JP2002531640A - Polymer / clay nanocomposites with improved gas barrier properties, including clay materials having a mixture of two or more organic cations, and methods of making the same - Google Patents
Polymer / clay nanocomposites with improved gas barrier properties, including clay materials having a mixture of two or more organic cations, and methods of making the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】 本発明は、(i)溶融加工性マトリックスポリマー及びその中に組み込まれた、(ii)少なくとも2種の有機カチオンの混合物が挿入された層状クレイ物質を含んでなる、改良されたガス透過性を有するポリマー/クレイナノ複合材料に関する。本発明はまたナノ複合材料を製造する方法及びナノ複合材料から製造される物品に関する。 (57) [Summary] The present invention provides an improved gas permeability comprising (i) a melt-processable matrix polymer and (ii) a layered clay material having incorporated therein a mixture of at least two organic cations. Polymer / clay nanocomposites. The invention also relates to a method of making a nanocomposite and an article made from the nanocomposite.
Description
【0001】発明の分野 本発明は、一般的には、有機カチオンの混合物が挿入された(interca
lated)クレイ物質を含んでなり、ガス遮断性の改良されたポリマー/クレ
イナノ複合材料に関する。本発明は、さらにそのナノ複合材料から製造される物
品及びナノ複合材料を製造する方法に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to a mixture of organic cations (interca).
lated) polymer / clay nanocomposites comprising a clay material and having improved gas barrier properties. The invention further relates to articles made from the nanocomposites and methods of making the nanocomposites.
【0002】発明の背景 層状のクレイに基づくポリマーナノ複合材料は、そのナノ複合材料によって示
される改良された性質のために、多くの関心がもたれている。遮断性(ガス透過
性)の改善を含む幾つかの性質の改良を最大のものとし、且つ破断時の伸びを含
む幾つかの性質の有害な影響を最小のものとするために、層状クレイ物質の単一
小板状粒子への開裂を最大のものとすることは望ましいことである。理想的には
、クレイを含まないポリマーに匹敵する透明性を達成するために、クレイ物質は
約20nmより薄い厚さを持つ小板状粒子に層剥離される。現在までのところ、こ
の期待に合致するようなポリマー/クレイナノ複合材料は、モノマーからポリマ
ーへの合成の間に、有機的に処理されたクレイを組み込むことによってのみ製造
される。しかしながら、ポリマー中に混入されることができ、なおかつ層状クレ
イの剥離を示すことのできるクレイの量は限られており、破断時の伸びなどいく
つかの機械的性質は、クレイの添加によりしばしば相当に低下するということは
周知である。[0002] Polymer nanocomposites based on background layered clay invention, for improved properties exhibited by the nanocomposites are leaning much attention. Layered clay materials to maximize the improvement of some properties, including improved barrier properties (gas permeability), and to minimize the deleterious effects of some properties, including elongation at break It is desirable to maximize the cleavage of this into single platelet-like particles. Ideally, the clay material is exfoliated into platelet-shaped particles having a thickness of less than about 20 nm to achieve transparency comparable to clay-free polymers. To date, polymer / clay nanocomposites that meet this expectation are only produced by incorporating organically treated clay during the synthesis of monomers into polymers. However, the amount of clay that can be incorporated into the polymer and still exhibit exfoliation of layered clay is limited, and some mechanical properties, such as elongation at break, are often considerable with the addition of clay. Is well known.
【0003】 研究者等は、層剥離されたクレイの複合材料を提供する溶融配合方法を発明す
ることの価値を認めていた。すなわち、溶融配合方法はポリマー選択とクレイ充
填のより大きな融通性及びコスト低減の可能性を提供する。しかしながら、多く
のポリマー/クレイ混合物を用いて、今日までに探求された溶融配合方法では、
小板状粒子の十分な層剥離が提供されていない。Researchers have recognized the value of inventing a melt compounding method that provides a delaminated clay composite. That is, the melt compounding method offers greater flexibility in polymer selection and clay filling and the potential for cost reduction. However, with many polymer / clay blends, the melt compounding methods explored to date include:
Sufficient delamination of platelet-shaped particles has not been provided.
【0004】 ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)などのポリエステルは、炭酸飲料
、果実ジュース及びある種の食品に使用されるボトルやコンテナーに広く用いら
れている。有用なポリエステルは高いインヘレント粘度(I.V.)を有してお
り、そのことが、ポリエステルがパリソンに形成され次いでコンテナーに成型さ
れることを可能にする。酸素、二酸化炭素等に対する遮断性に限りがあるために
、PETコンテナーは、通常、長い貯蔵寿命を必要とする食品には用いられない
。例えば、ビール、ワイン及びある種の食品を容れたPETボトルの中への酸素
の透過はこれらの製品を腐敗させる原因となる。1層又はそれ以上の遮断層及び
1層又はそれ以上のPETの構造層を含む多層構造を利用することにより、PE
Tコンテナーの遮断性を改良するための試みがなされてきた。しかしながら、多
層構造は、コスト高、必要とされる遮断層の大きな厚さ及び遮断層の構造層に対
する接着性の乏しさなどのために、広汎な用途を見出せてはおらず、ビールのコ
ンテナーとしての使用には適当ではない。[0004] Polyesters such as poly (ethylene terephthalate) (PET) are widely used in bottles and containers used in carbonated beverages, fruit juices and certain food products. Useful polyesters have a high inherent viscosity (IV), which allows the polyester to be formed into a parison and then molded into a container. Due to their limited barrier properties against oxygen, carbon dioxide, etc., PET containers are not usually used for foods that require a long shelf life. For example, the permeation of oxygen into PET bottles containing beer, wine and certain food products causes these products to spoil. By utilizing a multilayer structure comprising one or more barrier layers and one or more structural layers of PET, the PE
Attempts have been made to improve the barrier properties of T-containers. However, the multilayer structure has not found widespread use because of the high cost, the large thickness of the required barrier layer, and the poor adhesion of the barrier layer to the structural layer, and has been found to be a container for beer. Not suitable for use.
【0005】 特許文献中には、モノマー及び処理されたクレイから製造されるポリマー/ク
レイナノ複合材料について多くの例が存在する。例えば、米国特許第4,739
,007号には、カプロラクタム及びアルキルアンモニウム処理モンモリロナイ
トからのナイロン−6/クレイナノ複合材料が開示されている。米国特許第4,
889,885号には、メチルメタクリレート及びイソプレンなどの種々のビニ
ルモノマーをナトリウムモンモリロナイトの存在下に重合することについて記載
されている。There are many examples in the patent literature for polymer / clay nanocomposites made from monomers and treated clays. For example, US Pat. No. 4,739
No. 007 discloses a nylon-6 / clay nanocomposite from caprolactam and alkylammonium treated montmorillonite. U.S. Patent No. 4,
No. 889,885 describes the polymerization of various vinyl monomers such as methyl methacrylate and isoprene in the presence of sodium montmorillonite.
【0006】 幾つかの特許には、60重量%以下の挿入された(intercalated
)クレイ物質を、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート
、ポリオレフィン、ビニルポリマー、熱硬化性樹脂等を含む広汎なポリマーとブ
レンドすることについて記載されている。そのように変性クレイを高充填するこ
とは、ブレンドの溶融粘度が成型することができない程の高さまで上昇するため
、ほとんどのポリマーでは実際的ではなく役に立たない。[0006] Some patents have less than 60% by weight intercalated.
) Blend clay materials with a wide variety of polymers including polyamides, polyesters, polyurethanes, polycarbonates, polyolefins, vinyl polymers, thermosets, and the like. Such a high loading of modified clay is impractical and useless for most polymers because the melt viscosity of the blend rises to a level where it cannot be molded.
【0007】 国際特許出願公開第93/04117号には、広汎なポリマーと60重量%ま
での分散された小板状粒子との溶融ブレンドについて開示されている。国際特許
出願公開第93/04118号には、溶融加工性ポリマー及び60重量%までの
有機オニウム塩で挿入されたクレイからなるナノ複合材料が開示されている。オ
ニウムイオンの混合物が挿入されたクレイの使用については、意図もされていな
ければ、開示もされていない。WO 93/04117 discloses a melt blend of a wide range of polymers with up to 60% by weight of dispersed platelet-shaped particles. WO 93/04118 discloses a nanocomposite consisting of a melt-processable polymer and clay intercalated with up to 60% by weight of an organic onium salt. The use of clay into which a mixture of onium ions has been inserted is neither intended nor disclosed.
【0008】 米国特許第5,552,469号には、ある種のクレイ及び水溶性ポリマー、
例えばポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール及びポリアクリル酸などに
由来する挿入物質(intercalate)の製造について記載されている。
有機カチオンが挿入されたクレイの使用は明確に除外されている。[0008] US Pat. No. 5,552,469 discloses certain clay and water-soluble polymers,
For example, it describes the production of intercalates derived from polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol and polyacrylic acid.
The use of clays into which organic cations have been inserted is explicitly excluded.
【0009】 特開平9−176461号公報にはポリエステルボトルが開示されており、そ
こではポリエステルは未変性モンモリロナイトを含んでいる。溶融配合によるポ
リエステル中へのクレイの組み込みが開示されている;しかしながら、有機カチ
オンの混合物が挿入されたクレイの使用については意図されていなければ開示も
されていない。[0009] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-176461 discloses a polyester bottle in which the polyester contains unmodified montmorillonite. The incorporation of clay into polyesters by melt blending is disclosed; however, the use of clays with a mixture of organic cations is not disclosed unless otherwise contemplated.
【0010】 有機カチオン、代表的にはオニウムイオンの混合物が挿入されたクレイは、あ
る種のコーティング用途のためのレオロジー変性剤として用いられている;しか
しながら、ポリマー/クレイナノ複合材料におけるそれらの使用は、試みられた
ことも開示されたこともない。次の引用文献は、化学的に変性された有機クレイ
(クレイ/有機カチオン挿入)材料について関係のあるものである:米国特許第
4,472,538号明細書;同第4,546,126号明細書;同第4,67
6,929号明細書;同第4,739,007号明細書;同第4,777,20
6号明細書;同第4,810,734号明細書;同第4,889,885号明細
書;同第4,894,411号明細書;同第5,091,462号明細書;同第
5,102,948号明細書;同第5,153,062号明細書;同第5,16
4,440号明細書;同第5,164,460号明細書;同第5,248,72
0号明細書;同第5,382,650号明細書;同第5,385,776号明細
書;同第5,414,042号明細書;同第5,552,469号明細書;国際
特許出願公開第93/04117号;同第93/04118号明細書;同第93
/11190号明細書;同第94/11430号明細書;同第95/06090
号明細書;同第95/14733号明細書;D.J.Greenland,J.
Colloid Sci.18,647(1963);Y.Sugahara
et al.,J.Ceramic Society of Japan 10 0 ,413(1992);P.B.Massersmith et al.,J
.Polymer Sci.Polymer Chem.,33,1047(1
995);C.O.Sriakhi et al.,J.Mater.Chem
.6,103(1996)。Clays into which mixtures of organic cations, typically onium ions, have been inserted have been used as rheology modifiers for certain coating applications; however, their use in polymer / clay nanocomposites has been No attempt has been made or disclosed. The following references relate to chemically modified organoclay (clay / organic cation insertion) materials: U.S. Pat. Nos. 4,472,538; 4,546,126. The specification;
No. 6,929; No. 4,739,007; No. 4,777,20.
No. 6, No. 4,810,734; No. 4,889,885; No. 4,894,411; No. 5,091, 462; No. No. 5,102,948; No. 5,153,062; No. 5,16
5,440,460; 5,164,460; 5,248,72
No. 0; No. 5,382,650; No. 5,385,776; No. 5,414,042; No. 5,552,469; International Patent Application Publication Nos. 93/04117; 93/04118; 93
No./11190; No. 94/11430; No. 95/06090
No. 95/14733; D.C. J. Greenland, J .;
Colloid Sci. 18, 647 (1963); Sugahara
et al. , J. et al. Ceramic Society of Japan 10 0, 413 (1992); P. B. Massersmith et al. , J
. Polymer Sci. Polymer Chem. , 33 , 1047 (1
995); O. Sriakhi et al. , J. et al. Mater. Chem
. 6 , 103 (1996).
【0011】 従って、前記のように、遮断特性の改良されたクレイ物質を含んでなるポリマ
ーナノ複合材料及びそれから製造される物品に対するニーズが存在する。[0011] Thus, as described above, there is a need for polymer nanocomposites comprising clay materials with improved barrier properties and articles made therefrom.
【0012】発明の要約 有機カチオン、好ましくはオニウムイオンの混合物が挿入されたクレイは、フ
ィルム、ボトル及びコンテナーを含む商業上の用途のための、改良された特性及
び透明性にとって十分な層剥離性及び分子量を有するポリマー/クレイナノ複合
材料を、溶融配合法によって製造するのに有用であることが見出した。本発明の
ポリマーナノ複合材料は、改良されたガス遮断特性を有する包装材料を形成する
のに特に有用である。これらのポリマー複合材料から製造されるコンテナーは、
消費製品、例えば食品、清涼飲料及び薬品などを保護するのに理想的に適したも
のである。[0012] SUMMARY organic cation of the invention, is preferably a mixture of onium ions is inserted clay, films, for commercial applications, including bottles and containers, sufficient delamination properties for improved properties and transparency And a polymer / clay nanocomposite having a molecular weight has been found to be useful for producing by a melt compounding method. The polymer nanocomposites of the present invention are particularly useful for forming packaging materials having improved gas barrier properties. Containers made from these polymer composites
It is ideally suited for protecting consumer products such as foods, soft drinks and medicines.
【0013】 本発明はまた、ビールのボトルを含む多層ボトル及びコンテナーのような広汎
な用途にとって十分な酸素遮断性及び透明性を有する遮断層を製造するための、
コスト効果のある方法を提供しようと努めるものである。[0013] The present invention also provides a barrier layer having sufficient oxygen barrier and transparency for a wide range of applications, such as multilayer bottles and containers, including beer bottles.
It seeks to provide a cost-effective method.
【0014】 本発明の目的に従えば、ここに具体的に表現され、また概説的に記載されるよ
うに、本発明は、1つの実施態様において、(i)溶融加工性マトリックスポリ
マー及びその中に組み込まれた、(ii)少なくとも2種の有機カチオンの混合物
が挿入された層状クレイ物質を含んでなる、ガス透過性の改良されたポリマー/
クレイナノ複合材料に関する。According to the objects of the present invention, as specifically expressed and outlined herein, the present invention provides, in one embodiment, (i) a melt processable matrix polymer and (Ii) a polymer having improved gas permeability comprising a layered clay material into which a mixture of at least two organic cations has been incorporated.
Related to clay nanocomposites.
【0015】 別の実施態様において、本発明は、(i)膨張性の層状クレイ物質を少なくと
も2種の有機カチオンの混合物と反応させることによって、挿入された層状クレ
イ物質を製造し;そして、(ii)マトリックスポリマーを挿入されたクレイと共
に溶融処理することにより、挿入された層状クレイ物質をマトリックスポリマー
中に組み込むことを含んでなるポリマー/クレイナノ複合材料の製造方法に関す
る。In another embodiment, the invention provides (i) producing an intercalated layered clay material by reacting an expandable layered clay material with a mixture of at least two organic cations; ii) A method for preparing a polymer / clay nanocomposite comprising incorporating the inserted layered clay material into the matrix polymer by melt treating the matrix polymer with the inserted clay.
