特許第6139368号(P6139368)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 帝人株式会社の特許一覧

特許6139368植物由来成分を有するポリカーボネート樹脂の製造方法
<>
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6139368
(24)【登録日】2017年5月12日
(45)【発行日】2017年5月31日
(54)【発明の名称】植物由来成分を有するポリカーボネート樹脂の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08G 64/20 20060101AFI20170522BHJP
【FI】
   C08G64/20
【請求項の数】13
【全頁数】39
(21)【出願番号】特願2013-214619(P2013-214619)
(22)【出願日】2013年10月15日
(65)【公開番号】特開2015-78257(P2015-78257A)
(43)【公開日】2015年4月23日
【審査請求日】2016年7月11日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003001
【氏名又は名称】帝人株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100169085
【弁理士】
【氏名又は名称】為山 太郎
(72)【発明者】
【氏名】谿 拓志
(72)【発明者】
【氏名】武田 強
(72)【発明者】
【氏名】山中 克浩
【審査官】 岡▲崎▼ 忠
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−111612(JP,A)
【文献】 特開2009−161746(JP,A)
【文献】 特開2013−018978(JP,A)
【文献】 特開平06−287294(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G 64/00−64/42
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(a)の化合物を含むジオール化合物を、重合触媒として下記式(B)で表される陰イオンと長周期型周期表1、2族の金属からなる陽イオンで構成される金属化合物の存在下、炭酸ジエステルと反応させるポリカーボネート樹脂の製造方法であって、全ジオール化合物に対して該金属化合物の量が1×10−9〜1×10−5モル当量であることを特徴とするポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化1】
【化2】
(式中、Rは炭素数1〜22の直鎖状でも分岐状でも良いアルキレン基である。)
【請求項2】
式(B)中のRは、炭素数1〜22の直鎖状のアルキレン基である請求項1記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【請求項3】
金属化合物における金属からなる陽イオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、マンガンまたは亜鉛からなる陽イオンである請求項1記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【請求項4】
ポリカーボネート樹脂は、下記式(A)で表される単位(A)を40モル%以上含むポリカーボネート樹脂である請求項1記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化3】
【請求項5】
ポリカーボネート樹脂は、さらに下記式(C−1)で表される単位(C−1)を含み、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−1)との合計が80モル%以上である請求項4記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化4】
(式中、Wは、炭素数2〜30のアルキレン基または炭素数6〜30のシクロアルキレン基を示す。)
【請求項6】
単位(A)と単位(C−1)とのモル比(A/C−1)が60/40〜95/5である請求項5記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【請求項7】
ポリカーボネート樹脂は、さらに脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物から誘導されるカーボネート単位(C−2)を含み、ブロック性を有し、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−2)との合計が80モル%以上である請求項4記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【請求項8】
単位(A)と単位(C−2)とのモル比(A/C−2)が60/40〜98/2である請求項7記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【請求項9】
ポリカーボネート樹脂は、さらに下記式で表される単位(C−3)を含み、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−3)との合計が80モル%以上である請求項4記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化5】
(式中Xは、炭素数3〜20のアルキレン基または炭素数3〜20のシクロアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜20のアルキル基または炭素数3〜20のシクロアルキル基を表し、mは1〜10の整数を示す。)
【請求項10】
単位(A)と単位(C−3)とのモル比(A/C−3)が50/50〜95/5である請求項9記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【請求項11】
ポリカーボネート樹脂は、さらに下記式で表されるポリエステルジオールから誘導されるカーボネート単位(C−4)を含み、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−4)との合計が80モル%以上である請求項4記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化6】
(式中、Rは炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、Wは炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、nは平均繰り返し単位数を示す。)
【請求項12】
ポリエステルジオールの重量平均分子量が100〜3000である請求項11記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【請求項13】
単位(A)と単位(C−4)とのモル比(A/C−4)が50/50〜99/1である請求項11記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、優れた耐熱性、低吸水率、表面硬度、実用的な機械強度、高い透明性、良好な初期色相を有し、長期使用時の黄変を抑制したポリカーボネート樹脂の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ポリカーボネート樹脂は透明性、耐熱性、耐衝撃性に優れており、現在、光メディア分野、電気・電子・OA分野、自動車、産業機器分野、医療分野、その他工業分野で広く用いていられている。しかしながら一般に用いられているポリカーボネートは石油由来の原料より製造されているため、石油資源の枯渇の懸念や、地球温暖化を引き起こす空気中の二酸化炭素の増加の問題が挙げられる。そこで、原料を石油に依存せず、また燃焼させても二酸化炭素を増加させないカーボンニュートラルが成り立つバイオマス資源が大きく注目を集めるようになり、ポリマーの分野においても、バイオマス資源から生産されるバイオマスプラスチックが盛んに開発されている。
【0003】
その中でも、バイオマス資源を原料として使用し、かつ耐熱性が高い非晶性のポリカーボネート樹脂として、糖質から製造可能なエーテルジオール残基から得られる原料を用いたポリカーボネート樹脂が検討されている。特にイソソルビドをモノマーに用いたポリカーボネートは透明性、耐熱性、耐候性、鉛筆硬度に優れるといった特徴を持っており、これらの特徴を活かした検討がなされている(特許文献1、2)。
しかしながら、イソソルビドのような無水糖アルコールをポリカーボネートの原料として用いた場合、ポリマーの黄変が起こり易く、実用化や用途展開の障害となる場合があるためにこれらを改善する検討がなされている(特許文献3〜5)。
【0004】
特許文献3ではイソソルビド、ポリマー中の金属不純物の量を規定し、触媒にバリウム化合物を使用することでポリマーの初期色相を改善している。特許文献4ではイソソルビド中のギ酸量を規定し、重合性、ポリマーの初期色相を改善している。特許文献5では触媒にマグネシウム化合物を用いることで得られるオリゴマーの初期色相の改善が提案されている。
しかしながら、特許文献3〜5で使用されている重合触媒では長期試験における色相変化の改善が充分でなく、実用化、用途展開を加味した上ではさらなる改善が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2009−74031号公報
【特許文献2】特開2009−102537号公報
【特許文献3】特開2009−91404号公報
【特許文献4】特開2009−161746号公報
【特許文献5】特開2013−10949号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、優れた耐熱性、低吸水率、表面硬度、実用的な機械強度、高い透明性、初期色相を有し、長期使用時の黄変を抑制したポリカーボネート樹脂の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、イソソルビドを含むジオール化合物を特定の重合触媒の存在下に重合して得られたポリカーボネート樹脂が、耐熱性、低吸水率、表面硬度、耐衝撃性、透明性、初期色相、長期使用時の黄変を抑制することに優れ、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、発明の課題は、下記により達成される。
【0008】
1.下記式(a)の化合物を含むジオール化合物を、重合触媒として下記式(B)で表される陰イオンと長周期型周期表1、2族の金属からなる陽イオンで構成される金属化合物の存在下、炭酸ジエステルと反応させるポリカーボネート樹脂の製造方法であって、全ジオール化合物に対して該金属化合物の量が1×10−9〜1×10−5モル当量であることを特徴とするポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化1】
【化2】
(式中、Rは炭素数1〜22の直鎖状でも分岐状でも良いアルキレン基である。)
2.式(B)中のRは、炭素数1〜22の直鎖状のアルキレン基である前項1記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
3.金属化合物における金属からなる陽イオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、マンガンまたは亜鉛からなる陽イオンである前項1記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【0009】
4.ポリカーボネート樹脂は、下記式(A)で表される単位(A)を40モル%以上含むポリカーボネート樹脂である前項1記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化3】
5.ポリカーボネート樹脂は、さらに下記式(C−1)で表される単位(C−1)を含み、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−1)との合計が80モル%以上である前項4記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化4】
(式中、Wは、炭素数2〜30のアルキレン基または炭素数6〜30のシクロアルキレン基を示す。)
6.単位(A)と単位(C−1)とのモル比(A/C−1)が60/40〜95/5である前項5記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
7.ポリカーボネート樹脂は、さらに脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物から誘導されるカーボネート単位(C−2)を含み、ブロック性を有し、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−2)との合計が80モル%以上である前項4記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
8.単位(A)と単位(C−2)とのモル比(A/C−2)が60/40〜98/2である前項7記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【0010】
9.ポリカーボネート樹脂は、さらに下記式で表される単位(C−3)を含み、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−3)との合計が80モル%以上である前項4記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化5】
(式中Xは、炭素数3〜20のアルキレン基または炭素数3〜20のシクロアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜20のアルキル基または炭素数3〜20のシクロアルキル基を表し、mは1〜10の整数を示す。)
10.単位(A)と単位(C−3)とのモル比(A/C−3)が50/50〜95/5である前項9記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
11.ポリカーボネート樹脂は、さらに下記式で表されるポリエステルジオールから誘導されるカーボネート単位(C−4)を含み、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−4)との合計が80モル%以上である前項4記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【化6】
(式中、Rは炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、Wは炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、nは平均繰り返し単位数を示す。)
