JP2012001608A - 化合物、樹脂組成物および樹脂成形体 - Google Patents
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract
【解決手段】下記一般式(1)で表される化合物。
(一般式(1)中、R1は炭素数1以上6以下のアルキル基を、R2乃至R6はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1以上8以下のアルキル基、または炭素数6以上14以下のアリール基を、nは1以上50000以下の自然数を表す。)
【選択図】なし
Description
即ち、請求項1に係る発明は、
下記一般式(1)で表される化合物である。
脂肪族ポリエステルと安息香酸エステル類とが反応して得られた請求項1に記載の化合物である。
請求項1または請求項2に記載の化合物を含む樹脂組成物である。
請求項1または請求項2に記載の化合物を含む樹脂成形体である。
≪化合物≫
本実施形態に係る化合物は、下記一般式(1)で表されることを特徴とする。
本実施形態に係る化合物は、燃焼した際フェニルカーボネート誘導体が脂肪族ポリエステルと反応し、燃焼の際に炭化物の層を表面に形成する。このため、熱源から化合物に対する輻射と化合物から大気中に対する分解ガスの拡散とを防ぐよう、物理的に作用して難燃性が発現されているものと考えられる。尚、この層はフェニルカーボネート誘導体と脂肪族ポリエステルとの組み合わせであるからこそ特異的に形成されるものであると考えられる。また炭化物の層が燃焼の際に形成されるため、上記の通り難燃剤の使用が少量でもその効果は相乗的に向上する。また耐加水分解性の向上については、分子鎖末端をフェニルカーボネート誘導体で修飾した結果、自由な水酸基が減り、吸水性が低下するためと考えられる。
更に結晶化速度の向上については、本実施形態に係る化合物ではフェニルカーボネート誘導体が脂肪族ポリエステルの分子鎖1本につき1個と規則正しい立体配置で存在し得るため、ベンゼン環同士のπ−π相互作用(スタッキング相互作用)による配列が増進され、速度が速まるものと考えられる。
これに対し本実施形態に係る化合物は、難燃性を有する他の樹脂を多量に混合することなく難燃性が得られることを見出した。
R2乃至R6としては、更に水素原子、炭素数1以上8以下のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基、フェニル基がより好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。また水素原子以外の置換基が置換する場合には、R3およびR5に置換し且つR2,R4およびR6が水素原子である態様が特に好ましい。
nとしては1以上50000以下が好ましく、50以上20000以下が特に好ましい。nが0では難燃性が低下し、50000を超えると結晶化速度が遅くなる。
上記一般式(1)で表される化合物の具体例を以下に示す。但し、本実施形態に係る化合物は下記具体例に限定されるものではない。
本実施形態に係る前記一般式(1)で表される化合物は、特に限定されるものではないが、例えば脂肪族ポリエステルと安息香酸エステル類とを反応させることにより得られる。尚、反応の際にはこの両者を混練し且つ加熱することが好ましく、例えば2軸押し出し装置等を用いて加熱混練することにより合成する方法が挙げられる。
本実施形態に係る樹脂組成物は、本実施形態に係る前記一般式(1)で表される化合物を含むことを特徴とする。また、本実施形態に係る樹脂組成物においては、樹脂である前記一般式(1)で表される化合物に加えて、(a)該化合物以外の樹脂、(b)難燃剤、や(c)その他の成分等を含んでもよい。
本実施形態に係る樹脂組成物において用いられる樹脂(いわゆるマトリクス樹脂)としては、前記一般式(1)で表される化合物のみを用いてもよいし、更にその他の樹脂を併用してもよい。併用される樹脂としては、例えば熱可塑性樹脂が挙げられる。
