説明

ポリエーテルエステルエラストマーおよびその組成物

約25〜約59重量%のポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメントと約41〜約75重量%のハードセグメントとを含むポリエーテルエステルエラストマーであって、ポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメントが、約600〜約2500の数平均分子量を有するポリ(トリメチレンエーテル)グリコールから誘導されるポリエーテルエステルエラストマー。ポリエーテルエステルエラストマーの組成物および前記組成物から製造された物品が開示されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、改善された高温物理特性および低温物理特性を有するポリエーテルエステルエラストマー、ポリエーテルエステルエラストマーの組成物および前記組成物から製造された物品に関する。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性ポリエーテルエステルエラストマーは、優れた引裂強度、引張強度、屈曲寿命、耐磨耗性および広い有効最終用途温度範囲の結果として広範な用途において用いられる。特に自動車用途を含む多くの用途に関して、ポリエーテルエステルエラストマーから製造された物品は、約−40℃〜約150℃の範囲であり得る運転温度に供することが可能である。低温でのポリエーテルエステルエラストマーの性能の制限要素が、典型的には脆化または衝撃強度の損失である一方で、高温(ボンネット下自動車用途で経験される温度など)でのポリエーテルエステルエラストマーは機械的強度(例えば、引張強度の損失は高温で示される場合がある)を失い得る。
【0003】
米国特許公報(特許文献1)には、約90〜約60重量%のポリトリメチレンエーテルエステルソフトセグメントと約10〜約40重量%のトリメチレンエステルハードセグメントとを含むポリエーテルエステルエラストマーならびに繊維および他の造形品におけるポリエーテルエステルエラストマーの使用が開示されている。このポリマーは他のグリコールを含むポリマーに比べて特性の改善を提供すると記載されている。米国特許公報(特許文献2)には、約90〜約60重量%のポリトリメチレンエーテルエステルソフトセグメントと約10〜約40重量%のテトラメチレンエステルハードセグメントとを含むポリエーテルエステルエラストマーが開示されている。
【0004】
ポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメントから誘導された改善された高温物理特性および低温物理特性を有する熱可塑性ポリエーテルエステルエラストマーを得ることが望ましいであろう。
【0005】
【特許文献1】米国特許第6,599,625号明細書
【特許文献2】米国特許第6,562,457号明細書
【特許文献3】米国特許第6,720,459号明細書
【特許文献4】米国特許出願公開第2002/0007043号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0006】
約25〜約59重量%のソフトセグメントと約41〜約75重量%のハードセグメントとを含むポリエーテルエステルエラストマーであって、前記ソフトセグメントの約60〜100モル%が構造
【0007】
【化1】

【0008】
によって表されるポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメントであり、前記ハードセグメントの約80〜100モル%が構造
【0009】
【化2】

【0010】
によって表されるテトラメチレンエステルハードセグメントであるポリエーテルエステルエラストマーが本明細書において開示され、特許請求されている。
式中、Gは約500〜約2500の数平均分子量を有するポリ(トリメチレンエーテル)グリコールの末端ヒドロキシ基の除去後に残る二価基を表し、Rは1つまたは複数の対応するジカルボン酸同等物からカルボキシル官能基を除去したあとに残る1つまたは複数の二価基である。ポリエーテルエステルエラストマーを含む組成物、ポリエーテルエステルエラストマーおよびその組成物から製造された物品が更に開示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明の熱可塑性ポリエーテルエステルエラストマーは、約25〜約59重量%のソフトセグメントと約41重量%超〜約75重量%のハードセグメントとを、または好ましくは、約30〜約59重量%のソフトセグメントと約41〜約70重量%のハードセグメントとを、あるいはより好ましくは、約35〜約59重量%のソフトセグメントと約41〜約65重量%のハードセグメントとを含む。
【0012】
