説明

ポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有する耐老化性コポリマー

【課題】ホモまたはコポリアミドのポリアミドブロック(PAブロック)(全てが芳香族PAブロックであるものを除く)とポリエーテルブロックとを有するコポリマーをベースにした耐老化性に優れた組成物。
【解決手段】下記(a)〜(d)を含む組成物(ppmは全組成100万部当たりの重量部):
(a)500〜10,000ppmの少なくとも一種のフェノール系酸化防止剤、
(b)0〜5,000ppmの少なくとも一種のリン酸または硫黄ベースの酸化防止剤、
(c)0〜5,000ppmの少なくとも一種の紫外線吸収剤、
(d)200〜3,000ppmの少なくとも一種のメチル化されたヒンダードアミン型光安定剤すなわちHALSおよび/または200〜1,300ppmの少なくとも一種の非メチル化HALS。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、耐老化性、特に熱および/またはUV(紫外線)による老化に対して抵抗性を有するポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有するコポリマーに関するものである。
【背景技術】
【0002】
ポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有するコポリマーはポリエーテルブロックアミド(PEBA)ともよばれ、熱可塑性エラストマーであり、さらにはポリアミドエラストマーともよばれる。このコポリマーは靴底、特に運動靴の靴底のような物品の製造に用いられる。
ポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有する多くのコポリマーと、このコポリマーの用途は多くの文献に記載されている。これらの従来法では酸化防止剤と紫外線安定剤の添加が挙げられている。
下記文献には、光および熱に対する抵抗性を改良するために一種または複数の添加物を添加したPEBA組成物が開示され、光安定剤をヒンダードアミン化合物にしている。
【特許文献1】特開昭61−289119−A1号公報
【0003】
しかし、多くの添加物混合物は酸化と紫外線を防止するが、最終組成物の美観を損ねる黄変を引き起こすことがわかっている。この黄変は「yellow index」(黄変指数)(略称YI)によって特徴付けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明者は、黄変指数の低い組成物を得たい場合には、どんな酸化防止剤もどんな紫外線安定剤もどんな方法でも用いることができないということを見出した。実際には、少なくとも2種の添加物、すなわち(a)フェノール系酸化防止剤と(d)ヒンダードアミン型光安定剤(HALS、英語略語)とが必要であり、HALSは組成物中に一定の比率で存在しなければならず、非メチル化HALSの場合にはさらに正確な比率でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の対象は、PEBAコポリマーすなわちホモまたはコポリアミドのポリアミドブロック(PAブロック)(全てが芳香族PAブロックでるものを除く)とポリエーテルブロック(PEブロック)とを有するコポリマーをベースにした組成物において、下記(a)〜(d)を含むことを特徴とする組成物にある(ppmは全組成100万部当たりの重量部を示す):
(a)500〜10,000ppmの少なくとも一種のフェノール系酸化防止剤、
(b)0〜5,000ppmの少なくとも一種のリン酸または硫黄をベースにした酸化防止剤、
(c)0〜5,000ppmの少なくとも一種の紫外線吸収剤、
(d)200〜3,000ppmの少なくとも一種のメチル化されたヒンダードアミン型光安定剤すなわちHALSおよび/または200〜1,300ppmの少なくとも一種の非メチル化HALS。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
上記添加物(a)〜(d)の少なくとも2つの代わりに上記添加物単独と同じ機能を有する単一の添加物(a)(b)(c)または(d)を用いても本発明から逸脱するものではない。
機能とは以下のものである:
(1)フェノール系酸化防止剤(a)の機能、
(2)リン酸または硫黄をベースにした酸化防止剤(b)の機能、
(3)紫外線吸収剤(c)の機能
(4)ヒンダードアミン型光安定剤(d)の機能。
例えば、Tinuvin 144はフェノール系酸化防止剤の機能とヒンダードアミン型光安定剤の機能とを同時に有している。
【0007】
上記添加物は合成中または合成後に乾式混合するか、溶融状態のPEBAコポリマー中に混合してPEBAコポリマー中に導入できる。好ましくは上記添加物のマスターバッチ(すなわち上記添加物を例えば10〜30重量%含むPEBAコポリマー型またはコポリアミド型の樹脂)を調製し、そのマスターバッチを安定させたいPEBAコポリマー中に数%の比率で添加するのが有利である。このマスターバッチは熱可塑性樹脂の通常の技術で押出機またはそれと同様な任意の装置で溶融状態のPEBAコポリマー中に添加物を導入することで製造できる。