【0016】 さらに別の実施態様において、本発明は、ガス透過性の改良されたポリマー/
クレイナノ複合材料の製造方法であって、(i)膨張性の層状クレイ物質を少な
くとも2種の有機カチオンの混合物と反応させることによって挿入された層状ク
レイ物質を製造し、(ii)そのクレイ物質を、ポリマー形成性の成分に添加し、
そして(iii)クレイ物質の存在下に、それらの成分を重縮合重合させる工程を含
んでなる製造方法に関する。In yet another embodiment, the present invention provides a polymer having improved gas permeability.
A method for producing a clay nanocomposite, comprising: (i) reacting an expansive layered clay material with a mixture of at least two organic cations to produce an inserted layered clay material; and (ii) removing the clay material. , Added to the polymer-forming component,
And (iii) a production method comprising a step of subjecting those components to polycondensation polymerization in the presence of a clay substance.
【0017】 本発明のさらなる利点は、以下の詳細な記載の中で一部分は明らかにされ、又
は一部分はその記載から明らかになるであろうし、或いは本発明を実施すること
によって習得されるであろう。本発明の利点は、添付された請求項に詳細に指摘
されている要件と組合せによって実現され、達成されるであろう。前記の一般記
載及び以下の詳細な記載は両方とも、本発明の好適な実施態様を具体例として説
明しているものであり、請求されている本発明を限定するものではないというこ
とは理解されたい。Further advantages of the invention will be set forth in part in the following detailed description, or may be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. Would. The advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims. It is understood that both the foregoing general description and the following detailed description, by way of illustration, illustrate preferred embodiments of the invention and are not intended to limit the invention as claimed. I want to.
【0018】発明の詳細な説明 本発明は、本発明についての以下の詳細な記載及びここに提供された実施例を
参照することによって、さらに容易に理解されるであろう。本発明は、ポリマー
物品を加工する具体的方法及び/又は操作条件として記載された、具体的方法及
び条件に限定されるものではなく、勿論それ相応に変化しうるものであることを
理解されたい。本明細書で使用する用語は特定の実施態様を記載するためのみの
ものであり、限定することを意図するものではないということもまた理解された
い。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be more readily understood by reference to the following detailed description of the invention and the examples provided herein. It is to be understood that this invention is not limited to the particular methods and conditions, which are described as specific methods and / or operating conditions for processing the polymer articles, but may, of course, vary accordingly. . It is also to be understood that the terminology used herein is for describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.
【0019】 本明細書及び添付の請求項中で用いられるように、単数形(“a”、“an”
及び“the”)は、文脈が明確に別段の指示をしていない限り、複数の意味を
含むこともまた留意されるべきである。As used in this specification and the appended claims, the singular forms (“a”, “an”)
It should also be noted that unless otherwise indicated by context, the context includes "a" and "the"), unless the context clearly dictates otherwise.
【0020】 範囲は、ここでは「約」もしくは「ほぼ」ある特定値から及び/又は「約」も
しくは「ほぼ」別の特定値まで、のように表される。そのような範囲を表すとき
、別の具体例は一方の特定値から及び/又は他方の特定値までを含む。同様に、
数値が先行詞「約」の使用によって概数として表されるとき、その特定値は別の
具体例を形成することを理解されたい。Ranges are expressed herein as from “about” or “approximately” one particular value and / or to “about” or “approximately” another particular value. When describing such a range, another embodiment includes from one specific value and / or to the other specific value. Similarly,
It is to be understood that when a value is expressed as an approximate number, by use of the antecedent "about," that particular value forms another embodiment.
【0021】定義 本明細書において使用される限りにおいて、使用されている用語は次の意味を
有する: 「層状クレイ」、「層状クレイ物質」又は「クレイ物質」とは、任意の有機物
質もしくは無機物質又はそれらの混合物、例えば複数の隣接する結合した層の形
体であるスメクタイトクレイ鉱物などを意味する。層状クレイは小板状粒子を含
み、典型的には膨張性である。 Definitions As used herein, the terms used have the following meanings: “Layered clay”, “Layered clay material” or “clay material” means any organic or inorganic material A substance or a mixture thereof, such as a smectite clay mineral in the form of a plurality of adjacent bonded layers. Layered clay comprises platelet-shaped particles and is typically expandable.
【0022】 「小板状粒子」、「小板」又は「粒子」とは、層状クレイ物質の単独の又は凝
集した、結合されていない層を意味する。これらの層は、単独の小板状粒子、小
板状粒子の配列した又は配列していない小凝集体(タクトイド)及びタクトイド
の小凝集体の形態であることができる。By “platelet-shaped particles”, “platelets” or “particles” is meant a single or aggregated, unbonded layer of a layered clay material. These layers can be in the form of single platelet-like particles, ordered or unordered small aggregates of platelet-shaped particles (tactoids) and small aggregates of tactoids.
【0023】 「分散」又は「分散された」とは、小板状粒子の、多様な分離のレベル又は程
度を表す一般的な用語である。より高レベルの分散は、それに限定されるもので
はないが、「挿入された」及び「剥離された」を含む。“Dispersed” or “dispersed” is a general term that describes the various levels or degrees of separation of platelet-shaped particles. Higher levels of dispersion include, but are not limited to, "inserted" and "peeled."
【0024】 「挿入された(intercalated)」又は「挿入物質(interc
alate)」とは、層状物質の隣接する小板状粒子又はタクトイドの間に配置
されて、その隣接する小板状粒子又はタクトイドの間の層間空隙を増大させるよ
うにした挿入剤(intercalant)を含む層状クレイ物質を意味する。
本発明において挿入剤は、好ましくは、2種又はそれ以上の異なるタイプの有機
カチオンである。“Intercalated” or “intercalated material (interc
"alate)" refers to an intercalant disposed between adjacent platelet-shaped particles or tactoids of the layered material so as to increase the interlayer void between adjacent platelet-shaped particles or tactoids. Containing layered clay material.
In the context of the present invention, the intercalating agent is preferably two or more different types of organic cations.
【0025】 「剥離物質(exfoliate)」又は「層剥離された(exfoliat
ed)」とは、マトリックスポリマーなどの担持物質の全体に、小板がほとんど
単独の状態で分散されていることを意味する。典型的には、「剥離された」は小
板状粒子の分散が最高の度合であることを示すために用いられる。“Exfoliate” or “exfoliat”
ed) "means that the platelets are dispersed almost solely throughout the support material, such as a matrix polymer. Typically, "exfoliated" is used to indicate the highest degree of dispersion of platelet-shaped particles.
【0026】 「剥離(exfoliation)」とは、挿入された分離状態又はそうでな
ければよりあまり分散されていない分離の状態から剥離物質を形成する方法を意
味する。“Exfoliation” refers to a method of forming exfoliated material from an inserted or otherwise less dispersed state of separation.
【0027】 「ナノ複合材料」又は「ナノ複合材料組成物」とは、層状クレイ物質から得ら
れる多数の単独小板を、それらの中に分散させたポリマー又はコポリマーを意味
する。“Nanocomposite” or “nanocomposite composition” means a polymer or copolymer having dispersed therein a number of single platelets obtained from a layered clay material.
【0028】 「マトリックスポリマー」とは、小板状粒子がその中に分散してナノ複合材料
を形成する熱可塑性又は溶融加工性ポリマーを意味する。しかしながら、本発明
においては小板状粒子はマトリックスポリマー中でほとんどが層剥離されナノ複
合材料を形成する。“Matrix polymer” means a thermoplastic or melt-processable polymer in which platelet-shaped particles are dispersed to form a nanocomposite. However, in the present invention, the platelet-shaped particles are mostly delaminated in the matrix polymer to form a nanocomposite.
【0029】実施態様の記述 本発明は、概していえば、ポリマー/クレイナノ複合材料組成物を製造するた
めの溶融配合方法に関し、また、クレイ粒子が2種又はそれ以上の有機カチオン
、好ましくは有機カチオン塩の混合物で処理される特定のポリマー/クレイナノ
複合材料組成物に関する。本発明のポリマー/クレイナノ複合材料は、溶融配合
方法によって製造される他の積層されたポリマー/クレイナノ複合材料よりも予
想外に低いガス透過性、特に酸素透過性を示す。本発明の方法はまた、広汎なポ
リマー/クレイナノ複合材料組成物を製造するために用いられることができる。[0029] Description of embodiments the present invention generally speaking relates to melt compounding process for preparing polymer / clay nanocomposite compositions, also the clay particles two or more organic cations, preferably an organic cation It relates to certain polymer / clay nanocomposite compositions that are treated with a mixture of salts. The polymer / clay nanocomposites of the present invention exhibit unexpectedly lower gas permeability, especially oxygen permeability, than other laminated polymer / clay nanocomposites made by melt blending methods. The method of the present invention can also be used to produce a wide variety of polymer / clay nanocomposite compositions.
【0030】 先行技術では、ポリマー/小板複合材料のX線分析により測定されるピーク強
度及び基礎間隔値(basal spacing value)、すなわち主要
基礎間隔の欠落に基づいて小板状粒子の分離の度合が定義されている。X線分析
はそれ単独では、小板状粒子がポリマー中に単独で分散されているかどうかを明
確に予見しないことがたびたびあるとしても、達成された分散レベルの定量化を
しばしば可能にする。そのように、X線分析のみが、十分に配列された凝集体に
関する情報を提供するが、そのような凝集体は存在する小板状粒子のほんの小部
分に過ぎない。その上、ポリマーナノ複合材料において、X線分析単独では、ポ
リマー中での小板状粒子の分散についても、またその結果としてのガス遮断性の
改善についても正確には予見しない。ポリマー/小板複合材料のTEM画像は、
少なくとも1種のポリマーに組み込まれている小板状粒子が、単一の小板(剥離
された状態)、小板の非配列集塊物、小板の十分に配列され又は積み重なった凝
集体(タクトイド)、積み重なった小板の膨張した凝集体(挿入されたタクトイ
ド)及びタクトイドの凝集体(これらに限定されるものではないが)を含む種々
の形態で存在することを示している。In the prior art, the peak intensity measured by X-ray analysis of the polymer / platelet composite and the basal spacing value, ie the degree of separation of the platelet-like particles based on the lack of the main basal spacing Is defined. X-ray analysis by itself often allows quantification of the level of dispersion achieved, although often times it is not clear whether the platelet-like particles are dispersed alone in the polymer. As such, while only X-ray analysis provides information about well-ordered aggregates, such aggregates are only a small fraction of the platelet-like particles present. Moreover, in polymer nanocomposites, X-ray analysis alone does not accurately predict the dispersion of platelet-shaped particles in the polymer and the resulting improvement in gas barrier properties. The TEM image of the polymer / platelet composite is
The platelet-like particles incorporated in at least one polymer are composed of a single platelet (exfoliated), an unaligned agglomerate of platelets, a well-ordered or stacked aggregate of platelets ( Tactoids), expanded agglomerates of stacked platelets (inserted tactoids), and aggregates of (but not limited to) tactoids.
【0031】 いかなる理論にも拘束されるものではないが、ガス遮断(透過性)の改良程度
は、得られる粒子小板と凝集体との具体比、それらが分散され又は均一に分布し
ている度合及び浸透物の流れに対して垂直に配列される度合に依存するものと考
えられる。Without being bound by any theory, the degree of improvement in gas barrier (permeability) depends on the specific ratio between the resulting particle platelets and the aggregates, which are dispersed or evenly distributed. It is believed to depend on the degree and degree of alignment perpendicular to the permeate flow.
【0032】 本発明に従えば、ガス透過性における改良を得るためには、マトリックスポリ
マー中で複合材料の小板状粒子の代表的な大部分が層剥離され、好ましくは高度
に層剥離されており、その結果、小板状粒子の大部分、好ましくは少なくとも約
75%、そしておそらくは少なくとも約90%又はそれ以上の程度のものが、単
一の小板及び、TEMの画像から概算して、厚さが最短の寸法で約20nmより薄
い、好ましくは約10nmより薄い凝集体の形態に分散されていることが好ましい
。単一の小板をより多く、そして配列され又は配列されていない凝集体をより少
なく含んでいるポリマー/小板ナノ複合材料が最も好ましい。不完全分散がかな
りのレベルであると(すなわち、大きな集塊物及び約20nmより大きいタクトイ
ドの存在)は、小板状粒子に負う遮断性改良の可能性を指数関数的に減少させる
のみならず、ポリマー樹脂に固有のその他の特性、例えば強度、強靱性及び熱安
定性に悪影響を及ぼす。According to the present invention, in order to obtain an improvement in gas permeability, the representative majority of the platelet-shaped particles of the composite material are delaminated, preferably highly delaminated, in the matrix polymer. As a result, the majority, preferably at least about 75%, and perhaps at least about 90% or more of the platelet-like particles are estimated from a single platelet and TEM image, It is preferred that the thickness be dispersed in the form of agglomerates having a minimum dimension of less than about 20 nm, preferably less than about 10 nm. Most preferred are polymer / platelet nanocomposites that contain more single platelets and less ordered or unordered aggregates. Significant levels of incomplete dispersion (ie, the presence of large agglomerates and tactoids larger than about 20 nm) not only decrease the potential for improved barrier properties on platelet-shaped particles, Adversely affect other properties inherent in the polymer resin, such as strength, toughness and thermal stability.
【0033】 さらに、特定の理論に拘束されるものではないが、溶融配合すなわちポリマー
との混合に基づく小板状粒子の開裂には、有利な混合自由エネルギーを必要とす
るが、それは混合エンタルピー及び混合エントロピーから提供されるものと考え
られる。クレイをポリマーと溶融処理することは、クレイの2層間の領域に存在
するときのポリマー鎖が持つ減少された配座の数のために、混合エントロピーを
負とする。例えば溶融加工性ポリエステルを用いると、混合エントロピーが負の
混合エントロピーを克服するには不十分であるため、不十分な分散しか得られな
いと考えられる。一方、良好な分散は、通常、その水素結合の特性のためにポリ
アミドを用いることにより得られる。しかしながら、その分散の程度は、混合エ
ントロピーが負であることによってしばしば低下させられている。これまでには
、小板状粒子を前処理することによって(例えば、アルキルアンモニウムイオン
でカチオン交換することによって)、その小板状粒子を溶融加工性ポリマーと混
合することにより好ましいエンタルピーを達成しようとする努力は成功していな
い。Further, without being bound by a particular theory, the cleavage of platelet-like particles based on melt blending, ie, mixing with a polymer, requires an advantageous mixing free energy, which is determined by the mixing enthalpy and It is believed to be provided by the mixed entropy. Melting the clay with the polymer makes the mixing entropy negative due to the reduced number of conformations that the polymer chains have when present in the region between the two layers of the clay. For example, with melt-processable polyesters, it is believed that insufficient mixing is obtained because the mixing entropy is insufficient to overcome the negative mixing entropy. On the other hand, good dispersion is usually obtained by using polyamides due to their hydrogen bonding properties. However, the degree of dispersion is often reduced by the negative mixing entropy. Heretofore, it has been attempted to achieve a favorable enthalpy by pretreating the platelet-shaped particles (e.g., by cation exchange with alkylammonium ions) and mixing the platelet-shaped particles with a melt-processable polymer. Efforts have not been successful.
【0034】 本発明に従えば、有機カチオン混合物が挿入されたクレイを用いることは、ポ
リマーとの溶融処理の間に、得られるナノ複合材料中での良好な分散を与えて、
ほとんどが単独の小板状粒子をもたらし、ナノ複合材料のガス透過性を改良する
ことが見出された。有機カチオンの混合物(即ち、混合された鎖(tether
))を用いることによって、例えば合成を困難に導くことなく、極性基及び非極
性基のバランスを達成することができる。すなわち、公知の手に入れやすいカチ
オン(鎖)を混合することは、新規なものを立案し合成することよりもまた容易
である。According to the present invention, using clays into which the organic cation mixture has been inserted gives good dispersion in the resulting nanocomposite during melt processing with the polymer,
It has been found that most result in single platelet-like particles, improving the gas permeability of the nanocomposite. A mixture of organic cations (ie, a mixed chain (tether
By using)), for example, a balance between polar and non-polar groups can be achieved without introducing difficulties in the synthesis. That is, mixing known, readily available cations (chains) is also easier than designing and synthesizing new ones.
