説明

樹脂組成物の製造方法

【課題】カルボジイミド化合物と酸性基を有するポリマーとを溶融混練するにあたり、両者を熱変性、劣化等させることなく溶融混練し且つ遊離のイソシアネートも工程中で発生しない、樹脂組成物を製造する方法を提供すること。
【解決手段】カルボジイミド基を1個有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含む化合物を、予め溶融状態とした酸性基を有するポリマー中に添加し、0.1分間から2時間溶融混練する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カルボジイミド化合物と酸性基を有するポリマーとを溶融混練する、樹脂組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
カルボジイミド化合物をカルボキシル基などの酸性基を末端に有するポリマーの末端封止剤として用い、ポリマーの加水分解を抑制することは既に提案されている(特許文献1および2)。この提案において用いられているカルボジイミド化合物は、線状のカルボジイミド化合物である。
【0003】
線状カルボジイミド化合物をポリマーの末端封止剤として用いると、線状カルボジイミド化合物がポリマーの末端に結合する反応に伴いイソシアネート基を有する化合物が遊離し、イソシアネート化合物の独特の臭いを発生し、作業環境を悪化させることが問題となっている。
【0004】
特許文献3には、マクロ環状カルボジイミド化合物が記載されている。この化合物は、高希釈下で製造されるためマクロ環状カルボジイミド化合物の濃度は低く、ポリマーとの反応には何日もかかり、ポリマーの末端封止剤としての実用性は低い。また、カルボジイミド基に対する分子量が大きくポリマーの末端封止剤としての効率は低い。また、特許文献3には、ポリマーの末端封止に伴うイソシアネート臭の低減についての検討はなされていない。このマクロ環状カルボジイミド化合物は、長鎖を有し高温では分解し易くポリエステルなどの高融点のポリマーの末端封止剤には不適当である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2008−050584号公報
【特許文献2】特開2005−2174号公報
【特許文献3】米国特許出願公開第2008/0161554号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、カルボジイミド化合物と酸性基を有するポリマーとを溶融混練するにあたり、両者を熱変性、劣化等させることなく溶融混練し且つ遊離のイソシアネートも工程中で発生しない、樹脂組成物を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上記目的を達成するために、カルボジイミド化合物と酸性基を有するポリマーとからなる樹脂組成物の製造方法について、鋭意検討した。その結果、カルボジイミド化合物を予め溶融状態とした該酸性基を有するポリマー中に添加し溶融混練することにより、カルボジイミド化合物及びポリマーの熱変性、劣化すること無しに、樹脂組成物を製造することができることを見出した。本発明は、これらの知見に基づくものである。
【0008】
即ち、本発明の目的は、
1.カルボジイミド基を1個有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含む化合物(以下、環状カルボジイミド化合物と呼ぶことがある)を、予め溶融状態とした酸性基を有するポリマー中に添加し、0.1分間から2時間溶融混練する樹脂組成物の製造方法によって達成される。
【0009】
本発明には、以下も包含される。
2.溶融状態が溶融混練状態である上記1に記載の製造方法。
3.該酸性基を有するポリマーの溶融時の溶融粘度が1×10Pa・s以下である上記1に記載の製造方法。
4.環状構造を形成する原子数が8〜50である上記1に記載の製造方法。
5.環状構造が、下記式(1)で表される上記1に記載の製造方法。
【化1】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2〜4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。)
6.Qは、下記式(1−1)、(1−2)または(1−3)で表される2〜4価の結合基である上記5に記載の製造方法。
【化2】

(式中、ArおよびArは各々独立に、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。RおよびRは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、これらの組み合わせ、またはこれら脂肪族基、脂環族基と2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基の組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。XおよびXは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。sは0〜10の整数である。kは0〜10の整数である。なお、sまたはkが2以上であるとき、繰り返し単位としてのX、あるいはXが、他のX、あるいはXと異なっていてもよい。Xは、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。また、Qが2価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは全て2価の基である。Qが3価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが3価の基である。Qが4価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
7.環状構造を含む化合物が、下記式(2)で表される化合物である上記1に記載の製造方法。
【化3】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。)
8.Qは、下記式(2−1)、(2−2)または(2−3)で表される2価の結合基である上記7に記載の製造方法。
【化4】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)中のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。)
9.環状構造を含む化合物が、下記式(2−1−1)で表される化合物である上記7に記載の製造方法。
【化5】

(式中、Ar、Arは、各々独立に置換されていても良い、炭素数5〜15のアリーレン基である。Xは、炭素数1〜20のアルキレン基である。)
10.環状構造を含む化合物が、下記式(2−1−1a)で表される化合物である上記7に記載の製造方法。
【化6】

(式中、R、Rは各々独立に、水素原子または炭素数1〜20のアルキル基である。Xは、炭素数1〜20のアルキレン基である。)
11.環状構造を含む化合物が、下記式(3)で表される化合物である上記1に記載の製造方法。
【化7】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである3価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。Yは、環状構造を担持する担体である。)
12.Qは、下記式(3−1)、(3−2)または(3−3)で表される3価の結合基である上記11に記載の製造方法。
【化8】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但しこれらの内の一つは3価の基である。)
13.Yは、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである上記11に記載の製造方法。
14.環状構造を含む化合物が、下記式(4)で表される化合物である上記1に記載の製造方法。
【化9】

(式中、Qは、脂肪族基、芳香族基、脂環族基またはこれらの組み合わせである4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。ZおよびZは、環状構造を担持する担体である。)
15.Qは、下記式(4−1)、(4−2)または(4−3)で表される4価の結合基である上記14に記載の製造方法。
【化10】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)の、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、これらの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
16.ZおよびZは各々独立に、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである上記14に記載の製造方法。
17.環状構造を含む化合物が、下記式(4−1−1)で表される化合物である上記16記載の方法。
【化11】

(式中、Xは炭素数1〜20のアルカンテトライル基である。Ar、Ar、Ar、Arは、各々独立に置換されていても良い、炭素数5〜15のアリーレン基である。)
18.環状構造を含む化合物が、下記式(4−1−1c)で表される化合物である上記16に記載の製造方法。
【化12】

(式中、Xは炭素数1〜20のアルカンテトライル基である。R、R、R、Rは各々独立に、水素原子または炭素数1〜20のアルキル基である。)
19.酸性基を有するポリマーが、ポリエステル、ポリアミドおよびポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも一種である上記1に記載の製造方法。
20.酸性基を有するポリマーが、ポリ乳酸からなる上記1に記載の製造方法。
21.ポリ乳酸が、ポリL−乳酸成分とポリD−乳酸成分とを含み、上記20に記載の製造方法。
22.上記1〜21のいずれか記載の製造方法によって得られた、樹脂組成物。
23.示差走査熱量計測定で、190℃以上のステレオコンプレックス相ポリ乳酸の結晶融解ピークを示す、上記22に記載の樹脂組成物。
24.下記式(5)で規定されるステレオコンプレックス結晶化度(S)が90から100%である上記23に記載の樹脂組成物。
S=〔ΔHms/(ΔHmh+ΔHms)〕×100 (5)
(ただし、ΔHms=ステレオコンプレックス相ポリ乳酸の結晶融解エンタルピー、ΔHmh=ポリ乳酸ホモ相結晶の融解エンタルピーを表す。)
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、カルボジイミド化合物と酸性基を有するポリマーとを溶融混練するにあたり、両者を熱変性、劣化等させることなく溶融混練し且つ遊離のイソシアネートも工程中で発生しない、樹脂組成物を製造する方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
<環状構造>
本発明において、末端封止剤として用いる環状カルボジイミド化合物は環状構造を有する。環状カルボジイミド化合物は、環状構造を複数有していてもよい。
環状構造は、カルボジイミド基(−N=C=N−)を1個有しその第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている。一つの環状構造中には、1個のカルボジイミド基のみを有するが、例えば、スピロ環など、分子中に複数の環状構造を有する場合にはスピロ原子に結合するそれぞれの環状構造中に1個のカルボジイミド基を有していれば、化合物として複数のカルボジイミド基を有していてよいことはいうまでもない。環状構造中の原子数は、好ましくは8〜50、より好ましくは10〜30、さらに好ましくは10〜20、特に好ましくは10〜15である。
【0012】
ここで、環状構造中の原子数とは、環構造を直接構成する原子の数を意味し、例えば、8員環であれば8、50員環であれば50である。環状構造中の原子数が8より小さいと、環状カルボジイミド化合物の安定性が低下して、保管、使用が困難となる場合があるためである。また反応性の観点よりは環員数の上限値に関しては特別の制限はないが、50を超える原子数の環状カルボジイミド化合物は合成上困難となり、コストが大きく上昇する場合が発生するためである。かかる観点より環状構造中の原子数は好ましくは10〜30、より好ましくは10〜20、特に好ましくは10〜15である。
【0013】
環状カルボジイミド化合物の分子量は、好ましくは100〜1,000である。100より低いと、環状カルボジイミド化合物について構造の安定性や揮発性が問題となる場合がある。また1,000より高いと、環状カルボジイミドの製造上、希釈系での合成が必要となったり、収率が低下するため、コスト面で問題となる場合がある。かかる観点より、より好ましくは100〜750であり、さらに好ましくは250〜750である。
【0014】
環状構造は、下記式(1)で表される構造であることが好ましい。
【化13】

【0015】
式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2〜4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。この結合基の価のうち2つの価は環状構造を形成するために使用される。Qが3価あるいは4価の結合基である場合、単結合、二重結合、原子、原子団を介して、ポリマーあるいは他の環状構造と結合している。
【0016】
結合基は、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基またはこれらの組み合わせであることが好ましい。結合基として、環状構造を形成するための必要炭素数を有するものが選択される。組み合わせの例としては、アルキレン基とアリーレン基が結合した、アルキレン−アリーレン基のような構造などが挙げられる。
【0017】
結合基を構成する脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、各々ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。ヘテロ原子とは、O、N、S、Pを指す。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0018】
本発明においては、ハロゲン原子として、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
結合基(Q)は、下記式(1−1)、(1−2)または(1−3)で表される2〜4価の結合基であることが好ましい。
【0019】
【化14】

