JP2023523884A - 可塑化ポリアミド成形組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、
a)成分Aとして、39.9~99.9質量%の少なくとも1種の熱可塑性ポリアミド、
b)成分Bとして、0.1~10質量%の、250℃超の沸点を有する、一般式(1)
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の少なくとも1種の可塑剤、
c)成分Cとして、0~45質量%の少なくとも1種のエラストマーポリマー、
d)成分Dとして、0~60質量%の少なくとも1種の繊維状及び/又は粒子状フィラー、
e)成分Eとして、0~25質量%のさらなる添加剤
を含む熱可塑性成形組成物に関し、ここで、成分A~Eの質量%の合計が100質量%である。
a)成分Aとして、39.9~99.9質量%の少なくとも1種の熱可塑性ポリアミド、
b)成分Bとして、0.1~10質量%の、250℃超の沸点を有する、一般式(1)
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の少なくとも1種の可塑剤、
c)成分Cとして、0~45質量%の少なくとも1種のエラストマーポリマー、
d)成分Dとして、0~60質量%の少なくとも1種の繊維状及び/又は粒子状フィラー、
e)成分Eとして、0~25質量%のさらなる添加剤
を含む熱可塑性成形組成物に関し、ここで、成分A~Eの質量%の合計が100質量%である。
Description
本発明は、ポリアミド及び可塑剤を含む熱可塑性成形組成物に関する。
本発明はさらに、本発明の成形組成物を、任意のタイプの繊維、ホイル及び成形品の製造のために使用する方法、及び得られる繊維、ホイル及び成形品に関する。
さらに、本発明はポリアミドのための可塑剤として特定の化合物を使用する方法に関する。
ポリアミドは、引張弾性率の低下及び可撓性の向上を達成するために、可塑剤を添加することで改質することができる。可塑剤は通常、ポリアミドのガラス転移温度を低下させる。ポリアミドに可塑剤を使用することで、特定の機械的特性が得られる。可塑化ポリアミドは、可塑剤を含まないポリアミドと比較して、一般的に低いEモジュール及び高い破断伸びを有する。さらに、可塑化ポリアミドは、非可塑化ポリアミドと比較して、一般的に向上した衝撃強度を有する。
改質ポリアミドの典型的な用途は、押出パイプ、例えば自動車分野でのブレーキ液管である。さらなる用途は、ケーブルリードシステム又はケーブル管理システム、靴底、ゴムホース(マンドレル)調製のためのマトリックス、スキーブーツ又はサッカーブーツのようなスポーツ用品である。
好適な可塑剤は、典型的に低分子量化合物である。
Kunststoff-Handbuch,Band VI Polyamide,Carl Hanser Verlag Muenchen 1966,Section 3.4.2.1.b),表7に関連して238及び239頁には、好適な可塑剤が記載されている。それらは、芳香族ヒドロキシ化合物、スルホンアミド、及びラクタム、ラクトン、アルコールなどのさらなる可塑剤に分類することができる。
WO 2015/127048 A1は、ポリアミドのための可塑剤としてポリ(トリメチレンエーテル)グリコール(PPD)を開示している。例としては、255の数平均分子量を有するポリ(トリメチレンエーテル)グリコール(PPD)、及びポリ(トリメチレンエーテル)グリコールベンゾエート(PPDB)が挙げられる。市販の可塑剤の中には、N-ブチルベンゼンスルホンアミド(NBBS)、ポリエチレングリコールジベンゾエート(Mn=410)、及びポリ(1,2-プロピレングリコール)ジベンゾエート(Mn=400)が挙げられている。
US 2,214,405には、ポリアミドのための可塑剤として、モノマーアミド、特にスルホンアミド、例えばN-アルキルアリールアミドが開示されている。
EP 1 873 200 A1は、p-アルキルベンゼンスルホンアミド及びグアニジン系化合物を含む脂肪族ポリアミドのための異なる可塑剤を開示している。
WO 2010/137725 A1は、ポリアミド樹脂に、オルガノポリシロキサンで表面処理された無機フィラー(処理に使用されるオルガノポリシロキサンの量の比表面積に対する比が特定範囲にある)(A)、及び数平均分子量200以上、4,000以下のポリアルキレングリコール(B)多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸の部分エステル化合物(C)を配合して得られるポリアミド樹脂組成物に関する。
WO 2010/137725 A1は、ポリアミド樹脂に、オルガノポリシロキサンで表面処理された無機フィラー(処理に使用されるオルガノポリシロキサンの量の比表面積に対する比が特定範囲にある)(A)、及び数平均分子量200以上、4,000以下のポリアルキレングリコール(B)多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸の部分エステル化合物(C)を配合して得られるポリアミド樹脂組成物に関する。
CN 107760022 Aは、73.6~84.5質量%のナイロン6、10~15質量%の強化剤、10~15質量%の可塑剤、0.2~0.6質量%の熱安定剤、0.3~0.8質量%の滑剤を含む可塑化された強化ナイロン6材料に関するものである。従来の強化ナイロン6に基づいて、第3成分の可塑剤が使用されるため、可塑化された強化ナイロン6材料は強化剤の割合を大幅に減らし、ナイロン6材料の高い靭性を維持し、ナイロン6材料の流動性を大幅に向上させ、ナイロン6材料の応用範囲を広げることができる。
US 2015/051329 A1は、ポリアミドベースポリマー中に有効量の可塑剤を含む、ポリマー組成物に関し、ここで、可塑剤が、1000以下の数平均分子量を有するポリ(トリメチレンエーテル)グリコールの芳香族エステルを含む。
上記の化合物のほとんど、例えばベンゼンスルホンアミドは、有毒である。カプロラクタムのようなラクタムは、成形組成物の処理中及び最終成形品からの排出が大きくなる。
Kunststoff-Handbuch,Band VI Polyamide,Carl Hanser Verlag Muenchen 1966,Section 3.4.2.1.b),表7に関連して238及び239頁
本発明の根底にある目的は、可塑化効率が高く、ポリアミドへの移行が少なく、GHS(化学品の分類及び表示に関する世界調和システム)評価に関して問題のないポリアミドのための可塑剤を提供することである。
本発明によれば、この目的は、
a)成分Aとして、39.9~99.9質量%の少なくとも1種の熱可塑性ポリアミド、
b)成分Bとして、0.1~10質量%の、250℃超の沸点を有する、一般式(1)
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の少なくとも1種の可塑剤、
c)成分Cとして、0~45質量%の少なくとも1種のエラストマーポリマー、
d)成分Dとして、0~60質量%の少なくとも1種の繊維状及び/又は粒子状フィラー、
e)成分Eとして、0~25質量%のさらなる添加剤
を含む熱可塑性成形組成物によって達成され、ここで、成分A~Eの質量%の合計が100質量%である。
a)成分Aとして、39.9~99.9質量%の少なくとも1種の熱可塑性ポリアミド、
b)成分Bとして、0.1~10質量%の、250℃超の沸点を有する、一般式(1)
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の少なくとも1種の可塑剤、
c)成分Cとして、0~45質量%の少なくとも1種のエラストマーポリマー、
d)成分Dとして、0~60質量%の少なくとも1種の繊維状及び/又は粒子状フィラー、
e)成分Eとして、0~25質量%のさらなる添加剤
を含む熱可塑性成形組成物によって達成され、ここで、成分A~Eの質量%の合計が100質量%である。
さらに、この目的は、一般式(1)
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の化合物を、熱可塑性ポリアミドのための可塑剤として使用する方法によって達成される。
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の化合物を、熱可塑性ポリアミドのための可塑剤として使用する方法によって達成される。
この目的はさらに、成分A~Eを混合することにより上記熱可塑性成形組成物を調製する方法によって達成される。
この目的はさらに、熱可塑性成形組成物を、繊維、ホイル及び成形品の製造のために使用する方法、及び熱可塑性成形組成物から作られる繊維、ホイル及び成形品によって達成される。
本発明によれば、(ポリ)エチレングリコールはポリアミドのための非常に効率的な可塑剤であることが見出された。それらは、既知の化合物、特にN-(2-ヒドロキシプロピル)ベンゼンスルホンアミド又はカプロラクタム又はラウリルラクタムのようなスルホンアミドよりも、ポリアミド成形組成物の引張弾性率を低下させるのに著しく効率的である。さらに、それらは成形組成物及び成形品から溶出しない。
したがって、本発明は、成分Aと成分Bとの組み合わせ、又は成分Bをポリアミド中の可塑剤として使用する方法に基づくものである。
本発明による熱可塑性成形組成物中のラクタムの量は、熱可塑性成形組成物の総質量(100質量%である)に基づいて、好ましくは3質量%未満、より好ましくは2質量%未満である。
成形組成物に使用される化合物の数平均分子量及び質量平均分子量(Mn、Mw)、並びに、多分散性データは、PMMA較正を有する、ヘキサフルオロイソプロパノールを溶媒とするゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて得ることができる。
ISO規格は2020年版を指す。
この分子量の測定は、本発明による熱可塑性樹脂成形組成物の全ての成分について採用することができる。
本発明の成形組成物は、成分Aとして、39.9~99.9質量%、好ましくは45~99.5質量%、特に49~99.9質量%の少なくとも1種の熱可塑性ポリアミドを含む。
成分C、D、E、又はそれらの組み合わせが熱可塑性成形組成物中に存在する場合、成分Aの最大量は、成分C、D、E、又はそれらの組み合わせのそれぞれの最小量によって減少される。
本発明の成形組成物のポリアミドは、他に示されない限り、一般に90~350ml/g、好ましくは110~240ml/gの、ISO 307に従って25℃で96質量%の硫酸中の0.5質量%の溶液で決定した固有粘度を有する。
例えば、以下の米国特許:2 071 250、2 071 251、2 130 523、2 130 948、2 241 322、2 312 966、2 512 606及び3 393 210に記載されている、少なくとも5000の分子量(質量平均)を有する半結晶又は非晶性樹脂が好ましい。
これらの例としては、7~13員環を有するラクタムに由来するポリアミド、例えばポリカプロラクタム、ポリカプリロラクタム及びポリラウロラクタム、及びまたジカルボン酸とジアミンとの反応によって得られるポリアミドが挙げられる。
使用することができるジカルボン酸は、6~12個、特に6~10個の炭素原子を有するアルカンジカルボン酸、及び芳香族ジカルボン酸である。単なる例として、ここで言及されるものは、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、及びテレフタル酸及び/又はイソフタル酸である。
特に好適なジアミンとしては、6~12個、特に6~8個の炭素原子を有するアルカンジアミン、及びまたm-キシリレンジアミン、ジ(4-アミノフェニル)メタン、ジ(4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ジ(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ジ(4-アミノシクロヘキシル)プロパン及び1,5-ジアミノ-2-メチルペンタンが挙げられる。
好ましいポリアミドは、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリヘキサメチレンセバカミド及びポリカプロラクタム、及びまた特に5~95質量%のカプロラクタム単位を有するナイロン-6/6,6コポリアミド(例えば、BASF SE社からのUltramid(登録商標)C31)である。
他の好適なポリアミドは、例えばDE-A 10313681、EP-A 1198491及びEP 922065に記載されているように、水の存在下で直接重合として知られているものを介して、ω-アミノアルキルニトリル、例えばアミノカプロニトリル(PA 6)及びアジポジニトリル(adipodinitrile)とヘキサメチレンジアミン(PA 66)から得ることができる。
また、例えば1,4-ジアミノブタンとアジピン酸を高温で縮合させることによって得ることができるポリアミド(ナイロン-4,6)も挙げられる。この構造のポリアミドの調製方法は、例えば、EP-A 38 094、EP-A 38 582、及びEP-A 39 524に記載されている。
他の好適な例は、2種以上の上記のモノマーの共重合によって得ることができるポリアミド、及び任意の所望の混合比での2種以上のポリアミドの混合物である。ナイロン-6,6と他のポリアミドとの混合物、特にナイロン-6とナイロン-6,6とのブレンド、並びに、ナイロン-6/6,6コポリアミド及びナイロン-6,6/6コポリアミドが特に好ましい。
特に有利であることが判明している他のコポリアミドは、半芳香族コポリアミド、例えばPA 6/6T及びPA 66/6Tであり、ここで、これらのトリアミン含有量は0.5質量%未満、好ましくは0.3質量%未満である(EP-A 299 444を参照)。高温に耐性のある他のポリアミドは、EP-A 19 94 075から知られている(PA 6T/6I/MXD6)。
以下の非網羅的なリストは、記載されているポリアミドA)、及び本発明の目的のための他のポリアミドA)、及び含まれるモノマーを含む:
ABポリマー:
PA 4 ピロリドン
PA 6 ε-カプロラクタム
PA 7 エタノールラクタム
PA 8 カプリロラクタム
PA 9 9-アミノペラルゴン酸
PA 11 11-アミノウンデカン酸
PA 12 ラウロラクタム
AA/BBポリマー:
PA 46 テトラメチレンジアミン、アジピン酸
PA 66 ヘキサメチレンジアミン、アジピン酸
PA 69 ヘキサメチレンジアミン、アゼライン酸
PA 610 ヘキサメチレンジアミン、セバシン酸
PA 612 ヘキサメチレンジアミン、デカンジカルボン酸
PA 613 ヘキサメチレンジアミン、ウンデカンジカルボン酸
PA 1212 1,12-ドデカンジアミン、デカンジカルボン酸
PA 1313 1,13-ジアミノトリデカン、ウンデカンジカルボン酸
PA 6T ヘキサメチレンジアミン、テレフタル酸
PA MXD6 m-キシリレンジアミン、アジピン酸
AA/BBポリマー:
PA 6I ヘキサメチレンジアミン、イソフタル酸
PA 6-3-T トリメチルヘキサメチレンジアミン、テレフタル酸
PA 6/6.36 (以下を参照)
PA 6/6T (PA 6及びPA 6Tを参照)
PA 6/66 (PA 6及びPA 66を参照)
PA 6/12 (PA 6及びPA 12を参照)
PA 66/6/610 (PA 66、PA 6及びPA 610を参照)
PA 6I/6T (PA 6I及びPA 6Tを参照)
PA PACM 12 ジアミノジシクロヘキシルメタン、ラウロラクタム
PA 6I/6T/PACMT PA 6I/6T+ジアミノジシクロヘキシルメタン
PA 12/MACMI ラウロラクタム、ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタン、イソフタル酸
PA 12/MACMT ラウロラクタム、ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタン、テレフタル酸
PA PDA-T フェニレンジアミン、テレフタル酸。
ABポリマー:
PA 4 ピロリドン
PA 6 ε-カプロラクタム
PA 7 エタノールラクタム
PA 8 カプリロラクタム
PA 9 9-アミノペラルゴン酸
PA 11 11-アミノウンデカン酸
PA 12 ラウロラクタム
AA/BBポリマー:
PA 46 テトラメチレンジアミン、アジピン酸
PA 66 ヘキサメチレンジアミン、アジピン酸
PA 69 ヘキサメチレンジアミン、アゼライン酸
PA 610 ヘキサメチレンジアミン、セバシン酸
PA 612 ヘキサメチレンジアミン、デカンジカルボン酸
PA 613 ヘキサメチレンジアミン、ウンデカンジカルボン酸
PA 1212 1,12-ドデカンジアミン、デカンジカルボン酸
PA 1313 1,13-ジアミノトリデカン、ウンデカンジカルボン酸
PA 6T ヘキサメチレンジアミン、テレフタル酸
PA MXD6 m-キシリレンジアミン、アジピン酸
AA/BBポリマー:
PA 6I ヘキサメチレンジアミン、イソフタル酸