12.ポリエステルジオールの重量平均分子量が100〜3000である前項11記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
13.単位(A)と単位(C−4)とのモル比(A/C−4)が50/50〜99/1である前項11記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
【発明の効果】
【0011】
本発明の製造方法で得られたポリカーボネート樹脂は、優れた耐熱性、低吸水率、表面硬度、実用的な機械強度、高い透明性、初期色相を有し、長期使用時の黄変を抑制したものであり、その奏する工業的効果は格別である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を詳細に説明する。
<ポリカーボネート樹脂の製造方法>
本発明において、ポリカーボネート樹脂の原料として、下記式(a)の化合物を含むジオール化合物が使用される。下記式(a)の化合物は全ジオール成分の40モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、60モル%以上がさらに好ましく、70モル%以上が特に好ましく、80モル%以上がもっとも好ましい。
【0013】
【化7】
【0014】
本発明において、上記式(a)の化合物を含むジオール化合物を、エステル交換触媒として特定の陰イオンと金属からなる陽イオンで構成される金属化合物の存在下、炭酸ジエステルと反応させてポリカーボネート樹脂を製造する。
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、通常のポリカーボネート樹脂を製造するそれ自体公知の反応手段、ジオール成分に炭酸ジエステルを反応させる方法により製造される。次にこれらの製造方法について基本的な手段を簡単に説明する。
【0015】
炭酸ジエステルを用いるエステル交換反応は、不活性ガス雰囲気下所定割合のジオール成分を炭酸ジエステルと加熱しながら撹拌して、生成するアルコールまたはフェノール類を留出させる方法により行われる。反応温度は生成するアルコールまたはフェノール類の沸点などにより異なるが、通常120〜350℃の範囲である。反応はその初期から減圧にして生成するアルコールまたはフェノール類を留出させながら反応を完結させる。また、必要に応じて末端停止剤、酸化防止剤等を加えてもよい。
【0016】
前記エステル交換反応に使用される炭酸ジエステルとしては、置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、アラルキル基等のエステルが挙げられる。具体的には、ジフェニルカーボネート、ジトリールカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネートおよびm−クレジルカーボネート等が例示される。なかでもジフェニルカーボネートが特に好ましい。ジフェニルカーボネートの使用量は、ジオール成分の合計1モルに対して、好ましくは0.97〜1.10モル、より好ましくは1.00〜1.06モルである。
【0017】
重合時は重合速度を速めるために、重合触媒を使用する。重合触媒は下記式(B)で表される陰イオンと金属からなる陽イオンで構成される金属化合物である。
【化8】
(式中、Rは炭素数1〜22の直鎖状でも分岐状でも良いアルキレン基、シクロアルキレン基、アリールアルキレン基である。)
【0018】
式中Rは炭素数1〜22の直鎖状のアルキレン基が好ましい。また、炭素数4〜22が好ましく、炭素数10〜22がより好ましく、炭素数16〜22が特に好ましい。炭素数が22を超えると入手が困難になるため好ましくない。
また、上記金属化合物における金属からなる陽イオンは、長周期型周期表1、2族の金属からなる陽イオンであることが好ましい。具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、マンガン、亜鉛等が挙げられ、ナトリウム、カルシウム、バリウムが好ましい。
【0019】
上記の金属化合物として具体的にはプロピオン酸リチウム、プロピオン酸ナトリウム、プロピオン酸カリウム、プロピオン酸セシウム、プロピオン酸マグネシウム、プロピオン酸カルシウム、プロピオン酸ストロンチウム、プロピオン酸バリウム、プロピオン酸マンガン、プロピオン酸亜鉛、プロピオン酸アルミニウム、酪酸リチウム、酪酸ナトリウム、酪酸カリウム、酪酸セシウム、酪酸マグネシウム、酪酸カルシウム、酪酸ストロンチウム、酪酸バリウム、酪酸マンガン、酪酸亜鉛、酪酸アルミニウム、吉草酸リチウム、吉草酸ナトリウム、吉草酸カリウム、吉草酸セシウム、吉草酸マグネシウム、吉草酸カルシウム、吉草酸ストロンチウム、吉草酸バリウム、吉草酸マンガン、吉草酸亜鉛、吉草酸アルミニウム、カプロン酸リチウム、カプロン酸ナトリウム、カプロン酸カリウム、カプロン酸セシウム、カプロン酸マグネシウム、カプロン酸カルシウム、カプロン酸ストロンチウム、カプロン酸バリウム、カプロン酸マンガン、カプロン酸亜鉛、カプロン酸アルミニウム、エナント酸リチウム、エナント酸ナトリウム、エナント酸カリウム、エナント酸セシウム、エナント酸マグネシウム、エナント酸カルシウム、エナント酸ストロンチウム、エナント酸バリウム、エナント酸マンガン、エナント酸亜鉛、エナント酸アルミニウム、カプリル酸リチウム、カプリル酸ナトリウム、カプリル酸カリウム、カプリル酸セシウム、カプリル酸マグネシウム、カプリル酸カルシウム、カプリル酸ストロンチウム、カプリル酸バリウム、カプリル酸マンガン、カプリル酸亜鉛、カプリル酸アルミニウム、ペラルゴン酸リチウム、ペラルゴン酸ナトリウム、ペラルゴン酸カリウム、ペラルゴン酸セシウム、ペラルゴン酸マグネシウム、ペラルゴン酸カルシウム、ペラルゴン酸ストロンチウム、ペラルゴン酸バリウム、ペラルゴン酸マンガン、ペラルゴン酸亜鉛、ペラルゴン酸アルミニウム、カプリン酸リチウム、カプリン酸ナトリウム、カプリン酸カリウム、カプリン酸セシウム、カプリン酸マグネシウム、カプリン酸カルシウム、カプリン酸ストロンチウム、カプリン酸バリウム、カプリン酸マンガン、カプリン酸亜鉛、カプリン酸アルミニウム、ウンデシル酸リチウム、ウンデシル酸ナトリウム、ウンデシル酸カリウム、ウンデシル酸セシウム、ウンデシル酸マグネシウム、ウンデシル酸カルシウム、ウンデシル酸ストロンチウム、ウンデシル酸バリウム、ウンデシル酸マンガン、ウンデシル酸亜鉛、ウンデシル酸アルミニウム、ラウリン酸リチウム、ラウリン酸ナトリウム、ラウリン酸カリウム、ラウリン酸セシウム、ラウリン酸マグネシウム、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸ストロンチウム、ラウリン酸バリウム、ラウリン酸マンガン、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸アルミニウム、トリデシル酸リチウム、トリデシル酸ナトリウム、トリデシル酸カリウム、トリデシル酸セシウム、トリデシル酸マグネシウム、トリデシル酸カルシウム、トリデシル酸ストロンチウム、トリデシル酸バリウム、トリデシル酸マンガン、トリデシル酸亜鉛、トリデシル酸アルミニウム、ミリスチン酸リチウム、ミリスチン酸ナトリウム、ミリスチン酸カリウム、ミリスチン酸セシウム、ミリスチン酸マグネシウム、ミリスチン酸カルシウム、ミリスチン酸ストロンチウム、ミリスチン酸バリウム、ミリスチン酸マンガン、ミリスチン酸亜鉛、ミリスチン酸アルミニウム、ペンタデシル酸リチウム、ペンタデシル酸ナトリウム、ペンタデシル酸カリウム、ペンタデシル酸セシウム、ペンタデシル酸マグネシウム、ペンタデシル酸カルシウム、ペンタデシル酸ストロンチウム、ペンタデシル酸バリウム、ペンタデシル酸マンガン、ペンタデシル酸亜鉛、ペンタデシル酸アルミニウム、パルミチン酸リチウム、パルミチン酸ナトリウム、パルミチン酸カリウム、パルミチン酸セシウム、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム、パルミチン酸ストロンチウム、パルミチン酸バリウム、パルミチン酸マンガン、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸アルミニウム、マルガリン酸リチウム、マルガリン酸ナトリウム、マルガリン酸カリウム、マルガリン酸セシウム、マルガリン酸マグネシウム、マルガリン酸カルシウム、マルガリン酸ストロンチウム、マルガリン酸バリウム、マルガリン酸マンガン、マルガリン酸亜鉛、マルガリン酸アルミニウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸セシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マンガン、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ノナデシル酸リチウム、ノナデシル酸ナトリウム、ノナデシル酸カリウム、ノナデシル酸セシウム、ノナデシル酸マグネシウム、ノナデシル酸カルシウム、ノナデシル酸ストロンチウム、ノナデシル酸バリウム、ノナデシル酸マンガン、ノナデシル酸亜鉛、ノナデシル酸アルミニウム、アラキジン酸リチウム、アラキジン酸ナトリウム、アラキジン酸カリウム、アラキジン酸セシウム、アラキジン酸マグネシウム、アラキジン酸カルシウム、アラキジン酸ストロンチウム、アラキジン酸バリウム、アラキジン酸マンガン、アラキジン酸亜鉛、アラキジン酸アルミニウム、ヘンイコシル酸リチウム、ヘンイコシル酸ナトリウム、ヘンイコシル酸カリウム、ヘンイコシル酸セシウム、ヘンイコシル酸マグネシウム、ヘンイコシル酸カルシウム、ヘンイコシル酸ストロンチウム、ヘンイコシル酸バリウム、ヘンイコシル酸マンガン、ヘンイコシル酸亜鉛、ヘンイコシル酸アルミニウム、ベヘン酸リチウム、ベヘン酸ナトリウム、ベヘン酸カリウム、ベヘン酸セシウム、ベヘン酸マグネシウム、ベヘン酸カルシウム、ベヘン酸ストロンチウム、ベヘン酸バリウム、ベヘン酸マンガン、ベヘン酸亜鉛、ベヘン酸アルミニウム、トリコシル酸リチウム、トリコシル酸ナトリウム、トリコシル酸カリウム、トリコシル酸セシウム、トリコシル酸マグネシウム、トリコシル酸カルシウム、トリコシル酸ストロンチウム、トリコシル酸バリウム、トリコシル酸マンガン、トリコシル酸亜鉛、トリコシル酸アルミニウム、リグノセリン酸リチウム、リグノセリン酸ナトリウム、リグノセリン酸カリウム、リグノセリン酸セシウム、リグノセリン酸マグネシウム、リグノセリン酸カルシウム、リグノセリン酸ストロンチウム、リグノセリン酸バリウム、リグノセリン酸マンガン、リグノセリン酸亜鉛、リグノセリン酸アルミニウム等が挙げられ、これらは単独もしくは組み合わせで用いることができる。
【0020】
なかでも、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、リグノセリン酸ナトリウムが好ましく、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、リグノセリン酸ナトリウムが特に好ましく使用される。
【0021】
これらの重合触媒の使用量は、全ジオール化合物に対し1×10−9〜1×10−5モル当量の範囲で使用される。好ましくは1×10−8〜1×10−5モル当量、より好ましくは1×10−7〜1×10−5モル当量、さらに好ましくは1×10−6〜1×10−5モル当量の範囲で使用される。重合触媒の使用量が1×10−9モル当量未満では反応時間が長く、重合度も低くなるため好ましくなく、1×10−5モル当量を超えると反応制御が困難となるため好ましくない。
【0022】
また、反応後期に触媒失活剤を添加することもできる。使用する触媒失活剤としては、公知の触媒失活剤が有効に使用されるが、この中でもスルホン酸のアンモニウム塩、ホスホニウム塩が好ましい。更にドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩等のドデシルベンゼンスルホン酸の塩類、パラトルエンスルホン酸テトラブチルアンモニウム塩等のパラトルエンスルホン酸の塩類が好ましい。
【0023】
またスルホン酸のエステルとして、ベンゼンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸エチル、ベンゼンスルホン酸ブチル、ベンゼンスルホン酸オクチル、ベンゼンスルホン酸フェニル、パラトルエンスルホン酸メチル、パラトルエンスルホン酸エチル、パラトルエンスルホン酸ブチル、パラトルエンスルホン酸オクチル、パラトルエンスルホン酸フェニル等が好ましく用いられる。なかでも、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩が最も好ましく使用される。
これらの触媒失活剤の使用量は、重合触媒1モル当たり好ましくは0.5〜50モルの割合で、より好ましくは0.5〜10モルの割合で、更に好ましくは0.8〜5モルの割合で使用することができる。
【0024】
<ポリカーボネート樹脂>
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、下記式(A)で表される単位(A)を含む。単位(A)は全繰り返し単位を基準として40モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、60モル%以上がさらに好ましく、70モル%以上が特に好ましく、80モル%以上がもっとも好ましい。
【0025】
【化9】
【0026】
(単位(A))
本発明における単位(A)は前記式(A)に示したように、エーテル基を有する脂肪族ジオールから誘導されるものである。
前記式(A)を構成するバイオマス資源の中でエーテル結合を有するジオールは、耐熱性及び鉛筆硬度が高い材料である。
前記式(A)は、立体異性体の関係にある下記式で表される繰り返し単位(A1)、(A2)および(A3)が例示される。
【0027】
【化10】
【0028】
【化11】
【0029】
【化12】
【0030】
これらは、糖質由来のエーテルジオールであり、自然界のバイオマスからも得られる物質で、再生可能資源と呼ばれるものの1つである。繰り返し単位(A1)、(A2)および(A3)は、それぞれイソソルビド、イソマンニド、イソイディッドと呼ばれる。イソソルビドは、でんぷんから得られるDーグルコースに水添した後、脱水を受けさせることにより得られる。その他のエーテルジオールについても、出発物質を除いて同様の反応により得られる。
イソソルビド、イソマンニド、イソイディッドのなかでも特に、イソソルビド(1,4;3,6ージアンヒドローDーソルビトール)から誘導される繰り返し単位は、製造の容易さ、耐熱性に優れることから好ましい。
【0031】
(単位(C−1))
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂の好ましい一態様として、上記単位(A)と下記式(C−1)で表される単位(C−1)を含み、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−1)との合計が80モル%以上であり、好ましくは90モル%以上である共重合ポリカーボネート樹脂が挙げられる。