【0035】 また、特定の理論に拘束されるものではないが、典型的には、ポリマー鎖が異
なる性質(例えば、疎水性、極性、水素結合性等)を含むとしても、有機カチオ
ンの混合物(混合された鎖)を用いることは、ポリマー鎖の異なる部分と相互作
用を起こすように物質に異なる極性を与えることにより、ポリマーが混合のエン
タルピーをより低くすることを助けることができるものと考えられる。この利点
を得るためには、鎖は十分な可動性及び都合のいい配座に就くためのエントロピ
ーを持つべきであり、クレイの回廊を拡張し、単独の小板状粒子に剥離すること
がこれを助ける。さらなる理論では、カチオンの混合物(2種又はそれ以上の紐
帯)はお互い同士よりも特定のポリマーと結合することを好むのであろう。上記
の関係は主にエンタルピーと関連する。しかしながらその他の理論ももっともら
しい。Also, without being bound by any particular theory, typically, even though the polymer chains may have different properties (eg, hydrophobic, polar, hydrogen bonding, etc.), a mixture of organic cations (eg, It is believed that using mixed chains) can help the polymer to lower the enthalpy of mixing by giving the materials different polarities to interact with different parts of the polymer chain . To achieve this advantage, the chains should have sufficient mobility and entropy to adopt a convenient conformation, which would extend the clay corridor and exfoliate into single platelet-like particles. Help. By further theory, a mixture of cations (two or more straps) may prefer to associate with a particular polymer over each other. The above relationship is mainly related to enthalpy. However, other theories are also plausible.
【0036】 オニウムイオンで処理された溶融ポリマー中のクレイの剥離の割合を最大にす
るために、マトリックスポリマー(もしくはオリゴマー又はポリマー反応体)と
、クレイ小板の表面でイオン交換されたオニウムイオンとの間に良好な適合性を
有することは不可欠である。言い換えれば、オニウムイオンの選択は、マトリッ
クスのモノマー、オリゴマー及びポリマーとそのオニウムイオンとの適合性に基
づいている。特定の理論に拘束されるものではないが、混合オニウムイオンで交
換されたクレイの生成が、隣接する小板の間の回廊のマトリックスポリマーとの
適合性を増進するものと考えられる。また混合オニウムイオンは、ナノマー(n
anomer)の回廊のマトリックスポリマーとの適合性の範囲を増加させるこ
とができたであろう。PET合成工程でエチレングリコールとDMTとの重合の
間に剥離されたクレイ粒子の崩壊を防ぐために、混合オニウムイオンが挿入され
たクレイがPET重合工程において使用されることができる。マトリックスポリ
マー、例えばPETの極性は重合度の増大に従って低下する。エチレングリコー
ル中にあるはじめの剥離されたクレイは、単一の、極性大きいオニウムイオンを
用いるPETマトリックスポリマーと適合性を有しない可能性がある。しかしな
がら、エチレングリコール中での層剥離に先立って、クレイ回廊に高極性オニウ
ムイオンのみでなく低極性界面活性剤(オニウムイオン)を組み込むことによっ
て、PET重合の間の回廊の崩壊(小板再整列)が回避される。To maximize the rate of exfoliation of the clay in the molten polymer treated with onium ions, the matrix polymer (or oligomer or polymer reactant) and the onium ions ion-exchanged on the surface of the clay platelets It is essential to have good compatibility between In other words, the choice of onium ions is based on the compatibility of the monomers, oligomers and polymers of the matrix with the onium ions. Without being bound by any particular theory, it is believed that the formation of clay exchanged with mixed onium ions enhances the compatibility of the corridor between adjacent platelets with the matrix polymer. Also, the mixed onium ion is a nanomer
could increase the range of compatibility of the anomer) with the matrix polymer. In order to prevent the disintegration of the clay particles exfoliated during the polymerization of ethylene glycol and DMT in the PET synthesis process, the clay into which the mixed onium ions have been inserted can be used in the PET polymerization process. The polarity of the matrix polymer, for example PET, decreases with increasing degree of polymerization. The original exfoliated clay in ethylene glycol may not be compatible with PET matrix polymers that use a single, highly polar onium ion. However, by incorporating low polar surfactants (onium ions) as well as high polar onium ions in the clay corridor prior to delamination in ethylene glycol, the collapse of the corridor during PET polymerization (platelet realignment) ) Is avoided.
【0037】 混合されたオニウムイオン交換クレイを用いることによって、一定の高分子量
オニウムイオンの量を減らすことができ、粒子サイズを小さくする工程を容易に
することができる(小板表面に結合したオニウムイオンの重量を低下させること
ができる)。例えば、エトキシ化アンモニウムイオンであるETHOQUAD
18/25で交換されたナノマーは高分子量を有する。完全なETHOQUAD
18/25で交換されたナノマーでは、ナノマー中の珪酸塩の含有量は50重
量%よりも少ないであろう。また完全なオニウムイオン交換ナノマーは脱水され
にくい。ETHOQUAD 18/25:ODA(オクタデシルアンモニウム)
のモル比50:50を用いることにより、最終的に処理されたクレイ中のETH
OQUAD 18/25の量は50重量%まで減らされ、オニウムイオン挿入ク
レイは容易に脱水されることができ、そしてオニウムイオン挿入クレイは粘稠な
物質であるよりも乾燥した粉末形態である。ETHOQUAD 18/25/O
DA混合クレイは、押出後のマトリックスポリマー中で、それぞれ単独で完全処
理されたETHOQUAD 18/25挿入クレイ及びODA挿入クレイの何れ
よりも、よりよく分散され層剥離される。層剥離が良好であればあるほど、それ
だけ良好なO2 遮断性がもたらされるであろう。By using the mixed onium ion exchange clay, the amount of certain high molecular weight onium ions can be reduced and the process of reducing the particle size can be facilitated (onium bound to the platelet surface) Ion weight can be reduced). For example, ETHOQUAD which is an ethoxylated ammonium ion
The 18/25 exchanged nanomer has a high molecular weight. Complete ETHOQUAD
For the 18/25 exchanged nanomer, the silicate content in the nanomer would be less than 50% by weight. Also, complete onium ion exchange nanomers are less likely to be dehydrated. ETHOQUAD 18/25: ODA (octadecyl ammonium)
Of ETH in the finally treated clay by using a molar ratio of 50:50
The amount of OQUAD 18/25 is reduced to 50% by weight, the onium ion-intercalated clay can be easily dehydrated, and the onium ion-intercalated clay is in a dry powder form rather than a viscous material. ETHOQUAD 18/25 / O
The DA-mixed clay is better dispersed and exfoliated in the matrix polymer after extrusion than any of the individually treated ETHOQUAD 18/25 insert clay and ODA insert clay, respectively. The better the delamination, the better the O 2 barrier will be.
【0038】 より詳しくは、本発明は、溶融加工性ポリマー及び少なくとも2種の有機カチ
オン、好ましくはオニウムイオンの混合物が挿入された膨張性層状クレイ物質約
25重量%までを含んでなるポリマー複合材料に関する。挿入されたクレイ物質
はポリマー中に分散した小板状粒子を有し、それらはポリマー中に分散されてい
る。ポリマーナノ複合材料は、好ましくは、フェノール60重量%及び1,1,
2,2−テトラクロロエタン40重量%の混合物中、濃度0.5g/100ml(
溶液)、25℃で測定される時、少なくとも0.5dL/gのI.V.を有するポ
リエステルポリマー又はコポリマーのナノ複合材料である。More particularly, the present invention relates to a polymer composite comprising a melt-processable polymer and up to about 25% by weight of an expandable layered clay material into which a mixture of at least two organic cations, preferably onium ions, has been inserted. About. The inserted clay material has platelet-like particles dispersed in the polymer, which are dispersed in the polymer. The polymer nanocomposite is preferably 60% by weight of phenol and 1,1,1.
In a mixture of 40% by weight of 2,2-tetrachloroethane, a concentration of 0.5 g / 100 ml (
Solution), measured at 25 ° C., with an I.D. of at least 0.5 dL / g. V. Is a nanocomposite of a polyester polymer or copolymer having
【0039】 1つの実施態様において、本発明のポリマーナノ複合材料の製造方法は、(1
)挿入された層状クレイ物質を製造し、そして、(2)ポリマーが挿入された層
状クレイ物質と溶融処理することにより、その挿入されたクレイ物質をポリマー
中に組み込むことを含んでなる。溶融処理には溶融及び押出配合が含まれる。挿
入されたクレイとポリマーを混合するために押出配合を用いることには2つの利
点がある。先ず第一に、押出機はナノ複合材料により示される高粘度を取り扱う
ことができる。さらにナノ複合材料を製造する溶融混合のアプローチでは、溶媒
の使用を避けることができる。低分子量の液体はナノ複合材料の樹脂からの除去
がしばしばコスト高になるおそれがある。In one embodiment, the method for producing a polymer nanocomposite of the present invention comprises:
C.) Producing an intercalated layered clay material and (2) incorporating the intercalated clay material into the polymer by melt processing the polymer with the intercalated layered clay material. Melt processing includes melt and extrusion compounding. There are two advantages to using extrusion compounding to mix the intercalated clay and polymer. First of all, extruders can handle the high viscosities exhibited by nanocomposites. In addition, the melt mixing approach to producing nanocomposites can avoid the use of solvents. Low molecular weight liquids can often be costly to remove the nanocomposite from the resin.
【0040】 本発明方法の第一の工程は、膨張性層状クレイを有機カチオン、好ましくはア
ンモニウム化合物の混合物と反応させることによる挿入された層状クレイ物質を
製造することである。有機クレイ(挿入されたクレイ)を製造する方法は、回分
方式、半回分方式又は連続方式で実施されることができる。The first step of the method of the present invention is to produce an intercalated layered clay material by reacting the expandable layered clay with a mixture of organic cations, preferably ammonium compounds. The method for producing the organoclay (intercalated clay) can be performed in a batch, semi-batch or continuous manner.
【0041】 別の実施態様において、本発明の方法は、(i)挿入された層状クレイ物質を
製造し、(ii)その変性クレイを、所望のポリマーを形成する成分混合物に添加
し、そして(iii)変性クレイの存在下に重縮合重合を実施することを含んでなる
。ポリマー物質の分子量は、多くの公知手段、例えば鎖延長、反応押出(rea
ctive extrusion)、押出レッドダウン(extrusion
let−down)、固形重合又はアニーリング(不活性ガス流動下のアニーリ
ング、減圧アニーリング、溶融反応器中でのレッドダウン(let−down)
等)の何れかによって又はこれらの手段の何れかの組合せによって、増大される
ことができる。In another embodiment, the method of the present invention comprises the steps of (i) producing an intercalated layered clay material, (ii) adding the modified clay to a component mixture that forms the desired polymer, and iii) conducting the polycondensation polymerization in the presence of the modified clay. The molecular weight of the polymeric material can be determined by a number of known means, such as chain extension, reactive extrusion (rea)
active extrusion, extrusion red down (extrusion)
let-down, solid state polymerization or annealing (annealing under inert gas flow, vacuum annealing, red-down in melt reactor)
Etc.) or by a combination of any of these means.
【0042】 得られるナノ複合材料は次いで、この技術分野で周知の加工手順で所望の遮断
性フィルム又はコンテナーに加工されることができる。The resulting nanocomposite can then be processed into the desired barrier film or container using processing procedures well known in the art.
【0043】 本発明のナノ複合材料は、クレイを約25重量%より少ない量、好ましくは約
0.5〜約20重量%、より好ましくは約0.5〜約15重量%、そして最も好
ましくは約0.5〜約10重量%含む。小板状粒子の量は、ASTM D563
0−94に従って処理されるときには、そのポリマー/小板組成物の灰分中の珪
酸残基を測定することによって求める。有用なクレイ物質には、天然、合成又は
変性のフィロ珪酸塩が含まれる。そのような天然クレイの実例となるものには、
スメクタイトクレイ類、例えば、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト
、マイカ、バーミキュライト、ベントナイト、ノントロナイト、ベイデライト、
ボルコンスコイト、マガダイト、ケニヤイト等がある。そのような合成クレイの
実例となるものには、スメクタイトクレイ類、例えば、合成マイカ、合成サポナ
イト、合成ヘクトライト等がある。そのような変性クレイの実例となるものには
、フッ化モンモリロナイト、フッ化マイカ等がある。好適なクレイは、Nano
cor,Inc.,Southern Clay Products,Kuni
mine Industries,Ltd,及びRheoxを含むいろいろな会
社から入手できる。The nanocomposites of the present invention may contain less than about 25% by weight of clay, preferably from about 0.5 to about 20% by weight, more preferably from about 0.5 to about 15% by weight, and most preferably. About 0.5 to about 10% by weight. The amount of platelet-shaped particles is ASTM D563
When treated according to 0-94, it is determined by measuring the silicic acid residues in the ash of the polymer / platelet composition. Useful clay materials include natural, synthetic or modified phyllosilicates. Illustrative examples of such natural clays include:
Smectite clays such as montmorillonite, saponite, hectorite, mica, vermiculite, bentonite, nontronite, beidellite,
There are volconscoite, magadite, keniyaite and the like. Illustrative of such synthetic clays are smectite clays, such as synthetic mica, synthetic saponite, synthetic hectorite, and the like. Illustrative examples of such modified clays include montmorillonite fluoride, mica fluoride, and the like. A preferred clay is Nano
cor, Inc. , Southern Clay Products, Kuni
Available from various companies, including mine Industries, Ltd, and Rheox.
【0044】 好ましいクレイ物質は、鉱物のg当たり0.5〜2.0ミリ当量(meq/g
)のカチオン交換能を有する2:1型のフィロ珪酸塩である。最も好ましいクレ
イ物質は、スメクタイトクレイ鉱物類、とりわけベントナイト又はモンモリロナ
イトであり、さらにとりわけ、ワイオミング型ナトリウムモンモリロナイト又は
ワイオミング型ナトリウムベントナイトである。Preferred clay materials are 0.5-2.0 meq / g of mineral (meq / g)
) Is a 2: 1 type phyllosilicate having a cation exchange ability of (1). Most preferred clay materials are smectite clay minerals, especially bentonite or montmorillonite, and more particularly sodium wyoming montmorillonite or sodium wyoming bentonite.
【0045】 通常、本発明において有用な層状クレイ物質は、トランプの札のように単一の
小板状粒子がお互いにぴったりとくっつき合った、タクトイドと呼ばれる領域の
集塊物である。クレイの単独小板状粒子は、好ましくは厚さが約2nmより薄く、
且つ直径が約10〜約3000nmの範囲である。好ましくは、クレイはポリマー
中に分散されて、クレイ物質の大部分は、単独小板状粒子、小さなタクトイド及
びタクトイドの小さな凝集体として存在する。好ましくは、本発明のポリマー/
クレイナノ複合材料中のタクトイド及び凝集体の大部分は、最小寸法における厚
さが約20nmより薄いであろう。より高濃度の単独小板状粒子及びより少ないタ
クトイドを含むポリマー/クレイナノ複合材料組成物が好ましい。Typically, the layered clay material useful in the present invention is an agglomerate of areas called tactoids, where single platelet-like particles stick together like a trump card. The single platelet-shaped particles of clay are preferably less than about 2 nm thick,
And the diameter ranges from about 10 to about 3000 nm. Preferably, the clay is dispersed in the polymer and the majority of the clay material is present as single platelet-shaped particles, small tactoids and small agglomerates of tactoids. Preferably, the polymer of the invention /
Most of the tactoids and aggregates in the clay nanocomposite will be less than about 20 nm thick in the smallest dimension. Polymer / clay nanocomposite compositions containing higher concentrations of single platelet-shaped particles and less tactoids are preferred.
