(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024159647
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】ポリアミドブロック共重合体、ポリアミドブロック共重合体組成物、及び成形体
(51)【国際特許分類】
C08G 69/40 20060101AFI20241031BHJP
【FI】
C08G69/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024071225
(22)【出願日】2024-04-25
(31)【優先権主張番号】P 2023073624
(32)【優先日】2023-04-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000001085
【氏名又は名称】株式会社クラレ
(74)【代理人】
【識別番号】110002620
【氏名又は名称】弁理士法人大谷特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】南口 大樹
【テーマコード(参考)】
4J001
【Fターム(参考)】
4J001DA02
4J001DA04
4J001DB05
4J001DB10
4J001DC03
4J001DC05
4J001EB08
4J001EB37
4J001EB46
4J001EB74
4J001EC09
4J001EC13
4J001EC83
4J001ED63
4J001FA01
4J001FB03
4J001FB05
4J001FB06
4J001FC03
4J001FC05
4J001FC07
4J001GA12
4J001GB02
4J001GB05
4J001GB13
4J001HA01
4J001HA02
4J001HA05
4J001JA01
4J001JB01
4J001JB03
4J001JB06
4J001JB21
(57)【要約】
【課題】引張特性等の物性に優れたポリアミドブロック共重合体、ポリアミドブロック共重合体組成物、及び成形体を提供する。
【解決手段】半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を50モル%以上含有する重合体ブロック(A)と、ガラス転移温度が20℃以下である重合体ブロック(B)とを含み、示差走査熱量計を用い、ISO11357-3(2011年第2版)に準じて、昇温速度10℃/分の速度で50℃から340℃まで昇温して測定したDSC曲線において、最大吸熱ピーク温度(Tm0)が70~320℃の範囲内であり、温度Tm1、Tm0及びTm2が、特定の式(1)~(3)の関係を満たす、ポリアミドブロック共重合体。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を50モル%以上含有する重合体ブロック(A)と、ガラス転移温度が20℃以下である重合体ブロック(B)とを含み、
示差走査熱量計を用い、ISO11357-3(2011年第2版)に準じて、昇温速度10℃/分の速度で50℃から340℃まで昇温して測定したDSC曲線において、
最大吸熱ピーク温度(Tm0)が70~320℃の範囲内であり、
前記DSC曲線における50℃及び340℃の2点間を結ぶ直線をベースラインとし、前記最大吸熱ピーク温度(Tm0)において吸熱ピークトップから前記ベースラインまでを結ぶ線分の距離をLとする際に、下記式(1)~(3)の関係を満たす、ポリアミドブロック共重合体。
式(1):Tm1<Tm0
式(2):Tm2>Tm0
式(3):(Tm2-Tm1)≦35
ここで、
前記Tm1(℃)は式(1)を満たす温度であり、前記Tm1(℃)における前記DSC曲線から前記ベースラインまでを結ぶ線分の距離が(1/2)Lである。
前記Tm2(℃)は式(2)を満たす温度であり、前記Tm2(℃)における前記DSC曲線から前記ベースラインまでを結ぶ線分の距離が(1/2)Lである。
【請求項2】
前記重合体ブロック(B)が、アミノ基又はカルボキシル基を末端基として有する重合体に由来する構成単位を50モル%以上含む、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項3】
前記重合体ブロック(B)が、ポリエーテルポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体に由来する構成単位を50モル%以上含む、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項4】
JIS K 7161-1:2014に準じて測定した引張破断伸びが30%以上である、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項5】
前記半芳香族ポリアミドが、直鎖脂肪族ジアミン及び分岐状脂肪族ジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1つの脂肪族ジアミンに由来する構成単位を主成分とするジアミン単位と、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を主成分とするジカルボン酸単位とを含む、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項6】
前記半芳香族ポリアミドが、全ジアミン単位に対し炭素数4~18の脂肪族ジアミンに由来する構成単位を30モル%以上含む、請求項5に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項7】
前記半芳香族ポリアミドが、1,9-ノナンジアミン及び2-メチル-1,8-オクタンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1つの脂肪族ジアミンに由来する構成単位を含む、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項8】
前記半芳香族ポリアミドが、テレフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び2,7-ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1つの芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を含む、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項9】
前記重合体ブロック(A)の数平均分子量が300~12,000である、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項10】
前記重合体ブロック(A)の重量平均分子量が1,000~50,000である、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項11】
重合体ブロック(A)の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5~10.0である、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項12】
ポリアミドブロック共重合体の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が2.0~20.0である、請求項1に記載のポリアミドブロック共重合体。
【請求項13】
請求項1~12のいずれか1項に記載のポリアミドブロック共重合体を含む、ポリアミドブロック共重合体組成物。
【請求項14】
請求項1~12いずれか1項に記載のポリアミドブロック共重合体で形成された、成形体。
【請求項15】
請求項13に記載のポリアミドブロック共重合体組成物で形成された、成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特定の吸熱ピーク形状を有するポリアミドブロック共重合体、ポリアミドブロック共重合体組成物、及び成形体に関する。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性エラストマーは、溶融成形加工が可能であり、自動車内外装材部品、電子機器材部品、スポーツ用品等の幅広い分野で用いられている。
熱可塑性エラストマーは、柔軟性を示すソフトセグメントと架橋点を示すハードセグメントとを含有し、例えばオレフィン系、アミド系、ウレタン系、エステル系、アクリル系、スチレン系に分類される。熱可塑性エラストマーは、上記分類に応じて、良好な機械的強度、耐摩耗性、耐熱性、及び耐油性等の物性を示すことができ、更なる改良が検討されている。
【0003】
例えば、特許文献1は、成形物として有用な性質を発揮する高分子量のポリエーテルエステルアミドブロック共重合体を製造する方法等の提供を目的とし、少なくとも両末端カルボキシル基又はカルボン酸エステル基のポリアミド成分(a)と両末端水酸基のポリオキシアルキレングリコール成分(b)との2成分を、特定の触媒の存在下、溶融状態で反応させることを特徴とするポリエーテルエステルアミドブロック共重合体の製法を開示している。また、特許文献2は、ポリエーテルとポリアミドの相溶性があまり良くなく、かつ、最終生成物の溶融粘度が極めて高いポリエーテルナイロンの製造方法の提供を目的とし、バッチ式反応釜でナイロン塩水溶液を濃縮して、溶融状態のポリアミドプレポリマーを調製し、次に両末端に活性水素基を有するポリアルキレンオキサイドであるポリエーテルと、該ポリアミドプレポリマーを重合装置内に連続的に供給し、高重合度化するポリエーテルナイロンの製造方法を開示している。また、特許文献3は、優れた耐熱性及び低温特性を示すポリマーの提供を目的とし、ジカルボン酸、ジアミン並びにポリエーテルジアミン及び/又はポリエーテルジカルボン酸を重合して得られるポリアミドブロック共重合体を開示している。また、特許文献4は、耐熱性が高く、柔軟性を有するポリアミドの提供を目的とし、炭素数18以上の脂肪族ジカルボン酸(A1)からなる単位及び/又は炭素数18以上の脂肪族ジアミン(B1)からなる単位がソフトセグメントを形成する柔軟性ポリアミドを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭62-246930号公報
【特許文献2】特開平8-208833号公報
【特許文献3】特開2000-154248号公報
【特許文献4】国際公開第2020/085360号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献に開示の技術は、諸物性に優れるポリアミドブロック共重合体を与えるものの、用途によってはさらなる物性の向上が求められる場合があり、改善の余地がある。また、上記特許文献には、DSC曲線の吸熱ピーク形状が諸物性に及ぼす影響について開示はない。ソフトセグメントが示す柔軟性を十分に発揮でき、加えてハードセグメントが示す物性も発揮されつつ、引張特性等の物性に優れるポリアミドブロック共重合体が望まれている。
【0006】
そこで本発明は、引張特性等の物性に優れたポリアミドブロック共重合体、ポリアミドブロック共重合体組成物、及び成形体を提供することを課題とする。
また、本発明のその他の課題は、本明細書に接した当業者であれば把握できる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明者らは下記本発明を想到し、当該課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は下記のとおりである。
【0008】
[1] 半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を50モル%以上含有する重合体ブロック(A)と、ガラス転移温度が20℃以下である重合体ブロック(B)とを含み、示差走査熱量計を用い、ISO11357-3(2011年第2版)に準じて、昇温速度10℃/分の速度で50℃から340℃まで昇温して測定したDSC曲線において、最大吸熱ピーク温度(Tm0)が70~320℃の範囲内であり、前記DSC曲線における50℃及び340℃の2点間を結ぶ直線をベースラインとし、前記最大吸熱ピーク温度(Tm0)において吸熱ピークトップから前記ベースラインまでを結ぶ線分の距離をLとする際に、下記式(1)~(3)の関係を満たす、ポリアミドブロック共重合体。
式(1):Tm1<Tm0
式(2):Tm2>Tm0
式(3):(Tm2-Tm1)≦35
ここで、
前記Tm1(℃)は式(1)を満たす温度であり、前記Tm1(℃)における前記DSC曲線から前記ベースラインまでを結ぶ線分の距離が(1/2)Lである。
前記Tm2(℃)は式(2)を満たす温度であり、前記Tm2(℃)における前記DSC曲線から前記ベースラインまでを結ぶ線分の距離が(1/2)Lである。
[2] 前記重合体ブロック(B)が、アミノ基又はカルボキシル基を末端基として有する重合体に由来する構成単位を50モル%以上含む、[1]に記載のポリアミドブロック共重合体。
[3] 前記重合体ブロック(B)が、ポリエーテルポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体に由来する構成単位を50モル%以上含む、[1]又は[2]に記載のポリアミドブロック共重合体。
[4] JIS K 7161-1:2014に準じて測定した引張破断伸びが30%以上である、[1]~[3]のいずれかに記載のポリアミドブロック共重合体。
[5] 前記半芳香族ポリアミドが、直鎖脂肪族ジアミン及び分岐状脂肪族ジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1つの脂肪族ジアミンに由来する構成単位を主成分とするジアミン単位と、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を主成分とするジカルボン酸単位とを含む、[1]~[4]のいずれかに記載のポリアミドブロック共重合体。
[6] 前記半芳香族ポリアミドが、全ジアミン単位に対し炭素数4~18の脂肪族ジアミンに由来する構成単位を30モル%以上含む、[5]に記載のポリアミドブロック共重合体。
[7] 前記半芳香族ポリアミドが、1,9-ノナンジアミン及び2-メチル-1,8-オクタンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1つの脂肪族ジアミンに由来する構成単位を含む、[1]~[6]のいずれかに記載のポリアミドブロック共重合体。
[8] 前記半芳香族ポリアミドが、テレフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び2,7-ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1つの芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を含む、[1]~[7]のいずれかに記載のポリアミドブロック共重合体。
[9] 前記重合体ブロック(A)の数平均分子量が300~12,000である、[1]~[8]のいずれかに記載のポリアミドブロック共重合体。