本明細書における「ソフトセグメント」という用語は、エステル連結を形成させるための高分子グリコールまたはオリゴマーグリコールとジカルボン酸同等物との反応の生成物を意味する。本発明のポリエーテルエステルエラストマーにおいて、ソフトセグメントの約60〜100モル%、または好ましくは少なくとも約75〜100モル%、あるいはより好ましくは少なくとも約90〜100モル%、またはなおより好ましくは約95〜100モル%はポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメントである。
【0013】
本明細書における「ポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメント」という用語は、ポリ(トリメチレンエーテル)グリコール(本明細書でPO3Gと呼ぶ)と少なくとも1種のジカルボン酸同等物の反応生成物を意味する。
【0014】
ポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメントは以下の構造によって表すことが可能である。
【0015】
【化3】

【0016】
式中、Rは対応するジカルボン酸同等物からカルボキシル官能基を除去したあとに残る1つまたは複数の二価基を表し、Gは約500〜約2500、または好ましくは約800〜約2300、あるいはより好ましくは約950〜約2300、またはなおより好ましくは約950〜2100の数平均分子量を有するポリ(トリメチレンエーテル)グリコールの末端ヒドロキシ基の除去後に残る二価基を表す。
【0017】
ポリ(トリメチレンエーテル)グリコール(PO3G)は技術上知られているいずれかの方法によって調製することが可能である。例えば、PO3Gは、1,3−プロパンジオールの自己縮合によって、またはオキセタンの開環重合によって調製することが可能である。PO3Gを製造する方法は、米国特許公報(特許文献3)および米国特許公報(特許文献4)に記載されている。これらの特許の開示は本明細書に全体的に引用して援用する。1,3−プロパンジオールは生物誘導されていてもよい。例えば、1,3−プロパンジオールは、コーンスターチなどの再生可能資源を用いる発酵プロセスから得てもよい。ポリ(トリメチレンエーテル)グリコールは、好ましくは構造H(OCHCHCHOHを有する。
【0018】
本明細書で用いられる「ポリ(トリメチレンエーテル)グリコール」(PO3G)という用語は、1,3−プロパンジオール以外のジオールから誘導されたエーテル単位40モル%以下を含むポリエーテルグリコールも意味する。適するジオールの例には、エチレングリコールおよび1,4−ブタンジオールなどの炭素原子数2〜8の脂肪族ジオールが挙げられる。こうしたポリエーテルグリコールの例には、ポリ(トリメチレン−エチレンエーテル)グリコール、ポリ(トリメチレン−1,4−ブチレンエーテル)グリコール、およびポリ(トリメチレン−エチレン−1,4−ブチレンエーテル)グリコールが挙げられる。
【0019】
ソフトセグメントの約40モル%以下、または好ましくは約25モル%以下、あるいはより好ましくは約10モル%以下、またはなおより好ましくは約5モル%以下は、任意にPO3G以外の高分子グリコールまたはオリゴマーグリコールから誘導されていてもよい。好ましいグリコールの例には、ポリ(エチレンエーテル)グリコール、ポリ(プロピレンエーテル)グリコール、ポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンエーテル)グリコール、テトラヒドロフランと3−アルキルテトラヒドロフランのコポリマーおよびエチレンオキシドとプロピレンオキシドのコポリマーが挙げられる。PO3G以外の任意のグリコールは、好ましくは、約500〜約3000の数平均分子量を有する。
【0020】
本明細書における「ハードセグメント」という用語は、エステル連結を形成させるためのジオールとカルボン酸同等物の反応生成物を意味する。本発明のポリエーテルエステルエラストマーにおいて、ハードセグメントの少なくとも80モル%、または好ましくは少なくとも90モル%、あるいはより好ましくは約95〜100モル%はテトラメチレンエステルハードセグメントである。ハードセグメントのなおより好ましくは100モル%はテトラメチレンエステルハードセグメントである。
【0021】
本明細書で用いられる「テトラメチレンエステルハードセグメント」という用語は、エステル連結を形成させるための1,4−ブタンジオールと少なくとも1種のカルボン酸同等物の反応生成物を意味する。テトラメチレンエステルハードセグメントは以下の構造によって表すことが可能である。
【0022】
【化4】

【0023】
式中、Rは対応するジカルボン酸同等物からカルボキシル官能基を除去したあとに残る1つまたは複数の二価基を表す。
【0024】
本発明のポリエーテルエステルエラストマー中のハードセグメントの約20モル%以下、または好ましくは約10モル%以下、あるいはより好ましくは約5モル%以下は、任意に1,4−ブタンジオール以外の1つまたは複数の有機ジオールから製造してもよい。ジオールは、好ましくは約400未満の分子量を有し、脂環式または脂肪族であってもよい好ましくは飽和ジオールである。エチレングリコール、イソブチレングリコール、トリメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、2,2−ジメチルトリメチレングリコール、2−メチルトリメチレングリコール、ヘキサメチレングリコールおよびデカメチレングリコール、ジヒドロキシシクロヘキサンおよびシクロヘキサンジメタノールなどの炭素原子数2〜15のジオールは好ましい。炭素原子数2〜8の脂肪族ジオールはより好ましい。エチレングリコールおよび1,3−プロパンジオールは特に好ましい。
