JP2001254021A - Polymer composition - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は有機化された層状粘
土鉱物を含む高分子組成物に関する。The present invention relates to a polymer composition containing an organized layered clay mineral.
【0002】[0002]
【従来の技術】高分子の剛性等の物理特性を改良するた
めに、カオリナイトやモンモリロナイト等の層状粘土鉱
物を添加することが従来より行われている。層状粘土鉱
物を添加する高分子としては様々な化学種のものが用い
られているが、高極性の高分子の多くは優れたガスバリ
ア性を有することが期待されるために、近年、高極性の
高分子に層状粘土鉱物を添加して、剛性等の物理特性を
向上させるとともにガスバリア性をも向上させる研究が
進められている。2. Description of the Related Art In order to improve physical properties such as rigidity of a polymer, it has been conventionally used to add a layered clay mineral such as kaolinite or montmorillonite. Although various chemical species are used as the polymer to which the layered clay mineral is added, most of the highly polar polymers are expected to have excellent gas barrier properties. Researches are being made to add a layered clay mineral to a polymer to improve physical properties such as rigidity and also improve gas barrier properties.
【0003】このような研究分野において用いられる高
分子としては、市販のビニルアルコール共重合体が挙げ
られる。ビニルアルコール共重合体は高極性を有してお
り、ビニルアルコール共重合体の一種であるポリエチレ
ンビニルアルコールは、特にガスバリア性が優れている
高分子として知られている。As a polymer used in such a research field, a commercially available vinyl alcohol copolymer can be mentioned. Vinyl alcohol copolymers have high polarity, and polyethylene vinyl alcohol, which is a type of vinyl alcohol copolymer, is known as a polymer having particularly excellent gas barrier properties.
【0004】ビニルアルコール共重合体等の高極性の高
分子に対して層状粘土鉱物を添加する場合においては、
層状粘土鉱物の分散性を向上させることが非常に困難で
ある。これは、層状粘土鉱物の層間に限定された量の高
極性の高分子しか侵入(インターカレーション)しない
ためであると考えられている。When a layered clay mineral is added to a highly polar polymer such as a vinyl alcohol copolymer,
It is very difficult to improve the dispersibility of the layered clay mineral. It is thought that this is because only a limited amount of high-polarity polymer penetrates (intercalates) between layers of the layered clay mineral.
【0005】このような分散困難性は、例えば、特開平
10−158459号公報に開示された方法により解決
可能であることが知られている。すなわち、層状粘土鉱
物をビニルアルコール共重合体に混合するにあたり、特
定モル%の水酸基を有し、且つ1000以上の数平均分
子量を有する有機化剤で層状粘土鉱物を処理することに
より、層状粘土鉱物をビニルアルコール共重合体中で微
細に分散することが可能となる。It is known that such dispersion difficulty can be solved by the method disclosed in, for example, JP-A-10-158449. That is, when the layered clay mineral is mixed with the vinyl alcohol copolymer, the layered clay mineral is treated with an organic agent having a specific mole% of hydroxyl groups and a number average molecular weight of 1,000 or more. Can be finely dispersed in the vinyl alcohol copolymer.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
10−158459号公報に開示の方法で得られる組成
物の含有成分はすべて高い極性を有しているために、極
性がそれほど高くない他の成分を更に添加しようとして
も混合が不十分になることが考えられ、得られる配合の
多様性の点で限度がある。したがって、多様な配合が可
能な中程度の極性の高分子として溶解度パラメータが9
〜14(cal/cm3)1/2のものを使用して、層状粘土鉱物の
分散性に優れた高分子組成物を得る手法が望まれてい
る。However, since the components contained in the composition obtained by the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-158449 have high polarities, other components whose polarity is not so high are all included. Is considered to be insufficient even if it is further added, and there is a limit in the diversity of the resulting composition. Therefore, as a moderately polar polymer that can be mixed in various ways, the solubility parameter is 9
There is a demand for a method of obtaining a polymer composition having excellent dispersibility of a layered clay mineral by using one having a thickness of 〜14 (cal / cm 3 ) 1/2 .
【0007】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、溶解度パラメータが9〜1
4(cal/cm3)1/2の中程度の極性を有する高分子と層状粘
土鉱物とを含む高分子組成物であって、該層状粘土鉱物
が微細に分散された高分子組成物を提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has a solubility parameter of 9-1.
Provided is a polymer composition comprising a polymer having a medium polarity of 4 (cal / cm 3 ) 1/2 and a layered clay mineral, wherein the layered clay mineral is finely dispersed. The purpose is to do.
【0008】なお、溶解度パラメータ(SP値)は、分
子の単位体積あたりの蒸発エネルギーの平方根として定
義される値である。高分子は一般に気化しないため蒸発
エネルギーからSP値を求めることは不可能であるが、
SP値が既知の溶媒への溶解性や高分子の化学構造に基
いてSP値を計算することができる。このようにして得
られる高分子のSP値は、高分子同士または高分子とそ
の他の物質との混合性の良否を判断するための指標とな
るとともに、高分子の極性の指標にもなる。すなわち、
一般に、SP値の近い物質ほど良く混合し、SP値の大
きな物質ほど極性が高いことが知られている。The solubility parameter (SP value) is a value defined as the square root of the evaporation energy per unit volume of a molecule. Since polymers generally do not vaporize, it is impossible to determine the SP value from the evaporation energy,
The SP value can be calculated based on the solubility in a solvent having a known SP value or the chemical structure of the polymer. The SP value of the polymer obtained in this way serves as an index for judging whether or not the mixing property between the polymers or between the polymer and another substance is good, and also serves as an index for the polarity of the polymer. That is,
In general, it is known that a substance having a higher SP value mixes better, and a substance having a higher SP value has higher polarity.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、水酸基、メルカ
プト基、アミド基、およびエステル基からなる群より選
ばれる少なくとも1つの官能基を有し、且つ数平均分子
量が800以下である有機化剤により有機化された層状
粘土鉱物を用いることにより、溶解度パラメータが9〜
14(cal/cm3)1 /2の高分子中で層状粘土化合物を微細に
分散させることが可能になることを見出し、本発明を完
成させた。Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, have at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a mercapto group, an amide group and an ester group. By using a layered clay mineral having a group and having a number average molecular weight of 800 or less, which is organized by an organic agent, the solubility parameter is 9 to
14 (cal / cm 3) found that the layered clay compound it is possible to finely dispersed in 1/2 in the polymer, thereby completing the present invention.
【0010】すなわち、本発明の高分子組成物は、溶解
度パラメータが9〜14(cal/cm3)1 /2の高分子と、該高
分子中に分散された層状粘土鉱物とを含み、前記層状粘
土鉱物は、水酸基、メルカプト基、アミド基、およびエ
ステル基からなる群より選ばれる少なくとも1つの官能
基を有し、且つ数平均分子量が800以下である有機化
剤により有機化された層状粘土鉱物であることを特徴と
する。[0010] That is, the polymeric compositions of the present invention, the solubility parameter includes a 9~14 (cal / cm 3) 1 /2 of a polymer, and a layered clay mineral dispersed in the polymer, wherein The layered clay mineral has at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a mercapto group, an amide group, and an ester group, and has a number average molecular weight of 800 or less. It is a mineral.