【0032】
【化13】
(式中、Wは、炭素数2〜30のアルキレン基または炭素数6〜30のシクロアルキレン基を示す。)
【0033】
単位(C−1)は、脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物から誘導されるカーボネート単位である。
炭素数2〜30の脂肪族ジオールとしては1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、水素化ジリノレイルグリコール,水素化ジオレイルグリコールなどが挙げられる。なかでも1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが好ましい。特に、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが好ましい。
【0034】
炭素数6〜30の脂環式ジオール化合物として、具体的には、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、2−メチル−1,4−シクロヘキサンジオールなどのシクロヘキサンジオール類、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどのシクロヘキサンジメタノール類、2,3−ノルボルナンジメタノール、2,5−ノルボルナンジメタノールなどのノルボルナンジメタノール類、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、1,3−アダマンタンジオール、2,2−アダマンタンジオール、デカリンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール及び3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンなどが挙げられる。これらのうち、1,4−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、3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンが好ましい。
これらは2種類以上併用して用いても良い。
【0035】
単位(A)と単位(C−1)とのモル比(A/C−1)は、60/40〜95/5の範囲が好ましく、70/30〜93/7の範囲がより好ましく、80/20〜90/10の範囲がさらに好ましい。上記範囲内であると耐熱性、表面硬度、低吸水性、低温特性、耐衝撃性、低透湿性および耐候性のバランスに優れることから好ましい。モル比(A/C−1)は、日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定し算出することができる。
【0036】
単位(A)および単位(C−1)以外のその他の単位を誘導するジオール化合物としては、後述する単位(C−2)、単位(C−3)または単位(C−4)を誘導するモノマー化合物や、それ以外の脂肪族ジオール化合物、脂環式ジオール化合物、芳香族ジヒドロキシ化合物のいずれでも良い。具体的には国際公開第2004/111106号パンフレット、国際公開第2011/021720号パンフレットに記載のジオール化合物やジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどのオキシアルキレングリコール類が挙げられる。
【0037】
芳香族ジヒドロキシ化合物としては、α,α’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−m−ジイソプロピルベンゼン(ビスフェノールM)、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルフィド、ビスフェノールA、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン(ビスフェノールC)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン(ビスフェノールAF)および1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)デカン等が挙げられる。
【0038】
(単位(C−2))
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂の好ましい一態様として、上記単位(A)と脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物から誘導されるカーボネート単位(C−2)を含み、ブロック性を有し、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−2)との合計が80モル%以上であり、好ましくは90モル%以上である共重合ポリカーボネート樹脂が挙げられる。単位(A)および単位(C−2)以外のその他の単位を誘導する化合物(例えばオキシアルキレングリコール類や芳香族ジヒドロキシ化合物)を使用することもできる。
【0039】
脂肪族ジオール化合物は、直鎖脂肪族ジオール化合物または分岐脂肪族ジオール化合物のいずれでもよい。直鎖脂肪族ジオール化合物として、好ましくは炭素原子数2〜30、より好ましくは炭素原子数3〜20、さらに好ましくは炭素原子数3〜10の直鎖脂肪族ジオール化合物が使用される。また、分岐脂肪族ジオール化合物として、好ましくは炭素原子数3〜30、より好ましくは炭素原子数3〜20、さらに好ましくは炭素原子数4〜12の分岐脂肪族ジオール化合物が使用される。
脂環式ジオール化合物として、好ましくは炭素原子数6〜30、より好ましくは炭素原子数6〜20の脂環式ジオール化合物が使用される。
【0040】
直鎖脂肪族ジオール化合物として、具体的には、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、水素化ジリノレイルグリコール,水素化ジオレイルグリコールなどが挙げられる。なかでも1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,12−ドデカンジオールが好ましい。
【0041】
分岐脂肪族ジオール化合物として、具体的には、1,3−ブチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサングリコール、1,2−オクチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,3−ジイソブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジイソアミル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオールなどが挙げられる。なかでも3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールが好ましい。
【0042】
脂環式ジオール化合物として、具体的には、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、2−メチル−1,4−シクロヘキサンジオールなどのシクロヘキサンジオール類、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどのシクロヘキサンジメタノール類、2,3−ノルボルナンジメタノール、2,5−ノルボルナンジメタノールなどのノルボルナンジメタノール類、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、1,3−アダマンタンジオール、2,2−アダマンタンジオール、デカリンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール及び3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンなどが挙げられる。これらのうち、1,4−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、3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンが好ましい。これらの脂肪族ジオール化合物及び脂環式ジオール化合物は、1種もしくは2種類以上併用して用いても良い。
【0043】
上記ポリカーボネート共重合体は単位(C−2)のブロック性を有する。ブロック部分における単位(C−2)の平均繰り返し単位数(n)が好ましくは2〜100、より好ましくは2.2〜50、さらに好ましくは2.3〜30、特に好ましくは2.5〜10である。また、ブロック部分における単位(C−2)の数平均分子量が好ましくは250〜5000、より好ましくは300〜3000、さらに好ましくは300〜2000、特に好ましくは350〜1500である。ブロック部分における単位(C−2)の平均繰り返し単位数(n)および数平均分子量が上記範囲内であると、目的とする吸水性や耐熱性、鉛筆硬度が良好となり、また相分離が起こり難く好ましい。
【0044】
上記ポリカーボネート共重合体における単位(C−2)のブロック性は、ポリカーボネート共重合体をCDClに溶解して、13C−NMRで測定したカーボネートの炭素から算出することができる。[単位(A)−単位(A)]のシグナルは153〜154ppmに3本あり(立体異性体が3種類あるため)、[単位(A)−単位(C−2)]のシグナルは通常154〜155ppmに2本あり(共重合ジオールの立体異性がない場合は、イソソルビドとの立体異性体が2種類あるため)、[単位(C−2)−単位(C−2)]のシグナルは通常155〜156ppmに測定される。このシグナルの積分値から単位(C−2)の平均繰り返し単位数を算出することができる。単位(C−2)の平均繰り返し単位数は下記式で求められる。また、平均繰り返し単位数とその繰り返し単位の分子量を乗算することによりブロック部分における単位(C−2)の数平均分子量が算出される。
【0045】
【数1】
【0046】
単位(A)と単位(C−2)とのモル比(A/C−2)は、60/40〜98/2の範囲が好ましく、65/35〜93/7の範囲がより好ましく、70/30〜90/10の範囲がさらに好ましい。上記範囲内であると耐熱性、表面硬度、低吸水性、低温特性、耐衝撃性、低透湿性および耐候性のバランスに優れることから好ましい。モル比(A/C−2)は、日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定し算出することができる。
【0047】
単位(A)と単位(C−2)を含み単位(C−2)のブロック性を有するポリカーボネート共重合体の製造方法としては、予め脂肪族ジオール化合物および脂環式ジオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物から繰り返し単位(C−2)で表されるポリカーボネートオリゴマーを得、その後、得られたポリカーボネートオリゴマー、単位(A)を誘導するモノマー(例えばイソソルビド)およびカーボネート前駆物質を反応させて、ポリカーボネート共重合体を製造する方法が好ましい。
【0048】
(i)ポリカーボネートオリゴマーの製造方法
ポリカーボネートオリゴマーは、通常のポリカーボネート樹脂を製造するそれ自体公知の反応手段、ジオール化合物に炭酸ジエステルなどのカーボネート前駆物質を反応させる方法やポリカーボネートジオールを製造する公知の方法により製造される。次にこれらの製造方法について基本的な手段を簡単に説明する。
【0049】
カーボネート前駆物質として炭酸ジエステルを用いるエステル交換反応は、不活性ガス雰囲気下所定割合のジオール化合物を炭酸ジエステルと加熱しながら撹拌して、生成するアルコールまたはフェノール類を留出させる方法により行われる。反応温度は生成するアルコールまたはフェノール類の沸点などにより異なるが、通常120〜300℃の範囲である。反応はその初期から減圧にして生成するアルコールまたはフェノール類を留出させながら反応させる。また、必要に応じて酸化防止剤等を加えてもよい。
【0050】
前記エステル交換反応に使用される炭酸ジエステルとしては、上述した炭酸ジエステルと同様のものが使用できる。触媒としては、通常のエステル交換触媒が使用できる。
ポリカーボネートオリゴマーの製造方法は、触媒の存在下又は不存在下で行うことができるが、反応効率の観点から、触媒の存在下で行うことが好ましい。
ポリカーボネートオリゴマーの製造方法における反応温度は好ましくは90〜230℃であり、より好ましくは100〜220℃、さらに好ましくは120〜210℃である。反応温度が230℃を超えると、得られるポリカーボネートオリゴマーが着色したり、エーテル構造が生成する場合がある。
【0051】
ポリカーボネートオリゴマーの製造方法の反応初期は、副生成するアルコールやフェノールの量が相対的に少ないので、炭酸ジエステルの留出を抑えるため、10kPa〜常圧でエステル交換反応を行い、エステル交換反応の終盤、例えば、エステル交換反応が好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上進行した後では、好ましくは0.1〜10kPa、より好ましくは0.1〜1kPaの減圧下でエステル交換反応を行うのが好ましい。
【0052】
ポリカーボネートオリゴマーの数平均分子量は好ましくは250〜5000、より好ましくは300〜3000、さらに好ましくは400〜2000、特に好ましくは400〜1500である。数平均分子量が250未満の場合、目的とする吸水性や耐熱性、鉛筆硬度が悪化することがある。また数平均分子量が5000を超える場合、ブロック性が高くなりすぎ、相分離が起こり易くなる。ポリカーボネートオリゴマーの数平均分子量は、プロトンNMRを測定することにより算出することができる。プロトンNMRにて繰り返し単位に対して末端水酸基と末端フェニル基を算出し、下記式により数平均分子量を算出した。
【0053】
【数2】
【0054】
ポリカーボネートオリゴマーの末端水酸基、末端フェニル基の比率は特に規定はなく、どのような比率であっても良い。
ポリカーボネートオリゴマーの製造はポリカーボネート共重合体の製造と同じ反応釜で行っても良いし、別々の反応釜を使用しても良い。また、反応容器から一度取り出して、保管した後に使用しても良い。また、ポリカーボネートオリゴマーはフィルターでの精製や再沈などの精製を行っても良い。
【0055】
(ii)ポリカーボネート共重合体の製造方法
単位(A)と単位(C−2)を含み単位(C−2)のブロック性を有するポリカーボネート共重合体は、上述の方法により得られたポリカーボネートオリゴマー、単位(A)を誘導するモノマー(例えばイソソルビド)およびカーボネート前駆物質を、通常のポリカーボネート樹脂を製造するそれ自体公知の反応手段により反応させて製造される。次にこれらの製造方法について基本的な手段を簡単に説明する。