PA 6-3-T トリメチルヘキサメチレンジアミン、テレフタル酸
PA 6/6.36 (以下を参照)
PA 6/6T (PA 6及びPA 6Tを参照)
PA 6/66 (PA 6及びPA 66を参照)
PA 6/12 (PA 6及びPA 12を参照)
PA 66/6/610 (PA 66、PA 6及びPA 610を参照)
PA 6I/6T (PA 6I及びPA 6Tを参照)
PA PACM 12 ジアミノジシクロヘキシルメタン、ラウロラクタム
PA 6I/6T/PACMT PA 6I/6T+ジアミノジシクロヘキシルメタン
PA 12/MACMI ラウロラクタム、ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタン、イソフタル酸
PA 12/MACMT ラウロラクタム、ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタン、テレフタル酸
PA PDA-T フェニレンジアミン、テレフタル酸。
好ましいのは、PA 6、PA 66、PA 6/66、PA 66/6、PA 12、PA 6.10、PA 6T/6、PA 6I/6T、PA 6T/6I、PA 9T、PA 4T、及び以下の成分、
A’)15質量%~84質量%の少なくとも1種のラクタム、
B’)16質量%~85質量%の、以下の成分
B1’)少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸、及び
B2’)少なくとも1種のC4~C12-ジアミン
を含むモノマー混合物(M)
の重合によって製造されるコポリアミド(ここで、成分A’)及びB’)の質量パーセントは、いずれの場合も成分A’)及びB’)の質量パーセントの合計に基づくものである)、特にPA 6/6.36である。
A’)15質量%~84質量%の少なくとも1種のラクタム、
B’)16質量%~85質量%の、以下の成分
B1’)少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸、及び
B2’)少なくとも1種のC4~C12-ジアミン
を含むモノマー混合物(M)
の重合によって製造されるコポリアミド(ここで、成分A’)及びB’)の質量パーセントは、いずれの場合も成分A’)及びB’)の質量パーセントの合計に基づくものである)、特にPA 6/6.36である。
PA 6、PA 66、PA 6/66、PA 66/6、及びPA 6/6.36が最も好ましい。
好適なコポリアミドは、
A1)20.0質量%~90.0質量%の、テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンに由来する単位、
A2)0質量%~50.0質量%の、ε-カプロラクタムに由来する単位、
A3)0質量%~80.0質量%の、アジピン酸及びヘキサメチレンジアミンに由来する単位、
A4)0質量%~40.0質量%の、さらなるポリアミド形成モノマー
から構成され、ここで、成分A2)又はA3)又はA4)、又はそれらの混合物の割合が少なくとも10.0質量%である。
A1)20.0質量%~90.0質量%の、テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンに由来する単位、
A2)0質量%~50.0質量%の、ε-カプロラクタムに由来する単位、
A3)0質量%~80.0質量%の、アジピン酸及びヘキサメチレンジアミンに由来する単位、
A4)0質量%~40.0質量%の、さらなるポリアミド形成モノマー
から構成され、ここで、成分A2)又はA3)又はA4)、又はそれらの混合物の割合が少なくとも10.0質量%である。
成分A1)は、20.0質量%~90.0質量%の、テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンに由来する単位を含む。
テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンに由来する単位に加えて、このコポリアミドは、任意に、ε-カプロラクタムに由来する単位、及び/又はジピン酸及びヘキサメチレンジアミンに由来する単位、及び/又はさらなるポリアミド形成モノマーに由来する単位を含む。
芳香族ジカルボン酸A4)は8~16個の炭素原子を含む。好適な芳香族ジカルボン酸には、例えば、イソフタル酸、置換テレフタル酸及びイソフタル酸、例えば3-t-ブチルイソフタル酸、多環式ジカルボン酸、例えば4,4’-及び3,3’-ジフェニルジカルボン酸、,4’-及び3,3’-ジフェニルメタンジカルボン酸、,4’-及び3,3’-スルホジフェニルカルボン酸、1,4-又は2,6-ナフタレンジカルボン酸、フェノキシテレフタル酸が含まれ、イソフタル酸が特に好ましい。
さらなるポリアミド形成モノマーA4)は、4~16個の炭素原子を有するジカルボン酸及び4~16個の炭素原子を有する脂肪族又は脂環式ジアミンに、及び7~12個の炭素原子を有するアミノカルボン酸/対応するラクタムに由来してもよい。これらのタイプの好適なモノマーの例としては、脂肪族ジカルボン酸の代表としてスベリン酸、アゼライン酸及びセバシン酸、ジアミンの代表として1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、ピペラジン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,2-(4.4’-ジアミノジシクロヘキシル)プロパン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン又はメタ-キシリレンジアミン、及びラクタム/アミノカルボン酸の代表としてカプロラクタム、エナントラクタム、ω-アミノウンデカン酸及びラウロラクタムが挙げられる。
好適なこのようなコポリアミドは、DE-A-10 2009 011 668においてより詳細に説明されている。
熱可塑性成形材料は、成分A)として、以下の成分、
A’)15質量%~84質量%の少なくとも1種のラクタム、
B’)16質量%~85質量%の、以下の成分
B1’)少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸、及び
B2’)少なくとも1種のC4~C12-ジアミン
を含むモノマー混合物(M)
の重合によって製造される少なくとも1種のコポリアミドを含むことができ、
ここで、成分A’)及びB’)の質量パーセントは、いずれの場合も成分A’)及びB’)の質量パーセントの合計に基づくものである。
A’)15質量%~84質量%の少なくとも1種のラクタム、
B’)16質量%~85質量%の、以下の成分
B1’)少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸、及び
B2’)少なくとも1種のC4~C12-ジアミン
を含むモノマー混合物(M)
の重合によって製造される少なくとも1種のコポリアミドを含むことができ、
ここで、成分A’)及びB’)の質量パーセントは、いずれの場合も成分A’)及びB’)の質量パーセントの合計に基づくものである。
本発明の文脈において、「成分A’)」及び「少なくとも1種のラクタム」という用語は、同義的に使用され、したがって同じ意味を有する。
同じことが、「成分B’)」及び「モノマー混合物(M)」という用語についても当てはまる。これらの用語は、同様に、本発明の文脈において同義的に使用され、したがって同じ意味を有する。
本発明によれば、少なくとも1種のコポリアミドは、15質量%~84質量%の成分A’)と16質量%~85質量%の成分B’)との重合によって、好ましくは40質量%~83質量%の成分A’)と17質量%~60質量%の成分B’)との重合によって、特に好ましくは60質量%~80質量%の成分A’)と20質量%~40質量%の成分B’)との重合によって製造され、ここで、成分A’)及びB’)の質量パーセントは、いずれの場合も成分A’)及びB’)の質量パーセントの合計に基づくものである。
好ましくは、成分A’)及びB’)の質量パーセントの合計は100質量%である。
成分A’)及びB’)の質量パーセントは、重合前、すなわち成分A’)及びB’)がまだ互いに反応していないときの成分A’)及びB’)の質量パーセントに関することが理解されよう。成分A’)及びB’)の重合中、成分A’)とB’)の質量比は任意に変化してもよい。
本発明によれば、少なくとも1種のコポリアミドは、成分A’)とB’)との重合によって製造される。成分A’)とB’)との重合は当業者に知られている。成分A’)とB’)との重合は、典型的に縮合反応である。縮合反応中、成分A’)は、成分B’)中に存在する成分B1’)及びB2’)と、任意に、同様に成分B’)中に存在し得る以下に記載する成分B3’)と反応させる。これにより、個々の成分間にアミド結合が形成される。重合中、成分A’)は、典型的に少なくとも部分的に開鎖の形態、すなわちアミノ酸の形態である。
成分A’)とB’)との重合は、触媒の存在下で行われてもよい。好適な触媒は、成分A’)とB’)との重合を触媒する当業者に知られている全ての触媒を含む。そのような触媒は、当業者に知られている。好ましい触媒は、リン化合物、例えば次亜リン酸ナトリウム、亜リン酸、トリフェニルホスフィン又はトリフェニルホスファイトである。
成分A’)とB’)との重合は、したがって、成分A’)に由来する単位及び成分B’)に由来する単位を含む少なくとも1種のコポリアミドを形成する。成分B’)に由来する単位は、成分B1’)及びB2’)に由来する単位、並びに任意に成分B3’)に由来する単位を含む。
成分A’)とB’)との重合は、コポリアミドをコポリマーとして形成する。コポリマーは、ランダムコポリマーであってもよい。また、同様にブロックコポリマーであってもよい。
ブロックコポリマーで形成されるものは、成分B’)に由来する単位のブロック、及び成分A’)に由来する単位のブロックである。これらは交互に存在する。ランダムコポリマーでは、成分A’)に由来する単位は成分B’)に由来する単位と交互に存在する。この交互配列はランダムである。例えば、成分B’)に由来する2つの単位の後に、成分1つのA’)に由来する単位が続き、その後に成分B’)に由来する単位が続き、さらに3つの成分A’)に由来する単位を含む単位が続くことがある。
少なくとも1種のコポリアミドがランダムコポリマーである場合が好ましい。
好ましくは、少なくとも1種のコポリアミドの製造は、以下の工程:
I)成分A’)とB’)を重合させて、少なくとも1つの第1コポリアミドを得る工程と、
II)工程I)で得られた少なくとも1種の第1コポリアミドをペレット化して、少なくとも1つのペレット化コポリアミドを得る工程と、
III)工程II)で得られた少なくとも1つのペレット化コポリアミドを水で抽出して、少なくとも1つの抽出されたコポリアミドを得る工程と、
IV)工程III)で得られた少なくとも1つの抽出されたコポリアミドを温度(TT)で乾燥させて、少なくとも1つのコポリアミドを得る工程と、
IV)工程III)で得られた少なくとも1つの抽出されたコポリアミドを温度(TT)で乾燥させて、少なくとも1つのコポリアミドを得る工程と、
を含む。
I)成分A’)とB’)を重合させて、少なくとも1つの第1コポリアミドを得る工程と、
II)工程I)で得られた少なくとも1種の第1コポリアミドをペレット化して、少なくとも1つのペレット化コポリアミドを得る工程と、
III)工程II)で得られた少なくとも1つのペレット化コポリアミドを水で抽出して、少なくとも1つの抽出されたコポリアミドを得る工程と、
IV)工程III)で得られた少なくとも1つの抽出されたコポリアミドを温度(TT)で乾燥させて、少なくとも1つのコポリアミドを得る工程と、
IV)工程III)で得られた少なくとも1つの抽出されたコポリアミドを温度(TT)で乾燥させて、少なくとも1つのコポリアミドを得る工程と、
を含む。
工程I)における重合は、当業者に知られているあらゆる反応器で行われてもよい。撹拌タンク反応器が好ましい。また、反応管理を改善するために、当業者に知られている助剤、例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)のような消泡剤を使用することも可能である。
工程II)では、工程I)で得られた少なくとも1種の第1コポリアミドは、当業者に知られている任意の方法、例えばストランドペレット化又は水中ペレット化によってペレット化されてもよい。
工程III)における抽出は、当業者に知られている任意の方法によって行われてもよい。
工程III)における抽出の間、工程I)における成分A’)とB’)との重合中に典型的に形成される副生成物は、少なくとも1つのペレット化コポリアミドから抽出される。
工程IV)において、工程III)で得られた少なくとも1つの抽出されたコポリアミドを乾燥させる。乾燥のためのプロセスは、当業者に知られている。本発明によれば、少なくとも1つの抽出されたコポリアミドは、温度(TT)で乾燥される。温度(TT)は、好ましくは、少なくとも1つのコポリアミドのガラス転移温度(TG(C))を超え、少なくとも1つのコポリアミドの融解温度(TM(C))未満である。
工程IV)における乾燥は、典型的に1~100時間の範囲、好ましくは2~50時間の範囲、特に好ましくは3~40時間の範囲の期間実施される。
工程IV)における乾燥は、少なくとも1つのコポリアミドの分子量をさらに増加させると考えられている。
成分Bを添加しない少なくとも1つのコポリアミドは、典型的に、ガラス転移温度(TG(C))を有する。ガラス転移温度(TG(C))は、ISO 11357-2:2014に従って決定され、例えば20℃~50℃の範囲、好ましくは23℃~47℃の範囲、特に好ましくは25℃~45℃の範囲にある。
本発明の文脈において、少なくとも1つのコポリアミドのガラス転移温度(TG(C))は、ISO 11357-2:2014に従って、乾燥コポリアミドのガラス転移温度(TG(C))に基づく。
本発明の文脈において、「乾燥」は、少なくとも1つのコポリアミドが、少なくとも1つのコポリアミドの総質量に基づいて1質量%未満、好ましくは0.5質量%未満、特に好ましくは0.1質量%未満の水を含むことを意味すると理解される。より好ましくは、「乾燥」は、少なくとも1つのコポリアミドが水を含まず、最も好ましくは、少なくとも1つのコポリアミドが溶媒を含まないことを意味すると理解される。
さらに、少なくとも1つのコポリアミドは、典型的には、融解温度(TM(C))を有する。少なくとも1つのコポリアミドの融解温度(TM(C))は、ISO 11357-3:2014に従って決定され、例えば150~210℃の範囲、好ましくは160~205℃の範囲、特に好ましくは160~200℃の範囲にある。
少なくとも1つのコポリアミドは、一般に、質量比1:1のフェノール/o-ジクロロベンゼンの混合物中の少なくとも1つのコポリアミドの0.5質量%溶液で決定される粘度数(VN(C))が150~300ml/gの範囲のである。
質量比1:1のフェノール/o-ジクロロベンゼンの混合物中の少なくとも1つのコポリアミドの0.5質量%溶液で決定される少なくとも1つのコポリアミドの粘度数(VN(C))は160~290mL/gの範囲、特に好ましくは170~280mL/gの範囲であることが好ましい。
成分A’)
本発明によれば、成分A’)は少なくとも1種のラクタムである。
本発明によれば、成分A’)は少なくとも1種のラクタムである。
本発明の文脈において、「少なくとも1種のラクタム」は、正確に1種のラクタム又は2種以上のラクタムの混合物のいずれかを意味すると理解される。
ラクタムは当業者に知られている。本発明によれば、好ましいのは、4~12個の炭素原子を有するラクタムである。
本発明の文脈において、「ラクタム」は、環に好ましくは4~12個の炭素原子、特に好ましくは5~8個の炭素原子を有する環状アミドを意味すると理解される。
好適なラクタムは、例えば、3-アミノプロパノールラクタム(プロピオ-3-ラクタム;β-ラクタム;β-プロピオラクタム)、4-アミノブタノールラクタム(ブチロ-4-ラクタム;γ-ラクタム;γ-ブチロラクタム)、アミノペンタノールラクタム(2-ピペリジノン;δ-ラクタム;δ-バレロラクタム)、6-アミノヘキサノールラクタム(ヘキサノ-6-ラクタム;ε-ラクタム;ε-カプロラクタム)、7-アミノヘプタノールラクタム(ヘプタノ-7-ラクタム;ζ-ラクタム;ζ-ヘプタノールラクタム)、8-アミノオクタノールラクタム(オクタノ-8-ラクタム;η-ラクタム;η-オクタノールラクタム)、9-アミノノナノールラクタム(ノナノ-9-ラクタム;θ-ラクタム;θ-ノナノールラクタム)、10-アミノデカノールラクタム(デカノ-10-ラクタム;ω-デカノールラクタム)、11-アミノウンデカノールラクタム(ウンデカノ-11-ラクタム;ω-ウンデカノールラクタム)、及び12-アミノドデカノールラクタム(ドデカノ-12-ラクタム;ω-ドデカノールラクタム)からなる群から選択される。