【0011】本発明においては、数平均分子量が800
以下の有機化剤で層状粘土鉱物を有機化するため、有機
化剤が層状粘土鉱物の層間に侵入しやすく層状粘土鉱物
の層間距離が増大する。また、このようにして層間距離
の増大した層状粘土鉱物の極性は、有機化剤が水酸基、
メルカプト基、アミド基、およびエステル基からなる群
より選ばれる少なくとも1つの官能基を有しているため
に、溶解度パラメータが9〜14(cal/cm3)1/2の高分子
の極性に近いものとなる。したがって、高分子中におい
て層状粘土鉱物が非常に微細に分散する。In the present invention, the number average molecular weight is 800
Since the layered clay mineral is organized with the following organic agent, the organic agent easily penetrates between the layers of the layered clay mineral, and the interlayer distance of the layered clay mineral increases. In addition, the polarity of the layered clay mineral whose interlayer distance has been increased in this way, the organic
Because it has at least one functional group selected from the group consisting of a mercapto group, an amide group, and an ester group, the solubility parameter is close to the polarity of a polymer of 9 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 It will be. Therefore, the layered clay mineral is very finely dispersed in the polymer.
【0012】本発明においては、前記高分子がニトリル
基を含む高分子であることが好ましい。溶解度パラメー
タが9〜14(cal/cm3)1/2であってニトリル基を有する
高分子は、本発明において用いられる上記有機化剤によ
り有機化された層状粘土鉱物との相溶性に特に優れるた
めに、層状粘土鉱物の分散性がより向上する傾向にあ
る。In the present invention, the polymer is preferably a polymer containing a nitrile group. A polymer having a solubility parameter of 9 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 and having a nitrile group is particularly excellent in compatibility with the layered clay mineral that has been organically treated by the above-mentioned organic agent used in the present invention. Therefore, the dispersibility of the layered clay mineral tends to be further improved.
【0013】また、本発明においては、前記有機化剤が
有機オニウム化合物であることが好ましい。上記のよう
な官能基と分子量を有する有機オニウム化合物は、層状
粘土鉱物との反応性に優れるため、層状粘土鉱物の有機
化が容易となり、また、有機化された層状粘土鉱物の安
定性も向上する。更に、このような有機オニウム化合物
で有機化された層状粘土鉱物は、高分子のインターカレ
ーションが生じやすいために、層状粘土鉱物がより微細
に分散される傾向にある。In the present invention, it is preferable that the organic agent is an organic onium compound. Organic onium compounds having a functional group and a molecular weight as described above have excellent reactivity with the layered clay mineral, so that the layered clay mineral can be easily organized and the stability of the organic layered clay mineral is also improved. I do. Furthermore, in a layered clay mineral that has been organized with such an organic onium compound, polymer intercalation is likely to occur, so that the layered clay mineral tends to be more finely dispersed.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついてさらに詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in more detail.
【0015】本発明の高分子組成物は、溶解度パラメー
タが9〜14(cal/cm3)1/2の高分子と、該高分子中に分
散された層状粘土鉱物とを含み、前記層状粘土鉱物は、
水酸基、メルカプト基、アミド基、およびエステル基か
らなる群より選ばれる少なくとも1つの官能基を有し、
且つ数平均分子量が800以下である有機化剤により有
機化された層状粘土鉱物であることを特徴とするもので
ある。The polymer composition of the present invention comprises a polymer having a solubility parameter of 9 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 and a layered clay mineral dispersed in the polymer. Minerals
A hydroxyl group, a mercapto group, an amide group, and at least one functional group selected from the group consisting of an ester group,
It is a layered clay mineral which is organically treated with an organic agent having a number average molecular weight of 800 or less.
【0016】本発明において、高分子の溶解度パラメー
タが9〜14(cal/cm3)1/2であるとは、Fedorsの
方法により計算される溶解度パラメータが9〜14(cal
/cm3)1/2(18.4〜28.7(MJ/m3)1/2)であること
を意味する。Fedorsの方法とは、高分子の化学構
造を構成する原子団それぞれの蒸発エネルギーをΔe
i、モル体積をΔviとしたときに、下記式(1)によ
り計算されるδの値を溶解度パラメータとするものであ
る。In the present invention, the solubility parameter of the polymer being 9 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 means that the solubility parameter calculated by the Fedors method is 9 to 14 (cal / cm 3 ).
/ cm 3 ) 1/2 (18.4 to 28.7 (MJ / m 3 ) 1/2 ). The method of Fedors is that the evaporation energy of each atomic group constituting the chemical structure of a polymer is Δe.
When i and the molar volume are Δvi, the value of δ calculated by the following equation (1) is used as the solubility parameter.
【0017】[0017]
【数1】 (Equation 1)
【0018】この計算手法の具体例については、例え
ば、コーティング時報No.193,p.9−11(1
993)「溶解性パラメータの算出」を参照することがで
きる。また、蒸発エネルギーをΔeiおよびモル体積を
Δviに関しては、同コーティング時報または R. F. F
edors, Polym. Eng. Sci., 14, 147 (1974)を参照する
ことができる。For a specific example of this calculation method, see, for example, 193, p. 9-11 (1
993) “Calculation of solubility parameter” can be referred to. Regarding the evaporation energy Δei and the molar volume Δvi, the same coating time signal or RF F
edors, Polym. Eng. Sci., 14, 147 (1974).
【0019】本発明においては、高分子の溶解度パラメ
ータの値は9〜13(cal/cm3)1/2(18.4〜26.6
(MJ/m3)1/2)であることがより好ましく、9〜12(cal
/cm3)1/2(18.4〜24.6(MJ/m3)1/2)であること
が更に好ましい。高分子の溶解度パラメータは、9〜1
0(cal/cm3)1/2(18.4〜20.5(MJ/m3)1/2)であ
ることが特に好ましい。In the present invention, the value of the solubility parameter of the polymer is 9 to 13 (cal / cm 3 ) 1/2 (18.4 to 26.6).
(MJ / m 3 ) 1/2 ), more preferably 9 to 12 (cal
/ cm 3 ) 1/2 (18.4 to 24.6 (MJ / m 3 ) 1/2 ). The solubility parameter of the polymer is 9-1.
0 (cal / cm 3 ) 1/2 (18.4 to 20.5 (MJ / m 3 ) 1/2 ) is particularly preferable.
【0020】このような溶解度パラメータを有する高分
子としては、極性基を側鎖に有する高分子、極性結合を
主鎖に有する高分子、およびこれらの高分子の組み合わ
せ等が挙げられる。Examples of the polymer having such a solubility parameter include a polymer having a polar group in a side chain, a polymer having a polar bond in a main chain, and a combination of these polymers.
【0021】側鎖に極性基を有する高分子は、1又は2
種以上の極性基を側鎖に含むものであればよく、例え
ば、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニ
トリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニト
リル−ブタジエン共重合体、水添アクリロニトリル−ブ
タジエン共重合体、アクリロニトリル−(メタ)アクリ
ル酸エステル共重合体等のニトリル基を側鎖に有する高
分子;フェノール樹脂等の水酸基を側鎖に有する化合
物;ポリアクリルアミド等のアミド基を側鎖に有する高
分子;ポリ(メタ)アクリル酸エステル、エチレン−
(メタ)アクリル酸エステル共重合体、ポリ酢酸ビニ
ル、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のエステル基を側
鎖に有する高分子;ポリビニルエーテル等のエーテル基
を側鎖に有する高分子;スチレン−無水マレイン酸共重
合体、アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合
体、エチレン−アクリル酸共重合体等のカルボキシル基
を側鎖に有する高分子;塩素化ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有高
分子等が挙げられる。The polymer having a polar group in the side chain is 1 or 2
Any type may be used as long as it contains at least one kind of polar group in the side chain. A polymer having a nitrile group on the side chain such as an acrylonitrile- (meth) acrylate copolymer; a compound having a hydroxyl group on the side chain such as a phenol resin; a polymer having an amide group on the side chain such as polyacrylamide; (Meth) acrylate, ethylene-
Polymers having an ester group in the side chain such as (meth) acrylate copolymer, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer; polymers having an ether group in the side chain such as polyvinyl ether; styrene-anhydride Polymers having a carboxyl group in the side chain such as maleic acid copolymer, acrylic acid- (meth) acrylate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer; chlorinated polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, etc. And a halogen atom-containing polymer.