【0020】
式中、ArおよびArは各々独立に、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
芳香族基として、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基(2価)として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。
【0021】
これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。またこれらの芳香族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0022】
およびRは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、およびこれらの組み合わせ、またはこれら脂肪族基、脂環族基と2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基の組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
【0023】
脂肪族基として、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアルカントリイル基、炭素数1〜20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、へキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
【0024】
これらの脂肪族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。またこれらの脂肪族基はヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0025】
脂環族基として、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルカントリイル基、炭素数3〜20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロへキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
【0026】
これらの脂環族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの脂環族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0027】
芳香族基として、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。
【0028】
これら芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
また、これらの芳香族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0029】
およびXは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
【0030】
脂肪族基として、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアルカントリイル基、炭素数1〜20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、へキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
【0031】
これらの脂肪族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。またこれらの脂肪族基はヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0032】
脂環族基として、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルカントリイル基、炭素数3〜20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロへキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
【0033】
これらの脂環族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの脂環族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0034】
芳香族基として、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。
【0035】
これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの芳香族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0036】
s、kは各々独立に、0〜10の整数、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0〜1の整数である。sおよびkが10を超えると、環状カルボジイミド化合物は合成上困難となり、コストが大きく上昇する場合が発生するためである。かかる観点より整数は好ましくは0〜3の範囲が選択される。なお、sまたはkが2以上であるとき、繰り返し単位としてのX、あるいはXが、他のX、あるいはXと異なっていてもよい。
【0037】
は、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
【0038】
脂肪族基として、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアルカントリイル基、炭素数1〜20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、へキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
【0039】
これら脂肪族基は置換基を含んでいてもよく、置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの脂肪族基はヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0040】
脂環族基として、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルカントリイル基、炭素数3〜20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロへキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。
【0041】
これら脂環族基は置換基を含んでいてもよく、置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリーレン基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの脂環族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0042】
芳香族基として、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。
【0043】
これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。また、これらの芳香族基はヘテロ原子を含んで複素環構造を有していてもよい。ヘテロ原子として、O、N、S、Pが挙げられる。
【0044】
以上のように、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXはヘテロ原子を含有していてもよい。
また、Qが2価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは全て2価の基である。Qが3価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが3価の基である。Qが4価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。
【0045】
本発明で用いる環状カルボジイミドとして、以下の(a)〜(c)で表される化合物が挙げられる。
【0046】
<環状カルボジイミド(a)>
本発明で用いる環状カルボジイミドとして下記式(2)で表される化合物(以下、「環状カルボジイミド(a)」ということがある。)を挙げることができる。
【0047】
【化15】

【0048】
式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。
脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、式(1)で説明したものと同じである。但し、式(2)の化合物においては、脂肪族基、脂環族基、芳香族基は全て2価である。Qは、下記式(2−1)、(2−2)または(2−3)で表される2価の結合基であることが好ましい。
【0049】
【化16】

【0050】
式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)中のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、これらは全て2価である。
環状カルボジイミド(a)として、下記式(2−1−1)で表される化合物が好ましい。
【0051】
【化17】

【0052】
式中、Xは、好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10のアルキレン基である。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などが挙げられる。
【0053】
式中、Ar、Arは各々独立に、置換されていても良い炭素数5〜15のアリーレン基である。アリーレン基としてフェニレン基、ナフタレンジイル基が挙げられる。アリーレン基は置換されていても良い。置換基として炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基が挙げられる。置換基としてメチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。
環状カルボジイミド(a)として、下記式(2−1−1a)で表される化合物が好ましい。
【0054】
【化18】

【0055】
式中、Xは、好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、さらに好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基である。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などが挙げられる。
式中、R、Rは各々独立に、好ましくは炭素数1〜20のアルキル基、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基または水素原子である。アルキル基としてメチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。
環状カルボジイミド化合物(a)としては、以下の化合物が挙げられる。
【0056】
【化19】

【0057】
【化20】

【0058】
【化21】

【0059】
【化22】

【0060】
【化23】

【0061】
【化24】

【0062】
【化25】

【0063】
【化26】

【0064】
【化27】

【0065】
【化28】

【0066】
【化29】

【0067】
【化30】

【0068】
【化31】

【0069】
【化32】

【0070】
<環状カルボジイミド(b)>
さらに、本発明で用いる環状カルボジイミドとして下記式(3)で表される化合物(以下、「環状カルボジイミド(b)」ということがある。)を挙げることができる。
【0071】
【化33】

【0072】
式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基、またはこれらの組み合わせである3価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。Yは、環状構造を担持する担体である。脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、式(1)で説明したものと同じである。但し、式(3)の化合物においては、Qを構成する基の内一つは3価である。
は、下記式(3−1)、(3−2)または(3−3)で表される3価の結合基であることが好ましい。
【0073】
【化34】

【0074】
式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但しこれらの内の一つは3価の基である。
Yは、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーであることが好ましい。Yは結合部であり、複数の環状構造がYを介して結合し、式(3)で表される構造を形成している。
かかる環状カルボジイミド化合物(b)としては、下記化合物が挙げられる。
【0075】
【化35】

【0076】
【化36】

【0077】
【化37】

【0078】
【化38】

【0079】
<環状カルボジイミド(c)>
本発明で用いる環状カルボジイミドとして下記式(4)で表される化合物(以下、「環状カルボジイミド(c)」ということがある。)を挙げることができる。
【0080】
【化39】

【0081】
式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。ZおよびZは、環状構造を担持する担体である。ZおよびZは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。
脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、式(1)で説明したものと同じである。但し、式(4)の化合物において、Qは4価である。従って、これらの基の内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。
は、下記式(4−1)、(4−2)または(4−3)で表される4価の結合基であることが好ましい。
【0082】
【化40】

【0083】
Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)の、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは、これらの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。
およびZは各々独立に、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーであることが好ましい。ZおよびZは結合部であり、複数の環状構造がZおよびZを介して結合し、式(4)で表される構造を形成している。
環状カルボジイミド化合物(c)として、下記式(4−1−1)で表される化合物が好ましい。
【0084】
【化41】

【0085】
式中、Xは、好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、さらに好ましくは炭素数1〜6のアルカンテトライル基である。アルカンテトライル基として、イソブタンテトライル基、イソペンタンテトライル基、ネオペンタンテトライル基などが挙げられる。好ましくは下記式で表されるネオペンタンテトライル基である。
【0086】
【化42】

【0087】
式中、Ar、Ar、Ar、Arは、各々独立に置換されていても良い炭素数5〜15のアリーレン基である。アリーレン基としてフェニレン基、ナフタレンジイル基が挙げられる。アリーレン基は置換されていても良い。置換基として炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基が挙げられる。置換基としてメチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。
環状カルボジイミド(c)として、下記式(2−1−1c)で表される化合物が好ましい。
【0088】
【化43】

【0089】
式中、Xは、好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10、さらに好ましくは炭素数1〜6のアルカンテトライル基である。アルカンテトライル基として、イソブタンテトライル基、イソペンタンテトライル基、ネオペンタンテトライル基などが挙げられる。好ましくは下記式で表されるネオペンタンテトライル基である。
【0090】
【化44】

【0091】
式中、R、R、R、Rは各々独立に、炭素数1〜20のアルキル基、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基または水素原子である。アルキル基としてメチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。
かかる環状カルボジイミド化合物(c)としては、下記化合物を挙げることができる。
【0092】
【化45】

【0093】
【化46】

【0094】
【化47】

【0095】
<環状カルボジイミド化合物の製造方法>
本発明において、環状カルボジイミド化合物の製造方法は特に限定無く、従来公知の方法により製造することができる。例として、アミン体からイソシアネート体を経由して製造する方法、アミン体からイソチオシアネート体を経由して製造する方法、アミン体からトリフェニルホスフィン体を経由して製造する方法、アミン体から尿素体を経由して製造する方法、アミン体からチオ尿素体を経由して製造する方法、カルボン酸体からイソシアネート体を経由して製造する方法、ラクタム体を誘導して製造する方法などが挙げられる。
【0096】
また、本発明の環状カルボジイミド化合物は、以下の文献に記載された方法を組み合わせ、あるいは目的とする化合物に応じて適切に改変、組み合わせすることにより製造することができる。
【0097】
Tetrahedron Letters,Vol.34,No.32,515−5158,1993.
Medium−and Large−Membered Rings from Bis(iminophosphoranes):An Efficient Preparation of Cyclic Carbodiimides, Pedro Molina etal.
Journal of Organic Chemistry,Vol.61,No.13,4289−4299,1996.
New Models for the Study of the Racemization Mechanism of Carbodiimides.Synthesis and Structure(X−ray Crystallography and 1H NMR) of Cyclic Carbodiimides, Pedro Molina etal.
Journal of Organic Chemistry,Vol.43,No8,1944−1946,1978.
Macrocyclic Ureas as Masked Isocyanates, Henri Ulrich etal.
Journal of Organic Chemistry,Vol.48,No.10,1694−1700,1983.
Synthesis and Reactions of Cyclic Carbodiimides,R.Richteretal.
Journal of Organic Chemistry,Vol.59,No.24,7306−7315,1994.
A New and Efficient Preparation of Cyclic Carbodiimides from Bis(iminophosphoranea)and the System Boc2O/DMAP,Pedro Molina etal.
【0098】
製造する化合物に応じて、適切な製法を採用すればよいが、例えば、(1)下記式(a−1)で表されるニトロフェノール類、下記式(a−2)で表されるニトロフェノール類および下記式(b)で表される化合物を反応させ、下記式(c)で表されるニトロ体を得る工程、
【化48】

