JP2014055209A - ポリ乳酸、樹脂組成物、および樹脂成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
請求項1に係る発明は、
下記一般式(1)で示される末端修飾構造を有するポリ乳酸。
前記有機リン化合物が、ホスホネート化合物、ホスフィネート化合物、及びホスフィンオキサイド化合物、及びホスフィート化合物から選択される少なくとも1種である請求項1に記載のポリ乳酸。
前記ポリ乳酸の末端修飾率が、50%以上である請求項1又は2に記載のポリ乳酸。
前記有機リン化合物が、芳香環構造を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリ乳酸。
請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリ乳酸を含む樹脂組成物。
請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリ乳酸を含む樹脂成形体。
ポリ乳酸と、エポキシ基を有する有機リン化合物と、を含む樹脂組成物。
請求項3に係る発明によれば、ポリ乳酸の末端修飾率が上記範囲未満である場合に比べ、得られる樹脂成形体の難燃性が向上するポリ乳酸を提供できる。
請求項4に係る発明によれば、有機リン化合物が芳香環構造を有さない場合に比べ、得られる樹脂成形体の難燃性が向上するポリ乳酸を提供できる。
請求項6に係る発明によれば、一般式(1)で示される末端修飾構造を有さないポリ乳酸を含む場合に比べ、難燃性が向上した樹脂成形体を提供できる。
本実施形態に係るポリ乳酸は、一般式(1)で示される末端修飾構造を有するポリ乳酸である。
nは、100以上5000以下の整数(望ましくは500以上3000以下の整数)を示す。
一方で、ポリ乳酸を含む樹脂成形体に難燃性を付与する目的で、ポリ乳酸に、難燃性として有機リン化合物を添加することが知られている。また、エポキシ基を有する化合物をポリ乳酸に反応させて、樹脂成形体の機械的強度を向上させることも知られている。
この理由は定かではないが、ポリ乳酸の末端カルボキシル基が反応性有機リン化合物と結合することで、燃焼時のポリ乳酸の分解を当該ポリ乳酸の末端基で抑制するためと考えられる。
また、ポリ乳酸に一般式(1)で示される末端修飾構造を持たせることで、難燃剤として有機リン化合物を添加する場合に比べ、少量の反応性有機リン化合物で、得られる樹脂成形体の難燃性が向上すると考えられる。
具体的には、本実施形態に係るポリ乳酸は、例えば、ポリ乳酸(末端未修飾のポリ乳酸)と、反応性有機リン化合物と、の反応物である、又は当該反応物とポリ乳酸(末端未修飾のポリ乳酸)とが混合したポリ乳酸である。
つまり、本実施形態に係るポリ乳酸は、例えば、反応性有機リン化合物により、ポリ乳酸の末端カルボキシル基の全部又は一部を修飾したポリ乳酸である。
なお、この末端修飾率の上限は、理論上100%である(つまり、本実施形態に係るポリ乳酸の全てが、一般式(1)で示される末端修飾ポリ乳酸で構成されること)。
具体的には、ポリ乳酸1gをクロロホルム/エタノール溶液200mlに溶かして、溶解させた液を水酸化カリウム/エタノール溶液にて中和滴定を行う。この測定に基づいて得られた測定酸値に基づいて、反応後のポリ乳酸の測定酸価(KOHmg/g)/未反応のポリ乳酸の測定酸価(KOHmg/g)×100(%)を末端修飾率とする。
なお、重量平均分子量の測定は、ゲルパーミッションクロマトグラフ(GPC)により測定される。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー社製、HLC−8320GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel GMHHR−M+TSKgel GMHHR−M(7.8mmI.D.30cm)を使用し、クロロホルム溶媒で行われる。重量平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作製した分子量校正曲線を使用して算出される。重量平均分子量の測定については、以下、同様である。
具体的には、例えば、下記一般式(1−1)で示される反応性有機リン化合物が挙げられる。
但し、一般式(1−1)において、R101、R102、及びR103のうち一つは、エポキシ基を有する基を表す。R101、R102、及びR103のうち少なくとも2つは互いに連結していてもよい。
一般式(1−2)において、R101、R102、及びR201のうち一つは、エポキシ基を有する基を表す。R101、R102、及びR201のうち少なくとも2つは互いに連結していてもよい。
一般式(1−3)において、R101、R201、及びR202のうち一つは、エポキシ基を有する基を表す。R101、R201、及びR202のうち少なくとも2つは互いに連結していてもよい。
一般式(1−4)において、R201、R202、及びR203のうち一つは、エポキシ基を有する基を表す。R201、R202、及びR203のうち少なくとも2つは互いに連結していてもよい。
エポキシ基を有する基において、アルキル部位の炭素数は、例えば、1以上10以下(望ましくは1以上5以下)がよい。また、アリール部位は、例えば、フェニル基、ベンジル基等が挙げられる。
具体的には、例えば、一般式(1−1)において、R101、R102、及びR103のうち一つは、エポキシ基及びアリール基を有する基、又はアリール基を表すことがよい。
一般式(1−2)において、R101、R102、及びR201のうち一つは、アリール基を表すことがよい。
