(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】P2024062395
(43)【公開日】2024-05-09
(54)【発明の名称】ポリカーボネート樹脂組成物及び成形品
(51)【国際特許分類】
C08L 69/00 20060101AFI20240430BHJP
C08L 93/04 20060101ALI20240430BHJP
C08G 64/02 20060101ALI20240430BHJP
【FI】
C08L69/00
C08L93/04
C08G64/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023178224
(22)【出願日】2023-10-16
(31)【優先権主張番号】P 2022170021
(32)【優先日】2022-10-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100129838
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 典輝
(74)【代理人】
【識別番号】100101203
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100104499
【弁理士】
【氏名又は名称】岸本 達人
(72)【発明者】
【氏名】草香 央
(72)【発明者】
【氏名】沓拔 雄一郎
【テーマコード(参考)】
4J002
4J029
【Fターム(参考)】
4J002AF022
4J002BC053
4J002BL013
4J002BN123
4J002BN143
4J002BN153
4J002BN163
4J002BP013
4J002CG011
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4J029BB12B
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4J029BB13A
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4J029KE07
4J029LA01
4J029LA06
4J029LA10
4J029LB05
4J029LB07
4J029LB08
(57)【要約】
【課題】透明性や色調といった光学特性が改善された、耐衝撃性、耐熱性、流動性、耐光性にも優れたポリカーボネート樹脂組成物を提供する。
【解決手段】
所定のジオール化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂(A)と、水添ロジン系樹脂(B)とを含有するポリカーボネート樹脂組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で表される化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂(A)と、水添ロジン系樹脂(B)とを含有するポリカーボネート樹脂組成物。
【化1】
【請求項2】
上記ポリカーボネート樹脂(A)が、脂肪族ジヒドロキシ化合物、脂環式ジヒドロキシ化合物、及び上記式(1)で表される化合物以外のエーテル基含有ジヒドロキシ化合物からなる群より選択される1種以上のジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を更に含む共重合ポリカーボネートから構成されている、請求項1に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項3】
上記ポリカーボネート樹脂(A)が、全ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位100mol%に対して上記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を30mol%以上95mol%以下含有する、請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項4】
上記水添ロジン系樹脂(B)が、水素化ロジン樹脂、水素化ロジンジオール樹脂、水素化酸変性ロジン樹脂及びロジン酸樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項5】
上記水添ロジン系樹脂(B)の含有量が、上記ポリカーボネート樹脂(A)100重量部に対して0.01重量部以上15重量部以下である、請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項6】
さらに、衝撃強度改質剤(C)を含有する請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項7】
厚さ2mmの上記ポリカーボネート樹脂組成物の成形品の全光線透過率が90%以上である、請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項8】
厚さ2mmの上記ポリカーボネート樹脂組成物の成形品のイエローインデックスが7.0以下である、請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項9】
厚さ2mmの上記ポリカーボネート樹脂組成物の成形品のヘーズが5.0以下である、請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項10】
請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品。
【請求項11】
電化製品、筐体、住設資材、フィルム部材、建材、インテリア用品、エクステリア用品、及び自動車等の車両用の内装部品又は外装部品からなる群より選択される1種である、請求項10に記載の成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高品質のポリカーボネート樹脂組成物およびそれを用いてなる成形品に関する。特に流動性、透明性、耐衝撃性及び耐熱性のバランスが良く、優れたポリカーボネート樹脂組成物及びそれを用いてなる成形品に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリカーボネート樹脂は一般的に石油資源から誘導される原料を用いて製造される。しかしながら、近年、石油資源の枯渇が危惧されており、植物などのバイオマス資源から得られる原料を用いたポリカーボネート樹脂の提供が求められている。また、二酸化炭素排出量の増加、蓄積による地球温暖化が、気候変動などをもたらすことが危惧されていることからも、使用後に廃棄処分をしてもカーボンニュートラルである、植物由来モノマーを原料としたポリカーボネート樹脂の開発が求められている。
例えば、特許文献1には、植物由来モノマーとしてイソソルビド(以下、「ISB」と称する場合がある。)を使用し、炭酸ジフェニルとのエステル交換により、ポリカーボネート樹脂を得ることが開示されている。
【0003】
イソソルビドのようなジヒドロキシ化合物から得られるポリカーボネート樹脂は、透明性、低複屈折性をはじめとする光学特性に優れ、衝撃特性等の機械物性とのバランスがとれた樹脂である。特許文献2では、イソソルビドと脂肪族ジオールとの共重合ポリカーボネート樹脂に対して特定のアミン系化合物を添加することにより、透明性や耐熱性、機械特性のバランスを保ちつつ流動性を向上させる技術が報告されている。
【0004】
一方、バイオマス由来の添加剤についても開発が進められており、特許文献3には、オレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の熱可塑性樹脂に対して、溶融流動性や密着性を向上させる改質剤として、バイオマス資源から得られるロジン誘導体を添加する技術が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】英国特許第1079686号明細書
【特許文献2】特開2021-25056号公報
【特許文献3】特許第5545290号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ポリカーボネート樹脂は、流動性が低いため、ショートショット、過度な温度上昇による滞留劣化やシルバーストリークなどの外観不良といった成形時の課題があった。イソソルビドのようなジヒドロキシ化合物から得られるポリカーボネート樹脂の場合、芳香族ユニットからなる従来の芳香族ポリカーボネート樹脂と比較して、熱分解温度がやや低いこともあり、成形温度を上げることでの流動性向上はやや難しい。これに対して、樹脂の分子量を小さくする方法が挙げられる。しかしながら、樹脂の分子量を小さくすることで、衝撃強度や剛性の低下、また低分子量成分の残留によって透明性が低下する場合があった。
また、特許文献2に開示された、イソソルビドと脂肪族ジオールとの共重合ポリカーボネート樹脂に対して特定のアミン系化合物を含有する樹脂組成物によれば、流動性が向上し上記成形不良を防ぐことができるが、その一方で成形時に着色を起こしやすく樹脂の色相悪化が懸念され、適用できる色調に限りがあった。
【0007】
即ち、本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、高品質の成形品が得られるポリカーボネート樹脂組成物を提供することにある。より具体的には、透明性や色調といった光学特性が改善された、耐衝撃性、耐熱性、流動性、耐光性にも優れたポリカーボネート樹脂組成物及び成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の構造を有する共重合ポリカーボネート樹脂と特定のロジン誘導体とを含有するポリカーボネート樹脂組成物が、上記課題を解決することを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、下記を要旨とする。
【0009】
[1] 下記式(1)で表される化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂(A)と、水添ロジン系樹脂(B)とを含有するポリカーボネート樹脂組成物。
【0010】
【化1】
[2] 上記ポリカーボネート樹脂(A)が、脂肪族ジヒドロキシ化合物、脂環式ジヒドロキシ化合物、及び上記式(1)で表される化合物以外のエーテル基含有ジヒドロキシ化合物からなる群より選択される1種以上のジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を更に含む共重合ポリカーボネートから構成されている、[1]に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[3] 上記ポリカーボネート樹脂(A)が、全ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位100mol%に対して上記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を30mol%以上95mol%以下含有する、[1]又は[2]に記載のポリカーボネート樹脂組成物。 [4] 上記水添ロジン系樹脂(B)が、水素化ロジン樹脂、水素化ロジンジオール樹脂、水素化酸変性ロジン樹脂及びロジン酸樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である、[1]~[3]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[5] 上記水添ロジン系樹脂(B)の含有量が、上記ポリカーボネート樹脂(A)100重量部に対して0.01重量部以上15重量部以下である、[1]~[4]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[6]さらに、衝撃強度改質剤(C)を含有する[1]~[5]のいずれか1つに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[7] 厚さ2mmの上記ポリカーボネート樹脂組成物の成形品の全光線透過率が90%以上である、[1]~[6]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[8] 厚さ2mmの上記ポリカーボネート樹脂組成物の成形品のイエローインデックスが7.0以下である、[1]~[7]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[9] 厚さ2mmの上記ポリカーボネート樹脂組成物の成形品のヘーズが5.0以下である、[1]~[8]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