【化49】

(2)得られたニトロ体を還元して下記式(d)で表わされるアミン体を得る工程、
【化50】

(3)得られたアミン体とトリフェニルホスフィンジブロミドを反応させ下記式(e)で表されるトリフェニルホスフィン体を得る工程、および
【化51】

(4)得られたトリフェニルホスフィン体を反応系中でイソシアネート化した後、直接脱炭酸させることによって製造したものは、本願発明に用いる環状カルボジイミド化合物として好適に用いることができる。
(上記式中、ArおよびArは各々独立に、炭素数1〜6のアルキル基またはフェニル基で置換されていてもよい芳香族基である。EおよびEは各々独立に、ハロゲン原子、トルエンスルホニルオキシ基およびメタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基、p−ブロモベンゼンスルホニルオキシ基からなる群から選ばれる基である。Arは、フェニル基である。Xは、下記式(i−1)から(i−3)の結合基である。)
【0099】
【化52】

【0100】
【化53】

【0101】
【化54】

【0102】
<ポリマー>
本発明において、環状カルボジイミド化合物を適用するポリマーは酸性基を有する。酸性基として、カルボキシル基、スルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基およびホスフィン酸基からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。ポリマーの融点は、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上である。
【0103】
ポリマーとして、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリエステルアミドからなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。ポリマーが、ポリエステル、ポリアミドおよびポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【0104】
(ポリエステル)
ポリエステルとしては、例えば、ジカルボン酸あるいはそのエステル形成性誘導体とジオールあるいはそのエステル形成性誘導体、ヒドロキシカルボン酸あるいはそのエステル形成性誘導体、ラクトンから選択された1種以上を重縮合してなるポリマーまたはコポリマーが例示される。好ましくは熱可塑性ポリエステルが例示される。
かかる熱可塑性ポリエステルは、成形性などのため、ラジカル生成源、例えばエネルギー活性線、酸化剤などにより処理されてなる架橋構造を含有していてもよい。
【0105】
ジカルボン酸あるいはエステル形成性誘導体としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、ビス(p−カルボキシフェニル)メタン、アントラセンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、5−テトラブチルホスホニウムイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸が挙げられる。またシュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、マロン酸、グルタル酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。また、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸が挙げられる。またこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
【0106】
また、ジオールあるいはそのエステル形成性誘導体としては、炭素数2〜20の脂肪族グリコールすなわち、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、ダイマージオールなどが挙げられる。また、分子量200〜100,000の長鎖グリコール、すなわちポリエチレングリコール、ポリ1,3−プロピレングリコール、ポリ1,2−プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。また、芳香族ジオキシ化合物すなわち、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、tert−ブチルハイドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールFなどが挙げられる。またこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
【0107】
また、ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシプロピオ酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸およびこれらのエステル形成性誘導体などが挙げられる。ラクトンとしてはカプロラクトン、バレロラクトン、プロピオラクトン、ウンデカラクトン、1,5−オキセパン−2−オンなどが挙げられる。
【0108】
ポリエステルとして、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体と脂肪族ジオールまたはそのエステル形成性誘導体を主成分として重縮合してなる芳香族ポリエステルが例示される。芳香族カルボン酸またはそのエステル形成性誘導体として、テレフタル酸あるいはナフタレン2,6−ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体が挙げられる。脂肪族ジオールまたはそのエステル形成性誘導体として、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオールが挙げられる。
【0109】
具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリプロピレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリトリメチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレンテレフタレート・ポリエチレングリコール、ポリトリメチレンテレフタレート・ポリエチレングリコール、ポリブチレンテレフタレート・ポリエチレングリコール、ポリブチレンナフタレート・ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリトリメチレンテレフタレート・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリブチレンテレフタレート・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリブチレンナフタレート・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリトリメチレン(テレフタレート/イソフタレート)・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)・ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリブチレン(テレフタレート/サクシネート)、ポリエチレン(テレフタレート/サクシネート)、ポリブチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)などを好ましく挙げることができる。
【0110】
脂肪族ポリエステルとしては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とするポリマー、脂肪族多価カルボン酸またはそのエステル形成性誘導体と脂肪族多価アルコールを主成分として重縮合してなるポリマーやそれらのコポリマーが例示される。
【0111】
脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とするポリマーとしては、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸などの重縮合体、もしくはコポリマーなどを例示することができる。なかでもポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ3−ヒドロキシカルボン酪酸、ポリ4−ポリヒドロキシ酪酸、ポリ3−ヒドロキシヘキサン酸またはポリカプロラクトン、ならびにこれらのコポリマーなどが挙げられる。特にポリL−乳酸、ポリD−乳酸およびステレオコンプレックスポリ乳酸、ラセミポリ乳酸が挙げられる。
【0112】
ポリ乳酸は、L−乳酸またはD−乳酸を直接重縮合、あるいはL−ラクチド、D−ラクチドおよび/またはメソラクチドを溶融開環重合、またはこれらの手法などによる比較的低分子量のオリゴマーを固相重合したポリL−乳酸、ポリD−乳酸およびまたはこれらの成分がランダムあるいはブロック共重合されたポリ乳酸、さらにはこれらのポリ乳酸の混合物を意味する。
【0113】
さらにステレオコンプレックスポリ乳酸は上記のポリL−乳酸成分とポリD−乳酸成分とよりなり、DSC測定により190℃以上に結晶融解ピークを有するステレオコンプレックス相を含むポリ乳酸も包含する。
【0114】
本発明においてポリ乳酸の重量平均分子量は10万から50万であることが成形性と成形品物性の両立の観点より好ましい。重量平均分子量が10万に満たないと成形品の機械的強度、靭性が低く好ましくない。また重量平均分子量が50万を超えると溶融粘度が高く、溶融成形が困難となるためである。かかる観点から、より好ましくは重量平均分子量は11万から35万、さらに好ましくは12から25万の範囲が選択される。
【0115】
さらに、本発明において、ポリ乳酸がホモ相ポリ乳酸であるとき、示差走査熱量計(DSC)測定で、150から190℃の間に結晶融解ピーク(Tmh)を有し、該結晶融解熱(△Hmsc)が10J/g以上であることが好ましい。
かかる結晶融点および結晶融解熱の範囲を満たすことにより耐熱性が好適に高めることができるためである。
【0116】
ステレオコンプレックスポリ乳酸がポリL−乳酸成分とポリD−乳酸成分とよりなる時、耐熱性の観点よりDSC測定で190℃以上のステレオコンプレックス相ポリ乳酸の結晶融解ピークを有し、さらに好ましくはステレオコンプレックス相ポリ乳酸が本来有する耐熱性を発揮させるため、下記式(i)で定義されるステレオコンプレックス結晶化度は好ましくは90%から100%、より好ましくは95%から100%の範囲が選択される。特に好ましくはステレオコンプレックス結晶化度が100%の時である。
S=〔ΔHms/(ΔHmh+ΔHms)〕×100
(ただし、ΔHms=ステレオコンプレックス相ポリ乳酸の結晶融解エンタルピー、ΔHmh=ポリ乳酸ホモ相結晶の融解エンタルピーを表す。)
【0117】
さらにステレオコンプレックスポリ乳酸は、結晶性を有していることが好ましく、広角X線回折(XRD)測定による回折ピークの強度比によって、式(ii)で定義されるステレオコンプレックス結晶化率(Sc)が50%以上を有することがより好ましい。好ましくは50から100%、さらに好ましくは60から95%、とりわけ好ましくは65から90%の範囲が選択される。
【0118】
すなわちステレオコンプレックスポリ乳酸が上記Scを有することにより、成形品の耐熱性、耐湿熱性をより好適に満たすことができるからである。
Sc(%)=〔ΣISCi/(ΣISCi + IHM)〕×100 (ii)
[ここで ΣISCi = ISC1 + ISC2 + ISC3、ISCi(i=1から3)はそれぞれ2θ=12.0°,20.7°,24.0°付近の各回折ピークの積分強度、IHMは2θ=16.5°付近に現れるホモ相結晶に由来する回折ピークの積分強度IHMを表す。]
【0119】
さらに同様の観点より、ステレオコンプレックスポリ乳酸の結晶融点は190から250℃、より好ましくは200から230℃の範囲が好適に選択され、DSC測定による結晶融解エンタルピーは、20J/g以上、好ましくは20から80J/g、より好ましくは30から80J/gの範囲が選択される。
【0120】
ステレオコンプレックス相結晶融点が190℃未満であると、ステレオコンプレックス相形成の意義、したがって本発明の意義が小さなものとなってしまう。さらに250℃を超える場合、本発明成形品を成形するとき、250℃以上の高温において成形することが必要となり、樹脂の熱分解を抑制することが困難となる場合があるからである。さらに結晶融解エンタルピーの値についても同様の議論があてはまる。
【0121】
かかるステレオコンプレックス結晶化度及び好ましくはステレオコンプレックス結晶化率、さらに上述の各種結晶性のパラメーターを好適に満たすため、ステレオコンプレックスポリ乳酸において、ポリD−乳酸成分とポリL−乳酸成分の重量比は90/10から10/90であることが好ましい。
【0122】
より好ましくは80/20から20/80、さらに好ましくは30/70から70/30、とりわけ好ましくは40/60から60/40の範囲であり、理論的には1/1にできるだけ近い方が好ましく選択される。
【0123】
本発明で用いるポリ乳酸には、ステレオコンプレックス相の形成を安定的且つ高度に進めるために特定の添加物を添加することが好ましい。
たとえば
ステレオコンプレックス結晶化促進剤;下記式(3)及びまたは(4)で示すリン酸金属塩。
【0124】
【化55】

【0125】
(式中、式中R11は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表しR12、R13は各々独立に水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表す。
は、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、亜鉛原子またはアルミニウム原子を表す。アルカリ金属原子としてNa、K、Li等が挙げられる。アルカリ土類金属原子としてMg、Ca等が挙げられる。pは、1または2を表す。qは、Mがアルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、亜鉛原子の時は0を、Mがアルミニウム原子のときは1または2を表す。)
【0126】
【化56】