【0056】
カーボネート前駆物質として炭酸ジエステルを用いるエステル交換反応は、不活性ガス雰囲気下所定割合のジオール成分を炭酸ジエステルと加熱しながら撹拌して、生成するアルコールまたはフェノール類を留出させる方法により行われる。反応温度は生成するアルコールまたはフェノール類の沸点などにより異なるが、通常120〜300℃の範囲である。反応はその初期から減圧にして生成するアルコールまたはフェノール類を留出させながら反応を完結させる。また、必要に応じて末端停止剤、酸化防止剤等を加えてもよい。
前記エステル交換反応に使用される炭酸ジエステルとしては、上述した炭酸ジエステルと同様のものが使用できる。なかでもジフェニルカーボネートが特に好ましい。ジフェニルカーボネートの使用量は、ジヒドロキシ化合物の合計1モルに対して、好ましくは0.97〜1.10モル、より好ましは1.00〜1.06モルである。
【0057】
また溶融重合法においては重合速度を速めるために、重合触媒を用いることができ、かかる重合触媒としては、上述した重合触媒(金属化合物)と同様のものが使用できる。
これらの重合触媒の使用量は、ジオール成分に対し1×10−9〜1×10−2モル当量の範囲で使用され、好ましくは1×10−8〜1×10−4モル当量、より好ましくは1×10−6〜1×10−5モル当量の範囲で使用される。
また、反応後期に触媒失活剤を添加することもできる。使用する触媒失活剤としては、上述した触媒失活剤が使用できる。
これらの触媒失活剤の使用量は少なくとも1種の重合触媒を用いた場合、その触媒1モル当たり好ましくは0.5〜50モルの割合で、より好ましくは0.5〜10モルの割合で、更に好ましくは0.8〜5モルの割合で使用することができる。
【0058】
(単位(C−3))
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂の好ましい一態様として、上記単位(A)と下記式(C−3)で表される単位(C−3)を含み、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−3)との合計が80モル%以上であり、好ましくは90モル%以上である共重合ポリカーボネート樹脂が挙げられる。
【0059】
【化14】
(式中Xは、炭素数3〜20のアルキレン基または炭素数3〜20のシクロアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜20のアルキル基または炭素数3〜20のシクロアルキル基を表し、mは1〜10の整数を示す。)
【0060】
単位(C−3)は、側鎖アルキル基または側鎖シクロアルキル基を有する脂肪族ジオールから誘導される単位である。
単位(C−3)は、炭素数の合計が4〜12の範囲であることが好ましく、5〜10の範囲であることがより好ましい。かかる範囲であると、ポリカーボネート樹脂のHDT(荷重たわみ温度)が高く保持される。
【0061】
また、単位(C−3)は、Xの炭素数(主鎖炭素数)と、Rの炭素数の合計(側鎖炭素数)が、下記式(i)を満足することが好ましく、下記式(i−a)を満足することがより好ましく、下記式(i−b)を満足することがさらに好ましい。下記式(i)を満足すると、耐沸水性に優れ、且つ大幅に吸水率が低減できるため好ましい。
0.3 ≦ (主鎖炭素数)/(側鎖炭素数) ≦ 8 (i)
0.4 ≦ (主鎖炭素数)/(側鎖炭素数) ≦ 5 (i−a)
0.5 ≦ (主鎖炭素数)/(側鎖炭素数) ≦ 2 (i−b)
【0062】
(単位(C−3)中のX)
前記式(C−3)において、Xは炭素数3〜20のアルキレン基または炭素数3〜20のシクロアルキレン基を表す。
Xは、好ましくは炭素数3〜12のアルキレン基、より好ましくは炭素数3〜8のアルキレン基、さらに好ましくは炭素数2〜6のアルキレン基である。アルキレン基としては、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基などが挙げられる。
Xは、好ましくは炭素数3〜12のシクロアルキレン基、より好ましくは炭素数3〜8のシクロアルキレン基、さらに好ましくは炭素数3〜6のシクロアルキレン基である。シクロアルキレン基としては、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、シクロヘプチレン基、シクロオクチレン基などが挙げられる。
【0063】
(単位(C−3)中のR)
式(C−3)において、Rは炭素数1〜20のアルキル基または炭素数3〜20のシクロアルキル基を表す。
Rは、好ましくは炭素数1〜12のアルキル基、より好ましくは炭素数1〜8のアルキル基である。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などが挙げられる。
Rは、好ましくは炭素数3〜12のシクロアルキル基、より好ましくは炭素数3〜8のシクロアルキル基である。シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などが挙げられる。
【0064】
(単位(C−3)中のm)
式(C−3)において、mは1〜10の整数、好ましくは2〜8の整数、より好ましくは2〜5の整数を示す。
【0065】
(単位(C−3)中のXが炭素数3〜20のアルキレン基のとき)
単位(C−3)中の、Xが炭素数3〜20のアルキレン基で、Rが炭素数1〜4のアルキル基で、mが2〜8の整数であることが好ましい。単位(B)中のXが炭素数3〜5のアルキレン基で、Rが炭素数1〜4のアルキル基で、mが1〜2の整数であることが好ましい。
単位(C−3)中の−X{−(R)}−が、下記式で表される単位(Ca)であることが好ましい。
【0066】
【化15】
【0067】
nは2〜6の整数、好ましくは3〜5の整数である。n個あるRは各々独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基から選ばれる。n個あるRは各々独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基から選ばれる。n個あるRおよびn個あるRの内、1個若しくは2個は炭素数1〜4のアルキル基であり、他は水素原子であることが好ましい。
単位(C−3)中の、−X{−(R)}−は、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジイル基、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジイル基、3−メチル−1,5−ペンタンジイル基であることが好ましい。
【0068】
(単位(C−3)中のXが炭素数3〜20のシクロアルキレン基のとき)
前記式(C−3)において、Xは炭素数4〜5のシクロアルキレン基で、Rは炭素数1〜10のアルキル基で、mは3〜12の整数であることが好ましい。
単位(C−3)が、下記式で表される単位(Cb)であることが好ましい。
【0069】
【化16】
【0070】
、R、R、Rはそれぞれ同一または異なっていても良いアルキル基であり、R〜Rの炭素数の合計が4〜10であり、また、RとR、RとRが結合して炭素環を形成しても良い。単位(Cb)中のR、R、R、Rはそれぞれ独立に、メチル基、エチル基またはプロピル基であることが好ましい。
単位(C−3)が、下記式で表される単位(Cb−i)であることが好ましい。
【0071】
【化17】
【0072】
単位(C−3)は、側鎖アルキル基または側鎖シクロアルキル基を有する脂肪族ジオールから誘導される。側鎖アルキル基または側鎖シクロアルキル基を有する脂肪族ジオールとしては、1,3−ブチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサングリコール、1,2−オクチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,3−ジイソブチル−1,3−プロパンジオール、1,12−オクタデカンジオール、2,2−ジイソアミル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−シクロヘキシル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールなどが挙げられる。
【0073】
なかでも3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールが好ましく、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールが特に好ましい。これらは2種類以上併用して用いても良い。
【0074】
単位(A)と単位(C−3)とのモル比(A/C−3)は、50/50〜95/5の範囲が好ましく、60/40〜93/7の範囲がより好ましく、70/30〜90/10の範囲がさらに好ましい。上記範囲内であると耐熱性、表面硬度、低吸水性、低温特性、耐衝撃性、低透湿性および耐候性のバランスに優れることから好ましい。モル比(A/C−3)は、日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定し算出することができる。
【0075】
単位(A)および単位(C−3)以外のその他の単位を誘導するジオール化合物としては、前述した単位(C−1)、単位(C−2)を誘導するモノマー化合物や、それ以外の脂肪族ジオール化合物、脂環式ジオール化合物、芳香族ジヒドロキシ化合物のいずれでも良い。具体的には国際公開第2004/111106号パンフレット、国際公開第2011/021720号パンフレットに記載のジオール化合物やジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどのオキシアルキレングリコール類が挙げられる。
【0076】
脂肪族ジヒドロキシ化合物、脂環式ジヒドロキシ化合物、芳香族ジヒドロキシ化合物としては、前述したものと同様のものが挙げられる。
単位(A)と単位(C−3)とを含む共重合ポリカーボネート樹脂は、通常のポリカーボネート樹脂を製造するそれ自体公知の反応手段、例えばジオール成分に炭酸ジエステルなどのカーボネート前駆物質を反応させる方法により製造される。これらの製造方法について基本的な手段は、上述した手段と同様である。
【0077】
(単位(C−4))
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂の他の一態様として、上記単位(A)とポリエステルジオールから誘導されるカーボネート単位(C−4)を含み、全繰り返し単位中、単位(A)と単位(C−4)との合計が80モル%以上であり、好ましくは90モル%以上である共重合ポリカーボネート樹脂が挙げられる。
単位(C−4)は、ジカルボン酸成分とジオール成分とを構成成分として含むポリエステルジオール(C4)から誘導されるカーボネート単位である。
【0078】
好適なジカルボン酸としては、4〜20個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸または芳香族脂肪族カルボン酸である。好ましくは、2,2−ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、セバシン酸、スベリン酸、アゼライン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、オルソフタル酸、無水フタル酸、ナフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、5−メチルイソフタル酸、テレフタル酸およびイソフタル酸からなる群より選択される少なくとも一種のジカルボン酸であり、特に好ましくはアジピン酸、セバシン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸およびイソフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも一種のジカルボン酸である。これらのジカルボン酸成分は、1種もしくは2種類以上併用して用いても良い。
【0079】
好適なジオール成分としては、直鎖脂肪族ジオール化合物、分岐脂肪族ジオール化合物、脂環式ジオール化合物が挙げられる。
直鎖脂肪族ジオール化合物として、具体的には、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、水素化ジリノレイルグリコール,水素化ジオレイルグリコールなどが挙げられる。なかでも1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,12−ドデカンジオールが好ましい。
【0080】
分岐脂肪族ジオール化合物として、具体的には、1,3−ブチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサングリコール、1,2−オクチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,3−ジイソブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジイソアミル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。なかでも3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールが好ましい。
【0081】
脂環式ジオール化合物として、具体的には、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、2−メチル−1,4−シクロヘキサンジオールなどのシクロヘキサンジオール類、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどのシクロヘキサンジメタノール類、2,3−ノルボルナンジメタノール、2,5−ノルボルナンジメタノールなどのノルボルナンジメタノール類、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、1,3−アダマンタンジオール、2,2−アダマンタンジオール、デカリンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール及び3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンなどが挙げられる。これらのうち、1,4−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、3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンが好ましい。
これらのジオール化合物は、1種もしくは2種類以上併用して用いても良い。
【0082】
好適なポリエステルジオール(C4)は、下記式で表される。
【化18】
【0083】
式中、Rは炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、具体的には、上述した直鎖脂肪族ジオール化合物、分岐脂肪族ジオール化合物、脂環式ジオール化合物の脂肪族または脂環式部分である。