[10] 前記重合体ブロック(A)の重量平均分子量が1,000~50,000である、[1]~[9]のいずれかに記載のポリアミドブロック共重合体。
[11] 重合体ブロック(A)の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1.5~10.0である、[1]~[10]のいずれかに記載のポリアミドブロック共重合体。
[12] ポリアミドブロック共重合体の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が2.0~20.0である、[1]~[11]のいずれかに記載のポリアミドブロック共重合体。
[13] [1]~[12]のいずれかに記載のポリアミドブロック共重合体を含む、ポリアミドブロック共重合体組成物。
[14] [1]~[12]いずれかに記載のポリアミドブロック共重合体で形成された、成形体。
[15] [13]に記載のポリアミドブロック共重合体組成物で形成された、成形体。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、引張特性等の物性に優れたポリアミドブロック共重合体、ポリアミドブロック共重合体組成物、及び成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】吸熱ピーク形状を説明するためのDSC曲線を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施態様の一例に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施態様は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下の記載に限定されない。
また本明細書において、実施態様の好ましい形態を示すが、個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、好ましい形態である。数値範囲で示した事項について、いくつかの数値範囲がある場合、それらの下限値と上限値とを選択的に組み合わせて好ましい形態とすることができる。
なお、本明細書において、「XX~YY」との数値範囲の記載がある場合、「XX以上YY以下」を意味する。
また、本明細書において、「~単位」(ここで「~」は単量体を示す)とは「~に由来する構成単位」を意味し、例えば「ジカルボン酸単位」とは「ジカルボン酸に由来する構成単位」を意味し、「ジアミン単位」とは「ジアミンに由来する構成単位」を意味する。
【0012】
≪ポリアミドブロック共重合体≫
本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を50モル%以上含有する重合体ブロック(A)と、ガラス転移温度が20℃以下である重合体ブロック(B)とを含み、示差走査熱量計を用い、ISO11357-3(2011年第2版)に準じて、昇温速度10℃/分の速度で50℃から340℃まで昇温して測定したDSC曲線において、最大吸熱ピーク温度(Tm0)が70~320℃の範囲内であり、後述する特定の吸熱ピーク形状を有することを特徴とする。
【0013】
本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、最大吸熱ピーク温度が特定の温度を示し、かつDSC曲線が特定の吸熱ピーク形状を有することにより、引張特性等の物性に優れる。加えて、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、重合体ブロック(A)はハードセグメントであり、重合体ブロック(B)はソフトセグメントであって、各重合体ブロックの特性を十分に発揮し得る。具体的には、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、各セグメントを構成する重合体ブロックが十分な大きさに形成されている傾向にあるので、重合体ブロック(A)の優れた耐熱性や力学特性、重合体ブロック(B)の優れた柔軟性を有し得ると考えられる。
【0014】
<最大吸熱ピーク温度(Tm0)>
本実施態様のポリアミドブロック共重合体の最大吸熱ピーク温度(以下、「Tm0」ともいう。)は、DSC曲線における最大吸熱ピークのピークトップ温度(融点)である。上記DSC曲線は、示差走査熱量計を用い、ISO11357-3(2011年第2版)に準じて、昇温速度10℃/分の速度で50℃から340℃まで昇温して、ポリアミドブロック共重合体を測定することで得られる。上記示差走査熱量測定は、より詳細には実施例に記載した方法により行うことができる。
本実施態様のポリアミドブロック共重合体のTm0は70~320℃の範囲内にある。Tm0が70℃未満であると、使用環境温度の影響を受けやすく耐熱性や力学特性が不十分である。Tm0が320℃を超えると、成形加工性が不十分である。
【0015】
ポリアミドブロック共重合体のTm0は、好ましくは120~320℃、より好ましくは180~320℃、さらに好ましくは200~320℃、よりさらに好ましくは230~320℃、よりさらに好ましくは235~320℃、よりさらに好ましくは240~320℃である。ポリアミドブロック共重合体のTm0が230℃以上であると、当該ポリアミドブロック共重合体を用いて得られた成形体に優れた耐熱性を付与することができ好ましい。
【0016】
<吸熱ピーク形状>
本実施態様において「吸熱ピーク形状」とは、DSC曲線が示す吸熱ピークの形状を意味する。
本実施態様のポリアミドブロック共重合体が示す吸熱ピーク形状を、
図1を参照して説明する。
図1は、吸熱ピーク形状を説明するためのDSC曲線を例示する図である。
図1に例示するDSC曲線は、上述のTm0と同様の測定方法により得られる。
図1に示すように、上記DSC曲線上の50℃(図示省略)及び340℃(図示省略)の2点間を結ぶ直線をベースラインとする。続いて、DSC曲線上で最大吸熱ピークQ0(ベースラインを基準として熱流値が極小となる点)を特定する。
図1に示す例では、DSC曲線が単峰性であるため、吸熱ピークは1つであり、この吸熱ピークを最大吸熱ピークとする。DSC曲線が多峰性である場合、複数の吸熱ピークのうち、ベースラインを基準として熱流値が極小となる点を最大吸熱ピークとする。また、最大吸熱ピーク温度Tm0(℃)において、吸熱ピークトップQ0から上記ベースラインQ0bまでを結ぶ線分の距離をLとする。Tm1(℃)は下記式(1):
式(1):Tm1<Tm0
を満たす温度であり、かつ、当該Tm1(℃)におけるDSC曲線からベースラインまでを結ぶ線分の距離が(1/2)L(すなわち、Lの半分)である。すなわち、
図1に示すQ1からQ1bまでを結ぶ、DSC曲線のグラフの縦軸と平行する線分の距離が(1/2)Lであって、Tm1(℃)は当該Q1における熱量を示すDSC曲線の温度である。
Tm2(℃)は下記式(2):
式(2):Tm2>Tm0
を満たす温度であり、かつ、当該Tm2(℃)におけるDSC曲線からベースラインまでを結ぶ線分の距離が(1/2)L(すなわち、Lの半分)である。すなわち、
図1に示すQ2からQ2bまでを結ぶ、DSC曲線のグラフの縦軸と平行する線分の距離が(1/2)Lであって、Tm2(℃)は当該Q2における熱量を示すDSC曲線の温度である。
そして、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、
図1に示されるようなDSC曲線において、下記式(3):
式(3):(Tm2-Tm1)≦35
を満たす。
ここで、DSC曲線において、複数のTm1が存在する場合、複数のTm2が存在する場合、複数のTm1及び複数のTm2が存在する場合、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、とりうる差分(Tm2-Tm1)のうち最小値(つまり、複数のTm2のうち最小温度を示すTm2から、複数のTm1のうち最大温度を示すTm1の差分)が上記式(3)を満たす。
すなわち、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、DSC曲線において、上記式(1)~(3)の関係を満たす。言い換えると、本実施態様のポリアミドブロック共重合体を、示差走査熱量計を用いて測定すると、上記式(3)を満たす吸熱ピーク形状を有するDSC曲線が得られる。
【0017】
ここで、上記式(3)における「(Tm2-Tm1)」を最大吸熱ピーク温度の半値全幅と考えてもよい。
(Tm2-Tm1)が35を超えると、耐熱性や力学特性が不十分である。耐熱性や力学特性の観点から、(Tm2-Tm1)は下記式(3-1)を満たすことが好ましく、下記式(3-2)を満たすことがより好ましく、下記式(3-3)を満たすことがさらに好ましい。
式(3-1):(Tm2-Tm1)≦30
式(3-2):(Tm2-Tm1)≦25
式(3-3):(Tm2-Tm1)≦20
【0018】
好ましくは、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、上記DSC曲線において、上記式(1)~(3)の関係を満たすことに加えて、下記式(4)~(6)の関係を満たす。これに代えて、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、上記DSC曲線において、上記式(1)~(3)の関係を満たすか否かに関わらず、下記式(4)~(6)の関係を満たしてもよい。
式(4):Tm3<Tm0
式(5):Tm4>Tm0
式(6):(Tm4-Tm3)≦33
ここで、
前記Tm3(℃)は式(4)を満たす温度であり、前記Tm3(℃)における前記DSC曲線から前記ベースラインまでを結ぶ線分の距離が(3/4)Lである。
前記Tm4(℃)は式(5)を満たす温度であり、前記Tm4(℃)における前記DSC曲線から前記ベースラインまでを結ぶ線分の距離が(3/4)Lである。
ここで、DSC曲線において、複数のTm3が存在する場合、複数のTm4が存在する場合、複数のTm3及び複数のTm4が存在する場合、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、とりうる差分(Tm4-Tm3)のうち最小値(つまり、複数のTm4のうち最小温度を示すTm4から、複数のTm3のうち最大温度を示すTm3の差分)が上記式(6)を満たす。
(Tm4-Tm3)が33を超えると、耐熱性や力学特性が不十分となる可能性がある。耐熱性や力学特性の観点から、(Tm4-Tm3)は下記式(6-1)を満たすことが好ましく、下記式(6-2)を満たすことがより好ましく、下記式(6-3)を満たすことがさらに好ましい。
式(6-1):(Tm4-Tm3)≦29
式(6-2):(Tm4-Tm3)≦24
式(6-3):(Tm4-Tm3)≦19
【0019】
本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、例えば、ハードセグメント及びソフトセグメントを構成するそれぞれの重合体を混合し、重合して得ることができる。このように、予め調製された重合体ブロック(A)と予め調製された重合体ブロック(B)とを混合し重合して得ることで、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、各セグメントを構成する重合体ブロックとして意図されたブロックを含むこととなる。
本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、上記のように意図されたブロックを含む場合、吸熱ピークの形状はシャープで、上記(Tm2-Tm1)が示す数値が小さい傾向にある。加えて、各セグメントを構成する重合体ブロックは予め調整された重合体に由来する場合、各重合体ブロックの特性が発揮されやすくなる。その結果、本実施態様のポリアミドブロック共重合体は、引張特性等の物性に優れると考えられる。
【0020】
<重合体ブロック(A)>
重合体ブロック(A)は、半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を50モル%以上含有する。より一層優れた耐熱性が得られやすい観点から、重合体ブロック(A)は、半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を、好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上含有し、100モル%含有することもできる。重合体ブロック(A)において、半芳香族ポリアミドに由来する構成単位以外の構成単位は、本発明の効果を得ることができれば制限されない。
【0021】
半芳香族ポリアミドとは、脂肪族ジアミンに由来する構成単位を主成分とするジアミン単位と、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を主成分とするジカルボン酸単位とを含むポリアミド、又は、脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位を主成分とするジカルボン酸単位と、芳香族ジアミンに由来する構成単位を主成分とするジアミン単位とを含むポリアミド樹脂をいう。ここで「主成分とする」とは、ジアミン単位又はジカルボン酸単位における全単位中の50~100モル%、好ましくは60~100モル%を構成することをいう。
本実施態様において耐熱性がより優れやすい観点から、半芳香族ポリアミドは、脂肪族ジアミンに由来する構成単位を主成分とするジアミン単位と、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を主成分とするジカルボン酸単位とを含むことが好ましい。
【0022】
[脂肪族ジアミン単位]
脂肪族ジアミン単位に用いる脂肪族ジアミンとしては、炭素数4~18の脂肪族ジアミンが好ましく、炭素数4~16の脂肪族ジアミンがより好ましく、炭素数4~12の脂肪族ジアミンがさらに好ましく、炭素数6~12の脂肪族ジアミンがよりさらに好ましく、炭素数6~10の脂肪族ジアミンがよりさらに好ましく、炭素数7~10の脂肪族ジアミンがよりさらに好ましい。
また、ジカルボン酸との重合反応が良好に進行し、耐熱性や柔軟性等の物性向上に有利である観点から、半芳香族ポリアミドを構成する全ジアミン単位に対し炭素数4~18の脂肪族ジアミンに由来する構成単位の含有率は30モル%以上が好ましく、30~100モル%がより好ましく、50~100モル%がさらに好ましく、70~100モル%がよりさらに好ましく、90~100モル%がよりさらに好ましく、100モル%であってもよい。
【0023】
炭素数4~18の脂肪族ジアミンとしては、1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン(ヘキサメチレンジアミン)、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,11-ウンデカンジアミン、1,12-ドデカンジアミン、1,13-トリデカンジアミン、1,14-テトラデカンジアミン、1,15-ペンタデカンジアミン、1,16-ヘキサデカンジアミン、1,17-ヘプタデカンジアミン、1,18-オクタデカンジアミン等の直鎖状脂肪族ジアミン;