【0022】主鎖に極性結合を有する高分子は、1又は
2種以上の極性結合を主鎖に有するものであればよく、
例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリ
チオエステル、ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリ
スルフィド、ポリイミダゾール、ポリスルホン、ポリカ
ーボネート、ポリウレタン、ポリ尿素等が挙げられる。
また、2種以上の極性結合を主鎖に有するものとして
は、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエ
ーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテル系ポ
リウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、エーテル系
ポリエステル等が挙げられる。The polymer having a polar bond in the main chain may be one having one or more polar bonds in the main chain.
Examples include polyamide, polyimide, polyester, polythioester, polyether, polythioether, polysulfide, polyimidazole, polysulfone, polycarbonate, polyurethane, and polyurea.
Examples of those having two or more polar bonds in the main chain include polyamide imide, polyether sulfone, polyether ketone, polyether imide, polyether-based polyurethane, polyester-based polyurethane, and ether-based polyester.
【0023】更に、上述の高分子の架橋物や加硫物も使
用可能であり、その例としては、クロロプレンゴム、ニ
トリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、スチレンブタジ
エンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエ
ンゴム、天然ゴム等のゴム状高分子を挙げることができ
る。Further, crosslinked or vulcanized products of the above-mentioned polymers can also be used, and examples thereof include chloroprene rubber, nitrile rubber, epichlorohydrin rubber, styrene butadiene rubber, acrylic rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, and natural rubber. And the like.
【0024】本発明においては、上述の高分子のうちニ
トリル基を含む高分子を用いることが好ましい。これ
は、ニトリル基を含む高分子が、本発明で用いられる有
機化剤で有機化された層状粘土鉱物との相溶性に特に優
れるため、層状粘土鉱物の分散性がより向上するからで
ある。In the present invention, it is preferable to use a polymer containing a nitrile group among the above-mentioned polymers. This is because the polymer containing a nitrile group is particularly excellent in compatibility with the layered clay mineral that has been organically treated with the organic agent used in the present invention, so that the dispersibility of the layered clay mineral is further improved.
【0025】ニトリル基を含む高分子としては、ガスバ
リア性や強度等が特に優れた高分子組成物が得られるこ
とから、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体及び水
添アクリロニトリル−ブタジエン共重合体を用いること
が好ましい。As the polymer containing a nitrile group, a acrylonitrile-butadiene copolymer and a hydrogenated acrylonitrile-butadiene copolymer are preferably used since a polymer composition having particularly excellent gas barrier properties and strength can be obtained. preferable.
【0026】また、ニトリル基を含む高分子におけるニ
トリル基含有量は、5〜75重量%であることが好まし
く、10〜50重量%であることがより好ましい。ニト
リル基含有量が5重量%未満である場合は、得られる高
分子組成物のガスバリア性等の物性が不十分となる傾向
にあり、ニトリル基含有量が75重量%を超す場合は、
高分子の粘度が高くなる傾向にあり、層状粘土鉱物の分
散のために長時間の攪拌や高いせん断力が必要となるこ
とがある。The nitrile group content in the polymer containing a nitrile group is preferably from 5 to 75% by weight, more preferably from 10 to 50% by weight. When the nitrile group content is less than 5% by weight, physical properties such as gas barrier properties of the obtained polymer composition tend to be insufficient, and when the nitrile group content exceeds 75% by weight,
The viscosity of the polymer tends to be high, and long-time stirring or high shearing force may be required for dispersing the layered clay mineral.
【0027】本発明において使用される高分子の分子量
は、数平均分子量として5,000〜10,000,0
00であることが好ましい。数平均分子量が5,000
未満である場合は、得られる高分子組成物の力学特性が
劣る傾向にあり、一方、10,000,000を超す場
合は、層状粘土鉱物の分散が困難になる傾向にある。The polymer used in the present invention has a number average molecular weight of 5,000 to 10,000,000.
00 is preferred. Number average molecular weight is 5,000
When the amount is less than the above, the mechanical properties of the obtained polymer composition tend to be inferior. On the other hand, when it exceeds 10,000,000, the dispersion of the layered clay mineral tends to be difficult.
【0028】本発明においては上述の高分子に対して、
水酸基、メルカプト基、アミド基、およびエステル基か
らなる群より選ばれる少なくとも1つの官能基を有し、
且つ数平均分子量が800以下である有機化剤により有
機化された層状粘土鉱物を添加する。In the present invention, the above polymer is
A hydroxyl group, a mercapto group, an amide group, and at least one functional group selected from the group consisting of an ester group,
Further, a layered clay mineral that has been organically treated with an organic agent having a number average molecular weight of 800 or less is added.
【0029】層状粘土鉱物としては、例えば、カオリナ
イト、ハロサイト等のカオリナイト族;モンモリロナイ
ト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、マイカ
等のスメクタイト族;バーミキュライト族等の層状粘土
鉱物が挙げられる。層状粘土鉱物は天然物由来のもので
も、天然物の処理品でも、膨潤性のフッ素化マイカのよ
うに合成品でもよい。上記の層状粘土鉱物は単独で用い
てもよく2種類以上を組み合わせて用いてもよい。な
お、全陽イオン交換容量は10〜300meq/100
gであることが好ましく、50〜200meq/100
gであることがより好ましい。Examples of the layered clay mineral include a kaolinite group such as kaolinite and halosite; a smectite group such as montmorillonite, beidellite, saponite, hectorite and mica; and a layered clay mineral such as a vermiculite group. The layered clay mineral may be derived from a natural product, a processed product of a natural product, or a synthetic product such as swellable fluorinated mica. The above layered clay minerals may be used alone or in combination of two or more. The total cation exchange capacity is 10 to 300 meq / 100.
g, preferably 50 to 200 meq / 100.
g is more preferable.
【0030】本発明において有機化とは、有機物を上記
の層状粘土鉱物の表面及び/又は層間に物理的、化学的
方法により吸着及び/又は結合させることを意味する。
また、有機化剤とはこのような吸着及び/又は結合が可
能な有機物をいい、溶媒中でイオンを生じる極性基を有
する有機化合物が通常用いられる。In the present invention, the term "organization" means that an organic substance is adsorbed and / or bound between the surface and / or the interlayer of the above-mentioned layered clay mineral by a physical or chemical method.
The term “organizing agent” refers to an organic substance capable of such adsorption and / or binding, and an organic compound having a polar group that generates an ion in a solvent is usually used.
【0031】本発明において、層状粘土鉱物と有機化剤
との反応比率については制限はないが、層状粘土鉱物の
全陽イオン交換容量の100%が有機化剤で有機化され
ることが好ましい。In the present invention, there is no limitation on the reaction ratio between the layered clay mineral and the organic agent, but it is preferable that 100% of the total cation exchange capacity of the layered clay mineral is organized by the organic agent.
