JP2014525482A - 熱可塑性樹脂用カルボン酸金属塩添加剤 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
第一実施例として、2種の亜鉛中心カルボン酸塩添加剤を用いて、高密度ポリエチレンに向上した機械的性質を与えるための単純な試験を行った。1−ナフトエ酸亜鉛及び1−ナフタレン酢酸亜鉛の添加量を約1%から約2%まで変化させて、高密度ポリエチレンの加熱撓み温度に対する影響を測定した。再現性のために反復試料を試験した。当業者に既知であるように、これらの成分を調整することで、特に望ましい特性を獲得することができる。例えば、添加剤の量を変化させることで、望ましい機械的性質及び本質的に有利な特徴を有する熱可塑性樹脂を獲得することができる。
さらなる実施例として、いくつかの亜鉛中心カルボン酸塩添加剤について、高密度ポリエチレンに向上した機械的性質を与えるかどうかを試験した。これらの添加剤の添加量を再度約1%から約2%まで変化させて、高密度ポリエチレンの機械的性質に対する影響を測定した。添加剤を含有しない未処理高密度ポリエチレン試料を対照試料として使用した。さらに、添加剤として酸化亜鉛を含有する試料を比較のために試験した。当業者に既知であるように、これらの成分を調整することで、特に望ましい特性を獲得することができる。例えば、添加剤の量を変化させることで、望ましい機械的性質及び本質的に有利な特徴を有する熱可塑性樹脂を獲得することができる。
前述の通り、いくつかの亜鉛中心カルボン酸塩添加剤について、高密度ポリエチレンに向上した機械的性質を与えるかどうかを試験した。これらの添加剤のうちいくつかが、他の添加剤よりも、熱可塑性ポリマーにより優れた機械的性質を与えることが分かった。例えば、1−ナフトエ酸亜鉛及び1−ナフタレン酢酸亜鉛が、他の亜鉛中心カルボン酸塩添加剤よりも、HDPEにより優れた機械的性質を与えることが分かった。比較のために、カルボン酸塩添加剤の中心にある金属を置換する試験を行った。種々の試料において、亜鉛をマグネシウム又はカルシウムと置換して、それぞれ、ナフトエ酸マグネシウム(すなわちナフトエ酸のMg塩)及びナフタレン酢酸マグネシウム、並びにナフトエ酸カルシウム(すなわちナフトエ酸のCa塩)及びナフタレン酢酸カルシウムを形成させた。これらの添加剤の添加量を再度約1%から約2%まで変化させて、高密度ポリエチレンの機械的性質に対する影響を測定した。添加剤を含有しない未処理高密度ポリエチレン試料を再度、対照試料として使用した。
上記実施例は高密度ポリエチレンに対する金属中心カルボン酸塩添加剤の影響を示している。本発明の添加剤は他の熱可塑性ポリマー、特にポリプロピレン等のポリオレフィンにも好適に使用することができる。従って、1−ナフトエ酸亜鉛(すなわち、ナフトエ酸のZn塩)、1−ナフタレン酢酸亜鉛、1−ナフトエ酸マグネシウム(すなわち、ナフトエ酸のMg塩)、1−ナフタレン酢酸マグネシウム、1−ナフトエ酸カルシウム(すなわちナフトエ酸のCa塩)、及び1−ナフタレン酢酸カルシウムを用いて、ポリプロピレン(PP)に向上した機械的性質を与える試験を行った。これらの添加剤の添加量を再度約1%から約2%まで変化させた。添加剤を含有しない未処理ポリプロピレン試料を再度対照試料として使用した。
本発明の添加剤及び向上された熱可塑性樹脂を、走査型電子顕微鏡法(SEM)及び光学顕微鏡法を用いてさらに解析した。その結果を、図2a、図2b、図3a、図3b、図4a、及び図4bに示す。図2a及び図2bは、分散した酸化亜鉛で処理された比較のためのHDPE試料についての、顕微鏡法による結果を示している。図3a及び図3bは、本発明の一つ又は複数の実施形態における、分散した1−ナフトエ酸亜鉛添加剤で処理されたHDPE試料についての、顕微鏡法による結果を示している。図4a及び図4bは、本発明の一つ又は複数の実施形態における、分散した1−ナフトエ酸カルシウム添加剤で処理されたHDPE試料についての、顕微鏡法による結果を示している。