[10] [1]~[9]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品。
[11] 電化製品、筐体、住設資材、フィルム部材、建材、インテリア用品、エクステリア用品、及び自動車等の車両用の内装部品又は外装部品からなる群より選択される1種である、[10]に記載の成形品。
【発明の効果】
【0011】
本発明の樹脂組成物は、透明性や色調といった光学特性が改善され、耐衝撃性、耐熱性、流動性、耐光性にも優れるため、各種製品の成形材料として幅広い用途に用いることができる。
【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が、本発明は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。なお、本発明において、「~」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の値を含むものとして用いることとする。
【0013】
[ポリカーボネート樹脂(A)]
本発明のポリカーボネート樹脂(A)は、下記式(1)で表される化合物(以下、「化合物(1)」と称する場合がある。)に由来する構造単位(以下、これを適宜「構造単位(a1)」という。)を含む。ポリカーボネート樹脂(A)は、ジオ―ル単位として構造単位(a1)のみを含む単独重合体であってもよいし、ジオール単位として構造単位(a1)と、他の構造単位(a2)とを含む共重合体であってもよい。分子量を上げる観点、耐衝撃性をより向上させるという観点からは、ポリカーボネート樹脂(A)は共重合体であることが好ましい。
【0014】
【0015】
化合物(1)としては、立体異性体の関係にある、イソソルビド、イソマンニド、イソイデットが挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも植物由来の資源として豊富に存在し、容易に入手可能な種々のデンプンから製造されるソルビトールを脱水縮合して得られるイソソルビドが、入手及び製造のし易さ、成形性、耐熱性、耐衝撃性、表面硬度、カーボンニュートラルの面から最も好ましい。
【0016】
ポリカーボネート樹脂(A)において、構造単位(a1)の含有率は、全ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位100mol%に対して、30mol%以上が好ましく、40mol%以上がより好ましく、50mol%以上がさらに好ましい。また、95mol%以下が好ましく、90mol%以下がより好ましく、80mol%以下がさらに好ましい。この範囲で構造単位(a1)の含有率を調整することにより、ポリカーボネート樹脂の耐衝撃性及び耐熱性の両方をバランスよく高めることができる。
【0017】
ポリカーボネート樹脂(A)は、構造単位(a2)として、脂肪族ジヒドロキシ化合物、脂環式ジヒドロキシ化合物、及び上記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物以外のエーテル基含有ジヒドロキシ化合物からなる群より選ばれる1種以上のジヒドロキシ化合物(以下、これらを「他のジヒドロキシ化合物」と称す場合がある。)に由来する構造単位(a2-1)をさらに含む共重合ポリカーボネートから構成されていることが好ましい。これらのジヒドロキシ化合物は、柔軟な分子構造を有するため、これらのジヒドロキシ化合物を原料として用いることにより、得られるポリカーボネート樹脂の耐衝撃性を向上させることができる。これらのジヒドロキシ化合物の中でも、耐衝撃性を向上させる効果の大きい脂肪族ジヒドロキシ化合物、脂環式ジヒドロキシ化合物を用いることが好ましく、脂環式ジヒドロキシ化合物を用いることが最も好ましい。耐熱性及び耐衝撃性をより高めるという観点から、脂環式ジヒドロキシ化合物の中でも、シクロブタンジオール、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が特に好ましい。脂肪族ジヒドロキシ化合物、脂環式ジヒドロキシ化合物、及び上記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物以外のエーテル基含有ジヒドロキシ化合物の具体例としては、以下の通りである。
【0018】
脂肪族ジヒドロキシ化合物としては、例えば、以下のジヒドロキシ化合物を採用することができる。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、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール等の直鎖脂肪族ジヒドロキシ化合物;1,2-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキシレングリコール等の分岐鎖を有する脂肪族ジヒドロキシ化合物。
【0019】
脂環式ジヒドロキシ化合物としては、例えば、以下のジヒドロキシ化合物を採用することができる。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、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、2,6-デカリンジメタノール、1,5-デカリンジメタノール、2,3-デカリンジメタノール、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、1,3-アダマンタンジメタノール、リモネン等の、テルペン化合物から誘導されるジヒドロキシ化合物等が例示される、脂環式炭化水素の1級アルコールであるジヒドロキシ化合物;1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,3-アダマンタンジオール、水添ビスフェノールA、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール等に例示される、脂環式炭化水素の2級アルコール又は3級アルコールであるジヒドロキシ化合物。
【0020】
上記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物以外のエーテル基含有ジヒドロキシ化合物としては、オキシアルキレングリコール類やアセタール環を含有するジヒドロキシ化合物が挙げられる。
オキシアルキレングリコール類としては、例えば、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及びポリプロピレングリコール等を採用することができる。
【0021】
アセタール環を含有するジヒドロキシ化合物としては、例えば、下記式(3)で表されるスピログリコールや、下記式(4)で表されるジオキサングリコール等を採用することができる。
【0022】
【0023】
【0024】
ポリカーボネート樹脂(A)において、構造単位(a2-1)等の構造単位(a2)の含有率は、全ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位100mol%に対して、10mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、25mol%以上が更に好ましい。また70mol%以下が好ましく、60mol%以下がより好ましく、50mol%以下が更に好ましい。この範囲で構造単位(a2)の含有率を調整することにより、ポリカーボネート樹脂の耐衝撃性及び耐熱性の両方をバランスよく高めることができる。
【0025】
また、前記ポリカーボネート樹脂(A)は、前記構造単位(a1)及び前記構造単位(a2)以外の構造単位を更に含んでいてもよい。このような構造単位とするその他のジヒドロキシ化合物としては、例えば、芳香族基を含有するジヒドロキシ化合物等を採用することができる。ただし、芳香族基を含有するジヒドロキシ化合物と、構造単位(a1)や構造単位(a2)を形成するジヒドロキシ化合物の重合反応性には大きな差異があり、前者の化合物が未反応で残存することで高い分子量のポリカーボネート樹脂が得られなくなり、耐衝撃性が低下するおそれがある。また、後述するように、ポリカーボネート樹脂の構造単位として芳香族基を含有するジヒドロキシ化合物に由来する構造単位が多く含まれるポリカーボネート樹脂の場合には、ロジン誘導体を添加することで分解し、当該ポリカーボネート樹脂組成物の耐衝撃性および色調が低下するおそれがある。したがって、耐衝撃性及び色調をより向上させる観点からは、全ジヒドロキシ化合物に由来する構成単位100mol%に対して、芳香族基を含有するジヒドロキシ化合物に由来する構造単位の含有割合は、50mol%未満であることが好ましく、10mol%以下であることがより好ましく、5mol%以下であることが更に好ましく、前記ポリカーボネート樹脂が芳香族基を含有するジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含まないことが最も好ましい。
【0026】
芳香族基を含有するジヒドロキシ化合物としては、例えば以下のジヒドロキシ化合物を採用することができるが、これら以外のジヒドロキシ化合物を採用することも可能である。2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジエチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-(3-フェニル)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-(3,5-ジフェニル)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジブロモフェニル)プロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ペンタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-エチルヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)デカン、ビス(4-ヒドロキシ-3-ニトロフェニル)メタン、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ペンタン、1,3-ビス(2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル)ベンゼン、1,3-ビス(2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル)ベンゼン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン、2,4‘-ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)スルフィド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジスルフィド、4,4‘-ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4‘-ジヒドロキシ-3,3‘-ジクロロジフェニルエーテル等の芳香族ビスフェノール化合物;2,2-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(2-ヒドロキシプロポキシ)フェニル)プロパン、1,3-ビス(2-ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、4,4‘-ビス(2-ヒドロキシエトキシ)ビフェニル、ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)スルホン等の芳香族基に結合したエーテル基を有するジヒドロキシ化合物;9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシプロポキシ)フェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシプロポキシ)-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-イソブチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-tert-ブチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-フェニルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3,5-ジメチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-tert-ブチル-6-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-(3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロポキシ)フェニル)フルオレン等のフルオレン環を有するジヒドロキシ化合物。