【0046】 さらに層状クレイ物質は、典型的には、約0.3〜約3.0meq/g、好ま
しくは0.90〜1.5meq/g、より好ましくは0.95〜1.25meq
/gのカチオン交換能を有する膨張性で易流動性の粉末である。クレイは、その
クレイの層間の回廊に存在する、アルカリ金属(IA族)、アルカリ土類金属(
IIA族)及びそれらの混合物を含んでなるカチオンを含有する(それらに限定
されるものではないが)、多種多様の交換可能なカチオンを有することができる
。最も好ましいカチオンはナトリウムである;しかしながら、それらカチオンの
ほとんどが、本発明方法の間に有機カチオン(オニウムイオン)に交換されるも
のである限り、何れのカチオン又はカチオンの組合せも使用することができる。Further, the layered clay material will typically have from about 0.3 to about 3.0 meq / g, preferably 0.90-1.5 meq / g, more preferably 0.95-1.25 meq.
/ G cation exchange capacity. Clay is present in the corridor between the layers of the clay, containing alkali metals (group IA), alkaline earth metals (
(Group IIA) and mixtures thereof, and can have a wide variety of exchangeable cations, including, but not limited to, cations. The most preferred cation is sodium; however, any cation or combination of cations can be used as long as most of the cations are exchanged for organic cations (onium ions) during the process of the invention. .
【0047】 上記のイオン交換能及びサイズを有するその他の非クレイ物質、例えばカルコ
ゲンなどもまた、本発明における小板状粒子の源泉として使用されることができ
る。カルコゲンは重金属の塩並びにVIA族(O,S,Se及びTe)である。
これらの物質はこの技術分野では公知であり、ここに詳細に記載する必要はない
。Other non-clay substances having the above-mentioned ion exchange capacity and size, such as chalcogens, can also be used as a source of platelet-shaped particles in the present invention. Chalcogens are salts of heavy metals and Group VIA (O, S, Se and Te).
These materials are well known in the art and need not be described at length here.
【0048】 本発明のナノ複合材料のクレイ物質に挿入するために用いられる有機カチオン
混合物は、有機カチオン塩、好ましくはオニウム塩化合物から誘導される。本発
明のナノ複合材料及びその方法に有用な有機カチオン塩は、通常、次のように表
すことができる:The organic cation mixture used for insertion into the clay material of the nanocomposite of the present invention is derived from an organic cation salt, preferably an onium salt compound. Organic cation salts useful in the nanocomposites and methods of the present invention can generally be represented as follows:
【0049】[0049]
【化1】 Embedded image
【0050】 式中、Mは窒素又はリンの何れかであって;X- はハロゲン化物、ヒドロキシド
又は酢酸アニオン、好ましくは塩化物及び臭化物であり;且つR1 ,R2 ,R3
及びR4 は、独立して、有機及びオリゴマー配位子であり、又は水素であっても
よい。Wherein M is either nitrogen or phosphorus; X − is a halide, hydroxide or acetate anion, preferably chloride and bromide; and R 1 , R 2 , R 3
And R 4 are independently organic and oligomeric ligands, or may be hydrogen.
【0051】 有用な有機配位子の例には、それらに限定されるものではないが、炭素原子1
〜22、より好ましくは炭素原子1〜12を有する直鎖又は分岐状アルキル基、
ベンジル及び、縮合環部分を含み、その構造のアルキル部分における炭素原子が
1〜100の直鎖もしくは分岐状である、より好ましくは炭素原子が12もしく
はそれ以上の少なくとも1種の配位子を有する縮合環残基を含む置換ベンジル部
分であるアラルキル基、フェニル及び、縮合芳香族置換基を含む置換フェニルな
どのアリール基、炭素数6又はそれ以下のβ,γ−不飽和基、及び炭素原子2〜
6、より好ましくは炭素原子3〜5を有するアルキレンオキシド基が含まれる。
有用なオリゴマー配位子の例には、それらに限定されるものではないが、ポリ(
アルキレンオキシド)、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリカプロラクトン
等が含まれる。Examples of useful organic ligands include, but are not limited to, a carbon atom 1
~ 22, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms,
It contains benzyl and a condensed ring moiety, wherein the alkyl moiety of the structure is linear or branched having 1 to 100 carbon atoms, and more preferably has at least one ligand having 12 or more carbon atoms. An aryl group such as an aralkyl group which is a substituted benzyl moiety containing a condensed ring residue, phenyl and a substituted phenyl containing a condensed aromatic substituent, a β, γ-unsaturated group having 6 or less carbon atoms, and 2 carbon atoms ~
6, and more preferably alkylene oxide groups having 3 to 5 carbon atoms.
Examples of useful oligomeric ligands include, but are not limited to, poly (
Alkylene oxide), polystyrene, polyacrylate, polycaprolactone, and the like.
【0052】 本発明の有機カチオン混合物として特に有用な有機カチオンには、それらに限
定されるものではないが、アルキルアンモニウムイオン、例えばドデシルアンモ
ニウム、オクタデシルアンモニウム、ビス(2−ヒドロキシエチル)オクタデシ
ルメチルアンモニウム、オクタデシルベンジルジメチルアンモニウム、テトラメ
チルアンモニウム等、及びアルキルホスホニウムイオン、例えばテトラブチルホ
スホニウム、トリオクチルオクタデシルホスホニウム、テトラオクチルホスホニ
ウム、オクタデシルトリフェニルホスホニウム等が含まれる。Organic cations that are particularly useful as the organic cation mixture of the present invention include, but are not limited to, alkyl ammonium ions such as dodecyl ammonium, octadecyl ammonium, bis (2-hydroxyethyl) octadecylmethyl ammonium, Includes octadecylbenzyldimethylammonium, tetramethylammonium and the like, and alkyl phosphonium ions such as tetrabutylphosphonium, trioctyloctadecylphosphonium, tetraoctylphosphonium, octadecyltriphenylphosphonium and the like.
【0053】 好適なポリアルコキシル化アンモニウム化合物の具体例には、JEFFAMI
NE(Huntsman Chemical製)の商標名で入手可能なポリアル
コキシル化アミンの塩化水素塩、すなわち、数平均分子量約1100g/モルを
有するオリゴオキシエチレンアミンであるJEFFAMINE−506及び、数
平均分子量約640g/モルを有するオリゴオキシプロピレンアミンであるJE
FFAMINE−505、並びに、商標名ETHOQUAD又はETHOMEE
Nで入手可能なもの(Akzo Chemie America製)、すなわち
、オクタデシルメチルビス(ポリオキシエチレン〔15〕)アンモニウムクロリ
ドであるETHOQUAD 18/25及び、オクタデシルビス(ポリオキシエ
チレン〔15〕)アミンであるETHOMEEN 18/25が含まれるが、こ
こで、括弧内の数字はエチレンオキシド単位の合計数を示す。ポリエチレンテレ
フタレートなどのポリエステルでの使用に最も好適な有機カチオンは、ポリアル
コキシル化アンモニウム化合物である。Specific examples of suitable ammonium polyalkoxylated compounds include JEFFAMI
Hydrochloride salt of a polyalkoxylated amine available under the trade name NE (from Huntsman Chemical), ie, JEFFAMINE-506, an oligooxyethylene amine having a number average molecular weight of about 1100 g / mol, and a number average molecular weight of about 640 g / mol JE, which is an oligooxypropylene amine having moles
FFAMINE-505 and the trade name ETHOQUAD or ETHOMEEE
N available from Akzo Chemie America, namely ETHOQUAD 18/25, an octadecylmethylbis (polyoxyethylene [15]) ammonium chloride, and ETHOMEEN, an octadecylbis (polyoxyethylene [15]) amine. 18/25, where the number in parentheses indicates the total number of ethylene oxide units. The most preferred organic cation for use in polyesters such as polyethylene terephthalate is a polyalkoxylated ammonium compound.
【0054】 有機カチオンにより層状クレイを変性するための多くの方法が知られており、
任意のものを本発明の方法に使用できる。Many methods are known for modifying layered clays with organic cations,
Any can be used in the method of the invention.
【0055】 本発明の1つの実施態様は、層状クレイを、最も好ましくは50〜80℃の熱
水中に分散させ、攪拌しながら、有機カチオン塩を別々に加え又は有機カチオン
塩の混合物(そのまま又はもしくはアルコールに溶解して)を添加し、次いで有
機カチオンがクレイ物質の層間の回廊にある金属カチオンのほとんどを交換する
に十分な時間だけブレンドする方法により、有機カチオン塩の混合物で層状クレ
イを変性することである。次に、有機的に変性された層状クレイ物質は、これら
に限定されるものではないが、濾過、遠心分離、噴霧乾燥及びそれらの組合せを
含むこの技術分野で公知の方法により単離される。In one embodiment of the invention, the layered clay is dispersed in hot water, most preferably at 50-80 ° C., and the organic cation salts are added separately with stirring or a mixture of organic cation salts (as is). Or dissolved in an alcohol) and then blending the layered clay with a mixture of organic cation salts by a method in which the organic cations are blended for a time sufficient to replace most of the metal cations in the corridor between layers of the clay material. Is to denature. The organically modified layered clay material is then isolated by methods known in the art, including, but not limited to, filtration, centrifugation, spray drying, and combinations thereof.
【0056】 層状粒子の回廊におけるほとんどの金属カチオンを、有機カチオンに交換する
ことを可能にするために、十分な量の有機カチオン塩を用いることは望ましいこ
とである;従って、合計の有機カチオン塩を少なくとも約0.5当量用い、約3
当量までの有機カチオン塩を使用する。有機カチオン塩は約0.5〜2当量、よ
り好ましくは約1.0〜1.5当量用いることが好ましい。洗浄又はこの技術分
野で公知のその他の技法によって、金属カチオン塩の大部分及び過剰な有機カチ
オン塩の大部分を除去することは、必要とされているわけではないが、しばしば
望ましいことである。It is desirable to use a sufficient amount of organic cation salt to allow for the exchange of most metal cations in the corridor of the layered particles for organic cations; With at least about 0.5 equivalents and about 3
Use up to equivalent organic cation salt. The organic cation salt is preferably used in an amount of about 0.5 to 2 equivalents, more preferably about 1.0 to 1.5 equivalents. It is often, but not necessary, desirable to remove most of the metal cation salt and most of the excess organic cation salt by washing or other techniques known in the art.
【0057】 得られる有機クレイの粒子径は、磨砕、微粉砕、ハンマーミル粉砕、ジェット
ミル粉砕及びそれらの組合せを含む(これらに限定されるものではないが、)こ
の技術分野では公知の方法によって微細化される。平均粒子径が直径100μよ
り小さく、より好ましくは直径50μより小さく、最も好ましくは直径20μよ
り小さく微細化されることが好ましい。The particle size of the resulting organoclay can be determined by methods known in the art, including, but not limited to, grinding, milling, hammer milling, jet milling, and combinations thereof. Is refined. It is preferable that the average particle diameter is smaller than 100 μm, more preferably smaller than 50 μm, most preferably smaller than 20 μm.
【0058】 好ましいわけではないが、複合材料中での剥離を促進し、そして/又はポリマ
ー/クレイ界面の強度を改良するために、クレイはさらに処理してもよい。上記
の目的を達成する任意の処理を用いることができる。Although not preferred, the clay may be further treated to promote exfoliation in the composite and / or to improve the strength of the polymer / clay interface. Any process that achieves the above objectives can be used.
【0059】 有用な処理の例には、水溶性もしくは非水溶性ポリマー、有機配位子もしくは
モノマー、シラン化合物、金属もしくは有機金属化合物及び/又はそれらの組合
せによる挿入が含まれる。Examples of useful treatments include insertion with water-soluble or water-insoluble polymers, organic ligands or monomers, silane compounds, metal or organometallic compounds and / or combinations thereof.
【0060】 クレイの処理は、クレイ物質へのポリマーの添加に先立って、クレイのポリマ
ーとの分散の間、又は引き続いての溶融配合すなわち溶融二次加工工程の間に達
成することができる。The treatment of the clay can be accomplished prior to addition of the polymer to the clay material, during dispersion of the clay with the polymer, or during a subsequent melt compounding or melt processing step.
【0061】 ポリマー及びオリゴマーによる有用な前処理の例には、米国特許第5,552
,469号及び同第5,578,672号に開示されているものが含まれ、それ
らは参照によってここに組み込まれる。混合有機カチオン挿入クレイを処理する
ために有用なポリマーの例には、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール
、ポリエチレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリスチレン、ポリカプ
ロラクトン、ある種の水分散性ポリエステル、ナイロン−6等が含まれる。Examples of useful pretreatments with polymers and oligomers include US Pat. No. 5,552
Nos., 469 and 5,578,672, which are incorporated herein by reference. Examples of polymers useful for treating mixed organic cation intercalated clays include polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polytetrahydrofuran, polystyrene, polycaprolactone, certain water-dispersible polyesters, nylon-6, and the like. .
【0062】 有機試薬又はモノマーによる有用な前処理の例には、ヨーロッパ特許出願公開
第780,340号に開示されているものが含まれ、それは参照によってここに
組み込まれる。膨張性層状クレイを挿入するために有用な有機試薬及びモノマー
の例には、ドデシルピロリドン、カプロラクトン、カプロラクタム、エチレンカ
ーボネート、エチレングリコール、ビスヒドロキシエチルテレフタレート、ジメ
チルテレフタレート等又はそれらの混合物が含まれる。Examples of useful pretreatments with organic reagents or monomers include those disclosed in EP-A-780,340, which is incorporated herein by reference. Examples of organic reagents and monomers useful for inserting the expansive layered clay include dodecylpyrrolidone, caprolactone, caprolactam, ethylene carbonate, ethylene glycol, bishydroxyethyl terephthalate, dimethyl terephthalate, and the like, or mixtures thereof.
【0063】 シラン化合物による有用な前処理の例には、国際出願公開第93/11190
号に開示されている処理が含まれ、それは参照によってここに組み込む。有用な
シラン化合物の例には、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、2
−メトキシ(ポリエチレンオキシ)プロピルヘプタメチルトリシロキサン、オク
タデシルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロリド等
が含まれる。Examples of useful pre-treatments with silane compounds include WO 93/11190.
Included are the processes disclosed in US Pat. Examples of useful silane compounds include (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane, 2
-Methoxy (polyethyleneoxy) propylheptamethyltrisiloxane, octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride and the like.
【0064】 所望であれば、溶融混合による複合材料の生成の間は又はそれに先だって、処
理された又は無処理の膨張性層状粒子をポリマー中で剥離を促進することを補助
する目的で、分散補助剤が存在していてもよい。そのような分散補助剤の多くは
知られており、水、アルコール、ケトン、アルデヒド、塩素化溶媒、炭化水素溶
媒、芳香族溶媒等、又はそれらの組合せを広汎な物質にわたっている。If desired, during or prior to the formation of the composite by melt mixing, the dispersion aid may be used to assist in promoting exfoliation of the treated or untreated expandable layered particles in the polymer. An agent may be present. Many such dispersing aids are known and cover a wide variety of materials including water, alcohols, ketones, aldehydes, chlorinated solvents, hydrocarbon solvents, aromatic solvents, and the like, or combinations thereof.