したがって、本発明は方法も提供し、ここで、成分A’)が、3-アミノプロパノールラクタム、4-アミノブタノールラクタム、5-アミノペンタノールラクタム、6-アミノヘキサノールラクタム、7-アミノヘプタノールラクタム、8-アミノオクタノールラクタム、9-アミノノナノールラクタム、10-アミノデカノールラクタム、11-アミノウンデカノールラクタム、及び12-アミノドデカノールラクタムからなる群から選択される。
ラクタムは、非置換であっても、少なくとも一置換であってもよい。少なくとも一置換のラクタムが使用される場合、その窒素原子及び/又は環の炭素原子は、C1~C10-アルキル、C5~C6-シクロアルキル及びC5~C10-アリールからなる群から独立して選択される1個又は2個以上の置換基を有してもよい。
好適なC1~C10-アルキル置換基は、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル及びtert-ブチルである。好適なC5~C6-シクロアルキル置換基は、例えば、シクロヘキシルである。好ましいC5~C10-アリール置換基は、フェニル又はアントラニルである。
非置換のラクタムを使用することが好ましく、γ-ラクタム(γ-ブチロラクタム)、δ-ラクタム(δ-バレロラクタム)及びε-ラクタム(ε-カプロラクタム)が好ましい。δ-ラクタム(δ-バレロラクタム)及びε-ラクタム(ε-カプロラクタム)が特に好ましく、ε-カプロラクタムが特に好ましい。
モノマー混合物(M)
本発明によれば、成分B’)はモノマー混合物(M)である。モノマー混合物(M)は、成分B1’)少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸、及びB2’)少なくとも1種のC4~C12-ジアミンを含む。
本発明によれば、成分B’)はモノマー混合物(M)である。モノマー混合物(M)は、成分B1’)少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸、及びB2’)少なくとも1種のC4~C12-ジアミンを含む。
本発明の文脈において、モノマー混合物(M)は、2種以上のモノマーの混合物を意味すると理解され、ここで、少なくとも成分B1’)及びB2’)がモノマー混合物(M)中に存在する。
本発明の文脈において、「成分B1’)」及び「少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸」という用語は、同義的に使用され、したがって同じ意味を有する。同じことが、「成分B2’)」及び「少なくとも1種のC4~C12-ジアミン」という用語についても当てはまる。これらの用語は、同様に、本発明の文脈において同義的に使用され、したがって同じ意味を有する。
モノマー混合物(M)は、いずれの場合も成分B1’)及びB2’)のモルパーセントの合計に基づいて、好ましくはモノマー混合物(M)の物質の総量に基づいて、例えば45~55モル%の範囲の成分B1’)及び45~55モル%の範囲の成分B2’)を含む。
成分B’)は、いずれの場合も成分B1’)及びB2’)のモルパーセントの合計に基づいて、好ましくは成分B’)の物質の総量に基づいて、47~53モル%の範囲の成分B1’)及び47~53モル%の範囲の成分B2’)を含む場合が好ましい。
成分B’)は、いずれの場合も成分B1’)及びB2’)のモルパーセントの合計に基づいて、好ましくは成分B’)の物質の総量に基づいて、49~51モル%の範囲の成分B1’)及び49~51モル%の範囲の成分B2’)を含む場合が特に好ましい。
典型的には、成分B’)に存在する成分B1’)及びB2’)のモルパーセントの合計は100モル%である。
成分B’)は、成分B3’)少なくとも1種のC4~C20-二酸をさらに含んでもよい。
本発明の文脈において、「B3’)」及び「少なくとも1種のC4~C20-二酸」という用語は、同義的に使用され、したがって同じ意味を有する。
成分B’)が成分B3’)をさらに含む場合、好ましくは、成分B’)は、いずれの場合も成分B’)の物質の総量に基づいて、25~54.9モル%の範囲の成分B1’)、45~55モル%の範囲の成分B2’)及び0.1~25モル%の範囲の成分B3’)を含む。
特に好ましくは、成分B’)は、いずれの場合も成分B’)の物質の総量に基づいて、13~52.9モル%の範囲の成分B1’)、47~53モル%の範囲の成分B2’)及び0.1~13モル%の範囲の成分B3’)を含む。
最も好ましくは、成分B’)は、いずれの場合も成分B’)の物質の総量に基づいて、7~50.9モル%の範囲の成分B1’)、49~51モル%の範囲の成分B2’)及び0.1~7モル%の範囲の成分B3’)を含む。
成分B’)が成分B3’)をさらに含む場合、典型的に、成分B1’)、B2’)及びB3’)のモルパーセントの合計は100モル%である。
モノマー混合物(M)は、水をさらに含んでもよい。
成分B’)の成分B1’)、B2’)及び任意のB3’)は、互いに反応してアミドを得ることができる。この反応は当業者に知られている。したがって、成分B’)は、完全に反応した形態で、部分的に反応した形態で、又は未反応の形態で、成分B1’)、B2’)及び任意のB3’)を含んでもよい。成分B’)が未反応の形態で、成分B1’)、B2’)及び任意のB3’)を含む場合が好ましい。
本発明の文脈において、したがって、「未反応の形態」は、成分B1’)が少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸として存在し、成分B2’)が少なくとも1種のC4~C12-ジアミンとして存在し、任意に成分B3’)が少なくとも1種のC4~C20-二酸として存在することを意味すると理解される。
成分B1’)、B2’)及び任意のB3’)が部分的に反応した場合、したがって、成分B1’)、B2’)及び任意のB3’)は少なくとも部分的にアミドの形態である。
成分B1’)
本発明によれば、成分B1’)は少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸である。
本発明によれば、成分B1’)は少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸である。
本発明の文脈において、「少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸」は、正確に1種のC32~C40ダイマー酸、又は2種以上のC32~C40-ダイマー酸の混合物のいずれかを意味すると理解される。
ダイマー酸は、ダイマー脂肪酸とも呼ばれる。C32~C40-ダイマー酸は、当業者に知られており、典型的には不飽和脂肪酸の二量化によって生成される。この二量化は、例えば粘土質土によって触媒されてもよい。
少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸の製造に適した不飽和脂肪酸は、当業者に知られており、例えば、不飽和C16-脂肪酸、不飽和C18-脂肪酸及び不飽和C20-脂肪酸であり、不飽和C18-脂肪酸が特に好ましい。
好適な不飽和C16-脂肪酸は、例えばパルミトレイン酸((9Z)-ヘキサデカ-9-エン酸)である。
好適な不飽和C18-脂肪酸は、例えば、ペトロセル酸((6Z)-オクタデカ-6-エン酸)、オレイン酸((9Z)-オクタデカ-9-エン酸)、エライジン酸((9E)-オクタデカ-9-エン酸)、バクセン酸((11E)-オクタデカ-11-エン酸)、リノール酸((9Z,12Z)-オクタデカ-9,12-ジエン酸)、α-リノレン酸((9Z,12Z,15Z)-オクタデカ-9,12,15-トリエン酸)、γ-リノレン酸((6Z,9Z,12Z)-オクタデカ-6,9,12-トリエン酸)、カレンデュル酸((8E,10E,12Z)-オクタデカ-8,10,12-トリエン酸)、プニカ酸((9Z,11E,13Z)-オクタデカ-9,11,13-トリエン酸)、α-エレオステアリン酸((9Z,11E,13E)-オクタデカ-9,11,13-トリエン酸)、及びβ-エレオステアリン酸((9E,11E,13E)-オクタデカ-9,11,13-トリエン酸)からなる群から選択される。ペトロセル酸((6Z)-オクタデカ-6-エン酸)、オレイン酸((9Z)-オクタデカ-9-エン酸)、エライジン酸((9E)-オクタデカ-9-エン酸)、バクセン酸((11E)-オクタデカ-11-エン酸)、リノール酸((9Z,12Z)-オクタデカ-9,12-ジエン酸)から選択される不飽和C18-脂肪酸が特に好ましい。
好適な不飽和C20-脂肪酸は、例えば、ガドレイン酸((9Z)-エイコサ-9-エン酸)、エコセン酸((11Z)-エイコサ-11-エン酸)、アラキドン酸((5Z,8Z,11Z,14Z)-エイコサ-5,8,11,14-テトラエン酸)及びチムノドン酸((5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-エイコサ-5,8,11,14,17-ペンタエン酸)からなる群から選択される。
特に好ましくは、成分B1’)は少なくとも1種のC36-ダイマー酸である。
少なくとも1種のC36-ダイマー酸は、好ましくは、不飽和C18-脂肪酸から製造される。特に好ましくは、C36-ダイマー酸は、ペトロセル酸((6Z)-オクタデカ-6-エン酸)、オレイン酸((9Z)-オクタデカ-9-エン酸)、エライジン酸((9E)-オクタデカ-9-エン酸)、バクセン酸((11E)-オクタデカ-11-エン酸)及びリノール酸((9Z,12Z)-オクタデカ-9,12-ジエン酸)からなる群から選択されるC18-脂肪酸から製造される。
不飽和脂肪酸からの成分B1’)の製造において、トリマー酸がさらに生成される場合があり、未変換の不飽和脂肪酸の残留物が残る可能性もある。
トリマー酸の形成は、当業者に知られている。
本発明によれば、成分B1’)は、いずれの場合も成分B1’)の総質量に基づいて、好ましくは0.5質量%以下の未反応の不飽和脂肪酸及び0.5質量%以下のトリマー酸、特に好ましくは0.2質量%以下の未反応の不飽和脂肪酸及び0.2質量%以下のトリマー酸を含む。
ダイマー酸(二量化脂肪酸又はダイマー脂肪酸としても知られている)は、したがって、一般に、特に本発明の文脈において、不飽和脂肪酸のオリゴマー化により製造される混合物を意味すると理解される。これらは、例えば、植物由来の不飽和脂肪酸の触媒的二量化によって製造可能であり、ここで、採用される出発物質は、特に不飽和C16-~C20-脂肪酸である。結合は主にディールスアルダーメカニズムによって進行し、ダイマー酸の製造に使用される脂肪酸中の二重結合の数及び位置に応じて、カルボキシル基の間に脂環式基、直鎖脂肪族基、分岐脂肪族基、及びC6-芳香族炭化水素基を有する主にダイマー酸生成物の混合物が得られる。メカニズム及び/又は任意にその後の水素化に応じて、脂肪族ラジカルは飽和又は不飽和であり得、芳香族基の割合も変化することができる。したがって、カルボン酸基の間のラジカルは、例えば32~40個の炭素原子を含む。したがって、製造は、好ましくは、ダイマー酸生成物が36個の炭素原子を有するように、18個の炭素原子を有する脂肪酸を使用する。ダイマー脂肪酸のカルボキシル基を結合するラジカルは、好ましくは、不飽和結合及び芳香族炭化水素ラジカルを含まない。
したがって、本発明の文脈において、製造は好ましくは、C18-脂肪酸を使用する。リノレン酸、リノール酸及び/又はオレイン酸を使用することが特に好ましい。
反応管理によって、上記のオリゴマー化では、主にダイマー分子だけでなく、トリマー分子、モノマー分子及びその他の副生成物も含む混合物が得られる。蒸留による精製が一般的である。市販のダイマー酸は一般に、少なくとも80質量%のダイマー分子、最大19質量%のトリマー分子、最大1質量%のモノマー分子及びその他の副生成物を含む。
少なくとも90質量%の程度、好ましくは少なくとも95質量%の程度、非常に特に好ましくは少なくとも98質量%の程度のダイマー脂肪酸分子からなるダイマー酸を使用することが好ましい。
ダイマー酸中のモノマー分子、ダイマー分子、トリマー分子及び他の副生成物の割合は、例えばガスクロマトグラフィー(GC)により決定することができる。ダイマー酸は、GC分析の前に、三フッ化ホウ素法(DIN EN ISO 5509参照)により対応するメチルエステルに変換され、その後GCにより分析される。
したがって、本発明の文脈において、その製造が不飽和脂肪酸のオリゴマー化を含むことが「ダイマー酸」の基本的特徴である。このオリゴマー化は、主に、すなわち、好ましくは少なくとも80質量%の程度、特に好ましくは少なくとも90質量%の程度、非常に特に好ましくは少なくとも95質量%の程度、特に少なくとも98質量%の程度のダイマー酸生成物を生成する。したがって、オリゴマー化が、正確に2つの脂肪酸分子を含むダイマー酸生成物を主に生成するという事実は、いずれの場合も一般的であるこの名称を正当化する。したがって、関連用語「ダイマー酸」の別の表現は、「二量体化脂肪酸を含む混合物」である。
使用されるダイマー酸は市販製品として入手可能である。例には、Oleon社のRadiacid 0970、Radiacid 0971、Radiacid 0972、Radiacid 0975、Radiacid 0976及びRadiacid 0977、Croda社のPripol 1006、Pripol 1009、Pripol 1012及びPripol 1013、BASF SE社のEmpol 1008、Empol 1012、Empol 1061及びEmpol 1062、並びに、Arizona Chemical社のUnidyme 10及びUnidyme Tlが含まれる。
成分B1’)は、例えば190~200mg KOH/gの範囲の酸価を有する。
成分B2’)
本発明によれば、成分B2’)は少なくとも1種のC4~C12-ジアミンである。
本発明によれば、成分B2’)は少なくとも1種のC4~C12-ジアミンである。
本発明の文脈において、「少なくとも1種のC4~C12-ジアミン」は、正確に1種のC4~C12ジアミン又は2種以上のC4~C12-ジアミンの混合物のいずれかを意味すると理解される。
本発明の化合物の文脈において、「C4~C12-ジアミン」は、4~12個の炭素原子及び2個のアミノ基(-NH2基)を有する脂肪族及び/又は芳香族化合物を意味すると理解される。この脂肪族及び/又は芳香族化合物は、非置換であってもよいし、さらに少なくとも一置換されてもよい。この脂肪族及び/又は芳香族化合物がさらに少なくとも一置換されている場合、それは、成分A’)及びB’)の重合に関与しない1個又は2個以上の置換基を有してもよい。このような置換基は、例えば、アルキル又はシクロアルキル置換基である。これらは当業者に知られている。好ましくは、少なくとも1種のC4~C12-ジアミンは非置換である。
好適な成分B2’)は、例えば、1,4-ジアミノブタン(ブタン-1,4-ジアミン;テトラメチレンジアミン;プトレシン)、1,5-ジアミノペンタン(ペンタメチレンジアミン;ペンタン-1,5-ジアミン;カダベリン)、1,6-ジアミノヘキサン(ヘキサメチレンジアミン;ヘキサン-1,6-ジアミン)、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン(デカメチレンジアミン)、1,11-ジアミノウンデカン(ウンデカメチレンジアミン)及び1,12-ジアミノドデカン(ドデカメチレンジアミン)からなる群から選択される。
好ましくは、成分B2’)は、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、デカメチレンジアミン及びドデカメチレンジアミンからなる群から選択される。
成分B3’)
本発明によれば、成分B’)に存在する任意の成分B3’)は、少なくとも1種のC4~C20-二酸である。
本発明によれば、成分B’)に存在する任意の成分B3’)は、少なくとも1種のC4~C20-二酸である。
本発明の文脈において、「少なくとも1種のC4~C20-二酸」は、正確に1種のC4~C20-二酸又は2種以上のC4~C20-二酸の混合物のいずれかを意味すると理解される。
本発明の文脈において、「C4~C20-二酸」は、2~18個の炭素原子及び2個のカルボキシル基(-COOH基)を有する脂肪族及び/又は芳香族化合物を意味すると理解される。この脂肪族及び/又は芳香族化合物は、非置換であってもよいし、さらに少なくとも一置換されてもよい。この脂肪族及び/又は芳香族化合物がさらに少なくとも一置換されている場合、それは、成分A’)及びB’)の重合に関与しない1個又は2個以上の置換基を有してもよい。このような置換基は、例えば、アルキル又はシクロアルキル置換基である。これらは当業者に知られている。好ましくは、少なくとも1種のC4~C20-二酸は非置換である。
好適な成分B3’)は、例えば、ブタン二酸(コハク酸)、ペンタン二酸(グルタル酸)、ヘキサン二酸(アジピン酸)、ヘプタン二酸(ピメリン酸)、オクタン二酸(スベリン酸)、ノナン二酸(アゼラン酸)、デカン二酸(セバシン酸)、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸及びヘキサデカン二酸からなる群から選択される。
好ましくは、成分B3’)は、ペンタン二酸(グルタル酸)、ヘキサン二酸(アジピン酸)、デカン二酸(セバシン酸)及びドデカン二酸からなる群から選択される。