【0032】本発明において用いられる有機化剤は、水
酸基、メルカプト基、アミド基、およびエステル基から
なる群より選ばれる少なくとも1つの官能基を有し、且
つ数平均分子量が800以下のものであればよく特に制
限はないが、層状粘土鉱物との反応性に優れる等の観点
から、上記の官能基および分子量を有する有機オニウム
化合物であることが好ましい。本発明においては、有機
化剤が有する官能基として水酸基を用いることが好まし
く、有機化剤の数平均分子量としては、50〜800で
あることが好ましい。数平均分子量は50〜600であ
ることがより好ましく、50〜500であることが特に
好ましい。The organic agent used in the present invention has at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a mercapto group, an amide group and an ester group and has a number average molecular weight of 800 or less. There is no particular limitation, but an organic onium compound having the above functional group and molecular weight is preferable from the viewpoint of excellent reactivity with the layered clay mineral. In the present invention, a hydroxyl group is preferably used as the functional group of the organic agent, and the number average molecular weight of the organic agent is preferably 50 to 800. The number average molecular weight is more preferably from 50 to 600, and particularly preferably from 50 to 500.
【0033】有機オニウム化合物としては、有機アンモ
ニウム化合物、有機ホスホニウム化合物、有機ピリジニ
ウム化合物、有機スルホニウム化合物等が挙げられ、な
かでも、生じる有機オニウムイオンの反応性が良好なこ
とから、有機アンモニウム化合物及び有機ホスホニウム
化合物を用いることがより好ましい。Examples of the organic onium compound include an organic ammonium compound, an organic phosphonium compound, an organic pyridinium compound, an organic sulfonium compound, and the like. Among them, organic ammonium compounds and organic sulfonium compounds are preferable because of the good reactivity of the generated organic onium ions. More preferably, a phosphonium compound is used.
【0034】上記の有機オニウム化合物における孤立電
子対を有する原子(例えば、有機アンモニウム化合物に
おいては窒素原子)に結合する有機基の炭素数は特に制
限されないが、最長鎖の有機基の炭素数は6〜30であ
ることが好ましく、10〜30であることがより好まし
い。最長鎖の炭素数が6未満である場合は、層状粘土鉱
物の有機化の効果が不十分になる傾向にあり、30を超
す場合は高分子中における層状粘土鉱物の分散が不十分
になる傾向にある。また、上記の有機オニウム化合物に
おける孤立電子対を有する原子に結合する有機基の数は
1以上、結合が許される最大数以下である。The number of carbon atoms of an organic group bonded to an atom having a lone pair of electrons in the above-mentioned organic onium compound (for example, a nitrogen atom in an organic ammonium compound) is not particularly limited, but the number of carbon atoms of the longest chain organic group is 6 It is preferably from 30 to 30, more preferably from 10 to 30. When the carbon number of the longest chain is less than 6, the effect of organizing the layered clay mineral tends to be insufficient, and when it exceeds 30, the dispersion of the layered clay mineral in the polymer tends to be insufficient. It is in. Further, the number of organic groups bonded to the atom having a lone electron pair in the organic onium compound is 1 or more, and is equal to or less than the maximum number that allows bonding.
【0035】なお、この有機基は、水酸基、メルカプト
基、アミド基、およびエステル基からなる群より選ばれ
る少なくとも1つの官能基を有している必要がある。ま
た、数平均分子量が800以下でなければならない。こ
こで、有機オニウム化合物の数平均分子量とは、有機オ
ニウム化合物から生じる有機オニウムイオン(対イオン
を含まない有機オニウムイオン)の数平均分子量を意味
する。これは、有機オニウム化合物を用いた場合におい
ては、層状粘土鉱物中の無機イオンが有機オニウム化合
物から生じた有機オニウムイオンで置換されることによ
り層状粘土鉱物が有機化されるからである。The organic group must have at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a mercapto group, an amide group, and an ester group. Further, the number average molecular weight must be 800 or less. Here, the number average molecular weight of the organic onium compound means the number average molecular weight of organic onium ions (organic onium ions not containing a counter ion) generated from the organic onium compound. This is because when an organic onium compound is used, the layered clay mineral is organized by replacing inorganic ions in the layered clay mineral with organic onium ions generated from the organic onium compound.
【0036】本発明において有機化剤として用いられる
有機アンモニウム化合物としては、水酸基、メルカプト
基、アミド基、およびエステル基からなる群より選ばれ
る少なくとも1つの官能基を有する、第一級、第二級、
第三級及び第四級の有機アンモニウム化合物がいずれも
使用できる。この有機アンモニウム化合物中の有機基
は、脂肪族、脂環族、芳香族のいずれであってもよい。The organic ammonium compound used as the organic agent in the present invention includes primary and secondary compounds having at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a mercapto group, an amide group and an ester group. ,
Both tertiary and quaternary organic ammonium compounds can be used. The organic group in this organic ammonium compound may be any of aliphatic, alicyclic and aromatic.
【0037】第一級有機アンモニウム化合物としては、
例えば、ヒドロキシアルキルアンモニウム塩、ヒドロキ
シアリールアンモニウム塩、ヒドロキシアラルキルアン
モニウム塩、メルカプトアルキルアンモニウム塩、メル
カプトアリールアンモニウム塩、メルカプトアラルキル
アンモニウム塩等が挙げられる。なお、これらのアンモ
ニウム塩における、水酸基の数、メルカプト基の数は1
でも2以上であってもよい。また、これらのアンモニウ
ム塩の窒素原子に結合した最長鎖の有機基の炭素数は6
〜30であることが好ましい。The primary organic ammonium compounds include:
For example, hydroxyalkylammonium salts, hydroxyarylammonium salts, hydroxyaralkylammonium salts, mercaptoalkylammonium salts, mercaptoarylammonium salts, mercaptoaralkylammonium salts and the like can be mentioned. In these ammonium salts, the number of hydroxyl groups and the number of mercapto groups are 1
However, it may be two or more. The longest chain organic group bonded to the nitrogen atom of these ammonium salts has 6 carbon atoms.
It is preferably from 30 to 30.
【0038】ヒドロキシアルキルアンモニウム塩として
は、ヒドロキシヘキシルアンモニウム塩、ヒドロキシオ
クチルアンモニウム塩、ヒドロキシデシルアンモニウム
塩、ヒドロキシドデシルアンモニウム塩、ヒドロキシテ
トラデシルアンモニウム塩、ヒドロキシヘキサデシルア
ンモニウム塩、ヒドロキシオクタデシルアンモニウム塩
等を挙げることができ、メルカプトアルキルアンモニウ
ム塩としては、メルカプトヘキシルアンモニウム塩、メ
ルカプトオクチルアンモニウム塩、メルカプトデシルア
ンモニウム塩、メルカプトドデシルアンモニウム塩、メ
ルカプトテトラデシルアンモニウム塩、メルカプトヘキ
サデシルアンモニウム塩、メルカプトオクタデシルアン
モニウム塩等を挙げることができる。Examples of the hydroxyalkyl ammonium salt include hydroxyhexyl ammonium salt, hydroxyoctyl ammonium salt, hydroxydecyl ammonium salt, hydroxydodecyl ammonium salt, hydroxytetradecyl ammonium salt, hydroxyhexadecyl ammonium salt, hydroxyoctadecyl ammonium salt and the like. As the mercaptoalkyl ammonium salt, mercaptohexyl ammonium salt, mercaptooctyl ammonium salt, mercaptodecyl ammonium salt, mercaptododecyl ammonium salt, mercaptotetradecyl ammonium salt, mercaptohexadecyl ammonium salt, mercaptooctadecyl ammonium salt, and the like. Can be.
【0039】第一級有機アンモニウム化合物としては、
アミド基を有する有機基が結合した第一級有機アンモニ
ウム塩、エステル基を有する有機基が結合した第一級有
機アンモニウム塩を用いることもできる。このような第
一級有機アンモニウム塩の有機基の炭素数は6〜30で
あることが好ましい。The primary organic ammonium compounds include:
A primary organic ammonium salt to which an organic group having an amide group is bonded, and a primary organic ammonium salt to which an organic group having an ester group is bonded can also be used. The organic group of such a primary organic ammonium salt preferably has 6 to 30 carbon atoms.