【0065】 組成物の全体に基づいて、分散補助剤及び/又は前処理用化合物は組成物全体
のかなりの量を占めることができ、ある場合には約30重量%にまでなるという
ことは認識されるべきである。分散補助剤/前処理用化合物はできるだけ少なく
使用することが好ましいが、分散補助剤及び/又は前処理用化合物の量は小板状
粒子の量の8倍になる可能性がある。It is recognized that, based on the total composition, the dispersing aid and / or pretreatment compound can make up a significant amount of the total composition, in some cases up to about 30% by weight. It should be. It is preferred to use as little dispersing aid / pretreatment compound as possible, but the amount of dispersing aid and / or pretreatment compound can be as much as eight times the amount of platelet-shaped particles.
【0066】 本発明には、任意の溶融加工性ポリマー又はオリゴマーを使用することができ
る。溶融加工性ポリマーの具体例となるものには、ポリエステル、ポリエーテル
エステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリ尿素、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、フェ
ノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリスチレン
、ポリエチレン−コ−ビニルアルコール(EVOH)等又はそれらの組合せ及び
ブレンドがある。好ましいポリマーは直鎖又は直鎖に近いものであるが、分岐状
、星状、架橋及び樹枝状(dendritic)を含むその他の構造のポリマー
も、所望であれば使用可能である。For the present invention, any melt-processable polymer or oligomer can be used. Specific examples of the melt-processable polymer include polyester, polyetherester, polyamide, polyesteramide, polyurethane, polyimide, polyetherimide, polyurea, polyamideimide, polyphenylene oxide, phenoxy resin, epoxy resin, polyolefin, and polyolefin. There are acrylates, polystyrene, polyethylene-co-vinyl alcohol (EVOH) and the like or combinations and blends thereof. Preferred polymers are linear or nearly linear, but polymers of other structures, including branched, star, cross-linked, and dendritic, can be used if desired.
【0067】 好ましいポリマーには、多層構造生成においてポリエステルと共に使用するの
に適当な材料が含まれ、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン−コ−ビニル
アルコール(EVOHなど)及びそれらと同様の又は関連するポリマー、並びに
/或いはそれらのコポリマーが含まれる。好ましいポリエステルは、ポリ(エチ
レンテレフタレート)(PET)又はコポリマーである。好ましいポリアミドは
、ポリ(m−キシリレンアジパミド)である。Preferred polymers include materials suitable for use with polyesters in forming multilayer structures, including polyesters, polyamides, polyethylene-co-vinyl alcohols (such as EVOH) and similar or related polymers, and the like. And / or their copolymers. Preferred polyesters are poly (ethylene terephthalate) (PET) or copolymers. A preferred polyamide is poly (m-xylylene adipamide).
【0068】 好適なポリエステルは、少なくとも1種の二塩基礎と少なくとも1種のグリコ
ールとを含む。一級二塩基礎は、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカ
ルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等である。ナフタレンジカルボ
ン酸の種々の異性体及びそれらの混合物が使用可能であるが、1,4−、1,5
−、2,6−及び2,7−異性体が好ましい。1,4−シクロヘキサンジカルボ
ン酸はシス、トランス、又はシス/トランス混合物の形態であることができる。
これらの酸型に加えて、低級アルキルエステル又は酸クロリドもまた使用できる
。Suitable polyesters comprise at least one disalt base and at least one glycol. The primary disalt base is terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, and the like. Various isomers of naphthalenedicarboxylic acid and mixtures thereof can be used, but 1,4-, 1,5
The-, 2,6- and 2,7-isomers are preferred. The 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid can be in the form of a cis, trans, or cis / trans mixture.
In addition to these acid forms, lower alkyl esters or acid chlorides can also be used.
【0069】 本発明のマトリックスポリマーは、次のジカルボン酸の1種又はそれ以上及び
、次のグリコールの1種又はそれ以上から製造することができる。The matrix polymers of the present invention can be made from one or more of the following dicarboxylic acids and one or more of the following glycols:
【0070】 ポリエステルのジカルボン酸成分は、必要に応じて、約50モル%までの異種
のジカルボン酸1種又はそれ以上で変性されることができる。そのような補助的
なジカルボン酸には、炭素原子6〜約40を有するジカルボン酸が含まれ、より
好ましくは、芳香族ジカルボン酸で好ましくは炭素原子8〜14を有するもの、
脂肪族ジカルボン酸で好ましくは炭素原子4〜12を有するもの又は、脂環族ジ
カルボン酸で好ましくは炭素原子8〜12を有するものから選ばれるジカルボン
酸が含まれる。好適なジカルボン酸の例には、フタル酸、イソフタル酸、テレフ
タル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シ
クロヘキサン二酢酸、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸、フェニレンジ(オ
キシ酢酸)、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等
が含まれる。ポリエステルはまた、上記ジカルボン酸の2種又はそれ以上から製
造されてもよい。The dicarboxylic acid component of the polyester can be optionally modified with up to about 50 mol% of one or more different dicarboxylic acids. Such auxiliary dicarboxylic acids include dicarboxylic acids having 6 to about 40 carbon atoms, more preferably aromatic dicarboxylic acids, preferably having 8 to 14 carbon atoms,
Dicarboxylic acids selected from aliphatic dicarboxylic acids having preferably 4 to 12 carbon atoms and alicyclic dicarboxylic acids preferably having 8 to 12 carbon atoms are included. Examples of suitable dicarboxylic acids include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, cyclohexanediacetic acid, diphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, phenylene (oxyacetic acid) ), Succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid and the like. Polyesters may also be made from two or more of the above dicarboxylic acids.
【0071】 ポリエステルに使用される典型的なグリコールには、炭素原子2〜約10を含
むものが含まれる。好ましいグリコールには、エチレングリコール、プロパンジ
オール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロ
ヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール等が含まれる。グリコール成分は
、必要に応じて、約50モル%、好ましくは約25モル%、より好ましくは約1
5モル%までの異種のジオール1種又はそれ以上で変性されることができる。そ
のような補助的なジオールには、好ましくは炭素原子6〜20を有する脂環族ジ
オール又は好ましくは炭素原子3〜20を有する脂肪族ジオールが含まれる。そ
のようなジオールの例には:ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
1,4−シクロヘキサンジメタノール、プロパン−1,3−ジオール、ブタン−
1,4−ジオール、ペンタン−1,5−ジオール、ヘキサン−1,6−シオール
、3−メチルペンタンジオール−(2,4)、2−メチルペンタンジオール−(
1,4)、2,2,4−トリメチルペンタンジオール−(1,3)、2−エチル
ヘキサンジオール−(1,3)、2,2−ジエチルプロパンジオール−(1,3
)、ヘキサンジオール−(1,3)、1,4−ジ(2−ヒドロキシエチル)ベン
ゼン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,4−ジヒ
ドロキシ−1,1,3,3−テトラメチルシクロブタン、2,2−ビス(3−ヒ
ドロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシプロピル
フェニル)プロパン等が含まれる。ポリエステルはまた、上記ジオールの2種又
はそれ以上から製造されてもよい。Typical glycols used in polyesters include those containing from 2 to about 10 carbon atoms. Preferred glycols include ethylene glycol, propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, diethylene glycol and the like. The glycol component is optionally present at about 50 mol%, preferably about 25 mol%, more preferably about 1 mol%.
Up to 5 mol% of different diols can be modified with one or more. Such auxiliary diols include cycloaliphatic diols, preferably having 6 to 20 carbon atoms, or preferably aliphatic diols having 3 to 20 carbon atoms. Examples of such diols are: diethylene glycol, triethylene glycol,
1,4-cyclohexanedimethanol, propane-1,3-diol, butane-
1,4-diol, pentane-1,5-diol, hexane-1,6-thiol, 3-methylpentanediol- (2,4), 2-methylpentanediol- (
1,4), 2,2,4-trimethylpentanediol- (1,3), 2-ethylhexanediol- (1,3), 2,2-diethylpropanediol- (1,3)
), Hexanediol- (1,3), 1,4-di (2-hydroxyethyl) benzene, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane, 2,4-dihydroxy-1,1,3,3 -Tetramethylcyclobutane, 2,2-bis (3-hydroxyethoxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxypropylphenyl) propane and the like. Polyesters may also be made from two or more of the above diols.
【0072】 少量の多官能性ポリオール、例えばトリメチロールプロパン、ペンタエリスリ
トール、グリセロール等もまた所望であれば使用可能である。1,4−シクロヘ
キサンジメタノールを用いるときは、それはシス、トランス、又はシス/トラン
ス混合物であることができる。フェニレン二オキシ酢酸を使用するときは、それ
は1,2;1,3;1,4;異性体又はそれらの混合物として用いてもよい。Small amounts of multifunctional polyols such as trimethylolpropane, pentaerythritol, glycerol and the like can also be used if desired. When 1,4-cyclohexanedimethanol is used, it can be cis, trans, or a cis / trans mixture. When phenylene dioxyacetic acid is used, it may be used as a 1,2; 1,3; 1,4; isomer or a mixture thereof.
【0073】 ポリマーはまた、制御された分岐をそのポリマーに与えるため、三官能性又は
四官能性のコモノマーを少量含むことができる。そのようなコモノマーには、無
水トリメリット酸、トリメチロールプロパン、二無水ピロメリット酸、ペンタエ
リトリトール、トリメリット酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、及びこの技
術分野で公知の、その他のポリエステル形成性多酸又はポリオールが含まれる。
好適なポリアミドは、部分芳香族ポリアミド、脂肪族ポリアミド、全芳香族ポリ
アミド及び/又はそれらの混合物を含む。「部分芳香族ポリアミド」は、部分芳
香族ポリアミドのアミド結合は少なくとも1つの芳香族環及び非芳香族の種を含
んでいることを意味する。好適なポリアミドは物品形成性分子量及び好ましくは
0.4より大きいI.V.を有している。The polymer may also contain small amounts of trifunctional or tetrafunctional comonomers to provide controlled branching to the polymer. Such comonomers include trimellitic anhydride, trimethylolpropane, pyromellitic dianhydride, pentaerythritol, trimellitic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, and other polyester-forming materials known in the art. Polyacids or polyols are included.
Suitable polyamides include partially aromatic polyamides, aliphatic polyamides, wholly aromatic polyamides and / or mixtures thereof. "Partially aromatic polyamide" means that the amide bond of the partially aromatic polyamide contains at least one aromatic ring and a non-aromatic species. Suitable polyamides have an article forming molecular weight and an I.P. V. have.
【0074】 好ましい全芳香族ポリアミドは、分子鎖中に、m−キシリレンジアミン又はm
−キシリレンジアミンを含むキシリレンジアミン混合物から誘導される構造単位
を少なくとも70モル%、及びp−キシリレンジアミン30モル%までと、炭素
原子6〜10を有する脂肪族ジカルボン酸とを含み、それらはさらに、特公昭5
0−1156号、特公昭50−5751号、特公昭50−5735号及び特公昭
50−10196号、並びに特開昭50−29697号の各公報に記載されてい
る。Preferred wholly aromatic polyamides include m-xylylenediamine or m-xylylenediamine in the molecular chain.
At least 70 mol% of structural units derived from a xylylenediamine mixture comprising xylylenediamine, and up to 30 mol% of p-xylylenediamine, and aliphatic dicarboxylic acids having 6 to 10 carbon atoms, Is further
No. 0-1156, Japanese Patent Publication No. 50-5751, Japanese Patent Publication No. 50-5735, Japanese Patent Publication No. 50-10196, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-29697.
【0075】 イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、m−又はp−キ
シレンジアミン、1,3−又は1,4−シクロヘキサン(ビス)メチルアミン、
炭素原子6〜12を有する脂肪族二酸、炭素原子6〜12を有する脂肪族アミノ
酸又はラクタム、炭素原子4〜12を有する脂肪族ジアミン並びに公知のポリア
ミド形成性二酸及びジアミンから形成されるポリアミドが使用可能である。低分
子量ポリアミドもまた、少量の三官能性又は四官能性のコモノマー、例えば無水
トリメリット酸、二無水ピロメリット酸又はこの技術分野で公知のその他のポリ
アミド形成性多酸及びポリアミンを含むことができる。Isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, m- or p-xylenediamine, 1,3- or 1,4-cyclohexane (bis) methylamine,
Aliphatic diacids having 6 to 12 carbon atoms, aliphatic amino acids or lactams having 6 to 12 carbon atoms, aliphatic diamines having 4 to 12 carbon atoms and known polyamide-forming diacids and polyamides formed from diamines Can be used. Low molecular weight polyamides can also include small amounts of trifunctional or tetrafunctional comonomers such as trimellitic anhydride, pyromellitic dianhydride or other polyamide-forming polyacids and polyamines known in the art. .
【0076】 好ましい部分芳香族ポリアミドには、それらに限定されるものではないが、ポ
リ(m−キシリレンアジパミド)、ポリ(m−キシリレンアジパミド−コ−イソ
フタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチ
レンイソフタルアミド−コ−テレフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンアジパ
ミド−コ−イソフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンアジパミド−コ−テレフ
タルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド−コ−テレフタルアミド
)等又はそれらの混合物が含まれる。より好ましい部分芳香族ポリアミドには、
それらに限定されるものではないが、ポリ(m−キシリレンアジパミド)、ポリ
(ヘキサメチレンイソフタルアミド−コ−テルフタルアミド)、ポリ(m−キシ
リレンアジパミド−コ−イソフタルアミド)及び/又はそれらの混合物が含まれ
る。最も好ましい部分芳香族ポリアミドはポリ(m−キシリレンアジパミド)で
ある。Preferred partially aromatic polyamides include, but are not limited to, poly (m-xylylene adipamide), poly (m-xylylene adipamide-co-isophthalamide), poly ( Hexamethylene isophthalamide), poly (hexamethylene isophthalamide-co-terephthalamide), poly (hexamethylene adipamide-co-isophthalamide), poly (hexamethylene adipamide-co-terephthalamide), poly (hexa Methyleneisophthalamide-co-terephthalamide) and the like or mixtures thereof. More preferred partially aromatic polyamides include:
Without limitation, poly (m-xylylene adipamide), poly (hexamethylene isophthalamide-co-terphthalamide), poly (m-xylylene adipamide-co-isophthalamide) And / or mixtures thereof. The most preferred partially aromatic polyamide is poly (m-xylylene adipamide).
【0077】 好ましい脂肪族ポリアミドには、それらに限定されるものではないが、ポリ(
ヘキサメチレンアジパミド)及びポリ(カプロラクタム)が含まれる。最も好ま
しい脂肪族ポリアミドは、ポリ(ヘキサメチレンアジパミド)である。良好な熱
的性質が非常に重要であるところでは、部分芳香族ポリアミドが脂肪族ポリアミ
ドよりも好ましい。[0077] Preferred aliphatic polyamides include, but are not limited to, poly (
Hexamethylene adipamide) and poly (caprolactam). The most preferred aliphatic polyamide is poly (hexamethylene adipamide). Where good thermal properties are very important, partially aromatic polyamides are preferred over aliphatic polyamides.