特に好ましくは、成分C)は、好ましくは190~210℃の融点、特に195~200℃の融点、より特に196~199℃の融点、及び/又は60~80質量%、より好ましくは65~75質量%、特に67~70質量%の(重合された)カプロラクタム含有量(残りは、ヘキサメチレンジアミン及びC36-二酸に由来するPA 6.36単位である)を有するPA6/6.36である。
本発明の成形組成物は、成分Bとして、0.1~10質量%、好ましくは0.5~5質量%、より好ましくは1~4質量%の、250℃超の沸点を有する、一般式(1)
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の少なくとも1種の可塑剤を含む。
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の少なくとも1種の可塑剤を含む。
成分Bは、好ましくは少なくとも290℃、より好ましくは少なくとも300℃の沸点を有する。
成分Bは、エチレングリコール又はポリエチレングリコールに基づくものである。上記式(1)では、数字nは、1~10、好ましくは1~5、より好ましくは3~5、最も好ましくは3.8~4.2の範囲内の任意の値を有することができる。
さらなる実施態様において、上記式(1)では、数字nは1~4である。
一般式(1)の単一の化合物を使用する場合、nは整数である。nの値が異なる一般式(1)の化合物の混合物を使用する場合、nは、その化合物に含有されるエチレングリコール単位の数平均値を表す。この場合、nは1~10、好ましくは1~5、より好ましくは3~5、最も好ましくは3.8~4.2の範囲内の任意の数であり得る。例えば、可塑剤は、n=3、n=4及びn=5の一般式(1)の化合物の混合物であることができる。
さらなる実施態様において、上記式(1)では、数字nは1~4である。
最も好ましくは、一般式(1)の可塑剤は、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール又はそれらの混合物に基づくものである。テトラエチレングリコールが最も好ましい。したがって、最も好ましくは、nは3.8~4.2の値、最も好ましくは4の値を有する。
エチレングリコール又はポリエチレングリコールは、1個又は2個のヒドロキシル末端基を有することができる。また、ヒドロキシル基の一方又は両方がエーテル基でキャップされていることも可能である。この場合、R1及びR2は、独立して、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである。C1~8-アルキル、特にC1~3-アルキルがより好ましい。最も好ましい場合、R1及びR2は水素である。
さらなる実施態様において、一般式(1)の可塑剤は、200g/mol未満、好ましくは195g/mol未満の分子量を有する。
可塑剤として使用される最も好ましい個々の化合物は、式HO-(CH2CH2-O-)4Hを有し、194.23g/molの分子量及び327℃の沸点を有するテトラエチレングリコールである。
このテトラエチレングリコールは、トリエチレングリコール及び/又はペンタエチレングリコールと混和して使用することができる。したがって、nは、好ましくは3.8~4.2である。
テトラエチレングリコールは、無毒であり、高い可塑化効率を有する。スルホンアミド及びラクタムと比較すると、同じ可塑化効果及び同じガラス転移温度の低下効果を達成するために必要なテトラエチレングリコールの量は半分のみである。
したがって、成分Bの可塑剤は、N-(2-ヒドロキシプロピル)ベンゼンスルホンアミド及びカプロラクタム又はラウリルラクタムのような既知の可塑剤よりも著しく少ない量で使用することができる。
成分Bの化合物は、熱可塑性成形組成物から製造される成形品の引張弾性率を低下させるのに極めて有効である。
最も好ましくは、成分Bの量は1~5質量%、例えば1~4質量%又は2~5質量%である。2~5質量%である場合、成分Aの最大量は98質量%である。
本発明の成形組成物は、成分Cとして、0~45質量%、好ましくは0~40質量%の少なくとも1種のエラストマーポリマーを含むことができる。
エラストマーポリマーが存在する場合、その最小量は、好ましくは1質量%、より好ましくは2質量%、最も好ましくは5質量%である。したがって、成分Cのエラストマーポリマーが成形組成物中に存在する場合、その量は、好ましくは1~45質量%、より好ましくは2~40質量%、最も好ましくは5~40質量%である。この場合、成分Aの最大量は、成分Cの最小量によって減少する。
成分Cは、ポリアミド成形組成物に適したすべてのエラストマーポリマー、耐衝撃性改良剤、エラストマー又はゴムから選択することができる。
好ましくは、成分Cは、
b1)成分B1)として、エチレンと、C3~12-オレフィン、C1~12-アルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及び無水マレイン酸から選択される少なくとも1つのモノマーとのコポリマー、
b2)成分B2)として、ポリエチレン又はポリプロピレン
から選択され、ここで、成分B1)及びB2)は、好ましくはエチレン-プロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエン-ゴム、エチレン-ブチルアクリレートコポリマー、エチレン及び/又はプロピレン及び無水マレイン酸のコポリマー及びそれらの混合物からの無水マレイン酸でさらにグラフト化されてもよい。
b1)成分B1)として、エチレンと、C3~12-オレフィン、C1~12-アルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及び無水マレイン酸から選択される少なくとも1つのモノマーとのコポリマー、
b2)成分B2)として、ポリエチレン又はポリプロピレン
から選択され、ここで、成分B1)及びB2)は、好ましくはエチレン-プロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエン-ゴム、エチレン-ブチルアクリレートコポリマー、エチレン及び/又はプロピレン及び無水マレイン酸のコポリマー及びそれらの混合物からの無水マレイン酸でさらにグラフト化されてもよい。
これらのエラストマーポリマー(しばしば耐衝撃性改良剤、エラストマー、又はゴムとも呼ばれる)は、非常に一般的に、好ましくは以下のモノマー:エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソブテン、イソプレン、クロロプレン、ビニルアセテート、スチレン、アクリロニトリル、アルコール成分中に1~18個の炭素原子を有するアクリレート及び/又はメタクリレート、の少なくとも2種から構成されるコポリマーである。
このタイプのポリマーは、例えばHouben-Weyl,Methoden der organischen Chemie,vol.14/1(Georg-Thieme-Verlag,Stuttgart,Germany,1961),392~406頁、及びC.B.Bucknall,Toughened Plastics(Applied Science Publishers,London,UK,1977)の論文に記載されている。
このようなエラストマーの一部の好ましいタイプは以下に記載されている。
このようなエラストマーの好ましいタイプは、エチレン-プロピレン(EPM)ゴム及びエチレン-プロピレン-ジエン(EPDM)ゴムとして知られているものである。
EPMゴムは通常、実質的に残留の二重結合がないが、EPDMゴムは、100個の炭素原子あたり1~20個の二重結合を有してもよい。
EPDMゴム用のジエンモノマーについて言及可能な例は、イソプレン及びブタジエンなどの共役ジエン、1,4-ペンタジエン、1,4-ヘキサジエン、1,5-ヘキサジエン、2,5-ジメチル-1,5-ヘキサジエン及び1,4-オクタジエンなどの5~25個の炭素原子を有する非共役ジエン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン及びジシクロペンタジエンなどの環状ジエン、及び5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-ブチリデン-2-ノルボルネン、2-メタリル-5-ノルボルネン及び2-イソプロペニル-5-ノルボルネンなどのアルケニルノルボルネン、及び3-メチルトリシクロ[5.2.1.02,6]-3,8-デカジエンなどのトリシクロジエン、及びこれらの混合物である。好ましくは、1,5-ヘキサジエン、5-エチリデンノルボルネン及びジシクロペンタジエンである。EPDMゴムのジエン含有量は、ゴムの総質量に基づいて、好ましくは0.5~50質量%、特に1~8質量%である。
EPMゴム及びEPDMゴムはまた、好ましくは、反応性カルボン酸又はこれらの誘導体でグラフトされていてもよい。これらの例は、アクリル酸、メタクリル酸及びそれらの誘導体(例えば、グリシジル(メタ)アクリレート)、並びに無水マレイン酸である。
エチレンと、アクリル酸及び/又はメタクリル酸との、及び/又はこれらの酸のエステルとのコポリマーは、好ましいゴムの別のグループである。ゴムはまた、マレイン酸及びフマル酸などのジカルボン酸、又はこれらの酸の誘導体、例えばエステル及び無水物、及び/又はエポキシ基を含むモノマーを含んでもよい。これらのジカルボン酸誘導体又はエポキシ基を含むモノマーは、好ましくは、ジカルボン酸基及び/又はエポキシ基を含み、以下の一般式I、II、IIIまたはIVを有するモノマーをモノマー混合物に加えることによってゴムに組み込まれる
R1C(COOR2)=C(COOR3)R4 (I)
(式中、R1~R9は、水素又は1~6個の炭素原子を有するアルキル基であり、mは0~20の整数であり、gは0~10の整数であり、pは0~5の整数である)。
好ましくは、ラジカルR1~R9は水素であり、mは0又は1であり、gは1である。対応する化合物は、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、アリルグリシジルエーテル、及びビニルグリシジルエーテルである。
式I、II及びIVの好ましい化合物は、マレイン酸、無水マレイン酸、及びグリシジルアクリレート及びグリシジルメタクリレートなどのエポキシ基を含む(メタ)アクリレート、及びtert-ブチルアクリレートなどの三級アルコールとのエステルである。後者には遊離のカルボキシル基は無いが、それらの挙動は遊離酸の挙動に近いため、潜在的なカルボキシル基を持つモノマーと呼ばれる。
コポリマーは、有利には、50~98質量%のエチレン、0.1~20質量%のエポキシ基及び/又はメタクリル酸を含むモノマー及び/又は無水物基を含むモノマーから構成され、残りの量は(メタ)アクリレートである。
- 50~98質量%、特に55~95質量%のエチレン、
- 0.1~40質量%、特に0.3~20質量%のグリシジルアクリレート及び/又はグリシジルメタクリレート、(メタ)アクリル酸、及び/又は無水マレイン酸、及び
- 1~45質量%、特に10~40質量%のn-ブチルアクリレート及び/又は2-エチルヘキシルアクリレート
から構成されるコポリマーが特に好ましい。
- 0.1~40質量%、特に0.3~20質量%のグリシジルアクリレート及び/又はグリシジルメタクリレート、(メタ)アクリル酸、及び/又は無水マレイン酸、及び
- 1~45質量%、特に10~40質量%のn-ブチルアクリレート及び/又は2-エチルヘキシルアクリレート
から構成されるコポリマーが特に好ましい。
他の好ましい(メタ)アクリレートは、メチル、エチル、プロピル、イソブチル及びtert-ブチルエステルである。
これらと一緒に使用することもできるコモノマーは、ビニルエステル及びビニルエーテルである。
上記のエチレンコポリマーは、それ自体が公知のプロセスによって、好ましくは高圧及び高温でのランダム共重合によって調製することができる。適切なプロセスは周知である。
他の好ましいエラストマーは、その調製が、例えば、Blackleyによる論文「乳化重合」に記載されている乳化ポリマーである。使用できる乳化剤及び触媒は、それ自体公知である。
原則として、均一に構造化されたエラストマー、又はシェル構造を持つエラストマーを使用することが可能である。シェルタイプの構造は、個々のモノマーの添加順序によって決定される。ポリマーの形態も、この添加順序によって影響を受ける。
エラストマーのゴム画分を調製するためにここで単に例として挙げられるモノマーは、n-ブチルアクリレート及び2-エチルヘキシルアクリレートなどのアクリレート、対応するメタクリレート、ブタジエン及びイソプレン、並びにこれらの混合物である。これらのモノマーは、スチレン、アクリロニトリル、ビニルエーテルなどの他のモノマー、及びメチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート又はプロピルアクリレートなどの他のアクリレート又はメタクリレートと共重合させることができる。
エラストマーの(0℃未満ガラス転移温度を有する)軟質相又はゴム相は、コア、外被、又は(その構造が2つを超えるシェルを持つエラストマーの場合には)中間シェルであってもよい。1を超えるシェルを有するエラストマーはまた、ゴム相から構成される1つを超えるシェルを有していてもよい。
エラストマーの構造にゴム相以外に(ガラス転移温度が20℃を超える)1つ以上の硬質成分が含まれる場合、これらは通常、主要なモノマーとして、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、又はメチルアクリレート、エチルアクリレート又はメチルメタクリレートなどのアクリレート又はメタクリレートを重合させることにより調製される。これらに加えて、他のコモノマーを比較的少量で使用することも可能である。
場合によっては、表面に反応性基を有する乳化ポリマーを使用することが有利であることが証明されている。このタイプの基の例は、エポキシ、カルボキシ、潜在カルボキシ、アミノ及びアミド基、並びに一般式
(式中、置換基は以下のように定義できる:
R10は水素又はC1~C4-アルキル基であり、
R11は水素、C1~C8-アルキル基又はアリール基、特にフェニルであり、
R12は水素、C1~C10-アルキル基、C6~C12-アリール基又は-OR13であり、
R13は、任意にOを含む基又はNを含む基による置換を有することができる、C1~C8-アルキル基又はC6~C12-アリール基であり、
Xは化学結合、C1~C10-アルキレン基又はC6~C12-アリレン基、又は
であり、
YはO-Z又はNH-Zであり、
ZはC1~C10-アルキレン基又はC6~C12-アリレン基である)
のモノマーの併用によって導入される官能基である。
R10は水素又はC1~C4-アルキル基であり、
R11は水素、C1~C8-アルキル基又はアリール基、特にフェニルであり、
R12は水素、C1~C10-アルキル基、C6~C12-アリール基又は-OR13であり、
R13は、任意にOを含む基又はNを含む基による置換を有することができる、C1~C8-アルキル基又はC6~C12-アリール基であり、
Xは化学結合、C1~C10-アルキレン基又はC6~C12-アリレン基、又は
YはO-Z又はNH-Zであり、
ZはC1~C10-アルキレン基又はC6~C12-アリレン基である)
のモノマーの併用によって導入される官能基である。
EP-A 208 187に記載されているグラフトモノマーも、表面に反応性基を導入するのに適している。
他の例としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、及び置換アクリレート又はメタクリレート、例えば(N-tert-ブチルアミノ)エチルメタクリレート、(N,N-ジメチルアミノ)エチルアクリレート、(N,N-ジメチルアミノ)メチルアクリレート及び(N,N-ジエチルアミノ)エチルアクリレートが挙げられる。
ゴム相の粒子もまた架橋されていてよい。架橋モノマーの例は、1,3-ブタジエン、ジビニルベンゼン、フタル酸ジアリル及びジヒドロジシクロペンタジエニルアクリレート、並びにEP-A 50 265に記載されている化合物である。
グラフト結合モノマーとして知られているモノマー、すなわち、重合中に異なる速度で反応する2つ以上の重合可能な二重結合を有するモノマーを使用することもまた可能である。少なくとも1つの反応性基が他のモノマーとほぼ同じ速度で重合する一方で、他の(1又は複数の)反応性基が、例えば、著しくよりゆっくりと重合するこのタイプの化合物を使用することが好ましい。異なる重合速度は、ゴム中に特定の割合の不飽和二重結合を生じさせる。もし、他の相がこのタイプのゴムにグラフトされると、ゴムに存在する二重結合の少なくとも一部がグラフトモノマーと反応して化学結合を形成する、つまり、グラフトされた相は、そのグラフトの基部(base)に対して少なくともある程度の化学結合を有する。
