc oxide, a copper-chromium catalyst or a copper-chromium-manganese-palladium catalyst, the temperature is usually 50 to 300 ° C., normal pressure to 200 kg / cm 2 . It is done under hydrogen pressure.
  • the reaction product obtained by the hydrogenation reaction is separated and purified by, for example, distillation.
  • the phthalate ester composition of the present invention may contain 10% by weight or more of (2-ethylheptyl) (2-propylhexyl) phthalate, bis (2-ethylheptyl) phthalate and bis (2-propylhexyl) phthalate in total. It is preferably contained in an amount of 50 to 100% by weight, more preferably 70 to 100% by weight, and particularly preferably 80 to 100% by weight.
  • the phthalate ester composition of the present invention may further contain other phthalates.
  • other phthalates include diisononyl phthalate (DINP), dioctyl phthalate (DOP), diisodecyl phthalate (DIDP), di- (2-propylheptyl) phthalate (DPHP), and the like, and the phthalate ester composition of the present invention.
  • the thing may contain at least one of these.
  • the phthalate ester composition of the present invention can be used as a plasticizer.
  • the plasticizers of the present invention include the phthalate ester compositions of the present invention.
  • the plasticizer of the present invention preferably contains 10% by weight or more of (2-ethylheptyl) (2-propylhexyl) phthalate, bis (2-ethylheptyl) phthalate and bis (2-propylhexyl) phthalate in total. It is more preferably contained in an amount of to 100% by weight, more preferably 70 to 100% by weight, and particularly preferably 80 to 100% by weight.
  • the plasticizer of the present invention includes an adipate-based plasticizer, a phosphoric acid ester-based plasticizer, a trimellitic acid ester-based plasticizer, a benzoic acid ester-based plasticizer, and a polyester-based plasticizer. It may contain at least one plasticizer selected from the group consisting of plasticizers.
  • the resin composition of the present invention includes the phthalate ester composition and the resin of the present invention.
  • the resin (plasticizer) used in the resin composition of the present invention is not particularly limited, and resins and rubbers conventionally used with plasticizers, for example, vinyl chloride resin, styrene resin, cellulose resin, etc. Examples thereof include acrylic resins, vinyl resins such as chlorinated polyethylene, chloroprene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, urethane rubber and other rubbers, and various thermoplastic elastomers. Of these, vinyl chloride resins are particularly preferable.
  • vinyl chloride resin examples include a homopolymer of vinyl chloride, a copolymer of vinyl chloride with ethylene, propylene, styrene, vinyl acetate, vinylidene chloride, maleic acid or an ester thereof, vinyl chloride, acrylonitrile, and acrylic acid.
  • a copolymer with an ester thereof, a copolymer of vinyl chloride with methacrylic acid or an ester thereof, and the like can be mentioned.
  • (2-ethylheptyl) (2-propylhexyl) phthalate, bis (2-ethylheptyl) phthalate and bis (2-propylhexyl) phthalate are combined with respect to 100 parts by weight of the resin. It is preferably contained in a proportion of 0.1 to 300 parts by weight, more preferably in a proportion of 1 to 200 parts by weight, and particularly preferably in a proportion of 5 to 100 parts by weight.
  • each phthalate When the total content of each phthalate is within the above range, sufficient plasticity can be imparted to the resin composition. On the other hand, if the total content of each phthalate is less than or equal to the above range, there is no risk of deterioration of various physical properties such as mechanical strength or bleed-out.
  • the resin composition of the present invention contains an adipate ester plasticizer, a phosphoric acid ester plasticizer, a trimellitic acid ester plasticizer, a benzoic acid ester plasticizer, and a polyester as long as the object of the present invention is not impaired. It may contain at least one plasticizer selected from the group consisting of system plasticizers.
  • the resin composition of the present invention contains additives usually used for vinyl chloride resins, such as stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, lubricants, antistatic agents, antifogging agents, mold release agents, and flame retardants. , Colorants, fillers and the like may be included.
  • the resin composition of the present invention may be molded into a molded product.
  • the molding method can be roughly divided into two. One of them is to mix the vinyl chloride resin obtained by suspension polymerization with the plasticizer of the present invention and other compounding agents, and use a kneader such as a mill roll, a calendar roll, a Banbury mixer, a brabender, or an extruder. This is a method of melt-kneading and then molding into a desired shape by extrusion molding, injection molding, hollow molding, compression molding or the like to obtain a molded product.
  • the other is to mix a vinyl chloride resin obtained by emulsion polymerization or fine suspension polymerization with the plasticizer of the present invention and other compounding agents to obtain a viscous plastisol, and then dip molding or slush molding.
