JPS6042813B2 - ポリエステルエラストマの製造法 - Google Patents

ポリエステルエラストマの製造法

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JPS6042813B2
JPS6042813B2 JP53066662A JP6666278A JPS6042813B2 JP S6042813 B2 JPS6042813 B2 JP S6042813B2 JP 53066662 A JP53066662 A JP 53066662A JP 6666278 A JP6666278 A JP 6666278A JP S6042813 B2 JPS6042813 B2 JP S6042813B2
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poly
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千秋 田中
洋子 矢田部
永祥 内藤
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/66Polyesters containing oxygen in the form of ether groups
    • C08G63/668Polyesters containing oxygen in the form of ether groups derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/672Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動性、熱的性質、ゴム弾性の改良されたポリ
エステルテトラエラストマに製造法に関するものであり
、さらに詳しくは分子量分布の狭、 魯゛ 、 L′り
コールを共重合せしめることによつて粗大な相分離の形
成を抑止し、上記した性能の改善された均質なポリエー
テルエステルブロック共重合体を製造する方法に関する
ものである。
ポリブチレンテレフタレートを主たるハードセグメント
とし、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールをソ
フトセグメントとするポリエーテルエステルブロック共
重合体は柔軟性、弾性的性質、機械的強度、耐油・耐薬
品性、耐熱性などの”優れた性質とともに熱可塑性であ
るため、プラスチックと同様の加工技術で成形しうると
いう利点が生かされて、ゴムや柔軟プラスチックスの分
野に使用されるようになつた。
このポリエーテルエステルブロック共重合体のソフトセ
グメントとしては一般に数平均分子量1000のポリ(
テトラメチレンオキシド)グリコールが使用されてきた
。この理由は主にポリ(テトラメチレンオキシド)グリ
コールのポリブチレンテレフタレートハードセグメント
との相溶性がポリ(テトラメチレンオキシド)グリコー
ルの分子量と強い相関をもつため高分子量領域、たとえ
ば数平均分子量が約1500景上のものではポリ(テト
ラメチレンオキシド)グリコールの凝集相を形成して粗
大な相分離を形成し、劣つた物理的性質しか保有しえな
い、溶融ポリマの流動性が悪いことなどにある。これら
の現象については、たとえば特開昭49−31795号
公報にも示されており、ポリ(テトラメチレンオキシド
)グリコールの数平均分子量が大きくなるほど粗大な相
分離を形成し、均質な共重合体が得られにくくなり、ま
た数平均分子量2000では約5踵量%以上のポリ(テ
トラメチレンオキシド)グリコール含量にならなければ
均質な溶融重合体が得られないことが明らかにされてい
る。粗大な相分離が形成されるとあたかも貧相溶の2成
分系ブレンドのようにバラス効果が大きく、溶融張力が
低いため重合缶から吐出してカット化する際に多大の困
難を伴い、さらに押出成形時の吐出むらが起こり易く、
良好な成形品が得られにくいなどの問題が発生する。ポ
リエーテルエステルブロック共重合体中のポリ(テトラ
メチレンオキシド)グリコールの分子量が高くなるにつ
れて共重合体の熱的性質たとえば融点や結晶化特性、そ
れに伴う高温機械特性、射出成形性などが改良されるの
に、現実には上記したごとき理由によりポリ(テトラメ
チレンオキシド)グリコールとしては数平均分子量約1
000のものが仕方なく用いられている。本発明者らは
ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールの数平均分
子量と分子量分布がポリエーテルエステルブロック共重
合体の構造、特に相分離組織と物性におよぼす影響に種
々検討を加え、狭い分子量分布を有するポリ(テトラメ
チレンオキシド)グリコールを用いれば数平均分子量が
約1500〜2500の高分子領域のものでも粗大な相