このタイプのグラフト結合モノマーの例は、アリル基を含むモノマー、特にエチレン性不飽和カルボン酸のアリルエステル、例えば、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、マレイン酸ジアリル、フマル酸ジアリル及びイタコン酸ジアリル、並びにこれらのジカルボン酸の対応するモノアリル化合物である。これらに加えて、他にも多種多様な適切なグラフト結合モノマーがある。さらなる詳細については、ここで、例えば、米国特許第4 148 846号を参照することができる。
耐衝撃性改良ポリマー中のこれらの架橋性モノマーの割合は、耐衝撃性改良ポリマーに基づいて、一般に最大5質量%、好ましくは3質量%以下である。
いくつかの好ましい乳化ポリマーを以下に列記する。ここでは、コアと少なくとも1つの外殻を持ち、以下の構造を持つグラフトポリマーについて最初に言及することができる。
その構造が複数のシェルを有するグラフトポリマーの代わりに、1,3-ブタジエン、イソプレン及びn-ブチルアクリレート又はこれらのコポリマーから構成される均質性、すなわち、単一シェルのエラストマーを使用することも可能である。これらの生成物もまた、架橋モノマー又は反応性基を有するモノマーの併用によって調製することができる。
好ましい乳化ポリマーの例は、n-ブチルアクリレート-(メタ)アクリル酸コポリマー、n-ブチルアクリレート/グリシジルアクリレート又はn-ブチルアクリレート/グリシジルメタクリレートコポリマー、n-ブチルアクリレートで構成されるか、又はブタジエンに基づく内部コアと上記のコポリマーで構成される外被とを有するグラフトポリマー、及びエチレンと反応性基を供給するコモノマーとのコポリマーである。
記載されているエラストマーは、他の従来のプロセス、例えば、懸濁重合により調製されてもよい。
DE-A 37 25 576、EP-A 235 690、DE-A 38 00 603、及びEP-A 319 290に記載されているようなシリコーンゴムもまた好ましい。
もちろん、上記で挙げたタイプのゴムの混合物を使用することも可能である。
好ましくは、エラストマーは、
b1)成分B1)として、エチレンと、C3~12-オレフィン、C1~12-アルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及び無水マレイン酸から選択される少なくとも1つのモノマーとのコポリマー、
b2)成分B2)として、ポリエチレン又はポリプロピレン
から選択され、ここで、成分B1)及びB2)は無水マレイン酸でさらにグラフト化されてもよい。
b1)成分B1)として、エチレンと、C3~12-オレフィン、C1~12-アルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及び無水マレイン酸から選択される少なくとも1つのモノマーとのコポリマー、
b2)成分B2)として、ポリエチレン又はポリプロピレン
から選択され、ここで、成分B1)及びB2)は無水マレイン酸でさらにグラフト化されてもよい。
成分B1)は、1種以上の異なるコモノマー、好ましくは1~3種の異なるコポリマー、特に好ましくは1種又は2種の異なるコモノマーを含んでもよい。C3~12-オレフィンは、好ましくは末端の直鎖C3~12-オレフィン、特に好ましくはC3~8-オレフィンである。好適なオレフィンの例としては、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン及び1-オクテンが挙げられる。
一実施態様によれば、成分B)はポリエチレンではない。本発明の一実施態様によれば、成分B2)はポリエチレンではない。しかしながら、この実施態様において、成分B2)は、無水マレイン酸でグラフト化されたポリエチレンであることができる。また、ポリエチレンと、成分B1)及びB2)として挙げた他のエラストマーとの混合物を使用することも可能である。
C1~12-アルキル(メタ)アクリレートは、C1~12-アルキルラジカル、好ましくはC2~6-アルキルラジカル、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、エチルヘキシルラジカルを含む。好ましくは、アルキルアクリレートは重要である。
成分B1)のコポリマーにおいて、エチレンベース単位の割合は、好ましくは1質量%~99質量%、特に好ましくは60質量%~98質量%、特に好ましくは84質量%~96質量%である。
コモノマーには。以下の好ましい量が適用される:
C3~12-オレフィン:好ましくは99質量%~1質量%、特に好ましくは40質量%~10質量%、
C1~12-アルキル(メタ)アクリレート:好ましくは40質量%~2質量%、特に好ましくは30質量%~5質量%、
(メタ)アクリル酸:好ましくは40質量%~2質量%、特に好ましくは30質量%~5質量%、
無水マレイン酸:好ましくは3質量%~0.01質量%、特に好ましくは2質量%~0.1質量%。
C3~12-オレフィン:好ましくは99質量%~1質量%、特に好ましくは40質量%~10質量%、
C1~12-アルキル(メタ)アクリレート:好ましくは40質量%~2質量%、特に好ましくは30質量%~5質量%、
(メタ)アクリル酸:好ましくは40質量%~2質量%、特に好ましくは30質量%~5質量%、
無水マレイン酸:好ましくは3質量%~0.01質量%、特に好ましくは2質量%~0.1質量%。
コモノマーの総量は、好ましくは1質量%~99質量%、特に好ましくは2質量%~40質量%の範囲である。
成分B1)のコポリマーは、ランダムコポリマー又はブロックコポリマーであってもよい。前者は、結晶化し、したがって物理的に架橋する主ポリマー(ポリエチレン)からなり、このポリマーの結晶化度は、最終成形材料中の結晶がもはや直接接触しないように、鎖に沿ってランダムに組み込まれたコモノマーによって減少する。そして、従来のエラストマーと同様に、絶縁された架橋点として機能する。
ブロックコポリマーでは、分子内の硬質セグメント及び軟質セグメントが大きく異なる。熱可塑性エラストマーにおいて、材料は、特定の温度未満で連続相と不連続相に分解される。後者がそのガラス温度未満になると、今度はそれが架橋点として機能する。
成分B1)のコポリマーはまた、無水マレイン酸でグラフト化されてもよい。グラフト化に使用される無水マレイン酸は、成分B1)のコポリマーに基づいて、好ましくは5質量%~0.005質量%、特に好ましくは3質量%~0.01質量%の量で使用される。成分B1)のグラフト化コポリマーにおいて、無水マレイン酸の割合は、成分B1)の非グラフト化コポリマーに基づいて、好ましくは2質量%~0.1質量%の範囲である。
成分B1)は、好ましくは0.1~20cm3/10分、特に好ましくは0.1~15cm3/10分のメルトフローインデックス(MVR)(ISO1133従って、190℃/2.16kg)値を有する。
成分B1)に代えて又はそれに加えて、成分B2)として使用可能なものは、ポリエチレン又はポリプロピレン又は両者の混合物である。この成分B2)はまた、無水マレイン酸でグラフト化されてもよく、ここで、ポリオレフィンに基づく無水マレイン酸の割合は、5質量%~0.005質量%、特に好ましくは2質量%~0.1質量%である。
成分B2)は、好ましくは0.1~20cm3/10分、特に好ましくは0.1~15cm3/10分のMVR(ISO1133従って、190℃/2.16kg)値を有する。
「エラストマー」という用語は、任意に無水マレイン酸でグラフト化されてもよい成分B1)及びB2)を記載する。好ましくは、熱可塑性エラストマー(TPE)が重要である。室温では、TPEは従来のエラストマーに匹敵する挙動を示すが、加熱すると塑性変形するため、熱可塑性挙動を示す。
また、本発明によれば、成分B1)及びB2)の混合物も使用可能である。これらは特にエラストマーアロイ(ポリブレンド)である。
熱可塑性エラストマーは、通常、「軟質」エラストマー成分及び「硬質」熱可塑性成分を含むコポリマーである。そのため、それらの特性は、エラストマーと熱可塑性物質の間にある。
ポリオレフィンエラストマー(POE)は、例えばメタロセン触媒を使用して重合され、例えばエチレンプロピレンエラストマー(EPRまたはEPDM)が含まれる。
最も一般的なポリオレフィンエラストマーは、エチレンとブテン又はエチレンとオクテンのコポリマーである。
成分C)として好適なエラストマーのさらなる詳細については、US 5,482,997、US 5,602,200、US 4,174,358及びWO 2005/014278 A1を参照することができる。
好適なエラストマーの例は、例えば、Lyondellbasell社からLucalen A2540D及びLucalen A2700Mの名称で入手可能である。Lucalen A2540Dは、ブチルアクリレートコモノマーを含む低密度ポリエチレンである。6.5質量%のブチルアクリレート割合で、密度は0.923g/cm3で、ビカット軟化温度は85℃で、融点は103℃である。
Lucalen A2700Mは、同様にブチルアクリレートコモノマーを含む低密度ポリエチレンである。密度は0.924g/cm3で、ビカット軟化温度は60℃で、融点は95℃である。
ExxonMobil社からのポリマー樹脂 Exxelor(商標)VA 1801は、、反応性押出成形により無水マレイン酸で官能化された半結晶性のエチレンコポリマーであり、中程度の粘度を有する。ポリマー主鎖は完全に飽和している。密度は0.880g/cm3であり、無水マレイン酸の割合は、典型的には0.5質量%~1.0質量%の範囲である。
熱可塑性成形組成物は、成分Dとして、0~60質量%、好ましくは0~50質量%、より好ましくは0~40質量%の少なくとも1種の繊維状及び/又は粒子状フィラーを含有する。
好ましくは、成分Dは、ガラス繊維を含み、10~60質量%、より好ましくは15~50質量%、最も好ましくは20~40質量%の量で存在する。
成分Dが存在する場合、成分Aの最大量は、成分A~Eの総量が依然として100質量%となるように、成分Dの最小量によって減少する。
挙げられる繊維状又は粒子状フィラーは、炭素繊維、ガラス繊維、ガラスビーズ、非晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、チョーク、粉末状石英、マイカ、硫酸バリウム及び長石である。
挙げられる好ましい繊維状フィラーは、炭素繊維、アラミド繊維及びチタン酸カリウム繊維であり、Eガラスの形態のガラス繊維が特に好ましい。これらは、ロービングとして又は市販のチョップされたガラスの形態で使用されることができる。
繊維状フィラーは、熱可塑性物質との適合性を改善するために、シラン化合物で表面前処理されていてもよい。
好適なシラン化合物は、一般式:
(X-(CH2)n)k-Si-(O-CmH2m+1)4-k
(式中、置換基は以下のように定義される:
(X-(CH2)n)k-Si-(O-CmH2m+1)4-k
(式中、置換基は以下のように定義される:
nは、2~10、好ましくは3~4の整数であり、
mは、1~5、好ましくは1~2の整数であり、
kは、1~3の整数、好ましくは1である)
を有する。
mは、1~5、好ましくは1~2の整数であり、
kは、1~3の整数、好ましくは1である)
を有する。
好ましいシラン化合物は、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノブチルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン及びアミノブチルトリエトキシシラン、及びまた置換基Xとしてグリシジル基を含む対応するシランである。
表面コーティングに一般的に使用されるシラン化合物の量は、0.01~2質量%、好ましくは0.025~1.0質量%、特に0.05~0.5質量%(成分D)に基づく)である。
針状の鉱物フィラーも適している。本発明の目的のために、針状の鉱物フィラーは、強く発達した針状の特性を有する鉱物フィラーである。一例は、針状珪灰石である。鉱物のL/D(長さ対直径)比は、好ましくは8:1~35:1、好ましくは8:1~11:1である。鉱物フィラーは、任意に、上述のシラン化合物で前処理されてよいが、前処理は必須ではない。
挙げられる他のフィラーは、カオリン、焼成カオリン、珪灰石、タルク及びチョーク、及びまた、薄板状又は針状のナノフィラーでもあり、これらの量は、好ましくは0.1~10%である。この目的のための好ましい材料は、ベーマイト、ベントナイト、モンモリロナイト、バーミキュライト、ヘクトライト及びラポナイトである。薄板状ナノフィラーは、先行技術の方法により、有機バインダーとの良好な適合性を得るように有機的に修飾されている。本発明のナノ複合体への薄板状又は針状のナノフィラーの添加は、機械的強度のさらなる増加をもたらす。
本発明の成形組成物は、成分Eとして、0~25質量%、好ましくは0~20質量%、より好ましくは0~15質量%のさらなる添加剤を含有することができる。
さらなる添加剤を使用する場合、最小量は、好ましくは0.1質量%、より好ましくは0.25質量%、最も好ましくは0.5質量%である。
本発明の熱可塑性成形組成物は、成分Eとして、従来の処理助剤、さらなる安定剤、酸化遅延剤、熱分解及び紫外線分解に反作用する薬剤、滑剤及び離型剤、着色剤、例えば染料及び顔料、核剤、可塑剤等を含み得る。
本発明の成形組成物は、成分E1)として、0.05~3質量%、好ましくは0.1~1.5質量%、特に0.1~1質量%の滑剤を含むことができる。
Al塩、アルカリ金属塩、又はアルカリ土類金属塩、又は10~44個の炭素原子、好ましくは12~44個の炭素原子を有する脂肪酸のエステル又はアミドが好ましい。
金属イオンは、好ましくはアルカリ土類金属及びAlであり、特に好ましくは、Ca又はMgである。
好ましい金属塩は、ステアリン酸Ca及びモンタン酸Ca、並びにステアリン酸Alである。
様々な塩の混合物を任意の所望の混合比で使用することも可能である。
カルボン酸は一塩基性又は二塩基性であり得る。挙げられる例は、ペラルゴン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、マルガリン酸、ドデカン二酸、ベヘン酸、及び特に好ましくはステアリン酸、カプリン酸、及びまたモンタン酸(30~40個の炭素原子を有する脂肪酸の混合物)である。
脂肪族アルコールは一価から四価であり得る。アルコールの例としては、n-ブタノール、n-オクタノール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトールが挙げられ、グリセロール及びペンタエリスリトールが好ましい。
脂肪族アミンは、一塩基性から三塩基性であり得る。これらの例としては、ステアリルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、及びジ(6-アミノヘキシル)アミンが挙げられ、エチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミンが特に好ましい。好ましいエステル又はアミドは相応に、グリセロールジステアレート、グリセロールトリステアレート、エチレンジアミンジステアレート、グリセロールモノパルミテート、グリセロールトリラウレート、グリセロールモノベヘネート、及びペンタエリスリトールテトラステアレートである。
任意の所望の混合比での、様々なエステル又はアミドの混合物、又はエステルをアミドと組み合わせた混合物を使用することも可能である。
本発明による成形材料は、成分Eとして、組成物の総質量に基づいて、好ましくは0.01質量%~3質量%、特に好ましくは0.02質量%~2質量%、特に0.05質量%~1.0質量%の少なくとも1種の熱安定剤を含むことができる。
熱安定剤は、好ましくは、銅化合物、二級芳香族アミン、立体障害フェノール、ホスファイト、ホスホナイト及びそれらの混合物から選択される。
成分Eとして、0.05~3質量%、好ましくは0.1~2質量%、特に0.1~1質量%の少なくとも1種の立体障害フェノール酸化防止剤を使用することができる。
この成分Eは、好ましくは500g/molを超え、より好ましくは1000g/molを超える分子量を有する。さらに、成分Cは、好ましくは高い熱安定性、例えば、TGA(熱質量分析)実験(10℃/分で40℃~120℃、後の温度を15分間等温、続いて20℃/分で120℃~600℃)において300℃窒素下で測定した、最大5%の質量損失、より好ましくは最大2%の質量損失を示す。
成分Eは、立体障害性基として、少なくとも1つの分岐状C3~12-アルキル基で置換されたフェノール基を好ましくは少なくとも1つ、より好ましくは少なくとも2つ有する。置換されたフェノール基は、成分Eの構造と共有結合している。
好適な立体障害性フェノールEは、原則として、フェノール構造を有し、フェノール環上に少なくとも1つの嵩高い基を有するあらゆる化合物である。嵩高い基は、例えば、分岐状C3~12-アルキル基、好ましくは分岐状C3~6-アルキル基、より好ましくはイソプロピル基又はtert.-ブチル基である。
例えば、下式の化合物を使用することが好ましい、