  • This is a method of forming a desired shape by rotary molding or the like and then gelling at a high temperature to obtain a molded product.
  • the odor perceived when DINP is used in contact with a substance containing an alkaline component is derived from isononyl alcohol, which is a raw material alcohol generated by hydrolysis of DINP by an alkaline component. Judged to be. Moreover, it is presumed that the cause of the unpleasant odor of this isononyl alcohol is due to the isomer mixture of many kinds of branching degrees.
  • ⁇ Manufacturing method of C9 alcohol mixture> A mixed aldehyde consisting of 56.5% by weight of n-butyraldehyde and 43.5% by weight of n-barrelaldehyde was placed in a round-bottom flask having a content of 3 L in a nitrogen atmosphere in advance, and the temperature was raised to 80 ° C. 957 g of a 2 wt% caustic soda aqueous solution was added dropwise over 1 hour, and a condensation reaction was carried out at a temperature of 80 ° C. for 3.5 hours, and then the reaction product was cooled and phase separated to obtain a condensation reaction product.
  • a cylindrical nickel-chromium hydrogenation catalyst with a diameter of 5 mm and a length of 5 mm was placed in a 1 L SUS high-pressure reaction vessel filled in a nitrogen atmosphere (previously reduced at 150 ° C. with a hydrogen stream). 20 g and 500 g of the condensation reaction product were added and subjected to a liquid phase hydrogenation reaction at a temperature of 150 ° C. and a hydrogen pressure of 5.0 MPa to produce a mixed alcohol.
  • the mixed alcohol was distilled under reduced pressure under the conditions of a reflux ratio of 10/1, 130 ° C. and 1.4 kPa using a 20-stage Aldershaw distillation apparatus to obtain 49.0% by weight of 2-ethylheptyl alcohol and 2-ethylheptyl alcohol.
  • a mixture of C9 alcohols containing 49.1% by weight of propylhexyl alcohol was obtained.
  • each component was confirmed by GC measurement.
  • Example 1 Manufacturing of phthalate ester composition
  • 66 g (0.45 mol) of phthalic anhydride, 163 g (1.1 mol) of the C9 alcohol mixture, and 0.09 mL of tetraisopropyl titanate were placed in a flask equipped with a stirrer and an oil-water separator with a condenser, and the temperature was increased. The temperature was raised to 220 ° C., and the reaction-generated water was removed from the system during the temperature rise, and the reaction was carried out while reducing the pressure inside the system as necessary to maintain the reflux state. Then, when the acid value of the reaction solution in the system reached 0.17 mgKOH / g, heating was stopped, and the excess alcohol content was removed while increasing the degree of decompression to 1.3 kPa.
  • reaction solution was cooled to 90 ° C. to maintain the temperature, a 0.3% calcium hydroxide aqueous solution mixed with 0.19 g of diatomaceous earth was added, and the mixture was stirred for 20 minutes. Then, the pressure inside the system was gradually reduced to 0.5 kPa at 140 ° C., water and alcohol were removed over 5 hours, and then filtration was performed to obtain 23.4% by weight of bis (2-ethylheptyl) phthalate and bis (2-ethylheptyl). A phthalate ester composition containing 24.6% by weight of 2-propylhexyl) phthalate and 48.4% by weight of (2-ethylheptyl) (2-propylhexyl) phthalate was obtained.
  • the acid value of the obtained phthalate ester composition measured according to JIS K6751 was 0.003 mgKOH / g.
  • the hydrolysis rate of the mixture was calculated in the same manner as in the above, and the results are shown in Table 3.
  • Example 4 (Preparation of vinyl chloride resin composition) 100 parts by weight of vinyl chloride resin (average degree of polymerization 1300), 50 parts by weight of the phthalate ester composition obtained in Example 1, 3 parts by weight of epoxidized soybean oil, 3 parts by weight of CaZn-based stabilizer and carbonic acid as a plasticizer. A vinyl chloride resin composition composed of 20 parts by weight of calcium was obtained. The obtained vinyl chloride resin composition was evaluated for processability by the following method. The results are shown in Table 4.
  • the vinyl chloride resin composition obtained above was premixed, mixed with two mill rolls temperature-controlled at 155 ° C. for 5 minutes, and preheated at a temperature of 180 ° C. under a pressure of 1.96 MPa for 2 minutes. Then, by holding for 1 minute under a pressure of 15 MPa, a press sheet having a thickness of 1 mm was prepared. The obtained press sheet was evaluated by the following evaluation method. The results are shown in Table 4.
  • the tensile strength (MPa) of the obtained press sheet was measured according to JIS K6723.