1-ブチル-1,2-エタンジアミン、1,1-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、1-エチル-1,4-ブタンジアミン、2-エチル-1,4-ブタンジアミン、1,2-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、1,3-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、1,4-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、2-メチル-1,3-プロパンジアミン、2-メチル-1,4-ブタンジアミン、2,3-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、3-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2-エチル-1,5-ペンタンジアミン、2-プロピル-1,5-ペンタンジアミン、2-ブチル-2-エチル-1,5-ペンタンジアミン、2,5-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、3,3-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,2-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-エチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-プロピル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4-ジエチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-エチル-1,7-ヘプタンジアミン、2-プロピル-1,7-ヘプタンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、3-メチル-1,8-オクタンジアミン、1,3-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、1,4-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、2,4-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、3,4-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、4,5-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、2,2-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、3,3-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、4,4-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、2-エチル-1,8-オクタンジアミン、2-メチル-1,9-ノナンジアミン、5-メチル-1,9-ノナンジアミン等の分岐状脂肪族ジアミン;
1,2-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-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、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)ピペラジン等の脂環式ジアミン;等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0024】
耐熱性の観点から、上記脂肪族ジアミンは、直鎖状脂肪族ジアミン及び分岐状脂肪族ジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましく、直鎖状脂肪族ジアミン及び分岐状脂肪族ジアミンを併用することがより好ましい。
すなわち、半芳香族ポリアミドは、直鎖脂肪族ジアミン及び分岐状脂肪族ジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1つの脂肪族ジアミンに由来する構成単位を主成分とするジアミン単位と、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を主成分とするジカルボン酸単位とを含むことが好ましく、直鎖状脂肪族ジアミン及び分岐状脂肪族ジアミンに由来する構成単位を主成分とするジアミン単位と、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を主成分とするジカルボン酸単位とを含むことがより好ましい。
【0025】
直鎖脂肪族ジアミン及び分岐状脂肪族ジアミンを併用する場合、直鎖脂肪族ジアミン:分岐状脂肪族ジアミンのモル比は、99:1~1:99が好ましく、95:5~5:95がより好ましく、90:10~10:90がさらに好ましく、85:15~15:85がよりさらに好ましく、また、上記のモル比は、80:20~20:80であってもよく、70:30~30:70であってもよく、65:35~35:65であってもよい。直鎖脂肪族ジアミン及び分岐状脂肪族ジアミンのモル比が上記範囲内であると、重合体ブロック(B)との重合反応が良好に進行し、得られるポリアミドブロック共重合体において優れた耐熱性や柔軟性が期待できる。
【0026】
また、本発明の効果がより顕著に奏されると共に原料入手性にも優れる観点から、半芳香族ポリアミドは、1,4-ブタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、1,9-ノナンジアミン、2-プロピル-1,6-ヘキサンジアミン、2-エチル-1,7-ヘプタンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,11-ウンデカンジアミン、及び1,12-ドデカンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1つの脂肪族ジアミンに由来する構成単位を含むことが好ましく、1,6-ヘキサンジアミン、1,9-ノナンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、及び1,10-デカンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1つの脂肪族ジアミンに由来する構成単位を含むことがより好ましく、1,9-ノナンジアミン及び2-メチル-1,8-オクタンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1つの脂肪族ジアミンに由来する構成単位を含むことがさらに好ましい。
中でも、半芳香族ポリアミドは、1,9-ノナンジアミン及び2-メチル-1,8-オクタンジアミンの両方に由来する構成単位を含むこと、並びに、1,6-ヘキサンジアミン及び1,10-デカンジアミンの両方に由来する構成単位を含むことがよりさらに好ましく、成形加工性及びより一層優れた耐熱性が得られやすい観点から、1,9-ノナンジアミン及び2-メチル-1,8-オクタンジアミンの両方に由来する構成単位を含むことがよりさらに好ましい。
【0027】
半芳香族ポリアミドを構成するジアミン単位の全量中、1,9-ノナンジアミン単位及び/又は2-メチル-1,8-オクタンジアミン単位の含有率は、50~100モル%が好ましく、60~100モル%がより好ましく、75~100モル%がさらに好ましく、90~100モル%がよりさらに好ましい。半芳香族ポリアミドを構成するジアミン単位の全量中、1,9-ノナンジアミン単位及び/又は2-メチル-1,8-オクタンジアミン単位の含有率が上記範囲内であると、耐熱性がより一層向上し、優れた耐薬品性も期待できる。
【0028】
1,9-ノナンジアミン及び2-メチル-1,8-オクタンジアミンを併用する場合、1,9-ノナンジアミン:2-メチル-1,8-オクタンジアミンのモル比は、99:1~1:99が好ましく、95:5~5:95がより好ましく、90:10~10:90がさらに好ましく、85:15~15:85がよりさらに好ましく、また、上記のモル比は、80:20~20:80であってもよく、70:30~30:70であってもよく、65:35~35:65であってもよい。1,9-ノナンジアミン及び2-メチル-1,8-オクタンジアミンのモル比が上記範囲内であると、重合体ブロック(B)との重合反応が良好に進行し、得られるポリアミドブロック共重合体において優れた耐熱性や柔軟性が期待できる。
【0029】
半芳香族ポリアミドを構成するジアミン単位の全量中、1,6-ヘキサンジアミン単位及び/又は1,10-デカンジアミン単位の含有率は、50~100モル%が好ましく、60~100モル%がより好ましく、75~100モル%がさらに好ましく、90~100モル%がよりさらに好ましい。
【0030】
1,6-ヘキサンジアミン及び1,10-デカンジアミンを併用する場合、1,6-ヘキサンジアミン:1,10-デカンジアミンのモル比は、99:1~1:99が好ましく、95:5~5:95がより好ましく、90:10~10:90がさらに好ましく、85:15~15:85がよりさらに好ましい。
【0031】
また、半芳香族ポリアミドは、本発明の効果を損なわない限りにおいて、ジアミン単位として、芳香族ジアミン等の脂肪族ジアミン以外に由来する構成単位を含んでもよい。これら脂肪族ジアミン以外に由来する構成単位は、1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
ジアミン単位における上記脂肪族ジアミン以外に由来する構成単位の含有率は、30モル%以下が好ましく、20モル%以下がより好ましく、10モル%以下がさらに好ましく、5モル%以下がよりさらに好ましい。
【0032】
[芳香族ジカルボン酸単位]
芳香族ジカルボン酸単位に用いる芳香族ジカルボン酸としては、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、ジフェニルメタン-4,4’-ジカルボン酸、ジフェニルスルホン-4,4’-ジカルボン酸等が挙げられる。
これら芳香族ジカルボン酸は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ジアミンとの重合反応が良好に進行し、耐熱性等の物性向上に有利である観点から、半芳香族ポリアミドは、テレフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び2,7-ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1つの芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を含むことが好ましく、耐熱性がより一層向上する観点から、テレフタル酸及び2,6-ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1つの芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位を含むことがより好ましい。
【0033】
耐熱性及び機械的強度の観点から、全ジカルボン酸単位に対するテレフタル酸及び2,6-ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1つの芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位の含有率は、30モル%以上が好ましく、30~100モル%がより好ましく、50~100モル%がさらに好ましく、70~100モル%がよりさらに好ましく、90~100モル%がよりさらに好ましく、100モル%であってもよい。
【0034】
また、半芳香族ポリアミドは、本発明の効果を損なわない限りにおいて、ジカルボン酸単位として、脂肪族ジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸以外に由来する構成単位を含んでもよい。これら芳香族ジカルボン酸以外に由来する構成単位は、1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸等の直鎖状脂肪族ジカルボン酸;
2,2-ジエチルコハク酸、2,2-ジメチルグルタル酸、2-メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸等の分岐状脂肪族ジカルボン酸;
1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;等が挙げられる。
ジカルボン酸単位における上記芳香族ジカルボン酸以外に由来する構成単位の含有率は、30モル%以下が好ましく、20モル%以下がより好ましく、10モル%以下がさらに好ましく、5モル%以下がよりさらに好ましい。
【0035】
(脂肪族ジアミン単位及び芳香族ジカルボン酸の含有率)
半芳香族ポリアミドを構成する全構成単位に対する、脂肪族ジアミンに由来する構成単位の含有率は、15~55モル%が好ましく、25~55モル%がより好ましい。
半芳香族ポリアミドを構成する全構成単位に対する、芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位の含有率は、15~55モル%が好ましく、25~55モル%がより好ましい。
半芳香族ポリアミドを構成する全構成単位に対する、脂肪族ジアミン及び芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位の合計含有率は、30~100モル%が好ましく、50~100モル%がより好ましく、70~100モル%がさらに好ましく、また、90~100モル%であってもよく、100モル%であってもよい。
【0036】
[他の構成単位]
また、半芳香族ポリアミドは、本発明の効果を損なわない限りにおいて、ジアミン単位及びジカルボン酸単位以外の他の構成単位を含んでもよい。他の構成単位としては、例えば、多価カルボン酸単位、アミノカルボン酸単位及びラクタム単位等が挙げられる。
多価カルボン酸単位としては、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸に由来する構成単位等が挙げられる。これら多価カルボン酸単位は溶融成形が可能な範囲で含ませることができる。
アミノカルボン酸単位としては、カプロラクタム、ラウリルラクタム等のラクタム;11-アミノウンデカン酸、12-アミノドデカン酸等のアミノカルボン酸などに由来する構成単位等が挙げられる。
ラクタム単位としては、ε-カプロラクタム、エナントラクタム、ウンデカンラクタム、ラウリルラクタム、α-ピロリドン、α-ピペリドンなどに由来する構成単位等が挙げられる。
半芳香族ポリアミドを構成する全構成単位に対する、他の構成単位の含有率は、30モル%以下が好ましく、10モル%以下がさらに好ましい。
【0037】
[半芳香族ポリアミドの具体例]