分離の形成がなく(溶融時ほぼ透明)、流動性、熱的性
質、ゴム弾性の改良されたブロック共重合体とすること
が可能であることを見出し、ここに本発明に到達した。
すなち本発明は (1)主としてテレフタル酸からなる分子量300以下
の芳香族ジカルボン酸、(2)主として1・4−ブタン
ジオールからなる分子量250以下の脂肪族ジオール、
(3)数平均分子量が2500以下であり、かつ分子量
分布分散値αが下記式によつて示される範囲のポリ(テ
トラメチレンオキシド)グリコールの少なくとも3者を
共重合して成るポリエーテルエステルブロック共重合体
であり、かつポリ(テトメチレンオキシド)グリコール
単位が5〜5唾量%共重合されていることを特徴とする
改質ポリエーテルエステルブロック共重合体の製造法を
提供する。
分子量分布分散値α=?〈1.70 (ただしMnは数平均分子量、Mvは次式に規定される
粘度平均分子量である。
Mv=AntllOg(0.49310gμ+3.06
46)ここでμは40℃における溶融粘度をボアズで示
したものである。
上記ポリエーテルエステルのうち、短鎖エステルハード
セグメントを構成するポリエステルは、テレフタル酸と
1●4−ブタンジオールを必須成分とするポリブチレン
テレフタレート、もしくは、さらにその他のジカルボン
酸および/もしくは他のジオール共単量体から誘導され
るものであつて、ブチレンテレフタレート単位が50モ
ル%以上からなるものである。
主としてテレフタル酸からなる分子量300以下の芳香
族ジカルボン酸としてはテレフタル酸以外にイソフタル
酸、フタル酸、ナフタレンー2・6−ジカルボン酸、ナ
フタレンー2●7−ジカルボン酸、ジフェニルー4●4
″−ジカルボン酸、ジフエノキシエタンジカルボン酸、
3−スルホイソフタル酸ナトリウム等のごとき芳香族ジ
カルボン酸が挙げられ、さらに30モル%以下の少量共
重合成分として1・4−シクロヘキサンジカルボン酸の
ごとき脂環族ジカルボン酸、コハク酸、シユウ酸、アジ
ピン酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、ダイマー酸のごと
き脂肪族ジカルボン酸等を挙げることができる。もちろ
んジカルボン酸のエステル形成性誘導体たとえば低級ア
ルキルエステル、アリールエステル、炭酸エステルさら
には酸ハロゲン化物なども同等に用いうる。また主とし
て1●4−ブタンジオールからなる分子量250以下の
ジオール成分としては、1・4−ブタンジオール以外に
たとえばエチレングリコール、トリメチレングリコール
、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコー
、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコールな
どの脂肪族ジオールが挙げられ、さらに30モル%以下
の少量共重合成分として1・1ーシクロヘキサンジメタ
ノール、1・4ーシクロヘキサンジメタノール、トリシ
クロデカンジメタノールのごとき脂肪族ジオール、キシ
リレングリコール、ビス(p−ヒドロキシ)ジフェニル
、ビス(p−ヒド口キシフェニル)プロパン、2●2−
ビス〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロ
パン、ビス〔4−(2−ヒドロキシ)フェニル〕スルホ
ン、1・1−ビス〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フ
ェニル〕シクロヘキサンなどの芳香族基を含むジオール
などが挙げられる。かかるジオールもエステル形成性誘
導体たとえばアセチル体、アルカリ金属塩などの形でも
用いうる。ポリブチレンテレフタレート単位がハードポ
リエテル単位として好ましい理由は結晶化速度が大きく
成形性が優れることが最も大きいが、その他ポリエーテ
ルエステルエラストマーとしてもゴム弾性、機械的性質
、耐熱性、耐化学薬品性などがバランスよく備わつてい
ることによる。本発明のポリエーテルエステルのソフト
セグメントを形成するポリエーテルは数平均分子量が1
500〜2500であり、かつ分子量分布が下記式(1
)によつて示される範囲のポリ(テトラメチレンオキシ
ド)グリコールである。
分子量分布分散値:α司癖く1.70(1)(ただしM
nは数平均分子量、Mvは次式により規定される粘度平
均分子量である。
Mv=AntllOg(0.49310gμ+3.06
46)ここでμは40′Cにおける溶融粘度をボアズで
示したものてある。
)またポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールの全
ポリエーテルエステル共重合体中に占める割合は5〜5
鍾量%、より好ましくは25〜45重量%である。
本発明の最大の特徴は分子量分布の狭いポリ(テトラメ