【0040】第二級有機アンモニウム化合物としては、
ヒドロキシアルキルアルキルアンモニウム塩、ヒドロキ
シアルキルアリールアンモニウム塩、ヒドロキシアルキ
ルアラルキルアンモニウム塩、ビス(ヒドロキシアルキ
ル)アンモニウム塩、ビス(ヒドロキシアリール)アン
モニウム塩、ビス(ヒドロキシアラルキル)アンモニウ
ム塩等のアンモニウム塩、該アンモニウム塩の水酸基が
メルカプト基に置き換わった構造のアンモニウム塩等が
挙げられる。なお、これらのアンモニウム塩における、
水酸基の数、メルカプト基の数は1でも2以上であって
もよい。また、これらのアンモニウム塩の窒素原子に結
合した最長鎖の有機基の炭素数は6〜30であることが
好ましい。As the secondary organic ammonium compound,
Ammonium salts such as hydroxyalkylalkylammonium salt, hydroxyalkylarylammonium salt, hydroxyalkylaralkylammonium salt, bis (hydroxyalkyl) ammonium salt, bis (hydroxyaryl) ammonium salt and bis (hydroxyaralkyl) ammonium salt; Ammonium salts having a structure in which a hydroxyl group is replaced with a mercapto group are exemplified. In these ammonium salts,
The number of hydroxyl groups and the number of mercapto groups may be one or two or more. The longest chain organic group bonded to the nitrogen atom of these ammonium salts preferably has 6 to 30 carbon atoms.
【0041】このような化合物としては、例えば、ヒド
ロキシエチルデシルアンモニウム塩、ヒドロキシエチル
ドデシルアンモニウム塩、ヒドロキシエチルオクタデシ
ルアンモニウム塩、ビス(ヒドロキシオクタデシル)ア
ンモニウム塩、メルカプトエチルデシルアンモニウム
塩、メルカプトエチルドデシルアンモニウム塩、メルカ
プトエチルオクタデシルアンモニウム塩、ビス(メルカ
プトオクタデシル)アンモニウム塩等が挙げられる。Examples of such a compound include hydroxyethyl decyl ammonium salt, hydroxyethyl dodecyl ammonium salt, hydroxyethyl octadecyl ammonium salt, bis (hydroxyoctadecyl) ammonium salt, mercaptoethyl decyl ammonium salt, mercaptoethyl dodecyl ammonium salt, Mercaptoethyl octadecyl ammonium salt, bis (mercaptooctadecyl) ammonium salt and the like can be mentioned.
【0042】第二級有機アンモニウム化合物としては、
アミド基を有する有機基が結合した第二級有機アンモニ
ウム塩、エステル基を有する有機基が結合した第二級有
機アンモニウム塩を用いることもできる。このような第
二級有機アンモニウム塩の有機基の炭素数は6〜30で
あることが好ましい。The secondary organic ammonium compounds include:
A secondary organic ammonium salt to which an organic group having an amide group is bonded, and a secondary organic ammonium salt to which an organic group having an ester group is bonded can also be used. The organic group of such a secondary organic ammonium salt preferably has 6 to 30 carbon atoms.
【0043】第三級有機アンモニウム化合物としては、
ヒドロキシアルキルジアルキルアンモニウム塩、ビス
(ヒドロキシアルキル)アルキルアンモニウム塩、ビス
(ヒドロキシアリール)アルキルアンモニウム塩、ビス
(ヒドロキシアラルキル)アルキルアンモニウム塩、ト
リス(ヒドロキシアルキル)アンモニウム塩、トリス
(ヒドロキシアリール)アンモニウム塩、トリス(ヒド
ロキシアラルキル)アンモニウム塩等のアンモニウム
塩、該アンモニウム塩の水酸基がメルカプト基に置き換
わった構造のアンモニウム塩等が挙げられる。なお、こ
れらのアンモニウム塩における、水酸基の数、メルカプ
ト基の数は1でも2以上であってもよい。また、これら
のアンモニウム塩の窒素原子に結合した最長鎖の有機基
の炭素数は6〜30であることが好ましい。The tertiary organic ammonium compounds include
Hydroxyalkyldialkylammonium salt, bis (hydroxyalkyl) alkylammonium salt, bis (hydroxyaryl) alkylammonium salt, bis (hydroxyaralkyl) alkylammonium salt, tris (hydroxyalkyl) ammonium salt, tris (hydroxyaryl) ammonium salt, tris Examples include ammonium salts such as (hydroxyaralkyl) ammonium salts, and ammonium salts having a structure in which a hydroxyl group of the ammonium salt is replaced with a mercapto group. The number of hydroxyl groups and the number of mercapto groups in these ammonium salts may be one or two or more. The longest chain organic group bonded to the nitrogen atom of these ammonium salts preferably has 6 to 30 carbon atoms.
【0044】このようなアンモニウム塩のうち水酸基を
有するものとしては、ヒドロキシエチルジオクチルアン
モニウム塩、ヒドロキシエチルジデシルアンモニウム
塩、ヒドロキシエチルジドデシルアンモニウム塩、ヒド
ロキシエチルジオクタデシルアンモニウム塩、ヒドロキ
シエチルメチルオクタデシルアンモニウム塩、ビス(ヒ
ドロキシメチル)ドデシルアンモニウム塩、ビス(ヒド
ロキシエチル)オクタデシルアンモニウム塩等が挙げら
れる。Among these ammonium salts, those having a hydroxyl group include hydroxyethyl dioctyl ammonium salt, hydroxyethyl didecyl ammonium salt, hydroxyethyl didodecyl ammonium salt, hydroxyethyl dioctadecyl ammonium salt, hydroxyethyl methyl octadecyl ammonium salt. , Bis (hydroxymethyl) dodecyl ammonium salt, bis (hydroxyethyl) octadecyl ammonium salt and the like.
【0045】第三級有機アンモニウム化合物としては、
アミド基を有する有機基が結合した第三級有機アンモニ
ウム塩、エステル基を有する有機基が結合した第三級有
機アンモニウム塩を用いることもできる。このような第
三級有機アンモニウム塩の有機基の炭素数は6〜30で
あることが好ましい。As the tertiary organic ammonium compound,
A tertiary organic ammonium salt having an organic group having an amide group bonded thereto and a tertiary organic ammonium salt having an organic group having an ester group bonded can also be used. The organic group of such a tertiary organic ammonium salt preferably has 6 to 30 carbon atoms.