脂肪族ジアミン単位を主成分とするジアミン単位と、芳香族ジカルボン酸単位を主成分とするジカルボン酸単位とを含む代表的な半芳香族ポリアミドとしては、ポリテトラメチレンテレフタルアミド(ポリアミド4T)、ポリペンタメチレンテレフタルアミド(ポリアミド5T)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ポリアミド6T)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリペンタメチレンテレフタルアミドコポリマー(ポリアミド6T/5T)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリ(2-メチルペンタメチレン)テレフタルアミドコポリマー(ポリアミド6T/M5T)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ポリアミド9T)、ポリ(2-メチルオクタメチレン)テレフタルアミド(ポリアミドM8T)、ポリノナメチレンテレフタルアミド/ポリ(2-メチルオクタメチレン)テレフタルアミドコポリマー(ポリアミド9T/M8T)、ポリノナメチレンナフタレンジカルボキサミド(ポリアミド9N)、ポリ(2-メチルオクタメチレン)ナフタレンジカルボキサミド(ポリアミドM8N)、ポリノナメチレンナフタレンジカルボキサミド/ポリ(2-メチルオクタメチレン)ナフタレンジカルボキサミドコポリマー(ポリアミド9N/M8N)、ポリデカメチレンテレフタルアミド(ポリアミド10T)、ポリデカメチレンテレフタルアミド/ポリペンタメチレンテレフタルアミドコポリマー(ポリアミド10T/5T)、ポリデカメチレンテレフタルアミド/ポリ(2-メチルペンタメチレン)テレフタルアミドコポリマー(ポリアミド10T/M5T)、ポリデカメチレンテレフタルアミド/ポリ(2-メチルオクタメチレン)テレフタルアミドコポリマー(ポリアミド10T/M8T)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ポリアミド6I)、ポリアミド6Iとポリアミド6Tとの共重合体(ポリアミド6I/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ポリアミド66)とポリアミド6Tとの共重合体(ポリアミド66/ポリアミド6T)、ポリアミド66とポリアミド6Iとポリアミド6Tとの共重合体(ポリアミド66/ポリアミド6I/6T)、ポリアミド6Tとポリカプロラクタム(ポリアミド6)との共重合体(ポリアミド6T/6)、ポリアミド6Tとポリウンデカンアミド(ポリアミド11)との共重合体(ポリアミド6T/11)、ポリアミド6Tとポリドデカンアミド(ポリアミド12)との共重合体(ポリアミド6T/12)、ポリデカメチレンイソフタルアミド(ポリアミド10I)、ポリアミド10Iとポリアミド10Tとの共重合体(ポリアミド10I/10T)、ポリアミド6Tとポリアミド10Tとの共重合体(ポリアミド6T/10T)、ポリアミド10Tとポリアミド6との共重合体(ポリアミド10T/6)、ポリアミド10Tとポリアミド11との共重合体(ポリアミド10T/11)、及びポリアミド10Tとポリアミド12との共重合体(ポリアミド10T/12)等が挙げられる。
【0038】
[末端封止剤]
本実施態様において、重合体ブロック(A)が含有する半芳香族ポリアミドは、末端封止剤に由来する構成単位を含んでもよいし、含んでいなくてもよい。
末端封止剤由来の構成単位の含有率は、ジアミン単位に対して、0モル%以上10モル%以下が好ましく、0モル%超10モル%以下がより好ましく、1.0~10モル%がさらに好ましく、2.0~7.5モル%がさらに好ましく、2.5~6.5モル%がさらに好ましい。
末端封止剤由来の構成単位の含有率は、重合原料仕込み時におけるジアミンに対する末端封止剤の仕込み量によって調整することができる。なお、重合時にモノマー成分が揮発することを考慮して、得られる半芳香族ポリアミドに、所望量の末端封止剤由来の構成単位が導入されるよう、重合原料仕込み時における末端封止剤の仕込み量を微調整することが望ましい。また、重合体ブロック(A)を構成する重合体と上記重合体ブロック(B)を構成する重合体とを重合する際に、末端封止剤を上記所望の範囲となるように仕込むこともできる。また、重合体ブロック(A)を構成する重合体に、後述する末端官能化剤と共に末端封止剤を上記所望の範囲となるように仕込むこともできる。
【0039】
ポリアミド中の末端封止剤由来の構成単位の含有率を求める方法としては、例えば、特開平07-228690号公報に示されているように、溶液粘度を測定し、これと数平均分子量の関係式から全末端基量を算出し、ここから滴定によって求めたアミノ基量とカルボキシル基量を減じる方法が挙げられる。
末端封止剤としては、末端アミノ基又は末端カルボキシル基との反応性を有する単官能性の化合物を用いることができる。具体的には、モノカルボン酸、酸無水物、モノイソシアネート、モノ酸ハロゲン化物、モノエステル類、モノアルコール類、モノアミン等が挙げられる。反応性及び封止末端の安定性などの観点から、末端アミノ基に対する末端封止剤としては、モノカルボン酸が好ましく、末端カルボキシル基に対する末端封止剤としては、モノアミンが好ましい。取り扱いの容易さなどの観点からは、末端封止剤としてはモノカルボン酸がより好ましい。
【0040】
末端封止剤として使用されるモノカルボン酸としては、アミノ基との反応性を有するものであれば特に制限はない。モノカルボン酸として、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、デカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、ピバリン酸、イソ酪酸等の脂肪族モノカルボン酸;シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸等の脂環式モノカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、α-ナフタレンカルボン酸、β-ナフタレンカルボン酸、メチルナフタレンカルボン酸、等の芳香族モノカルボン酸;フェニル酢酸等の芳香族アルキル基を有するモノカルボン酸;これらの任意の混合物などを挙げることができる。これらの中でも、反応性、封止末端の安定性、価格などの点から、酢酸、プロピオン酸、酪酸、デカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、及び安息香酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
【0041】
末端封止剤として使用されるモノアミンとしては、カルボキシル基との反応性を有するものであれば特に制限はない。モノアミンとして、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン等の脂肪族モノアミン;シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等の脂環式モノアミン;アニリン、トルイジン、ジフェニルアミン、ナフチルアミン等の芳香族モノアミン;これらの任意の混合物などを挙げることができる。これらの中でも、反応性、高沸点、封止末端の安定性及び価格などの点から、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン、シクロヘキシルアミン、及びアニリンから選ばれる少なくとも1種が好ましい。
【0042】
[半芳香族ポリアミドの製造方法]
半芳香族ポリアミドは、例えば、ジカルボン酸とジアミンとを原料として、溶融重合法、固相重合法、溶融押出重合法などの方法により製造することができる。具体的には、以下のようにして半芳香族ポリアミドを製造できる。
まず、ジアミン、ジカルボン酸、及び必要に応じてアミノカルボン酸、ラクタム、触媒、末端封止剤等を混合し、ナイロン塩を製造する。次に、生成したナイロン塩を200~250℃の温度に加熱し、加熱重合することで半芳香族ポリアミドをプレポリマーとして得ることができる。
さらに、プレポリマーを固相重合するか、あるいは溶融押出機を用いて高重合度化することにより、半芳香族ポリアミドを所望する分子量に調整することもできる。
高重合度化の段階を固相重合法により行う場合、減圧下又は不活性ガス流通下で行うことが好ましく、重合温度が200~280℃の範囲内であれば、重合速度が大きく、生産性に優れ、着色及びゲル化を有効に抑制することができる。また、高重合度化の段階を溶融押出機により行う場合、重合温度は370℃以下が好ましく、かかる条件で重合を行うと、分解がほとんどなく、劣化の少ない半芳香族ポリアミドが得られる。
【0043】
半芳香族ポリアミドを製造する際に使用することができる触媒としては、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、又はこれらの塩もしくはエステル等が挙げられる。上記の塩又はエステルとしては、例えば、リン酸、亜リン酸又は次亜リン酸と、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、バナジウム、カルシウム、亜鉛、コバルト、マンガン、錫、タングステン、ゲルマニウム、チタン、アンチモン等の金属との塩;リン酸、亜リン酸又は次亜リン酸のアンモニウム塩;リン酸、亜リン酸又は次亜リン酸のエチルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、ヘキシルエステル、イソデシルエステル、オクタデシルエステル、デシルエステル、ステアリルエステル、フェニルエステルなどを挙げることができる。
触媒の使用量は、半芳香族ポリアミドの原料の総質量100質量%に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましい。また触媒の使用量は、1.0質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましい。触媒の使用量が上記下限値以上であればより良好に重合が進行する。
【0044】
[末端アミノ基含量(末端変換前)]
本実施態様において半芳香族ポリアミドは、後述する末端官能化剤により半芳香族ポリアミドの末端を、所望の官能基あるいは官能基量に調整することができる。
一方、ここでいう末端アミノ基含量は、末端官能化剤により末端変換する前のポリアミドにおける、末端アミノ基含量である。
上記末端変換前の半芳香族ポリアミドは、その末端アミノ基の含有量である末端アミノ基含量([NH2])が、好ましくは1~4,000μmol/g、より好ましくは1~3,000μmol/g、さらに好ましくは1~2,500μmol/g、よりさらに好ましくは1~2,000μmol/g、よりさらに好ましくは1~1,500μmol/g、よりさらに好ましくは1~1,000μmol/gである。
本明細書でいう末端アミノ基含量([NH2])は、半芳香族ポリアミドが1g中に含有する末端アミノ基の量(単位:μmol)を指し、指示薬を用いた中和滴定法より求めることができる。
【0045】
[末端カルボキシル基含量(末端変換前)]
上記末端変換前の半芳香族ポリアミドは、その末端カルボキシル基の含有量である末端カルボキシル基含量([COOH])が、好ましくは1~5,000μmol/g、より好ましくは25~4,000μmol/g、さらに好ましくは50~3,000μmol/g、よりさらに好ましくは75~2,500μmol/g、よりさらに好ましくは75~2,000μmol/g、よりさらに好ましくは75~1,500μmol/gである。
本明細書でいう末端カルボキシル基含量([COOH])は、半芳香族ポリアミドが1g中に含有する末端カルボキシル基の量(単位:μmol)を指し、電位差滴定法より求めることができる。
【0046】
[融点]
半芳香族ポリアミドの融点は、好ましくは120℃以上、より好ましくは180℃以上、さらに好ましくは200℃以上、よりさらに好ましくは205℃以上、よりさらに好ましくは210℃以上 、よりさらに好ましくは230℃以上、よりさらに好ましくは240℃以上、よりさらに好ましくは250℃以上である。半芳香族ポリアミドの融点が120℃以上であれば、ポリアミドブロック共重合体の耐熱性や力学特性が良好となる傾向にある。さらに半芳香族ポリアミドの融点が230℃以上であれば、ポリアミドブロック共重合体の耐熱性をより一層向上させやすい。半芳香族ポリアミドの融点の上限に特に制限はないが、成形性等の観点から、好ましくは320℃以下である。すなわち、半芳香族ポリアミドの融点は、好ましくは120~320℃である。
本発明において、融点は、示差走査熱量分析(DSC)装置を用い、10℃/分の速度で昇温した時に現れる融解ピークのピーク温度として求めることができる。より具体的には、後述する実施例に記載した方法により求めることができる。
【0047】
[半芳香族比率]
ポリアミドの半芳香族比率(%)は、当業者に周知の方法によって求めることができる。ポリアミドの半芳香族比率は、ポリアミドを構成する繰り返し単位の内、半芳香族ポリアミドの繰り返し単位の比率(百分率)を意味する。ポリアミドの半芳香族比率は、例えば、NMRを用いることにより求めることができ、この場合、モル比での比率である。ポリアミドの半芳香族比率は、高温下での使用可能性を高めるポリアミドブロック共重合体を得る観点から、好ましくは30%以上、より好ましくは60%以上、さらにより好ましくは75%以上、よりさらに好ましくは80%以上、よりさらに好ましくは85%以上である。ポリアミドの半芳香族比率の上限は、100%であってもよい。本実施形態の好ましい態様において、ポリアミドの半芳香族比率は90%以上であり、好ましくは94%以上である。特定の態様において、ポリアミドの半芳香族比率は100%である。
【0048】
ポリアミドブロック共重合体の高温下での使用可能性を高める観点から、好ましくは、重合体ブロック(A)が非半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を50モル%未満以下含有し、より好ましくは、重合体ブロック(A)が非半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を10モル%以下含有し、よりさらに好ましくは、重合体ブロック(A)は、非半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を不含(すなわち0モル%)である。
【0049】
[分子量]
重合体ブロック(A)の数平均分子量は、好ましくは300~12,000、より好ましくは300~11,000、さらに好ましくは350~10,000よりさらに好ましくは400~9,500、よりさらに好ましくは500~9,000であり、600~8,500であってもよく、700~8,000であってもよい。上記数値範囲内であれば、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)との相容性に優れ、また吸熱ピーク形状がシャープになりやすいので、引張特性等の物性により一層優れる傾向にある。
重合体ブロック(A)の重量平均分子量は、好ましくは1,000~50,000、より好ましくは1,100~45,000、さらに好ましくは1,200~40,000、よりさらに好ましくは1,300~40,000、よりさらに好ましくは1,400~30,000であってもよく、1,600~25,000であってもよく、2,000~20,000であってもよい。上記数値範囲内であれば、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)との相容性に優れやすく、また吸熱ピーク形状がシャープになりやすいので、引張特性等の物性により一層優れる傾向にある。