【0025】
本明細書で用いられる「ジカルボン酸同等物」という用語は、エステル連結を形成させるためにヒドロキシ基と反応できるジカルボン酸および酸誘導体を意味する。ジカルボン酸同等物の例には、ジカルボン酸、ジカルボン酸エステルおよびジエステル、酸ハロゲン化物および酸無水物が挙げられる。
【0026】
ジカルボン酸同等物は、好ましくは300以下の分子量を有し、芳香族、脂肪族または脂環式であることが可能である。「芳香族ジカルボン酸同等物」は、各カルボキシル基が芳香族環または芳香族環系の中の炭素原子に結合されているジカルボン酸同等物である。「脂肪族ジカルボン酸同等物」は、各カルボキシル基が完全飽和炭素原子に、またはオレフィン系二重結合の一部である炭素原子に結合されているジカルボン酸同等物である。完全飽和炭素原子が環内にある場合、同等物は「脂環式ジカルボン酸同等物」である。好ましいジカルボン酸同等物は、ジカルボン酸およびジカルボン酸のジエステル、特にジカルボン酸のジメチルエステルである。芳香族ジカルボン酸またはジエステル単独、あるいは1つまたは複数の脂肪族または脂環式のジカルボン酸またはジエステルの少量、例えば約20モル%未満と組み合わせた芳香族ジカルボン酸またはジエステルも好ましい。ジカルボン酸と、芳香族ジカルボン酸のジメチルエステルは特に好ましい。
【0027】
本発明のポリエーテルエステルエラストマーを製造する際に有用な例示的な芳香族ジカルボン酸には、テレフタル酸、イソフタル酸、二安息香酸、ナフタル酸、ビス(p−カルボキシフェニル)メタンなどのベンゼン核を有する置換ジカルボキシ化合物、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−スルホニル二安息香酸、それらのC〜C10アルキル誘導体およびハロ誘導体、アルコキシ誘導体またはアリール誘導体などのそれらの環置換誘導体が挙げられる。芳香族ジカルボン酸も存在するかぎりp−(ヒドロキシエトキシ)安息香酸などのヒドロキシ酸も用いることが可能である。ポリトリメチレンエーテルエステルを製造する際に有用な例示的な脂肪族ジカルボン酸および脂環式ジカルボン酸には、セバシン酸、1,3−または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、グルタル酸、コハク酸、シュウ酸、アゼライン酸、ジエチルマロン酸、フマル酸、シトラコン酸、アリルマロネート酸、4−シクロヘキサン−1,2−ジカルボキシレート酸、ピメリン酸、スベリン酸、2,5−ジエチルアジピン酸、2−エチルスベリン酸、2,2,3,3−テトラメチルコハク酸、シクロペンタネンジカルボン酸、デカヒドロ−1,5−ナフタレンジカルボン酸、デカヒドロ−2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビシクロヘキシルジカルボン酸、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルカルボン酸)、3,4−フランジカルボキシレートおよび1,1−シクロブタンジカルボキシレートが挙げられる。前述したジカルボン酸のジエステル、酸ハロゲン化物および酸無水物の形態を取っているジカルボン酸同等物も有用であり、ジエステルは特に好ましい。例示的な芳香族ジエステルには、ジメチルテレフタレート、ビベンゾエート、イソフタレート、フタレートおよびナフタレートが挙げられる。
【0028】
テレフタル酸、二安息香酸、イソフタル酸およびナフタレンジカルボン酸、ジメチルテレフタレート、ジメチルビベンゾエート、ジメチルイソフタレート、ジメチルナフタレートおよびジメチルフタレートならびにそれらの混合物は好ましい。特に好ましいジカルボン酸同等物は、フェニレンジカルボン酸の同等物、より特にテレフタル酸およびイソフタル酸ならびにそれらのジエステル、ジメチルテレフタレートおよびジメチルイソフタレートである。幾つかの実施形態において、2つ以上のジカルボン酸同等物を用いることが可能である。例えば、テレフタル酸またはジメチルテレフタレートは、1つまたは複数の他のジカルボン酸同等物の少量と合わせて用いることが可能である。
【0029】
本発明のポリエーテルエステルエラストマーを調製するために用いられるジカルボン酸同等物の好ましくは少なくとも50モル%、またはより好ましくは少なくとも70モル%、あるいはなおより好ましくは少なくとも85モル%、または更により好ましくは約95〜100モル%はテレフタル酸および/またはジメチルテレフタレートを含む。
【0030】