  • the phthalate ester composition of the present invention has excellent hydrolysis resistance as compared with DINP conventionally used as an alternative to DOP, and has flexibility and volatility, which are general plasticizer performances. It can be seen that the oil resistance and workability are almost the same and well-balanced. From this, it can be seen that the phthalate ester composition of the present invention can be sufficiently used as a substitute for DOP, like DINP.

Abstract

本発明は、DOPの代替として、可塑剤として用いた場合に諸性能のバランスが良く、更に、耐加水分解性に優れ、かつ加水分解が起こる条件で使用した場合であっても不快な臭気を生じ難いフタル酸エステル組成物を提供することを目的とする。本発明は、(2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを含むフタル酸エステル組成物に関する。

Description

フタル酸エステル組成物
 本発明は、フタル酸エステル組成物に関する。また、本発明は、フタル酸エステル組成物を含む可塑剤、樹脂組成物および成形体、さらにはフタル酸エステル組成物の製造方法に関する。
 従来、フタル酸のアルコールエステルは、塩化ビニル系樹脂等樹脂の可塑剤として用いられている(特許文献1)。中でも炭素原子数が8個のアルコール(以下、C8アルコールという。)である2-エチルヘキサノールのフタル酸エステルである、ジオクチルフタレート(DOP)は、可塑剤として用いた場合の柔軟性、耐熱性、耐寒性、耐油性及び加工性等の諸性能のバランスが良く、特に塩化ビニル系樹脂用の可塑剤として幅広く用いられている。
 しかし、DOPは近年の化学品規制及びそれに伴う自主規制により、他の可塑剤による代替が進みつつある。代替可塑剤に最も要求されることは、上記諸性能がDOPに近いということである。
 このことから、DOPの代替可塑剤としては、炭素数が9個のアルコール(以下、C9アルコールという。)であるイソノニルアルコールのフタル酸エステルである、ジイソノニルフタレート(DINP)が多く使用されている。DINPは、DOPと同様のフタル酸エステルであり、上記諸性能がDOPに近いからである。
 なお、DINPの原料となるイソノニルアルコールは、通常、様々な分岐異性体からなるC9アルコールの混合物である。イソノニルアルコールのフタル酸エステルとしては、Cas.No.27458-94-2のイソノニルアルコールとフタル酸との反応物であるCas.No.28553-12-0のDINPと、Cas.No.68526-84-1のイソノニルアルコールとフタル酸との反応物であるCas.No.68515-48-0のDINPの2種類が知られている。
 その他の代替可塑剤としては、供給面やコスト等の観点から、C8アルコールである2-エチルヘキサノールのテレフタル酸エステルであるテレフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)(DOTP)が使用されている。
日本国特開平10-120515号公報
 しかしながら、DINPには、これを含有する塩化ビニル系樹脂組成物等の合成樹脂組成物を、コンクリートなどのアルカリ成分を含有する物質と接触する用途で用いた場合、加水分解が起こり、不快な臭気を生じるという問題があった。また、その原料アルコールであるイソノニルアルコールが、DOPの原料アルコールである2-エチル-ヘキサノールに比べ、生産量が少なく供給懸念があり、DOPからDINPへの切り替えが更に進んだ場合には、DINPの供給が逼迫する恐れもある。
 また、DOTPを可塑剤として用いた場合、耐光性や耐油性等、一部の性能がDOPに比べ劣るため、軟質塩化ビニル製品の一部用途でDOPの代替として用いることが困難な場合があった。
 本発明は、DOPの代替として、可塑剤として用いた場合の柔軟性、耐熱性、耐油性及び加工性等の諸性能のバランスが良く、更に、耐加水分解性に優れ、かつアルカリ成分を含む物質と接触する等、加水分解が起こる条件で使用した場合であっても不快な臭気を生じ難いフタル酸エステル組成物を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、(2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを含むフタル酸エステル組成物を可塑剤として用いた場合、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 すなわち本発明は、以下を要旨とするものである。