【0046】第四級有機アンモニウム化合物としては、
ヒドロキシアルキルトリアルキルアンモニウム塩、ビス
(ヒドロキシアルキル)ジアルキルアンモニウム塩、ビ
ス(ヒドロキシアルキル)ジアリールアンモニウム塩、
ビス(ヒドロキシアルキル)ジアラルキルアンモニウム
塩、ビス(ヒドロキシアリール)ジアルキルアンモニウ
ム塩、ビス(ヒドロキシアラルキル)ジアルキルアンモ
ニウム塩、トリス(ヒドロキシアルキル)アルキルアン
モニウム塩、トリス(ヒドロキシアリール)アルキルア
ンモニウム塩、トリス(ヒドロキシアラルキル)アルキ
ルアンモニウム塩、テトラキス(ヒドロキシアルキル)
アンモニウム塩等のアンモニウム塩、該アンモニウム塩
の水酸基がメルカプト基に置き換わった構造のアンモニ
ウム塩が挙げられる。なお、これらのアンモニウム塩に
おける、水酸基の数、メルカプト基の数は1でも2以上
であってもよい。また、これらのアンモニウム塩の窒素
原子に結合した有機基の最長鎖の炭素数は6〜30であ
ることが好ましい。As the quaternary organic ammonium compound,
Hydroxyalkyltrialkylammonium salts, bis (hydroxyalkyl) dialkylammonium salts, bis (hydroxyalkyl) diarylammonium salts,
Bis (hydroxyalkyl) diaralkylammonium salt, bis (hydroxyaryl) dialkylammonium salt, bis (hydroxyaralkyl) dialkylammonium salt, tris (hydroxyalkyl) alkylammonium salt, tris (hydroxyaryl) alkylammonium salt, tris (hydroxyaralkyl) ) Alkylammonium salts, tetrakis (hydroxyalkyl)
Examples thereof include ammonium salts such as ammonium salts, and ammonium salts having a structure in which a hydroxyl group of the ammonium salt is replaced with a mercapto group. The number of hydroxyl groups and the number of mercapto groups in these ammonium salts may be one or two or more. The longest chain of the organic group bonded to the nitrogen atom of these ammonium salts preferably has 6 to 30 carbon atoms.
【0047】このようなアンモニウム塩のうち水酸基を
有するものとしては、ヒドロキシエチルトリオクチルア
ンモニウム塩、ヒドロキシエチルトリデシルアンモニウ
ム塩、ヒドロキシエチルトリオクタデシルアンモニウム
塩、ビス(ヒドロキシエチル)ジオクチルアンモニウム
塩、ビス(ヒドロキシエチル)ジデシルアンモニウム
塩、ビス(ヒドロキシエチル)ジオクタデシルアンモニ
ウム塩、ビス(ヒドロキシメチル)メチルオクチルアン
モニウム塩、ビス(ヒドロキシエチル)メチルオクチル
アンモニウム塩、ビス(ヒドロキシメチル)メチルオク
タデシルアンモニウム塩、ビス(ヒドロキシエチル)メ
チルオクタデシルアンモニウム塩、ビス(ヒドロキシメ
チル)エチルオクタデシルアンモニウム塩、ビス(ヒド
ロキシエチル)エチルオクタデシルアンモニウム塩、ト
リス(ヒドロキシエチル)オクタデシルアンモニウム
塩、テトラキス(ヒドロキシオクタデシル)アンモニウ
ム塩等が挙げられる。Among these ammonium salts, those having a hydroxyl group include hydroxyethyltrioctylammonium salt, hydroxyethyltridecylammonium salt, hydroxyethyltrioctadecylammonium salt, bis (hydroxyethyl) dioctylammonium salt, bis (hydroxy Ethyl) didecyl ammonium salt, bis (hydroxyethyl) dioctadecyl ammonium salt, bis (hydroxymethyl) methyloctyl ammonium salt, bis (hydroxyethyl) methyloctyl ammonium salt, bis (hydroxymethyl) methyloctadecyl ammonium salt, bis (hydroxy Ethyl) methyloctadecyl ammonium salt, bis (hydroxymethyl) ethyloctadecyl ammonium salt, bis (hydroxyethyl) ethyl Ammonium salts, tris (hydroxyethyl) octadecyl ammonium salts, tetrakis (hydroxy octadecyl) ammonium salts.
【0048】第四級有機アンモニウム化合物としては、
アミド基を有する有機基が結合した第四級有機アンモニ
ウム塩、エステル基を有する有機基が結合した第四級有
機アンモニウム塩を用いることもできる。このような第
四級有機アンモニウム塩の有機基の炭素数は6〜30で
あることが好ましい。As the quaternary organic ammonium compound,
A quaternary organic ammonium salt having an organic group having an amide group bonded thereto and a quaternary organic ammonium salt having an organic group having an ester group bonded thereto can also be used. The organic group of such a quaternary organic ammonium salt preferably has 6 to 30 carbon atoms.
【0049】本発明において用いられる有機化剤は、下
記一般式(1)の構造を有するアンモニウムイオンを含
む化合物であることが特に好ましい。The organic agent used in the present invention is particularly preferably a compound containing an ammonium ion having a structure represented by the following general formula (1).
【0050】[0050]
【化1】 (式中、m、n、xは同一でも異なっていてもよく1〜
5の整数を表す。yは6〜30の整数を表す)Embedded image (Wherein m, n, and x may be the same or different,
Represents an integer of 5. y represents an integer of 6 to 30)
【0051】一般式(1)で表されるアンモニウムイオ
ンの中でも、下記式(2)で表されるアンモニウムイオ
ン(ビス(ヒドロキシエチル)メチルオクタデシルアン
モニウムイオン)を含む化合物を用いることが好まし
い。Among the ammonium ions represented by the general formula (1), it is preferable to use a compound containing an ammonium ion (bis (hydroxyethyl) methyloctadecyl ammonium ion) represented by the following formula (2).
【0052】[0052]
【化2】 Embedded image
【0053】上述した有機化剤を用いる層状粘土鉱物の
有機化は、例えば、本出願人による特許第262719
4号公報に開示されている方法により行うことができ
る。すなわち、層状粘土鉱物中のナトリウムイオン等の
無機イオンを、上記の有機オニウム化合物から生じる有
機オニウムイオン(例えば、有機アンモニウム化合物に
おいては有機アンモニウムイオン)によりイオン交換す
ることにより行うことができる。The organic treatment of the layered clay mineral using the above-mentioned organic agent is described, for example, in Japanese Patent No. 262719 by the present applicant.
The method can be carried out by the method disclosed in Japanese Patent Publication No. That is, it can be performed by ion-exchanging inorganic ions such as sodium ions in the layered clay mineral with organic onium ions generated from the above-mentioned organic onium compounds (for example, organic ammonium ions in the case of organic ammonium compounds).
【0054】有機オニウム化合物として有機アンモニウ
ム化合物を用いる場合においては、例えば、次のような
方法により有機化を行うことができる。すなわち、層状
粘土鉱物が塊状の場合は、まずこれをボールミル等によ
り粉砕し粉体化する。次いで、ミキサー等を用いてこの
粉体を水中に分散させ層状粘土鉱物の水分散物を得る。
これとは別に、水酸基、メルカプト基、アミド基、およ
びエステル基からなる群より選ばれる少なくとも1つの
官能基を有し、且つ数平均分子量が800以下である有
機アンモニウム化合物の水溶液を調製する。この水溶液
を上記層状粘土鉱物の水分散物に加え混合することによ
り、層状粘土鉱物中の無機イオンが有機アンモニウム化
合物から生じた有機アンモニウムイオンによりイオン交
換される。そして、この混合物から水を除去することに
より有機化された層状粘土鉱物を得ることができる。有
機アンモニウム化合物や層状粘土鉱物の分散媒体として
は、水以外にもメタノール、エタノール、プロパノー
ル、イソプロパノール、エチレングリコール、これらの
混合物及びこれらと水の混合物等も使用することが可能
であるWhen an organic ammonium compound is used as the organic onium compound, for example, the organic method can be performed by the following method. That is, when the layered clay mineral is in a lump, it is first pulverized by a ball mill or the like and powdered. Next, this powder is dispersed in water using a mixer or the like to obtain an aqueous dispersion of the layered clay mineral.
Separately, an aqueous solution of an organic ammonium compound having at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a mercapto group, an amide group, and an ester group and having a number average molecular weight of 800 or less is prepared. By adding and mixing this aqueous solution with the aqueous dispersion of the layered clay mineral, inorganic ions in the layered clay mineral are ion-exchanged with organic ammonium ions generated from an organic ammonium compound. Then, by removing water from the mixture, an organic layered clay mineral can be obtained. As a dispersion medium of the organic ammonium compound and the layered clay mineral, in addition to water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, ethylene glycol, a mixture thereof, a mixture thereof, and a water can also be used.