【0078】 好ましい脂肪族ポリアミドには、それらに限定されるものではないが、ポリカ
プラミド(ナイロン6)、ポリアミノヘプタン酸(ナイロン7)、ポリアミノナ
ノン酸(ナイロン9)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリラウリラ
クタム(ナイロン12)、ポリ(エチレンアジパミド)(ナイロン2,6)、ポ
リ(テトラメチレンアジパミド)(ナイロン4,6)、ポリ(ヘキサメチレンア
ジパミド)(ナイロン6,6)、ポリ(ヘキサメチレンセバカミド)(ナイロン
6,10)、ポリ(ヘキサメチレンドデカミド)(ナイロン6,12)、ポリ(
オクタメチレンアジパミド)(ナイロン8,6)、ポリ(デカメチレンアジパミ
ド)(ナイロン10,6)、ポリ(ドデカメチレンアジパミド)(ナイロン12
,6)、ポリ(ドデカメチレンセバカミド)(ナイロン12,8)が含まれる。Preferred aliphatic polyamides include, but are not limited to, polycapramide (nylon 6), polyaminoheptanoic acid (nylon 7), polyaminonanonic acid (nylon 9), polyundecaneamide (nylon 11), Polylaurilactam (nylon 12), poly (ethylene adipamide) (nylon 2,6), poly (tetramethylene adipamide) (nylon 4,6), poly (hexamethylene adipamide) (nylon 6,6 ), Poly (hexamethylene sebacamide) (nylon 6,10), poly (hexamethylene dodecamide) (nylon 6,12), poly (
Octamethylene adipamide) (nylon 8,6), poly (decamethylene adipamide) (nylon 10,6), poly (dodecamethylene adipamide) (nylon 12
, 6) and poly (dodecamethylene sebacamide) (nylon 12, 8).
【0079】 最も好ましいポリアミドには、ポリ(m−キシレンアジパミド)、ポリカプラ
ミド(ナイロン6)及びポリ(ヘキサメチレンアジパミド)(ナイロン6,6)
が含まれる。ポリ(m−キシリレンアジパミド)は、その入手容易性、高遮断性
及び加工適性のために好ましいポリアミドである。The most preferred polyamides include poly (m-xylene adipamide), polycapramide (nylon 6) and poly (hexamethylene adipamide) (nylon 6,6)
Is included. Poly (m-xylylene adipamide) is a preferred polyamide because of its availability, high barrier properties and processability.
【0080】 ポリアミドは、通常、この技術分野で公知の方法によって製造される。 必ずしも好ましいというわけではないが、本発明のポリマーはまた、ポリマー
に通常用いられる添加剤を含んでいてもよい。この技術分野で公知の、そのよう
な添加剤の実例となるものには、着色料、顔料、カーボンブラック、ガラス繊維
、充填剤、耐衝撃性改良剤、酸化防止剤、安定剤、難燃剤、再加熱助剤、結晶化
剤、アセトアルデヒド削減化合物、再循環性剥離剤、酸素掃去剤、可塑剤、成核
剤、離型剤、相溶化剤等又はそれらの組合せがある。[0080] Polyamides are usually manufactured by methods known in the art. Although not necessarily preferred, the polymers of the present invention may also include additives commonly used in polymers. Illustrative of such additives, as known in the art, include colorants, pigments, carbon black, glass fibers, fillers, impact modifiers, antioxidants, stabilizers, flame retardants, There are reheating aids, crystallization agents, acetaldehyde reducing compounds, recycle strippers, oxygen scavengers, plasticizers, nucleating agents, mold release agents, compatibilizers, and the like, or combinations thereof.
【0081】 それら全ての添加剤及びその他の多くのもの、並びにそれらの使用は、この技
術分野では公知であり詳細な論議は要しない。従って、限定された数値にも関係
するであろうが、これらの化合物の何れかが、それらが本発明の目的達成を妨げ
ない限り、如何なる組合せででも用いられうることは理解されるべきである。[0081] All of these additives and many others, and their use, are well known in the art and do not require detailed discussion. Thus, it will be understood that any of these compounds may be used in any combination, as long as they do not interfere with the attainment of the objects of the present invention, although this will also involve limited numerical values. .
【0082】 本発明はまた、それらの限定されるものではないが、フィルム、シート、パイ
プ、チューブ、プロファイル、成型物、予備成形物、延伸吹込型フィルム及びコ
ンテナー、射出吹込成型コンテナー、押出吹込成型フィルム及びコンテナー、熱
成形物品等を含む、本発明のナノ複合材料から製造される物品に関する。コンテ
ナーは好ましくはボトルである。The present invention also includes, but is not limited to, films, sheets, pipes, tubes, profiles, moldings, preforms, stretch blown films and containers, injection blow molded containers, extrusion blow molded. It relates to articles made from the nanocomposites of the present invention, including films and containers, thermoformed articles and the like. The container is preferably a bottle.
【0083】 本発明のボトル及びコンテナーは、ガスの浸透に敏感な飲料及び食品を含む内
容物に対して貯蔵寿命の改良を提供する。本発明の物品、より好ましくはコンテ
ナーは、クレイを含まないポリマーから作製された同様のコンテナーの値より少
なくとも10%は低い(クレイ濃度によるが)ガス浸透速度すなわち浸透速度(
酸素、二酸化炭素、水蒸気)を示し、そのコンテナーによって提供される応分の
より長い貯蔵寿命が製品にもたらされる。側壁のモジュラス及び引張強度に対す
る望ましい値もまた維持されうる。The bottles and containers of the present invention provide improved shelf life for contents, including beverages and foodstuffs, which are sensitive to gas penetration. The articles, more preferably containers, of the present invention have a gas permeation rate or penetration rate (depending on clay concentration) that is at least 10% lower than that of similar containers made from clay-free polymers.
(Oxygen, carbon dioxide, water vapor) and the longer shelf life provided by the container is provided. Desirable values for the modulus and tensile strength of the sidewall can also be maintained.
【0084】 物品は多層であってもよい。好ましくは、多層の物品はその他の層の間に配置
されたナノ複合材料を有しているが、ナノ複合材料はまた2層の物品の1層であ
ってもよい。ナノ複合材料及びその成分が食品接触のために認可されている実施
態様においては、そのナノ複合材料が所望の物品の食品接触層を形成してもよい
。その他の態様においては、ナノ複合材料は食品接触層以外の層であることが好
ましい。[0084] The article may be multilayer. Preferably, the multilayer article has a nanocomposite disposed between other layers, but the nanocomposite can also be one layer of a two-layer article. In embodiments where the nanocomposite and its components are approved for food contact, the nanocomposite may form the food contact layer of the desired article. In other embodiments, the nanocomposite is preferably a layer other than the food contact layer.
【0085】 多層物品はまた、本発明のナノ複合材料組成物の1層又はそれ以上を構造用ポ
リマー1層又はそれ以上とを含むことができる。多種多様な構造用ポリマーを使
用できる。構造用ポリマーの具体例となるものには、ポリエステル、ポリエーテ
ルエステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポ
リエーテルイミド、ポリ尿素、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、フ
ェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリスチレ
ン、ポリエチレン−コ−ビニルアルコール(EVOH)等又はそれらの組合せ及
びブレンドがある。好ましい構造用ポリマーはポリエチレンテレフタレート及び
そのコポリマー等のポリエステルである。The multilayer article can also include one or more layers of the nanocomposite composition of the present invention with one or more structural polymer layers. A wide variety of structural polymers can be used. Specific examples of structural polymers include polyester, polyetherester, polyamide, polyesteramide, polyurethane, polyimide, polyetherimide, polyurea, polyamideimide, polyphenylene oxide, phenoxy resin, epoxy resin, polyolefin, and polyacrylate. , Polystyrene, polyethylene-co-vinyl alcohol (EVOH), and the like, or combinations and blends thereof. Preferred structural polymers are polyesters such as polyethylene terephthalate and its copolymers.
【0086】 本発明の別の実施態様において、ポリマー/クレイナノ複合材料及び成形物品
もしくは押出シートは、共射出成型又は共押出により同時に形成されてもよい。In another embodiment of the present invention, the polymer / clay nanocomposite and molded article or extruded sheet may be formed simultaneously by co-injection molding or co-extrusion.
【0087】 本発明の別の実施態様は、高遮断性熱可塑性樹脂のマトリックス中に均一に分
散された珪酸塩の層が、包装材料に対する多層でのアプローチと一緒に組み合わ
された使用である。高遮断層のガス透過性を減少させるために層状クレイを用い
ることによって、最終用途において固有の遮断レベルを発生させるために必要な
この物質の量が大いに減らされる。高遮断性物質は、たいてい、多層包装材では
最も高価な成分なので、用いられるこの物質の量を減らすことは実に有益なこと
であろう。2つのポリマー外層の間に挟まれたナノ複合材料の層を用いることに
よって、ナノ複合材料の単層についてよりも表面粗さはしばしば相当に小さくな
る。従って、多層でのアプローチによって曇りのレベルは減少する。Another embodiment of the present invention is the use of a layer of silicate uniformly dispersed in a matrix of high barrier thermoplastic resin, combined with a multi-layer approach to packaging materials. By using layered clay to reduce the gas permeability of the high barrier layer, the amount of this material needed to generate an inherent barrier level in the end use is greatly reduced. Since high barrier materials are often the most expensive components in multilayer packaging, it would be indeed beneficial to reduce the amount of this material used. By using a layer of nanocomposite sandwiched between two outer polymer layers, the surface roughness is often much less than for a single layer of nanocomposite. Thus, the haze level is reduced by the multilayer approach.
【0088】実施例 以下の実施例は、ここに請求されている樹脂組成物が如何にして作製され評価
されるかについてのより完全な開示及び記述を当業者に提供するために提出され
る。それらは、発明者等が自らの発明であるとみなしているものの範囲を限定し
ようとするものではない。数値(例えば、量、温度等)に関しては正確さを確認
すべく努力が払われてきたが、幾つかの誤差や偏差は考慮されるべきである。別
段の指示がない限り、部は重量で、温度は℃で又は室温であり、そして圧力は大
気圧又はその近傍である。[0088] The following examples, the resin compositions claimed herein are submitted a more complete disclosure and description of how the rating is fabricated in how to provide those of ordinary skill in the art. They are not intended to limit the scope of what the inventors regard as their invention. Efforts have been made to ensure accuracy with respect to numbers (eg, amounts, temperature, etc.), but some errors and deviations should be accounted for. Unless indicated otherwise, parts are parts by weight, temperature is in ° C. or is at room temperature, and pressure is at or near atmospheric.
【0089】実施例1〜3及び比較例1 カチオン交換能が約0.95meq/gのSouthern Clay Pr
oductsから入手した精製ワイオミング型ナトリウムモンモリロナイト30
gを、熱蒸留水(約85℃)1.0リットルに添加し、次いで攪拌の間約85℃
に保持するために付けられたヒーター付きのヘンシェル高速多翼ミキサーで約2
分間攪拌した。塩酸28.5meqの水溶液並びに、表Iに列挙したJEFFA
MINE−506(EOA)及びJEFFAMINE−505(POA)の混合
物(実施例1〜3として示している)からのアミン28.5meqをヘンシェル
ミキサーに添加し、約2分間ブレンドした。 Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 Southern Clay Pr having a cation exchange capacity of about 0.95 meq / g
purified Wyoming type sodium montmorillonite 30 obtained from Oducts
g is added to 1.0 liter of hot distilled water (about 85 ° C.) and then stirred at about 85 ° C.
Henschel high-speed multi-blade mixer with heater attached to hold
Stirred for minutes. An aqueous solution of 28.5 meq of hydrochloric acid and JEFFA listed in Table I
28.5 meq of amine from a mixture of MINE-506 (EOA) and JEFFAMINE-505 (POA) (shown as Examples 1-3) was added to the Henschel mixer and blended for about 2 minutes.
【0090】 比較例1も、これも表Iに列挙したが、挿入剤としてJEFFAMINE−5
06(EOA)のみを用いたことを除けば、上記又は下記を同じ方法を利用した
。Comparative Example 1 was also listed in Table I, but as an intercalating agent JEFFAMINE-5
The same procedure was used above or below, except that only 06 (EOA) was used.
【0091】 クレイのスラリーにアンモニウム塩を添加したほとんど直後に白色沈澱が生成
した。その白色沈澱をベックマンJ−6B型遠心分離器の使用により分離し、ヘ
ンシェルミキサーで攪拌しながら蒸留水とイソプロパノールの容量比50:50
の混合物で洗浄し、濾過して、次いで60℃で少なくとも24時間乾燥した。乾
燥クレイの粒子径をハンマーミル、次いでジェットミルを用いて約10〜15μ
に減粒した。表Iに列挙されるように、クレイ生成物のWAXS基礎間隔及び珪
酸塩含量(灰分)を測定した。[0091] Almost immediately after the ammonium salt was added to the clay slurry, a white precipitate formed. The white precipitate was separated by use of a Beckman J-6B centrifuge and the volume ratio of distilled water to isopropanol 50:50 while stirring with a Henschel mixer.
And filtered, then dried at 60 ° C. for at least 24 hours. The particle size of the dried clay is about 10 to 15 μm using a hammer mill and then a jet mill.
Reduced. As listed in Table I, the clay product WAXS basal spacing and silicate content (ash) were measured.
【0092】[0092]
【表1】 [Table 1]
【0093】 アンモニウム挿入クレイ4.3gをPET9921(Eastman Che
mical Companyより購入)395.7g乾式混合したが、このPE
T9921は、1,4−シクロヘキサンジメタノールを約3.5モル%含み、I
.V.約0.72dL/gを有するポリエチレンテレフタレートである。その乾式
混合物を減圧炉中、120℃で一夜乾燥し、次いで、200rpm の汎用スクリュ
ーを用いたLeistritz Micro 18mm二軸押出機により、温度約
275℃で押し出した。押出物はエアベルト上で冷却し、次いでダイを出たとき
にペレット化した。4.3 g of the ammonium-inserted clay was weighed with PET 9921 (Eastman Che).
395.7 g dry-mixed.
T9921 contains about 3.5 mol% of 1,4-cyclohexanedimethanol,
. V. Polyethylene terephthalate having about 0.72 dL / g. The dry mixture was dried in a vacuum oven at 120 ° C. overnight and then extruded at a temperature of about 275 ° C. on a Leistritz Micro 18 mm twin screw extruder using a universal screw at 200 rpm. The extrudate was cooled on an air belt and then pelletized as it exited the die.
【0094】 Pasadena油圧プレスを用い、加圧力約3000lbs 、温度280℃、
成形時間約1.15分で、圧縮成形によりフィルムを製造した。材料が熱盤に付
着するのを防ぐために、テフロン(登録商標)コートアルミ箔を用いた。目標厚 さを達成するために、10ミル厚さのシムを用いた。成形されたフィルムは、非 晶質のサンプルを得るために直ちに氷水で冷却し、それによって測定されるガス 透過性に対する結晶化の影響を排除した。フィルムの透過性の結果は、対照標準 (PET9921単独、Eastman Chemical Companyよ り入手)及び有機カチオンの混合物を使用しない比較例と共に表IIに示す。Using a Pasadena hydraulic press, a pressure of about 3000 lbs, a temperature of 280 ° C.,
A film was produced by compression molding with a molding time of about 1.15 minutes. Teflon coated aluminum foil was used to prevent the material from sticking to the hotplate. A 10 mil thick shim was used to achieve the target thickness. The formed film was immediately cooled with ice water to obtain an amorphous sample, thereby eliminating the effect of crystallization on the measured gas permeability. The permeability results of the films are shown in Table II along with a control (PET 9921 alone, obtained from Eastman Chemical Company) and a comparative example using no mixture of organic cations.
【0095】[0095]
【表2】 [Table 2]
【0096】 表2は、アンモニウムイオンの混合物で処理したクレイが、非変性のPET(
PET9921対照標準)と比較して酸素の透過性を改良したことを示している
。非変性のPETは小板状粒子を少しも含んでいない。その上、非変性のPET
は本発明に従うオニウムイオンの混合物で処理された小板状粒子を含んでいない
。Table 2 shows that clay treated with a mixture of ammonium ions was converted to unmodified PET (
(PET 9921 control). Unmodified PET does not contain any platelet-like particles. In addition, unmodified PET
Do not contain platelet-shaped particles treated with a mixture of onium ions according to the invention.