[1](2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを含むフタル酸エステル組成物。
[2]更に、ジイソノニルフタレート(DINP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジイソデシルフタレート(DIDP)及びジ-(2-プロピルヘプチル)フタレート(DPHP)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む[1]に記載のフタル酸エステル組成物。
[3](2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを合わせて10重量%以上含む[1]または[2]に記載のフタル酸エステル組成物。
[4][1]~[3]のいずれか1つに記載のフタル酸エステル組成物を含む可塑剤。
[5][1]~[3]のいずれか1つに記載のフタル酸エステル組成物及び樹脂を含む樹脂組成物。
[6]前記樹脂が塩化ビニル系樹脂である[5]に記載の樹脂組成物。
[7][5]又は[6]に記載の樹脂組成物を成形してなる成形体。
[8]2-エチルヘプチルアルコールと2-プロピルヘキシルアルコールの混合物と、フタル酸及びフタル酸無水物からなる群から選択される少なくとも1種とをエステル化反応させる、[1]に記載のフタル酸エステル組成物の製造方法。
[9]前記混合物が、ブチルアルデヒドとバレルアルデヒドのクロスアルドール反応及び水添反応により製造されたものである、[8]に記載のフタル酸エステル組成物の製造方法。
 本発明のフタル酸エステル組成物は、可塑剤として用いた場合、柔軟性、耐熱性、耐油性及び加工性等の諸性能のバランスが良く、更に、耐加水分解性に優れ、かつアルカリ成分を含有する物質と接触する等、加水分解が起こる条件で用いた場合でも、不快な臭気を生じ難い。そのため、本発明のフタル酸エステル組成物は、DOPの代替として塩化ビニル系樹脂等用の可塑剤として好適に用いることができる。
 以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
1.フタル酸エステル組成物及びその製造方法
 本発明のフタル酸エステル組成物は、(2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを含むフタル酸エステル組成物である。
 また、本発明のフタル酸エステル組成物は、2-エチルヘプチルアルコールと2-プロピルヘキシルアルコールの混合物と、フタル酸及びフタル酸無水物からなる群から選択される少なくとも1種とをエステル化反応させることにより製造することができる。
 本発明のフタル酸エステル組成物は、要求される可塑剤の性能により各フタレートの含有量を任意に決めればよいが、各フタレートの含有量はビス(2-エチルヘプチル)フタレートを5~45重量%、ビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを5~45重量%及び(2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレートを10~90重量%とすることが好ましい。各フタレートの含有量は、特にビス(2-エチルヘプチル)フタレートを20~30重量%、ビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを20~30重量%及び(2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレートを40~60重量%とすることが本発明の特徴である不快な臭気を発生させず、また、耐加水分解性に優れ、かつ汎用可塑剤であるDOPに近い可塑剤性能を有するため好ましい。
 このような組成のフタル酸エステル組成物は、混合割合が1:5~5:1(重量比)である2-エチルヘプチルアルコールと2-プロピルヘキシルアルコールの混合物と、フタル酸及びフタル酸無水物からなる群から選択される少なくとも1種とをエステル化反応させることにより得られる。
 また、前記エステル化反応における(前記アルコール混合物)/(フタル酸及びフタル酸無水物からなる群から選択される少なくとも1種)はモル比で通常2~3、好ましくは2.05~2.95、更に好ましくは2.1~2.9である。
 なお、本明細書においては、上記「フタル酸及びフタル酸無水物からなる群から選択される少なくとも1種」のことを「フタル酸及び/又はフタル酸無水物」と記載することがある。
 前記エステル化反応は、所望のエステル生成物を製造することができる限り、その反応条件等に特段の制限はない。例えば、2-エチルヘプチルアルコールと2-プロピルヘキシルアルコールの混合物と、フタル酸及び/又はフタル酸無水物とを、エステル化触媒、好ましくは硫酸等の酸触媒の存在下、又は有機チタン化合物や有機錫化合物等の金属系触媒等の存在下に、必要に応じて窒素雰囲気中で、エステル生成物の沸点以下の温度で加熱し、エステル化反応により生成する水を除去しながら反応させることができる。