【0027】
前記その他のジヒドロキシ化合物は、ポリカーボネート樹脂に要求される特性に応じて適宜選択することができる。また、前記その他のジヒドロキシ化合物は、1種のみを用いてもよく、複数種を併用してもよい。前記その他のジヒドロキシ化合物を化合物(1)と併用することにより、ポリカーボネート樹脂の柔軟性や機械物性の改善、及び成形性の改善などの効果を得ることが可能である。
【0028】
ポリカーボネート樹脂(A)の原料として用いられるジヒドロキシ化合物は、還元剤、抗酸化剤、脱酸素剤、光安定剤、制酸剤、pH安定剤又は熱安定剤等の安定剤を含んでいてもよい。特に、化合物(1)は、酸性状態において変質しやすい性質を有する。したがって、ポリカーボネート樹脂の合成過程において塩基性安定剤を使用することにより、化合物(1)の変質を抑制することができる。これより、得られるポリカーボネート樹脂組成物の品質をより向上させることができる。
【0029】
塩基性安定剤としては、例えば、以下の化合物を採用することができる。長周期型周期表(Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations2005)における1族又は2族の金属の水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、亜リン酸塩、次亜リン酸塩、硼酸塩及び脂肪酸塩;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルメチルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、テトラフェニルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド及びブチルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド等の塩基性アンモニウム化合物;ジエチルアミン、ジブチルアミン、トリエチルアミン、モルホリン、N-メチルモルホリン、ピロリジン、ピペリジン、3-アミノ-1-プロパノール、エチレンジアミン、N-メチルジエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、4-アミノピリジン、2-アミノピリジン、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン、4-ジエチルアミノピリジン、2-ヒドロキシピリジン、2-メトキシピリジン、4-メトキシピリジン、2-ジメチルアミノイミダゾール、2-メトキシイミダゾール、イミダゾール、2-メルカプトイミダゾール、2-メチルイミダゾール及びアミノキノリン等のアミン系化合物、並びにジ-(tert-ブチル)アミン及び2,2,6,6-テトラメチルピペリジン等のヒンダードアミン系化合物。
【0030】
前記ジヒドロキシ化合物中における前記塩基性安定剤の含有量に特に制限はないが、化合物(1)は酸性状態では不安定であるため、塩基性安定剤を含むジヒドロキシ化合物の水溶液のpHが7付近となるように塩基性安定剤の含有量を設定することが好ましい。
【0031】
化合物(1)に対する塩基性安定剤の含有量は、0.0001~1重量%であることが好ましい。この場合には、化合物(1)の変質を防止する効果が十分に得られる。この効果をさらに高めるという観点から、塩基性安定剤の含有量は0.001~0.1重量%であることがより好ましい。
【0032】
前記ポリカーボネート樹脂(A)の原料に用いる炭酸ジエステルとしては、通常、下記式(5)で表される化合物を採用することができる。これらの炭酸ジエステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0033】
【0034】
前記式(5)において、A1及びA2は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数1~18の脂肪族炭化水素基又は置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基であり、A1とA2とは同一であっても異なっていてもよい。A1及びA2としては、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基であることが好ましく、無置換の芳香族炭化水素基であることがより好ましい。
【0035】
前記式(5)で表される炭酸ジエステルとしては、例えば、ジフェニルカーボネート(DPC)及びジトリルカーボネート等の置換ジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート並びにジ-tert-ブチルカーボネート等を採用することができる。これらの炭酸ジエステルの中でも、ジフェニルカーボネート又は置換ジフェニルカーボネートを用いることが好ましく、ジフェニルカーボネートを用いることが特に好ましい。なお、炭酸ジエステルは、塩化物イオンなどの不純物を含む場合があり、不純物が重縮合反応を阻害したり、得られるポリカーボネート樹脂の色調を悪化させたりする場合があるため、必要に応じて、蒸留などにより精製したものを使用することが好ましい。
【0036】
ポリカーボネート樹脂(A)は、上述したジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとをエステル交換反応により重縮合させることにより合成できる。より詳細には、重縮合と共に、エステル交換反応において副生するモノヒドロキシ化合物等を系外に除去することによって得ることができる。
【0037】
前記エステル交換反応は、エステル交換反応触媒(以下、エステル交換反応触媒を「重合触媒」と言う。)の存在下で進行する。重合触媒の種類は、エステル交換反応の反応速度及び得られるポリカーボネート樹脂の品質に非常に大きな影響を与え得る。
【0038】
重合触媒としては、得られるポリカーボネート樹脂(A)の透明性、色調、耐熱性、耐候性、及び機械的強度を満足させ得るものであれば限定されない。重合触媒としては、例えば、長周期型周期表における第I族又は第II族(以下、単に「1族」、「2族」と表記する。)の金属化合物、並びに塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物及びアミン系化合物等の塩基性化合物を使用することができ、中でも1族金属化合物及び/又は2族金属化合物が好ましい。
【0039】
前記の1族金属化合物としては、例えば、以下の化合物を採用することができる。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素セシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、酢酸セシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸セシウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素セシウム、フェニル化ホウ素ナトリウム、フェニル化ホウ素カリウム、フェニル化ホウ素リチウム、フェニル化ホウ素セシウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、安息香酸リチウム、安息香酸セシウム、リン酸水素2ナトリウム、リン酸水素2カリウム、リン酸水素2リチウム、リン酸水素2セシウム、フェニルリン酸2ナトリウム、フェニルリン酸2カリウム、フェニルリン酸2リチウム、フェニルリン酸2セシウム、ナトリウム、カリウム、リチウム、セシウムのアルコレート、フェノレート、ビスフェノールAの2ナトリウム塩、2カリウム塩、2リチウム塩及び2セシウム塩等。
1族金属化合物としては、重合活性と得られるポリカーボネート樹脂(A)の色調の観点から、リチウム化合物が好ましい。
【0040】
前記の2族金属化合物としては、例えば、以下の化合物を採用することができる。水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素バリウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水素ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム、酢酸カルシウム、酢酸バリウム、酢酸マグネシウム、酢酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム及びステアリン酸ストロンチウム等。
2族金属化合物としては、マグネシウム化合物、カルシウム化合物又はバリウム化合物が好ましく、重合活性と得られるポリカーボネート樹脂(A)の色調の観点から、マグネシウム化合物及び/又はカルシウム化合物が更に好ましく、カルシウム化合物が最も好ましい。
【0041】
なお、前記の1族金属化合物及び/又は2族金属化合物と共に補助的に、塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、アミン系化合物等の塩基性化合物を併用することも可能であるが、1族金属化合物及び/又は2族金属化合物のみを使用することが特に好ましい。
【0042】
前記の塩基性ホウ素化合物としては、例えば、以下の化合物を採用することができる。塩テトラメチルホウ素、テトラエチルホウ素、テトラプロピルホウ素、テトラブチルホウ素、トリメチルエチルホウ素、トリメチルベンジルホウ素、トリメチルフェニルホウ素、トリエチルメチルホウ素、トリエチルベンジルホウ素、トリエチルフェニルホウ素、トリブチルベンジルホウ素、トリブチルフェニルホウ素、テトラフェニルホウ素、ベンジルトリフェニルホウ素、メチルトリフェニルホウ素等が挙げられる。また、ブチルトリフェニルホウ素等のナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、カルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩、あるいはストロンチウム塩等。
【0043】
前記の塩基性リン化合物としては、例えば、以下の化合物を採用することができる。トリエチルホスフィン、トリ-n-プロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ-n-ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン及び四級ホスホニウム塩等。
【0044】
前記の塩基性アンモニウム化合物としては、例えば、以下の化合物を採用することができる。テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルメチルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、テトラフェニルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド及びブチルトリフェニルアンモニウムヒドロキシド等。
【0045】
前記のアミン系化合物としては、例えば、以下の化合物を採用することができる。4-アミノピリジン、2-アミノピリジン、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン、4-ジエチルアミノピリジン、2-ヒドロキシピリジン、2-メトキシピリジン、4-メトキシピリジン、2-ジメチルアミノイミダゾール、2-メトキシイミダゾール、イミダゾール、2-メルカプトイミダゾール、2-メチルイミダゾール、アミノキノリン及びグアニジン等。
【0046】
前記重合触媒の使用量は、反応に使用した全ジヒドロキシ化合物1mol当たり0.1~300μmolであることが好ましく、0.5~100μmolであることがより好ましく、1~50μmolであることが特に好ましい。
【0047】
重合触媒として、長周期型周期表における第2族金属及びリチウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属を含む化合物を用いる場合、特にマグネシウム化合物及び/又はカルシウム化合物を用いる場合は、重合触媒の使用量は、該金属を含む化合物の金属原子量として、反応に使用した全ジヒドロキシ化合物1mol当たり、0.1μmol以上が好ましく、0.3μmol以上がより好ましく、0.5μmol以上が特に好ましい。また上限としては、10μmol以下が好ましく、5μmol以下がより好ましく、3μmol以下が特に好ましい。