本発明のポリエーテルエステルエラストマーは、ジカルボン酸同等物の性質に応じて従来のエステル化反応またはエステル交換反応を用いて製造することが可能である。例えば、ジメチルテレフタレートは、エステル交換によって生じるメタノールを蒸留除去しつつ150〜250℃で触媒の存在下でポリ(トリメチレンエーテル)グリコールおよび任意に他のグリコール、ならびに過剰の1,4−ブタンジオールおよび任意に他のジオールと合わせて加熱することが可能である。反応は、典型的には約1気圧の圧力で行われる。反応生成物は、ジメチルテレフタレートとポリ(トリメチレンエーテル)グリコールと1,4−ブタンジオールのエステル交換反応生成物の混合物、少量の対応するオリゴマーを有する可変量の(ヒドロキシ−ポリトリメチレンエーテル)テレフタレートと合わせて主としてビス(ヒドロキシブチル)テレフタレートである。その後、混合物は、重合、例えば重縮合を受けて、(1,4−ブタンジオールとジメチルテレフタレートの縮合生成物である)ポリ(トリメチレンエーテル)ソフトセグメントとテトラメチレンテレフタレートハードセグメントを有するコポリマーを生成する。重合の後に追加のエステル交換および蒸留を続けて1,4−ブタンジオールを除去し、こうして分子量を上げる。重縮合は、典型的には真空下で行われる。圧力は、典型的には約0.01〜約18mmHg(約1.3〜約2400Pa)の範囲内、好ましくは約0.05〜約4mmHg(約6.7〜約553Pa)の範囲内、最も好ましくは約0.05〜約2mmHgである。重縮合は、典型的には約220℃〜約260℃の範囲内の温度で行われる。
【0031】
高温での過度の滞留時間および起きうる付随した熱分解を避けるために、触媒をエステル交換において用いることが可能である。エステル交換プロセスにおいて有用な触媒には、チタニウム、ランタン、錫、アンチモン、ジルコニウムおよび亜鉛の有機化合物および無機化合物が挙げられる。テトライソプロピルチタネートおよびテトラブチルチタネートなどのチタニウム触媒は好ましく、最終ポリマーの計算重量を基準にして重量で好ましくは少なくとも約25ppm(好ましくは少なくとも約50ppm、より好ましくは少なくとも約70ppm)且つ約1,000ppm(好ましくは約700ppm以下、より好ましくは約500ppm以下)のチタニウムの量で用いられる。テトライソプロピルチタネートおよびテトラブチルチタネートも重縮合触媒として有効である。追加の触媒は、エステル交換または直接エステル化反応後且つ重合の前に添加することが可能である。好ましくは、触媒はテトラブチルチタネート(TBT)である。
【0032】
エステル交換重合は添加溶媒なしに溶融物の中で一般に行われるが、水およびジオールなどの揮発性成分の低温での除去を促進するために不活性溶媒を添加することが可能である。この技術は、特に技術が直接エステル化を含む時、すなわち、ジカルボン酸同等物が二酸である時、ポリ(トリメチレンエーテル)グリコールまたはジオールとジカルボン酸同等物の反応中に有用である。他の特定の重合技術は特定のポリマーの調製のために有用であることがあり得る。重合(重縮合)は、遊離されたジオールを除去するために真空においておよび/または不活性ガスのストリームにおいてポリ(トリメチレンエーテル)グリコール、ジカルボン酸同等物および短鎖ジオールの反応からの分割固体製品を加熱することにより固相で実行することも可能である。重縮合のこのタイプは「固相重合」と本明細書で呼ばれる(または「SPP」と略される)。
【0033】
上述したエステル交換の代替エステル交換を用いることが可能である。例えば、ポリ(トリメチレンエーテル)グリコールは、ランダム化が起きるまで触媒の存在下でポリエステル(例えばポリ(ブチレンテレフタレート)と直接反応させることが可能である。適する触媒には、上で挙げた触媒が挙げられ、テトラブチルチタネートなどのチタニウム触媒は好ましい。
【0034】
バッチ方法または連続方法は上述したプロセスのために、またはポリ(トリメチレンエーテル)エステルの調製のあらゆる段階のために用いることが可能である。エステル交換による連続重合は好ましい。
【0035】
ポリエーテルエステルエラストマーを調製する際に、溶融強度を高めるために既知の分岐剤を導入することが時には望ましい。分岐剤はポリマー100グラム当たり典型的には0.00015〜0.005モルの濃度で用いられる。分岐剤は、例えば、3個以上のヒドロキシル基、好ましくは3〜6個のヒドロキシル基を有するポリオール、3個以上のカルボキシル基、好ましくは3または4個のカルボキシル基を有するポリカルボン酸、または合計で3個以上のヒドロキシル基およびカルボキシル基、好ましくは3〜6個のヒドロキシル基およびカルボキシル基を有するヒドロキシ酸であることが可能である。例示的なポリオール分岐剤には、グリセロール、ソルビトール、ペンタエリトリトール、1,1,4,4−テトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、トリメチロールプロパンおよび1,2,6−ヘキサントリオールが挙げられる。例示的なポリカルボン酸分岐剤には、ヘミメリト酸、トリメリト酸、トリメシン酸、ピロメリト酸、1,1,2,2−エタンテトラカルボン酸、1,1,2−エタントリカルボン酸、1,3,5−ペンタントリカルボン酸、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸および類似酸が挙げられる。酸をそのまま用いることが可能であるけれども、より低級のアルキルエステルの形で酸を用いることが好ましい。