チレンオキシド)グリコールを用いることにより、高分
子量(数平均分子量)のポリ(テトラメチレンオキシド
)グリコールをエラストマとして最も有用なソフトセグ
メント含有量領域で容易にかつ適度な相分離構造体とし
て製造することを可能ならしめたことであり、ポリエス
テルエラストマの改質が達成される。
ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールの分子量分
布は製法にもよるが一般に広く、特に高分子量になるほ
ど広くなつて、従来商業品として入手される数平均分子
量約2000のポリ(テトラメチレンオキシド)グリコ
ールは、上記式(1)による分散値が1.9〜2.5と
いつた広がりをもつものであつた。
この幅広い分子量分布を有する高分子量ポリ(テトラメ
チレンオキシド)グリコールでは前記した特開昭49−
31795号公報に示されたごとき粗大な相分離が形成
され、ポリエステルエラストマとして有用なポリエーテ
ル含有量5〜5鍾量%の製造が困難となり、また粗大な
相分離に伴つて、性能の予期に反する低下が観察される
。事実数平均分子量が2000以上の高分子量のポリ(
テトラメチレンオキシド)グリコールを共重合成分とし
て用いたポリブチレンテレフタレート系で高性能のエラ
ストマとして開示された特許文献例はいずれもポリエー
テルソフトセグメント含有量が60%以上のものである
。ところがポリエーテル含有量がこのように多量になる
ポリブチレンテレフタレートハードセグメント本来の結
晶化特性、機機械的性質、熱的性質が損われ、耐化学薬
品性や耐熱、耐光性なども劣つたものしか得られない。
したがつてエラストマーとして最も有用なポリエーテル
含有量5〜5唾量%のポリエーテルエステルを得るには
数平均分子量の比較的低いポリ(テトラメチレンオキシ
ド)グリコールを使用せざるを得なかつた。〔商業的に
生産されているポリエーテルエステルブロック共重合体
は上記した理由からいずれも数平均分子量が1000の
ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールを用いてい
る。〕ところが、従来ポリエーテル含有量が5〜5唾量
%という低い領域では乳白色・バール状に相分離して使
用困難であつた数平均分子量約1300以上のもの、更
に粗大な相分離を形成する約1500〜2500の・も
のでも、本発明の式(1)に示す分散値1.7昧満の狭
い分子量分布を有するポリ(テトラメチレンオキシド)
グリコールを用いれば、粗大な相分離を形成することな
く、すぐれた物性のポリエーテルエステルブロック共重
合体を製造することができ門るのである。ポリ(テトラ
メチレンオキシド)グリコールの高分子量化によるポリ
エーテルエステルエラストマの改質効果は融点、結晶化
温度の向上、結晶化速度の増大、ゴム弾性の向上および
高温、低温における機械的強度、柔軟性の改善によ)つ
て示される。本発明の分子量分布の範囲内において数平
均分子量の有用な領域は約1300以上、とりわ′月5
00〜2500であり、より低分子量領域では上記改質
効果が明らかでなく、またより高分子量領域では分子量
分布を狭くしてもポリ(テトラメチレンオキシド)グリ
コールの凝集相が粗大な相分離を形成して、本発明の目
的を達成することができなくなる。分子量分布の狭いポ
リ(テトラメチレンオキシド)グリコールを製造するこ
とは反応条件や触媒の選定によつて可能であり、たとえ
ば、T.G.CrOucherら、POlynlerl
7、205pa?、カナダ特許第80065吋明細書な
どによることができるが、無論これらの方法に限らず、
カチオン重合条件や重合物の分離精製および解重合など
いずれの手段によつて狭い分子量分布のポリ(テトラメ
チレンオキシド)グリコールを製造してもよい。
前記各成分よりなるポリエーテルエステルブロック共重
合体は公知の方法で製造され得る。
たとえばジカルボン酸の低級アルコールジエステル、過
剰量の低分子量グリコールおよびポリ(テトラメチレン
オキシド)グリコールを触媒の存在下エステル交換反応
せしめ、得られる反応生成物を重縮合する方法、あるい
はジカルボン酸とグリコールおよびポリ(テトラメチレ
ンオキシド)グリコールを触媒の存在下エステル化反応
せしめ得られる生成物を重縮合する方法、また予めポリ
ブチレンテレフタレートを作つておき、これに他のジカ
ルボン酸やジオールもしくはポリ(テトラメチレンオキ
シド)グリコールを加えたり、もしくは他の共重合ポリ
エステルを添加してエステル交換によりランダム化せし
める方法などいずれの方法をとつてもよい。エステル交
換反応またはエステル化反応と重縮合反応に共通の触媒
として、チタン触媒が良好な結果を与える。特にテトラ
ブチルチータネート、テトラメチルチタネートなどのご
ときテトラアルキルチタネート、シユウ酸チタンカリの