【0055】本発明の高分子組成物の製造方法は特に制
限されない。例えば、上述した高分子と有機化された層
状粘土鉱物とを、水や有機溶剤等の溶媒に分散若しくは
溶解させた後、溶媒を除去することにより得ることがで
きる。The method for producing the polymer composition of the present invention is not particularly limited. For example, it can be obtained by dispersing or dissolving the above-described polymer and the organized layered clay mineral in a solvent such as water or an organic solvent, and then removing the solvent.
【0056】また、高分子と有機化された層状粘土鉱物
とを、当該高分子の融点若しくは軟化点以上に加熱して
混合することにより得ることもできる。加熱時には、せ
ん断力を加え有機化された層状粘土鉱物を均一に分散さ
せることが好ましく、加熱しつつせん断力を加える手段
としては押出機を用いることが好ましい。この際、有機
溶媒、オイル等を添加することができ、層状粘土鉱物の
分散後あるいは分散過程において、高分子の架橋及び/
又は加硫を行ってもよい。Further, it can also be obtained by heating and mixing the polymer and the organic layered clay mineral at a temperature higher than the melting point or softening point of the polymer. At the time of heating, it is preferable to apply a shearing force to uniformly disperse the organic layered clay mineral, and it is preferable to use an extruder as a means for applying the shearing force while heating. At this time, an organic solvent, oil, or the like can be added, and after or during the dispersion of the layered clay mineral, crosslinking of the polymer and / or
Alternatively, vulcanization may be performed.
【0057】上記の方法以外にも、例えば、溶解度パラ
メータが9〜14(cal/cm3)1/2の高分子となるべきモノ
マーに有機化された層状粘土鉱物を加え、有機化された
層状粘土鉱物の存在下で当該モノマーの重合を行い、高
分子組成物を得ることが可能である。また、ポリウレタ
ン、ポリエステル、ポリ尿素等のように2以上の成分を
混合し反応させることにより高分子が生成するような場
合は、反応前の2以上の成分の少なくとも1つに予め有
機化された層状粘土鉱物を添加しておくことにより、高
分子組成物を得ることも可能である。In addition to the above-mentioned method, for example, an organic layered clay mineral is added to a monomer to be converted into a polymer having a solubility parameter of 9 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 , and the organic layered clay mineral is added. It is possible to obtain a polymer composition by polymerizing the monomer in the presence of a clay mineral. In the case where a polymer is formed by mixing and reacting two or more components such as polyurethane, polyester, polyurea, etc., at least one of the two or more components before the reaction is pre-organized. By adding a layered clay mineral in advance, a polymer composition can be obtained.
【0058】本発明においては、上記の高分子と有機化
された層状粘土鉱物の混合比は、前者100重量部に対
して後者が好ましくは0.1〜200重量部であり、よ
り好ましくは0.1〜30重量部であり、特に好ましく
は0.5〜10重量部である。層状粘土鉱物の重量部が
0.1重量部未満である場合は、得られる高分子組成物
の強度やガスバリア性等が十分でなくなる傾向にあり、
他方、200重量部を超す場合は、高分子が連続層を形
成できなくなる傾向にあり、高分子組成物の強度等が低
下し、また粘度が高くなり加工性が損なわれる傾向にあ
る。In the present invention, the mixing ratio of the polymer and the organically modified layered clay mineral is preferably 0.1 to 200 parts by weight, more preferably 0 to 200 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the former. 0.1 to 30 parts by weight, particularly preferably 0.5 to 10 parts by weight. When the weight part of the layered clay mineral is less than 0.1 part by weight, the strength and gas barrier properties of the obtained polymer composition tend to be insufficient,
On the other hand, when the amount exceeds 200 parts by weight, the polymer tends to be unable to form a continuous layer, the strength and the like of the polymer composition are reduced, and the viscosity is increased and the processability tends to be impaired.
【0059】なお、本発明においては、高分子組成物の
特性を大きく損なわない限りにおいて、顔料、熱安定
剤、難燃剤、酸化防止剤、耐候剤、離型剤、可塑剤、強
化剤等を加えることができる。In the present invention, a pigment, a heat stabilizer, a flame retardant, an antioxidant, a weathering agent, a release agent, a plasticizer, a reinforcing agent, etc. are used as long as the properties of the polymer composition are not significantly impaired. Can be added.
【0060】本発明においては、上述したような有機化
剤で有機化された層状粘土鉱物を用いるために、溶解度
パラメータが9〜14(cal/cm3)1/2の高分子が、層状粘
土鉱物の層間にインターカレーションすることが容易と
なる。したがって、層状粘土鉱物の層間距離が増大する
が、このときの層間距離は、インターカレーションが生
じる前の層間距離よりも10オングストローム以上広が
ることが好ましく、30オングストローム以上広がるこ
とがより好ましい。層間距離は、100オングストロー
ム以上広がることが更に好ましく、層状粘土鉱物の規則
的な層構造が消失する程度にまで層間距離が広がること
が最も好ましい。In the present invention, a polymer having a solubility parameter of 9 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 is used because the layered clay mineral organically treated with the above-mentioned organic agent is used. Intercalation between the mineral layers is facilitated. Therefore, the interlayer distance of the layered clay mineral increases, but the interlayer distance at this time is preferably 10 Å or more, more preferably 30 Å or more than the interlayer distance before intercalation occurs. The interlayer distance is more preferably expanded to 100 Å or more, and most preferably the interlayer distance is expanded to such an extent that the regular layer structure of the layered clay mineral disappears.
【0061】なお、層間距離は、X線回折により測定す
ることが可能であり、層間距離が増大したことはX線回
折パターンにおいて、より小さい回折角度領域にピーク
が生じることにより確認でき、また、層構造の規則性が
失われていることは、ピークが明瞭でなくなることやピ
ークが現れなくなることから確認することが可能であ
る。The interlayer distance can be measured by X-ray diffraction, and the increase in interlayer distance can be confirmed by the occurrence of a peak in a smaller diffraction angle region in the X-ray diffraction pattern. The loss of the regularity of the layer structure can be confirmed from the fact that the peak is not clear or the peak does not appear.
【0062】以上説明したように、本発明においては、
数平均分子量が800以下の有機化剤で層状粘土鉱物を
有機化するため、有機化剤が層状粘土鉱物の層間に侵入
しやすく層状粘土鉱物の層間距離が増大する。また、有
機化剤が水酸基、メルカプト基、アミド基、およびエス
テル基からなる群より選ばれる少なくとも1つの官能基
を有しているために、層間距離の増大した層状粘土鉱物
の極性を、溶解度パラメータが9〜14(cal/cm3)1/2の
高分子の極性に近づけることができ、高分子の層状粘土
鉱物へのインターカレーションが容易となる。したがっ
て、高分子中において層状粘土鉱物が非常に微細に分散
する。そのために、本発明の高分子組成物は、強度やガ
スバリア性等の特性が向上し、高い強度やガスバリア性
が要求される分野で好適に使用可能となる。As described above, in the present invention,
Since the layered clay mineral is organized with an organic agent having a number average molecular weight of 800 or less, the organic agent easily penetrates between the layers of the layered clay mineral, and the interlayer distance of the layered clay mineral increases. Further, since the organic agent has at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a mercapto group, an amide group, and an ester group, the polarity of the layered clay mineral having an increased interlayer distance is determined by a solubility parameter. Can be close to the polarity of the polymer of 9 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 , and the intercalation of the polymer into the layered clay mineral becomes easy. Therefore, the layered clay mineral is very finely dispersed in the polymer. Therefore, the polymer composition of the present invention has improved properties such as strength and gas barrier properties, and can be suitably used in fields requiring high strength and gas barrier properties.