【0048】
重合触媒の使用量を上述の範囲に調整することにより、重合速度を高めることができるため、重合温度を必ずしも高くすることなく所望の分子量のポリカーボネート樹脂(A)を得ることが可能になるため、ポリカーボネート樹脂(A)の色調の悪化を抑制することができる。また、未反応の原料が重合途中で揮発してジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルのモル比率が崩れてしまうことを防止することができるため、所望の分子量の樹脂をより確実に得ることができる。さらに、副反応の併発を抑制することができるため、ポリカーボネート樹脂(A)の色調の悪化又は成形加工時の着色をより一層防止することができる。
【0049】
1族金属の中でもナトリウム、カリウム、又はセシウムがポリカーボネート樹脂(A)の色調へ与える悪影響や、鉄がポリカーボネート樹脂(A)の色調へ与える悪影響を考慮すると、ポリカーボネート樹脂(A)中のナトリウム、カリウム、セシウム、及び鉄の合計含有量は、1重量ppm以下であることが好ましい。この場合には、ポリカーボネート樹脂(A)の色調の悪化をより一層防止することができ、ポリカーボネート樹脂(A)の色調をより一層良好なものにすることができる。同様の観点から、ポリカーボネート樹脂(A)中のナトリウム、カリウム、セシウム、及び鉄の合計含有量は、0.5重量ppm以下であることがより好ましい。なお、これらの金属は使用する触媒からのみではなく、原料又は反応装置から混入する場合がある。出所にかかわらず、ポリカーボネート樹脂(A)中のこれらの金属の化合物の合計量は、ナトリウム、カリウム、セシウム及び鉄の合計の含有量として、上述の範囲にすることが好ましい。
【0050】
<ポリカーボネート樹脂(A)の物性>
ポリカーボネート樹脂(A)の分子量は、還元粘度で表すことができ、還元粘度が高いほど分子量が大きいことを示す。還元粘度は、0.30dL/g以上が好ましく、0.35dL/g以上がより好ましい。一方、還元粘度は、1.20dL/g以下が好ましく、1.00dL/g以下がより好ましく、0.80dL/g以下が更に好ましい。還元粘度を前記範囲内に調整することにより、成形時の流動性を向上させることができ、生産性や成形性をより向上させることができる。従って、複雑な形状の成形品を生産性よく製造することができ、電気・電子機器部品や自動車内外装部品等に好適になる。尚、ポリカーボネート樹脂(A)の還元粘度は、溶媒として塩化メチレンを用いてポリカーボネート樹脂の濃度を0.6g/dLに精密に調整し、温度20.0℃±0.1℃の条件下でウベローデ粘度管を用いて測定する。
【0051】
ポリカーボネート樹脂(A)のガラス転移温度は、90℃以上が好ましい。この場合には、前記ポリカーボネート樹脂組成物の耐熱性がより向上する。同様の観点から、ポリカーボネート樹脂(A)のガラス転移温度は、100℃以上がより好ましく、110℃以上が更に好ましい。一方、ポリカーボネート樹脂(A)のガラス転移温度は145℃以下が好ましい。この場合には、成形時の流動性を高め、複雑な形状の成形品であっても成形時に樹脂組成物が成形型の末端まで行き届き易くなり、所望の成形品を得ることができる。また、ウエルド部での強度の低下を抑制できる。これらの効果をより高めるという観点から、ポリカーボネート樹脂(A)のガラス転移温度は、135℃以下がより好ましく、125℃以下が更に好ましい。
【0052】
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂(A)として、1種の樹脂を単独で含有していてもよいが、他のジヒドロキシ化合物に由来する構成単位(a2)の種類や共重合割合、物性等の異なる樹脂が2種以上混合されていてもよい。
【0053】
<ポリカーボネート樹脂(A)の合成>
ポリカーボネート樹脂(A)は、化合物(1)等のように原料として用いられるジヒドロキシ化合物と、炭酸ジエステルとを、重合触媒の存在下、エステル交換反応により重縮合させることによって得られる。
【0054】
原料であるジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルは、エステル交換反応前に均一に混合することが好ましい。混合の温度は通常80℃以上、好ましくは90℃以上、かつ、通常250℃以下、好ましくは200℃以下、更に好ましくは150℃以下の範囲とし、中でも100℃以上120℃以下が好適である。この場合には、溶解速度を高めたり、溶解度を十分に向上させたりすることができ、固化等の不具合を十分に回避することができる。さらに、この場合には、ジヒドロキシ化合物の熱劣化を十分に抑制することができ、結果的に得られるポリカーボネート樹脂(A)の色調をより一層良好なものにすることができると共に、耐候性の向上も可能になる。
【0055】
原料のジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとを混合する操作は、酸素濃度10vol%以下、更には0.0001~10vol%、中でも0.0001~5vol%、特には0.0001~1vol%の雰囲気下で行うことが好ましい。この場合には、色調をより良好なものにすることができると共に、反応性を高めることができる。
【0056】
ポリカーボネート樹脂(A)を得るためには、反応に用いる全ジヒドロキシ化合物に対して、炭酸ジエステルを0.90~1.20のモル比率で用いることが好ましい。この場合には、ポリカーボネート樹脂のヒドロキシ基末端量の増加を抑制することができるため、ポリマーの熱安定性の向上が可能になる。そのため、成形時の着色をより一層防止したり、エステル交換反応の速度を向上させたりすることができる。また、所望の高分子量体をより確実に得ることが可能になる。さらに炭酸ジエステルの使用量を前記範囲内に調整することにより、エステル交換反応の速度が低下することを抑制することができ、所望の分子量のポリカーボネート樹脂(A)のより確実な製造が可能になる。また、この場合には、反応時の熱履歴の増大を抑制することができるため、ポリカーボネート樹脂(A)の色調や耐候性をより一層良好なものにすることができる。さらにこの場合には、ポリカーボネート樹脂(A)中の残存炭酸ジエステル量を減少させることができ、成形時の汚れや臭気の発生を回避又は緩和することができる。以上と同様の観点から、全ジヒドロキシ化合物に対する炭酸ジエステル使用量は、モル比率で、0.95~1.10であることがより好ましい。
【0057】
ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとを重縮合させる方法は、上述の触媒存在下、複数の反応器を用いて多段階で実施される。反応の形式は、バッチ式、連続式、あるいはバッチ式と連続式の組み合わせの方法があるが、より少ない熱履歴でポリカーボネート樹脂(A)が得られ、生産性にも優れている連続式を採用することが好ましい。
【0058】
重合速度の制御や得られるポリカーボネート樹脂(A)の品質の観点からは、反応段階に応じてジャケット温度と内温、反応系内の圧力を適切に選択することが重要である。具体的には、重縮合反応の反応初期においては相対的に低温、低真空でプレポリマーを得、反応後期においては相対的に高温、高真空で所定の値まで分子量を上昇させることが好ましい。この場合には、未反応のモノマーの留出を抑制し、ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとのモル比率を所望の比率に調整し易くなる。その結果、重合速度の低下を抑制することができる。また、所望の分子量や末端基を持つポリマーをより確実に得ることが可能になる。
【0059】
また、重縮合反応における重合速度はヒドロキシ基末端とカーボネート基末端のバランスによって制御される。そのため、未反応モノマーの留出によって末端基のバランスが変動すると、重合速度を一定に制御することが難しくなり、得られる樹脂の分子量の変動が大きくなるおそれがある。樹脂の分子量は溶融粘度と相関するため、得られた樹脂を溶融加工する際に、溶融粘度が変動し、成形品の品質を一定に保つことが難しくなることがある。かかる問題は、特に連続式で重縮合反応を行う場合に起こりやすい。
【0060】
留出する未反応モノマーの量を抑制するためには、重合反応器に還流冷却器を用いることが有効であり、特に未反応モノマーが多い反応初期において高い効果を示す。還流冷却器に導入される冷媒の温度は使用するモノマーに応じて適宜選択することができるが、通常、還流冷却器に導入される冷媒の温度は該還流冷却器の入口において45~180℃であり、好ましくは80~150℃、特に好ましくは100~130℃である。冷媒温度をこれらの範囲に調整することにより、還流量を十分に高め、その効果が十分得られると共に、留去すべきモノヒドロキシ化合物の留去効率を十分に向上させることができる。その結果、反応率の低下を防止することができ、得られる樹脂の着色をより一層防止することができる。冷媒としては、温水、蒸気、熱媒オイル等が用いられ、蒸気、熱媒オイルが好ましい。
【0061】
重合速度を適切に維持し、モノマーの留出を抑制しながら、得られるポリカーボネート樹脂(A)の色調をより良好なものにするためには、前述の重合触媒の種類と量の選定が重要である。
【0062】
ポリカーボネート樹脂(A)は、重合触媒を用いて、通常、2段階以上の工程を経て製造される。重縮合反応は、1つの重縮合反応器を用い、順次条件を変えて2段階以上の工程で行ってもよいが、生産効率の観点からは、複数の反応器を用い、それぞれの条件を変えて多段階で行うことが好ましい。
【0063】
重縮合反応を効率よく行う観点から、反応液中に含まれるモノマーが多い反応初期においては、必要な重合速度を維持しつつ、モノマーの揮散を抑制することが重要である。また、反応後期においては、副生するモノヒドロキシ化合物を十分留去させることにより、平衡を重縮合反応側にシフトさせることが重要になる。従って、反応初期に好適な反応条件と、反応後期に好適な反応条件とは通常異なっている。それ故、直列に配置された複数の反応器を用いることにより、それぞれの条件を容易に変更することができ、生産効率を向上させることができる。
【0064】
ポリカーボネート樹脂(A)の製造に使用される重合反応器は、上述の通り、少なくとも2つ以上であればよいが、生産効率などの観点からは、3つ以上、好ましくは3~5つ、特に好ましくは4つである。重合反応器が2つ以上であれば、各重合反応器中で、更に条件の異なる反応段階を複数行ったり、連続的に温度・圧力を変えたりしてもよい。
【0065】
重合触媒は、原料調製槽や原料貯槽に添加することもできるし、重合反応器に直接添加することもできる。供給の安定性、重縮合反応の制御の観点からは、重合反応器に供給される前の原料ラインの途中に触媒供給ラインを設置し、水溶液で重合触媒を供給することが好ましい。
【0066】
重縮合反応の温度を調整することにより、生産性の向上や製品への熱履歴の増大の回避が可能になる。さらに、モノマーの揮散、及びポリカーボネート樹脂(A)の分解や着色をより一層防止することが可能になる。具体的には、第1段目の反応における反応条件としては、以下の条件を採用することができる。即ち、重合反応器の内温の最高温度は、通常150~250℃、好ましくは160~240℃、更に好ましくは170~230℃の範囲で設定する。また、重合反応器の圧力(以下、圧力とは絶対圧力を表す)は、通常1~110kPa、好ましくは5~70kPa、さらに好ましくは7~30kPaの範囲で設定する。また、反応時間は、通常0.1~10時間、好ましくは0.5~3時間の範囲で設定する。第1段目の反応は、発生するモノヒドロキシ化合物を反応系外へ留去しながら実施されることが好ましい。
【0067】
第2段目以降は、反応系の圧力を第1段目の圧力から徐々に下げ、引き続き発生するモノヒドロキシ化合物を反応系外へ除きながら、最終的には反応系の圧力(絶対圧力)を1kPa以下にすることが好ましい。また、重合反応器の内温の最高温度は、通常200~260℃、好ましくは210~250℃の範囲で設定する。また、反応時間は、通常0.1~10時間、好ましくは0.3~6時間、特に好ましくは0.5~3時間の範囲で設定する。
【0068】
ポリカーボネート樹脂(A)の着色や熱劣化をより一層抑制し、色調がより一層良好なポリカーボネート樹脂(A)を得るという観点からは、全反応段階のうち最も内温が高い重合反応器の内温の最高温度を210~240℃とすることが好ましい。また、反応後半の重合速度の低下を抑止し、熱履歴による劣化を最小限に抑えるためには、重縮合反応の最終段階でプラグフロー性と界面更新性に優れた横型反応器を使用することが好ましい。