重合体ブロック(A)の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)は、好ましくは1.5~10.0、より好ましくは1.7~8.0、さらに好ましくは1.8~6.0、よりさらに好ましくは2.0~5.0、よりさらに好ましくは2.0~4.0である。上記数値範囲内であれば、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)との相容性に優れやすく、また吸熱ピーク形状がシャープになりやすいので、引張特性等の物性により一層優れる傾向にある。
本発明において、数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定することができ、より詳細には、実施例に記載の方法によって測定される値である。
【0050】
[末端官能化剤]
本実施態様において、重合体ブロック(A)の末端、好ましくは半芳香族ポリアミドの末端を所望する官能基あるいは官能基量に調整した重合体ブロック(A)とするため、末端官能化剤を用いることができる。
例えば、上述のポリアミドのプレポリマーに、末端官能化剤を反応させることによりポリアミドの末端を変換することができる。また、原料を仕込む段階でジカルボン酸単位及びジアミン単位のうちどちらか一方を過剰とすることでポリアミドの末端を変換することも可能である。重合体ブロック(A)の末端を、所望する官能基あるいは官能基量に調整することで、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)とをより良好に結合することができる。末端官能化剤に由来する単位は、重合体ブロック(A)に含まれるものとする。
【0051】
なお、上述した半芳香族ポリアミドの製造方法により得られる半芳香族ポリアミドが、所望する官能基あるいは官能基量を有する場合、末端官能化剤を用いなくてもよい。すなわち、この場合、末端官能化剤を用いずに、重合体ブロック(A)を構成する重合体と、重合体ブロック(B)を構成する重合体とを反応させることにより、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)とを良好に結合させることができる。
なお、後述する半芳香族ポリアミドの活性末端官能基量の調整は、例えば、半芳香族ポリアミドの製造において、反応原料に含まれるカルボキシル基量とアミノ基量とを調整することで行うことができる。
【0052】
末端官能化剤としては、本発明の効果を損なわない限りにおいて制限はなく、ポリアミドの末端に、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、スルホニル基、ハロゲン原子、ビニル基、ビニリデン基などの官能基を導入することができるものが挙げられる。
【0053】
本実施態様において末端官能化剤としては、ジカルボン酸及びジアミンからなる群より選ばれる化合物を用いることが好ましい。この場合、重合体ブロック(A)は、前記ポリアミドに由来する構成単位と、ジカルボン酸及びジアミンからなる群より選ばれる化合物に由来する構成単位とを含むことになる。
末端官能化剤として用いることができるジカルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸等の直鎖状脂肪族ジカルボン酸;
2,2-ジエチルコハク酸、2,2-ジメチルグルタル酸、2-メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸等の分岐状脂肪族ジカルボン酸;
1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、ジフェニルメタン-4,4’-ジカルボン酸、ジフェニルスルホン-4,4’-ジカルボン酸、1,2-ナフタレンジカルボン酸、1,3-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、1,6-ナフタレンジカルボン酸、1,7-ナフタレンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、2,3-フランジカルボン酸、2,4-フランジカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、3,4-フランジカルボン酸等が挙げられる。
【0054】
末端官能化剤として用いることができるジアミンとしては、脂肪族ジアミン及び芳香族ジアミンが挙げられる。
脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,11-ウンデカンジアミン、1,12-ドデカンジアミン、1,13-トリデカンジアミン、1,14-テトラデカンジアミン、1,15-ペンタデカンジアミン、1,16-ヘキサデカンジアミン、1,17-ヘプタデカンジアミン、1,18-オクタデカンジアミン等の直鎖状脂肪族ジアミン;
1,2―プロパンジアミン、1-ブチル-1,2-エタンジアミン、1,1-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、1-エチル-1,4-ブタンジアミン、2-エチル-1,4-ブタンジアミン、1,2-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、1,3-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、1,4-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、2-メチル-1,3-プロパンジアミン、2-メチル-1,4-ブタンジアミン、2,3-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、3-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2-エチル-1,5-ペンタンジアミン、2-プロピル-1,5-ペンタンジアミン、2-ブチル-2-エチル-1,5-ペンタンジアミン、2,5-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、3,3-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,2-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-エチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-プロピル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4-ジエチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-エチル-1,7-ヘプタンジアミン、2-プロピル-1,7-ヘプタンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、3-メチル-1,8-オクタンジアミン、1,3-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、1,4-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、2,4-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、3,4-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、4,5-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、2,2-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、3,3-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、4,4-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、2-エチル-1,8-オクタンジアミン、2-メチル-1,9-ノナンジアミン、5-メチル-1,9-ノナンジアミン等の分岐状脂肪族ジアミン;
1,2-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-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、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)ピペラジン等の脂環式ジアミン;等が挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、例えば、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-キシリレンジアミン、m-キシリレンジアミン、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エーテル、4,4’-メチレンジ-2,6-ジエチルアニリン等が挙げられる。
上記末端官能化剤は、1種のみでもよいし、2種以上でもよい。
【0055】
(活性末端官能基含量)
本発明において、「活性末端官能基含量」とは、ポリアミドブロック共重合体に含まれる重合体ブロック(A)の活性末端官能基の含有量であり、半芳香族ポリアミドの活性末端官能基の合計含有量が、重合体ブロック(A)の活性末端官能基含量となる。「活性末端官能基」とは、重合体ブロック(B)の末端官能基に対し反応活性を示す官能基であり、アミノ基及びカルボキシル基等が挙げられる。
末端官能化剤を用いて半芳香族ポリアミドの末端を変換した場合、「活性末端官能基含量」は、末端官能基を変換後の活性末端官能基の含有量である。例えば、末端にアミノ基を有する半芳香族ポリアミドを、末端官能化剤を用いてカルボキシル基へ変換する場合、変換後の末端カルボキシル基及び変換されなかった末端アミノ基の合計含有量が、重合体ブロック(A)の活性末端官能基含量となる。
【0056】
重合体ブロック(A)の活性末端官能基含量は、重合体ブロック(B)の末端官能基に対して十分に反応し得る官能基含量であればよく、好ましくは5μmol/g以上又は50~5,000μmol/g、より好ましくは75~4,500μmol/g、さらに好ましくは100~4,000μmol/g、よりさらに好ましくは120~4,000μmol/g、よりさらに好ましくは150~3,000μmol/g、よりさらに好ましくは200~2,000μmol/g、よりさらに好ましくは250~1,500μmol/g、よりさらに好ましくは300~1,250μmol/gである。活性末端官能基含量が5μmol/g以上であれば、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)との相容性に優れ、ポリアミドブロック共重合体の柔軟性をより一層向上させることができる。また、上記活性末端官能基含量が5,000μmol/g以下であれば、ポリアミドブロック共重合体の耐熱性をより一層向上させることができる。
本明細書でいう活性末端官能基含量は、ポリアミド(末端官能化剤を用いた場合は変換後のポリアミド)が1g中に含有する活性末端官能基の量(単位:μmol)を指し、指示薬を用いた中和滴定法および電位差滴定法より求めることができる。
【0057】
<重合体ブロック(B)>
重合体ブロック(B)は、ガラス転移温度が20℃以下である。
ガラス転移温度が20℃を超えると、ポリアミドブロック共重合体は優れた柔軟性を有することが困難になる。
重合体ブロック(B)のガラス転移温度は、ポリアミドブロック共重合体に室温で優れた柔軟性を発現しやすい観点から、好ましくは0℃以下、より好ましくは-20℃以下である。重合体ブロック(B)のガラス転移温度は低い程好ましいが、耐熱性の観点から、-120℃以上であってもよい。
すなわち、重合体ブロック(B)のガラス転移温度は、好ましくは-120~20℃である。
本発明において、ガラス転移温度は、示差走査熱量分析(DSC)装置を用い、2℃/分の速度で昇温した時に現れる変曲点の温度として求めることができる。より具体的には、後述する実施例に記載した方法により求めることができる。または、上記方法によりガラス転移温度を測定することが困難である場合、上記ガラス転移温度は、文献値あるいはメーカーの測定結果を採用することができる。ただし、ガラス転移温度は、後述する実施例に記載した方法により求める値を優先的に採用する。
【0058】
[重合体単位]
重合体ブロック(B)を構成する重合体としては、例えば、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリシロキサン等の酸素原子含有重合体(以下、「酸素原子含有重合体」という。)が挙げられる。ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリシロキサンの詳細については、後述する。酸素原子含有重合体は、好ましくは、主鎖中に酸素原子を含む。重合体ブロック(B)は、主鎖中に酸素原子、好ましくはエーテル結合を含むことによって柔軟性の発現により効果的に寄与する。
ポリアミドブロック共重合体が優れた柔軟性を得やすい観点から、重合体ブロック(B)における、酸素原子含有重合体に由来する構成単位の含有割合は、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上であり、100モル%であってもよい。また、重合体ブロック(B)における酸素原子含有重合体に由来する構成単位の含有割合は、100モル%以下であってもよい。
すなわち、重合体ブロック(B)における酸素原子含有重合体に由来する構成単位の含有割合は、好ましくは50~100モル%である。
【0059】
上記酸素原子含有重合体の中でも優れた柔軟性を付与しやすい観点から、ポリエーテルが好ましい。
なお、重合体ブロック(B)において、上記酸素原子含有重合体に由来する構成単位以外の構成単位は、本発明の効果を得ることができれば制限されない。
【0060】
また、重合体ブロック(B)は、アミノ基又はカルボキシル基を末端基として有する重合体に由来する構成単位を50モル%以上含むことが好ましい。
重合体ブロック(B)は、アミノ基又はカルボキシル基を末端基として有する重合体に由来する構成単位を50モル%以上含むことによって重合体ブロック(A)との反応性の観点で好ましい。
反応性の観点から、重合体ブロック(B)における、アミノ基又はカルボキシル基を末端基として有する重合体に由来する構成単位の含有割合は、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上であり、100モル%であってもよい。また、重合体ブロック(B)におけるアミノ基又はカルボキシル基を末端基として有する重合体に由来する構成単位の含有割合は、100モル%以下であってもよい。
すなわち、重合体ブロック(B)におけるアミノ基又はカルボキシル基を末端基として有する重合体に由来する構成単位の含有割合は、好ましくは50~100モル%である。
重合体ブロック(B)において、上記アミノ基又はカルボキシル基を末端基として有する重合体に由来する構成単位以外の構成単位は、本発明の効果を得ることができれば制限されない。