【0127】
(式中R14、R15、R16は各々独立に水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表す。Mは、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、亜鉛原子またはアルミニウム原子を表す。pは、1または2を表す。qは、Mがアルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、亜鉛原子の時は0を、Mがアルミニウム原子のときは1または2を表す。)
【0128】
本発明で使用されるポリ乳酸の重合時に使用された金属含有触媒が失活剤で不活性化されているのが好ましい。
かかる失活剤としてはたとえば例えばイミノ基を有し且つ重合金属触媒に配位し得るキレート配位子の群からなる有機リガンド及びジヒドリドオキソリン(I)酸、ジヒドリドテトラオキソ二リン(II,II)酸、ヒドリドトリオキソリン(III)酸、ジヒドリドペンタオキソ二リン(III)酸、ヒドリドペンタオキソ二(II,IV)酸、ドデカオキソ六リン(III)III、ヒドリドオクタオキソ三リン(III,IV,IV)酸、オクタオキソ三リン(IV,III,IV)酸、ヒドリドヘキサオキソ二リン(III,V)酸、ヘキサオキソ二リン(IV)酸、デカオキソ四リン(IV)酸、ヘンデカオキソ四リン(IV)酸、エネアオキソ三リン(V,IV,IV)酸等の酸価数5以下の低酸化数リン酸、式 xHO・yPで表され、x/y=3のオルトリン酸、2>x/y>1であり、縮合度より二リン酸、三リン酸、四リン酸、五リン酸等と称せられるポリリン酸及びこれらの混合物、x/y=1で表されるメタリン酸、なかでもトリメタリン酸、テトラメタリン酸、1>x/y>0で表され、五酸化リン構造の一部をのこした網目構造を有するウルトラリン酸(これらを総称してメタ燐酸系化合物と呼ぶことがある。)、及びこれらの酸の酸性塩、一価、多価のアルコール類、あるいはポリアルキレングリコール類の部分エステル、完全エスエテル、ホスホノ置換低級脂肪族カルボン酸誘導体などが例示される。
【0129】
触媒失活能から、式 xHO・yPで表され、x/y=3のオルトリン酸、2>x/y>1であり、縮合度より二リン酸、三リン酸、四リン酸、五リン酸等と称せられるポリリン酸及びこれらの混合物、x/y=1で表されるメタリン酸、なかでもトリメタリン酸、テトラメタリン酸、1>x/y>0で表され、五酸化リン構造の一部をのこした網目構造を有するウルトラリン酸(これらを総称してメタ燐酸系化合物と呼ぶことがある。)、及びこれらの酸の酸性塩、一価、多価のアルコール類、あるいはポリアルキレングリコール類の部分エステルリンオキソ酸あるいはこれらの酸性エステル類、ホスホノ置換低級脂肪族カルボン酸誘導体及び上記のメタ燐酸系化合物が好適に使用される。
【0130】
本発明で使用するメタ燐酸系化合物は、3から200程度の燐酸単位が縮合した環状のメタ燐酸あるいは立体網目状構造を有するウルトラ領域メタ燐酸あるいはそれらの(アルカル金属塩、アルカリ土類金属塩、オニウム塩)を包含する。
【0131】
なかでも環状メタ燐酸ナトリウムやウルトラ領域メタ燐酸ナトリウム、ホスホノ置換低級脂肪族カルボン酸誘導体のジヘキシルホスホノエチルアセテート(以下DHPAと略称することがある)などが好適に使用される。
【0132】
かかる失活剤はポリ乳酸(B),(C)の製造終了からポリ乳酸(A)組成物の成形品製造までの段階でポリ乳酸に適用可能であるが、ポリ乳酸(B),(C)の製造終了からポリ乳酸(A)組成物製造の段階で適用するのが好ましい。なかでもポリ乳酸(B),(C)の製造終了の段階で配合するのが、好適に選択される。
【0133】
また脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールを主たる構成成分とするポリマーが挙げられる。多価カルボン酸として、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、マロン酸、グルタル酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸単位およびそのエステル誘導体が挙げられる。また、ジオール成分として炭素数2〜20の脂肪族グリコールすなわち、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、ダイマージオールなどが挙げられる。また分子量200〜100,000の長鎖グリコール、すなわちポリエチレングリコール、ポリ1,3−プロピレングリコール、ポリ1,2−プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが挙げられる。具体的には、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペートまたはポリブチレンサクシネートならびにこれらのコポリマーなどが挙げられる。
【0134】
さらに全芳香族ポリエステルとしては、芳香族カルボン酸またはそのエステル形成性誘導体、好ましくは、テレフタル酸あるいはナフタレン2,6−ジカルボン酸またはそれらのエステル形成性誘導体と芳香族多価ヒドロキシ化合物またはそのエステル形成性誘導体を主成分として重縮合してなるポリマーが例示される。
具体的には例えば、ポリ(4−オキシフェニレン−2,2−プロピリデン−4−オキシフェニレン−テレフタロイル−co−イソフタロイル)などが例示される。
【0135】
これらのポリエステルは、カルボジイミド反応性成分として、分子末端にカルボキシル基およびまたはヒドロキシル基末端を1から50当量/tonを含有する。かかる末端基、とりわけカルボキシル基はポリエステルの安定性を低下させるため、環状カルボジイミド化合物で封止することが好ましい。
【0136】
カルボキシル末端基をカルボジイミド化合物で封止するとき、本発明の環状カルボジイミド化合物を適用することにより、有毒な遊離イソシアネートの生成無く、カルボキシル基を封止できる利点は大きい。
【0137】
さらに追加的効果として、環状カルボジイミド化合物で封止された際に遊離せずポリエステル中に形成されるイソシアネート末端基と、ポリエステル中に存在するヒドロキシル末端基あるいはカルボキシル末端基との鎖延長作用によるポリエステルの分子量の増大あるいは分子量低下の抑制を、従来の線状カルボジイミド化合物に比較して、より効率的に行うことができる工業的な意義は大きい。
【0138】
ポリエステルは周知の方法(例えば、飽和ポリエステル樹脂ハンドブック(湯木和男著、日刊工業新聞社(1989年12月22日発行)などに記載)により製造することができる。
【0139】
さらにポリエステルとしては、前記ポリエステルに加え、不飽和多価カルボン酸あるいはそのエステル形成性誘導体を共重合してなる不飽和ポリエステル樹脂、低融点ポリマーセグメントを含むポリエステルエラストマーが例示される。
【0140】
不飽和多価カルボン酸としては、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水マレイン酸、フマル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水マレイン酸などが例示される。かかる不飽和ポリエステルには、硬化特性を制御するため、各種モノマー類が添加され、熱キュア、ラジカルキュア、光、電子線などの活性エネルギー線によるキュア処理により硬化、成形される。かかる不飽和ポリエステルにおけるカルボキシル基の制御はチクソトロピーなどのレオロジー特性、樹脂耐久性などに関して重要な技術的課題である。環状カルボジイミド化合物により、有毒な遊離イソシアネートの生成無く、カルボキシル基を封止、制御することができる利点、さらにより有効に分子量を増大させる利点の工業的意義は大きい。
【0141】
さらに本発明においてポリエステルは、柔軟成分を共重合してなるポリエステルエラストマーでもよい。ポリエステルエラストマーは公知文献、例えば特開平11−92636号公報などに記載のごとく高融点ポリエステルセグメントと分子量400〜6,000の低融点ポリマーセグメントとからなるブロックコポリマーである。高融点ポリエステルセグメントだけでポリマーを形成した場合の融点が150℃以上である。ポリアルキレングリコール類また炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸と炭素数2〜10の脂肪族グリコールから製造される脂肪族ポリエステルなどよりなる低融点ポリマーセグメントのみで測定した場合の融点ないし軟化点が80℃以下である。かかるエラストマーは、加水分解安定性に問題があるが、環状カルボジイミド化合物により、安全上問題なく、カルボキシル基の制御できる意義、分子量低下を抑制あるいは増大できる工業的な意義は大きい。
【0142】
ポリエステルは、ブチレンテレフタレート、エチレンテレフタレート、トリメチレンテレフタレート、エチレンナフタレンジカルボキシレートおよびブチレンナフタレンジカルボキシレートからなる群より選ばれる少なくとも一種を主たる繰り返し単位として含むものが好ましい。またポリマーが、脂肪族ポリエステル、特にポリ乳酸であることが好ましい。
【0143】
(ポリアミド)
ポリアミドは、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンと、ジカルボン酸あるいはそのアミド形成性誘導体とを主たる構成原料としたアミド結合を有する熱可塑性ポリマーである。
【0144】
本発明においてポリアミドとしては、ジアミンとジカルボン酸あるいはそのアシル活性体を縮合してなる重縮合物、あるいはアミノカルボン酸もしくはラクタム、あるいはアミノ酸を重縮合してなるポリマー、あるいはそれらのコポリマーを用いることができる。ジアミンとしては、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミンが挙げられる。
【0145】
脂肪族ジアミンとして、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、2,4−ジメチルオクタメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、3,8−ビス(アミノメチル)トリシクロデカン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、アミノエチルピペラジンなどが挙げられる。
【0146】
芳香族ジアミンとしては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、4,4’−ジフェニルジアミン、3,4’−ジフェニルジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、3,4’−ジアミノジフェニルケトン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパンなどが挙げられる。
【0147】
ジカルボン酸としてはアジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ジグリコール酸などが挙げられる。
【0148】
ポリアミドとして、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン116)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリドデカンアミド(ナイロン12)などの脂肪族ポリアミドが挙げられる。
【0149】
また、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリヘキサメチレンテレフタル/イソフタルアミド(ナイロン6T/6I)、ポリビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンPACM12)、ポリビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンジメチルPACM12)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン11T)、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド(ナイロン11T(H))およびこれらの共重合ポリアミドなどの脂肪族−芳香族ポリアミドおよびこれらのコポリマーや混合物などが挙げられる。
さらにはポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド−co−イソフタルアミド)などが挙げられる。
【0150】
アミノ酸としては、例えばω−アミノカプロン酸、ω−アミノエナント酸、ω−アミノカプリル酸、ω−アミノペルゴン酸、ω−アミノカプリン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などが、ラクタムとしては例えばω−カプロラクタム、ω−エナントラクタム、ω−カプリルラクタム、ω−ラウロラクタムなどが例示される。
【0151】
これらのポリアミドの分子量は特に制限はないが、ポリアミド1重量%濃度の98%濃硫酸溶液中、25℃で測定した相対粘度が2.0〜4.0の範囲のものが好ましい。
また、これらのアミド樹脂は周知の方法、例えば、(ポリアミド樹脂ハンドブック(福本修著、日刊工業新聞社(昭和63年1月30日発行)などに準じて製造することができる。
【0152】
ポリアミドには、ポリアミドエラストマーとして公知のポリアミドを包含する。かかるポリアミドとしては、例えば炭素数が6以上のポリアミド形成成分およびポリ(アルキレンオキシド)グリコールとの反応によるグラフトまたはブロックコポリマーが挙げられる。炭素数が6以上のポリアミド形成成分とポリ(アルキレンオキシド)グリコール成分との結合は、通常エステル結合、アミド結合であるが、特にこれらのみに限定されず、ジカルボン酸、ジアミンなどの第3成分を両成分の反応成分として用いることも可能である。
【0153】
ポリ(アルキレンオキシド)グリコールの例としては、ポリエチレンオキシドグリコール、ポリ(1,2−プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(1,3−プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロックまたはランダムコポリマー、エチレンオキシドとテトラヒドロフランのブロックまたはランダムコポリマーなどが例示される。該ポリ(アルキレンオキシド)グリコールの数平均分子量は200〜6,000が重合性および剛性の点で好ましく、300〜4,000がより好ましい。
【0154】
本発明で用いるポリアミドエラストマーは、カプロラクタム、ポリエチレングリコール、テレフタル酸を重合して得られるポリアミドエラストマーが好ましい。
かかるポリアミドは、原料より容易に理解されるごとく、カルボキシル基を30から100当量/ton、アミノ基を30から100当量/ton程度含有するが、カルボキシル基はポリアミドの安定性に対して好ましくない効果を有することは良く知られている。
【0155】
本発明の環状カルボジイミド化合物により、安全上問題なくカルボキシル基を20当量/ton以下、あるいは10当量/ton以下、さらに好ましくはそれ以下にまで制御され、分子量低下がより有効に抑制された組成物の意義は大きい。
【0156】
(ポリアミドイミド)
本発明に用いられるポリアミドイミドは、下記式(I)で示される主たる繰り返し構造単位を有する。
【0157】
【化57】