【0069】
連続重合において、最終的に得られるポリカーボネート樹脂(A)の分子量を一定水準に制御するには、必要に応じて重合速度を調節することが好ましい。その場合は、最終段の重合反応器の圧力を調整することが操作性の良い方法である。
【0070】
また、前述したようにヒドロキシ基末端とカーボネート基末端の比率によって重合速度が変化するため、あえて片方の末端基を減らして、重合速度を抑制し、その分、最終段の重合反応器の圧力を高真空に保つことで、モノヒドロキシ化合物をはじめとした樹脂中の残存低分子成分を低減することができる。しかし、この場合には、片方の末端が少なくなりすぎると、末端基バランスが少し変動しただけで、極端に反応性が低下し、得られるポリカーボネート樹脂の分子量が所望の分子量に満たなくなるおそれがある。かかる問題を回避するため、最終段の重合反応器で得られるポリカーボネート樹脂(A)は、ヒドロキシ基末端とカーボネート基末端とも10mol/ton以上含有することが好ましい。一方、両方の末端基が多すぎると、重合速度が速くなり、分子量が高くなりすぎてしまうため、片方の末端基は60mol/ton以下であることが好ましい。
【0071】
このようにして、末端基の量と最終段の重合反応器の圧力を好ましい範囲に調整することで、重合反応器の出口において、樹脂中のモノヒドロキシ化合物の残存量を低減することができる。重合反応器の出口における樹脂中のモノヒドロキシ化合物の残存量は、2000重量ppm以下であることが好ましく、1500重量ppm以下であることがより好ましく、1000重量ppm以下であることが更に好ましい。このように、重合反応器の出口におけるモノヒドロキシ化合物の含有量を低減することにより、後の工程においてモノヒドロキシ化合物等の脱揮を容易に行うことができる。
【0072】
モノヒドロキシ化合物の残存量は少ない方が好ましいが、100重量ppm未満まで減らそうとすると、片方の末端基の量を極端に少なくし、重合反応器の圧力を高真空に保つような運転条件を取る必要がある。この場合には、前述のとおり、得られるポリカーボネート樹脂の分子量を一定水準に保つことが難しくなるので、通常100重量ppm以上、好ましくは150重量ppm以上である。
【0073】
副生したモノヒドロキシ化合物は、資源有効活用の観点から、必要に応じて精製を行った後、他の化合物の原料として再利用することが好ましい。例えば、モノヒドロキシ化合物がフェノールである場合、ジフェニルカーボネートやビスフェノールA等の原料として用いることができる。
【0074】
ポリカーボネート樹脂(A)は、触媒失活剤を含むことが好ましい。触媒失活剤としては、酸性物質で、重合触媒の失活機能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、リン酸、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、亜リン酸、オクチルスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、ベンゼンスルホン酸テトラメチルホスホニウム塩、ベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、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、P-トルエンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩のごときホスホニウム塩;デシルスルホン酸テトラメチルアンモニウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルアンモニウム塩のごときアンモニウム塩;およびベンゼンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸ブチル、p-トルエンスルホン酸メチル、p-トルエンスルホン酸ブチル、ヘキサデシルスルホン酸エチルのごときアルキルエステル等を挙げることができる。
【0075】
前記触媒失活剤は、下記式(6)または下記式(7)で表される部分構造のいずれかを含むリン系化合物(以下、「特定リン系化合物」という。)を含んでいることが好ましい。前記特定リン系化合物は、重縮合反応が完了した後、即ち、例えば混練工程やペレット化工程等の際に添加することにより前述した重合触媒を失活させ、それ以降に重縮合反応が不要に進行することを抑制できる。その結果、成形工程等においてポリカーボネート樹脂(A)が加熱された際の重縮合の進行を抑制でき、ひいては前記モノヒドロキシ化合物の脱離を抑制することができる。また、重合触媒を失活させることにより、高温下でのポリカーボネート樹脂(A)の着色をより一層抑制することができる。
【0076】
【0077】
【0078】
前記式(6)または式(7)で表される部分構造を含む特定リン系化合物としては、リン酸、亜リン酸、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステル等を採用することができる。特定リン系化合物のうち、触媒失活と着色抑制の効果がさらに優れている、亜リン酸が好ましい。
【0079】
酸性リン酸エステルとしては、例えば以下の化合物を採用することができる。リン酸ジメチル、リン酸ジエチル、リン酸ジビニル、リン酸ジプロピル、リン酸ジブチル、リン酸ビス(ブトキシエチル)、リン酸ビス(2-エチルヘキシル)、リン酸ジイソトリデシル、リン酸ジオレイル、リン酸ジステアリル、リン酸ジフェニル、リン酸ジベンジルなどのリン酸ジエステル、又はジエステルとモノエステルの混合物、クロロリン酸ジエチル、リン酸ステアリル亜鉛塩等。
【0080】
前記特定リン系化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
【0081】
前記ポリカーボネート樹脂(A)中の特定リン系化合物の含有量は、リン原子として0.1重量ppm以上5重量ppm以下であることが好ましい。この場合には、前記特定リン系化合物による触媒失活や着色抑制の効果を十分に得ることができる。また、この場合には、特に高温・高湿度での耐久試験において、ポリカーボネート樹脂(A)の着色をより一層防止することができる。
【0082】
また、前記特定リン系化合物の含有量を重合触媒の量に応じて調節することにより、触媒失活や着色抑制の効果をより確実に得ることができる。前記特定リン系化合物の含有量は、重合触媒の金属原子1molに対して、リン原子の量として0.5倍mol以上5倍mol以下とすることが好ましく、0.7倍mol以上4倍mol以下とすることがより好ましく、0.8倍mol以上3倍mol以下とすることが特に好ましい。
【0083】
[水添ロジン系樹脂(B)]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、水添ロジン系樹脂(B)を含有する。
【0084】
上記水添ロジン系樹脂(B)は、特に限定されず、各種公知のものを使用できる。水添ロジン系樹脂(B)(以下、「成分(B)」と称する場合がある。)は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0085】
上記水添ロジン系樹脂(B)としては、例えば、水素化ロジンエステル樹脂、水素化ロジンジオール樹脂、ロジンフェノール樹脂、水素化ロジン樹脂、水素化酸変性ロジン樹脂、ロジン酸樹脂等が挙げられ、具体的には、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の未変性ロジンや、これらを水添化、不均化、重合、その他の化学的に修飾された変性ロジン、これらの誘導体を使用することができる。中でも、水素化ロジン樹脂、水素化ロジンジオール樹脂、水素化酸変性ロジン樹脂、ロジン酸樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を使用することが好ましい。
【0086】
上記水素化ロジンエステル樹脂は、例えば、水素化ロジン樹脂とアルコールとの反応物が挙げられ、上記アルコールは、特に限定されず、各種公知のものを利用できる。
【0087】
上記水素化ロジンジオール樹脂は、分子内に少なくとも2個のロジン骨格を有し、かつ分子内に少なくとも2個のヒドロキシ基を有する化合物である。上記水素化ロジンジオール樹脂は、例えば水素化ロジンと、エポキシ樹脂との反応物が挙げられる。
【0088】
水添ロジン系樹脂とポリカーボネート樹脂とを配合することで得られる樹脂組成物の流動性が向上するが、これは水添ロジン系樹脂の極性の高さに由来するものと推測されるす。すなわち、水添ロジン系樹脂がヒドロキシ基やカルボキシ基のような高極性の置換基を有することによってポリカーボネートとの相溶性が向上するものと考えられる。
【0089】
上記水添ロジン系樹脂(B)の物性は特に限定されないが、ポリカーボネート樹脂(A)成分(以下、「成分(A)」と称する場合がある。)との相溶性に優れる点から、極性基を持つものが好ましい。極性基としては、具体的には、ヒドロキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、アルデヒド基又はシラノール基のいずれかであることが好ましい。
【0090】
[ポリカーボネート樹脂組成物]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、上記式(1)で表される化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂(A)と、水添ロジン系樹脂(B)とを含有する。ポリカーボネート樹脂(A)と水添ロジン系樹脂(B)とを含有することにより、基本的な物性を維持しつつ成形性(流動性)が向上される。
【0091】
ビスフェノールA等の芳香族基を含むジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を主成分とする芳香族ポリカーボネート樹脂の場合、ロジン誘導体を添加すると分解することが知られている。したがって、そのような芳香族ポリカーボネート樹脂にロジン誘導体を添加した樹脂組成物は、分解し、基本的な機械的物性および色調が著しく低下する。一方、本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、驚くべきことに、本発明のポリカーボネート樹脂(A)に本発明の水添ロジン系樹脂(B)を添加しても、基本的な物性を維持しつつ、さらに成形性(流動性)が向上されるという効果を奏する。本発明者らは、これらの事実を見出したものである。
【0092】
本発明のポリカーボネート樹脂組成物中のポリカーボネート樹脂(A)の含有量は、ポリカーボネート樹脂組成物100重量部に対して、好ましくは70重量部以上、より好ましくは80重量部以上、さらに好ましくは90重量部以上である。一方、好ましくは99重量部以下、より好ましくは97重量部以下、さらに好ましくは96重量部以下である。
ポリカーボネート樹脂(A)の含有量が上記範囲内であれば、機械的物性や耐熱性に優れる。
【0093】
本発明のポリカーボネート樹脂組成物中の水添ロジン系樹脂(B)の含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.1重量部以上、更に好ましくは1重量部以上であり、好ましくは15重量部以下、より好ましくは10重量部以下、更に好ましくは7重量部以下である。
水添ロジン系樹脂(B)の含有量が上記範囲内であれば、流動性、機械的物性、耐熱性のバランスに優れる樹脂組成物となる。
【0094】
[衝撃強度改質剤(C)]
ポリカーボネート樹脂組成物は、さらに衝撃強度改質剤(C)を含有することが好ましい。この場合には、ポリカーボネート樹脂組成物の耐衝撃性をさらに向上させることができる。
これは、衝撃強度改質剤(C)の存在によって、ポリカーネート樹脂(A)と水添ロジン系樹脂(B)との相溶性がさらに向上し微分散したことで、衝撃強度改質剤(C)の界面に水添ロジン系樹脂(B)が局在化することなく透明性や機械物性の低下を防ぐことができたと考えられる。
【0095】
(含有量)
衝撃強度改質剤(C)の含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)100重量部に対して、1重量部以上、20重量部以下であることが好ましい。衝撃強度改質剤(C)の含有量が1重量部以上である場合には、ポリカーボネート樹脂組成物、その成形品が充分に高い衝撃強度を示し、破断を防止することができる。一方、20重量部以下の場合には、成形性が良好になり、成形時におけるヤケの発生をより防止することができる。衝撃強度をさらに向上させ、光学特性とのバランスに優れるという観点からは、衝撃強度改質剤(C)の含有量は、2重量部以上であることがより好ましく、3部以上であることがさらに好ましい。同様の観点から、15重量部以下であることがより好ましく、12重量部以下であることがさらに好ましい。