上記熱可塑性樹脂としては、従来公知の樹脂が用いられる。具体的には、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ乳酸樹脂、脂肪族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステルカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリアリーレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリールケトン樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、液晶樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、ポリパラバン酸樹脂、芳香族アルケニル化合物、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよびシアン化ビニル化合物からなる群より選ばれる1種以上のビニル単量体を、重合若しくは共重合させて得られるビニル系重合体若しくは共重合体樹脂、ジエン−芳香族アルケニル化合物共重合体樹脂、シアン化ビニル−ジエン−芳香族アルケニル化合物共重合体樹脂、芳香族アルケニル化合物−ジエン−シアン化ビニル−N−フェニルマレイミド共重合体樹脂、シアン化ビニル−(エチレン−ジエン−プロピレン(EPDM))−芳香族アルケニル化合物共重合体樹脂、ポリオレフィン、塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂等が挙げられる。
また、本実施形態に係る樹脂組成物中における全ての樹脂の含有量は、上記樹脂組成物の全量に対して50質量%以上95質量%以下であることが好ましい。
本実施形態に係る樹脂組成物は、難燃剤を添加せずに構成してもよいし、難燃剤を添加してもよい。本実施形態に係る樹脂組成物において、更に難燃剤を添加した場合にはより高い難燃性が実現され、また難燃剤を添加せずに構成した場合には優れた機械特性が得られる。
上記リン系難燃剤としては、縮合リン酸エステル、リン酸メラミン、リン酸アンモニウム、リン酸アルミニウムなどが、上記シリコーン系難燃剤としては、ジメチルシロキサン、ナノシリカ、シリコーン変性ポリカーボネートなどが、上記含窒素系難燃剤としては、メラミン化合物、トリアジン化合物などが、上記硫酸系難燃剤としては、硫酸メラミン、硫酸グアニジンなどが、上記無機水酸化物系難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。
リン系難燃剤の市販品としては、大八化学製のPX−200、PX−202、ブーテンハイム製のTERRAJU C80、クラリアント製のEXOLIT AP422、EXOLIT OP930等が挙げられる。シリコーン系難燃剤の市販品としては、東レダウシリコーン製のDC4−7081等が挙げられる。含窒素系難燃剤の市販品としては、ADEKA製のFP2200等が挙げられる。硫酸系難燃剤の市販品としては、三和ケミカル製のアピノン901、下関三井化学製のピロリンサンメラミン、ADEKA製のFP2100等が挙げられる。無機水酸化物系難燃剤の市販品としては、堺化学工業製のMGZ3、MGZ300、日本軽金属製B103ST等が挙げられる。
本実施形態に係る樹脂組成物は、更にその他の成分を含んでいてもよい。樹脂組成物中における上記その他成分の含有量は0質量%以上10質量%以下であることが望ましく、0質量%以上5質量%以下であることがより望ましい。ここで、「0質量%」とはその他の成分を含まない形態を意味する。
該その他の成分としては、例えば、相溶化剤、可塑剤、酸化防止剤、離型剤、耐光剤、耐候剤、着色剤、顔料、改質剤、ドリップ防止剤、帯電防止剤、耐加水分解防止剤、充填剤、補強剤(ガラス繊維、炭素繊維、タルク、クレー、マイカ、ガラスフレーク、ミルドガラス、ガラスビーズ、結晶性シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミナ、ボロンナイトライド等)等が挙げられる。
本実施形態に係る樹脂組成物は、少なくとも前述の本実施形態に係る前記一般式(1)で表される化合物を用いて溶融混練することにより製造され、更にその他、該化合物以外の(a)樹脂、(b)難燃剤、(c)その他成分等を添加してもよい。
ここで、溶融混練の手段としては公知の手段を用いることができ、例えば、二軸押出し、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機、コニーダ等が挙げられる。