 前記エステル化反応の反応温度は、使用する触媒等にもよるが、エステル生成物の安定性及び脱水効率等の面から、通常100~250℃、好ましくは120~230℃とすることができる。反応終了後、真空蒸留(ストリッピング)、水蒸気蒸留、アルカリ中和、水洗浄及び濾過等の精製方法を用いて、系内に残存する未反応カルボン酸、未反応アルコール及び触媒等を除去して精製することにより、目的とするフタル酸エステル組成物を得ることができる。精製に際しては、脱色剤、脱臭剤、吸着剤、濾過助剤等の品質改良助剤を使用してもよい。
 目的とする組成物が得られたことの確認は、各種分析手法により確認することができる。例えば、ガスクロマトグラフィー(GC)やガスクロマトグラフィー質量分析法(GC-MS)等により確認することが簡便で好ましい。
 なお、本発明に用いられる2-エチルヘプチルアルコールと2-プロピルヘキシルアルコールの混合物は、それぞれ製造された2-エチルヘプチルアルコールと2-プロピルヘキシルアルコールを混合したものであってもよいが、ブチルアルデヒドとバレルアルデヒドの混合アルデヒドをクロスアルドール反応及び水添反応することにより得られる混合物であることが、製造工程数が少ないことからより好ましい。
 混合アルデヒドにおけるブチルアルデヒドとバレルアルデヒドの混合割合は、1:4~4:1(重量比)が好ましく、2:3~3:2(重量比)がより好ましい。
 上記混合アルデヒドは、プロピレンのヒドロホルミル化反応により製造されたブチルアルデヒドとブテンのヒドロホルミル化反応により製造されたバレルアルデヒドを混合した混合アルデヒドでもよく、プロピレンとブテンの混合物のヒドロホルミル化反応により製造された混合アルデヒドであってもよい。
 ヒドロホルミル化反応における触媒としては、トリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィン、(モノ又はジ)アルキル(ジ又はモノ)アリールホスフィン等の有機ホスフィン;トリアルキルホスファイト、トリアリールホスファイト、(モノ又はジ)アルキル(ジ又はモノ)アリールホスファイト等のモノホスファイト;それらのビスホスファイト、ポリホスファイト等の環状又は非環状の有機ホスファイト;等を配位子とするロジウム錯体触媒等が挙げられる。また、それらの錯体触媒と共に、有機ホスフェートを一定量存在させることとしてもよい。
 ヒドロホルミル化反応は、常法に従って溶媒を用いて液相で行うことができ、通常、15~200℃の温度、0.1~300kg/cmの圧力下、水素と一酸化炭素のモル比(H/CO)を10/1~1/10の範囲とし、0.01~20時間の反応時間でなされる。
 また、ロジウム錯体触媒の使用量は、ロジウム原子として1~100000ppmとすることができる。配位子となる有機燐化合物の使用量はロジウムに対する燐の原子比で1~10000モル倍とすることができる。ロジウム錯体触媒の調製は、ロジウム源化合物と有機燐化合物を反応系内にそれぞれ供給して反応系内で錯体を形成しても、或いは、反応系外でロジウム源化合物と有機燐化合物から予め錯体を形成してその錯体を反応系に添加してもよい。
 前記混合アルデヒドのクロスアルドール反応も、常法に従って液相又は気相で行うことができ、例えば液相の場合、通常、苛性ソーダ等のアルカリ水溶液中で、60~120℃の温度、該温度での液の飽和圧力以上、例えば常圧~10kg/cmの圧力下でなされる。
 更に、前記クロスアルドール反応で得られた混合アルデヒドの水添反応も、常法に従って液相又は気相で行うことができ、通常、例えばニッケル、パラジウム、白金等の第VIII族金属含有触媒、酸化銅と酸化亜鉛還元混合物含有固体触媒、銅-クロム系触媒又は銅-クロム-マンガン-バリウム系触媒等の触媒の存在下に、通常、50~300℃の温度、常圧~200kg/cmの水素圧力下でなされる。水添反応により得られた反応生成物は、例えば蒸留等により分離精製される。
 本発明のフタル酸エステル組成物は(2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを合わせて10重量%以上含むことが好ましく、50~100重量%含むことがより好ましく、70~100重量%含むことが更に好ましく、80~100重量%含むことが特に好ましい。
 本発明のフタル酸エステル組成物は、更に他のフタル酸エステルを含んでいてもよい。他のフタル酸エステルとしては、ジイソノニルフタレート(DINP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジイソデシルフタレート(DIDP)及びジ-(2-プロピルヘプチル)フタレート(DPHP)等が挙げられ、本発明のフタル酸エステル組成物はこれらの少なくとも1種を含んでもよい。
 本発明のフタル酸エステル組成物は可塑剤として用いることができる。
2.可塑剤
 本発明の可塑剤は、本発明のフタル酸エステル組成物を含む。本発明の可塑剤は(2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを合わせて10重量%以上含むことが好ましく、50~100重量%含むことがより好ましく、70~100重量%含むことが更に好ましく、80~100重量%含むことが特に好ましい。
 本発明の可塑剤は、本発明のフタル酸エステル組成物の他に、アジピン酸エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、安息香酸エステル系可塑剤及びポリエステル系可塑剤からなる群から選ばれる少なくとも1つの可塑剤を含んでもよい。