Wは炭素原子数1〜12の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、具体的には、上述した脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸または芳香族脂肪族カルボン酸の脂肪族、芳香族または芳香族脂肪族部分である。
nは平均繰り返し単位数を示す。後述するように、ポリエステルジオール(C4)の重量平均分子量は100〜3000の範囲が好ましく、この重量平均分子量となるように平均繰り返し単位数nを設定することが好ましい。
【0084】
ポリエステルジオールは、公知のポリエステルジオールの製造方法に従って製造することができる。
ポリエステルジオールの製造法で用いられる金属系触媒としては、ルイス酸やアルカリ金属およびアルカリ土類金属のカルボン酸塩、プロトン酸、活性白土、酸性白土、イオン交換樹脂などを挙げることができる。より具体的には、テトラブトキシチタネート、ジブチル錫オキシド、酢酸マンガン、酢酸コバルト、酢酸亜鉛、安息香酸亜鉛、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酸価アンチモン、酸価ゲルマニウム、燐酸、ホウ酸、硫酸、p−トルエンスルホン酸、メタスルホン酸、アンバーリストE15などが挙げられる。これらの触媒の使用量は、原料ポリアルキレンテレフタレートに対して10〜5000μg、好ましくは50〜1000μgである。
【0085】
ポリエステルジオールの製造方法において、エステル交換反応を行う際の反応温度は、通常150〜300℃の範囲で、好ましくは200〜250℃の範囲である。圧力はいずれでも良いが、通常常圧ないし1MPaである。また、エステル交換反応の反応時間は特に限定されないが,通常、0.5〜5時間の範囲で行われる。エステル交換反応は、バッチ、セミバッチ、連続いずれの方法で実施しても良い。
【0086】
エステル交換反応で副生したグリコール成分は、必要に応じて留去する。このことによりポリエステルジオールの水酸基価、粘度を所定の範囲に制御することができる。このグリコール成分の留去に際して特に限定の条件はないが、通常、加熱減圧下に実施する。また、エステル交換反応触媒の存在下に反応させながらグリコール成分を留去しても、反応終了後留去しても良いが反応時の酸成分とグリコール成分の割合を制御することができるので反応時に留去することが好ましい。グリコール留去の温度は通常150〜300℃の範囲であり、好ましくは200〜250℃の範囲である。圧力は通常0.5〜0.0001MPa、好ましくは0.1〜0.001MPaの範囲で実施される。
【0087】
得られたポリエステルジオールは金属分等の不純物を除去しても良い。特にアンチモン、ゲルマニウム等の金属分は吸着剤等を用いて処理することが好ましい。さらに、エステル交換に用いた触媒がジオール中に残留していると加水分解性や熱安定性が悪化するので、吸着剤で除去を行っても良く、また、テトラブトキシチタネートのような水で加水分解してジオールに不溶な化合物になるものは、水を添加して触媒を加水分解して沈殿させ、濾別して除去しても良い。
【0088】
ポリエステルジオールの重量平均分子量について特に制限されないが、100〜3000が好ましく、200〜2500がより好ましく、300〜2000がさらに好ましく、400〜1500が特に好ましく、450〜1000が最も好ましい。ポリエステルジオールの重量平均分子量が100未満の場合、酸価が大きくなりやすく、重合反応に影響を与え、生産性が悪化することがある。一方、ポリエステルジオールの重量平均分子量が3000を超えると相分離が起こり易くなる。
ポリエステルジオールの酸価は好ましくは1mgKOH/g以下であり、より好ましくは0.3mgKOH/g以下である。1mgKOH/gを超えると、重合反応に影響を与え、生産性が悪化することがある。
【0089】
単位(A)と単位(C−4)とのモル比(A/C−4)は、50/50〜99/1の範囲が好ましく、70/30〜98/2の範囲がより好ましく、90/10〜97.5/2.5の範囲がさらに好ましい。上記範囲内であると耐熱性、表面硬度、低吸水性、低温特性、耐衝撃性、低透湿性および耐候性のバランスに優れることから好ましい。モル比(A/C−4)は、日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定し算出することができる。
ポリエステルカーボネート樹脂は、上述の方法により得られたポリエステルジオール、単位(A)を誘導するモノマー(例えばイソソルビド)およびカーボネート前駆物質を、通常のポリカーボネート樹脂を製造するそれ自体公知の反応手段により反応させて製造される。これらの製造方法について基本的な手段は、上述した手段と同様である。
【0090】
(分岐化剤)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂では、ブロー成形性の改善のため、分岐化剤として、一分子中に3個以上の官能基を有する化合物を用いることができる。官能基としては、ヒドロキシル基やカルボキシル基やカルボン酸エステル基またはハルカルボニル基やアミノ基、イミノ基を含む化合物が好ましい。具体的には、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセリン、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオール、2,5−ジメチル−1.2.6−ヘキサントリオール、ジペンタエリトリトール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−シクロヘキサントリオールフロログルシン、メリト酸、トリメリト酸、トリメリト酸クロリド、無水トリメリト酸、没食子酸、没食子酸n−プロピル、プロトカテク酸、ピロメリト酸、ピロメリト酸第二無水物、α−レゾルシン酸、β−レゾルシン酸、レゾルシンアルデヒド、トリメリチルクロリド、トリメチルトリクロリド、4−クロロホルミルフタル酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,4,4´−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2´,4,4´−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,4,4´−トリヒドロキシフェニルエーテル、2,2´,4,4´−テトラヒドロキシフェニルエーテル、2,4,4´−トリヒドロキシジフェニル−2−プロパン、2,2´−ビス(2,4−ジヒドロキシ)プロパン、2,2´,4,4´−テトラヒドロキシジフェニルメタン、2,4,4´−トリヒドロキシジフェニルメタン、1−〔α−メチル−α−(4´−ヒドロキシフェニル)エチル〕−4−〔α´,α´−ビス(4´´−ヒドロキシフェニル)エチル〕ベンゼン、α,α´,α´´−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、2,6−ビス(2´−ヒドロキシ−5´−メチルベンジル)−4−メチルフェノール、4,6−ジメチル−2,4,6−トリス(4´−ヒドロキシフェニル)−ヘプテン−2、4,6−ジメチル−2,4,6−トリス(4´−ヒドロキシフェニル)−ヘプタン−2、1,3,5−トリス(4´−ヒドロキシフェニル)−ベンゼン、1,1,1−トリス(4´−ヒドロキシフェニル)−エタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)エタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)エタン、2,2−ビス〔4,4−ビス(4´−ヒドロキシフェニル)シクロヘキシル〕−プロパン、2,6−ビス(2´−ヒドロキシ−5´−イソプロピルベンジル)−4−イソプロピルフェノール、ビス〔2−ヒドロキシ−3−(2´−ヒドロキシ−5´−メチルベンジル)−5−メチルフェニル〕メタン、ビス〔2−ヒドロキシ−3−(2´−ヒドロキシ−5´−イソプロピルベンジル)−5−メチルフェニル〕メタン、テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2´,4´,7−トリヒドロキシフラバン、2,4,4−トリメチル−2´,4´,7−トリヒドロキシフラバン、1,3−ビス(2´,4´−ジヒドロキシフェニルイソプロピル)ベンゼン、トリス(4´−ヒドロキシアリール)−アミル−s−トリアジン、1−〔α−メチル−α−(4´−ヒドロキシフェニル)エチル〕−3−〔α´,α´−ビス(4´´−ヒドロキシフェニル)エチル〕ベンゼン、イサチンビス(O−クレゾール)等があげられる。
【0091】
これらの中でも、ペンタエリトリトール、グリセリン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)エタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)エタンが特に好ましい。分岐剤はそれぞれ単独で用いてもよいし、二種以上組み合わせて用いてもよい。
【0092】
分岐剤の5%重量減少温度の下限が240℃以上が好ましく、より好ましくは250℃以上であり、さらに好ましくは260℃以上である。5%重量減少温度が240℃以下であると、溶融重合中で分解し、目的の溶融強度が得られなかったり、色相が悪化する。また、5%重量減少温度の上限は400℃以下である。上限温度は高いほうが好ましいが、実際に重合や成型する温度は400℃以下であることと、400℃以上の化合物は分子量が高くなりやすく、分岐剤として好ましくない。
分岐剤は原料のジオール化合物に対して、0.01mol%〜3mol%であることが好ましい。0.01mol%以下であればブロー成形性の改善効果が低く、3mol%以上であるとゲル化が進行するため好ましくない。
【0093】
(末端構造)
上記のごとく反応を行う事により得られる本発明のポリカーボネート樹脂は、その末端構造はジオール基または炭酸ジエステル残基となるが、本発明のベースポリマー基材で用いるポリカーボネート樹脂は、その特性を損なわない範囲で別途末端基を導入しても良い。かかる末端基は、モノヒドロキシ化合物を重合時に添加することにより導入することができる。モノヒドロキシ化合物としては下記式(2)または(3)で表されるヒドロキシ化合物が好ましく用いられる。
【0094】
【化19】
【化20】
【0095】
上記式(2),(3)中、Rは炭素原子数4〜30のアルキル基、炭素原子数7〜30のアラルキル基、炭素原子数4〜30のパーフルオロアルキル基、または下記式(4)
【化21】
であり、好ましくは炭素原子数4〜20のアルキル基、炭素原子数4〜20のパーフルオロアルキル基、または上記式(4)であり、特に炭素原子数8〜20のアルキル基、または上記式(4)が好ましい。Xは単結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、アミノ結合およびアミド結合からなる群より選ばれる少なくとも一種の結合が好ましいが、より好ましくは単結合、エーテル結合およびエステル結合からなる群より選ばれる少なくとも一種の結合であり、なかでも単結合、エステル結合が好ましい。aは1〜5の整数であり、好ましくは1〜3の整数であり、特に1が好ましい。
【0096】
また、上記式(4)中、R,R,R,R及びRは、夫々独立して炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数6〜20のシクロアルキル基、炭素原子数2〜10のアルケニル基、炭素原子数6〜10のアリール基及び炭素原子数7〜20のアラルキル基からなる群から選ばれる少なくとも一種の基であり、好ましくは夫々独立して炭素原子数1〜10のアルキル基及び炭素原子数6〜10のアリール基からなる群から選ばれる少なくとも一種の基であり、特に夫々独立してメチル基及びフェニル基からなる群から選ばれる少なくとも一種の基が好ましい。bは0〜3の整数であり、1〜3の整数が好ましく、特に2〜3の整数が好ましい。cは4〜100の整数であり、4〜50の整数が好ましく、特に8〜50の整数が好ましい。
【0097】
本発明に用いるモノヒドロキシ化合物もまた植物などの再生可能資源から得られる原料であることが好ましい。植物から得られるモノヒドロキシ化合物としては、植物油から得られる炭素数14以上の長鎖アルキルアルコール類(セタノール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール)などが挙げられる。
【0098】
(比粘度:ηSP
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂の比粘度(ηSP)は、好ましくは0.23〜0.60の範囲であり、より好ましくは0.25〜0.55の範囲であり、さらに好ましくは0.30〜0.50の範囲であり、特に好ましくは0.35〜0.45の範囲である。比粘度が0.23より小さいと成形品の強度が低下し、0.60より大きいと射出成形の際の成形加工性が低下しやすくなる。
【0099】
本発明でいう比粘度は、20℃で塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求めた。
比粘度(ηSP)=(t−t)/t
[tは塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
【0100】
なお、具体的な比粘度の測定としては、例えば次の要領で行うことができる。まず、ポリカーボネート樹脂をその20〜30倍重量の塩化メチレンに溶解し、可溶分をセライト濾過により採取した後、溶液を除去して十分に乾燥し、塩化メチレン可溶分の固体を得る。かかる固体0.7gを塩化メチレン100mlに溶解した溶液から20℃における比粘度を、オストワルド粘度計を用いて求める。
なお、本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲で他の樹脂と併用して使用してもよい。
【0101】
(不純物)
ポリカーボネート樹脂中に含まれるジオール化合物の量は、最終重合反応器の出口における反応液中において、700ppm以下であることが好ましく、さらに好ましくは500ppm以下、特に好ましくは200ppm以下である。本発明のポリカーボネート樹脂中の炭酸ジエステルの濃度は、好ましくは200重量ppm以下、更に好ましくは100重量ppm以下、特に好ましくは60重量ppm以下、中でも30重量ppm以下が好適である。これら不純物は重合反応の真空度を制御することで、低減できる。
【0102】
(ガラス転移温度:Tg)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)は好ましくは100〜160℃であり、より好ましくは105℃〜150℃であり、さらに好ましくは110℃〜140℃である。ガラス転移温度(Tg)が100℃より低いと、熱処理時に成形品の形状変化が容易に起きるため好ましくない。また、ガラス転移温度(Tg)が160℃より大きいと、射出成形の際の成形加工性が悪くなるため好ましくない。
