【0017】
式中、R1及びR2は、非置換または1つ以上のヒドロキシによって置換されたC
1−C
20アルキル、非置換または1つ以上のヒドロキシによって置換されたC
4−C
20アルケニル、酸素または硫黄によって中断されたC
2−C
20アルキル、非置換または1つ以上のC
1−C
20アルキルによって置換されたC
3−C
12シクロアルキル、非置換または1つ以上のC
1−C
20アルキルによって置換された(C
3−C
12シクロアルキル)−C
1−C
10アルキル、非置換または1つ以上のC
1−C
20アルキルによって置換されたビス[C
3−C
12シクロアルキル]−C
1−C
10アルキル、非置換または1つ以上のC
1−C
20アルキルによって置換された5〜20個の炭素原子を有する2環式若しくは3環式炭化水素ラジカル、非置換またはC
1−C
20アルキル、C
1−C
20アルコキシ、C
1−C
20アルキルアミノ、ジ(C
1−C
20アルキル)アミノ、ヒドロキシ、及びニトロから選択される1つ以上のラジカルによって置換されたフェニル、非置換またはC
1−C
20アルキル、C
3−C
12シクロアルキル、フェニル、C
1−C
20アルコキシ、及びヒドロキシから選択される1つ以上のラジカルによって置換されたフェニル−C
1−C
20アルキル、非置換または1つ以上のC
1−C
20アルキルによって置換されたフェニルエテニル、非置換または1つ以上のC
1−C
20アルキルによって置換されたビフェニル−(C
1−C
10アルキル)、非置換または1つ以上のC
1−C
20アルキルによって置換されたナフチル、非置換または1つ以上のC
1−C
20アルキルによって置換されたナフチル−C
1−C
20アルキル、非置換または1つ以上のC
1−C
2アルキルによって置換されたナフトキシメチル、ビフェニレニル、フロウレニル、アントリル、非置換または1つ以上のC
1−C
20アルキルによって置換された5〜6員ヘテロ環ラジカル、1つ以上のハロゲンを含有するC
1−C
20炭化水素ラジカル、またはトリ(C
1−C
10アルキル)シリル(C
1−C
10アルキル)から選択される同じまたは異なる部分を含む。
【実施例】
【0039】
パートA:ビスアミド造核剤の調製
以下に例示的なビスアミド構造及び生成方法を記載する。
なお、実施例1、4〜10は参考例である。
【0040】
実施例1:N,N’−ジシクロヘキシル−1,4−ベンゼンジカルボキサミドの生成方法
【0041】
【化11】
【0042】
N−メチルピロリドン(NMP)をCaH
2上で1日攪拌し、最終的に留去した。トリエチルアミンを同様の方法で処理した。シクロヘキシルアミンをKOH上で攪拌し、留去した。5.5mLのシクロヘキシルアミン、0.1gの無水LiCl、及び25mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で100mLの乾燥NMP中に溶解した。4.06gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて75℃で2時間攪拌した。次いで溶液を室温まで冷却し、氷水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水で数回洗浄した。粗生成物をDMFから再結晶化し、4.03gのN,N’−ジシクロヘキシル−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを白色粉末として得た。
【0043】
実施例2:N,N’−ビス(シクロヘキシルメチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミド
【0044】
【化12】
【0045】
トリエチルアミンをCaH
2上で1日攪拌し、最終的に留去した。テトラヒドロフラン(THF)をCaH
2上で3日間還流し、蒸留し、さらに3日間カリウム上で還流し、最終的に再度蒸留した。3.75mLのシクロヘキシアンメチルアミン、0.1gの無水LiCl、及び15mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で150mLの乾燥THF中に溶解し、0℃まで冷却した。2.66gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて12時間還流した。次いで溶液を室温まで冷却し、氷水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水で数回洗浄した。粗生成物をDMSOから再結晶化し、4.25gのN,N’−ビス(シクロヘキシルメチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを白色針状結晶として得た。
【0046】
実施例3:N,N’−ビス(シクロヘキシルエチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミド
【0047】
【化13】
【0048】
トリエチルアミンをCaH
2上で1日攪拌し、最終的に留去した。THFをCaH