(式中、R1及びR2は、アルキル基、置換アルキル基、又は置換トリアゾール基であり、ラジカルR1及びR2は同一又は異なっていてもよく、R3は、アルキル基、置換アルキル基、アルコキシ基、又は置換アミノ基である)。アルキル及びアルコキシ残基は、好ましくは1~12個の炭素原子、好ましくは1~6個の炭素原子を有する。置換基は、好ましくはC1~12-アルキル、より好ましくはC1~6-アルキル、最も好ましくはC1~4-アルキルである。好ましくは、R1~R3の少なくとも1つは、上記で定義されたような嵩高い基である。
上述のタイプの酸化防止剤は、例えばDE-A 27 02 661(US-A 4 360 617)に記載されている。
好ましい立体障害フェノールの別の群は、好ましくはフェニル基上に少なくとも1つの嵩高い基を有する、置換フェニルカルボン酸、特に置換フェニルプロピオン酸に由来するものによって提供される。これらは、好ましくはフェニル基上に少なくとも1つの嵩高い基を有する、その構造中に少なくとも1つ、好ましくは2つの共有結合した置換フェニルカルボン酸単位(単数又は複数)を含む。
好ましいフェニルカルボン酸は、フェニル-C1~12-カルボン酸であり、より好ましくはフェニル-C2~6-カルボン酸である。フェニル基は、好ましくは、上記に示したように、フェノール環上に少なくとも1つの嵩高い基を有するフェノール基である。したがって、上記の立体障害性フェノールは、好ましくはC1~12-アルカンカルボン酸、より好ましくは直鎖状C2~6-アルカンカルボン酸と共有結合している。
この部類からの特に好ましい化合物は、下記の式の化合物である、
(式中、R4、R5、R7、及びR8は、互いに独立して、それ自体が置換基(そのうち少なくとも1個が嵩高い基である)を有し得るC1~C8-アルキル基であり、R6は、1~10個の炭素原子を有し、その主鎖がC-O結合を有し得る二価の脂肪族ラジカルである)。
これらの式に対応する好ましい化合物は、
以下のすべては立体障害性フェノールの例として挙げられるものである:
2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、1,6-ヘキサンジオールビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](BASF SE社製のIrganox(登録商標)1010)、ジステアリル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネート、2,6,7-トリオキサ-1-ホスファビシクロ[2.2.2]オクタ-4-イルメチル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル-3,5-ジステアリルチオトリアジルアミン、2-(2’-ヒドロキシ-3’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシメチルフェノール、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルジメチルアミン。
2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、1,6-ヘキサンジオールビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](BASF SE社製のIrganox(登録商標)1010)、ジステアリル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネート、2,6,7-トリオキサ-1-ホスファビシクロ[2.2.2]オクタ-4-イルメチル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメート、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル-3,5-ジステアリルチオトリアジルアミン、2-(2’-ヒドロキシ-3’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシメチルフェノール、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルジメチルアミン。
特に有効であることが証明され、したがって好ましく使用される化合物は、特に良好な適合性を有する、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、1,6-ヘキサンジオールビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(Irganox(登録商標)259)、ペンタエリトリチルテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、そしてまたN,N’-ヘキサメチレンビス-3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナミド(Irganox(登録商標)1098)、並びに上記のBASF SE社製のIrganox(登録商標)245及びIrganox(登録商標)1010である。
場合によっては、特に長期間にわたる拡散光での保存時の色堅牢度を評価する場合、フェノール性ヒドロキシ基に関してオルト位に1つ以下の立体障害基を有する立体障害フェノールは、特に有利であることが証明されている。
さらに、十分に高い分子量、好ましくは500g/molを超え、特に1000g/molを超える分子量も有する立体障害フェノール酸化防止剤を使用することが有利である。さらに、好ましくは、それらは、窒素雰囲気下で300℃まで2%未満の分解というTGA(熱重量分析)により測定される高い熱安定性を示す。
本発明の成形組成物は、成分E2として、0.05~3質量%、好ましくは0.1~1.5質量%、特に0.1~1質量%の、銅安定剤、好ましくはCu(I)ハライド、特にアルカリ金属ハライド、好ましくはKIとの混合物(特に1:4の比で)、又は立体障害フェノール、又はこれらの混合物を含むことができる。
使用される好ましい一価銅の塩は、酢酸第一銅、塩化第一銅、臭化第一銅、及びヨウ化第一銅である。材料は、ポリアミドに基づいて、5~500ppm、好ましくは10~250ppmの量の銅でこれらを含む。
銅がポリアミド中に分子分布を持って存在する場合、特に有利な特性が得られる。ポリアミド、一価銅の塩、固体均一溶液の形態でのアルカリ金属ハロゲン化物を含む濃縮物を添加する場合、これは達成される。例えば、典型的な濃縮物は、79~95質量%のポリアミドと、21~5質量%のヨウ化銅又は臭化銅及びヨウ化カリウムから構成される混合物から構成される。固体均一溶液中の銅の濃度は、溶液の総質量に基づいて、好ましくは0.3~3質量%、特に0.5~2質量%であり、ヨウ化第一銅のヨウ化カリウムに対するモル比は、1~11.5、好ましくは1~5である。
濃縮物に適したポリアミドは、ホモポリアミド及びコポリアミド、特にナイロン-6である。
本発明の好ましい実施態様によれば、成形組成物は、銅、特に銅安定剤、例えばCu/(I)ハライド、及びCu(I)ハライドとアルカリ金属ハライドの組み合わせを含まない。
より好ましくは、本発明の熱可塑性成形組成物は、金属ハロゲン化物を含まない。エレクトロモビリティ、電化及び接続性は、ほぼ全ての産業において増加傾向にあるため、金属ハロゲン化物を含まないシステム、いわゆるエレクトロフレンドリー(electro-friendly)システムに高い関心が寄せられている。
したがって、熱可塑性成形組成物は、好ましくは金属ハロゲン化物、特にCuハライド及びアルカリ金属ハライドを含まない。
本発明の成形組成物は、0.001~10質量%、好ましくは0.05~5質量%、特に0.1~2.5質量%の、最大10μmの粒径(d50値)を有する鉄粉を含むことができる。この鉄粉は好ましくはペンタカルボニル鉄の熱分解によって得ることができる。
鉄は多くの同素体で存在する:
1.α-Fe(フェライト)は空間中心の(space-centered)立方格子を形成し、磁化可能で、少量の炭素を溶解し、最大928℃での純鉄で生成する。770℃(キュリー温度)で強磁性を失い常磁性になる。770~928℃の範囲の温度での鉄はβ-Feとも呼ばれる。常温及び少なくとも13000MPaの圧力では、α-Feは、体積が約0.20cm3/mol減少し、密度(20000MPaで)が7.85から9.1に増加するいわゆるε-Feとなる;
2.γ-Fe(オーステナイト)は面心立方格子を形成し、非磁性であり、多量の炭素を溶解し、928~1398℃の範囲の温度でのみ観察される;
3.δ-鉄は、空間中心で、1398℃から1539℃の融点まで存在する。
1.α-Fe(フェライト)は空間中心の(space-centered)立方格子を形成し、磁化可能で、少量の炭素を溶解し、最大928℃での純鉄で生成する。770℃(キュリー温度)で強磁性を失い常磁性になる。770~928℃の範囲の温度での鉄はβ-Feとも呼ばれる。常温及び少なくとも13000MPaの圧力では、α-Feは、体積が約0.20cm3/mol減少し、密度(20000MPaで)が7.85から9.1に増加するいわゆるε-Feとなる;
2.γ-Fe(オーステナイト)は面心立方格子を形成し、非磁性であり、多量の炭素を溶解し、928~1398℃の範囲の温度でのみ観察される;
3.δ-鉄は、空間中心で、1398℃から1539℃の融点まで存在する。
金属鉄は、一般に銀白色であり、密度が7.874(重金属)、融点が1539℃、沸点が2880℃、比熱(18~100℃)が約0.5g-1K-1、引張強度が220~280N/mm2である。これらの値は化学的に純粋な鉄に適用される。
鉄の工業生産には、鉄鉱石、鉄鋼スラグ、焼成パイライト、又は高炉ダストなどの製錬、及びスクラップ及び合金の再製錬が使用される。
本発明の鉄粉は、好ましくは150℃~350℃の温度で、ペンタカルボニル鉄の熱分解によって製造される。このようにして得られる粒子は、好ましい球状を有し、したがって球状又はほぼ球状である(使用される別の用語は、spheroliticである)。
好ましい鉄粉は、以下に記載する粒度分布を有する。ここでの粒度分布は、非常に希薄な水性懸濁液中(例えば、Beckmann LS13320を使用する)のレーザー散乱によって決定される。以下に記載される粒径(及び分布)は、任意に、粉砕及び/又は篩い分けによって得ることができる。
ここで、dXXは、粒子の総体積のXX%が記載の値よりも小さいことを意味する。
d50値:最大10μm、好ましくは1.6~8μm、特に2.9~7.5μm、極めて特に3.4~5.2μmであり、
d10値:好ましくは1~5μm、特に1~3μm、極めて特に1.4~2.7μmであり、
d90値:好ましくは3~35μm、特に3~12μm、極めて特に6.4~9.2μmである。
d10値:好ましくは1~5μm、特に1~3μm、極めて特に1.4~2.7μmであり、
d90値:好ましくは3~35μm、特に3~12μm、極めて特に6.4~9.2μmである。
鉄粉は、好ましくは97~99.8g/100g、好ましくは97.5~99.6g/100gの鉄含有量を有する。他の金属の含有量は、好ましくは1000ppm未満、特に100ppm未満、極めて特に10ppm未満である。
Fe含有量は、通常、赤外分光法で決定される。
C含有量は、好ましくは0.01~1.2g/100g、好ましくは0.05~1.1g/100g、特に0.4~1.1g/100gである。好ましい鉄粉中のこのC含有量は、熱分解プロセスの後に水素を用いて還元しない粉末の含有量に対応する。
炭素含有量は、通常、試料を酸素の流れの中で燃焼させ、その後、ASTM E1019に基づく方法により、IRを用いて、生じたCO2ガスを検出する(Juwe社のLeco CS230又はCS-mat 6250によって)ことによって決定される。
窒素含有量は、好ましくは最大1.5g/100g、好ましくは0.01~1.2g/100gである。
酸素含有量は、好ましくは最大1.3g/100g、好ましくは0.3~0.65g/100gである。
N及びOは、グラファイト炉で試料を約2100℃に加熱することによって決定される。ここで、試料から得られた酸素はCOに変換され、IR検出器によって測定される。反応条件下でN含有化合物から遊離したNは、キャリアガスとともに排出され、TCD(熱伝導度検出器)により検出及び記録される(いずれもASTM E1019に基づく方法)。
タップ密度は、好ましくは2.5~5g/cm3、特に2.7~4.4g/cm3である。これは一般に、例えば粉末を容器に入れ、振動により圧縮したときの密度を意味する。さらに好ましい鉄粉は、リン酸鉄、亜リン酸鉄、又はSiO2で表面コーティングされたものであり得る。
DIN ISO 9277によるBET表面積は、好ましくは0.1~10m2/g、特に0.1~5m2/g、好ましくは0.2~1m2/g、特に0.4~1m2/gの範囲である。
鉄粒子の特に良好な分散を達成するために、ポリマーを含むマスターバッチを使用してもよい。この目的に適したポリマーは、ポリオレフィン、ポリエステル、又はポリアミドであり、ここではマスターバッチポリマーが成分Aと同じであることが好ましい。ポリマー中の鉄の質量割合は、一般に15~80質量%であり、好ましくは20~40質量%である。
挙げることができるUV安定剤は、その使用量が成形組成物に基づいて一般に2質量%以下であり、様々な置換レゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、及びベンゾフェノンである。ニグロシンも使用できる。
着色剤として添加することができる材料は、無機顔料、例えば二酸化チタン、ウルトラマリンブルー、酸化鉄及びカーボンブラック、及びまた有機顔料、例えばフタロシアニン、キナクリドン、ペリレン、及びまた染料、例えばアントラキノンである。
核剤として使用することができる材料は、ナトリウムフェニルホスフィナート、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、及びまた好ましくはタルクである。
熱可塑性成形組成物は、成分Eとして、難燃剤をさらに含有することができる。
成分Eとして、熱可塑性成形材料は、1.0~10.0質量%、好ましくは2.0~6.0質量%、特に3.0~5.0質量%の、難燃剤としての一般式(IX)又は(X)の少なくとも1種のホスファゼンを含むことができる。
この成分Eの最小量は、少なくとも1.0質量%、好ましくは2.0質量%、特に3.0質量%である。
この成分Eの最大量は、10.0質量%、好ましくは6.0質量%、特に好ましくは5.0質量%である。
「ホスファゼン」とは、一般式(IX)の環状ホスファゼン、
(式中、mは3~25の整数であり、R4及びR4’は同一又は異なり、C1~C20-アルキル-、C6~C30-アリール-、C6~C30-アリールアルキル-、又はC6~C30-アルキル-置換アリールを表す)、又は一般式(X)の直鎖ホスファゼン、
(式中、nは3~1000を表し、Xは-N=P(OPh)3又は-N=P(O)OPhを表し、Yは-P(OPh)4又は-P(O)(OPh)2を表す)を意味すると理解される。
そのようなホスファゼンの製造は、EP-A 0 945 478に記載されている。
特に好ましいのは、式(XI)の式P3N3C36の環状フェノキシホスファゼン、
フェニルラジカルは、任意に置換されてもよい。本出願の文脈におけるホスファゼンは、Mark,J.A.,Allcock,H.R.,West,R.,Inorganic Polymers,Prentice Hall International,1992年,61~141頁に記載されている。
成分Eとして好ましく使用されるのは、少なくとも3つのフェノキシホスファゼン単位を有する環状フェノキシホスファゼンである。対応するフェノキシホスファゼンは、例えばUS 2010/0261818の段落[0051]~[0053]に記載されている。特にその中の式(I)が参照される。対応する環状フェノキシホスファゼンは、さらにEP-A-2 100 919に、特にその段落[0034]~[0038]に記載されている。製造は、EP-A-2 100 919の段落[0041]に記載されているように行われてもよい。本発明の一実施態様において、環状フェノキシホスファゼンのフェニル基は、C1~4-アルキルラジカルによって置換されてもよい。純粋なフェニルラジカルが関連する場合が好ましい。
環状ホスファゼンのさらなる説明については、Roempp Chemie Lexikon,第9版,キーワード「ホスファゼン」が参照される。製造は例えば、PCl5及びNH4Clから得ることができるシクロホスファゼンを介して行われ、ここで、環状ホスファゼンの塩素基が、フェノールとの反応によってフェノキシ基に置き換えられている。
環状フェノキシホスファゼン化合物は、例えば、Allcock,H.R.,Phosphorus-Nitrogen Compounds(Academic Press,1972年)、及びMark,J.E.,Allcock,H.R.,West,R.,Inorganic Polymers(Prentice Hall,1992年)、H.R.Allcockに記載されているように製造される。