3.樹脂組成物及びその成形体
 本発明の樹脂組成物は、本発明のフタル酸エステル組成物及び樹脂を含む。本発明の樹脂組成物に用いられる樹脂(被可塑化物)としては、特に限定されず、従来可塑剤が用いられている樹脂やゴム、例えば、塩化ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、塩素化ポリエチレン等のビニル系樹脂、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム等のゴムや各種熱可塑性エラストマー等が挙げられる。これらの中で、塩化ビニル系樹脂が特に好ましい。
 その塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニルの単独重合体、塩化ビニルと、エチレン、プロピレン、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニリデン、マレイン酸又はそのエステルとの共重合体、塩化ビニルと、アクリロニトリル、アクリル酸又はそのエステルとの共重合体、塩化ビニルと、メタクリル酸又はそのエステルとの共重合体等が挙げられる。
 本発明の樹脂組成物は、該樹脂100重量部に対して、(2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを合わせて0.1~300重量部の割合で含有することが好ましく、1~200重量部の割合で含有することが更に好ましく、5~100重量部の割合で含有することが特に好ましい。
 各フタレートの合計含有量が前記範囲以上であれば、樹脂組成物に十分な可塑性を付与することができる。一方、各フタレートの合計含有量が前記範囲以下あれば、機械的強度等の諸物性の低下やブリードアウトを生じる恐れがない。
 なお、本発明の樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、アジピン酸エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、安息香酸エステル系可塑剤及びポリエステル系可塑剤からなる群から選ばれる少なくとも1つの可塑剤を含んでもよい。また、本発明の樹脂組成物は、塩化ビニル系樹脂に通常用いられる添加剤、例えば、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、離型剤、難燃剤、着色剤、充填材等を含んでもよい。
 本発明の樹脂組成物は、成形加工して成形体としてもよい。その場合、成形する方法としては、二つに大別できる。その一つは、懸濁重合により得られた塩化ビニル系樹脂を、本発明の可塑剤及びその他の配合剤と混合し、ミルロール、カレンダーロール、バンバリーミキサー、ブラベンダー、押出機等の混練機で溶融混練した後、押出成形、射出成形、中空成形、圧縮成形等により所望の形状に成形して成形体とする方法である。他の一つは、乳化重合若しくは微細懸濁重合により得られた塩化ビニル系樹脂を、本発明の可塑剤及びその他の配合剤と混合して粘稠なプラスチゾルとした後、ディップ成形、スラッシュ成形、回転成形等により所望の形状に成形した後、高温でゲル化させて成形体とする方法である。
 以下に実験例、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
[臭気測定]
(イソノニルアルコールの臭気)
 第一薬品産業(株)製パネル選定用5基準臭気セットを用いて、臭気知覚に問題がないと判断された5名を被験者として、20℃でイソノニルアルコール(Cas.No.27458-94-2及びCas.No.68526-84-1)の臭気測定を行った。臭気測定に際しては、表1に記載の基準で評価を行った。いずれの被験者も不快な臭気を知覚した。
 次に、ジイソノニルフタレート(DINP)0.4gをアセトン20mlに溶解した溶液に、水30ml、エタノール170ml及び塩基として水酸化カリウム100mgを添加し均一溶液とし、25℃で一日間放置した。この溶液について、同様にして同じ5名が常温で臭いを嗅いだところ、イソノニルアルコールの臭いと同様の不快な臭気を知覚した。
 この結果から、DINPを、アルカリ成分が含まれる物質と接触する用途で用いた場合に知覚される臭気は、DINPがアルカリ成分により加水分解されたことにより生じる原料アルコールであるイソノニルアルコール由来のものであると判断した。また、このイソノニルアルコールの不快な臭気の原因は、多くの種類の分岐度の異性体混合体であることに起因していると推測される。
(原料アルコールの臭気)
 第一薬品産業(株)製パネル選定用5基準臭気セットを用いて、臭気知覚に問題がないと判断された10名を被験者として、各原料アルコール(C9アルコールの混合物、イソノニルアルコールCas.No.27458-94-2、イソノニルアルコールCas.No.68526-84-1)の臭いを20℃で嗅ぎ、表1の基準で評価点を付け、その合計点を評価点とした。結果を表2に記した。なお、C9アルコールの混合物は下記の方法に従って調製した。
<C9アルコールの混合物の製造方法>