【0036】
ポリエーテルエステルエラストマー中の重量%ソフトセグメントは以下の式により計算することが可能である。
【0037】
【数1】

【0038】
式中、
NRはポリエーテルエステルエラストマーを製造するために用いられるジカルボン酸同等物のモルの数である。
NGはポリエーテルエステルエラストマーを製造するために用いられるPO3GとPO3G以外のあらゆる高分子グリコールまたはオリゴマーグリコールのモルの数である。
MnRはポリエーテルエステルエラストマーを製造するために用いられるジカルボン酸同等物からカルボキシル官能基を除去したあとに残る二価基Rの数平均分子量である。
MnGはポリエーテルエステルエラストマーを製造するために用いられるPO3GとPO3G以外のあらゆる高分子グリコールまたはオリゴマーグリコールから末端ヒドロキシ基を除去したあとに残る二価基Gの数平均分子量である。
MnDiolはハードセグメントを形成させるために用いられる1,4−ブタンジオールとあらゆる追加のジオールの数平均分子量である。
Xssは(NG)/(NR)として定義されるソフトセグメントのモル分率である。
【0039】
ハードセグメントの重量%は100%からソフトセグメントの重量%を減算することにより決定される。
【0040】
ポリ(トリメチレンエーテル)グリコールの数平均分子量(Mn)は、NMR分光分析法を用いてヒドロキシル末端基を分析することにより、または滴定によって決定される。滴定によってMnを決定するために、ヒドロキシル価はASTM方法E222−00に準拠して決定される。g/当量における当量は56100をヒドロキシル価で除すことにより計算され、Mnは当量に2をかけることにより計算される。滴定は何かが本発明の範囲内であるか否かを分析するために用いられるべき方法である。
【0041】
本発明のポリエーテルエステルエラストマーは改善された高温物理特性を有する。本発明の一実施形態において、125℃で測定されたポリエーテルエステルの引張強度は、23℃で測定された引張強度の好ましくは少なくとも30%である引張強度を有する。125℃で測定されたポリエーテルエステルの引張強度は、23℃で測定された引張強度のより好ましくは少なくとも35%である引張強度を有する。125℃で測定されたポリエーテルエステルの引張強度は、23℃で測定された引張強度のなおより好ましくは少なくとも40%である引張強度を有する。引張強度は、ISO方法527−2:1993(E)によって定義された寸法のタイプ5A引張バーを用いてISO方法527−1:1993(E)に準拠して200mm/分で引っ張られたサンプル上で測定される。
【0042】
本発明のポリエーテルエステルエラストマーは他の成分を含む組成物を作ってもよい。組成物は、ポリエーテルエステルエラストマーに加えて、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、着色剤、カーボンブラック、核剤、粘度調整剤(架橋剤など)、充填剤および強化剤(ガラス繊維を含む繊維および鉱物など)ならびに難燃剤などの成分を含んでもよい。組成物は、熱可塑性ポリマーなどの追加のポリマーも含んでよい。適する熱可塑性ポリマーには、ポリ(ブチレンテレフタレート)、ポリ(エチレンテレフタレート)およびポリ(プロピレンテレフタレート)を含む熱可塑性ポリエステルが挙げられる。
【0043】
本発明の組成物は、ポリエーテルエステルエラストマーを製造する時に重合プロセスに他の成分を添加することにより形成させてもよい。本発明の組成物は、他の添加剤と合わせて本発明のポリマーを溶融ブレンドすることによっても、または本発明のポリエーテルエステルエラストマーを含む組成物と、他の添加剤と合わせて重合中に導入された成分とを溶融ブレンドすることによっても形成させてよい。本発明の組成物を調製するためにいずれかの溶融ブレンド法を用いてもよい。例えば、高分子成分および非高分子原料は、単一工程添加を通して一度に、または段階的方式で、例えば、一軸スクリュー押出機または2軸スクリュー押出機、ブレンダー、ニーダーまたはバンバリーミキサーなどの溶融ミキサーに添加してもよく、その後、溶融混合してもよい。段階的方式で高分子成分および非高分子原料を添加する時、高分子成分および/または非高分子原料の一部は最初に添加され、後で添加され且つ十分に混合された組成物を得るまで更に溶融混合される残りの高分子成分および非高分子原料と溶融混合される。
【0044】
本発明のポリエーテルエステルエラストマーおよびポリエーテルエステルエラストマー組成物は、例えば、射出成形、ブロー成形、押出、熱成形、溶融キャスティング、回転成形およびスラッシュ成形などの当業者に知られている方法を用いて物品に成形してもよい。組成物は異なる材料から製造された物品上にオーバーモールドしてもよい。組成物をフィルムに押し出してもよい。組成物をモノフィラメントまたは繊維に成形してもよい。