【0097】 さらに、そしてむしろさらにとりわけ驚くべきことには、表IIの結果は、異な
るタイプのアンモニウムイオンの混合物(EOA/POA)で処理されたクレイ
(ポリマーナノ複合材料に用いられた)が、1種のアンモニウムイオン(EOA
)のみで処理されたクレイに比較して、酸素透過性が改良されることを示してい
る。[0097] Additionally, and even more particularly surprising, the results in Table II show that clay (used in polymer nanocomposites) treated with a mixture of different types of ammonium ions (EOA / POA) One type of ammonium ion (EOA
) Shows an improvement in oxygen permeability as compared to clay treated alone.
【0098】 例えば実施例1及び3は、その比が50/50のアンモニウムイオンの混合物
(EOA/POA)で処理されたクレイが酸素透過率6.6cc・mil /(100
in2 日・気圧)を有している一方で、1種のアンモニウムイオン(EOA/PO
Aが100/0)のみで処理されたクレイは酸素透過率8.0cc・mil /(10
0in2 日・気圧)を有することを示している。この結果は、クレイは両方ともア
ンモニウムイオンで処理されているが;アンモニウムイオンの混合物で処理され
たクレイは予想外の改善効果をもたらすことで、とりわけ驚くべきことである。For example, Examples 1 and 3 show that the clay treated with a mixture of ammonium ions (EOA / POA) in a ratio of 50/50 has an oxygen transmission rate of 6.6 cc · mil / (100
in 2 days · atmospheric pressure, while one kind of ammonium ion (EOA / PO
A treated with only 100/0 (A) has an oxygen transmission rate of 8.0 cc · mil / (10
0 in 2 days / atm). The result is particularly surprising that while both clays have been treated with ammonium ions; clays treated with a mixture of ammonium ions provide unexpected improvement.
【0099】 実施例1及び2(75%EOA/25%POA)及び実施例1と4(25%E
OA/75%POA)の比較によってもまた、有機カチオンの混合物で処理され
たナノ複合材料から製造されたフィルムが、ただ1種の有機カチオンで処理され
たナノ複合材料から製造されたフィルム以上に遮断特性が改良されていることを
示している。Examples 1 and 2 (75% EOA / 25% POA) and Examples 1 and 4 (25% EOA
OA / 75% POA) also shows that films made from nanocomposites treated with a mixture of organic cations outperform films made from nanocomposites treated with only one organic cation. This shows that the blocking characteristics are improved.
【0100】 以下の実施例は、混合オニウムイオン処理クレイの生成についてさらに説明す
る。The following examples further illustrate the generation of mixed onium ion treated clays.
【0101】ETHOQUAD 18/25−ODAクレイ系: カチオン交換能1.4meq/gを有するNanocor,Inc.から入手
の精製ナトリウムモンモリロナイト(Na−CWC)100gを、熱蒸留水(約
85℃)4.0リットルに添加してクレイのスラリーを形成し、次いでそのスラ
リーを櫂型攪拌機でクレイの固体が分散するまで攪拌した。ETHOQUAD
18/25水溶液及びODAをモル比1:1でHCl溶液中で混合することによ
り、混合オニウムイオンの溶液を製造した。この混合オニウムイオンの溶液をク
レイスラリーに添加した。攪拌により直ちにクレイの沈澱が生成した。混合物全
部を混合し、85℃で約2時間保持した。濾過により水を除去した。得られた沈
澱を120℃での炉中乾燥の前に2度洗浄した。乾燥されたクレイを機械的粉砕
機で粉砕し、ジェットミル又は風力分級ミルでさらに粉砕して、約10〜15μ
の粒子径に減粒した。最後に、粉砕されたサンプルは粉体X線回折により分析さ
れた。次の表II及びIII には、異なるモル比のETHOQUAD 18/25及
びODAによる、混合ETHOQUAD 18/25−ODAで処理されたクレ
イの組成及び基礎間隔が要約した。 ETHOQUAD 18 / 25-ODA clay system: Nanocor, Inc. with a cation exchange capacity of 1.4 meq / g. 100 g of purified sodium montmorillonite (Na-CWC) obtained from Co., Ltd. was added to 4.0 liters of hot distilled water (about 85 ° C.) to form a clay slurry, and the slurry was dispersed with a paddle-type stirrer to disperse the clay solid. Was stirred until it did. ETHOQUAD
A mixed onium ion solution was prepared by mixing the 18/25 aqueous solution and ODA in a 1: 1 molar ratio in an HCl solution. This mixed onium ion solution was added to the clay slurry. Immediately upon stirring, a clay precipitate formed. The entire mixture was mixed and kept at 85 ° C. for about 2 hours. Water was removed by filtration. The resulting precipitate was washed twice before drying in an oven at 120 ° C. The dried clay is pulverized with a mechanical pulverizer, and further pulverized with a jet mill or an air classifier mill to about 10 to 15 μm.
Particle diameter. Finally, the ground sample was analyzed by powder X-ray diffraction. Tables II and III below summarize the composition and basal spacing of clays treated with mixed ETHOQUAD 18 / 25-ODA with different molar ratios of ETHOQUAD 18/25 and ODA.
【0102】[0102]
【表3】 [Table 3]
【0103】Q182−Q142系: Q182及びQ142は、Tomah Products,Incから入手で
きる4級アンモニウム界面活性剤である。Q182はC18の直鎖を有し、一方Q
142はC11の直鎖と窒素原子に結合したC3 を伴ったエーテル結合を有してい
る。マトリックスポリマーが重合され、又は、複数の、イオン交換された異なる
極性のオニウムイオンを含む、挿入され及び/もしくは層剥離された挿入物質と
接触しながらさらに重合すると、異なる鎖長及び極性の界面活性剤の組合せは、
マトリックスポリマーと良好な適合性を有する、多数のオニウムイオン挿入クレ
イを生じる。異なる鎖長及び極性のオニウムイオンの組合せは、多数のマトリッ
クスポリマーに対して良好な適合性の領域を有するが、層剥離されたクレイ小板
の再配列や破壊(より良好な分散性を生じる)を防止する挿入クレイを生じる。
単一のオニウムイオン交換、Q142又はQ182オニウムイオンだけのクレイ
及び混合オニウムイオン交換、Q142/Q182クレイの基礎間隔データを下
表III に実施例10,11及び12として示す。 Q182-Q142 system: Q182 and Q142 are quaternary ammonium surfactants available from Tomah Products, Inc. Q182 has a C18 straight chain, while Q182
142 has an ether bond with a C 3 which is attached to a linear and a nitrogen atom of C 11. When the matrix polymer is polymerized or further polymerized while in contact with an intercalated and / or delaminated intercalant containing a plurality of ion-exchanged onium ions of different polarities, different chain lengths and polar surfactants The combination of agents
This produces a large number of onium ion-intercalated clays that have good compatibility with the matrix polymer. Combinations of onium ions of different chain lengths and polarities have areas of good compatibility with many matrix polymers, but rearrangement and destruction of delaminated clay platelets (resulting in better dispersibility) Prevent the insertion of clay resulting.
Basal spacing data for single onium ion exchange, clay with only Q142 or Q182 onium ion and mixed onium ion exchange, Q142 / Q182 clay are shown in Table III below as Examples 10, 11 and 12.
【0104】[0104]
【表4】 [Table 4]
【0105】 本明細書の全体を通して、種々の刊行物が参照されている。これら刊行物の開
示は、本発明が関連する技術の現状をより完全に記載するために、それらの全体
について、参照により本明細書に組み込むものとする。Throughout this specification, various publications are referenced. The disclosures of these publications are incorporated herein by reference in their entirety to more fully describe the state of the art to which this invention pertains.
【0106】 当業者にとっては、本発明の中で本発明の範囲及び精神から乖離することなし
に、種々の変性及び変形がなされうることは明らかであろう。本発明のその他の
実施態様は、当業者にとっては、明細書について熟慮し、ここに開示された本発
明を実施することによって明らかであろう。意図されることは、明細書及び実施
例は例証するためだけのものと考えられるべきであり、本発明の真の範囲及び精
神は請求項に示される。It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope and spirit of the invention. Other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and practice of the invention disclosed herein. It is intended that the specification and examples be considered as exemplary only, with a true scope and spirit of the invention being indicated by the following claims.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AU,BR,C A,CN,JP,MX (72)発明者 マタヤバス,ジェームズ クリストファー ジュニア. アメリカ合衆国,テネシー 37664−4048, キングスポート,ウェズリー ロード 3429 (72)発明者 バービー,ロバート ボイド アメリカ合衆国,テネシー 37663−2131, キングスポート,ランブリング ロード 500 (72)発明者 ラン,ティエ アメリカ合衆国,イリノイ 60047,レイ ク ズーリック,ウォーターフォード コ ート 760 Fターム(参考) 4G073 BB48 BB63 BB69 BB71 BD16 CM07 CM14 CM15 CM16 CM19 CM20 CM21 CM22 CM25 CN03 CN04 FB29 UB40 4J002 AA001 BB001 BC021 BE031 BG001 CC161 CD001 CF001 CF041 CF051 CF081 CF101 CH071 CH081 CK021 CL001 CL011 CL031 CL081 CM041 DJ036 FB086 FD206 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), AU, BR, CA, CN, JP, MX (72) Inventors Matayabas, James Christopher Jr. United States, Tennessee 37664-4048, Kingsport, Wesley Road 3429 (72) Inventor Barbie, Robert Boyd United States of America, Tennessee 37663-2131, Kingsport, Rambling Road 500 (72) Inventor Run, Thier United States of America, Illinois 60047, Lake Zurik, Waterford Coat 760 F-term (reference) 4G073 BB48 BB63 BB69 BB71 BD16 CM07 CM14 CM15 CM16 CM19 CM20 CM21 CM22 CM25 CN03 CN04 FB29 UB40 4J002 AA001 BB001 BC021 BE031 BG001 CC161 CD001 CF001 CF11 CH011 CL081 CL031 CL081 CM041 DJ036 FB086 FD206
Claims (71)
込まれた、 (ii)少なくとも2種の有機カチオンの混合物が挿入された層状クレイ物質を
含むクレイ/有機カチオン挿入物質、 を含んでなる、ガス遮断性の改良されたポリマー/クレイナノ複合材料。1. A clay / organic cation intercalating material comprising: (i) a melt-processable matrix polymer, and incorporated therein, (ii) a layered clay material into which a mixture of at least two organic cations has been inserted. A polymer / clay nanocomposite with improved gas barrier properties, comprising:
テルエステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリウレタン、ポリイミド、
ポリエーテルイミド、ポリ尿素、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、
フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリスチ
レン、ポリエチレン−コ−ビニルアルコールもしくはそれらのコポリマー又はそ
れらの混合物を含む請求項1に記載のナノ複合材料。2. The melt-processable matrix polymer is polyester, polyetherester, polyamide, polyesteramide, polyurethane, polyimide,
Polyetherimide, polyurea, polyamideimide, polyphenylene oxide,
The nanocomposite of claim 1, comprising a phenoxy resin, an epoxy resin, a polyolefin, a polyacrylate, a polystyrene, a polyethylene-co-vinyl alcohol or a copolymer thereof or a mixture thereof.
ド、ポリエチレン−コ−ビニルアルコールもしくはそれらのコポリマー又はそれ
らの混合物を含む請求項1に記載のナノ複合材料。3. The nanocomposite of claim 1, wherein the melt-processable matrix polymer comprises a polyester, a polyamide, a polyethylene-co-vinyl alcohol or a copolymer thereof or a mixture thereof.
ジパミド)、EVOHもしくはそれらのコポリマー又はそれらの混合物を含む請
求項1に記載のナノ複合材料。4. The nanocomposite of claim 1, wherein the melt-processable matrix polymer comprises poly (m-xylylene adipamide), EVOH or a copolymer thereof or a mixture thereof.
レート)又はそのコポリマーを含む請求項1に記載のナノ複合材料。5. The nanocomposite of claim 1, wherein the melt-processable matrix polymer comprises poly (ethylene terephthalate) or a copolymer thereof.
項1に記載のナノ複合材料。6. The nanocomposite of claim 1, comprising the layered clay material in an amount greater than 0 and up to about 25% by weight.
載のナノ複合材料。7. The nanocomposite of claim 1, comprising from about 0.5 to about 15% by weight of the layered clay material.
1に記載のナノ複合材料。8. The nanocomposite of claim 1, comprising about 0.5 to about 10% by weight of the layered clay material.
請求項1に記載のナノ複合材料。9. The nanocomposite according to claim 1, wherein the layered clay material is a natural, synthetic or modified phyllosilicate.
ライト、マイカ、バーミキュライト、ベントナイト、ノントロナイト、ベイデラ
イト、ボルコンスコイト、サポナイト、マガダイト、ケニヤイト又はそれらの混
合物を含む請求項1に記載のナノ複合材料。10. The nanometer according to claim 1, wherein the layered clay material comprises montmorillonite, saponite, hectorite, mica, vermiculite, bentonite, nontronite, beidellite, vorconscoite, saponite, magadiite, keniyaite, or a mixture thereof. Composite materials.
ミング型ベントナイトを含む請求項1に記載のナノ複合材料。11. The nanocomposite of claim 1, wherein the clay material comprises Wyoming-type montmorillonite or Wyoming-type bentonite.
を有する易流動性の粉末である請求項1に記載のナノ複合材料。12. The clay material has a cation exchange capacity of about 0.9 to about 1.5 meq / g.
The nanocomposite according to claim 1, which is a free-flowing powder having:
び30nmより薄いかもしくはこれと等しい厚さを有するタクトイドの形態でマト
リックスポリマー中に分散されている請求項1に記載のナノ複合材料。13. The method of claim 1, wherein at least 50% of the layered clay material is dispersed in the matrix polymer in the form of single platelet-shaped particles and tactoids having a thickness less than or equal to 30 nm. Nanocomposites.
記載のナノ複合材料。14. The nanocomposite of claim 13, wherein the tactoid has a thickness of less than about 20 nm.
に記載のナノ複合材料。15. The organic cation is derived from an onium salt compound.
A nanocomposite according to claim 1.
ム塩化合物を含む請求項15に記載のナノ複合材料。16. The nanocomposite according to claim 15, wherein the onium salt compound comprises an ammonium salt compound or a phosphonium salt compound.
ルキルホスホニウムイオン又はポリアルコキシル化アンモニウムイオンを含む請
求項1に記載のナノ複合材料。17. The nanocomposite of claim 1, wherein the mixture of organic cations comprises an alkyl ammonium ion, an alkyl phosphonium ion or a polyalkoxylated ammonium ion.
クダデシルアンモニウム、ビス(2−ヒドロキシエチル)オクタデシルメチルア
ンモニウム、オクタデシルベンジルジメチルアンモニウム又はテトラメチルアン
モニウムを含む請求項17に記載のナノ複合材料。18. The nanocomposite of claim 17, wherein the alkyl ammonium ion comprises dodecyl ammonium, octadecyl ammonium, bis (2-hydroxyethyl) octadecylmethyl ammonium, octadecylbenzyldimethyl ammonium or tetramethyl ammonium.
、トリオクチルオクタデシルホスホニウム、テトラオクチルホスホニウム又はオ
クタデシルトリフェニルホスホニウムを含む請求項17に記載のナノ複合材料。19. The nanocomposite of claim 17, wherein the alkyl phosphonium ion comprises tetrabutyl phosphonium, trioctyl octadecyl phosphonium, tetraoctyl phosphonium or octadecyl triphenyl phosphonium.