【0061】
〈ポリエーテル〉
本実施態様において「ポリエーテル」は、ポリエーテルポリオールを意味し、ポリエーテルポリオールのアミン誘導体及びカルボキシル誘導体等の誘導体も含む。ポリエーテルは、1種又は2種以上を用いることができる。酸素原子含有重合体が、ポリエーテルポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体である場合、重合体ブロック(B)は、ポリエーテルポリオール又はそのカルボキシル誘導体若しくはそのアミン誘導体に由来する構成単位を含むことになる。好ましくは、重合体ブロック(B)は、ポリエーテルポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体に由来する構成単位を50モル%以上含む。
ポリエーテルとしては、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリトリメチレンエーテルグリコール(PO3G)、ポリ(オキシブチレン)グリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、ポリ(3-アルキルテトラヒドロフラン)、特にポリ(3-メチルテトラヒドロフラン)(ポリ(3MeTHF))、ポリペンタメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール、ポリオクタメチレンエーテルグリコール等、及びそれらの共重合体等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
【0062】
ポリエーテルのアミン誘導体及びカルボキシル誘導体としては、例えば、ポリエーテルジアミン及びポリエーテルジカルボン酸等が挙げられる。中でも、重合体ブロック(A)をハードセグメントとするポリアミドブロック共重合体に、より優れた柔軟性を付与し、また、ポリアミドブロック共重合体に、優れた耐薬品性を発現させることが期待できる観点から、ポリエーテルジアミンが好ましい。
ポリエーテルジアミンとしては、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリトリメチレンエーテルグリコール(PO3G)、ポリ(オキシブチレン)グリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、ポリ(3-アルキルテトラヒドロフラン)、特にポリ(3-メチルテトラヒドロフラン)(ポリ(3MeTHF))、ポリペンタメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール、ポリオクタメチレンエーテルグリコール等、及びそれらの共重合体の2つの末端にアミノ基を有するポリエーテルジアミン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。このようなポリエーテルジアミンは、例えば、ポリエーテルジオールのシアノアセチル化によって得ることができる。
【0063】
ポリエーテルジカルボン酸としては、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリトリメチレンエーテルグリコール(PO3G)、ポリ(オキシブチレン)グリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、ポリ(3-アルキルテトラヒドロフラン)、特にポリ(3-メチルテトラヒドロフラン)(ポリ(3MeTHF))、ポリペンタメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール、ポリオクタメチレンエーテルグリコール等、及びそれらの共重合体の2つの末端にカルボキシル基を有するポリエーテルジカルボン酸等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
【0064】
〈ポリエステル〉
本実施態様において「ポリエステル」は、ポリエステルポリオールを意味し、ポリエステルポリオールのアミン誘導体及びカルボキシル誘導体等の誘導体も含む。ポリエステルは、1種又は2種以上を用いることができる。酸素原子含有重合体が、ポリエステルポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体である場合、重合体ブロック(B)は、ポリエステルポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体に由来する構成単位を含むことになる。
ポリエステルとしては、例えば、ポリ(カプロラクトン)、ポリ(メチルバレロラクトン)、ポリ(ブチレンアジペート)、ポリ(エチレンアジペート)、ポリ(メチルペンタンジオールアジペート)、ポリ(ブチレン-1,4-ヘキサンジオール-1,6-アジペート)等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
【0065】
上記ポリエステルは、例えば、ジカルボン酸と多価アルコールとの重縮合によって製造されるものを用いることができる。
ジカルボン酸としては、例えば、1,4-シクロヘキシルジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、及び1,18-オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、パルミトレイン酸、及びエライジン酸等の不飽和脂肪酸から選択される1種又は2種からなるダイマー脂肪酸等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-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、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
【0066】
ポリエステルにおける上記アミン誘導体としては、例えば、ポリエステルポリオール等の末端にアミノ基を導入したもの等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
また、ポリエステルにおける上記カルボキシル誘導体としては、例えば、ポリエステルポリオール等の末端にカルボキシル基を導入したもの等が挙げられる。上記カルボキシル誘導体は、末端に少なくとも1つのカルボキシル基を有していればよく、例えば、全ての末端にカルボキシル基を有していてもよく、末端にカルボキシル基及び水酸基の両方を有していてもよい。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
【0067】
〈ポリカーボネート〉
本実施態様において「ポリカーボネート」は、ポリカーボネートポリオールを意味し、ポリカーボネートポリオールのアミン誘導体及びカルボキシル誘導体等の誘導体も含む。ポリカーボネートは、1種又は2種以上を用いることができる。酸素原子含有重合体が、ポリカーボネートポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体である場合、重合体ブロック(B)は、ポリカーボネートポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体に由来する構成単位を含むことになる。
ポリカーボネートとしては、例えば、ポリ(ヘキサンジオール-1,6-カーボネート)、ポリテトラヒドロフランカーボネート等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
【0068】
また、ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、炭酸エステルと、多価アルコールとのエステル化反応によって製造されるもの、あるいは多価アルコールとホスゲンを反応させる界面重縮合法によって製造されるものを用いることができる。ポリカーボネートポリオールは1種又は2種以上を用いることができる。
炭酸エステルとしては、例えば、メチルカーボネート、エチルカーボネート、フェニルカーボネート等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-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、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
【0069】
ポリカーボネートにおける上記アミン誘導体としては、例えば、ポリカーボネートポリオール等の末端にアミノ基を導入したもの等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
また、ポリカーボネートにおける上記カルボキシル誘導体としては、例えば、ポリカーボネートポリオール等の末端にカルボキシル基を導入したもの等が挙げられる。上記カルボキシル誘導体は、末端に少なくとも1つのカルボキシル基を有していればよく、例えば、全ての末端にカルボキシル基を有していてもよく、末端にカルボキシル基及び水酸基の両方を有していてもよい。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
【0070】
〈ポリシロキサン〉
本実施態様において「ポリシロキサン」は、ポリシロキサンポリオールを意味し、ポリシロキサンポリオールのアミン誘導体及びカルボキシル誘導体等の誘導体も含む。ポリシロキサンは、1種又は2種以上を用いることができる。酸素原子含有重合体が、ポリシロキサンポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体である場合、重合体ブロック(B)は、ポリシロキサンポリオール又はそのアミン誘導体若しくはそのカルボキシル誘導体に由来する構成単位を含むことになる。
ポリシロキサンとしては、例えば、下記式(X)で表される繰り返し単位を有するポリオルガノシロキサンの末端に水酸基を有する化合物が挙げられる。具体的には、ポリジメチルシロキサンジオール、ポリジフェニルシロキサンジオール、ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサンジオール、ポリフェニルメチルシロキサンジオール、ポリジエチルシロキサンジオール、ポリジビニルシロキサンジオール、ポリビニルメチルシロキサンジオール、ポリ(5-ヘキセニル)メチルシロキサンジオール等が挙げられる。
【0071】
【0072】
式(X)中のR及びR’は、有機基であり、同一であってもよく、異なっていてもよい。上記有機基は、本発明の効果を損なわない限りにおいて制限されないが、例えば、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、及びオクチル基等の炭素数1~8のアルキル基;ビニル基、アリル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-メチルビニル基、1-メチルアリル基等の炭素数1~5のアルケニル基;シクロヘキシル基等の脂環式アルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ベンジル基、及び2-フェニルエチル基等のアリール基;等が挙げられる。
【0073】
ポリシロキサンにおける上記アミン誘導体としては、例えば、ポリシロキサンポリオール等の末端にアミノ基を導入したもの等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
また、ポリシロキサンにおける上記カルボキシル誘導体としては、例えば、ポリシロキサンポリオール等の末端にカルボキシル基を導入したもの等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
【0074】
[分子量]
重合体ブロック(B)の数平均分子量は、好ましくは100以上、150以上又は200以上、より好ましくは300以上又は400以上であり、柔軟性、特には引張特性により優れるポリアミドブロック共重合体を得る観点からは、500以上、700以上、800以上としてもよい。また、重合体ブロック(B)の数平均分子量は、重合体ブロック(A)との重合反応が良好に進行する限り制限されないが、例えば、7,000以下、6,000以下又は5,000以下であってもよい。すなわち、重合体ブロック(B)の数平均分子量は、好ましくは100~7,000、より好ましくは200~5,000である。上記数値範囲内であれば、重合体ブロック(A)との重合反応が良好に進行し、ポリアミドブロック共重合体の柔軟性が優れるため、引張特性がより一層優れる傾向にある。
【0075】
<ポリアミドブロック共重合体の製造方法>
本実施態様のポリアミドブロック共重合体の製造方法は、上述した半芳香族ポリアミドに由来する構成単位を50モル%以上含有する重合体ブロック(A)を構成する重合体と、上述したガラス転移温度が20℃以下である重合体ブロック(B)を構成する重合体とを混合し重合することが好ましい。また、本実施態様のポリアミドブロック共重合体の製造方法は、上記末端官能化剤及び/又は上記末端封止剤を使用してもよい。
例えば、上記重合体ブロック(A)を構成するモノマーと、必要に応じて上記末端封止剤及び/又は末端官能化剤とを混合し、その混合物を溶融重合することで末端官能基を調整した、重合体ブロック(A)を構成する重合体を得た後、次いで上記重合体ブロック(B)を構成する重合体を添加して溶融重合することでポリアミドブロック共重合体を製造してもよい。
第1の具体例を挙げると、上記重合体ブロック(A)の重合段階で必要に応じて上記末端封止剤の存在下で溶融重合することで末端官能基を調整した、重合体ブロック(A)を構成する重合体と、上記重合体ブロック(B)を構成する重合体とを、必要に応じて上記末端封止剤の存在下でドライブレンドし、その混合物を溶融混練することでポリアミドブロック共重合体を製造してもよい。
第2の具体例を挙げると、上記重合体ブロック(A)を構成する重合体と、必要に応じて上記末端官能化剤及び/又は上記末端封止剤とを反応させたのちに粉砕を行うことで重合体ブロック(A)の末端官能基を調整し、次いで上記重合体ブロック(B)を構成する重合体を添加してドライブレンドし、その混合物を溶融重合してもよい。
第3の具体例を挙げると、上記重合体ブロック(A)を構成する重合体と、必要に応じて上記末端官能化剤及び/又は上記末端封止剤とを溶融混練機の上部ホッパーから投入して反応させたのちに、上記重合体ブロック(B)を押出機下流側のサイドフィード口から添加することで段階的に溶融押出重合してもよい。
【0076】
重合方法として、通常、溶融重合法、固相重合法、溶融押出重合法などの方法を採用することができる。溶融重合法又は溶融押出重合法ののちに固相重合法を組み合わせてもよい。溶融押出重合法としては単軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどを使用して溶融混練する方法が好ましく採用される。溶融混練条件は特に限定されないが、例えば、ポリアミドの融点よりも0~60℃程度高い温度範囲で、約1~120分間溶融混練する方法が、本発明の効果をより一層発現させやすくなる観点で好ましい。
【0077】
<質量比(A)/(B)>