【0008】
(a)の比率は2000〜8000ppm、好ましくは3000〜6000ppmであるのが有利である。
(b)の比率は1000〜2000ppm、好ましくは1200〜1700ppmであるのが有利である。
(c)の比率は1000〜2000ppm、好ましくは1200〜1700ppmであるのが有利である。
【0009】
HALS(d)の比率は、HALSがメチル化HALSである場合は300〜2000ppm、好ましくは400〜1,000ppmであり、HALSが非メチル化HALSである場合は200〜1300、好ましくは200〜800、さらに好ましくは300〜700ppmである。
【0010】
PEBAコポリマーは反応性末端基を有するポリアミドブロックと反応性末端基を有するポリエーテルブロックとの共重縮合で得られ、上記ポリアミドブロックは脂肪族または半芳香族であり、下記文献に記載の全てが芳香族ポリアミドブロックであるものは本発明に含まれない。
【特許文献2】欧州特許第EP−608976号公報
【0011】
上記縮合とは特に下記のものである:
(1)ジアミン鎖末端を有するポリアミドブロックとジカルボン酸鎖末端を有するポリオキシアルキレンブロックとの縮合、
(2)ジカルボン酸鎖末端を有するポリアミドブロックとポリエーテルジオールとよばれる脂肪族ジヒドロキシル化α,ω-ポリオキシアルキレンブロックをシアノエチル化および水素添加して得られるジアミン鎖末端を有するポリオキシアルキレンブロックとの縮合、
(3)ジカルボン酸鎖末端を有するポリアミドブロックとポリエーテルジオールとの縮合(この場合に得られる生成物を特にポリエーテルエステルアミドという)。
【0012】
ジカルボン鎖末端を有するポリアミドブロックは例えば連鎖制限剤のジカルボン酸の存在下でのポリアミド先駆体の縮合で得られる。
ジアミン鎖末端を有するポリアミドブロックは例えば連鎖制限剤のジアミン酸の存在下でのポリアミド先駆体の縮合で得られる。
PEBAポリマーはランダムに分散する単位を含んでいてもよい。このポリマーはポリエーテルとポリアミドブロック先駆体との同時反応で製造される。
【0013】
例えば、ポリエーテルジオールと、ポリアミド先駆体と、連鎖制限剤の二酸とを反応させることができる。基本的に種々の長さのポリエーテルブロックとポリアミドブロックとを有するポリマーが得られる。さらに、各成分がランダムに反応し、ポリマー鎖中に分散した成分を含むことがある。
また、ポリエーテルジアミン、ポリアミド先駆体および連鎖制限剤の二酸を反応させることもできる。この場合、基本的に種々の長さのポリエーテルブロックとポリアミドブロックとを有するポリマーが得られ、さらに各成分がランダムに反応してポリマー鎖中に分散した成分を含むこともある。
【0014】
ポリエーテルブロック(PEブロック)の比率はポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有するコポリマーの5〜85重量%である。ポリエーテルブロックはアルキレンオキシド単位からなる。アルキレンオキシド単位としてはエチレンオキシド、プロピレンオキシド単位、トリメチレンエーテル単位(ポリトリメチレンエーテルブロックを有するこのようなコポリマーは下記文献に記載されている)またはテトラヒドロフラン単位(ポリテトラメチレングリコール単位になる)が挙げられる。
【特許文献3】米国特許第6590065号明細書
【0015】
従って、PEGブロック(エチレンオキシド単位からなるブロック)と、PPGブロック(プロピレンオキシド単位からなるブロック)と、ポリトリメチレンエーテルブロックと、PTMGブロック(ポリテトラヒドロフランブロックともよばれるテトラメチレングリコール単位からなるブロック)とを用いる。
PEBAコポリマーはポリマー鎖中に複数の型のポリエーテルを含むことができる。ランダムまたはブロックコポリエーテルを挙げることもできる。このPEBAコポリマー中のポリエーテルブロックの量はコポリマーの10〜70重量%、好ましくは35〜60重量%であるのが有利である。
ポリエーテルジオールブロックをそのまま用い、カルボキシ末端基を有するポリアミドブロックと共重縮合するか、アミノ化してポリエーテルジアミンに変換し、カルボキシ末端基を有するポリアミドブロックと縮合する。また、ポリエーテルジオールブロックをポリアミド先駆体および連鎖制限剤である二酸と混合してランダムに分散した単位を有するポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有するポリマーにすることもできる。
【0016】
ポリアミドブロックの数平均分子量はMnは500〜10000、好ましくは500〜6000である。ポリエーテルブロックの数平均分子量はMnは100〜6000、好ましくは200〜3000である。
予備調製したポリアミドブロックとポリエーテルブロックとの共重合で得られる場合でも、1段階法の反応で得られる場合でも、PEBAコポリマーは例えば初期濃度0.5g/100mlまたは0.8g/100ml、25℃のメタクレゾール中で測定した固有粘度が0.8〜2.5である。
PEBAコポリマーの製造方法の例は下記文献等に記載されている。
【特許文献4】国際特許第WO 04 037898号公報
【特許文献5】欧州特許第EP 1262527号公報