【0096】
衝撃強度改質剤(C)としては、通常知られる耐衝撃強度を向上させる効果を有するものを使用することが可能であり、衝撃強度改質剤(C)は、特に限定されない。衝撃強度改質剤(C)は、ブタジエン、(メタ)アクリル酸アルキル、スチレン、及びアクリロニトリルからなる群より選ばれる1種以上の化合物に由来の成分を含有する共重合体から構成されていることが好ましい。この場合には、ポリカーボネート樹脂(A)との組み合わせにより、ポリカーボネート樹脂組成物、その成形品が顕著な衝撃強度改質効果を得ることができる。なお、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方のことを意味する。
【0097】
(ブタジエン系共重合体)
入手が容易であるという観点からは、衝撃強度改質剤(C)が、ブタジエンに由来の成分を含有する共重合体から構成されていることが好ましい。ブタジエンに由来の成分を含有する共重合体のことを、適宜「ブタジエン系共重合体」という。ブタジエン系共重合体としては、スチレン、アクリロニトリル、及び(メタ)アクリル酸アルキルからなる群より選ばれる1種以上の化合物とブタジエンとの共重合体が挙げられる。
【0098】
ブタジエン系共重合体としては、具体的には、ブタジエン及びスチレンからなる共重合体;ブタジエン、スチレン、及びアクリロニトリルからなる共重合体;ブタジエン、スチレン、アクリロニトリル、及び(メタ)アクリル酸アルキルからなる共重合体;ブタジエン、スチレン及び(メタ)アクリル酸アルキルからなる共重合体;ブタジエン及び(メタ)アクリル酸アルキルからなる共重合体等が挙げられる。
【0099】
ブタジエン系共重合体の好ましい具体例としては、SBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロック)共重合体、ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)共重合体、MBS(メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン)共重合体、MABS(メチルメタクリレート-アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)共重合体、MB(メチルメタクリレート-ブタジエン)共重合体、メチルメタクリレート-アクリル-ブタジエンゴム共重合体がある。
【0100】
透明性により優れるという観点からは、ブタジエン系共重合体は、ブタジエン及び(メタ)アクリル酸アルキルからなる共重合体であることがより好ましく、ブタジエン・アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル共重合体であることがさらに好ましい。
【0101】
また、ブタジエン系共重合体から構成される衝撃強度改質剤(C)の構造は特に限定されないが、具体的には、架橋構造、ブロック型構造、コア・シェル構造等が挙げられる。このうち、衝撃強度改質剤(C)の構造は、ゴム状重合体であるコアと、ゴム状重合体へグラフト重合することにより得られるシェルからなる、コア・シェル構造であることが好ましい。この場合には、ブタジエン系共重合体のポリカーボネート樹脂(A)への分散性が良好となり、ポリカーボネート樹脂組成物、その成形体が高い衝撃強度を示す傾向にある。また、この場合には、ポリカーボネート樹脂組成物、その成形品の透明性がより向上する。
【0102】
コア・シェル構造を有するブタジエン系共重合体としては、例えば、ブタジエン含有重合体をコア層として、共重合可能な単量体成分をグラフト共重合させることによりシェル層を形成してなるコア・シェル型グラフト共重合体がある。このうち、(メタ)アクリル酸アルキルをシェル層とした、コア・シェル型グラフト共重合体が好ましい。このようなコア・シェル型グラフト共重合体から構成されたブタジエン系共重合体としては、例えば、ダウ・ケミカル社製の「パラロイド(登録商標)EXL2650J」等があげられる。
【0103】
((メタ)アクリル酸アルキル系共重合体)
入手が容易であり、透明性に優れるという観点からは、衝撃強度改質剤(C)が、(メタ)アクリル酸アルキルに由来の成分を含有する共重合体から構成されていることが好ましい。(メタ)アクリル酸アルキルに由来の成分を含有する共重合体のことを適宜「(メタ)アクリル酸アルキル系共重合体」という。(メタ)アクリル酸アルキル系共重合体としては、上述のブタジエン系共重合体の例として挙げたものの他に、(メタ)アクリル酸アルキル及びスチレンからなる共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル及びアクリルゴムからなる共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル、スチレン及びアクリルゴムからなる共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル及びアクリル-シリコーンIPNゴムからなる共重合体等が挙げられる。IPNは、相互侵入高分子網目構造を意味する。
【0104】
より高いレベルでの耐衝撃性、光学特性、流動性、耐熱性のバランスに優れたポリカーボネート樹脂組成物、その成形品を得られるという観点からは、衝撃強度改質剤(C)が、(メタ)アクリル酸アルキル及びスチレンからなる共重合体であることがより好ましく、アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合体であることがさらに好ましく、アクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル・スチレン共重合体であることが特に好ましい。
【0105】
また、(メタ)アクリル酸アルキル系共重合体から構成される耐衝撃改質剤の構造は特に限定されないが、具体的には、架橋構造、ブロック型構造、コア・シェル構造等が挙げられる。このうち、耐衝撃改質剤の構造は、ゴム状重合体であるコアと、ゴム状重合体へグラフト重合することにより得られるシェルからなる、コア・シェル構造であることが好ましい。この場合には、(メタ)アクリル酸アルキル系共重合体のポリカーボネートへの分散性が良好となり、ポリカーボネート樹脂組成物、その成形体が高い衝撃強度を示す傾向にある。また、この場合には、ポリカーボネート樹脂組成物、その成形品の透明性がより向上する。このようなコア・シェル型グラフト共重合体から構成された(メタ)アクリル酸アルキル系共重合体としては、例えば、カネカ社製の「カネエースM-590」等があげられる。
【0106】
(スチレン系共重合体)
入手が容易であるという観点からは、衝撃強度改質剤(C)が、スチレンに由来の成分を含有する共重合体から構成されていることが好ましい。スチレンに由来の成分を含有する共重合体のことを、適宜「スチレン系共重合体」という。スチレン系共重合体としては、上述の(メタ)アクリル酸アルキル系共重合体として挙げたものの他に、スチレン重合体ブロックと共役ジエン系重合体ブロックからなるブロック共重合体である軟質スチレン系樹脂が挙げられる。軟質スチレン系樹脂を構成するスチレンの含有量は、10重量%以上40重量%以下であることが好ましく、15重量%以上35重量%以下であることがより好ましく、20重量%以上30重量%以下であることがさらに好ましい。この場合には、軟質スチレン系樹脂による衝撃強度改質効果がさらに向上する。尚、軟質スチレン系樹脂において、ブタジエンを共重合成分として含むものについては、上述のブタジエン系共重合体にも該当するものである。
【0107】
軟質スチレン系樹脂を構成する共役ジエン系重合体ブロックとしては、ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン等の単独重合体;ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン等から選ばれる2種以上の単量体の共重合体;共役ジエン系モノマーと共重合可能なモノマーをブロック内に含む共重合体等が挙げられる。具体的にはスチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体(SIS)等があげられる。軟質スチレン系樹脂の具体的な商品としては、クレイトンポリマー社製「クレイトンD」シリーズ、アロン化成社製「AR-100」シリーズ等があげられる。
【0108】
ブロック共重合体はピュアブロック、ランダムブロック、テーパードブロック等を含み、共重合の形態については特に限定されない。また、そのブロック単位も繰り返し単位がいくつも重なってもよい。具体的にはスチレン・ブタジエンブロック共重合体の場合、スチレン・ブタジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレン・ブタジエンブロック共重合体のようにブロック単位がいくつも繰り返されてもよい。
【0109】
また、軟質スチレン系樹脂としては、SBSやSISの共役ジエン系重合体ブロックの二重結合の一部、または、全部を水素添加した水素添加スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体(SEBS)、水素添加スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体(SEPS)を用いることもできる。具体的な商品としては、旭化成ケミカルズ社製「タフテックH」シリーズ、クレイトンポリマー社製「クレイトンG」シリーズ等があげられる。
【0110】
加えて、軟質スチレン系樹脂に極性を有する官能基を付与することも可能である。極性を有する官能基の具体例としては、酸無水物基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、カルボン酸塩化物基、カルボン酸アミド基、カルボン酸塩基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、スルホン酸塩化物基、スルホン酸アミド基、スルホン酸塩基、エポキシ基、アミノ基、イミド基、オキサゾリン基などが挙げられる。これらの中でも、酸無水物基やエポキシ基を付与することが好ましく、酸無水物基としては無水マレイン酸に由来する官能基が特に好ましい。このような官能基を付与することで、ポリカーボネート樹脂(A)と軟質スチレン系樹脂との相容性が向上し、軟質スチレン系樹脂がポリカーボネート樹脂(A)中に微分散するため、ポリカーボネート樹脂組成物、その成形品の耐衝撃性がより効果的に向上する。つまり、軟質スチレン系樹脂の添加量に対する耐衝撃性の向上効果が増大する。
【0111】
極性を有する官能基を付与した軟質スチレン系樹脂としては、SEBS、SEPSの変性体が好ましく用いられる。具体的には、無水マレイン酸変性SEBS、無水マレイン酸変性SEPS、エポキシ変性SEBS、エポキシ変性SEPSなどが挙げられる。
【0112】
(平均屈折率の差)
ポリカーボネート樹脂(A)の平均屈折率と衝撃強度改質剤(C)との平均屈折率の差(つまり、「ポリカーボネート樹脂(A)の平均屈折率」-「衝撃強度改質剤(C)の平均屈折率」)は、-0.015以上、+0.015以下であることが好ましく、-0.013以上、+0.013以下であることがより好ましく、-0.010以上、+0.010以下であることがさらに好ましい。ポリカーボネート樹脂(A)と衝撃強度改質剤(C)の平均屈折率の差が上記範囲内であれば、ポリカーボネート樹脂組成物、その成形品の透明性がより向上する。なお、衝撃強度改質剤(C)がコア・シェル構造を有する樹脂構造体の場合には、シェル層(より具体的には最外層)の平均屈折率を衝撃強度改質剤(C)の平均屈折率とする。
【0113】
ポリカーボネート樹脂(A)、及び、衝撃強度改質剤(C)の平均屈折率は以下の方法により計測、算出される。JIS K7142:2008に基づき、厚み100μmに成形した、ポリカーボネート樹脂、衝撃強度改質剤の測定サンプルの屈折率を測定する。測定は、例えばアタゴ社製のアッベ屈折計を用い、光源としてナトリウムD線(589nm)を用い、23℃の温度条件下で行われる。
【0114】
(アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合体)