当業者には理解されることであるが、本発明の添加剤で処理されたHDPE試料の顕微鏡法による結果は、分散した酸化亜鉛で処理された試料の結果と比較した場合、向上した機械的性質を示す特徴を示している。理論に縛られるものではないが、本発明の添加剤で処理された熱可塑性樹脂に関する有利な顕微鏡法による結果は、添加剤の相互作用的な配位子及びイオン結合特性に関連していると考えられる。さらに、ポリオレフィン基材中の添加剤の均質分布は、添加剤とポリオレフィンの適合性が、亜鉛金属中心を取り囲む有機配位子によって、無機酸化亜鉛と比較して有意に向上されることを示している。亜鉛中心カルボン酸塩添加剤はカルシウム中心カルボン酸塩添加剤よりも良好に作用し、亜鉛中心カルボン酸塩添加剤及びカルシウム中心カルボン酸塩添加剤は共に、酸化亜鉛又は未処理HDPEよりも好ましかった。これらの結果により、そのような添加剤がポリオレフィンのポリマー鎖を物理的に固定化することで、得られる熱可塑性樹脂に向上した機械的性質が与えられるという理論が示される。
Claims (24)
- ポリマー骨格を有するポリオレフィン並びに、それに結合した、中心金属元素及び一つ又は複数のカルボン酸官能性部分を含む一つ又は複数のイオン性化合物を含む熱可塑性樹脂組成物。
- 前記ポリマー骨格が一つ又は複数の脂肪族繰り返し単位若しくは芳香族繰り返し単位、又は両方を含有する、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記一つ又は複数のイオン性化合物が1つ、2つ、又は3つの芳香環を有する芳香環含有カルボン酸の金属塩である、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記組成物が前記組成物の約0.1重量%〜約10重量%の前記一つ又は複数のイオン性化合物を含有する、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記組成物が前記組成物の約0.5重量%〜約5重量%の前記一つ又は複数のイオン性化合物を含有する、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記一つ又は複数のイオン性化合物が式I:
に相当する、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。 - 前記一つ又は複数のカルボン酸官能性部分が、置換又は非置換の芳香環を有する、安息香酸、1−ナフトエ酸、2−ナフトエ酸、9−アントラセンカルボン酸、3−フェナンスレンカルボン酸、4−フェナンスレンカルボン酸、9−フェナンスレンカルボン酸、1−ナフタレン酢酸、2−フェナンスレンカルボン酸、桂皮酸、ヒドロ桂皮酸、及びフェニル酢酸、並びにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記一つ又は複数のイオン性化合物が、ジメタクリル酸亜鉛、ジアクリル酸亜鉛、イソ酪酸亜鉛、プロピオン酸亜鉛、酢酸亜鉛、イソ吉草酸亜鉛、ピバリン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、マレイン酸亜鉛、アジピン酸亜鉛、フェニル酢酸亜鉛、桂皮酸亜鉛、ヒドロ桂皮酸亜鉛、ナフトエ酸亜鉛、ナフタレン酢酸亜鉛、イソフタル酸亜鉛、及びフタル酸亜鉛、並びに中心金属元素としてカルシウム又はマグネシウムを亜鉛の代わりとしているそれらの等価物、並びにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 一つ又は複数の繰り返しエチレン単位で作られるポリマー骨格並びに、それと結合した、中心亜鉛元素及び一つ又は複数のカルボン酸官能性部分を含む一つ又は複数のイオン性化合物を含むポリエチレン組成物。
- 前記一つ又は複数のイオン性化合物が1つ、2つ、又は3つの芳香環を有する芳香環含有カルボン酸の金属塩である、請求項9に記載のポリエチレン組成物。