成分Eは、好ましくは、3個及び4個のフェノキシホスファゼン単位を有する環状フェノキシホスファゼンの混合物である。3個のフェノキシホスファゼン単位を含む環の、4個のフェノキシホスファゼン単位を含む環に対する質量比は、好ましくは約80:20である。フェノキシホスファゼン単位のより大きな環が同様に存在し得るが、より少量である。好適な環状フェノキシホスファゼンは、伏見製薬株式会社から、ラビトル(登録商標)FP-100の商品名で購入できる。これは、融点が110℃、リン含有量が13.4%、及び窒素含有量が6.0%の艶なし白色/黄色がかった固体である。3個のフェノキシホスファゼン単位を含む環の割合は、少なくとも80.0質量%である。
熱可塑性成形材料は、好ましくは1.0~6.0質量%、好ましくは2.5~5.5質量%、特に3.0~5.0質量%の、難燃剤としての、リン酸又はポリリン酸の少なくとも1つの脂肪族又は芳香族エステルを含むことができる。
この理由のため、70℃~150℃の融点を有する固体の非移動性リン酸エステルが特に好ましい。これにより、生成物の計量が容易になり、成形材料に呈する移動が著しく少なくなる。特に好ましい例は、市販されているリン酸エステル、大八化学工業株式会社のPX-200(登録商標)(CAS:139189-30-3)、又はICL-IP社のSol-DP(登録商標)である。フェニル基で適切に置換されたさらなるリン酸エステルは、これによって好ましい溶融範囲が達成される場合に考慮できる。一般的な構造式は、芳香環上のオルト位又はパラ位の置換パターンに応じて、以下のとおりである:
nは0~7であるが、好ましくは0であり、
R2~6はH、メチル、エチル又はイソプロピルであるが、好ましくはメチルであり、R6は、好ましくはR4及びR5と同一であり、
mは、同一でもよいが、同一である必要はなく、1、2、3、4及び5であるが、好ましくは2であり、
R’’はH、メチル、エチル又はシクロプロピルであるが、好ましくはメチル及びHである)。
PX-200が具体例として挙げられる。
ポリリン酸の少なくとも1つの芳香族エステルを用いる場合が、特に好ましい。そのような芳香族ポリホスフェートは、例えば、大八化学工業株式会社からPX-200の商品名で購入できる。
本発明による熱可塑性成形材料は、成分Eとして、5.0~30.0質量%、好ましくは10.0~25.0質量%、特に12.0~20.0質量%、例えば約16.0質量%の、難燃剤としての、以下に記載される少なくとも1種の金属ホスフィネート又はホスフィン酸塩を含むことができる。
成分Eの好ましい難燃剤の例は、次亜リン酸に由来する金属ホスフィネートである。例えば、金属としてMg、Ca、Al、又はZnを有する次亜リン酸の金属塩が使用されてもよい。ここでは、次亜リン酸アルミニウムが特に好ましい。
式(I)のホスフィン酸塩又は/及び式(II)のジホスフィン酸塩又はそれらのポリマーも適している
(式中、R1、R2は、同一又は異なり、水素、直鎖又は分岐のC1~C6-アルキル、及び/又はアリールを表し;
R3は、直鎖又は分岐のC1~C10-アルキレン、C6~C10-アリーレン、-アルキルアリーレン又は-アリールアルキレンを表し;
Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K及び/又はプロトン化窒素塩基を表し;
mは1~4であり;nは1~4であり;xは1~4であり、好ましくは、mは3であり、xは3である)。
R3は、直鎖又は分岐のC1~C10-アルキレン、C6~C10-アリーレン、-アルキルアリーレン又は-アリールアルキレンを表し;
Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K及び/又はプロトン化窒素塩基を表し;
mは1~4であり;nは1~4であり;xは1~4であり、好ましくは、mは3であり、xは3である)。
好ましくは、R1、R2は同一又は異なり、水素、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、tert.-ブチル、n-ペンチル及び/又はフェニルを表す。
好ましくは、R3は、メチレン、エチレン、n-プロピレン、イソプロピレン、n-ブチレン、tert-ブチレン、n-ペンチレン、n-オクチレン又はn-ドデシレン、フェニレン又はナフチレン;メチルフェニレン、エチルフェニレン、tert-ブチルフェニレン、メチルナフチレン、エチルナフチレン又はtert-ブチルナフチレン;フェニルメチレン、フェニルエチレン、フェニルプロピレン又はフェニルブチレンを表す。
特に好ましくは、R1、R2は水素、メチル、エチルであり、MはAlであり、次亜リン酸Alが特に好ましい。
ホスフィネートの製造は、好ましくは、水溶液から対応する金属塩を沈殿させることにより行われる。しかしながら、ホスフィネートは、担体材料として好適な無機金属酸化物又は硫化物(白色顔料、例えばTiO2、SnO2、ZnO、ZnS、SiO2)の存在下で沈殿されてもよい。したがって、これにより、熱可塑性ポリエステル用のレーザーマーキング可能な難燃剤として用いることができる、表面修飾顔料が得られる。
置換されたホスフィン酸の金属塩を用いる場合が好ましい。ここでは、次亜リン酸と比較して1個又は2個の水素原子が、フェニル、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、イソオクチルに置き換えられており、又はラジカルR’-CH-OHが、R’-水素、フェニル、トリルに置き換えられている。金属は、好ましくは、Mg、Ca、Al、Zn、Ti、Feである。アルミニウムジエチルホスフィネート(DEPAL)が特に好ましい。
ホスフィン酸塩又はジホスフィン酸塩の説明については、DE-A 199 60 671及びDE-A 44 30 932及びDE-A 199 33 901が参照される。
さらなる難燃剤は、例えばハロゲン含有の難燃剤である。
好適なハロゲン含有の難燃剤は、好ましくは臭素化化合物、例えば臭素化ジフェニルエーテル、臭素化トリメチルフェニルインダン(DSB社のFR 1808)、テトラブロモビスフェノールA及びヘキサブロモシクロドデカンである。
好適な難燃剤は、好ましくは臭素化化合物、例えば構造式を有する臭素化オリゴカーボネート(Great Lakes社のBC 52又はBC 58)である。
特に好適なのは、下記式を有するポリペンタブロモベンジルアクリレート(例えば、ICL-IPからのFR 1025)であり、ここで、nは4を超える。
好ましい臭素化化合物は、さらに、下記式を有する、テトラブロモビスフェノールAとエポキシドとのオリゴマー反応生成物(n>3)(例えば、DSB社のFR 2300及び2400)を含む。
難燃剤として好ましく使用される臭素化オリゴスチレンは、トルエン中で蒸気圧浸透法により測定した、3~90、好ましくは5~60の平均重合度(数平均)を有する。環状オリゴマーも同様に好適である。本発明の好ましい実施態様において、臭素化オリゴマースチレン類、以下に示す式Iを有する、
(式中、Rは水素又は脂肪族ラジカル、特にアルキルラジカル、例えばCH2又はC2H5を表し、nは繰り返し鎖構築ブロックの数を表し、R1は、H、又は臭素、又は通常の遊離ラジカル形成剤の断片であってもよい)。
値nは、1~88、好ましくは3~58であってもよい。臭素化オリゴスチレンは、40.0~80.0質量%、好ましくは55.0~70.0質量%の臭素を含む。ポリジブロモスチレンを主成分とする製品が好ましい。この物質は、分解することなく溶融可能であり、例えばテトラヒドロフランに可溶である。前記物質は、例えばスチレンの熱重合(DT-OS 25 37 385従って)により得られるような、スチレンオリゴマーの環臭素化(任意に脂肪族水素化)により、又は好適な臭素化スチレンのフリーラジカルオリゴマー化により製造することができる。難燃剤の製造はまた、スチレンのイオン性オリゴマー化及びその後の臭素化によって行われてもよい。ポリアミドに難燃性を付与するために必要な臭素化オリゴスチレンの量は、臭素の含有量に依存する。本発明による成形材料中の臭素含有量は、2.0~30.0質量%、好ましくは5.0~12.0質量%である。
本発明による臭素化ポリスチレンは、典型的に、EP-A 047 549に記載されているプロセスによって得られる。
このプロセスによって得ることができる臭素化ポリスチレン、及び市販されている臭素化ポリスチレンは、主に環置換三臭化生成物である。n’(III参照)は、一般に42500~235000、好ましくは130000~135000の分子量に相当する、125~1500の値を有する。
臭素含有量(環置換臭素の含有量に基づく)は、一般に少なくとも50.0質量%、好ましくは少なくとも60.0質量%、特に65.0質量%である。
市販の粉末状製品は、一般に160℃~200℃のガラス転移温度を有し、例えばAlbemarle社からSAYTEX(登録商標)HP-7010の商品名、及びFerro CorporationからPyrocheck(登録商標)PB 68の商品名で購入できる。
臭素化オリゴスチレンと臭素化ポリスチレンとの混合物も、本発明による成形材料に使用することができ、その混合比は自由に選択することができる。
また、塩素含有難燃剤も好適であり、OxyChem社のDeclorane Plus(登録商標)が好ましい。
好ましくは、好適なハロゲン含有難燃剤は、環臭素化ポリスチレン、臭素化ポリベンジルアクリレート、臭素化ビスフェノールAエポキシドオリゴマー又は臭素化ビスフェノールAポリカーボネートである。
本発明の一実施態様において、本発明による熱可塑性成形材料には、ハロゲン含有難燃剤は使用されていない。
本発明の文脈において成分Eとして好適な難燃性メラミン化合物は、ガラス繊維充填ポリアミド成形材料に添加すると、燃焼性を低下させ、火災挙動に難燃的に影響し、その結果、UL 94試験及びグローワイヤー試験において特性が向上されるメラミン化合物である。
メラミン化合物は、例えば、メラミンボレート、メラミンホスフェート、メラミンスルフェート、メラミンピロホスフェート、メラム、メレム、メロン又はメラミンシアヌレート、又はこれらの混合物から選択される。
本発明に従って優先的に好適なメラミンシアヌレートは、好ましくは等モル量のメラミン(式I)とシアヌル酸/イソシアヌル酸(式Ia及びIb)との反応生成物である。
例えば、それは出発化合物の水溶液を90℃~100℃で反応させることにより得られる。市販の製品は、1.5~7μmの平均粒径d50及び50μm未満のd99値を有する白色粉末である。
さらに好適な化合物(しばしば、塩又は付加物としても記載される)は、メラミンスルフェート、メラミン、メラミンボレート、オキサレート、ホスフェートprim.、ホスフェートsec.及びピロホスフェートsec.、メラミンネオペンチルグリコールボレートである。本発明によれば、成形材料は、好ましくは、ポリマーメラミンホスフェート(CAS番号56386-64-2又は218768-84-4)を含まない。
これは、20~200の平均縮合度数n、及び1モルのリン原子当たり1.1~2.0モルの、メラミン、メラム、メレム、メロン、アンメリン、アンメリド、2-ウレイドメラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン及びジアミノフェニルトリアジンからなる群から選択される1,3,5-トリアジン化合物の1,3,5-トリアジン含有量を有する1,3,5-トリアジン化合物のポリリン酸メラミン塩を意味すると理解される。好ましくは、このような塩のn値は一般に40~150であり、1モルのリン原子当たりの1,3,5-トリアジン化合物の比は、好ましくは1.2~1.8である。さらに、EP-B1 095 030に従って製造される塩の10質量%の水性スラリーのpHは、一般に4.5を超え、好ましくは少なくとも5.0である。pHは、典型的には、25℃で25gの塩及び225gの浄水を300mlのビーカーに添加し、得られた水性スラリーを30分間撹拌し、その後pHを測定することにより決定される。なお、上述のn値、すなわち数平均縮合度は、31P固体NMRにより決定することができる。J.R.van Wazer,C.F.Callis,J.Shoolery及びR.Jones,J.Am.Chem.Soc.,78,5715,1956は、隣接するホスフェート基の数によって、オルトホスフェート、ピロホスフェート、ポリホスフェートを明確に区別できる独特の化学シフトを与えることを開示している。
好適なグアニジン塩は以下のものである:
gカーボネート(CAS番号:593-85-1)、
gシアヌレートprim.(CAS番号:70285-19-7)、
gホスフェートprim.(CAS番号:5423-22-3)、
gホスフェートsec.(CAS番号:5423-23-4)、
gスルフェートprim.(CAS番号:646-34-4)、
gスルフェートsec.(CAS番号:594-14-9)、
グアニジンペンタエリスリトールボレート(CAS番号なし)、
グアニジンネオペンチルグリコールボレート(CAS番号なし)、及び
ウレアホスフェートグリーン(CAS番号:4861-19-2)、
ウレアシアヌレート(CAS番号:57517-11-0)、
アンメリン(CAS番号:645-92-1)、
アンメリド(CAS番号:645-93-2)、
メレム(CAS番号:1502-47-2)、
メロン(CAS番号:32518-77-7)。
gカーボネート(CAS番号:593-85-1)、
gシアヌレートprim.(CAS番号:70285-19-7)、
gホスフェートprim.(CAS番号:5423-22-3)、
gホスフェートsec.(CAS番号:5423-23-4)、
gスルフェートprim.(CAS番号:646-34-4)、
gスルフェートsec.(CAS番号:594-14-9)、
グアニジンペンタエリスリトールボレート(CAS番号なし)、
グアニジンネオペンチルグリコールボレート(CAS番号なし)、及び
ウレアホスフェートグリーン(CAS番号:4861-19-2)、
ウレアシアヌレート(CAS番号:57517-11-0)、
アンメリン(CAS番号:645-92-1)、
アンメリド(CAS番号:645-93-2)、
メレム(CAS番号:1502-47-2)、
メロン(CAS番号:32518-77-7)。
本発明の文脈において、「化合物」は、例えばベンゾグアナミン自体及びその付加物/塩だけでなく、窒素置換誘導体及びその付加物/塩も意味するものと理解される。
また、アンモニウムポリホスフェート(NH4PO3)n(式中、nは約200~1000、好ましくは600~800である)、及び式IVのトリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(THEIC)、
好適な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、1,3,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、ピロメリット酸、メロファン酸、プレニト酸、1-ナフトエ酸、2-ナフトエ酸、ナフタレンジカルボン酸及びアントラセンカルボン酸が含まれる。
製造は、EP-A 584 567のプロセスに従って、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートと酸、そのアルキルエステル又はそのハロゲン化物との反応によって行われる。
このような反応生成物は、架橋されていてもよい、モノマーエステル及びオリゴマーエステルの混合物である。オリゴマー化度は、典型的に2~約100、好ましくは2~20である。THEIC及び/又はその反応生成物と、リン含有窒素化合物、特に(NH4PO3)n又はメラミンピロホスフェート又はポリマーメラミンホスフェートとの混合物を使用することが好ましい。例えば、(NH4PO3)nとTHEICとの混合比は、90.0~50.0:10.0~50.0、特に80.0~50.0:50.0~20.0であり、質量%はそのような化合物の混合物に基づくものである。
また、好適な難燃剤は、式Vのベンゾグアニジン化合物である、
式VIのアラントイン化合物、
好適な製品は、市販されているか、又はDE-A 196 14 424により得ることができる。
本発明に従って使用可能なシアノグアニジン(式VIII)は、例えば、カルシウムシアナミドを炭酸と反応させることにより得られ、生成したシアナミドはpH9からpH10で二量化して、シアノグアニジンを得る。
市販の製品は、209℃~211℃の融点を有する白色粉末である。
メラミンシアヌレート(例えば、BASF SE社のMelapur(登録商標)MC25)を使用することが特に好ましい。
さらに、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム及び類似の金属酸化物などの別個の金属酸化物を使用することも可能である。しかしながら、このような金属酸化物は、成分F中に既に存在するので、それらの使用を避けることが好ましい。ペンタブロモベンジルアクリレート及び三酸化アンチモン又は五酸化アンチモンの説明については、EP-A 0 624 626を参照することができる。
リン、例えば赤リンを難燃剤として使用することも可能である。赤リンは、例えばマスターバッチの形態で使用することができる。
下記式のジカルボン酸も考えられる、