ガラス転移温度(Tg)はティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製2910型DSCを使用し、昇温速度20℃/minにて測定する。
【0103】
(飽和吸水率)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂の飽和吸水率は2.5%以下が好ましく、より好ましくは2.2%以下であり、さらに好ましくは2.0%以下である。飽和吸水率が2.5%以下であれば、成形品において吸水による寸法変化や反りなど、種々の物性低下がほとんど起こらず好ましい。
【0104】
(TW値)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、ガラス転移温度(Tg℃)と吸水率(Wa%)との関係が下記式(I)を満足することが好ましく、下記式(I−a)を満足することがより好ましく、下記式(I−b)を満足することがより好ましい。下記式(I)を満足すると、耐熱性に優れ、且つ低吸水率のポリカーボネート樹脂であるため好ましい。TW値の上限は特に限定されないけれども、10以下で充分である。
2.5 ≦ TW値 = Tg × 0.04 − Wa (I)
2.6 ≦ TW値 = Tg × 0.04 − Wa (I−a)
2.7 ≦ TW値 = Tg × 0.04 − Wa (I−b)
【0105】
(透過率)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、その全光線透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。
【0106】
(添加剤)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、用途や必要に応じて熱安定剤、可塑剤、光安定剤、重合金属不活性化剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、離型剤、充填剤、衝撃改良剤等の添加剤を配合することができる。
【0107】
(熱安定剤)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、押出・成形時の分子量低下や色相の悪化を抑制するために、とくに熱安定剤を含有することが好ましい。熱安定剤としてはリン系熱安定剤、フェノール系熱安定剤、イオウ系熱安定剤が挙げられ、これらの1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。単位(A)のエーテルジオール残基が熱と酸素により劣化し、着色しやすいため、熱安定剤としてはリン系熱安定剤を含有することが好ましい。リン系安定剤としてはホスファイト化合物を配合することが好ましい。ホスファイト化合物としては、ペンタエリスリトール型ホスファイト化合物、二価フェノール類と反応し環状構造を有するホスファイト化合物、その他の構造を有するホスファイト化合物が挙げられる。
【0108】
上記のペンタエリスリトール型ホスファイト化合物としては、具体的には、例えば、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルビスフェノールAペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジシクロヘキシルペンタエリスリトールジホスファイトなどが挙げられ、中でも好適には、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、およびビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトが挙げられる。
【0109】
上記の二価フェノール類と反応し環状構造を有するホスファイト化合物としては、例えば、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−エチリデンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレン−ビス−(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、6−tert−ブチル−4−[3−[(2,4,8,10)−テトラ−tert−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−6−イル)オキシ]プロピル]−2−メチルフェノールなどを挙げることができる。
【0110】
上記のその他の構造を有するホスファイト系化合物としては、例えば、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、トリス(ジエチルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−iso−プロピルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−n−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、およびトリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトなどが挙げられる。
【0111】
各種ホスファイト化合物以外には、例えば、ホスフェート化合物、ホスホナイト化合物、ホスホネイト化合物が挙げられる。
ホスフェート化合物としては、トリブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクロルフェニルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェートなどを挙げることができ、好ましくはトリフェニルホスフェート、トリメチルホスフェートである。
【0112】
ホスホナイト化合物としては、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−n−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト等があげられ、テトラキス(ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(ジ−tert−ブチルフェニル)−フェニル−フェニルホスホナイトが好ましく、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−フェニル−フェニルホスホナイトがより好ましい。かかるホスホナイト化合物は上記アルキル基が2以上置換したアリール基を有するホスファイト化合物との併用可能であり好ましい。
【0113】
ホスホネイト化合物としては、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、およびベンゼンホスホン酸ジプロピル等が挙げられる。
【0114】
上記のリン系熱安定剤の中でも、トリスノニルフェニルホスファイト、トリメチルホスフェート、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトが好ましく使用される。
上記のリン系熱安定剤は、単独でまたは2種以上を併用して使用することができる。リン系熱安定剤はポリカーボネート樹脂100重量部当たり、好ましくは0.001〜1重量部、より好ましくは0.01〜0.5重量部、さらに好ましくは0.01〜0.3重量部配合される。
【0115】
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、押出・成形時の分子量低下や色相の悪化を抑制することを目的に、熱安定剤として、ヒンダードフェノール系熱安定剤またはイオウ系熱安定剤を、リン系熱安定剤と組み合わせて添加することもできる。
ヒンダードフェノール系熱安定剤としては、例えば、酸化防止機能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、テトラキス{メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}メタン、ジステアリル(4−ヒドロキシ−3−メチル−5−t−ブチルベンジル)マロネート、トリエチレグリコール−ビス{3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、1,6−ヘキサンジオール−ビス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、ペンタエリスリチル−テトラキス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、2,2−チオジエチレンビス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレート、2,4−ビス{(オクチルチオ)メチル}−o−クレゾール、イソオクチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,5,7,8−テトラメチル−2(4’,8’,12’−トリメチルトリデシル)クロマン−6−オール、3,3’,3”,5,5’,5”−ヘキサ−t−ブチル−a,a’,a”−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール等が挙げられる。
【0116】
これらの中で、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、ペンタエリスリチル−テトラキス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、3,3’,3”,5,5’,5”−ヘキサ−t−ブチル−a,a’,a’−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、2,2−チオジエチレンビス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}等が好ましい。
【0117】
これらのヒンダードフェノール系熱安定剤は1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても用いても良い。
ヒンダードフェノール系熱安定剤はポリカーボネート樹脂100重量部当たり、好ましくは0.001〜1重量部、より好ましくは0.01〜0.5重量部、さらに好ましくは0.01〜0.3重量部配合される。
【0118】
イオウ系熱安定剤としては、例えば、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル、ジトリデシル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル、ラウリルステアリル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ビス[2−メチル−4−(3−ラウリルチオプロピオニルオキシ)−5−tert−ブチルフェニル]スルフィド、オクタデシルジスルフィド、メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプト−6−メチルベンズイミダゾール、1,1’−チオビス(2−ナフトール)などを挙げることができる。上記のうち、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)が好ましい。
【0119】
これらのイオウ系熱安定剤は1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても用いても良い。
イオウ系熱安定剤はポリカーボネート樹脂100重量部当たり、好ましくは0.001〜1重量部、より好ましくは0.01〜0.5重量部、さらに好ましくは0.01〜0.3重量部配合される。
ホスファイト系熱安定剤、フェノール系熱安定剤、イオウ系熱安定剤を併用する場合、これらの合計でポリカーボネート樹脂100重量部に対し、好ましくは0.001〜1重量部、より好ましくは0.01〜0.3重量部配合される。
【0120】
(離型剤)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、溶融成形時の金型からの離型性をより向上させるために、本発明の目的を損なわない範囲で離型剤を配合することも可能である。
かかる離型剤としては、一価または多価アルコールの高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸、パラフィンワックス、蜜蝋、オレフィン系ワックス、カルボキシ基および/またはカルボン酸無水物基を含有するオレフィン系ワックス、シリコーンオイル、オルガノポリシロキサン等が挙げられる。
【0121】
高級脂肪酸エステルとしては、炭素原子数1〜20の一価または多価アルコールと炭素原子数10〜30の飽和脂肪酸との部分エステルまたは全エステルが好ましい。かかる一価または多価アルコールと飽和脂肪酸との部分エステルまたは全エステルとしては、例えば、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸ジグリセリド、ステアリン酸トリグリセリド、ステアリン酸モノソルビテート、ステアリン酸ステアリル、ベヘニン酸モノグリセリド、ベヘニン酸ベヘニル、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラペラルゴネート、プロピレングリコールモノステアレート、ステアリルステアレート、パルミチルパルミテート、ブチルステアレート、メチルラウレート、イソプロピルパルミテート、ビフェニルビフェネ−ト、ソルビタンモノステアレート、2−エチルヘキシルステアレート等が挙げられる。
【0122】
なかでも、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸トリグリセリド、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ベヘニン酸ベヘニルが好ましく用いられる。
高級脂肪酸としては、炭素原子数10〜30の飽和脂肪酸が好ましい。かかる脂肪酸としては、ミリスチン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸などが挙げられる。
これらの離型剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。かかる離型剤の配合量は、ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.01〜5重量部が好ましい。
【0123】