【0045】
本発明のポリエーテルエステルエラストマーおよびポリエーテルエステルエラストマー組成物を含む物品には、エアーバッグドア、自動車ダッシュボード部品および他の成形自動車内部部品、チューブ、等速ジョイントブーツ、ベロー、エアーダクト、ホース、ブレーキホース、マンドレルおよび自動車真空チューブを挙げることが可能である。
【実施例】
【0046】
実施例のポリエーテルエステルエラストマーをツーピースガラス反応容器内で調製した。容器の底部分は、約2Lの容量および約150mmの内径を有していた。底部分をOリングおよびクランプによって容器のトップ部分、四つ口反応器トップに接続した。揮発性反応生成物を凝縮させるように作用するコールドトラップに1つの口を接続した。次に、コールドトラップを窒素などの不活性ガスまたは真空を反応容器に供給することができるマニホールドに接続した。マニホールドは圧力測定のための計器および第1のトラップによって捕捉されなかったあらゆる揮発分から計器および真空系を保護するための更なるコールドトラップを含んでいた。回転真空シールを備えた反応器トップの中心にある口をそのシャフトが貫通しているステンレススチールパドルスターラーによって容器を攪拌した。スターラーのモーターの制御は攪拌速度を変えることを見越しており、スターラーのトルクの測定を含んでいた。ポリマーが所望の粘度範囲に達した時を評価するためにトルクの読みを用いた。第3の口に反応成分を添加するために取り外しできるストッパーを装着し、第4の口を重合の後段で反応器を通して低流量でフィードできる不活性ガス源に接続した。約138℃の融点を有する錫/ビスマス金属合金を含む浴に浸漬することにより反応器を加熱した。温度コントローラ付きの電力加熱マントルによって当該浴自体を加熱した。
【0047】
製造されたポリマーのメルトフローインデックス(MFR)は、表1に示した温度で2.16kgの分銅を用いて国際規格ISO1133:1977(E)の方法によって測定した。測定を行う前にポリマーをすべて真空炉内で乾燥させ、ポリマーは約0.05重量%未満の含水率を有していた。
【0048】
英国ウォリックシアのレイ・ラン・テスト・イクイップメント(Ray−Ran Test Equipment Ltd.(Warwickshire,England))から購入した「レイ・ラン・ハンド・アンド・ニューマティカリーオペレーテッド・テストサンプル・モールディング・アパレータス(Ray−Ran Hand and Pneumatically Operated Test Sample Moulding Apparatus)」を用いて約0.05重量%未満の含水率を有するポリマーから機械的特性の測定のためのテストピースを成形した。
【0049】
国際規格ISO179:1993(E)方法1eAの方法を用いてシャルピー衝撃試験を行った。寸法80×10×4mmのテストピースを「レイ・ラン(Ray−Ran)」装置で直接成形し、ノッチを規格に記載されたように機械加工した。結果を表1に示している。シャルピー衝撃強度に関して示された値は、各場合に少なくとも4個の個々の試験片から得た平均結果である。−40℃でのシャルピー衝撃試験のために、サンプルを−40℃で容器内に約1時間にわたって貯蔵し、当該容器から取り出してから約2秒後に試験した。
【0050】
国際規格ISO527−1:1993(E)の方法によって引張特性の測定を行った。用いた試験片は国際規格ISO527−2:1993(E)に記載されたタイプ5Aであった。これらの試験片は、「レイ・ラン・アパレータス(Ray−Ran Apparatus)」で成形された寸法80×38×2mmの板から打ち抜いた。引張試験を200mm/分の速度で行った。結果を表1に示している。引張強度に関して示された値は、各場合に少なくとも4個の個々の試験片から得た平均結果である。125℃および−40℃での試験のために、試験装置の必要な部品を環境チャンバ内に囲い込み、試験を行う前に試験温度に平衡させるために試験片を当該チャンバ内に放置した。
【0051】
実施例において用いられたポリ(トリメチレンエーテル)グリコールを米国特許公報(特許文献4)に記載された方法によって調製した。ポリ(トリメチレンエーテル)グリコールの数平均分子量をH NMR分光分析法によって決定した。
【0052】
「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)1019は、チバ・スペッシャルティ・ケミカルズ(Ciba Specialty Chemicals)から購入した立体ヒンダードフェノール酸化防止剤である。
【0053】
(実施例1)