2上で3日間還流し、蒸留し、さらに3日間カリウム上で還流し、最終的に再度蒸留した。3.25mLのシクロヘキシアンエチルアミン、0.1gの無水LiCl、及び15mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で150mLの乾燥THF中に溶解し、0℃まで冷却した。2.03gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて12時間還流した。次いで溶液を室温まで冷却し、氷水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水で数回洗浄した。粗生成物をDMSOから再結晶化し、3.79gの,N’−ビス(シクロヘキシルエチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを白色針状結晶として得た。
【0049】
実施例4:N,N’−ビス(イソプロピル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミド
【0050】
【化14】
【0051】
トリエチルアミンをCaH
2上で1日攪拌し、最終的に留去した。THFをCaH
2上で3日間還流し、蒸留し、さらに3日間カリウム上で還流し、最終的に再度蒸留した。2.77mLのイソプロピルアミン、0.1gの無水LiCl、及び15mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で100mLの乾燥THF中に溶解し、0℃まで冷却した。3.00gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて12時間還流した。次いで溶液を室温まで冷却し、氷水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水で数回洗浄した。粗生成物をメタノールから再結晶化し、2.40gの,N’−ビス(イソプロピル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを白色結晶として得た。
【0052】
実施例5:N,N’−ビス(2−メチルプロピル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミド
【0053】
【化15】
トリエチルアミンをCaH
2上で1日攪拌し、最終的に留去した。THFをCaH
2上で3日間還流し、蒸留し、さらに3日間カリウム上で還流し、最終的に再度蒸留した。3.26mLのイソブチルアミン、0.1gの無水LiCl、及び15mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で100mLの乾燥THF中に溶解し、0℃まで冷却した。3.00gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて12時間還流した。次いで溶媒を蒸発させ、残渣をMeOH中に溶解し、氷水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水で数回洗浄し、2.09gのN,N’−ビス(2−メチルプロピル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを白色粉末として得た。
【0054】
実施例6:N,N’−ビス(2−メチルブチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミド
【0055】
【化16】
トリエチルアミンをCaH
2上で1日攪拌し、最終的に留去した。THFをCaH
2上で3日間還流し、蒸留し、さらに3日間カリウム上で還流し、最終的に再度蒸留した。3.35mLの3−メチルブチルアミン、0.1gの無水LiCl、及び15mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で100mLの乾燥THF中に溶解し、0℃まで冷却した。2.66gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて12時間還流した。次いで溶液を室温まで冷却し、氷水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水で数回洗浄した。粗生成物をDMSOから再結晶化し、2.98gのN,N’−ビス(2−メチルブチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを白色粉末として得た。
【0056】
実施例7:N,N’−ビス(tert−ブチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミド
【0057】
【化17】
【0058】
NMPをCaH
2上で1日撹拌し、最終的に留去した。トリエチルアミンを同様の方法で処理した。5.04mLのtert−ブチルアミン、0.1gの無水LiCl、及び25mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で100mLの乾燥NMP中に溶解した。4.06gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて75℃で2時間攪拌した。次いで溶液を室温まで冷却し、氷水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水で数回洗浄した。粗生成物をDMFから再結晶化し、3.68gのN,N’−ビス(tert−ブチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを白色がかった針状結晶として得た。