(紫外線吸収剤)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、紫外線吸収剤を含むことができる。紫外線吸収剤としてはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、環状イミノエステル系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤等が挙げられ、なかでもベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が好ましい。
【0124】
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−ドデシル−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α’−ジメチルベンジル)フェニルベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(3”,4”,5”,6”−テトラフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−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、2,2’メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、メチル−3−[3−tert−ブチル−5−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート−ポリエチレングリコールとの縮合物に代表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を挙げることができる。
かかる紫外線吸収剤の割合は、ポリカーボネート樹脂100重量部に対して好ましくは0.01〜2重量部、より好ましくは0.1〜1重量部、さらに好ましくは0.2〜0.5重量部である。
【0125】
(光安定剤)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、光安定剤を含むことができる。光安定剤を含むと、耐候性の面で良好であり、成形品にクラックが入り難くなるという利点がある。
光安定剤としては、例えば1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート、ジデカン酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1−オクチルオキシ−4−ピペリジニル)エステル、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)−[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、2,4−ビス[N−ブチル−N−(1−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−2−イル)アミノ]−6−(2−ヒドロキシエチルアミン)−1,3,5−トリアジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート、メチル(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)カーボネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)サクシネ−ト、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−オクタノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ジフェニルメタン−p,p′−ジカ−バメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ベンゼン−1,3−ジスルホネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)フェニルホスファイト等のヒンダードアミン類、ニッケルビス(オクチルフェニルサルファイド、ニッケルコンプレクス−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルリン酸モノエチラート、ニッケルジブチルジチオカ−バメート等のニッケル錯体が挙げられる。これらの光安定剤は単独もしくは2種以上を併用してもよい。光安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100重量部に対して好ましくは0.001〜1重量部、より好ましくは0.01〜0.5重量部である。
【0126】
(エポキシ系安定剤)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂には、加水分解性を改善するため、本願発明の目的を損なわない範囲で、エポキシ化合物を配合することが出来る。
エポキシ系安定剤としては、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、t−ブチルフェニルグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシ−6’−メチルシクロヘキシルカルボキシレート、2,3−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、4−(3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキシル)ブチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチレンオキシド、シクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−6’−メチルシロヘキシルカルボキシレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールAグリシジルエーテル、フタル酸のジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸のジグリシジルエステル、ビス−エポキシジシクロペンタジエニルエーテル、ビス−エポキシエチレングリコール、ビス−エポキシシクロヘキシルアジペート、ブタジエンジエポキシド、テトラフェニルエチレンエポキシド、オクチルエポキシタレート、エポキシ化ポリブタジエン、3,4−ジメチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、3,5−ジメチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、3−メチル−5−t−ブチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、オクタデシル−2,2−ジメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、N−ブチル−2,2−ジメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、シクロヘキシル−2−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、N−ブチル−2−イソプロピル−3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキシルカルボキシレート、オクタデシル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、2−エチルヘキシル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、4,6−ジメチル−2,3−エポキシシクロヘキシル−3’,4’−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、4,5−エポキシ無水テトラヒドロフタル酸、3−t−ブチル−4,5−エポキシ無水テトラヒドロフタル酸、ジエチル−4,5−エポキシ−シス−1,2−シクロヘキシルジカルボキシレート、ジ−n−ブチル−3−t−ブチル−4,5−エポキシ−シス−1,2−シクロヘキシルジカルボキシレートなどが挙げられる。ビスフェノールAジグリシジルエーテルが相溶性などの点から好ましい。
このようなエポキシ系安定剤は、ポリカーボネート系樹脂100重量部に対して、0.0001〜5重量部、好ましくは0.001〜1重量部、さらに好ましくは0.005〜0.5重量部の範囲で配合されることが望ましい。
【0127】
(ブルーイング剤)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂は、重合体や紫外線吸収剤に基づくレンズの黄色味を打ち消すためにブルーイング剤を配合することができる。ブルーイング剤としては、ポリカーボネートに使用されるものであれば、特に支障なく使用することができる。一般的にはアンスラキノン系染料が入手容易であり好ましい。
具体的なブルーイング剤としては、例えば、一般名Solvent Violet13[CA.No(カラーインデックスNo)60725]、一般名Solvent Violet31[CA.No 68210、一般名Solvent Violet33[CA.No 60725]、一般名Solvent Blue94[CA.No 61500]、一般名Solvent Violet36[CA.No 68210]、一般名Solvent Blue97[バイエル社製「マクロレックスバイオレットRR」]および一般名Solvent Blue45[CA.No61110]が代表例として挙げられる。
これらのブルーイング剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。これらブルーイング剤は、ポリカーボネート樹脂100重量部に対して好ましくは0.1×10−4〜2×10−4重量部の割合で配合される。
【0128】
(難燃剤)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂には、難燃剤を配合することもできる。難燃剤としては、臭素化エポキシ樹脂、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリカーボネート、臭素化ポリアクリレート、および塩素化ポリエチレンなどのハロゲン系難燃剤、モノホスフェート化合物およびホスフェートオリゴマー化合物などのリン酸エステル系難燃剤、ホスフィネート化合物、ホスホネート化合物、ホスホニトリルオリゴマー化合物、ホスホン酸アミド化合物などのリン酸エステル系難燃剤以外の有機リン系難燃剤、有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩、ホウ酸金属塩系難燃剤、および錫酸金属塩系難燃剤などの有機金属塩系難燃剤、並びにシリコーン系難燃剤、ポリリン酸アンモニウム系難燃剤、トリアジン系難燃剤等が挙げられる。また別途、難燃助剤(例えば、アンチモン酸ナトリウム、三酸化アンチモン等)や滴下防止剤(フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン等)等を配合し、難燃剤と併用してもよい。
【0129】
上述の難燃剤の中でも、塩素原子および臭素原子を含有しない化合物は、焼却廃棄やサーマルリサイクルを行う際に好ましくないとされる要因が低減されることから、環境負荷の低減をも1つの特徴とする本発明の成形品における難燃剤としてより好適である。
難燃剤を配合する場合には、ポリカーボネート樹脂100重量部当たり0.05〜50重量部の範囲が好ましい。0.05重量部未満では十分な難燃性が発現せず、50重量部を超えると成形品の強度や耐熱性などを損なう。
【0130】
(弾性重合体)
本発明で製造されるポリカーボネート樹脂には、衝撃改良剤として弾性重合体を使用することができ、弾性重合体の例としては、天然ゴムまたは、ガラス転移温度が10℃以下のゴム成分に、芳香族ビニル、シアン化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、およびこれらと共重合可能なビニル化合物から選択されたモノマーの1種または2種以上が共重合されたグラフト共重合体を挙げることができる。より好適な弾性重合体は、ゴム成分のコアに前記モノマーの1種または2種以上のシェルがグラフト共重合されたコア−シェル型のグラフト共重合体である。
【0131】
またかかるゴム成分と上記モノマーのブロック共重合体も挙げられる。かかるブロック共重合体としては具体的にはスチレン・エチレンプロピレン・スチレンエラストマー(水添スチレン・イソプレン・スチレンエラストマー)、および水添スチレン・ブタジエン・スチレンエラストマーなどの熱可塑性エラストマーを挙げることができる。さらに他の熱可塑性エラストマーして知られている各種の弾性重合体、例えばポリウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリエーテルアミドエラストマー等を使用することも可能である。
【0132】
衝撃改良剤としてより好適なのはコア−シェル型のグラフト共重合体である。コア−シェル型のグラフト共重合体において、そのコアの粒径は重量平均粒子径において0.05〜0.8μmが好ましく、0.1〜0.6μmがより好ましく、0.1〜0.5μmがさらに好ましい。0.05〜0.8μmの範囲であればより良好な耐衝撃性が達成される。弾性重合体は、ゴム成分を40%以上含有するものが好ましく、60%以上含有するものがさらに好ましい。
【0133】
ゴム成分としては、ブタジエンゴム、ブタジエン−アクリル複合ゴム、アクリルゴム、アクリル−シリコーン複合ゴム、イソブチレン−シリコーン複合ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ニトリルゴム、エチレン−アクリルゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴムおよびこれらの不飽和結合部分に水素が添加されたものを挙げることができるが、燃焼時の有害物質の発生懸念という点から、ハロゲン原子を含まないゴム成分が環境負荷の面において好ましい。
【0134】
ゴム成分のガラス転移温度は好ましくは−10℃以下、より好ましくは−30℃以下であり、ゴム成分としては特にブタジエンゴム、ブタジエン−アクリル複合ゴム、アクリルゴム、アクリル−シリコーン複合ゴムが好ましい。複合ゴムとは、2種のゴム成分を共重合したゴムまたは分離できないよう相互に絡み合ったIPN構造をとるように重合したゴムをいう。
【0135】
ゴム成分に共重合するビニル化合物における芳香族ビニルとしては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、アルコキシスチレン、ハロゲン化スチレン等を挙げることができ、特にスチレンが好ましい。またアクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸オクチル等を挙げることができ、メタアクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸オクチル等を挙げることができ、メタクリル酸メチルが特に好ましい。これらの中でも特にメタクリル酸メチルなどのメタアクリル酸エステルを必須成分として含有することが好ましい。より具体的には、メタアクリル酸エステルはグラフト成分100重量%中(コア−シェル型重合体の場合にはシェル100重量%中)、好ましくは10重量%以上、より好ましくは15重量%以上含有される。