(式中Rは3価の有機基を表し、Rは2価の有機基を表し、nは正の整数を表す。)
【0158】
このようなポリアミドイミドの代表的な合成方法としては、(1)ジイソシアネートと三塩基酸無水物を反応させる方法、(2)ジアミンと三塩基酸無水物を反応させる方法、(3)ジアミンと三塩基酸無水物クロライドを反応させる方法などが挙げられる。ただし、本発明に用いられるポリアミドイミドの合成方法は、これらの方法に制限するものではない。上記合成方法で用いられる代表的な化合物を次に列挙する。
【0159】
まず、ジイソシアネートとしては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、3,3’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、3,3’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネートなどが好ましいものとして挙げられる。
【0160】
また、ジアミンとしては、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、キシリレンジアミン、フェニレンジアミンなどが好ましいものとして挙げられる。
【0161】
これらの中で、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、3,3’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタンがより好ましいものとして挙げられる。
【0162】
また、三塩基酸無水物としては、トリメリット酸無水物が好ましいものとして挙げられ、三塩基酸無水物クロライドとしては、トリメリット酸無水物クロライドなどが挙げられる。
【0163】
ポリアミドイミドを合成する際に、ジカルボン酸、テトラカルボン酸二無水物などをポリアミドイミド樹脂の特性を損なわない範囲で同時に反応させることができる。ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸などが挙げられ、テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。これらは、全酸成分中の50当量%以下で使用することが好ましい。
【0164】
ポリアミドイミドがポリマー中含有されるカルボキシル基濃度により耐久性が低下することがあるので、カルボキシル基の含有量は、好ましくは1から10当量/tonあるいはそれ以下に制御することが好ましい。本発明の環状カルボジイミド化合物においては好適に上記カルボキシル基濃度範囲とすることが可能である。
【0165】
(ポリイミド)
ポリイミドは特に限定無く、従来公知のポリイミドが例示されるが、中でも熱可塑性ポリイミドが好適に選択される。かかるポリイミドとしては、例えば、以下に記載のジアミン成分とテトラカルボン酸よりなるポリイミドが例示される。
【0166】
【化58】

【0167】
〔式中、Rは、
(i)単結合;
(ii)C2〜12脂肪族炭化水素基;
(iii)C4〜30脂環族基;
(iv)C6〜30芳香族基;
(v)−Ph−O−R−O−Ph−基
(式中、Rは、フェニレン基またはPh−W−Ph−基を示し、Wは単結合、ハロゲン原子により置換されても良いC1〜4アルキレン基、−O−Ph−O−基、−O−、−CO−、−S−、−SO−またはSO−基を示す);
または
(vi)−R−(SiR−O)−SiR−R−基
(式中、Rは、−(CH−、−(CH−Ph−、−(CH−O−Ph−、またはPh−を示し、mは1〜100の整数であり;sは1−4の整数を示し;RはC1〜6アルキル基、フェニル基またはC1〜6アルキルフェニル基を示す)
を示す。
【0168】
【化59】

【0169】
〔式中、YはC2〜12の四価の脂肪族基、C4〜8の四価の脂環族基、C6〜14のモノまたはポリ縮合環の四価の芳香族基、>Ph−W−Ph<基(式中、Wは単結合、ハロゲン原子によって置換されても良いC1〜4アルキレン基、−O−Ph−O−、−O−、−CO−、−S−、−SO−またはSO−基を示す)〕。
【0170】
ポリイミドの製造に用いられるテトラカルボン酸無水物としては、例えば、無水ピロメリット酸(PMDA)、無水4,4’−オキシジフタル酸(ODPA)、無水ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸(BPDA)、無水ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸(BTDA)、無水エチレンテトラカルボン酸、無水ブタンテトラカルボン酸、無水シクロペンタンテトラカルボン酸、無水ベンゾフェノン−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸、無水ビフェニル−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸、無水2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、無水2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン、無水ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、無水ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、無水1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン、無水ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、無水ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、無水4,4’−(P−フェニレンジオキシ)ジフタル酸、無水4,4’−(m−フェニレンジオキシ)ジフタル酸、無水ナフタリン−2,3,6,7−テトラカルボン酸、無水ナフタリン−1,4,5,8−テトラカルボン酸、無水ナフタリン−1,2,5,6−テトラカルボン酸、無水ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、無水ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸、無水アントラセン−2,3,6,7−テトラカルボン酸と無水フェナントレン−1,2,7,8−テトラカルボン酸などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらジカルボン酸無水物は単独で使用、または2種以上混合して使用しても良い。上記のうち、好ましくは無水ピロメリット酸(PMDA)、無水4,4’−オキシジフタル酸(ODPA)、無水ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸(BPDA)、無水ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸、無水ビフェニルスルホン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸(DSDA)が使用される。
【0171】
本発明において、ポリイミドの製造に使用されるジアミンの具体例としては、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4’−ジ(メタ−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’−ジ(パラ−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、o−フェニレンジアミン、mーフェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、ベンジジン、2,2’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニル−2,2’−プロパン、1,5−ジアミノナフタリン、1,8−ジアミノナフタリン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、2,11−ドデカジアミン、ジ(パラ−アミノフェノキシ)ジメチルシラン、1,4−ジ(3−アミノプロピルジアミノシラン)ベンゼン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、オルト−トリルジアミン、メタ−トリルジアミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB)、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、1,1−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ブタン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン,4,4’−ジ(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ジ〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ジ〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ジ〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホキシド、ジ〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ジ(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)エーテルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記のジアミンは単独または多くを混合して使用しても良い。
【0172】
熱可塑性ポリイミドとしては、下記式で表される、テトラカルボン酸無水物とp−フェニレンジアミン、各種シクロヘキサンジアミン、水添ビスフェノールA型ジアミンなどの公知のジアミンとからなるポリイミド、さらにゼネラルエレクトリック社よりUltemの商品名で市販されている、Ultem1000、Ultem1010、UltemCRS5001、UltemXH6050、三井化学(株)製のオーラム250AMなどが例示される。
【0173】
【化60】