 n-ブチルアルデヒド56.5重量%とn-バレルアルデヒド43.5重量%とからなる混合アルデヒドを、あらかじめ窒素雰囲気とした内容量3Lの丸底フラスコに入れ、80℃の温度まで昇温した。2重量%の苛性ソーダ水溶液957gを1時間かけて滴下し、80℃の温度で3.5時間縮合反応させた後、反応生成物を冷却、相分離して、縮合反応生成物を得た。
 引き続いて、窒素雰囲気下で充填した内容量1LのSUS製高圧反応容器に、直径5mm、長さ5mmの円柱状のニッケル-クロム系水添触媒(あらかじめ水素流で、150℃で還元したもの)を20gと、前記縮合反応生成物500gを入れ、150℃の温度、5.0MPaの水素圧力下で液相水添反応させることにより、混合アルコールを製造した。
 前記混合アルコールを、20段オルダーショー蒸留装置を用いて、還流比10/1、130℃、1.4kPaの条件で減圧蒸留を行うことにより、2-エチルヘプチルアルコールを49.0重量%及び2-プロピルヘキシルアルコールを49.1重量%含むC9アルコールの混合物を得た。なお、各成分はGC測定により確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1及び表2より本発明のフタル酸エステル組成物が可塑剤として使用された樹脂製品が加水分解の起こる条件で使用されること等により発生する原料アルコール(C9アルコールの混合物)の臭気は、DINPが可塑剤として使用された樹脂製品が加水分解の起こる条件で使用されること等により発生する原料アルコール(イソノニルアルコール)の臭気と比較し、評価者全員が臭気の強さも臭気の不快性も最も低い評価をしていることが分かる。
 これより、本発明のフタル酸エステル組成物を可塑剤として使用し、加水分解が起こる条件で用いた場合でも、不快な臭気を生じ難いことが分かる。
[実施例1]
(フタル酸エステル組成物の製造)
 無水フタル酸66g(0.45モル)、前記C9アルコールの混合物163g(1.1モル)、及びテトライソプロピルチタネート0.09mLを、攪拌機、及び冷却管付き油水分離装置を装着したフラスコに仕込み、温度を220℃まで上げ、その昇温途上で反応生成水を系外に除去し、還流状態を維持するため必要に応じて系内を減圧しながら反応させた。そして、系内反応液の酸価が0.17mgKOH/gになったところで加熱を停止して、減圧度を1.3kPaまで高めながら過剰のアルコール分を除去した。
 続いて、反応液を90℃まで冷却してその温度を保ち、珪藻土を0.19g混ぜた0.3%水酸化カルシウム水溶液を加えて20分撹拌した。その後、140℃で系内を徐々に0.5kPaまで減圧し、5時間かけて水、アルコールを除去した後、濾過することにより、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート23.4重量%、ビス(2-プロピルヘキシル)フタレート24.6重量%及び(2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート48.4重量%を含有するフタル酸エステル組成物を得た。
 下記測定条件で各成分をGC及びGC-MS測定により確認した。得られたフタル酸エステル組成物のJIS K6751に準拠して測定した酸価は0.003mgKOH/gであった。
(GC)
装置:島津 GC-17A
カラム:GL Science社、InertCap-1、無極性、0.32mm×60m×0.25μm
温度:80℃(0min、10℃/min)→300℃(15min)
Ti=300℃、Td=300℃
ガス:N=27cm/sec
注入量:0.2μL
スプリット:1:33
定量法:面積百分率法
(GC-MS)
装置:島津 GC/MS-QP2010Ultra
カラム:Supelco社、Supelcowax-10、強極性、0.32mm×60m×0.25μm
温度:40℃(4min、10℃/min)→210℃(49min)
Ti=230℃、イオン源=250℃、IF=250℃
ガス:He=40cm/sec
注入量:0.2μL
スプリット:1:10
前処理:なし
測定モード:CI
<耐加水分解性>
 500mlガラス瓶に蒸留水25ml、アセトン170mlを入れて混合し、均一な溶液1を得た。得られたフタル酸エステル組成物3.8gをアセトン20mlに溶解させた溶液20mlをこの溶液1に添加し、溶液2を得た。得られた溶液2に2規定塩酸20mlを添加した後2つに分割し、溶液3を得た。
 次に、ブランク試験として、溶液3の一方を0.1規定KOH/メタノール溶液で滴定した。溶液3の他方をアルミブロックヒーターを用いて50℃で6時間加熱した後、0.1規定KOH/メタノール溶液で滴定し、ブランクとの差異より得られたフタル酸エステル組成物の加水分解率を算出し、結果を表3に示した。
[実施例2]
 実施例1で得られたフタル酸エステル組成物の代わりに、DINP〔Cas.No.28553-12-0(原料アルコールとしてCas.No.27458-94-2のイソノニルアルコールを使用)〕/実施例1で得られたフタル酸エステル組成物=1/1(重量比)の混合物を用いたこと以外は実施例1と同様にして、該混合物の加水分解率を算出し、結果を表3に示した。
[実施例3]
 実施例1で得られたフタル酸エステル組成物の代わりに、前記DINP/実施例1で得られたフタル酸エステル組成物=9/1(重量比)の混合物を用いたこと以外は実施例1と同様にして、該混合物の加水分解率を算出し、結果を表3に示した。