【0136】
ガラス転移温度が10℃以下のゴム成分を含有する弾性重合体は、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合のいずれの重合法で製造したものであってもよく、共重合の方式は一段グラフトであっても多段グラフトであっても差し支えない。また製造の際に副生するグラフト成分のみのコポリマーとの混合物であってもよい。さらに重合法としては一般的な乳化重合法の他、過硫酸カリウム等の開始剤を使用するソープフリー重合法、シード重合法、二段階膨潤重合法等を挙げることができる。また懸濁重合法において、水相とモノマー相とを個別に保持して両者を正確に連続式の分散機に供給し、粒子径を分散機の回転数で制御する方法、および連続式の製造方法において分散能を有する水性液体中にモノマー相を数〜数十μm径の細径オリフィスまたは多孔質フィルターを通すことにより供給し粒径を制御する方法などを行ってもよい。コア−シェル型のグラフト重合体の場合、その反応はコアおよびシェル共に、1段であっても多段であってもよい。
【0137】
かかる弾性重合体は市販されており容易に入手することが可能である。例えばゴム成分として、ブタジエンゴム、アクリルゴムまたはブタジエン−アクリル複合ゴムを主体とするものとしては、鐘淵化学工業(株)のカネエースBシリーズ(例えばB−56など)、三菱レイヨン(株)のメタブレンCシリーズ(例えばC−223Aなど)、Wシリーズ(例えばW−450Aなど)、呉羽化学工業(株)のパラロイドEXLシリーズ(例えばEXL−2602など)、HIAシリーズ(例えばHIA−15など)、BTAシリーズ(例えばBTA−IIIなど)、KCAシリーズ、ローム・アンド・ハース社のパラロイドEXLシリーズ、KMシリーズ(例えばKM−336P、KM−357Pなど)、並びに宇部サイコン(株)のUCLモディファイヤーレジンシリーズ(ユーエムジー・エービーエス(株)のUMG AXSレジンシリーズ)などが挙げられ、ゴム成分としてアクリル−シリコーン複合ゴムを主体とするものとしては三菱レイヨン(株)よりメタブレンS−2001あるいはSRK−200という商品名で市販されているものが挙げられる。
【0138】
衝撃改良剤の組成割合は、ポリカーボネート樹脂100重量部あたり0.2〜50重量部が好ましく、1〜30重量部が好ましく、1.5〜20重量部がより好ましい。かかる組成範囲は、剛性の低下を抑制しつつ組成物に良好な耐衝撃性を与えることができる。
【0139】
(ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法)
ポリカーボネート樹脂と上述のような各種の添加剤との配合は、例えば各成分および任意成分を予備混合し、その後、溶融混練しペレット化して製造することができる。予備混合の手段としては、ナウターミキサー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノケミカル装置、押出混合機などを挙げることができる。予備混合においては、押出造粒器やブリケッティングマシーンなどにより造粒を行うこともできる。予備混合後、ベント式二軸押出機に代表される溶融混練機で溶融混練し、ペレタイザー等の機器によりペレット化する。溶融混練機としては他にバンバリーミキサー、混練ロール、恒熱撹拌容器などを挙げることができるが、ベント式二軸押出機が好ましい。他に、各成分および任意成分を予備混合することなく、それぞれ独立に二軸押出機に代表される溶融混練機に供給する方法も取ることもできる。溶融混練する際のシリンダー温度は、好ましくは180〜270℃、より好ましくは190〜260℃、さらに好ましくは200〜250℃である。シリンダー温度が270℃以下であると、ポリカーボネートの熱分解の進行が小さくなり好ましい。
【0140】
押出機を使用する場合、押出時にポリカーボネートの焼け、異物の混入を防止するため、フィルターを設置することが望ましい。フィルターの異物除去の大きさ(目開き)は、求められる光学的な精度依存するが、100μm以下が好ましい。特に、異物の混入を嫌う場合は、40μm以下、さらには10μm以下が好ましい。さらに、ポリカーボネートの押出は、押出後の異物混入を防止するために、クリーンルーム中で実施することが望ましい。
【0141】
また、押出されたポリカーボネートを冷却しチップ化する際は、空冷、水冷等の冷却方法を使用するのが好ましい。空冷の際に使用する空気は、ヘパフィルター等で空気中の異物を事前に取り除いた空気を使用し、空気中の異物の再付着を防ぐのが望ましい。水冷を使用する際は、イオン交換樹脂等で水中の金属分を取り除き、さらにフィルターにて、水中の異物を取り除いた水を使用することが望ましい。用いるフィルターの大きさ(目開き)は種々あるが、10〜0.45μmのフィルターのものが好ましい。
【実施例】
【0142】
以下実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例中「部」とは「重量部」を意味する。実施例において使用した使用樹脂および評価方法は以下のとおりである。
【0143】
1.ポリマー組成比(NMR)
日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて各繰り返し単位を測定し、ポリマー組成比(モル比)を算出した。
【0144】
2.比粘度
塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂ペレット0.7gを溶解した溶液として、20℃でオストワルド粘度計(装置名:RIGO AUTO VISCOSIMETER TYPE VMR−0525・PC)を使用して測定した。
比粘度(ηSP)=(t−t)/t
[tは塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
【0145】
3.全光線透過率
得られたポリカーボネート樹脂ペレットをJSW(株)製75ton成形機(JSW J−75EIII)を用いて、厚さ2mmの厚角板を成形した。上記の成形片を用いて、JIS K−6735に従って、日本電色工業(株)製、積分球式全光線透過率測定機NDH−2000(C光源)により測定した。
【0146】
4.ガラス転移温度(Tg)
ポリカーボネート樹脂ペレット8mgを用いてティー・エイ・インスツルメント(株)製の熱分析システム DSC−2910を使用して、JIS K7121に準拠して窒素雰囲気下(窒素流量:40ml/min)、昇温速度:20℃/minの条件下で測定した。
【0147】
5.吸水率(Wa)
吸水率は、ポリカーボネート樹脂ペレットを塩化メチレンに溶解後、塩化メチレンを蒸発させて得られた厚み200μmのキャストフィルムを用い、100℃で12時間乾燥後、72時間25℃の水中に浸漬した後の重量増加を測定し、次式によって吸水率を求めた。
吸水率(%)={(吸水後の樹脂重量−吸水前の樹脂重量)/吸水前の樹脂重量}×100
【0148】
6.TW値
TW値は、次式によって求めた。
TW値=ガラス転移温度(Tg)×0.04―吸水率(Wa)
【0149】
7.成形板YI値
ペレットを日本製鋼所(株)製, JSW J−75EIIIを用いてシリンダー温度240℃、金型温度80℃、1分サイクルにて2mm厚角板を成形し、その成型試験片を用いて、その成型試験片を用いて、JIS K−6735に従って、日本電色工業(株)製、積分球式全光線透過率測定機NDH−2000(C光源)により測定した。
【0150】
8.湿熱試験後の黄変度(ΔYI)
上記成形片を85℃、相対湿度85%に設定した恒温槽内に1000時間静置した。試験後の成型試験片を用いて、JIS K−6735に従って、日本電色工業(株)製、積分球式全光線透過率測定機NDH−2000(C光源)により測定した。そこで得られたYI値と試験前のYI値の差をΔYIとした。
【0151】
<ポリカーボネート樹脂の製造>
[実施例1]
イソソルビド(以下ISSと略す)436部、1,8−オクタンジオール(以下ODと略す)65部、ジフェニルカーボネート(以下DPCと略す)750部、および触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.0μモルを窒素雰囲気下180℃に加熱し溶融させた。その後、30分かけて減圧度を13.4kPaに調整した。その後、60℃/hrの速度で250℃まで昇温を行い、10分間その温度で保持した後、1時間かけて減圧度を133Pa以下とした。合計6時間撹拌下で反応を行い、反応終了後、反応槽の底より窒素加圧下吐出し、水槽で冷却しながら、ペレタイザーでカットしてペレットを得た。得られたペレットを日本製鋼所(株)製, JSW J−75EIIIを用いてシリンダー温度240℃、金型温度80℃、1分サイクルにて2mm厚角板を成形し、その成型試験片を用いて、各種評価を行った。
【0152】
[実施例2]
触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0153】
[実施例3]
触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して3.0μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0154】
[実施例4]
触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して5.0μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0155】
[実施例5]
触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して10.0μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0156】
[実施例6]
触媒としてステアリン酸カルシウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0157】
[実施例7]
触媒としてステアリン酸ナトリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0158】
[実施例8]
触媒としてプロピオン酸ナトリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0159】
[実施例9]
触媒としてカプリン酸ナトリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0160】
[実施例10]
触媒としてリグノセリン酸ナトリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0161】
[実施例11]
ISS416部、1,6−ヘキサンジオール(以下HDと略す)69部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0162】
[実施例12]
ISS446部、1,9−ノナンジオール(以下NDと略す)60部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0163】
[実施例13]
ISS441部、1,10−デカンジオール(以下DDと略す)72部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0164】
[実施例14]
ISS451部、1,12−ドデカンジオール(以下DDDと略す)69部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0165】
[実施例15]
ISS296部、トリシクロデカンジメタノール(以下TCDDMと略す)276部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0166】
[実施例16]
ISS341部、1,4−シクロヘキサンジメタノール(以下CHDMと略す)158部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0167】
[実施例17]
ISS498部、ポリカーボネートジオール(以下PCDと略す)90部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0168】
[実施例18]
ISS351部、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール(以下TMCBDと略す)148部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0169】
[実施例19]
ISS320部、TMCBD131部、ND61部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0170】
[実施例20]
ISS426部、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール(以下DEPと略す)83部、DPC750部を原料として用い、触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0171】
[比較例1]
触媒としてステアリン酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して15.0μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0172】
[比較例2]
触媒として酢酸バリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0173】
[比較例3]
触媒として酢酸カルシウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0174】
[比較例4]
触媒として酢酸ナトリウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0175】
[比較例5]
触媒として酢酸マグネシウムをジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0176】
[比較例6]
触媒として酢酸亜鉛をジオールモノマー1モルに対して1.3μモル使用した他は、実施例1と全く同様の操作を行い、同様の評価を行った。その結果を表1に記載した。
【0177】
【表1】
【産業上の利用可能性】
【0178】
本発明の製造方法で得られたポリカーボネート樹脂は、優れた耐熱性、低吸水率、表面硬度、実用的な機械強度、高い透明性、初期色相を有し、長期使用時の黄変を抑制したものであり、種々の成形品の材料として有用である。