340.5gの1,4−ブタンジオール(化学量論的に必要な量の約2倍)、1049の数平均分子量を有する247.1gのPO3G、416.5gのジメチルテレフタレート、0.54gのトリメチルトリメリテート、1.05gの「イルガノックス(Irganox)」(登録商標)1098および1.05gの「イルガノックス(Irganox)」(登録商標)1019を上述した反応容器に投入した。不活性雰囲気を作るために窒素を3回充填した反応器に真空をかけつつ、この混合物を穏やかに攪拌した。その後、原料が溶融するまで反応器を160℃の温度で高温金属浴に浸漬した。その時点で、ストッパーを窒素の流れ下で反応器トップから取り外し、2.1gのテトラブチルチタネート触媒を反応器混合物に添加した。ストッパーを戻して、温度を210℃に上げるように設定した。この時間の間に、エステル交換反応が起き、メタノールを放出し、それをコールドトラップに集めた。約40分後に、この反応段階を完了し、メタノールをコールドトラップから除去し、不活性雰囲気を維持するように注意を払い、設定温度を240℃に上げた。一旦この温度に達すると、圧力を65トルにゆっくり下げ、重合を放置してこれらの条件下で約20分にわたり続けた。第1のコールドトラップ後のマニホールドへの窒素小流量を真空系に対してニードル弁で均衡させることにより圧力を制御した。その後、温度を250℃に上げ、圧力を17トルに下げ、これらの条件を約20分にわたり維持した。その後、温度設定点を260℃に上げ、一旦その温度に達すると、圧力を約1トルに下げた。重合のこの最終段階のために、第1のトラップ後のマニホールドに向けてではなく口の1つを通して窒素小流量を反応器に直接流した。これらの条件を約30分にわたり維持し、その後、攪拌機を止め、反応器を窒素で充填し、反応器トップを取り外し、ポリマーをまだ熱い間に反応器から掻き出した。一旦固化すると、ポリマーを小片に切断した。添加された原料は約700gのポリマーのために十分であり、この約550gを反応器から回収した。
【0054】
(実施例2および4〜9と比較例1〜3)
表2に示した原料と量を用いて実施例1の手順を繰り返した。組成物ごとに、用いられたPO3Gの数平均分子量も表に示している。各場合、テトラブチルチタネート触媒以外のすべての原料を手順の始めに反応器に投入し、実施例1に記載されたように原料の溶融後に触媒を添加した。各場合、添加された原料は約700gのポリマーを製造するのに十分であり、約550gを反応器から回収した。
【0055】
(実施例3)
三口フラスコ反応容器を用い、コールドトラップを取り付けた口を通して触媒を導入したことを除き、実施例1の手順を用いた。温度を約240℃で約18分にわたり、250℃で約14分にわたり、そして260℃で約90分にわたり保持した。ポリマーを260℃で保持した時間の間、窒素を反応器に流さなかった。約650gのポリマーを製造するのに十分な原料を反応器に添加した。
【0056】
実施例1〜9および比較例1〜3のポリエーテルエステルエラストマーの物理的特性を決定した。引張強度を23℃、125℃および−40℃で測定し、結果を表1に示している。23℃で測定された引張強度を基準として125℃での引張強度の%保持率を「125℃での%保持率」の見出しで表1に示している。シャルピー衝撃強度を23℃および−40℃で測定し、結果を表1に示している。「NB」は試験片が衝撃で破壊しなかったことを示している。「PB」は試験片が衝撃で部分的に破壊したことを示している。
【0057】
比較例1との実施例1〜4の比較は、約38〜40重量%のソフトセグメントを有する本発明のポリエーテルエステルエラストマーが約40重量%のソフトセグメントおよび約2900の数平均分子量を有するポリエーテルエステルエラストマーより十分に高い程度に23℃を基準として125℃で引張強度を保持することを実証している。更に、約38〜40重量%のソフトセグメントを有する本発明のポリエーテルエステルエラストマーは、約40重量%のソフトセグメントおよび約2900の数平均分子量を有するポリエーテルエステルエラストマーを基準として改善された低温衝撃強度を有する。
【0058】
比較例2との実施例5および6の比較は、約55重量%のソフトセグメントを有する本発明のポリエーテルエステルエラストマーが約55重量%のソフトセグメントおよび約2900の数平均分子量を有するポリエーテルエステルエラストマーより十分に高い程度に23℃を基準として125℃で引張強度を保持することを実証している。更に、約55重量%のソフトセグメントを有する本発明のポリエーテルエステルエラストマーは、約55重量%のソフトセグメントおよび約2900の数平均分子量を有するポリエーテルエステルエラストマーを基準として改善された低温衝撃強度を有する。
【0059】
比較例3との実施例7〜9の比較は、約30重量%のソフトセグメントを有する本発明のポリエーテルエステルエラストマーが約30重量%のソフトセグメントおよび約2900の数平均分子量を有するポリエーテルエステルエラストマーより十分に高い程度に23℃を基準として125℃で引張強度を保持することを実証している。更に、約30重量%のソフトセグメントを有する本発明のポリエーテルエステルエラストマーは、約30重量%のソフトセグメントおよび約2900の数平均分子量を有するポリエーテルエステルエラストマーを基準として改善された低温衝撃強度を有する。
【0060】
【表1】

【0061】
【表2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