本実施態様のポリアミドブロック共重合体において、重合体ブロック(B)に対する重合体ブロック(A)の質量比(A)/(B)は、1/99~99/1が好ましく、5/95~95/5が好ましく、10/90~95/5がより好ましく、20/80~95/5がさらに好ましく、40/60~90/10がよりさらに好ましく、50/50~85/15がよりさらに好ましく、60/40~85/15がよりさらに好ましい。質量比(A)/(B)が上記範囲内であればポリアミドブロック共重合体は優れた耐熱性と柔軟性を両立しやすくなり好ましい。
【0078】
<重合体ブロックの含有割合>
ポリアミドブロック共重合体の全量100質量%中における、重合体ブロック(A)の含有量は、引張特性等の物性に優れるポリアミドブロック共重合体を得る観点から、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、さらに好ましくは46質量%以上、よりさらに好ましくは49質量%以上又は50質量%以上である。ポリアミドブロック共重合体の全量100質量%中における、重合体ブロック(A)の含有量は、伸びに優れるポリアミドブロック共重合体を得る観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは88質量%以下又は85質量%以下である。
ポリアミドブロック共重合体の全量100質量%中における、重合体ブロック(B)の含有量は、伸びに優れるポリアミドブロック共重合体を得る観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは12質量%以上又は15質量%以上であり、場合によっては20質量%以上、25質量%以上であってもよい。ポリアミドブロック共重合体の全量100質量%中における、重合体ブロック(B)の含有量は、引張特性等の物性に優れるポリアミドブロック共重合体を得る観点から、好ましくは60質量%以下、より好ましくは55質量%以下、さらに好ましくは54質量%以下又は51質量%以下である。
ポリアミドブロック共重合体の全量100質量%中における、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)の総量は、例えば、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、強度と伸びのバランスに優れるポリアミドブロック共重合体を得る観点から、好ましくは85質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。
【0079】
<ポリアミドブロック共重合体の分子量>
ポリアミドブロック共重合体の数平均分子量は、好ましくは50,000以下又は3,000~50,000、より好ましくは3,000~40,000、さらに好ましくは4,000~30,000、さらに好ましくは4,500~25,000、よりさらに好ましくは5,000~20,000である。分子量が高い程耐熱性に優れるが、成形加工性が低下する傾向がある。上記数値範囲内であれば、ポリアミドブロック共重合体の耐熱性をより一層向上させることができかつ良好な成形加工性が期待できる。
ポリアミドブロック共重合体の重量平均分子量は、好ましくは500,000以下又は30,000~500,000、より好ましくは40,000~300,000、より好ましくは50,000~280,000、さらに好ましくは75,000~250,000、よりさらに好ましくは100,000~230,000であり、120,000~200,000であってもよい。上記数値範囲内であれば、ポリアミドブロック共重合体はより強靭な材料特性を示しかつ良好な成形加工性が期待できる。
ポリアミドブロック共重合体の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)は、好ましくは2.0~20.0、より好ましくは3.0~17.0又は3.0~15.0であり、さらに好ましくは3.5~14.0、3.5~13.8又は3.5~12.0である。分子量分布が上記数値範囲内であれば、ポリアミドブロック共重合体の耐熱性をより一層向上させることができかつ良好な成形加工性が期待できる。
【0080】
<ポリアミドブロック共重合体の引張破断強度及び引張破断伸び>
本実施態様のポリアミドブロック共重合体について、JIS K 7161-1:2014に準じて測定した引張破断強度は、好ましくは5MPa以上、より好ましくは10MPa以上、さらに好ましくは20MPa以上であり、よりさらに好ましくは30MPa以上であり、40MPa以上とすることもできる。
本実施態様のポリアミドブロック共重合体について、JIS K 7161-1:2014に準じて測定した引張破断伸びは、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは100%以上であり、さらに好ましくは155%以上であり、よりさらに好ましくは200%以上であり、よりさらに好ましくは250%以上であり、300%以上とすることもできる。
上記引張破断伸びの数値が大きい程、ポリアミドブロック共重合体はより一層優れた引張特性を有するといえる。
上記引張破断強度及び引張破断伸びは、より具体的には、後述する実施例に記載した方法により求めることができる。
【0081】
≪ポリアミドブロック共重合体組成物≫
本実施態様の一つとして、上記ポリアミドブロック共重合体を含むポリアミドブロック共重合体組成物とすることができる。
ポリアミドブロック共重合体組成物は、上記ポリアミドブロック共重合体に、ポリアミドブロック共重合体以外の成分を添加することによって製造される。上記成分としては、例えば、酸化防止剤、オゾン亀裂防止剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、耐加水分解安定剤、充填剤、結晶核剤、強化剤、カーボンブラック、顔料、無機染料、有機染料、着色剤、着色防止剤、ゲル化防止剤、艶消剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、離型剤、収縮抵抗剤、相容化剤、難燃剤、難燃助剤、発泡剤等の添加剤が挙げられる。
これらは1種のみ含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
上記添加剤の含有量は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、ポリアミドブロック共重合体100質量部に対して、0.02~200質量部にすることができる。
上記添加剤の添加方法としては、例えば、ポリアミドブロック共重合体の重合時に添加する方法、ポリアミドブロック共重合体にドライブレンドし溶融混練する方法などが挙げられる。
【0082】
[ポリアミドブロック共重合体組成物の製造方法]
ポリアミドブロック共重合体組成物の製造方法に特に制限はなく、ポリアミドブロック共重合体及び上記添加剤を均一に混合することのできる方法を好ましく採用することができる。混合は、通常、単軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどを使用して溶融混練する方法が好ましく採用される。溶融混練条件は特に限定されないが、例えば、ポリアミドブロック共重合体の融点よりも0~60℃程度高い温度範囲で、約1~120分間溶融混練する方法が挙げられる。
【0083】
≪成形体≫
本実施態様の一つとして、上記ポリアミドブロック共重合体又は上記ポリアミドブロック共重合体組成物で形成された成形体とすることができる。
本実施態様の成形品は、電気電子部品、自動車部品、産業部品、繊維、フィルム、シート、家庭用品、その他の任意の形状及び用途の各種成形品として使用することができる。
【0084】
<成形体の製造方法>
成形体の製造方法は特に制限はなく、従来からの各種成形法、例えば射出成形、ブロー成形、プレス成形、押出成形、カレンダー成形、真空成形、圧空成形、ビーズ成形、バッチ発泡成形等が挙げられる。成形体の態様としては、例えば、ペレット、シート、プレート、パイプ、チューブ、棒状体、粒状体、発泡体(フォーム)等が挙げられる。
【0085】
<用途>
本実施態様のポリアミドブロック共重合体及びポリアミドブロック共重合体組成物は、引張特性等の物性に優れ得ることから、当該特性が求められる幅広い分野で利用できる。例えば、本実施態様のポリアミドブロック共重合体及びポリアミドブロック共重合体組成物は、電気電子部品、自動車部品、産業資材部品、工業用部品、日用品、家庭用品用、スポーツ用部品、レジャー用部品及び医療用部品などの各種部品材料として幅広く利用できる。特に射出成形による複雑形状部品、ブロー成形による中空成形部品、押出成形によるホース及びチューブ形状部品やフィルム及びシート、射出及び/又は押出発泡成形による軽量部材や断熱材料、並びに樹脂改質用添加剤として応用可能である。射出成形、ブロー成形、プレス成形、押出成形、カレンダー成形、真空成形、圧空成形、ビーズ成形又はバッチ発泡成形による発泡体としても応用可能である。
電子電機部品の中で更に具体的には、携帯電話及びゲーム機ヒンジ部、カメラ用グリップ、プリンタートラクターベルト、電線被覆、家電製品用チューブ等への材料として利用できる。
自動車部品の中で更に具体的には、等速ジョイントブーツ用部品、カールコード、エアバックドア、油圧ホース、シフトレバー、ケーブルライナー、自動車用ベルト、フューエルテザーキャップ、ドアロック、ステアリングスイッチ、シートロック、アクセルペダル、エアダクト、エアレスタイヤ、タイヤ骨格体、タイヤ用インナーライナー等への材料として利用できる。
産業資材部品及び/又は工業用部品の中で更に具体的には、水中ポンプ、シール部材、ブッシュ、チューブ、スパイラルチューブ、ダイヤフラム、モップジョイント、ノイズレスギア、マンドレル、フィルム、不織布、モノフィラメント、ボールジョイントシート、レジスターロッド、消防ホース、コンベアベルト、プーリー、ワイヤーケーブル等への材料として利用できる。
日用品及び/又は家庭用品用の中で更に具体的には、ヘアードライヤーブラシ、マニキュアケース、ホットカーラー、ファスナー引手、ボビンケース、コンソールシャッター、コルゲートチューブ、コルゲートホース、枕用クッション材、マットレス用クッション材、椅子用クッション材等への材料として利用できる。
スポーツ用部品の中で更に具体的には、ランニングシューズ、スパイクシューズ、スキーブーツ等への材料として利用できる。
医療用部品の中で更に具体的には、医療用カテーテル、ウェアラブルデバイス、光学製品、アイケア用部品等への材料として利用できる。
【0086】
<発泡体>
上記成形体の有利な態様の一つは、発泡体(フォーム)である。そこで、フォームについて説明する。
フォームを製造する方法は、例えば、(1)押出、(2)架橋、(3)発泡、(4)膨張プロセス及び(5)成形の工程を含む。(1)押出の工程においては、必要に応じて、混合、混練を行う。(2)架橋としては、化学的架橋及び物理的架橋の少なくとも一方を行う。(3)発泡の工程においては、発泡剤、例えば有機発泡剤を用いてもよいし、また、過飽和ガス、好ましくは不活性ガスを用いてもよいし、発泡剤及び過飽和ガスの双方を用いてもよい。(4)膨張プロセスとして、例えばオーブン内において自由膨張を実施してもよいし、例えば金型内において制限膨張を実施してもよい。(5)成形は、バッチ式で行ってもよいし、連続式で行ってもよい。成形方法としては、例えば、プレス成形、真空成形、型押し、オーバーインジェクションが挙げられる。フォームを製造する方法は、上記の例に限られるものではない。フォームを製造するために、上記工程に代えて又は上記工程に加えて、射出成形、ブロー成形、押出成形、カレンダー成形、圧空成形、ビーズ成形、バッチ発泡成形のいずれを行ってもよいし、切断、打抜き、削出し、及びコーティング(例えば、粘着コーティング、押出コーティング)のいずれを行ってもよい。
フォームの用途としては、サッカーボール、スポーツグローブパッド(ゴールキーパー、ボクシングなどのパッド)、イマーションスーツ、ゴルフクラブグリップ、卓球ラケット用反発層、スキーストック、スポーツバットのグリップ、スノーボード或いはウインドサーフィンパッド、サドル(例えば自転車用サドル)、クッション(例えば、スキーリフトシートのクッション、枕のクッション、マットレスのクッション、椅子のクッションなど)、スキー靴の部材;滑り止めコーティングテープ;下着用品(例えばブラジャーのカップ);マウスパッド、ソフトキーボード、ボタン;用品トレイ(例えば自動車用品トレイ);ガスケット;フレキソ印刷ロール;片面粘着コーティングテープ、両面粘着コーティングテープ;整形外科用インソール或いはインレー、履物インソール或いは中敷き、履物中底、履物ライニング、防水、通気性インソール或いは中底、履物シャフト或いはヒールインサート、前肢インサート;経皮パッド、経皮吸収パッド、創傷治療プラスター;スポーツウェア、衣料のライニングが挙げられる。
【実施例0087】
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0088】
<測定及び評価方法>
以下の方法により、各種物性を測定又は評価した。
【0089】
[分子量]
合成例で製造した半芳香族ポリアミド、重合体ブロック(B)として用いるポリエーテル、並びに、実施例及び比較例で得られたポリアミドブロック共重合体をそれぞれ試料とし、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により標準ポリメチルメタクリレート換算分子量として、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)1kgに対して0.85gの割合でトリフルオロ酢酸ナトリウムを溶解させたHFIP溶液を溶離液として用いた。試料を樹脂換算で1.5mg計量し、3mLの上記溶離液に溶解させ、当該溶離液を0.4μmのメンブランフィルターに通して測定サンプルを作製した。測定条件は以下の通りとした。
(測定条件)
装置:HLC-8320GPC(東ソー株式会社製)
カラム:TSK gel Super HM-H(東ソー株式会社製)2本を直列に連結した。
溶離液:0.085質量%トリフルオロ酢酸ナトリウム/HFIP溶液
流速:0.5mL/分(リファレンスカラム:0.25mL/分)
サンプル注入量:30μL
カラム温度:40℃
標準ポリメチルメタクリレート:ShodexStandard M-75(昭和電工株式会社),Polymethlmethacrylate分子量1010及び分子量535(アジレント・テクノロジー株式会社)
検出器:UV(254nm)検出器、UV(210nm)検出器
【0090】
[末端アミノ基含量([NH2])の測定]
合成例で製造した半芳香族ポリアミドを試料として、試料1gをフェノール35mLに溶解し、メタノールを3mL混合し、試料溶液とした。チモールブルーを指示薬とし、0.01又は0.1規定のHCl水溶液を使用した滴定を実施し、末端アミノ基含量([NH2]、単位:μmol/g)を測定した。
【0091】
[末端カルボキシル基含量([COOH])の測定]
合成例で製造した半芳香族ポリアミドを試料として、試料0.5gをオルトクレゾール40mLに溶解し、試料溶液とした。電位差滴定装置を使用し、下記測定条件によって、0.01又は0.1規定のKOH/EtOH溶液を使用した滴定を実施し、末端カルボキシル基含量([COOH]、単位:μmol/g)を測定した。