本実施形態に係る樹脂成形体は、本実施形態に係る前記一般式(1)で表される化合物を含むことを特徴とする。例えば、前述の本実施形態に係る樹脂組成物を成形することにより得られる。例えば、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、熱プレス成形、カレンダ成形、コーテイング成形、キャスト成形、ディッピング成形、真空成形、トランスファ成形などの成形方法により本実施形態に係る樹脂組成物を成形し、本実施形態に係る樹脂成形体が得られる。
この際、シリンダ温度としては、170℃以上280℃以下とすることが望ましく、180℃以上270℃以下とすることがより望ましい。また、金型温度としては、40℃以上110℃以下とすることが望ましく、50℃以上110℃以下とすることがより望ましい。
図1の画像形成装置100は、本体装置110の前面にフロントカバー120a,120bを備えている。これらのフロントカバー120a,120bは、操作者が装置内を操作するよう開閉自在となっている。これにより、操作者は、トナーが消耗したときにトナーを補充したり、消耗したプロセスカートリッジを交換したり、装置内で紙詰まりが発生したときに詰まった用紙を取り除いたりする。図1には、フロントカバー120a,120bが開かれた状態の装置が示されている。
(化合物1の合成)
・ポリ乳酸 100部
(脂肪族ポリエステル、ユニチカ社製、商品名:テラマックTE2000)
・安息香酸メチル 2部
(フェニルカーボネート類、和光純薬社製、商品名:安息香酸メチル)
上記成分を2軸混練装置(東芝機械製、TEM58SS)に投入し、下記表1の「混練条件」に示すシリンダ温度で8分間混練することにより、化合物1(重量平均分子量58000、n=580)のペレットを得た。
得られた化合物1を、FT−IR装置(日本分光社製、FTIR−6300)により同定した。吸収スペクトルを図2に示す。
スペクトル帰属:
・1650nm付近:カーボネート由来のカルボニル基ピーク(ポリ乳酸のカルボニルと一部重なる。末端封鎖構造や量により分岐やピークの大きさは異なる。)
・700nm以上900nm以下:フェニルカーボネートのフェニル基由来のピーク。分子鎖の末端に導入されることで出現する。
前記化合物1ペレットを射出成形機(日精樹脂工業製、NEX150)にて、下記表1の「成形条件」に示すシリンダ温度および金型温度で射出成形し、ISO万能試験片(厚さ4mm、幅10mm)、およびUL−94におけるVテスト用UL試験片(厚さ0.8mm、1.6mm)を成形した。
・UL−Vテスト
前記Vテスト用UL試験片を用い、UL−94の方法でUL−Vテストを実施した。尚評価基準は、難燃性が高い方から順にV0、V1、V2であり、V2より劣る場合、即ち試験片が延焼してしまった場合をV−Notと示した。結果を下記表2に示す。
前記ISO万能試験片を、100℃沸騰水中で10時間放置し、放置前後における重量平均分子量をGPC(東ソー社製、HLC−8320GPC)を用いて測定し、耐加水分解性を評価した。
前記ペレットを粉砕し、200℃で溶融させ、急速冷却で110℃にてホールドし、結晶化ピークの飽和時間を計測して、結晶化速度として評価した。結果を表2に示す。
・ポリヒドロキシ−3−ブチル酪酸 100部
(脂肪族ポリエステル、日本モンサント社製、商品名:バイオポール)
・安息香酸メチル 5部
(フェニルカーボネート類、和光純薬社製、商品名:安息香酸メチル)
化合物の合成に上記成分を用い、且つ混練条件のシリンダ温度、成形条件のシリンダ温度および金型温度を下記表1に記載の温度に変更したこと以外は、実施例1に記載の方法により化合物2(重量平均分子量105000、n=90)を合成し、樹脂成形体を作製し、評価試験を行った。
尚、得られた化合物2を、前記化合物1と同様にして同定した。吸収スペクトルを図3に示す。
・ポリヒドロキシ−3−ヘキシル酪酸 100部
(脂肪族ポリエステル、日本ADM社製、商品名:PHBH)
・安息香酸 5部
(フェニルカーボネート類、和光純薬社製、商品名:安息香酸)
化合物の合成に上記成分を用い、且つ混練条件のシリンダ温度、成形条件のシリンダ温度および金型温度を下記表1に記載の温度に変更したこと以外は、実施例1に記載の方法により化合物3(重量平均分子量89000、n=69)を合成し、樹脂成形体を作製し、評価試験を行った。