【特許文献6】欧州特許第EP 1270211号公報
【特許文献7】欧州特許第EP 1136512号公報
【特許文献8】欧州特許第EP 1046675号公報
【特許文献9】欧州特許第EP 1057870号公報
【特許文献10】欧州特許第EP 1155065号公報
【特許文献11】欧州特許第EP 506495号公報
【特許文献12】欧州特許第EP 504058号公報
【0017】
本発明はPA−12、PA−11またはPA−6からなるPAブロックと、PTMG、PEGまたはPPGからなるPEブロックとを有するPEBAポリマーの場合に特に有用である。ポリアミドブロックはコポリアミドにすることができる。
フェノール系酸化防止剤(a)の例としては、イルガョックス(Irganox、登録商標)1010、Irganox(登録商標)1098、および、イルガョックス(Irganox、登録商標)245が挙げられる。これらの酸化防止剤はヒンダードフェノール系である。
亜リン酸型または硫黄をベースにした酸化防止剤(b)の例としてはAdeka Palmarole社のADK STAB(登録商標)PEP 36、ADK STAB(登録商標)PEP8HT、および、Dover Chemical社のDoverphos(登録商標)9228が挙げられる。
【0018】
紫外線吸収剤(c)の例としてはCIBA社のチヌバン(Tinuvin、登録商標)320、チヌバン(Tinuvin、登録商標)350およびチヌバン(Tinuvin、登録商標)312が挙げられる。
HALSで表されるヒンダードアミン型の光安定剤(d)は、熱試験時のYIに対する悪影響を抑えるため、または、ヒンダードフェノールとの相互作用を抑えるために、最終組成物中の含有率をかなり低くしなければならない。組成物中にHALSが存在しないと(組成物中に紫外線吸収剤は存在または不存在)、紫外線抵抗性が大幅に低下する。
【0019】
メチル化HALSとしてはCIBA社のチヌバン(Tinuvin、登録商標)765、チヌバン(Tinuvin、登録商標)144、Adeka Palmarole社のADK STAB(登録商標)LA52、CIBA社のChimasorb(登録商標)119が挙げられる。非メチル化HALSとしてはCIBA社のチヌバン(Tinuvin、登録商標)770およびClariant社のNylostab(登録商標)SEEDが挙げられる。非メチル化HALSより効果的なメチル化HALSが好ましい。
HALSの質量(500〜1000g/mol)は、HALSが表面に移動できるためには過度に大きくできないが、透明なマトリックスの場合、HALSはどこにでも存在していなければならず、従って移動する必要がないので、HALSの質量を大きくすることができる。
上記の添加物は全て下記文献に記載されている。
【非特許文献1】「ポリマー材料の安定化」(Zweifel,H.1998 Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York ISBN:354061690X)
【0020】
PEBAコポリマーの組成物には上記添加物に加えて、可塑剤、充填剤、着色剤を含むことができる。
【実施例】
【0021】
添加物(a)〜(d)を種々の組合せかつ種々の含有率で溶融状態で添加したPA−12型ポリアミドブロックとPTMG型ポリエーテルブロックとを有するコポリマー(PEBA1)を用いて[表1]の組成物M1〜M11を製造した。
[表1]中の添加物の比率は全混合物(PEBA+添加物)の106部当たりの重量部で表されている。
【0022】
各種組成物の耐熱酸化性および耐光酸化性をテストした。
第1のテスト(耐熱酸化性)ではプレート(100×100×1mm3)を90℃の保温器に入れ、着色の変化を測定した。組成物M1、M2、M4、M6、M7、M8のプレートのYI(グラフ1および2参照)を下記のパラメータ:光源D65/オブザーバー10°を用いて測定した。
第2のテスト(耐光酸化性)ではプレート(100×100×1mm3)を試験室SEPAP(登録商標)12.24に入れ、表面に亀裂が発生するのに要する時間を測定した。この時間は[表1]に「紫外線抵抗性」として記載してある。
【0023】
グラフ1および2は別々に行った2回の試験での組成物M1〜M11の黄変指数(YI、縦座標)の変化を暴露時間(日数で表記)の関数で表したものである。グラフ1は第1回試験のt0(最初の日)、t0+7日、t0+14日、t0+21日、t0+34日目のYIを各組成物M毎に左から右へ連続して示したものである。グラフ2は第2回試験のt0(最初の日)、t0+7日、t0+14日、t0+21日、t0+30日目のYIを各組成物M毎に左から右へ連続して示したものである。
【0024】
HALSの含有率を低下させる(M9対M5を参照)ことによってYIの変化を小さくできるということがわかる。一方、メチル化HALSを使用する(M8、M10、M11)か、HALSを使用しない(M3、M7)のがYIの変化を抑えるのにさらに有効である。
しかし、良好な紫外線抵抗性を維持するためにはHALSの存在が必要であるので、非メチル化HALSおよび/またはメチル化HALSをほとんど用いずに紫外線抵抗性と黄変指数とを良く妥協できるということが[表1]からわかる。
【0025】
【表1】