(測定条件)
測定装置:MCU-710M/S(京都電子工業株式会社製)
測定ユニット:AT-710
メインコントロールユニット:MCU-710
末端官能化剤として用いるアジピン酸及びテレフタル酸の末端カルボキシル基含量([COOH]、単位:μmol/g)は、1分子あたりカルボキシル基を2つ有することに基づき、分子量から計算によって求めた。
【0092】
[融点]
合成例で製造した半芳香族ポリアミドを試料とし、これらの融点は、TAインスツルメント社製示差走査熱量分析装置「DSC25」を使用して測定した。
融点は、ISO11357-3(2011年第2版)に準拠して測定を行った。具体的には、窒素雰囲気下で、30℃から340℃へ10℃/分の速度で試料を加熱し、340℃で5分間保持して試料を完全に融解させた後、10℃/分の速度で50℃まで冷却し50℃で5分間保持した。再び10℃/分の速度で340℃まで昇温した時に現れる融解ピークのピーク温度を融点(℃)とし、融解ピークが複数ある場合は最も高温側の融解ピークのピーク温度を融点(℃)とした。
【0093】
[Tm0(融点),Tm1,Tm2,Tm2-Tm1]
(1)DSC曲線の作成
実施例及び比較例で得られたポリアミドブロック共重合体をそれぞれ試料とし、TAインスツルメント社製示差走査熱量分析装置「DSC25」を使用して下記の条件Aで測定される2回目の昇温時のDSC曲線を作成した。DSC曲線は、0.1秒ごとに取得されたデータをプロットすることにより作成されたものであった。
〈条件A〉:
ISO11357-3(2011年第2版)に準じて、窒素雰囲気下で、30℃から340℃へ10℃/分の速度で試料を加熱し、340℃で5分間保持して試料を完全に融解させた後、10℃/分の速度で50℃まで冷却し50℃で5分間保持した。再び10℃/分の速度で340℃まで昇温した。
(2)Tm2-Tm1
上記DSC曲線において、最大吸熱ピークのピークトップ温度をTm0(融点)とした。次に、50℃及び340℃の2点間を結ぶ直線をベースラインとし、上記ピークトップ温度Tm0において、吸熱ピークトップからベースラインまでを結ぶ、DSC曲線のグラフの縦軸と平行する線分の距離をLとした。DSC曲線からベースラインまでを結ぶ、DSC曲線のグラフの縦軸と平行する線分の距離が(1/2)Lとなる、DSC曲線のグラフの縦軸と平行する線分を特定し、当該線分とDSC曲線との交点(
図1に示すQ1及びQ2)を特定した。低温側の上記交点Q1における熱量を示すDSC曲線の温度をTm1とし、高温側の上記交点Q1における熱量を示すDSC曲線の温度をTm2とし、(Tm2-Tm1)を求めた。
【0094】
[引張破断強度及び引張破断伸び]
実施例及び比較例で得られたポリアミドブロック共重合体を、Xplore Instruments社製の卓上型小型混練機・射出成形機(「Xplore MC15」)を用いて、ポリアミドブロック共重合体の融点よりも20℃高いシリンダー温度で3分間溶融混練したのち、射出成形機Tランナー金型の金型温度140℃、射出圧力1.0barの条件下で、引張り評価用の小型試験片タイプ1BA(2mm厚、全長75mm、平行部幅5mm)を作製した。得られたポリアミドブロック共重合体の小型試験片タイプ1BAを140℃の乾燥機内に6時間静置した後、インストロン社製インストロン万能試験機「5566型」を使用して、JIS K 7161-1:2014に準じて23℃で引張破断強度及び引張破断伸びを測定した。
具体的には、チャック間距離50mm、ひずみ0~0.3%の領域では試験速度0.25mm/minとし、その後、ひずみ0.3%以上の領域では試験速度50mm/minとした。なお、引張破断伸びは、JIS K 7161-1:2014の方法Aによる呼びひずみの値を採用した。
【0095】
<各材料>
実施例及び比較例で用いた各材料は次のとおりである。
【0096】
<重合体ブロック(A)>
重合体ブロック(A)の構成要素として、下記合成例で製造したPA-1~PA-4を使用した。
【0097】
[合成例1]
半芳香族ポリアミド(PA-1)の製造
テレフタル酸1017.6g(6.13モル)、1,9-ノナンジアミン(表3中のC9DA)/2-メチル-1,8-オクタンジアミン(表3中のMC8DA)(モル比50/50)の混合物988.2g(6.24モル)、安息香酸18.2g(0.15モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物2.0g(原料の総質量に対して0.1質量%)及び蒸留水788mLを内容積5Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間撹拌し、3時間かけてオートクレーブ内部の温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は2.0MPaまで昇圧した。そのまま2時間、圧力を2.0MPaに保ちながら加熱を続け、水蒸気を徐々に抜いて反応させた。さらに1時間反応させて、半芳香族ポリアミドであるプレポリマーを得た。得られたプレポリマーを、120℃、減圧下で24時間乾燥し、1mm以下の粒径まで粉砕した。このプレポリマーを「PA-1」と略称する。半芳香族比率(単位:%)を表1に示す。
【0098】
[合成例2]
半芳香族ポリアミド(PA-2)の製造
テレフタル酸1015.6g(6.11モル)、1,9-ノナンジアミン/2-メチル-1,8-オクタンジアミン(モル比80/20)の混合物988.2g(6.24モル)、安息香酸21.2g(0.17モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物2.0g(原料の総質量に対して0.1質量%)及び蒸留水788mLを内容積5Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間撹拌し、3時間かけてオートクレーブ内部の温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は2.0MPaまで昇圧した。そのまま2時間、圧力を2.0MPaに保ちながら加熱を続け、水蒸気を徐々に抜いて反応させた。さらに1時間反応させて、半芳香族ポリアミドであるプレポリマーを得た。得られたプレポリマーを、120℃、減圧下で24時間乾燥し、1mm以下の粒径まで粉砕した。このプレポリマーを「PA-2」と略称する。半芳香族比率を表1に示す。
【0099】
[合成例3]
半芳香族ポリアミド(PA-3)の製造
2,6-ナフタレンジカルボン酸836.7g(3.87モル)、1,9-ノナンジアミン/2-メチル-1,8-オクタンジアミン(モル比85/15)の混合物637.6g(4.03モル)、安息香酸31.8g(0.26モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物1.5g(原料の総質量に対して0.1質量%)及び蒸留水677mLを内容積5Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間撹拌し、3時間かけてオートクレーブ内部の温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は2.0MPaまで昇圧した。そのまま2時間、圧力を2.0MPaに保ちながら加熱を続け、水蒸気を徐々に抜いて反応させた。さらに1時間反応させて、半芳香族ポリアミドであるプレポリマーを得た。得られたプレポリマーを、120℃、減圧下で24時間乾燥し、1mm以下の粒径まで粉砕した。このプレポリマーを「PA-3」と略称する。半芳香族比率を表1に示す。
【0100】
[合成例4]
半芳香族ポリアミド(PA-4)の製造
テレフタル酸193.5g(1.17モル)、アジピン酸8.96g(0.06モル)、1,9-ノナンジアミン/2-メチル-1,8-オクタンジアミン(モル比50/50)の混合物197.5g(1.25モル)、末端封止剤として安息香酸3.7g(0.03モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物0.4g(原料の総質量に対して0.1質量%)及び蒸留水158mLを内容積1Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間撹拌し、3時間かけてオートクレーブ内部の温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は2.0MPaまで昇圧した。そのまま2時間、圧力を2.0MPaに保ちながら加熱を続け、水蒸気を徐々に抜いて反応させた。さらに1時間反応させて、プレポリマーを得た。得られたプレポリマーを、120℃、減圧下で24時間乾燥し、1mm以下の粒径まで粉砕した。このプレポリマーを「PA-4」と略称する。半芳香族比率を表1に示す。半芳香族比率を表1に示す。
【0101】
[末端官能化剤]
また、重合体ブロック(A)の構成要素として、末端官能化剤である次のジカルボン酸モノマーを用いた。なお、末端官能化剤(ジカルボン酸モノマー)により、半芳香族ポリアミドの末端アミノ基は定量的にカルボキシル基へ変換されることを確認した。
・テレフタル酸(表3中、「TA」と略称):東京化成工業株式会社製
・アジピン酸(表3中、「AA」と略称):東京化成工業株式会社製
【0102】
PA-1~PA-4について、前述の各種物性評価を行った。結果を、末端官能化剤の物性と共に表1及び3に示す。
なお、表1中の表記は次のとおりである。
「n/i」は、1,9-ノナンジアミン/2-メチル-1,8-オクタンジアミンのモル比を示す。
「[NH2]」は、末端アミノ基含量を示す。
「[COOH]」は、末端カルボキシル基含量を示す。
【0103】
【0104】
<重合体ブロック(B)>
重合体ブロック(B)として、以下の酸素原子含有重合体を使用した。
[ポリエーテル]
・PE-1:ポリエーテルジアミン(ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール共重合体のジアミン)、シグマアルドリッチ社製、Jeffamine(登録商標)ED-900
・PE-2:ポリエーテルジアミン(ポリオキシテトラメチレンジアミン)、広栄化学株式会社製、PTMGPA-1000
・PE-3:ポリエーテルジアミン(ポリオキシエチレンジアミン)、広栄化学株式会社製、PEGPA-1000
【0105】
重合体ブロック(B)の物性を表2に示す。
なお、表2中の表記は次のとおりである。
「[NH2]」は、末端アミノ基含量を示す。
「Tg」は、下記[ガラス転移温度の測定方法]により測定したガラス転移温度を示す。
なお、「<-70」は、装置測定限界である-70℃以上の範囲での変曲点が確認できなかったため、-70℃未満にガラス転移温度があったことを示す。また、参考値として相応のポリエーテルジオールでのガラス転移温度(文献値に基づく)を表2に併記する。「~-70」は、-80~-60℃の間を示し、「~-85」は-95~-75℃の間を示す。
[ガラス転移温度の測定方法]
重合体ブロック(B)をそれぞれ試料とし、これらのガラス転移温度は、TAインスツルメント社製示差走査熱量分析装置「DSC25」を使用して測定した。
ガラス転移温度は、窒素雰囲気下で、25℃から-90℃へ2℃/分の速度で試料を冷却し、-90℃で10分間保持して試料を完全に冷却させた後、2℃/分の速度で25℃まで昇温した時に現れる変曲点の温度をガラス転移温度(℃)とした。
【0106】
【0107】
<実施例1>
反応に用いる原料は、表3に記載の質量割合で用い反応を行った。
具体的には、発生する揮発性成分を留去できる器具及び真空ポンプを備えた内容積200mLのフラスコに、合成例1の「PA-1」、末端官能化剤としてアジピン酸を加え、200mL/minの窒素気流下で撹拌しながら樹脂温度が280℃となるまで昇温し、この温度で30分保持した。続いて、「PE-1」を添加し、樹脂温度が280℃の条件でさらに1時間撹拌し、留去物を除いた。続いて、反応系を10Paまで減圧し、樹脂温度280℃の条件でさらに1時間撹拌したのち、ポリアミドブロック共重合体を取り出した。表3に示す質量割合(A)/(B)を例示的に説明すると、実施例1においては、末端官能化剤で官能化されたポリアミドPA-1を68質量部(例えば68.5g)に対して、ポリエーテルPE-1を32質量部(例えば31.5g)用いたことを意味する。
【0108】
<実施例2~5>
表3に記載の材料及び質量割合に変更した以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリアミドブロック共重合体を得た。
【0109】
<比較例1>
反応に用いる原料は、表3に記載の質量割合で用い反応を行った。
具体的には、内容積5Lのガラス製ビーカーに、テレフタル酸448.6g(2.70モル)、「PE-2」900.0g(0.9モル)、蒸留水238mL及び次亜リン酸ナトリウム一水和物1.6g(原料の総質量に対して0.1質量%)を室温で均一になるように撹拌した。引き続き、斯かる混合物に、1,9-ノナンジアミン/2-メチル-1,8-オクタンジアミン(モル比70/30)の混合物284.9g(1.80モル)、及び蒸留水171mLを加え、撹拌を継続した。その後、反応液から、均一な塩を得た。得られた塩を内容積5Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間撹拌し、3時間かけてオートクレーブ内部の温度を245℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は3.0MPaまで昇圧した。そのまま2時間加熱を続け、その後冷却し、オートクレーブから反応物を取り出し120℃、減圧下で24時間乾燥し、1mm以下の粒径まで粉砕した。粉砕物40gを200mLのフラスコに移し、200mL/minの窒素気流下で撹拌しながら樹脂温度が300℃となるまで昇温し、反応系を10Paまで減圧し、樹脂温度300℃の条件で3時間撹拌したのち、ポリアミドブロック共重合体を取り出した。
【0110】
上記実施例及び比較例において得られたポリアミドブロック共重合体を用い、各種物性評価を行った。物性評価結果を表3に示す。
【0111】
【0112】
表3の結果から、実施例1~6で得られたポリアミドブロック共重合体は、引張特性に優れることがわかる。一方、比較例1で得られたポリアミドブロック共重合体は、Tm2-Tm1の値が大きく、実施例よりも引張特性に劣る結果となった。
これらの結果から、優れた引張特性を発現させるには、吸熱ピーク形状がシャープでTm2-Tm1が特定の範囲を示すことが重要であると考えられる。
本実施態様のポリアミドブロック共重合体は引張特性等の物性に優れる。そのため、本実施態様のポリアミドブロック共重合体及びポリアミドブロック共重合体組成物は、例えば、電気電子部品、自動車部品、産業資材部品、工業用部品、日用品、衣料品、家庭用品用部品、スポーツ用部品、レジャー用部品及び医療用部品などの各種部品材料として幅広く利用できる。特に射出成形による複雑形状部品、ブロー成形による中空成形部品、押出成形によるホース及びチューブ形状部品やフィルム及びシート、射出及び/又は押出発泡成形による軽量部材や断熱材料、並びに樹脂改質用添加剤として応用可能である。射出成形、ブロー成形、プレス成形、押出成形、カレンダー成形、真空成形、圧空成形、ビーズ成形又はバッチ発泡成形による発泡体としても応用可能である。