【0174】
[式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または、アリール基を表す。R10は炭素数6〜30のアリーレン基または炭素数2〜20のアルキレン基を示す。m、n、はそれぞれ、0〜5の整数、kは1〜3の整数。]
【0175】
(ポリエステルアミド)
ポリエステルアミドとして、ポリエステル成分とポリアミド成分の共重合により得られる従来公知のポリエステルアミドが例示される。中でも熱可塑性ポリエステルアミドが好適に選択される。
【0176】
ポリエステルアミドは、公知の方法などにより合成することができる。例えば、ポリアミド成分をまず重縮合反応により進行させ、末端に官能基を有したポリアミドを合成した後、ポリアミドの存在下、ポリエステル成分を重合させる方法などによって行うことができる。この重縮合反応は、通常、第一段階としてアミド化反応を進行させ、第二段階にエステル化反応を進行させることにより実施される。
ポリエステル成分としては、上記記載のポリエステル成分が好適に選択される。また、かかるポリアミド成分としては、上記のポリアミド成分が好適に選択される。
【0177】
環状カルボジイミドを作用させるこれらのポリマーには、カルボジイミドと反応してその効力を失わない範囲で、公知のあらゆる添加剤、フィラーを添加して用いることができる。添加剤としては、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、核剤、光安定剤、帯電防止剤、色材などが挙げられる。またフィラーとしては、ガラスフレーク、ガラス繊維、有機繊維、タルク、無機充填剤などが挙げられる。
【0178】
<樹脂組成物の製造方法>
本発明の製造方法における特徴的なことは、環状カルボジイミド化合物を、予め溶融状態とした酸性基を有するポリマー中に添加し、0.1分間から2時間溶融混練し樹脂組成物を得ることである。
そのうちで最も特徴的なことは、予め溶融状態にした酸性基を有するポリマーに環状カルボジイミド化合物を添加することである。
【0179】
溶融状態の酸性基を有するポリマーに添加することで、得られる樹脂組成物の色相劣化、熱変性と樹脂組成物中の異物発生とを抑制することができ、例えば、溶融混練装置内で樹脂組成物劣化物などが残留しないので、長期間連続運転が実施可能である。
【0180】
なお、酸性基を有するポリマーを予め溶融状態とするが、このとき溶融状態にある該ポリマーは、溶融混練状態であることが好ましい。溶融混練状態にあるポリマーに添加することで、添加後に続く溶融混練と、工程を区切ることなく混練操作を実施することができ、熱履歴の観点から有利である。
【0181】
酸性基を有するポリマーの溶融混練時の溶融粘度は1×10Pa・s以下であることが好ましい。溶融粘度がこの範囲にないと、粘度が高すぎて、溶融混練操作自体が困難である可能性がある。なお、溶融混練操作の容易性という観点からは、10Pa・s以上で設定すれば問題ない。上記溶融粘度の範囲内とするには、例えば、溶融混練時の樹脂温度、溶融混練時の剪断速度、酸性基を有するポリマーの分子量等を適宜設定すればよい。
【0182】
また、続く溶融混練における時間は、溶融混練の温度、混練方法にもよるが、通常、0.1分間から2時間の間で設定すればよい。0.1分間未満であると、均一混練が困難になる可能性があり、一方2時間を越えると、得られる樹脂組成物の色相劣化、熱変性と樹脂組成物中の異物発生とが抑制されない可能性がある。
【0183】
好ましい溶融混練時間は、好ましくは0.1分間から30分間、さらに好ましくは0.1分間から15分間、特に好ましくは0.1分間から10分間、最も好ましいのは0.1分間から5分間である。
【0184】
混練装置としては、特に限定なく、従来公知の縦型の反応容器、混合槽、混練槽、あるいは一軸または多軸の横型混練装置、あるいはスタティックミキサーを用いることができる。例えば一軸あるいは多軸のルーダー、ニーダー、バンバリーミキサー、加圧ニーダーなどが例示される。中でも、二軸押出機が、環状カルボジイミド化合物の分散性と吐出能力のバランスやセルフクリーニング性が良く好ましい。
【0185】
以下の説明では、発明をより明確にかつ具体的にするため、代表例として二軸押出機による製造方法を取り上げるが、開示の技術は二軸押出機に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【0186】
本発明の製造方法で用いらることのできる押出機は、少なくともポリマーを供給する第一供給口、及び環状カルボジイミドを供給する第二供給口を有していれば特に制限はされない。押出機の長さは特に限定されないが、第一供給口から供給されるポリマーを溶融し、第二供給口から供給される環状カルボジイミド化合物を混練混合するのに十分な長さが必要である。また、第二供給口は第一供給口より押出機出口側にあればよく、特に限定されないが、ポリマーが溶融状態になっていることが重要である。さらに、環状カルボジイミド化合物の熱変性、劣化を抑制するために、第二供給口は出口付近であることが好ましい。
【0187】
ポリマーの押出機への供給形態には特に制限がなく、重合後の溶融ポリマーを直接供給する方法、一旦チップ状にしたポリマーを供給する方法がある。ただしポリマーに対する環状カルボジイミド化合物の添加率を一定にするため、ポリマーの供給量を一定にするよう、ギヤポンプ、計量フィーダー等で供給量を制御することが好ましい。
【0188】
環状カルボジイミド化合物を押出機の第二供給口から供給する方法は、公知の方法が使用でき、特に限定されない。例えば重量もしくは容量フィーダーで計量供給された該環状カルボジイミド化合物を直接供給する方法や、重量もしくは容量フィーダーで計量された該環状カルボジイミド化合物を押出機第二供給口に設置した供給用のフィーダー、例えばサイドフィーダーを経由して供給する方法等が用いられる。該環状カルボジイミド化合物はそのままの形態で、前述の方法で第二供給口から供給してもよいし、同種の樹脂や他の添加剤中に予め高濃度で希釈して添加剤マスターバッチペレットとした後、前述の方法で第二供給口から供給してもよい。また予め該環状カルボジイミド化合物を分散媒(溶媒)に分散(溶解)させて調整しておいたスラリー(溶液)を第二供給口から供給してもよい。
【0189】
分散媒(溶媒)としては、酸性基を有するポリマーおよび環状カルボジイミド化合物に対し、不活性であるものを用いることができる。特に、両者に親和性を有し、両者を少なくとも部分的に溶解する溶媒が好ましい。分散媒(溶媒)としてはたとえば、炭化水素系、ケトン系、エステル系、エーテル系、ハロゲン系、アミド系溶などの分散媒(溶媒)を用いることができる。
【0190】
炭化水素系分散媒(溶媒)として、ヘキサン、シクロへキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘプタン、デカンなどが挙げられる。ケトン系分散媒(溶媒)として、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、シクロへキサノン、イソホロンなどが挙げられる。エステル系分散媒(溶媒)としては、酢酸エチル、酢酸メチル、コハク酸エチル、炭酸メチル、安息香酸エチル、ジエチレングリコールジアセテートなどが挙げられる。エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、ジフェニルエーテルなどが挙げられる。
【0191】
ハロゲン系分散媒(溶媒)としては、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロエタン、1,1’,2,2’−テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどが挙げられる。アミド系分散媒(溶媒)としては、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。これらの分散媒(溶媒)は単一であるいは所望により混合分散媒(溶媒)として使用することができる。
また、環状カルボジイミド化合物が溶融状態で分解、熱変性等が生じずに保持できるものであれば、溶融状態で酸性基を有するポリマーに添加してもよい。
【0192】
本発明において、分散媒(溶媒)は、酸性基を有するポリマーと環状カルボジイミド化合物の合計100重量部あたり1〜1,000重量部の範囲で適用される。1重量部より少ないと、分散媒(溶媒)適用に意義がない。また、溶媒使用量の上限値は、特にないが、操作性、反応効率の観点より1,000重量部程度である。
【0193】
環状カルボジイミド化合物は、ポリマーの酸性基を有効に封止することができるが、本発明の主旨に反しない範囲において、所望により、例えば、従来公知のポリマーのカルボキシル基封止剤を併用することができる。かかる従来公知のカルボキシル基封止剤としては、特開2005−2174号公報記載の剤、例えば、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物などが例示される。
【0194】
本発明の製造方法で得られる樹脂組成物は、種々の成形体、例えば、繊維、フィルム、シート、金型等での成形品などに好適に用いられ、成形に際しては公知の方法を採用することができる。
【実施例】
【0195】
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明について具体的に説明する。各種特性は以下の方法で測定した。
今回開示された実施の形態及び実施例は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【0196】
(1)環状カルボジイミド構造のNMRによる同定:
合成した環状カルボジイミド化合物はH−NMR、13C−NMRによって確認した。NMRは日本電子(株)製JNR−EX270を使用した。溶媒は重クロロホルムを用いた。
【0197】
(2)環状カルボジイミド化合物のカルボジイミド骨格のIRによる同定:
合成した環状カルボジイミド化合物のカルボジイミド骨格の有無は、FT−IRによりカルボジイミドに特徴的な2,100〜2,200cm−1の確認を行った。FT−IRはサーモニコレー(株)製Magna−750を使用した。
【0198】
(3)カルボキシル基濃度:試料を精製o−クレゾールに窒素気流下溶解、ブロモクレゾールブルーを指示薬とし、0.05規定水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定した。
【0199】
[製造例1]環状カルボジイミド化合物CC1(MW=194)の製造:
ω−ラウリンラクタム(0.05mol)とトリメチルオキソニウムフルオロボレート(0.1mol)、ジクロロメタン100mlを攪拌装置および加熱装置を設置した反応装置にN雰囲気下で仕込み、N雰囲気下還流反応を行った。反応6時間後、発生した塩をろ別除去し、ろ液を15%炭酸カリウム水溶液100mlで三回洗浄、さらに蒸留水100mlで三回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、ジクロロメタンを減圧により除去し、中間生成物Aを得た。
【0200】
次に、中間生成物A(0.1mol)と塩酸ヒドロキシルアミン(0.11mol)、炭酸水素ナトリウム(0.15mol)、メタノール100mlを攪拌装置および加熱装置を設置した反応装置にN雰囲気下で仕込み、N雰囲気下還流反応を行った。反応6時間後、反応混合物をろ過し、ろ液から再結晶により中間生成物Bを得た。
【0201】
次に、攪拌装置および滴下ロート、氷浴を設置した反応装置に中間生成物B(0.1mol)とピリジン50mlをN雰囲気下で仕込み攪拌させる。そこにメタンスルホニルクロリド(0.11mol)を徐々に滴下する。滴下後、N雰囲気下で氷浴中で6時間反応させる。反応後、500mlの水の入ったビーカーに移すと淡黄色固体が析出する。ろ過により固体を回収し、100mlの水で数回洗浄し、中間生成物Cを得た。
【0202】
次に、攪拌装置および氷浴を設置した反応装置に中間生成物C(0.1mol)とジメトキシエタン50mlを仕込み、そこに、N雰囲気下、カリウムtert−ブトキシド(0.11mol)を分散させたジメトキシエタン20mlを徐々に加えた。氷浴中で2時間反応させた後、反応液より下記構造のCC1を得た。CC1の構造はNMR、IRにより確認した。
【0203】
【化61】