(式中、R1~R4は、互いに独立して、ハロゲン又は水素を表し、但し、少なくとも1つのラジカルR1~R4はハロゲンを表し、
xは、1~3、好ましくは1、2であり、
mは、1~9、好ましくは、1~3、6、9、特に1~3であり、
nは2~3であり、
Mは、アルカリ土類金属、Ni、Ce、Fe、In、Ga、Al、Pb、Y、Zn、Hgである)。
xは、1~3、好ましくは1、2であり、
mは、1~9、好ましくは、1~3、6、9、特に1~3であり、
nは2~3であり、
Mは、アルカリ土類金属、Ni、Ce、Fe、In、Ga、Al、Pb、Y、Zn、Hgである)。
好ましいジカルボン酸塩は、ラジカルR1~R4が互いに独立してCl又は臭素又は水素であるもの、特に好ましくは全てのラジカルR1~R4がCl又は/及びBrであるものを含む。
金属Mとしては、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Zn、Feが好ましい。
このようなジカルボン酸塩は、市販されているか、又はUS 3,354,191に記載のプロセスに従って製造することができる。
また、成分Eとして、官能性ポリマーも使用可能である。これらは、例えば、難燃性ポリマーであってもよい。このようなポリマーは、例えばUS 8,314,202に記載されており、1,2-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]エタノン繰り返し単位を含む。炭素残基の量を増加させるためのさらに好適な官能性ポリマーは、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPPO)である。
本発明の熱可塑性成形組成物は、それ自体既知のプロセスにより、出発成分を従来の混合装置、例えばスクリュー式押出機、ブラベンダーミキサー、又はバンバリーミキサーで混合し、その後これを押し出すことにより製造することができる。押出成形後、押出成形物を冷却し、ペレット化することができる。また、個々の成分を予備混合し、その後、残りの出発材料を個別に及び/又は同様に混合物の形態で添加することも可能である。混合温度は、一般に200~320℃である。
これらの材料は、任意のタイプの繊維、ホイル、及び成形品の製造に適している。一部の例としては以下が挙げられる:例えば、自動車用途の押出パイプ(例えば、ブレーキ液パイプ)、ケーブル先導システム(cable leading systems)又はケーブル管理システム(ケーブルタイ、波付きパイプ)、靴底、ゴムパイプ製造用マトリックス(マンドレル)、スキーシューズ又はサッカーシューズなどスポーツ用品。
以下、実施例によって本発明をさらに説明する。
実施例I
可塑化PA 6/ポリオレフィンブレンドの調製、及びパイプ押出でのテスト
二軸押出機ZE40で、直径3mmを有する丸型ノズルを通して95kg/hで、以下の表1に示すポリマーを、表1に示す他の成分と一緒に配合させた。液体可塑剤を溶融ポリマーに直接添加した。ポリマー組成物の顆粒を得た。この顆粒を標準的な射出成形で加工して、引張棒又はプラークを得た。さらに、この顆粒から直径14.5cmのバーを押し出した。これらを押出し用途にテストした。射出成形は、250℃の溶融温度で行った。その結果を以下の表1に示す。
可塑化PA 6/ポリオレフィンブレンドの調製、及びパイプ押出でのテスト
二軸押出機ZE40で、直径3mmを有する丸型ノズルを通して95kg/hで、以下の表1に示すポリマーを、表1に示す他の成分と一緒に配合させた。液体可塑剤を溶融ポリマーに直接添加した。ポリマー組成物の顆粒を得た。この顆粒を標準的な射出成形で加工して、引張棒又はプラークを得た。さらに、この顆粒から直径14.5cmのバーを押し出した。これらを押出し用途にテストした。射出成形は、250℃の溶融温度で行った。その結果を以下の表1に示す。
下記の表に示している量は質量%である。
以下の成分を使用した:
PA1:2.4の相対粘度(ISO 307,1157,1628に従って測定した(0.5%、96%H2SO4中))を有するポリアミド-6(BASF SE社のUltramid(登録商標)B24 N 03)、
PA2:約10質量%のカプロラクタムを有するポリアミド-6(BASF SE社のUltramid(登録商標)B25 M 01)、
PA3:2.7の相対粘度(ISO 307,1157,1628に従って測定した(0.5%、50:50のフェノール/オルトジクロルベンゼン中))を有するポリアミド-6/6.36(水素化)(BASF SE社のUltramid(登録商標)RX2298)、
PA4:2.9の相対粘度(ISO 307,1157,1628に従って測定した(0.5%、50:50のフェノール/オルトジクロルベンゼン中))を有するポリアミド-6/6.36(BASF SE社のUltramid(登録商標)F29)、
可塑剤1:N-(2-ヒドロキシプロピル)ベンゼンスルホンアミド(Proviron社のProviplast(登録商標)2102)、
可塑剤2:テトラエチレングリコール(Sigma-Aldrich社)、
可塑剤3:ラウリルラクタム(Sigma-Aldrich社)、
可塑剤4:カプロラクタム錠、
可塑剤5:ポリエチレングリコール400(PEG400)(Sigma-Aldrich社)、
可塑剤6:ポリエチレングリコール6000(PEG6000)(Sigma-Aldrich社)、
エラストマー1:無水マレイン酸でグラフトされたエチレン-プロピレンゴム(ExxonMobil Chemical社のExxelor(登録商標)VA1801)、
エラストマー2:エチレン-ブチルアクリレート-コポリマー(Basell社のLUCALEN(登録商標)A2540D)、
安定剤1:BASF SE社のIrganox(登録商標)B1171、
安定剤2:BASF SE社のIrganox(登録商標)1076、
安定剤3:BASF SE社のIrganox(登録商標)1098、
安定剤4:次亜リン酸ナトリウム一水和物、
安定剤5:BASF SE社のIrgafos(登録商標)126、
ガラス繊維:PA-PBG-3660、
滑剤1:エチレン-ビス-ステアルアミド(EBS)、Lonza Cologne GmbH社のAcrawachs(登録商標)C、
滑剤2:ステアリン酸カルシウム(Baerlocher GmbH社のCeasit AV)
着色剤:カーボンブラックマスターバッチ(BASF SE社のUltrabatch 420)。
PA1:2.4の相対粘度(ISO 307,1157,1628に従って測定した(0.5%、96%H2SO4中))を有するポリアミド-6(BASF SE社のUltramid(登録商標)B24 N 03)、
PA2:約10質量%のカプロラクタムを有するポリアミド-6(BASF SE社のUltramid(登録商標)B25 M 01)、
PA3:2.7の相対粘度(ISO 307,1157,1628に従って測定した(0.5%、50:50のフェノール/オルトジクロルベンゼン中))を有するポリアミド-6/6.36(水素化)(BASF SE社のUltramid(登録商標)RX2298)、
PA4:2.9の相対粘度(ISO 307,1157,1628に従って測定した(0.5%、50:50のフェノール/オルトジクロルベンゼン中))を有するポリアミド-6/6.36(BASF SE社のUltramid(登録商標)F29)、
可塑剤1:N-(2-ヒドロキシプロピル)ベンゼンスルホンアミド(Proviron社のProviplast(登録商標)2102)、
可塑剤2:テトラエチレングリコール(Sigma-Aldrich社)、
可塑剤3:ラウリルラクタム(Sigma-Aldrich社)、
可塑剤4:カプロラクタム錠、
可塑剤5:ポリエチレングリコール400(PEG400)(Sigma-Aldrich社)、
可塑剤6:ポリエチレングリコール6000(PEG6000)(Sigma-Aldrich社)、
エラストマー1:無水マレイン酸でグラフトされたエチレン-プロピレンゴム(ExxonMobil Chemical社のExxelor(登録商標)VA1801)、
エラストマー2:エチレン-ブチルアクリレート-コポリマー(Basell社のLUCALEN(登録商標)A2540D)、
安定剤1:BASF SE社のIrganox(登録商標)B1171、
安定剤2:BASF SE社のIrganox(登録商標)1076、
安定剤3:BASF SE社のIrganox(登録商標)1098、
安定剤4:次亜リン酸ナトリウム一水和物、
安定剤5:BASF SE社のIrgafos(登録商標)126、
ガラス繊維:PA-PBG-3660、
滑剤1:エチレン-ビス-ステアルアミド(EBS)、Lonza Cologne GmbH社のAcrawachs(登録商標)C、
滑剤2:ステアリン酸カルシウム(Baerlocher GmbH社のCeasit AV)
着色剤:カーボンブラックマスターバッチ(BASF SE社のUltrabatch 420)。
ISO規格は2020年時点で有効なものである。
結果から、テトラエチレングリコール(可塑剤2)は、可塑剤1のスルホンアミドと比較して、同じ適用レベルで、引張弾性率の有意に高い減少を示すことが明らかである。
実施例II
可塑化ガラス繊維強化及び耐衝撃性改良PA 6の調製。
可塑化ガラス繊維強化及び耐衝撃性改良PA 6の調製。
二軸押出機ZE25で、以下の表2に定義される組成物(量は質量%で表示する)を、45kg/hで配合し、直径3mmを有する丸型ノズルを通して押し出した。可塑剤及び滑剤を溶融物に直接添加した。
この顆粒を射出成形し、成形品を表2に示すように特徴付けた。
テトラエチレングリコール(可塑剤2)を含めることにより、破断点引張伸び(乾燥)を大幅に向上させることができた。
実施例III
PA 6/6.36に基づく可塑化化合物の調製
二軸押出機ZE25で、以下の表3に示す成分(質量%で表示する)を16kg/hで配合し、その後水中造粒を行った。可塑剤を溶融物に直接添加した。
PA 6/6.36に基づく可塑化化合物の調製
二軸押出機ZE25で、以下の表3に示す成分(質量%で表示する)を16kg/hで配合し、その後水中造粒を行った。可塑剤を溶融物に直接添加した。
得られる顆粒を射出成形し、成形品を特徴付けた。結果を以下の表3にまとめている。
比較例の成形品の一部は、数日後に白華が発生したり、異臭がしたりして、実用に耐えなかった。
組成物5及び6から作られた成形品は、引張弾性率、降伏点引張応力、及び破断点引張伸びが向上した。
実施例IV
実施例4では、2.5及び4.0質量%のテトラエチレングリコールを含む実施例1と同等の耐衝撃性改良の配合物(実施例7及び8)を、同じ添加量でポリエチレングリコール400(PEG400)(比較例1e及び1f)及びポリエチレングリコール6000(PEG6000)を含む配合物(比較例1g及び1h)と比較した。乾燥状態での引張弾性率は、可塑化効果を示す(引張弾性率が低い→可塑化効果が高い)。
実施例4では、2.5及び4.0質量%のテトラエチレングリコールを含む実施例1と同等の耐衝撃性改良の配合物(実施例7及び8)を、同じ添加量でポリエチレングリコール400(PEG400)(比較例1e及び1f)及びポリエチレングリコール6000(PEG6000)を含む配合物(比較例1g及び1h)と比較した。乾燥状態での引張弾性率は、可塑化効果を示す(引張弾性率が低い→可塑化効果が高い)。
テトラエチレングリコールで可塑化した本発明の材料は、最も低い引張弾性率を示している。テトラエチレングリコールの場合、可塑剤の含有量を2.5質量%から4質量%まで増加させると、428MPaの引張弾性率を有する非常に柔らかい材料を得る。PEG400及びPEG6000の場合、可塑剤の含有量を2.5質量%から4.0質量%に増加させても、それほど大きな可塑化効果は得られなかった。おそらく、PEG400及びPEG6000のポリアミドへの溶解度は限られており、これらの可塑剤では4質量%未満の低い添加量ではわずかな可塑化効果しか得られない。
二軸押出機ZE40で、直径2mmを有する丸型ノズル及び水中造粒によって、15kg/hで、以下の表4に示すポリマーを、表4に示す他の成分と一緒に配合させた。液体可塑剤を溶融ポリマーに直接添加した。ポリマー組成物の顆粒を得た。この顆粒を標準的な射出成形によって加工し、引張棒又はプラークを得た。射出成形は250℃の溶融温度で行った。結果を以下の表に示す。
*実施例7の配合物は実施例1の配合物と同等であるが、配合は異なる押出機で行った。
Claims (15)
- a)成分Aとして、39.9~99.9質量%の少なくとも1種の熱可塑性ポリアミド、
b)成分Bとして、0.1~10質量%の、250℃超の沸点を有する、一般式(1)
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の少なくとも1種の可塑剤、
c)成分Cとして、0~45質量%の少なくとも1種のエラストマーポリマー、
d)成分Dとして、0~60質量%の少なくとも1種の繊維状及び/又は粒子状フィラー、
e)成分Eとして、0~25質量%のさらなる添加剤
を含み、成分A~Eの質量%の合計が100質量%である、熱可塑性成形組成物。 - 成分Bが、少なくとも290℃、好ましくは少なくとも300℃の沸点を有する、請求項1に記載の熱可塑性成形組成物。
- 一般式(1)において、nが、1~5、好ましくは3~5、より好ましくは3.8~4.2の範囲の数字である、請求項1又は2に記載の熱可塑性成形組成物。
- 一般式(1)において、R1及びR2が、独立して、H又はC1~8-アルキル、好ましくはH又はC1~3-アルキル、より好ましくはHである、請求項1から3のいずれか一項に記載の熱可塑性成形組成物。
- 成分Aが、脂肪族ポリアミド又は半芳香族ポリアミドである、請求項1から4のいずれか一項に記載の熱可塑性成形組成物。
- 成分Aが、PA 6、PA 66、PA 6/66、PA 66/6、PA 12、PA 6.10、PA 6T/6、PA 6I/6T、PA 6T/6I、PA 9T、PA 4T、及び以下の成分、
A’)15質量%~84質量%の少なくとも1種のラクタム、
B’)16質量%~85質量%の、以下の成分
B1’)少なくとも1種のC32~C40-ダイマー酸、及び
B2’)少なくとも1種のC4~C12-ジアミン
を含むモノマー混合物(M)であって、成分A’)及びB’)の質量パーセントが、いずれの場合も成分A’)及びB’)の質量パーセントの合計に基づくものである、モノマー混合物(M)
の重合によって製造されるコポリアミド、又はそれらの混合物から選択され、
好ましくは、PA 6、PA 66、PA 6/66、PA 66/6、PA 6/6.36又はそれらの混合物から選択される、請求項1から5のいずれか一項に記載の熱可塑性成形組成物。 - 成分Cが、1~45質量%の量で存在し、
b1)成分B1)として、エチレンと、C3~12-オレフィン、C1~12-アルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸及び無水マレイン酸から選択される少なくとも1つのモノマーとのコポリマー、
b2)成分B2)として、ポリエチレン又はポリプロピレン
から選択され、
好ましくは、エチレン-プロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエンゴム、エチレン-ブチルアクリレートコポリマー、エチレン及び/又はプロピレンと無水マレイン酸とのコポリマーから選択され、
成分B1)及びB2)がさらに、無水マレイン酸でグラフトされてもよい、請求項1から6のいずれか一項に記載の熱可塑性成形組成物。 - 成分Dが、ガラス繊維を含み、10~50質量%、好ましくは15~45質量%、より好ましくは20~40質量%の量で存在する、請求項1から7のいずれか一項に記載の熱可塑性成形組成物。
- 成分A~Eを混合することにより、請求項1から8のいずれか一項に記載の熱可塑性成形組成物を調製する方法。
- 任意のタイプの繊維、ホイル及び成形品を製造するために、請求項1から8のいずれか一項に記載の熱可塑性成形組成物を使用する方法。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の熱可塑性成形組成物で作られた繊維、ホイル又は成形品。
- 250℃超の沸点を有する、一般式(1)
R1-O-(CH2CH2-O-)nR2 (1)
(式中、nは1~10であり、
R1、R2は、独立して、H、C1~12-アルキル、フェニル又はトリルである)
の化合物の、熱可塑性ポリアミドのための可塑剤としての使用方法。 - 前記一般式(1)の化合物が、少なくとも290℃、好ましくは少なくとも300℃の沸点を有する、請求項12に記載の使用方法。
- 一般式(1)において、nが、1~5、好ましくは3~5、より好ましくは3.8~4.2の範囲の数字である、請求項12又は13に記載の使用方法。
- 一般式(1)において、R1及びR2が、独立して、H又はC1~8-アルキル、好ましくはH又はC1~3-アルキル、より好ましくはHである、請求項12から14のいずれか一項に記載の使用方法。
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