ごときシユウ酸チタン金属塩等が好ましい。またその他
の触媒としてはジブチルスズオキサイド、ジブチルスズ
ラウレートのごときスズ化合.物、酢酸鉛のごとき鉛化
合物があげられる。また、ジカルボン酸やグリコールの
一部としてポリカルボン酸や多官能ヒドロキシ化合物、
オキシ酸などが共重合されていてもよい。多官能成分は
高粘度化成分として有効に作用し、その共重合・しうる
範囲は3モル%以下である。かかる多官能成分として用
いることができるものにはトリメリット酸、トリメシン
酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸
、ブタンテトラカルボン酸、グリセリン、ペンタエリス
リトールおよびそれらのエステル、酸無水物などを挙げ
ることができる。本発明のポリエーテルエステルブロッ
ク共重合体には重合時もしくは重合後成形前に酸化防止
剤、熱分解防止剤、紫外線吸収剤などの耐熱耐光性の安
定剤を含有させることができる。
耐熱安定剤としては、たとえば4・4″−ビス(2・6
−ジ第3ブチルフェノール)、1●3・5−トリメチノ
ルー2・4・6−トリス(3・5−ジ第3ブチルー4−
ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス〔メチレン
ー3(3・5−ジ第3ブチルー4一ヒドロキシフェニル
)プロピオネート〕メタン、N−N″−ヘキサメチレン
ービス(3・5−ジ第3ブチルー4−ヒドロキシヒドロ
桂皮酸アミド)など各種ヒンダードフエノンール類、N
−N″一ビス(β−ナフチル)−p−フェニレンジアミ
ンや4●4″−ビス(4−α●α−ジメチルベンジル)
ジフェニルアミンのごとき芳香族アミン類、”ジラウリ
ルチオジプロピオネート等のごときイオウ化合物やリン
化合物、アルカリ土類金属酸化物、シッフ塩基のニッケ
ル塩などを挙げることができる。また耐光安定剤として
は置換ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール類や、ビス
(2●2◆6・6−テトラメチルー4−ピペリジン)セ
バケートや4−ベンゾイルオキシー2・2・6●6−テ
トラメチルピペリジンなどのピペリジン化合物を挙げる
ことができる。また本発明のポリエーテルエステルブロ
ック共重合体には耐加水分解改良剤、着色剤(顔料、染
料)、帯電防止剤、導電剤、難燃剤、補強剤、充填剤、
滑剤、核剤、離型剤、可塑剤、接着剤、粘着剤などを任
意に含有せしめることができる。
以下実施例によつて本発明を説明する。なお実施例中「
部」または「%」で表示したものは全て重量比率で表わ
したものである。
また本分中および例中に示す対数粘度はオルトクロロフ
ェノール中30℃、0.5%濃度の条件で測定した値で
あり、固有粘度は濃度を変えた測定点から直線を引き、
濃度を0に外挿した値である。実施例1、比較例1〜2 ジメチルテレフタレート135部、分子量分布分散値α
=1.50で数平均分子量2000のポリ(テトラメチ
レンオキシド)グリコール103部、および1・4−ブ
タンジオール94.5部をチタンテトラブトキシド触媒
0.1娼とともにヘリカルリボン型攪拌翼を備えた反応
容器に仕込み、210℃で2時間加熱して理論メタノー
ル量の95%のメタノールを系外に留出した。
反応混合物に“イルガノツクズ1010(商標名、テト
ラキスー〔メチレンー3一(3″・5″−ジーTert
−ブチルー4″−ヒドロキシフェニル)プロピオネート
〕メタン0.招部を添加した後、245℃に昇温し、次
いで50分をかけて系内の圧力を0.2w1mHgの減
圧とし、その条件下で2時間重合を行なわせたところ透
明な粘稠重合体が得られた。水中に約3Tfr1nφの
カットとして吐出し引取機を経てカッティングし、ペレ
ット化した。このポリエーテルエステル(4)の融点は
219℃、対数粘度は0.95および固有粘度は110
であつた。カットとして引取る際には全く問題なくスム
ーズに引取ることができ、水中ですぐ白化して粘着性も
なかつた。比較のために上記で用いたポリ(テトラメチ
レンオキシド)グリコールの代わりにいずれも数平均分
子量が約2000で、分子量分布分散値2.13(1)
本ポリウレタン(株)製PTG−500)および1.9
7(QakerOats製POLYMEG−2000)
のものを用い、その他は全く同一条件で重合を行なつた
。いずれの場合も減圧を開始し、約3紛後、50T0n
Hg付近で既に白濁を開始し、乳白色バール状の溶融体
となつた。これらの重合体は重合かん下部から吐出する
際バラス効果が大きく、カットとして引取る際溶融張力
がなく安定カット化することができなかつた。なお、こ
れら対照重合体の対数粘度および固有粘度は前者からの
ポリエーテルエステル(B)が0.97、1.12、後
者からのポリエーテルエステル(C)が0.95s1.