【0204】
[製造例2]環状カルボジイミド化合物CC2(MW=252)の製造:
o−ニトロフェノール(0.11mol)と1,2−ジブロモエタン(0.05mol)、炭酸カリウム(0.33mol)、N,N−ジメチルホルムアミド200mlを攪拌装置および加熱装置を設置した反応装置にN雰囲気下仕込み、130℃で12時間反応後、DMFを減圧により除去し、得られた固形物をジクロロメタン200mlに溶かし、水100mlで3回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、ジクロロメタンを減圧により除去し、中間生成物D(ニトロ体)を得た。
【0205】
次に中間生成物D(0.1mol)と5%パラジウムカーボン(Pd/C)(1g)、エタノール/ジクロロメタン(70/30)200mlを、攪拌装置を設置した反応装置に仕込み、水素置換を5回行い、25℃で水素を常に供給した状態で反応させ、水素の減少がなくなったら反応を終了する。Pd/Cを回収し、混合溶媒を除去すると中間生成物E(アミン体)が得られた。
【0206】
次に攪拌装置および加熱装置、滴下ロートを設置した反応装置に、N雰囲気下、トリフェニルホスフィンジブロミド(0.11mol)と1,2−ジクロロエタン150mlを仕込み攪拌させる。そこに中間生成物E(0.05mol)とトリエチルアミン(0.25mol)を1,2−ジクロロエタン50mlに溶かした溶液を25℃で徐々に滴下する。滴下終了後、70℃で5時間反応させる。その後、反応溶液をろ過し、ろ液を水100mlで5回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、1,2−ジクロロエタンを減圧により除去し、中間生成物F(トリフェニルホスフィン体)が得られた。
【0207】
次に、攪拌装置および滴下ロートを設置した反応装置に、N雰囲気下、ジ−tert−ブチルジカーボネート(0.11mol)とN,N−ジメチル−4−アミノピリジン(0.055mol)、ジクロロメタン150mlを仕込み攪拌させる。そこに、25℃で中間生成物F(0.05mol)を溶かしたジクロロメタン100mlをゆっくりと滴下させる。
滴下後、12時間反応させる。その後、ジクロロメタンを除去し得られた固形物を、精製することで、下記構造のCC2を得た。CC2の構造はNMR、IRにより確認した。
【0208】
【化62】

【0209】
[製造例3]環状カルボジイミド化合物CC3(MW=516)の製造:
o−ニトロフェノール(0.11mol)とペンタエリトリチルテトラブロイド(0.025mol)、炭酸カリウム(0.33mol)、N,N−ジメチルホルムアミド200mlを攪拌装置および加熱装置を設置した反応装置にN雰囲気下仕込み、130℃で12時間反応後、DMFを減圧により除去し、得られた固形物をジクロロメタン200mlに溶かし、水100mlで3回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、ジクロロメタンを減圧により除去し、中間生成物G(ニトロ体)を得た。
【0210】
次に中間生成物G(0.1mol)と5%パラジウムカーボン(Pd/C)(2g)、エタノール/ジクロロメタン(70/30)400mlを、攪拌装置を設置した反応装置に仕込み、水素置換を5回行い、25℃で水素を常に供給した状態で反応させ、水素の減少がなくなったら反応を終了した。Pd/Cを回収し、混合溶媒を除去すると中間生成物H(アミン体)が得られた。
【0211】
次に攪拌装置および加熱装置、滴下ロートを設置した反応装置に、N雰囲気下、トリフェニルホスフィンジブロミド(0.11mol)と1,2−ジクロロエタン150mlを仕込み攪拌させる。そこに中間生成物H(0.025mol)とトリエチルアミン(0.25mol)を1,2−ジクロロエタン50mlに溶かした溶液を25℃で徐々に滴下する。滴下終了後、70℃で5時間反応させる。その後、反応溶液をろ過し、ろ液を水100mlで5回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、1,2−ジクロロエタンを減圧により除去し、中間生成物I(トリフェニルホスフィン体)が得られた。
【0212】
次に、攪拌装置および滴下ロートを設置した反応装置に、N雰囲気下、ジ−tert−ブチルジカーボネート(0.11mol)とN,N−ジメチル−4−アミノピリジン(0.055mol)、ジクロロメタン150mlを仕込み攪拌させる。そこに、25℃で中間生成物I(0.025mol)を溶かしたジクロロメタン100mlをゆっくりと滴下させる。
滴下後、12時間反応させる。その後、ジクロロメタンを除去し得られた固形物を、精製することで、下記構造のCC3を得た。CC3の構造はNMR、IRにより確認した。
【0213】
【化63】

【0214】
[製造例4]ポリL−乳酸(PLLA)の製造:
Lラクチド((株)武蔵野化学研究所製、光学純度100%)100重量部に対し、分子量調整剤を0.2重量部、オクチル酸スズを0.005重量部加え、窒素雰囲気下、攪拌翼のついた反応機にて、180℃で2時間反応し、オクチル酸スズに対し触媒失活剤として、5倍当量のDHPAを添加しその後、13.3Paで残存するラクチドを除去し、チップ化し、ポリL−乳酸を得た。得られたポリL−乳酸のカルボキシル基濃度は14当量/tonで重量平均分子量は160,000、融点は175℃であった。
【0215】
[製造例5]ポリD−乳酸(PDLA)の製造:
Dラクチド((株)武蔵野化学研究所製、光学純度100%)100重量部に対し、分子量調整剤を0.2重量部、オクチル酸スズを0.005重量部加え、窒素雰囲気下、攪拌翼のついた反応機にて、180℃で2時間反応し、オクチル酸スズに対し触媒失活剤として、5倍当量のDHPAを添加しその後、13.3Paで残存するラクチドを除去し、チップ化し、ポリD−乳酸を得た。得られたポリD−乳酸のカルボキシル基濃度は16当量/tonで重量平均分子量は170,000、融点は174℃であった。
【0216】
[製造例6]ステレオコンプレックスポリ乳酸(SCPLA1)の製造:
製造例4のPLLA、製造例5のPDLA、各50重量部をリン酸エステル金属塩((株)ADEKA製「アデカスタブ」NA−11)0.3重量部をブレンダーで混合、110℃、5時間真空乾燥した後、押出機の第一供給口より、シリンダー温度270℃、ベント圧13.3Paで真空排気しながら溶融混練し、水槽中にストランド押し出し、チップカッターにてチップ化して、ステレオコンプレックス結晶化度(S)は100%、結晶融解温度216℃のステレオコンプレックスポリ乳酸を得た。得られたステレオコンプレックスポリ乳酸のカルボキシル基濃度は11当量/tonで重量平均分子量は130,000であった。
【0217】
[製造例7]ステレオコンプレックスポリ乳酸(SCPLA2)の製造:
製造例4のPLLA60重量部、製造例5のPDLA40重量部をリン酸エステル金属塩((株)ADEKA製「アデカスタブ」NA−11)0.3重量部をブレンダーで混合、110℃、5時間真空乾燥した後、押出機の第一供給口より、シリンダー温度270℃、ベント圧13.3Paで真空排気しながら溶融混練し、水槽中にストランド押し出し、チップカッターにてチップ化して、ステレオコンプレックス結晶化度(S)は90%、結晶融解温度218℃のステレオコンプレックスポリ乳酸を得た。得られたステレオコンプレックスポリ乳酸のカルボキシル基濃度は11当量/tonで重量平均分子量は140,000であった。
【0218】
[実施例1]CC2によるPLLAの末端封止:
第一供給口から排出部まで順にバレル0〜バレル15としたシリンダーの設定温度をそれぞれ180℃〜210℃とした二軸押出機((株)神戸製鋼所製、KTX46、L/D=58.8)にて、第一供給口から製造例4にて製造したPLLAチップ(溶融粘度=200〜400Pa・s(200℃、シェアレート1000s−1))を定量供給し、環状カルボジイミド化合物CC2をバレル14位置に設けた第二供給口からサイドフィーダーにてPLLA100重量部としたとき1重量部の割合で溶融状態にあるPLLAにCC1を供給し、平均滞留時間で5分間溶融混練後ペレタイズして環状カルボジイミド化合物含有のポリ乳酸樹脂を得た。
得られたポリ乳酸のカルボキシル基濃度は0.4当量/ton以下に減少していた。得られたポリ乳酸の重量平均分子量は170,000、融点は176℃であった。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。押出機の出口の樹脂フィルターを確認したところ、CC2の熱変性等による異物は見られなかった。
【0219】
[実施例2]CC1によるPLLAの末端封止:
実施例1において、環状カルボジイミド(CC2)を、環状カルボジイミド(CC1)に替え、その他の条件は同様にして反応させたところ、カルボキシル基濃度は0.7当量/ton以下に減少していた。得られたポリ乳酸の重量平均分子量は165,000、融点は174℃であった。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。押出機の出口の樹脂フィルターを確認したところ、CC1の熱変性等による異物は見られなかった。
【0220】
[実施例3]CC2によるPDLAの末端封止:
実施例1において、ポリ乳酸PLLAチップをPDLAチップ(溶融粘度=200〜400Pa・s(200℃、シェアレート1000s−1))に変え、その他の条件は同様にして反応させたところ、得られたポリ乳酸のカルボキシル基濃度は0.5当量/ton以下に減少していた。得られたポリ乳酸の重量平均分子量は175,000、融点は174℃であった。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。押出機の出口の樹脂フィルターを確認したところ、CC2の熱変性等による異物は見られなかった。
【0221】
[実施例4]CC3によるSCPLA1の末端封止:
実施例1において、CC2をCC3に変更し、ポリ乳酸PLLAチップをSCPLA1チップ(溶融粘度=50〜100Pa・s(230℃、シェアレート1000s−1)に、2軸押出機の温度を180−260℃に変更し、その他の条件は同様にして反応させたところ、得られたポリ乳酸のカルボキシル基濃度は0.3当量/ton以下に減少していた。得られたポリ乳酸の重量平均分子量は140,000、融点は220℃であった。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。押出機の出口の樹脂フィルターを確認したところ、CC3の熱変性等による異物は見られなかった。
【0222】
[実施例5]CC3によるPLLA+PDLAの末端封止:
実施例4において、ポリ乳酸SCPLA1チップをPLLAチップ(溶融粘度=200〜400Pa・s(200℃、シェアレート1000s−1))50重量部、PDLAチップ(溶融粘度=200〜400Pa・s(200℃、シェアレート1000s−1))50重量部のチップブレンドに代え、押出機前段にてリン酸エステル金属塩((株)ADEKA製「アデカスタブ」NA−11)0.3重量部添加する以外は実施例4と同様にして反応させたところ、カルボキシル基濃度は得られたポリ乳酸のカルボキシル基濃度は0.2当量/ton以下に減少していた。得られたポリ乳酸の重量平均分子量は150,000、融点は219℃であった。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。押出機の出口の樹脂フィルターを確認したところ、CC3の熱変性等による異物は見られなかった。
【0223】
[実施例6]CC3によるSCPLA2の末端封止:
実施例4においてSCPLA1チップをSCPLA2チップ(溶融粘度=50〜100Pa・s(230℃、シェアレート1000s−1))に変えた以外は同様の方法にて作成した。カルボキシル基濃度は得られたポリ乳酸のカルボキシル基濃度は0.3当量/ton以下に減少していた。得られたポリ乳酸の重量平均分子量は155,000、融点は215℃であった。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。押出機の出口の樹脂フィルターを確認したところ、CC3の熱変性等による異物は見られなかった。
【0224】
[実施例7〜10]
CC3の添加量を0.5〜6重量部まで変化させた以外は実施例4と同様の操作で行った。結果は表1に記載する。
【0225】
【表1】