【表2】

【表3】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホモまたはコポリアミドのポリアミドブロック(PAブロック)(全てが芳香族PAブロックであるものを除く)とポリエーテルブロックとを有するコポリマーをベースにした組成物において、
下記(a)〜(d)を含むことを特徴とする組成物(ppmは全組成100万部当たりの重量部を表す):
(a)500〜10,000ppmの少なくとも一種のフェノール系酸化防止剤、
(b)0〜5,000ppmの少なくとも一種のリン酸または硫黄をベースにした酸化防止剤、
(c)0〜5,000ppmの少なくとも一種の紫外線吸収剤、
(d)200〜3,000ppmの少なくとも一種のメチル化されたヒンダードアミン型光安定剤すなわちHALSおよび/または200〜1,300ppmの少なくとも一種の非メチル化HALS。
【請求項2】
メチル化HALSの比率が300〜2000ppmである請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
メチル化HALSの比率が400〜1,000ppmである請求項1または2に記載の組成物。
【請求項4】
非メチル化HALSの比率が200〜800ppmである請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項5】
非メチル化HALSの比率が300〜700ppmである請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項6】
(a)の比率が2000〜8000ppmである請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項7】
(a)の比率が3000〜6000ppmである請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項8】
(b)の比率が1000〜2000ppmである請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項9】
(b)の比率が1200〜1700ppmである請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項10】
(c)の比率が1000〜2000ppmである請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項11】
(c)の比率が1200〜1700ppmである請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項12】
ポリアミドブロックがPA12、PA11またはPA6であり、ポリエーテルブロックがPTMG、PEGまたはPPGブロックである請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項13】
フェノール系酸化防止剤(a)がイルガノックス(Irganox、登録商標)1010、イルガノックス(Irganox、登録商標)1098およびイルガノックス(Irganox、登録商標)245からなる群の中から選択される請求項1〜12のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項14】
亜リン酸型または硫黄をベースにした酸化防止剤(b)がADK STAB(登録商標)PEP 36、ADK STAB(登録商標)PEP8HTおよびデベルホス(Doverphos、登録商標)9228からなる群の中から選択される請求項1〜13のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項15】
紫外線吸収剤(c)がチヌバン(Tinuvin、登録商標)320、チヌバン(Tinuvin、登録商標)350およびチヌバン(Tinuvin、登録商標)312からなる群の中から選択される請求項1〜14のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項16】
HALS(d)がチヌバン(Tinuvin、登録商標)765、チヌバン(Tinuvin、登録商標)144、ADK STAB(登録商標)LA52、シマソルブ(Chimasorb、登録商標)119、チヌバン(Tinuvin、登録商標)770およびニロスタブ(Nylostab、登録商標)SEEDからなる群の中から選択される請求項1〜15のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項17】
請求項1〜16のいずれか一項に記載の組成物を含む物品。
【請求項18】
請求項1〜16のいずれか一項に記載の組成物の靴底製造での使用。

【公開番号】特開2007−84822(P2007−84822A)
【公開日】平成19年4月5日(2007.4.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−252174(P2006−252174)
【出願日】平成18年9月19日(2006.9.19)
【出願人】(591004685)アルケマ フランス (112)
【Fターム(参考)】