【0059】
実施例8:N,N’−ビス(2,2−ジメチルプロピル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミド
【0060】
【化18】
【0061】
トリエチルアミンをCaH
2上で1日攪拌し、最終的に留去した。THFをCaH
2上で3日間還流し、蒸留し、さらに3日間カリウム上で還流し、最終的に再度蒸留した。3.17mLのアミルアミン、0.1gの無水LiCl、及び12mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で70mLの乾燥THF中に溶解し、0℃まで冷却した。2.50gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて12時間還流した。次いで溶媒を蒸発させ、残渣をMeOH中に溶解し、氷水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水及びヘキサンで数回洗浄し、真空乾燥し、3.23gのN,N’−ビス(2,2−ジメチルプロピル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを白色粉末として得た。
【0062】
実施例9:N,N’−ビス(3,3−ジメチルブチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミド
【0063】
【化19】
【0064】
トリエチルアミンをCaH
2上で1日攪拌し、最終的に留去した。THFをCaH
2上で3日間還流し、蒸留し、さらに3日間カリウム上で還流し、最終的に再度蒸留した。1.33mLの3,3−ジメチルブチルアミン、0.1gの無水LiCl、及び5mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で50mLの乾燥THF中に溶解し、0℃まで冷却した。0.91gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて12時間還流した。次いで溶媒を蒸発させ、残渣をMeOH中に溶解し、水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水で数回洗浄し、真空乾燥した。メタノールから再結晶化し、1.04gのN,N’−ビス(3,3−ジメチルブチル)−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを白色粉末として得た。
【0065】
実施例10:N,N’−ジプロピル−1,4−ベンゼンジカルボキサミド
【0066】
【化20】
【0067】
トリエチルアミンをCaH
2上で1日攪拌し、最終的に留去した。THFをCaH
2上で3日間還流し、蒸留し、さらに3日間カリウム上で還流し、最終的に再度蒸留した。2.67mLのプロピルアミン、0.1gの無水LiCl、及び15mLのトリエチルアミンを、不活性雰囲気下で100mLの乾燥THF中に溶解し、0℃まで冷却した。3.00gの塩化テレフタロイルを溶液に加え、続いて12時間還流した。次いで溶液を室温まで冷却し、水中に注いだ。沈殿物を濾過し、水で数回洗浄した。粗生成物をメタノールから再結晶化し、1.5gのN,N’−ジプロピル−1,4−ベンゼンジカルボキサミドを黄色がかった針状結晶として得た。
【0068】
パートB:ビスアミド造核剤を用いたポリマー樹脂プラークの調製
ヘイズに対するビスアミド造核剤の影響を、The Dow Chemical Companyの3つの線状低密度ポリエチレンで試験した。
【0069】
【表1】
【0070】
DOWLEX 2045Gは、ブローフィルム用途に適切なエチレン−オクテンコポリマーである。DOWLEX 2552Eは、射出成形及び繊維用途に適切なエチレン−オクテンコポリマーである。DOWLEX HS7028 NT7は、ブローフィルム用途に適切なエチレン−ヘキセンコポリマーである。ASTM D792で密度、ASTM D1238でメルトインデックスが測定された。
【0071】
ヘイズ測定用小規模コンパウンディング及び射出成形
ポリエチレン樹脂と核剤との配合物を、実験用の同時回転小型二軸式押出機(DSMのXplore、15.0ml容量)において40rpmで、5分間、220℃で、窒素ブランケット下で調製した。まず、2重量%の核剤のマスターバッチをポリエチレン樹脂で製造した。このマスターバッチを希釈し、純ポリエチレン樹脂と再混合し、ポリマーで核剤の所望の最終濃度を達成した。押出機からの溶解物を円形鋳型に射出し、室温に保ち、1.0mmの厚さで25.0mm直径のプラークを製造した。
【0072】
成形試料のヘイズ測定