【0226】
[比較例1]ポリマー未溶融状態へのCC3の添加:
実施例4において、環状カルボジイミド化合物CC3の添加位置を、ポリマーが溶融状態にあるC14位置から、ポリマーが未溶融状態であるC0位置に変え、その他の条件は同様にして操作を行った。
連続運転開始後4時間程度でポリマーの色相悪化が確認され、連続運転開始後8時間程度経過後、ポリマーに異物の混入が確認された。運転終了後に押出機を開放点検した結果、押出機スクリュー表面に環状カルボジイミド化合物CC3の熱劣化物、異物の付着が確認された。
【0227】
[比較例2]直鎖状カルボジイミド化合物によるポリ乳酸の末端封止:
実施例1において、環状カルボジイミド化合物(CC2)を、ラインケミージャパン(株)製の線状カルボジイミド、「スタバクゾール」Iに替え、その他の条件は同様にして反応させたところ、カルボキシル基濃度は0.6当量/tonであったが、ルーダー出口においてイソシアネートの悪臭が強く発生した。
【0228】
[実施例11]CC3添加ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂組成物の製造:
極限粘度数:溶媒としてo−クロロフェノールを用い、オストワルド粘度管により35℃にて測定した。
130℃で8時間熱風乾燥した、極限粘度数0.72のPBT樹脂(帝人(株)製、溶融粘度=800〜1000Pa・s(250℃、シェアレート1000s−1))を第一供給口から出口まで順にC0〜C7としたシリンダーの設定温度をそれぞれ150℃〜250℃、スクリュー回転数を200rpmに設定した二軸押出機((株)長田製作所製、α―18、L/D=40)の第一供給口から、定量供給機にて100重量部(3.0kg/h)で供給し、環状カルボジイミド化合物(CC3)を、ポリマーが溶融状態にあるC7位置から1重量部(0.03kg/h)で定量供給し、平均滞留時間で3分間溶融混練した。
連続運転した結果、得られたポリブチレンテレフタレート樹脂組成物の色相は良好で、異物発生も確認されなかった。また、混練後の押出機出口でイソシアネート臭はしなかった。極限粘度は1.5以上であった。運転終了後、押出機内部を開放点検したが、環状カルボジイミド化合物CC3やその熱劣化物の押出機スクリュー表面や押出機内壁への付着、残留は確認されなかった。
【0229】
[実施例12]CC3によるポリアミドの末端封止:
ポリメタキシレンアジパミド(三菱ガス化学(株)製「MXナイロンS6001」)は、メタキシリレンジアミンとアジピン酸からなるポリアミドであり、カルボキシル末端基濃度は70当量/tonであった(溶融粘度=100〜200Pa・s(260℃、シェアレート1000s−1))。溶融状態にあるポリメタキシレンアジパミド100重量部に2.0重量部の環状カルボジイミド化合物(CC3)を添加し2軸ルーダーで溶融混練した(シリンダー温度260℃、平均滞留時間3分間)。ポリメタキシレンアジパミドのカルボキシル基濃度は1.5当量/ton以下に減少していた。また、混練後のルーダー出口でイソシアネート臭はしなかった。連続運転した結果、得られたポリメタキシレンアジパミド樹脂組成物の色相は良好で、異物発生も確認されなかった。また、混練後の押出機出口でイソシアネート臭はしなかった。運転終了後、押出機内部を開放点検したが、環状カルボジイミド化合物CC3やその熱劣化物の押出機スクリュー表面や押出機内壁への付着、残留は確認されなかった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
カルボジイミド基を1個有し、その第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を含む化合物を、予め溶融状態とした酸性基を有するポリマー中に添加し、0.1分間から2時間溶融混練する樹脂組成物の製造方法。
【請求項2】
溶融状態が溶融混練状態である請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
該酸性基を有するポリマーの溶融混練時の溶融粘度が1×10Pa・s以下である請求項1に記載の製造方法。
【請求項4】
環状構造を形成する原子数が8〜50である請求項1に記載の製造方法。
【請求項5】
環状構造が、下記式(1)で表される請求項1に記載の製造方法。
【化1】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2〜4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。)
【請求項6】
Qは、下記式(1−1)、(1−2)または(1−3)で表される2〜4価の結合基である請求項5に記載の製造方法。
【化2】

(式中、ArおよびArは各々独立に、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。RおよびRは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、これらの組み合わせ、またはこれら脂肪族基、脂環族基と2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基の組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。XおよびXは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。sは0〜10の整数である。kは0〜10の整数である。なお、sまたはkが2以上であるとき、繰り返し単位としてのX、あるいはXが、他のX、あるいはXと異なっていてもよい。Xは、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせであり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。また、Qが2価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは全て2価の基である。Qが3価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが3価の基である。Qが4価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
【請求項7】
環状構造を含む化合物が、下記式(2)で表される化合物である請求項1に記載の製造方法。
【化3】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。)
【請求項8】
は、下記式(2−1)、(2−2)または(2−3)で表される2価の結合基である請求項7に記載の製造方法。
【化4】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)中のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。)
【請求項9】
環状構造を含む化合物が、下記式(2−1−1)で表される化合物である請求項7に記載の製造方法。
【化5】

(式中、Ar、Arは、各々独立に置換されていても良い、炭素数5〜15のアリーレン基である。Xは、炭素数1〜20のアルキレン基である。)
【請求項10】
環状構造を含む化合物が、下記式(2−1−1a)で表される化合物である請求項7に記載の製造方法。
【化6】

(式中、R、Rは各々独立に、水素原子または炭素数1〜20のアルキル基である。Xは、炭素数1〜20のアルキレン基である。)
【請求項11】
環状構造を含む化合物が、下記式(3)で表される化合物である請求項1に記載の製造方法。
【化7】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである3価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。Yは、環状構造を担持する担体である。)
【請求項12】
は、下記式(3−1)、(3−2)または(3−3)で表される3価の結合基である請求項11に記載の製造方法。
【化8】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但しこれらの内の一つは3価の基である。)
【請求項13】
Yは、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである請求項11に記載の製造方法。
【請求項14】
環状構造を含む化合物が、下記式(4)で表される化合物である請求項1に記載の製造方法。
【化9】

(式中、Qは、脂肪族基、芳香族基、脂環族基またはこれらの組み合わせである4価の結合基であり、ヘテロ原子、置換基を含んでいてもよい。ZおよびZは、環状構造を担持する担体である。)
【請求項15】
は、下記式(4−1)、(4−2)または(4−3)で表される4価の結合基である請求項14に記載の製造方法。
【化10】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)の、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、これらの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
【請求項16】
およびZは各々独立に、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである請求項14に記載の製造方法。
【請求項17】
環状構造を含む化合物が、下記式(4−1−1)で表される化合物である請求項16記載の方法。
【化11】

(式中、Xは炭素数1〜20のアルカンテトライル基である。Ar、Ar、Ar、Arは、各々独立に置換されていても良い、炭素数5〜15のアリーレン基である。)
【請求項18】
環状構造を含む化合物が、下記式(4−1−1c)で表される化合物である請求項16に記載の製造方法。
【化12】

(式中、Xは炭素数1〜20のアルカンテトライル基である。R、R、R、Rは各々独立に、水素原子または炭素数1〜20のアルキル基である。)
【請求項19】
酸性基を有するポリマーが、ポリエステル、ポリアミドおよびポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1に記載の製造方法。
【請求項20】
酸性基を有するポリマーが、ポリ乳酸からなる請求項1に記載の製造方法。
【請求項21】
ポリ乳酸が、ポリL−乳酸成分とポリD−乳酸成分とを含み、請求項20に記載の製造方法。
【請求項22】
請求項1〜21のいずれか記載の製造方法によって得られた、樹脂組成物。
【請求項23】
示差走査熱量計測定で、190℃以上のステレオコンプレックス相ポリ乳酸の結晶融解ピークを示す、請求項22に記載の樹脂組成物。
【請求項24】
下記式(5)で規定されるステレオコンプレックス結晶化度(S)が90から100%である請求項23に記載の樹脂組成物。
S=〔ΔHms/(ΔHmh+ΔHms)〕×100 (5)
(ただし、ΔHms=ステレオコンプレックス相ポリ乳酸の結晶融解エンタルピー、ΔHmh=ポリ乳酸ホモ相結晶の融解エンタルピーを表す。)

【公開番号】特開2012−1593(P2012−1593A)
【公開日】平成24年1月5日(2012.1.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−136128(P2010−136128)
【出願日】平成22年6月15日(2010.6.15)
【出願人】(000003001)帝人株式会社 (1,209)
【Fターム(参考)】