10であつた。実施例2実施例1で得たポリエーテルエ
ステル(4)を、65?φのスクリューを有する240
℃に加熱された押出機(東?E65−BV..L/D=
25)に導き、コートハンガー型のダイスから1Tfg
fL厚みのシートとして押出し、0.757T1.Im
in引取りロールを経て柔軟な弾性あるシートを得た。
MD方向の厚みむらを測定したところ±5%以内で安定
した。一方比較のためのポリエーテルエステル(B)を
同様の条件で押出しシート化を試みたが同一引取り速度
では固化前の溶融シート状物が容易に切断されてしまい
、シートを得ることは不可能であつた。
引取り速度を0.35m,Iminまで下げると一応連
続シートとして引取ることはできたが厚みむらは±45
%と大きかつた。実施例3 ジメチルテレフタレート94.5部、ジメチルイソフタ
レート41.5部、分子量分布分散値α=1.53、数
平均分子量2050のポリ(テトラメチレンオキシ(へ
)グリコール100m1および1・4ブタンジオール9
4.5部を出発原料とし、実施例1と同様の条件でポリ
エーテルエステル(D)を製造した。
比較対照用ポリマとして数平均分子量980(分散値α
=1.45)および数平均分子量3500(分散値α=
1.60)のポリ(テトラメチレンオキシド)グリコー
ルを各々共重合したポリエーテルエステル(E)および
(F)を調製した。これらの相分離の状態、カット化の
容易さ、差動熱量計(DSC)による融解、結晶化温度
および物理的諸特性の結果を表1に示す。
本発明の範囲のポリ(テトラメチレンオキシド)グリコ
ールを用いたものが最も結晶化特性が優れていることは
結晶化温度(Tc)が高く、かつΔT(7n(Tm−T
c)が小さいことから示される。また弾性回復性も改善
されている。*1100CIminで昇温し、Tm測定
後Tm+30で5分滞留させ、次いで10℃1minで
降温し、結晶化ピーク温度Tcを測定する。
*2機械的性質測定用のサンプルは200℃でブレスし
た1WrIr1厚みのシートからASTMNO.3ダン
ベル型試験片を打抜き各種試験に供した。
*3100%伸長して1C@間緩和後測定。
*4変形量は50%実施例4 ジメチルテレフタレート174.6部、ジメチルフタレ
ー日9.4部、1・4−ブタンジオール135部および
表2に掲げた分子量分布を有する数平均分子量約200
0のポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールを、全
共重合体中20.40もしくは5鍾量%になるように実
施例1の条件に従つて重合した。
実施例5 ジメチレンテレフタレート、1●4−ブタンジオールお
よび表3に掲げた数平均分子量および分子量分布分散値
αを有するポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール
を出発原料として、ポリ(テトラメチレンオキシド)グ
リコール単位が15もしくは35重量%になるよう実施
例1の条件に従つて重合した。
結果を表3に示す。すなわち、数平均分子量が150晰
辺のポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールを用い
た場合、分子量分布がプロード(分子量分布分散値が約
1.70以上)のポリ(テトラメチレンジオキシド)グ
リコール(NO.3.NO.4)では相分離を形成する
のに対し、本発明の狭い分子量分布のもの(NO.l、
NO.2、NO.5)を用いると実質的に有用な全共重
合組成範囲にわたつて相分離することなく透明溶融体と
してポリマを得ることができることがわかる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 主としてテレフタル酸からなる分子量300以下の
    芳香族ジカルボン酸。 2 主として1・4−ブタンジオールからなる分子量2
    50以下の脂肪族ジオール。 3 数平均分子量が2500以下であり、かつ分子量分
    布分散値αが下記式によつて示される範囲のポリ(テト
    ラメチレンオキシド)グリコールの少なくとも3者を共
    重合してなるポリエーテルエステルブロック共重合体で
    あり、かつ該ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコー
    ル単位が5〜50重量%共重合されていることを特徴と
    する改質ポリエーテルエステルブロック共重合体の製造
    法。 分子量分布分散値α=Mv/Mn<1.70(ただし、
    Mnは数平均分子量、Mvは次式により規定される粘度
    平均分子量である。Mv=antilong(0.49
    4logμ+3.0646)ここでμは40℃における
    溶融粘度をポアズで示したものである。 )
JP53066662A 1978-06-05 1978-06-05 ポリエステルエラストマの製造法 Expired JPS6042813B2 (ja)

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