尚、得られた化合物3を、前記化合物1と同様にして同定した。吸収スペクトルを図4に示す。
・ポリ乳酸 100部
(脂肪族ポリエステル、ユニチカ社製、商品名:テラマックTE2000)
・3,5−メチル安息香酸メチル 10部
(フェニルカーボネート類、和光純薬社製、商品名:3,5-メチル安息香酸メチル)
化合物の合成に上記成分を用い、且つ混練条件のシリンダ温度、成形条件のシリンダ温度および金型温度を下記表1に記載の温度に変更したこと以外は、実施例1に記載の方法により化合物4(重量平均分子量49000、n=48)を合成し、樹脂成形体を作製し、評価試験を行った。
尚、得られた化合物4を、前記化合物1と同様にして同定した。吸収スペクトルを図5に示す。
・ポリ乳酸 100部
(脂肪族ポリエステル、ユニチカ社製、商品名:テラマックTE2000)
・添加剤/カルボジイミド(日清紡社製、商品名:LA1) 1部
化合物の合成に上記成分を用い、且つ混練条件のシリンダ温度、成形条件のシリンダ温度および金型温度を下記表1に記載の温度に変更したこと以外は、実施例1に記載の方法により比較例1用の化合物(重量平均分子量145000)を合成し、樹脂成形体を作製し、評価試験を行った。
・ポリ乳酸 100部
(脂肪族ポリエステル、ユニチカ社製、商品名:テラマックTE2000)
・添加剤/カルボジイミド(日清紡社製、商品名:LA1) 2部
化合物の合成に上記成分を用い、且つ混練条件のシリンダ温度、成形条件のシリンダ温度および金型温度を下記表1に記載の温度に変更したこと以外は、実施例1に記載の方法により比較例2用の化合物(重量平均分子量165000)を合成し、樹脂成形体を作製し、評価試験を行った。
ペレットとして、下記に示す比較化合物a(重量平均分子量56000)のペレットを用いたこと以外、実施例1に記載の方法により樹脂成形体を作製し、評価試験を行った。
ペレットとして、下記に示す比較化合物b(重量平均分子量48000)のペレットを用いたこと以外、実施例1に記載の方法により樹脂成形体を作製し、評価試験を行った。
前記化合物1、2、3または4を用い、且つ下記表3または表5に示す組成にて、混練条件のシリンダ温度、成形条件のシリンダ温度および金型温度を下記表4または表6に記載の温度に変更したこと以外は、実施例1に記載の方法によりペレットを合成し、樹脂成形体を作製し、評価試験を行った。
ただし、「耐加水分解性」の評価に関しては、重量平均分子量の測定の代わりに曲げ強度(ISO178)を測定し評価した。
前記化合物5、6、7または8を用い、且つ下記表7に示す組成にて、混練条件のシリンダ温度、成形条件のシリンダ温度および金型温度を下記表8に記載の温度に変更したこと以外は、実施例5に記載の方法によりペレットを合成し、樹脂成形体を作製し、評価試験を行った。
・ポリカーボネート =パンライトL1225Y/帝人化成製
・ポリプロピレン =ノバテックPPBC6C/日本ポリプロ製
・ポリアミド =リルサンBMNO/アルケマ製
・ポリ乳酸 =テラマックTE2000/ユニチカ製
・ポリブチレンサクシネート=ビオノーレ#1300/昭和高分子製
・リン系難燃剤 =PX200/大八化学工業製
・シリコーン系難燃剤=DC4−7081/東レダウコーニング製
・含窒素系難燃剤 =FP2200/ADEKA製
・硫酸系難燃剤 =901/三和ケミカル製
・無機水酸化物難燃剤=アピノンMGZ−3/堺化学工業製
110 本体装置
120a、120b フロントカバー
136 用紙供給部
138 用紙排出部
142 プロセスカートリッジ
150、152 筐体
Claims (4)
- 下記一般式(1)で表される化合物。
(一般式(1)中、R1は炭素数1以上6以下のアルキル基を、R2乃至R6はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1以上8以下のアルキル基、または炭素数6以上14以下のアリール基を、nは1以上50000以下の自然数を表す。) - 脂肪族ポリエステルと安息香酸エステル類とが反応して得られた請求項1に記載の化合物。
- 請求項1または請求項2に記載の化合物を含む樹脂組成物。
- 請求項1または請求項2に記載の化合物を含む樹脂成形体。
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