- 前記組成物が前記組成物の約0.1重量%〜約10重量%の前記一つ又は複数のイオン性化合物を含有する、請求項9に記載のポリエチレン組成物。
- 前記組成物が前記組成物の約0.5重量%〜約5重量%の前記一つ又は複数のイオン性化合物を含有する、請求項9に記載のポリエチレン組成物。
- 前記一つ又は複数のイオン性化合物が、式II:
に相当する、請求項9に記載のポリエチレン組成物。 - 前記一つ又は複数のカルボン酸官能性部分が、置換又は非置換の芳香環を有する、安息香酸、1−ナフトエ酸、2−ナフトエ酸、9−アントラセンカルボン酸、3−フェナンスレンカルボン酸、4−フェナンスレンカルボン酸、9−フェナンスレンカルボン酸、1−ナフタレン酢酸、2−フェナンスレンカルボン酸、桂皮酸、ヒドロ桂皮酸、及びフェニル酢酸、並びにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項12に記載のポリエチレン組成物。
- 前記一つ又は複数のイオン性化合物が、ジメタクリル酸亜鉛、ジアクリル酸亜鉛、イソ酪酸亜鉛、プロピオン酸亜鉛、酢酸亜鉛、イソ吉草酸亜鉛、ピバリン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、マレイン酸亜鉛、アジピン酸亜鉛、フェニル酢酸亜鉛、桂皮酸亜鉛、ヒドロ桂皮酸亜鉛、ナフトエ酸亜鉛、ナフタレン酢酸亜鉛、イソフタル酸亜鉛、及びフタル酸亜鉛、並びに中心金属元素としてカルシウム又はマグネシウムを亜鉛の代わりとしているそれらの等価物、並びにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項9に記載のポリエチレン組成物。
- 請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物を含む、向上した機械的性質を有する高分子物品。
- 前記物品が押出成形、射出成形、注型成形、又はプレス成形された熱可塑性樹脂物品である、請求項16に記載の高分子物品。
- 熱可塑性樹脂の機械的性質を向上させる方法であって、前記方法は、ポリマー骨格を含む熱可塑性樹脂組成物に、中心金属元素及び一つ又は複数のカルボン酸官能性部分を含む一つ又は複数のイオン性化合物を含む添加剤を添加することを含み、前記添加剤は、前記一つ又は複数のイオン性化合物が前記ポリマー骨格に結合するのに適した条件下で、熱可塑性樹脂組成物に添加され混合される、前記方法。
- 前記ポリマー骨格が一つ又は複数の脂肪族繰り返し単位若しくは芳香族繰り返し単位、又は両方を含有する、請求項18に記載の方法。
- 前記ポリマー骨格がポリエチレン(PE)又はポリプロピレン(PP)である、請求項18に記載の方法。
- 前記一つ又は複数のイオン性化合物が1つ、2つ、又は3つの芳香環を有する芳香環含有カルボン酸である、請求項18に記載の方法。
- 前記一つ又は複数のイオン性化合物が、式I:
に相当する、請求項18に記載の方法。 - 前記一つ又は複数のカルボン酸官能性部分が、置換又は非置換の芳香環を有する、安息香酸、1−ナフトエ酸、2−ナフトエ酸、9−アントラセンカルボン酸、3−フェナンスレンカルボン酸、4−フェナンスレンカルボン酸、9−フェナンスレンカルボン酸、1−ナフタレン酢酸、2−フェナンスレンカルボン酸、桂皮酸、ヒドロ桂皮酸、及びフェニル酢酸、並びにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項22に記載の方法。
- 前記一つ又は複数のイオン性化合物が、桂皮酸亜鉛、ヒドロ桂皮酸亜鉛、ナフトエ酸亜鉛、ナフタレン酢酸亜鉛、イソフタル酸亜鉛、及びフタル酸亜鉛、並びにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項18に記載の方法。
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