約25〜約59重量%のソフトセグメントと約41〜約75重量%のハードセグメントとを含むポリエーテルエステルエラストマーであって、前記ソフトセグメントの約60〜100モル%が構造
【化1】

によって表されるポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメントであり、前記ハードセグメントの約80〜100モル%が構造
【化2】

によって表されるテトラメチレンエステルハードセグメントであり、
式中、Gは約500〜約2500の数平均分子量を有するポリ(トリメチレンエーテル)グリコールの末端ヒドロキシ基の除去後に残る二価基を表し、Rは1つまたは複数の対応するジカルボン酸同等物からカルボキシル官能基を除去したあとに残る1つまたは複数の二価基であることを特徴とするポリエーテルエステルエラストマー。
【請求項2】
前記ポリエーテルエステルが、23℃で測定された引張強度の少なくとも30%である125℃で測定された引張強度を有することを特徴とする請求項1に記載のポリエーテルエステル。
【請求項3】
約30〜約59重量%のポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメントと約41〜約70重量%のハードセグメントとを含むことを特徴とする請求項1に記載のポリエーテルエステル。
【請求項4】
約35〜約59重量%のポリ(トリメチレンエーテル)エステルソフトセグメントと約41〜約65重量%のハードセグメントとを含むことを特徴とする請求項1に記載のポリエーテルエステル。
【請求項5】
Gが約800〜約2300の数平均分子量を有するポリ(トリメチレンエーテル)グリコールの末端ヒドロキシ基の除去後に残る二価基を表すことを特徴とする請求項1に記載のポリエーテルエステル。
【請求項6】
Gが約950〜約2100の数平均分子量を有するポリ(トリメチレンエーテル)グリコールの末端ヒドロキシ基の除去後に残る二価基を表すことを特徴とする請求項1に記載のポリエーテルエステル。
【請求項7】
Rがテレフタル酸および/またはジメチルテレフタレートからカルボキシル官能基を除去したあとに残る少なくとも50モル%の二価基を含むことを特徴とする請求項1に記載のポリエーテルエステル。
【請求項8】
Rがテレフタル酸および/またはジメチルテレフタレートからカルボキシル官能基を除去したあとに残る少なくとも70モル%の二価基を含むことを特徴とする請求項1に記載のポリエーテルエステル。
【請求項9】
前記ハードセグメントの約80〜100モル%がテトラメチレンエステルハードセグメントであることを特徴とする請求項1に記載のポリエーテルエステル。
【請求項10】
前記ハードセグメントの約90〜100モル%がテトラメチレンエステルハードセグメントであることを特徴とする請求項1に記載のポリエーテルエステル。
【請求項11】
請求項1に記載のポリエーテルエステルを含むことを特徴とするポリエーテルエステル組成物。
【請求項12】
少なくとも1つの熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、着色剤、カーボンブラック、核剤、粘度調整剤、充填剤、強化剤および/または難燃剤のうちの1つまたは複数を更に含むことを特徴とする請求項11に記載の組成物。
【請求項13】
前記組成物の全重量を基準にして約1〜約50重量%の、ポリエーテルエステルエラストマー以外のポリマーを更に含むことを特徴とする請求項11に記載の組成物。
【請求項14】
前記ポリマーが熱可塑性ポリエステルであることを特徴とする請求項13に記載の組成物。
【請求項15】
請求項1に記載のポリエーテルエステルエラストマーを含むことを特徴とする成形品。
【請求項16】
請求項1に記載のポリエーテルエステルエラストマーを含むことを特徴とする押出品。
【請求項17】
チューブ、ホースまたはマンドレルの形態であることを特徴とする請求項16に記載の押出品。
【請求項18】
エアーバッグドアの形態であることを特徴とする請求項15に記載の成形品。
【請求項19】
等速ジョイントブーツまたはベローの形態であることを特徴とする請求項15に記載の成形品。
【請求項20】
エアーダクトの形態であることを特徴とする請求項15に記載の成形品。

【公表番号】特表2008−535976(P2008−535976A)
【公表日】平成20年9月4日(2008.9.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−505431(P2008−505431)
【出願日】平成18年4月4日(2006.4.4)
【国際出願番号】PCT/US2006/012398
【国際公開番号】WO2006/110384
【国際公開日】平成18年10月19日(2006.10.19)
【出願人】(390023674)イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】E.I.DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY
【Fターム(参考)】