室温でHaze−Gard Plus(登録商標)器具(BYK Gardner GmbH,Germany)を用いて、ASTM規格D1003に従って、射出成形試料のヘイズを測定した。18.0mm直径のプラーク試料上の円形部分が、光線によって照明が当てられ、記録されたヘイズ値が「全体部分のヘイズ」と称される。加えて、試料上(表面のむらのない部分)の8.0mm直径の円形部分のヘイズ値が記録され、「小部分のヘイズ」と称される。表面散乱の効果を無くすために、50.0×45.0×2.5mmのキュベット(BYK Gardner GmbH,GermanyのAT−6180)に不乾性液浸油(Cargille Series A、n=1.5150±0.0002の屈折率油)を充填すること、及びその中に試料を挿入することによって「全ヘイズ」の測定が実施された。ここに、5回の測定の平均値に対応するヘイズ値を報告する。
【0073】
ヘイズデータ
DOWLEX 2045G、DOWlEX 2552E、及びTUFLIN HS 7028 NT7を用いてN,N’−ビス(シクロヘキシメチル)−1,4−フェニレンジカルボキサミド(BCPCA)を製造するための化合物の射出成形プラークのヘイズデータを以下に示す。
【0074】
【化21】
【0075】
【表2】
【0076】
【表3】
【0077】
【表4】
【0078】
以下に、様々な核剤を用いたDOWLEX 2552Eのヘイズデータを記載する。
【0079】
【化22】
【0080】
表5:以下の表は、置換基Rがシクロヘキシルの場合である。
【0081】
【化23】
【0082】
【表5】
【0083】
表6:以下の表は、置換基Rがシクロヘキシルメチルの場合である。
【0084】
【化24】
【0085】
【表6】
【0086】
表7:以下の表は、置換基Rがシクロヘキシルエチルの場合である。
【0087】
【化25】
【0088】
【表7】
【0089】
表8:以下の表は、置換基Rがn−プロピルの場合である。
【0090】
【化26】
【0091】
【表8】
【0092】
化合物Aを用いたDOWLEX 2552Eのヘイズデータ、及び他の様々なR基が以下の表9に提供される。
【0093】
【表9】
【0094】
パートC:ポリエチレンフィルム
DOWLEX 2045G及びBCPCAを用いて化合物が以下の通り調製された。添加剤及びベースポリマーそれぞれの量をポリ袋に入れ、袋を回すことによって完全に混合した。粉末混合物を二軸押出機(Leistritz ZSE MAXX、スクリュー直径=27mm、スクリューl/d比=48)で押し出した。添加剤混合物を押し出す前に、標準的なLDPEを用いて、その後2kgのベースポリマーを用いて押出機を清掃した。処理パラメータ:シリンダー温度:170℃(全加熱区間)、スクリュー速度:300〜400U/分、生産量:25〜30kg/時間。押し出されたストランドを水浴にて冷却し、ペレタイザで切断した。得られた粒状物を混合器で混合し、PEポリ袋中に詰めた。
【0095】
DOWLEX 2045G及びBCPCA化合物を含む例示的な単層ポリエチレンフィルムを、単層ブローフィルムラインで製造した。追加の処理パラメータが、以下の表10に提供され、ヘイズの結果が以下の表11に提供される。
【0096】
【表10】
【0097】
ASTM D1003−11規格に基づき、「Hazeguard Plus 4725」の試験装置を使用してヘイズを測定した。所与のヘイズ値は、5回それぞれの測定の平均である。試験前に最低40時間、試料をエージングした。
【0098】
【表11】
【0099】
パートD:トリスアミド清澄剤との比較
ポリプロピレンフィルムの場合、トリスアミド誘導体はヘイズ減少などの光学特性において改善を示すが、ポリエチレンフィルムと同レベルの改善は示さない。
【0100】
以下の表は、1mmの厚さを有するDOWLEX 2552E LLDPEプラーク中に、トリス(シクロヘキシルメチル)−1,3,5−フェニレンジカルボキサミド(TCPCA)及びBCPCAが組み込まれた場合に得たヘイズ減少を示す。示されるように、トリスアミドのヘイズ減少効果を、同じR−基部分を有するビスアミドと比較した。ビスアミド及びトリスアミドの濃度を最大2%まで増加し、様々なヘイズ測定を実施し、濃度範囲内の最低ヘイズを以下に提供する。示されるように、0.1%濃度で、40%(90.0−49.8=40.2%)を超えるヘイズ減少がある。
【0101】
【表12】
【0102】
「好ましくは」、「一般に」、「通常」、及び「典型的に」のような用語は、特許請求される本発明の範囲を制限すること、または特定の特徴が特許請求される本発明の構造または機能に肝心、不可欠、またはさらに重要であることを意味するために本明細書で利用されていないことをさらに留意されたい。むしろ、これらの用語は、本開示の特定の実施形態において利用されても利用されなくてもよい代替のまたは追加の特徴を強調することを意図するに過ぎない。
【0103】
添付の特許請求の範囲で定義される本開示の範囲を逸脱することなく、変更及び変化が可能であることは明らかである。より詳細には、本開示のいくつかの態様が本明細書で好ましいまたは特に有利であると特定されていても、本開示はこれらの態様に必ずしも制限されるものではないと考えられる。
本発明は次の態様を含む。
[1]ポリエチレン組成物であって、
少なくとも50重量%の少なくとも1つのポリエチレンポリマーと、
式(I)、(II)、または(III)の構造を含む0.001〜2重量%の造核剤と、を含み、
【化1】
【化2】
【化3】