一般式(1−3)において、R101、R201、及びR202のうち一つは、アリール基を表すことがよい。
一般式(1−4)において、R201、R202、及びR203のうち一つは、アリール基を表すことがよい。
なお、エポキシ基を有する基に、アリール基を有していてもよい。
本実施形態に係る樹脂組成物は、本実施形態に係るポリ乳酸を含んで構成される。
ここで、本実施形態に係る樹脂組成物は、ポリ乳酸(末端未修飾のポリ乳酸)と、反応性有機リン化合物(エポキシ基を有する有機リン化合物)と、を含んで構成されていてもよい。これは、樹脂成形体の成形時の加熱等により、これら化合物が反応して、本実施形態に係るポリ乳酸が形成され、樹脂成形体を構成するためである。なお、ポリ乳酸(末端未修飾のポリ乳酸)と、反応性有機リン化合物と、の含有量は、本実施形態に係るポリ乳酸の末端修飾率が上記範囲となる量とすることがよく、具体的には、上記添加量とするこがよい。
本実施形態に係る樹脂組成物は、上記各成分を混練して製造される。
この混練は、例えば、2軸混練装置(東芝機械製、TEM58SS)、簡易ニーダー(東洋精機製、ラボプラストミル)等の公知の混練装置を用いて行う。
なお、本実施形態に係る樹脂組成物の製造時ではなく、樹脂成形体の成形時の温度を上記範囲として、本実施形態に係るポリ乳酸(反応性有機リン化合物によるポリ乳酸の末端カルボキシル基の修飾構造)を形成してもよい。
本実施形態に係る樹脂成形体は、上記本実施形態に係る樹脂組成物を含んで構成されている。
具体的には、本実施形態に係る樹脂成形体は、例えば、本実施形態に係る樹脂組成物を成形機により成形することにより得られる。なお、成形機による成形方法は、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が挙げられる。
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。
特に、電子・電気機器の部品は、複雑な形状を有しているものが多く、また重量物であるので機械的強度が要求されるが、本実施形態に係る樹脂成形体によれば、このような要求特性が十分満足される。
<樹脂組成物の作製>
表1〜表3に示す材料および組成の原材料を2軸混練装置(ラボプラスミドル、東洋精機社製)に投入し、表1〜表3に示す混錬温度で混練して樹脂組成物(コンパウンド)を得た。
次に、得られた樹脂組成物を用いて射出成形装置(NEX150E、日精樹脂社製)にて、シリンダ温度200℃で、且つ金型温度60℃にて射出成形を行い、UL94におけるVテスト用UL試験片(長さ125mm、幅13mm、厚さ2.0mm)を得た。
得られた各成形体(試験片)について、以下の試験を行い評価を行った。結果を表1〜表3に示す。
得られた各成形体(試験片)の原料となる修飾ポリ乳酸の同定データ(IR情報)を得たところ、各例において使用した修飾ポリ乳酸が、ポリ乳酸(未修飾のポリ乳酸)と反応性有機リン化合物との反応物であることが確認された。
なお、他の各実施例において使用した修飾ポリ乳酸についても、同様にIRスペクトル測定を行ったところ、ポリ乳酸(未修飾のポリ乳酸)と反応性有機リン化合物との反応物であることが確認された。
得られた各成形体(試験片)の原料となる修飾ポリ乳酸の末端修飾率を既述の方法により測定した。
UL−94における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。UL−Vテストの基準は以下のとおりである。
V−0 : 最も難燃性が高く、滴下物による綿着火が無い
V−1 : V−0に次いで難燃性が高く、滴下物による綿着火が無い
V−2 : V−1に次いで難燃性が高く、滴下物による綿着火がある
また、実施例1〜10、は、実施例11〜13に比べてポリ乳酸の末端修飾率が高く、燃焼状態について向上していることがわかる。
また、実施例11〜13についてみてみると、実施例11、12は、実施例13に比べてポリ乳酸の末端修飾率が高く、UL−94におけるVテストの結果について向上していることがわかる。
また、芳香環構造を持つ反応性有機リン化合物を用いた実施例3、8は、芳香環構造を持たない反応性有機リン化合物を用いた実施例1に比べて、同量且つ同程度の末端修飾率でも、燃焼状態について向上していることがわかる。
−ポリ乳酸−
・3001D :ネイチャーワークス(株)製、重量平均分子量150000
・4032D :ネイチャーワークス(株)製、重量平均分子量200000
・反応性有機リン化合物として例示した化合物
・PX200 :大八化学社製、縮合リン酸エステル
Claims (7)
- 前記有機リン化合物が、ホスホネート化合物、ホスフィネート化合物、及びホスフィンオキサイド化合物、及びホスフィート化合物から選択される少なくとも1種である請求項1に記載のポリ乳酸。
- 前記ポリ乳酸の末端修飾率が、50%以上である請求項1又は2に記載のポリ乳酸。
- 前記有機リン化合物が、芳香環構造を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリ乳酸。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリ乳酸を含む樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリ乳酸を含む樹脂成形体。
- ポリ乳酸と、エポキシ基を有する有機リン化合物と、を含む樹脂組成物。
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