[比較例1]
 実施例1で得られたフタル酸エステル組成物の代わりに、前記DINPを用いたこと以外は実施例1と同様にしてDINPの加水分解率を算出し、結果を表3に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
[実施例4]
(塩化ビニル系樹脂組成物の調製)
 塩化ビニル樹脂(平均重合度1300)100重量部、可塑剤として、実施例1で得られたフタル酸エステル組成物50重量部、エポキシ化大豆油3重量部、CaZn系安定剤3重量部及び炭酸カルシウム20重量部からなる塩化ビニル系樹脂組成物を得た。得られた塩化ビニル系樹脂組成物は下記の方法により加工性の評価を行った。結果を表4に示した。
<塩化ビニル系樹脂組成物の加工性試験>
 得られた塩化ビニル系樹脂組成物について、ラボプラストミルを用い、温度160℃、ロータの回転数50rpmで最大トルクに達するまでの時間を測定した。時間が短いほど加工性がよいことになる。
 また、上記で得られた塩化ビニル樹脂組成物を予備混合した後、155℃に温調した2本ミルロールで5分間混合し、温度180℃で、1.96MPaの加圧下で2分間予熱した。その後、15MPaの加圧下で1分間保持することにより、厚さ1mmのプレスシートを作製した。得られたプレスシートについて、下記の評価方法にて評価した。結果を表4に示した。
<柔軟性>
 JIS K6723に準拠し、得られたプレスシートの引張強さ(MPa)を測定した。
<揮発性(耐熱性)>
 JIS K6723に準拠し、得られたプレスシートに対して加熱後引っ張り試験の条件で加熱を行った。加熱前のプレスシートを基準に、加熱後のプレスシートの重量減少量を測定した。この値を可塑剤の重量減少量(揮発量)とし、元の可塑剤重量からの減少率(%)を求めた。
<耐油性>
 JIS K6723に準拠し、得られたプレスシートを耐油性試験条件で油に浸漬した。浸漬前のプレスシートを基準に、浸漬後のプレスシートの重量減少量を測定した。この値を可塑剤の重量減少量(油への溶出量)とし、元の可塑剤重量からの減少率(%)(可塑剤の油への溶出率)を求めた。
[比較例2]
 可塑剤としてDINP(Cas.No.28553-12-0〔原料アルコールとしてCas.No.27458-94-2のイソノニルアルコールを使用)〕を用いたこと以外は実施例4と同様に評価し、結果を表4に示した。
[比較例3]
 可塑剤としてDOP(Cas.No.117-81-7)を用いたこと以外は実施例4と同様に評価し、結果を表4に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表3及び4より、本発明のフタル酸エステル組成物は、DOPの代替として従来使用されているDINPと比べ、耐加水分解性に優れ、かつ一般的な可塑剤性能である柔軟性、揮発性、耐油性、加工性がほぼ同等でバランスが取れていることが分かる。このことから、本発明のフタル酸エステル組成物は、DINP同様、DOPの代替として十分使用可能であることが分かる。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は2019年7月3日出願の日本特許出願(特願2019-124253)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (9)

  1.  (2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを含むフタル酸エステル組成物。
  2.  更に、ジイソノニルフタレート(DINP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジイソデシルフタレート(DIDP)及びジ-(2-プロピルヘプチル)フタレート(DPHP)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1に記載のフタル酸エステル組成物。
  3.  (2-エチルヘプチル)(2-プロピルヘキシル)フタレート、ビス(2-エチルヘプチル)フタレート及びビス(2-プロピルヘキシル)フタレートを合わせて10重量%以上含む請求項1又は2に記載のフタル酸エステル組成物。
  4.  請求項1~3のいずれか1項に記載のフタル酸エステル組成物を含む可塑剤。
  5.  請求項1~3のいずれか1項に記載のフタル酸エステル組成物及び樹脂を含む樹脂組成物。
  6.  前記樹脂が塩化ビニル系樹脂である請求項5に記載の樹脂組成物。
  7.  請求項5又は6に記載の樹脂組成物を成形してなる成形体。
  8.  2-エチルヘプチルアルコールと2-プロピルヘキシルアルコールの混合物と、フタル酸及びフタル酸無水物からなる群から選択される少なくとも1種とをエステル化反応させる、請求項1に記載のフタル酸エステル組成物の製造方法。
  9.  前記混合物が、ブチルアルデヒドとバレルアルデヒドのクロスアルドール反応及び水添反応により製造されたものである、請求項8に記載のフタル酸エステル組成物の製造方法。
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