混合物を含み、且つそのポリアルコキシル化アンモニウムイオンがオリゴオキシ
エチレンアミンの塩酸塩、オリゴオキシプロピレンアミンの塩酸塩、オクタデシ
ルメチルビス(ポリオキシエチレン〔15〕)アンモニウムクロリド又はオクタ
デシルビス(ポリオキシエチレン〔15〕)アミン(ここで、括弧内の数字はエ
チレンオキシド単位の合計数である)から誘導される請求項17に記載のナノ複
合材料。20. An organic cation comprising a mixture of polyalkoxylated ammonium ions, wherein the polyalkoxylated ammonium ions are oligooxyethylene amine hydrochloride, oligooxypropylene amine hydrochloride, octadecylmethyl bis (polyoxyethylene [ 15) The nanocomposite of claim 17, wherein the nanocomposite is derived from ammonium chloride or octadecylbis (polyoxyethylene [15]) amine, wherein the number in parentheses is the total number of ethylene oxide units.
100g/モルを有し、そしてオリゴオキシプロピレンアミンの塩酸塩が数平均
分子量約640g/モルを有する請求項20に記載のナノ複合材料。21. The oligooxyethyleneamine hydrochloride having a number average molecular weight of about 1
21. The nanocomposite of claim 20, having 100 g / mol and the hydrochloride salt of oligooxypropylene amine having a number average molecular weight of about 640 g / mol.
タレート)又はそのコポリマーを含み、層状クレイ物質がワイオミング型モンモ
リロナイト又はワイオミング型ベントナイトを含み、且つ少なくとも2種の有機
カチオンの混合物が、数平均分子量約1100g/モルのオリゴオキシエチレン
アミンの塩酸塩及び数平均分子量約640g/モルのオリゴオキシプロピレンア
ミンの塩酸塩を含む請求項1に記載のナノ複合材料。22. The melt-processable matrix polymer comprises poly (ethylene terephthalate) or a copolymer thereof, the layered clay material comprises Wyoming-type montmorillonite or Wyoming-type bentonite, and the mixture of at least two organic cations has a number average molecular weight. The nanocomposite of claim 1, comprising about 1100 g / mol of an oligooxyethylene amine hydrochloride and a number average molecular weight of about 640 g / mol of an oligooxypropylene amine hydrochloride.
エタン40重量%の混合物中、濃度0.5g/100ml(溶媒)、25℃で測定
して、少なくとも0.5dL/gのI.V.を有する請求項1に記載のナノ複合材
料。23. A mixture of 60% by weight of phenol and 40% by weight of 1,1,2,2-tetrachloroethane at a concentration of 0.5 g / 100 ml (solvent), measured at 25 ° C., at least 0.5 dL / g. I. V. The nanocomposite of claim 1, comprising:
テナーの形態である請求項24に記載の物品。25. The article of claim 24 in the form of a film, sheet, pipe, extrudate, molded article or molded container.
品より少なくとも10%低い請求項24に記載の物品。27. The article of claim 24, wherein the gas permeability is at least 10% lower than an article formed from a clay-free polymer.
される複数の層を有する物品。28. An article having a plurality of layers wherein at least one layer is formed from the nanocomposite of claim 1.
8に記載の物品。29. The nanocomposite is disposed between two other layers.
An article according to claim 8.
8に記載の物品。30. A method according to claim 2, comprising one or more layers of structural polymer.
An article according to claim 8.
カチオンの混合物と反応させることによって挿入された層状クレイ物質を製造し
、そして、 (ii)マトリックスポリマーを挿入されたクレイと共に溶融処理することによ
り、挿入された層状クレイ物質をマトリックスポリマー中に組み込む、 工程を含んでなる改良されたガス遮断性を有するポリマー/クレイナノ複合材料
の製造方法。31. Producing an intercalated layered clay material by reacting (i) an intumescent layered clay material with a mixture of at least two organic cations; and (ii) intercalated with a matrix polymer. Incorporating the intercalated layered clay material into the matrix polymer by melt processing with the clay. A method of making a polymer / clay nanocomposite with improved gas barrier properties comprising:
れる請求項31に記載の方法。32. The method according to claim 31, wherein step (ii) is performed by a batch mixing method or a melt compounding extrusion method.
レイナノ複合材料。33. A polymer / clay nanocomposite made by the method of claim 31.
テナーの形態である請求項34に記載の物品。35. The article of claim 34 in the form of a film, sheet, pipe, extrudate, molded article or molded container.
カチオンの混合物と反応させることによって挿入された層状クレイ物質を製造し
、 (ii)そのクレイ物質を、ポリマー形成性の成分に添加し、そして (iii)クレイ物質の存在下にそれらの成分を縮合重合させる、 工程を含んでなる、ガス遮断性の改良されたポリマー/クレイナノ複合材料の製
造方法。37. Producing an intercalated layered clay material by: (i) reacting an expandable layered clay material with a mixture of at least two organic cations; and (ii) converting the clay material to a polymer-forming material. And (iii) condensation polymerizing the components in the presence of the clay material. A process for producing a polymer / clay nanocomposite with improved gas barrier properties comprising the steps of:
レイナノ複合材料。38. A polymer / clay nanocomposite made by the method of claim 37.
テナーの形態である請求項39に記載の物品。40. The article of claim 39 in the form of a film, sheet, pipe, extrudate, molded article or molded container.
クレイ物質及び溶融加工性ポリマーを含んでなる挿入物質。42. An insertion material comprising a layered clay material into which a mixture of at least two organic cations has been inserted and a melt-processable polymer.
ル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテ
ルイミド、ポリ尿素、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、フェノキシ
樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリ
エチレン−コ−ビニルアルコールもしくはそれらのコポリマー又はそれらの混合
物を含む請求項42に記載の挿入物質。43. The melt-processable polymer is polyester, polyetherester, polyamide, polyesteramide, polyurethane, polyimide, polyetherimide, polyurea, polyamideimide, polyphenylene oxide, phenoxy resin, epoxy resin, polyolefin, polyacrylate, polystyrene. 43. The insert of claim 42, comprising polyethylene, co-vinyl alcohol or a copolymer thereof or a mixture thereof.
チレン−コ−ビニルアルコールもしくはそれらのコポリマー又はそれらの混合物
を含む請求項42に記載の挿入物質。44. The insert of claim 42, wherein the melt-processable polymer comprises a polyester, a polyamide, a polyethylene-co-vinyl alcohol or a copolymer thereof or a mixture thereof.
EVOHもしくはそれらのコポリマー又はそれらの混合物を含む請求項42に記
載の挿入物質。45. The melt-processable polymer is poly (m-xylene adipamide),
43. The intercalator of claim 42 comprising EVOH or a copolymer thereof or a mixture thereof.
はそのコポリマーを含む請求項42に記載の挿入物質。46. The intercalant of claim 42, wherein the melt processable polymer comprises poly (ethylene terephthalate) or a copolymer thereof.
ーを、挿入物質の合計重量に基づいて、約5〜約85重量%含む請求項42に記
載の挿入物質。47. The insertion material of claim 42, comprising from about 5 to about 85% by weight of the melt-processable polymer interposed between adjacent layers of the layered material, based on the total weight of the insertion material.
物質の合計重量に基づいて、約15〜約70重量%含む請求項42に記載の挿入
物質。48. The interposer of claim 42, comprising from about 15 to about 70% by weight of polymer intercalated between adjacent layers of the layered material, based on the total weight of the intercalator.
〜約50重量%含む請求項42に記載の挿入物質。49. The method according to claim 49, wherein the polymer intercalated between adjacent layers of the layered material is about 30%.
43. The insertion material of claim 42, comprising from about 50% to about 50% by weight.
る請求項42に記載の挿入物質。50. The insert of claim 42, wherein the layered clay material is a natural, synthetic or modified phyllosilicate.
ライト、マイカ、バーミキュライト、ベントナイト、ノントロナイト、ベイデラ
イト、ボルコンスコイト、サポナイト、マガダイト、ケニヤイト又はそれらの混
合物を含む請求項42に記載の挿入物質。51. The insert of claim 42, wherein the layered clay material comprises montmorillonite, saponite, hectorite, mica, vermiculite, bentonite, nontronite, beidellite, vorconscoite, saponite, magadite, kenyaite, or a mixture thereof. material.
の挿入物質。52. The insertion material of claim 42, wherein the clay material comprises a smectite clay.
を有する易流動性の粉末であり、且つナトリウムモンモリロナイト、ナトリウム
ベントナイト、カルシウムモンモリロナイト、カルシウムベントナイト又はそれ
らの混合物よりなる群から選ばれる請求項42に記載の挿入物質。53. The clay material has a cation exchange capacity of about 0.9 to about 1.5 meq / g.
43. The intercalating material of claim 42, which is a free flowing powder having the formula: and which is selected from the group consisting of sodium montmorillonite, sodium bentonite, calcium montmorillonite, calcium bentonite or mixtures thereof.
た小板状粒子で、かつ60nmより小さいか又はこれと等しい厚さのタクトイドの
形態で分散されている請求項42に記載の挿入物質。54. The method according to claim 42, wherein at least 50% of the layered clay material is intercalated and dispersed in the form of discrete platelet-shaped particles and tactoids having a thickness of less than or equal to 60 nm. Insertion material.
挿入物質。55. The insertion material of claim 54, wherein the thickness of the tactoid is less than about 30 nm.
2に記載の挿入物質。56. The organic cation is derived from an onium salt compound.
3. Insertion material according to 2.
ム塩化合物を含む請求項56に記載の挿入物質。57. The insertion material according to claim 56, wherein the onium salt compound comprises an ammonium salt compound or a phosphonium salt compound.
ルキルホスホニウムイオン又はポリアルコキシル化アンモニウムイオンを含む請
求項42に記載の挿入物質。58. The intercalating material of claim 42, wherein the mixture of organic cations comprises an alkyl ammonium ion, an alkyl phosphonium ion or a polyalkoxylated ammonium ion.
クタデシルアンモニウム、ビス(2−ヒドロキシエチル)オクタデシルメチルア
ンモニウム、オクタデシルベンジルジメチルアンモニウム又はテトラメチルアン
モニウムを含む請求項58に記載の挿入物質。59. The insertion material of claim 58, wherein the alkyl ammonium ion comprises dodecyl ammonium, octadecyl ammonium, bis (2-hydroxyethyl) octadecyl methyl ammonium, octadecyl benzyl dimethyl ammonium or tetramethyl ammonium.
、トリオクチルオクタデシルホスホニウム、テトラオクチルホスホニウム又はオ
クタデシルトリフェニルホスホニウムを含む請求項58に記載の挿入物質。60. The insertion material of claim 58, wherein the alkyl phosphonium ion comprises tetrabutyl phosphonium, trioctyl octadecyl phosphonium, tetraoctyl phosphonium or octadecyl triphenyl phosphonium.
混合物を含み、且つそのポリアルコキシル化アンモニウムイオンが、オリゴオキ
シエチレンアミンの塩酸塩、オリゴオキシプロピレンアミンもしくはビス(ポリ
オキシエチレン〔15〕)アミンの塩酸塩、又はオクタデシルメチルビス(ポリ
オキシエチレン〔15〕)アンモニウムクロリド又はオクタデシル(ここで、括
弧内の数字はエチレンオキシド単位の合計数である)から誘導される請求項58
に記載の挿入物質。61. The organic cation comprises a mixture of polyalkoxylated ammonium ions, wherein the polyalkoxylated ammonium ions are oligooxyethylene amine hydrochloride, oligooxypropylene amine or bis (polyoxyethylene [15]) amine. 58. The hydrochloride salt of octadecylmethylbis (polyoxyethylene [15]) ammonium chloride or octadecyl, wherein the number in parentheses is the total number of ethylene oxide units.
Insertion material according to.
100g/モルを有し、そしてオリゴオキシプロピレンアミンの塩酸塩が数平均
分子量約640g/モルを有する請求項61に記載の挿入物質。62. The hydrochloride of oligooxyethyleneamine has a number average molecular weight of about 1
62. The insert of claim 61 having 100 g / mol and the hydrochloride salt of oligooxypropylene amine having a number average molecular weight of about 640 g / mol.
はそのコポリマーを含み、層状クレイ物質がモンモリロナイト及びベントナイト
から選ばれるクレイを含み、且つ少なくとも2種の有機カチオンの混合物が、数
平均分子量約200〜5000g/モルの範囲のオリゴオキシエチレンアミンの
塩酸塩及び数平均分子量約640g/モルのオリゴオキシプロピレンアミンの塩
酸塩を含む請求項42に記載の挿入物質。63. The melt processable polymer comprises poly (ethylene terephthalate) or a copolymer thereof, the layered clay material comprises a clay selected from montmorillonite and bentonite, and the mixture of at least two organic cations has a number average molecular weight of about 43. The intercalating material of claim 42 comprising an oligooxyethylene amine hydrochloride in the range of 200-5000 g / mol and an oligooxypropylene amine hydrochloride having a number average molecular weight of about 640 g / mol.
クレイ層及びクレイタクトイドを生成させることによって形成される剥離物質。64. A release material formed by shearing the insert material of claim 42 to form a plurality of exfoliated clay layers and clay tactoids.
チオンの混合物と反応させることによって挿入された層状クレイ物質を製造し;
そして、 (ii)マトリックスポリマーをその挿入されたクレイ物質と溶融処理すること
によって、挿入されたクレイ物質の隣接する層の間にマトリックスポリマーを挿
入する、 工程を含んでなる、マトリックスポリマーと混合して、ガス遮断性の改良された
ナノ複合材料を形成することができるポリマー/クレイ挿入物質の製造方法。65. (i) producing an intercalated layered clay material by reacting the expandable layered clay material with a mixture of at least two organic cations;
And (ii) melt-treating the matrix polymer with the inserted clay material to insert the matrix polymer between adjacent layers of the inserted clay material. Of a polymer / clay intercalant capable of forming a nanocomposite with improved gas barrier properties.
する請求項65に記載の方法。66. The method according to claim 65, wherein step (ii) is performed by a batch mixing method or a melt compounding extrusion method.
レイ挿入物質。67. A polymer / clay insert prepared by the method of claim 65.
断することによって製造されるポリマー/クレイ剥離物質。68. A polymer / clay exfoliating material made by shearing an intercalating material made by the method of claim 65.
チオンで挿入することによって挿入された層状クレイ物質を製造し; (ii)そのクレイ物質を、ポリマー形成性の重合可能なポリマー成分に添加し
;マトリックスポリマーを挿入されたクレイと共に溶融処理することによって、
挿入されたクレイ物質の隣接する層の間にそのマトリックスポリマーを挿入し;
そして、 (iii)そのクレイ物質の存在下に、そのポリマー成分を縮合重合させて、層状
クレイ物質の隣接する層の間にポリマーを挿入する、 工程を含んでなる、マトリックスポリマーと混合して、ガス遮断性の改良された
ナノ複合材料を形成することができるポリマー/クレイ挿入物質の製造方法。69. Producing an intercalated layered clay material by intercalating the expandable layered clay material with at least two organic cations; and (ii) polymerizing the clay material with a polymer-forming polymerizable material. By melt processing the matrix polymer with the inserted clay.
Inserting the matrix polymer between adjacent layers of the inserted clay material;
And (iii) subjecting the polymer component to condensation polymerization in the presence of the clay material to insert the polymer between adjacent layers of the layered clay material; A method of making a polymer / clay intercalant capable of forming a nanocomposite with improved gas barrier properties.
レイ挿入物質。70. A polymer / clay insert prepared by the method of claim 69.
断することによって製造されるポリマー/クレイ剥離物質。71. A polymer / clay exfoliating material made by shearing an intercalating material made by the method of claim 69.
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| JP2007519615A (en) * | 2003-10-30 | 2007-07-19 | マクニール−ピーピーシー・インコーポレイテッド | Composites containing metal-loaded nanoparticles |
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