衝撃強度改質剤(C)は、アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合体であることが特に好ましい。この場合には、より高いレベルでの耐衝撃性、光学特性、流動性、耐熱性のバランスに優れたポリカーボネート樹脂組成物、その成形品が得られる。屈折率が高く、耐熱性が高いという観点からは、衝撃強度改質剤(C)がアクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル・スチレン共重合体であることが最も好ましい。アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合体は、ゴム状重合体であるコアと、ゴム状重合体へグラフト重合することにより得られるシェルからなる、コアシェル型重合体であることが好ましい。コアシェル型重合体とすることにより、ポリカーボネートへの分散性が良好となり、高い衝撃強度が得られる傾向にある。
【0115】
アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合体は、アクリル酸アルキル重合体に対し、メタクリル酸アルキル単量体及びスチレンなどの芳香族ビニル系単量体を共重合して得られた樹脂であることが好ましい。
【0116】
アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合体の平均粒子径は、10~500nmであることが好ましい。より好ましくは30~300nmであり、さらに好ましくは50~200nm、最も好ましくは50~180nmある。平均粒子径が10nm未満では十分な衝撃強度が得られない傾向にある。一方、平均粒子径が500nmを超えると得られる樹脂組成物の透明性が低下する傾向にある。
【0117】
ゴム状重合体のガラス転移温度(Tg)は0℃以下であることが耐衝撃改良の点から好ましい。より好ましくは-20℃以下であり、さらに好ましくは-40℃以下である。
【0118】
アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合体のシェル部は、少なくとも1種のビニル系単量体であることが好ましい。シェル部は、少なくとも1種のビニル系単量体でグラフト重合することにより形成することができる。
【0119】
アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合体の屈折率が1.495以上1.505以下であることが好ましい。下限値としては、透明性の点から、1.496以上が好ましく、1.497以上がさらに好ましく、1.498以上が特に好ましい。上限値としては、透明性の点から、1.504以下が好ましく、1.503以下がさらに好ましく、1.502以下が特に好ましい。また、アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合体の屈折率とポリカーボネート樹脂(A) との屈折率の差が0.010以下であることが好ましい。また、透明性の点から0.008以下がより好ましく、0.006以下がさらに好ましく、0.004以下が特に好ましい。下限値としては、0以上が好ましい。
【0120】
アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合物の具体例としては、特に制限されないが、例えば、以下のものが挙げられる。例えば、カネカ社製、商品名カネエースM-590、三菱ケミカル社製、商品名メタブレンW-341、W-377、W-341、商品名アクリペットIR377、IR441、IR491などが挙げられる。
【0121】
[その他の成分]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、前記の成分(A)と成分(B)以外にその他の成分を含んでいてもよい。
【0122】
添加剤としては、酸化防止剤、熱安定剤、離型剤、光安定剤、紫外線吸収剤、フィラーなどの充填剤、中和剤、滑剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、分散剤、着色剤、難燃剤、帯電防止剤、導電性付与剤、架橋剤、架橋助剤、金属不活性化剤、分子量調整剤、防菌剤、防黴材、蛍光増白剤、有機拡散剤や無機拡散剤等の光拡散剤等が挙げられる。
【0123】
[ポリカーボネート樹脂組成物の物性]
<衝撃強度>
前記ポリカーボネート樹脂組成物の衝撃強度は、例えば、後掲の実施例で詳述するノッチ付シャルピー衝撃強度試験で評価することができる。ノッチの先端半径Rが0.25mmノッチ付シャルピー衝撃強度は、好ましくは6kJ/m2以上であることにより、優れた耐衝撃強度を有する。より高い耐衝撃強度を有するという観点からは、10kJ/m2以上であることがより好ましい。
【0124】
<全光線透過率、Haze>
前記ポリカーボネート樹脂組成物の全光線透過率、Hazeは、例えば、後掲の実施例で詳述する全光線透過率、Hazeの測定方法で評価することができる。全光線透過率の値としては、好ましくは90%以上である。この範囲であることにより、優れた透明性を有する。Hazeの値としては、好ましくは5.0以下、より好ましくは3.0以下である。この範囲であることにより、優れた透明性を有する。
【0125】
<色調>
前記ポリカーボネート樹脂組成物の色調は、例えば、後掲の実施例で詳述する黄色度YI値の測定方法で評価することができる。黄色度YI値としては、好ましくは7.0以下、より好ましくは5.0以下、更に好ましくは3.0以下である。この範囲であることにより、優れた透明性を有する。
【0126】
<流動性>
前記ポリカーボネート樹脂組成物の流動性は、例えば、後掲の実施例で詳述するMFRやスパイラルフローの測定方法で評価することができる。MFRの値としては、好ましくは6g/10min以上、より好ましくは7g/10min以上、更に好ましくは8g/10min以上である。スパイラルフローの値としては、流路厚2mm、樹脂温度240℃、射出圧力100MPa、金型温度60℃、スクリュー回転50rpm、射出速度50mm/s、背圧10MPa、射出時間10sec、冷却時間10sec、サックバック2mm、最少クッション量10mmの条件で、好ましくは190mm以上、より好ましくは200mm以上、さらに好ましくは210mm以上、である。この範囲であることにより、優れた流動性を有する。
【0127】
<耐熱性>
前記ポリカーボネート樹脂組成物の耐熱性は、例えば、後掲の実施例で詳述する耐熱性(HDT:荷重たわみ温度)の測定方法で評価することができる。HDTの値としては、好ましくは85℃以上、より好ましくは90℃以上であり、さらに好ましくは95℃以上である。この範囲であることにより、優れた耐熱性を有する。
【0128】
<耐光性>
前記ポリカーボネート樹脂組成物の耐光性は、例えば、後掲の実施例で詳述するΔYIの測定方法で評価することができる。ΔYIの値としては、好ましくは9.0以下、より好ましくは5.0以下、さらに好ましくは2.0以下である。この範囲であることにより、優れた耐光性を有する。
【0129】
[ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、例えば上記の各成分を機械的に溶融混練する方法によって製造することができる。ここで用いることができる溶融混練機としては、例えば単軸押出機(単軸混錬機)、二軸押出機(二軸混錬機)、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダーブレンダー、ロールミル等を挙げることができる。その中でも二軸押出機が好ましく、残存フェノール溜去の観点から、減圧しながら行うことが好ましい。
混練温度の下限は、通常100℃以上、好ましくは145℃以上、より好ましくは160℃以上である。混練温度の上限は、通常350℃、好ましくは300℃、より好ましくは250℃である。混練に際しては、各成分を一括して混練しても、また任意の成分を混練した後、他の残りの成分を添加して混練する多段分割混練法を用いてもよい。
押し出した混練物はストランドカッター等を用いてペレット状にし、使用前に適宜乾燥させて用いることが好ましい。
【0130】
[ポリカーボネート樹脂組成物の成形方法]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、例えば射出成形(インサート成形法、二色成形法、サンドイッチ成形法、ガスインジェクション成形法等)、押出成形法、インフレーション成形法、Tダイフィルム成形法、ラミネート成形法、ブロー成形法、中空成形法、圧縮成形法、カレンダー成形法等の成形法により種々の成形品に加工することができる。成形品の形状には特に制限はなく、シート、フィルム、板状、粒子状、塊状体、繊維、棒状、多孔体、発泡体等が挙げられ、好ましくはシート、フィルム、板状である。また、成形されたフィルムは一軸あるいは二軸延伸することも可能である。延伸法としては、ロール法、テンター法、チューブラー法等が挙げられる。さらに、通常工業的に利用されるコロナ放電処理、火炎処理、プラズマ処理、オゾン処理等の表面処理を施すこともできる。
【0131】
[用途]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品の用途は特に限定されないが、一例として、下記のような用途を挙げることができる。すなわち、電気・電子部品分野における電線、コード類、ワイヤーハーネス等の被覆材料、絶縁シート、OA機器のディスプレイやタッチパネル、メンブレンスイッチ、写真カバー、リレー部品、コイルボビン、ICソケット、ヒューズケース、カメラ圧板、FDDコレット、フロッピーハブ、光学部品分野における光ディスク基板、光ディスク用ピックアップレンズ、光学レンズ、LCD基板、PDP基板、プロジェクションテレビ用テレビスクリーン、位相差フィルム、フォグランプレンズ、照光スイッチレンズ、センサースイッチレンズ、フルネルレンズ、保護メガネ、プロジェクションレンズ、カメラレンズ、サングラス、導光板、カメラストロボリフレクター、LEDリフレクター、自動車部品におけるヘッドランプレンズ、ウインカーランプレンズ、テールランプレンズ、樹脂窓ガラス、メーターカバー、外板、ドアハンドル、リアパネル、ホイールキャップ、バイザー、ルーフレール、サンルーフ、インパネ、パネル類、コントロールケーブル被覆材、エアーバッグ・カバー、マッドガード、バンパー、ブーツ、エアホース、ランプパッキン類、ガスケット類、ウィンドウモール等の各種モール、サイトシールド、ウェザーストリップ、グラスランチャンネル、グロメット類、制震・遮音部材、建材分野における目地材、手すり、窓、テーブルエッジ材、サッシ、浴槽、窓枠、看板、照明カバー、水槽、階段腰板、カーポート、高速道路遮音壁、マルチウォールシート、鋼線被覆材、照明灯グローブ、スイッチブレーカー、工作機械の保護カバー、工業用深絞り真空成形容器、ポンプハウジング、家電、弱電分野における各種パッキン類、グリップ類、ベルト類、足ゴム、ローラー、プロテクター、吸盤、冷蔵庫等のガスケット類、スイッチ類、コネクターカバー、ゲーム機カバー、パチンコ台、OAハウジング、ノートPCハウジング、HDDヘッド用トレー、計器類の窓、透明ハウジング、OA用ギア付きローラー、スイッチケーススライダー、ガスコックつまみ、時計枠、時計輪列中置、アンバーキャップ、OA機器用各種ロール類、ホース、チューブ等の管状成形体、異型押し出し品、レザー調物品、咬合具、ソフトな触感の人形類等の玩具類、ペングリップ、ストラップ、吸盤、時計、傘骨、化粧品ケース、ハブラシ柄等の一般雑貨類、ハウスウェア、タッパーウェア等の容器類、結束バンド、ブロー成形による輸液ボトル、食品用ボトル、ウォーターボトル、化粧品用等のパーソナルケア用のボトル等各種ボトル、医療用部品におけるカテーテル、シリンジ、シリンジガスケット、点滴筒、チューブ、ポート、キャップ、ゴム栓、ダイヤライザー、血液コネクター、義歯、ディスポーザブル容器等、が挙げられ、また、発泡成形による用途にも適用可能である。
上記のうち、特にチューブでは、薬効成分の吸着を防止できる医療用チューブに好適であり、多層チューブの場合は、その内層材または中間層材に最適である。
上記の中でも、本発明のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品が、電化製品、筐体、住設資材、フィルム部材、建材、インテリア用品、エクステリア用品、及び自動車等の車両用の内装部品又は外装部品からなる群より選択される1種であることが好ましい。
【実施例0132】
以下、本発明について実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。
[測定方法]
【0133】
なお、以下において、各種物性の測定は、下記の方法に従って行った。
【0134】
<流動性評価(MFR測定)>
ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを、熱風乾燥機を用いて、100℃で5時間以上乾燥した。次に、乾燥したペレットをメルトインデクサー(東洋精機社製)にて温度230℃、荷重2.16Kgの条件で、MFRの測定を行った。また、芳香族基を含有するジヒドロキシ化合物に由来する構造単位が含まれるポリカーボネート樹脂を含むポリカーボネート樹脂組成物の場合には温度300℃、荷重1.2Kgの条件で測定を行った。
この値が大きい程、流動性が高いことを示す。
【0135】
<流動性評価(スパイラルフロー測定)>
ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを、熱風乾燥機を用いて、100℃で5時間以上乾燥した。次に、乾燥したペレットを75トン射出成形機(東芝機械社製 EC-75)に供給し、流路厚2mm、樹脂温度240℃、射出圧力100MPa、金型温度60℃、スクリュー回転50rpm、射出速度50mm/s、背圧10MPa、射出時間10sec、冷却時間10sec、サックバック2mm、最少クッション量10mmの条件でスパイラルフロー金型を用いて成形を行い、得られた射出成形品から流動長(スパイラルフロー長)を計測した。
この値が大きい程、流動性が高いことを示す。
【0136】
<耐熱性(HDT:荷重たわみ温度)>
ポリカーボネート樹脂組成物の耐熱性は、以下のように評価した。
ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを、熱風乾燥機を用いて、100℃で5時間以上乾燥した。次に、乾燥したペレットを射出成形機(東芝機械株式会社製EC-75SX)により引張試験用ダンベル型試験片を成形した。このダンベル型試験片を切削し、荷重たわみ温度測定用にISO試験片を作製した。このISO試験片を用いて、ISO 75(2004年)に準拠して荷重たわみ温度を測定した。試験は、フラットワイズにて行い、試験片のたわみが規定のたわみに達したときの温度を荷重たわみ温度とした。荷重は1.80MPaで測定した。この値が高いほど耐熱性が高いことを示す。
尚、本実施例においては90℃以上の場合、耐熱性に優れると判断した。
【0137】
<ノッチ付シャルピー衝撃試験>
上記で得られたISO試験片についてISO179(2000年)に準拠してノッチ付シャルピー衝撃試験を実施した。ノッチに関しては先端半径Rについて0.25mmについて測定を行った。なお、ノッチ付シャルピー衝撃強度は数値が大きいほど耐衝撃強度に優れるが、本発明ではノッチの先端半径Rが0.25mmの場合、6kJ/m2以上のものを機械的強度に優れるものと判断した。
【0138】
<全光線透過率、Haze測定>
ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを、熱風乾燥機を用いて、100℃で5時間以上乾燥した。次に、乾燥したペレットを射出成形機(日本製鋼所製J75EII型)に供給し、樹脂温度240℃、金型温度60℃、成形サイクル50秒間の条件で成形を行うことにより、射出成形板(幅100mm×長さ100mm×厚さ2mm)を得た。JIS K7136(2000年)に準拠し、日本電色工業(株)製ヘーズメータ「NDH2000」を使用し、D65光源にて、射出成形板の全光線透過率を測定した。ヘーズの値が小さいものほど、全光線透過率が大きいものほど透明性に優れたものと評価される。なお、本実施例では全光線透過率90%以上、ヘーズ5.0以下を合格とした。
【0139】
<黄色度YI値の測定>
ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを、熱風乾燥機を用いて、100℃で5時間以上乾燥した。次に、乾燥したペレットを射出成形機(日本製鋼所製J75EII型)に供給し、樹脂温度240℃、金型温度60℃、成形サイクル50秒間の条件で成形を行うことにより、射出成形板(幅100mm×長さ100mm×厚さ2mm)を得た。JIS K7136(2000年)に準拠し、コニカミノルタ製分光測色計CM-5を使用し、C光源にて、射出成形板のYIを測定した。なお、本実施例ではYI値は、7.0以下を合格とした。
【0140】
<耐光性試験>
前記射出成型板(100mm×100mm×2mmt)よりなる試験片を50mm×50mm×2mmtに切断し、東洋精機製作所社製アトラス・ウエザオメーターCi4000を用いて、射出成形板の正方形の面に対して、放射露光量300MJ/m2まで照射処理を行った。なお、照射処理は、ブラックパネル温度89℃、相対湿度50%の条件下にて行うと共に、光源としてキセノンアークランプを、インナーフィルターとしてタイプSポロシリケイトを、またランプの周囲にアウターフィルターとしてソーダライムを取り付け、波長300nm~400nmの放射照度が100W/m2になるように設定して行った。照射前後の射出成形板の色調をコニカミノルタ(株)製分光測色計CM-5を用い、ASTM D1925に準拠して測定した。射出成形板を測定室に置き、透過光のYI(イエローネスインデックス)値を測定した。照射処理後のYIと処理前のYIの差の絶対値(ΔYI)が小さいほどUV照射による着色が少なく、耐光性が優れることを示す。
【0141】
[製造例使用原料]
以下のポリカーボネート樹脂(PC1)の製造例で用いた化合物の略号、および製造元は次の通りである。
<ジヒドロキシ化合物>
・ISB:イソソルビド(ロケットフルーレ社製)
・CHDM:1,4-シクロヘキサンジメタノール(SKChemical社製)
<炭酸ジエステル>
・DPC:ジフェニルカーボネート(三菱ケミカル社製)
【0142】
<触媒失活剤>
・亜リン酸(太平化学産業社製、分子量82.0)
<熱安定剤(酸化防止剤)>
・Irganox1010:ペンタエリスリトール-テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](BASF社製)
・AS2112:トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト(ADEKA社製、分子量646.9)
<離型剤>
・E-275:エチレングリコールジステアレート(日油社製)
【0143】
[製造例1 ポリカーボネート樹脂(PC1)] ISB/CHDM
竪型攪拌反応器3器と横型攪拌反応器1器、並びに二軸押出機からなる連続重合設備を用いて、ポリカーボネート樹脂の重合を行った。具体的には、まず、ISB、CHDM、及びDPCをそれぞれタンクで溶融させ、ISBを35.2kg/hr、CHDMを14.9kg/hr、DPCを74.5kg/hr(モル比でISB/CHDM/DPC=0.700/0.300/1.010)の流量で第1竪型攪拌反応器に連続的に供給した。同時に、触媒としての酢酸カルシウム1水和物の添加量が全ジヒドロキシ化合物1molに対して1.5μmolとなるように酢酸カルシウム1水和物の水溶液を第1竪型攪拌反応器に供給した。各反応器の反応温度、内圧、滞留時間はそれぞれ、第1竪型攪拌反応器:190℃、25kPa、90分、第2竪型攪拌反応器:195℃、10kPa、45分、第3竪型攪拌反応器:210℃、3kPa、45分、第4横型攪拌反応器:225℃、0.5kPa、90分とした。得られるポリカーボネート樹脂の還元粘度が0.45dL/g~0.50dL/gとなるように、第4横型攪拌反応器の内圧を微調整しながら運転を行った。
【0144】
第4横型攪拌反応器より60kg/hrの量でポリカーボネート樹脂を抜き出し、続いて樹脂を溶融状態のままベント式二軸押出機[日本製鋼所製TEX30α、L/D:42.0、L(mm):スクリューの長さ、D(mm):スクリューの直径]に供給した。押出機を通過したポリカーボネート樹脂を、引き続き溶融状態のまま、目開き10μmのキャンドル型フィルター(SUS316製)に通して、異物を濾過した。その後、ダイスからストランド状にポリカーボネート樹脂を排出させ、水冷、固化させた後、回転式カッターでペレット化し、ISB/CHDMのモル比が70/30のポリカーボネート樹脂を得た。表1において、得られたポリカーボネート樹脂を「(PC1)」と表記した。
【0145】
前記押出機は3つの真空ベント口を有しており、ここで樹脂中の残存低分子成分を脱揮除去した。第2ベントの手前で樹脂に対して2000重量ppmの水を添加し、注水脱揮を行った。第3ベントの手前でIrganox1010、AS2112、E-275をポリカーボネート樹脂100重量部に対して、それぞれ0.1重量部、0.05重量部、0.3重量部を添加した。以上により、ISB/CHDM共重合体ポリカーボネート樹脂ペレットを得た。前記ポリカーボネート樹脂に対して、触媒失活剤として0.65重量ppmの亜リン酸(リン原子の量として0.24重量ppm)を添加した。なお、亜リン酸は次のようにして添加した。製造例1において得られたポリカーボネート樹脂のペレットに、亜リン酸のエタノール溶液をまぶして混合したマスターバッチを調製し、押出機の第1ベント口の手前(押出機の樹脂供給口側)から、押出機中のポリカーボネート樹脂100重量部に対して、マスターバッチを1重量部となるように供給した。
【0146】
[製造例2 ポリカーボネート樹脂(PC2)]
ISBを21.3kg/hr、CHDMを21.1kg/hr、DPCを62.9kg/hr(モル比でISB/CHDM/DPC=0.500/0.500/1.005)用い、得られるポリカーボネート樹脂の還元粘度が0.51~0.60dl/gとなるように調整した以外は、製造例1と同様にして、ISB/CHDMのモル比が50/50のポリカーボネート樹脂を得た。表1において、得られたポリカーボネート樹脂を「(PC2)」と表記した。
【0147】
[実施例・比較例使用原料]
以下の実施例・比較例で用いた化合物の略号は次の通りである。
<ポリカーボネート樹脂(A)>
イソソルビド由来の構造単位を含むポリカーボネート樹脂として、以下のPC1、PC2を用いた。
PC1:ジオール成分としてイソソルビド、1、4-シクロヘキサンジメタノール(モル比=70:30)、ジカルボン酸成分としてジフェニルカーボネートを用いて、還元粘度=0.45~0.50dL/gとなるよう溶融重合法で得たポリカーボネート樹脂。ガラス転移温度122℃、屈折率1.50。
PC2:ジオール成分としてイソソルビド、1、4-シクロヘキサンジメタノール(モル比=50:50)、ジカルボン酸成分としてジフェニルカーボネートを用いて、還元粘度=0.51~0.60dL/gとなるよう溶融重合法で得たポリカーボネート樹脂。ガラス転移温度100℃、屈折率1.50。
【0148】
<イソソルビド由来の構造単位を含まないポリカーボネート樹脂>
イソソルビド由来の構造単位を含まないポリカーボネート樹脂として以下のPC3を用いた。
PC3:S-3000R(三菱エンジニアリングプラスチックス社製、芳香族ポリカーボネート)
【0149】
<水添ロジン系樹脂(B)>
ポリカーボネート樹脂組成物に配合する水添ロジン系樹脂(B)として、以下の化合物(B1~B4)を用いた。
B1:TFP-D90M(荒川化学工業社製、水素化ロジンジオール樹脂)
B2:TFP-R85M(荒川化学工業社製、ロジン酸樹脂)
B3:TFP-R130M(荒川化学工業社製、水素化酸変性ロジン樹脂)
B4:TFP-D105M(荒川化学工業社製、水素化ロジンジオール樹脂)
【0150】
[衝撃強度改質剤(C)]
C1:アクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル・スチレン共重合体(カネカ社製、屈折率:1.50)
【0151】
[実施例1]
ポリカーボネート樹脂(A)としてPC1、水添ロジン系樹脂(B)としてB1を表1に記載の比率としてブレンドし、二軸混練機(日本製鋼所社製、TEX30SST-42BW-7V:スクリュー径30mm)に投入して混練した。
混練機の途中一カ所から真空ポンプで絶対真空圧10~20kPaに減圧調整しながら、シリンダー温度230℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量10kg/hrで混練物をストランド状に押し出し、ストランドカッターを用いてペレット状のポリカーボネート樹脂組成物を得た。これをペレット状のサンプルと呼称する。
このペレット状サンプルを前述の評価法に従って評価を行った。その結果を表1に示す。
【0152】
[実施例2~6、比較例1~4]
表1および表2に記載した組成に変更した以外は実施例1と同様の操作を実施した。
【0153】
【0154】
【0155】
表1に示すように、実施例1~6の樹脂組成物は、耐熱性、機械物性、光学特性、耐光性を維持しつつ優れた流動性を示すことが分かる。これに対して、比較例1および2の樹脂組成物は流動性に劣る。また、表2に示すように、比較例4では芳香族ポリカーボネート樹脂と水添ロジン系樹脂とを含有する組成物を使用したため耐光性が悪く、分解による衝撃強度の低下が見られ、また全光線透過率も実施例1~6と比較して不十分である。