式中、R1及びR2は、非置換または1つ以上のヒドロキシによって置換されたC1−C20アルキル、非置換または1つ以上のヒドロキシによって置換されたC4−C20アルケニル、酸素または硫黄によって中断されたC2−C20アルキル、非置換または1つ以上のC1−C20アルキルによって置換されたC3−C12シクロアルキル、非置換または1つ以上のC1−C20アルキルによって置換された(C3−C12シクロアルキル)−C1−C10アルキル、非置換または1つ以上のC1−C20アルキルによって置換されたビス[C3−C12シクロアルキル]−C1−C10アルキル、非置換または1つ以上のC1−C20アルキルによって置換された5〜20個の炭素原子を有する2環式若しくは3環式炭化水素ラジカル、非置換またはC1−C20アルキル、C1−C20アルコキシ、C1−C20アルキルアミノ、ジ(C1−C20アルキル)アミノ、ヒドロキシ、及びニトロから選択される1つ以上のラジカルによって置換されたフェニル、非置換またはC1−C20アルキル、C3−C12シクロアルキル、フェニル、C1−C20アルコキシ、及びヒドロキシから選択される1つ以上のラジカルによって置換されたフェニル−C1−C20アルキル、非置換または1つ以上のC1−C20アルキルによって置換されたフェニルエテニル、非置換または1つ以上のC1−C20アルキルによって置換されたビフェニル−(C1−C10アルキル)、非置換または1つ以上のC1−C20アルキルによって置換されたナフチル、非置換または1つ以上のC1−C20アルキルによって置換されたナフチル−C1−C20アルキル、非置換または1つ以上のC1−C2アルキルによって置換されたナフトキシメチル、ビフェニレニル、フロウレニル、アントリル、非置換または1つ以上のC1−C20アルキルによって置換された5〜6員ヘテロ環ラジカル、1つ以上のハロゲンを含有するC1−C20炭化水素ラジカル、あるいはトリ(C1−C10アルキル)シリル(C1−C10アルキル)から選択される同じまたは異なる部分を含み、
前記ポリエチレン組成物はプロピレン及びポリプロピレンを実質的に含まず、前記ポリエチレン組成物が使用されて物品が形成される場合、前記物品は、同じポリエチレンポリマーを有するが前記造核剤を含まない物品と比較したときに少なくとも15%減少したヘイズ値を有する、
ポリエチレン組成物。
[2]前記ポリエチレンポリマーが、α−オレフィンコポリマーを含むエチレンのコポリマー、エチレンホモポリマー、またはそれらの組み合わせである、上記[1]に記載のポリエチレン組成物。
[3]前記ポリエチレンポリマーが、線状低密度ポリエチレンポリマー(LLDPE)、低密度ポリエチレンポリマー(LDPE)、高密度ポリエチレンポリマー(HDPE)、またはそれらの組み合わせから選択される、上記[1]または上記[2]に記載のポリエチレン組成物。
[4]前記ポリエチレン組成物が、50g/10分以下のメルトインデックス(I2)であって、式中I2は、190℃、2.16kgの荷重でASTM D1238に従って測定される、I2と、約0.855〜約0.970g/cm3の密度と、を有する上記[1]〜[3]のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
[5]ポリオレフィン樹脂が0.01〜0.5重量%の前記造核剤を含む、上記[1]〜[4]のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
[6]R1、R2、または両方が、
【化4】
であり、式中、R3は直接結合またはC1−C6アルキルである、上記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
[7]R1、R2、または両方が、
【化5】
であり、式中、R3は直接結合またはC1−C6アルキルである、上記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
[8]R1、R2、または両方が、
【化6】
であり、式中、R3は直接結合またはC1−C6アルキルである、上記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
[9]R1、R2、または両方が、
【化7】
であり、式中、R3は直接結合またはC1−C6アルキルである、上記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
[10]R1、R2、または両方がC1−C6アルキルである、上記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
[11]前記ポリエチレン組成物が、約60重量%超、または好ましくは約80重量%超のポリエチレンポリマーを含む、上記[1]〜[10]のいずれかに記載のポリエチレン組成物。
[12]上記[1]〜[11]のいずれかに記載のポリエチレン組成物から製造される物品であって、同じポリエチレンポリマーを有するが前記造核剤を含まない物品と比較した場合、少なくとも15%、または好ましくは少なくとも20%減少したヘイズ値を有する、物品。
[13]前記物品がブローフィルム、キャストフィルム、成形物品、溶融紡糸繊維、または押出成形物品から選択される、上記[12]に記載の物品。
[14]前記物品がシート、パイプ、またはチューブから選択される押出成形物品である、上記[13]に記載の物品。
[15]前記ポリエチレン組成物が約0.910〜約0.940g/cm3の密度を有する、上記[1]〜[11]のいずれかに記載のポリエチレン。