【0063】[0063]
【実施例】以下、本発明の好適な実施例についてさらに
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to these embodiments.
【0064】(実施例1)ナトリウムモンモリロナイト
(クニミネ工業社製層状粘土鉱物、商品名:クニピア
F、全陽イオン交換容量119meq/100g)80
gを80℃の水5000mlに分散させた。次いで、下
記式(2)で表されるアンモニウムイオンを含む化合物
(有機化剤)、サポーネGL−2218−Br(日本フ
ァインケミカル社製、数平均分子量:372.6)50
gを80℃の水2000mlに溶解し、この溶液を先の
モンモリロナイト分散液中に加えたところ沈殿物を得
た。この沈殿物を濾過し80℃の水で3回洗浄した後
に、凍結乾燥することにより有機化モンモリロナイト
(これを、以下C18(OH)−Mtと呼ぶ)を得た。(Example 1) Sodium montmorillonite (layered clay mineral manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd., trade name: Knipia F, total cation exchange capacity: 119 meq / 100 g) 80
g was dispersed in 5000 ml of water at 80 ° C. Next, a compound containing an ammonium ion (organizing agent) represented by the following formula (2), Sapone GL-2218-Br (manufactured by Nippon Fine Chemical Co., Ltd., number average molecular weight: 372.6) 50
g was dissolved in 2000 ml of water at 80 ° C., and this solution was added to the above montmorillonite dispersion to obtain a precipitate. The precipitate was filtered, washed with water at 80 ° C. three times, and freeze-dried to obtain an organized montmorillonite (hereinafter, referred to as C18 (OH) -Mt).
【0065】[0065]
【化3】 Embedded image
【0066】C18(OH)−Mtと、アクリロニトリ
ルの含有量が17%のアクリロニトリル−ブタジエン共
重合体(日本ゼオン社製、Nipol DN401)と
を、ミルを用いて80℃で混合し、高分子組成物を得
た。なお、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体とC
18(OH)−Mtとの混合比は、前者100重量部に
対して後者10重量部であった。C18 (OH) -Mt and an acrylonitrile-butadiene copolymer (Nipol DN401, manufactured by Zeon Corporation) having an acrylonitrile content of 17% were mixed at 80 ° C. using a mill to obtain a polymer composition. I got something. The acrylonitrile-butadiene copolymer and C
The mixing ratio with 18 (OH) -Mt was 100 parts by weight of the former and 10 parts by weight of the latter.
【0067】(比較例1)ナトリウムモンモリロナイト
(クニミネ工業社製層状粘土鉱物、商品名:クニピア
F、全陽イオン交換容量119meq/100g)80
gを80℃の水5000mlに分散させた。オクタデシ
ルアミン31.1g、濃塩酸9.5mlを80℃の水2
000mlに溶解し、この溶液を先のモンモリロナイト
分散液中に加えたところ沈殿物を得た。この沈殿物を濾
過し80℃の水で3回洗浄した後に、凍結乾燥すること
により有機化モンモリロナイト(これを、以下C18−
Mtと呼ぶ)を得た。C18−Mtと、アクリロニトリ
ルの含有量が17%のアクリロニトリル−ブタジエン共
重合体(日本ゼオン社製、Nipol DN401)と
を、ミルを用いて80℃で混合し、高分子組成物を得
た。なお、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体とC
18−Mtとの混合比は、前者100重量部に対して後
者10重量部であった。(Comparative Example 1) Sodium montmorillonite (layered clay mineral manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd., trade name: Knipia F, total cation exchange capacity: 119 meq / 100 g) 80
g was dispersed in 5000 ml of water at 80 ° C. 31.1 g of octadecylamine and 9.5 ml of concentrated hydrochloric acid were added to 80 ° C. water 2
000 ml, and this solution was added to the montmorillonite dispersion to obtain a precipitate. The precipitate was filtered, washed three times with water at 80 ° C., and then freeze-dried to give an organized montmorillonite (hereinafter referred to as C18-
Mt). C18-Mt and an acrylonitrile-butadiene copolymer (Nipol DN401, manufactured by Zeon Corporation) having an acrylonitrile content of 17% were mixed at 80 ° C using a mill to obtain a polymer composition. The acrylonitrile-butadiene copolymer and C
The mixing ratio with 18-Mt was 100 parts by weight of the former and 10 parts by weight of the latter.
【0068】(比較例2)アクリル酸メチル(20mo
l%)、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(70mol
%)、アクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル(10
mol%)とを共重合し数平均分子量が1550の重合
体を得た。ナトリウムモンモリロナイト(クニミネ工業
社製層状粘土鉱物、商品名:クニピアF、全陽イオン交
換容量119meq/100g)80gを80℃の水5
000mlに分散させた。上記の重合体60g、濃塩酸
12mlを80℃の水2000mlに溶解し、この溶液
を先のモンモリロナイト分散液中に加えたところ沈殿物
を得た。この沈殿物を濾過し80℃の水で3回洗浄し、
余剰の有機化剤(上記重合体の塩酸塩)を除去した後
に、凍結乾燥することにより有機化モンモリロナイトを
得た。この有機化モンモリロナイトと、アクリロニトリ
ルの含有量が17%のアクリロニトリル−ブタジエン共
重合体(日本ゼオン社製、Nipol DN401)と
を、ミルを用いて80℃で混合し、高分子組成物を得
た。なお、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体と有
機化モンモリロナイトとの混合比は、前者100重量部
に対して後者10重量部であった。Comparative Example 2 Methyl acrylate (20 mol
1%), 2-hydroxyethyl acrylate (70 mol
%), 2- (dimethylamino) ethyl acrylate (10%
mol%) to obtain a polymer having a number average molecular weight of 1550. 80 g of sodium montmorillonite (layered clay mineral manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd., trade name: Kunipia F, total cation exchange capacity: 119 meq / 100 g) was added to 80 ° C. water 5
000 ml. 60 g of the above polymer and 12 ml of concentrated hydrochloric acid were dissolved in 2000 ml of water at 80 ° C., and this solution was added to the above montmorillonite dispersion to obtain a precipitate. The precipitate is filtered and washed three times with 80 ° C. water,
After removing the excess organic agent (hydrochloride of the polymer), it was freeze-dried to obtain an organized montmorillonite. This organized montmorillonite and an acrylonitrile-butadiene copolymer (Nipol DN401, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) having an acrylonitrile content of 17% were mixed at 80 ° C. using a mill to obtain a polymer composition. The mixing ratio of the acrylonitrile-butadiene copolymer and the organized montmorillonite was 100 parts by weight of the former and 10 parts by weight of the latter.
【0069】実施例1、及び比較例1〜2において得ら
れた高分子組成物を用いてX線回折を行った。得られた
X線回折パターンを図1〜図3に示す。図1におけるピ
ークはブロードであり、実施例1においては、アクリロ
ニトリル−ブタジエン共重合体中で層状粘土鉱物が単層
で分散しており、層状粘土鉱物の分散性が非常に良好で
あることがわかった。一方、図2には明瞭なピークが現
われており、比較例1においては、アクリロニトリル−
ブタジエン共重合体中で層状粘土鉱物は分散しているも
のの、層状粘土鉱物はある程度の層構造を有しており、
実施例1のものに比べて分散性は劣ることがわかった。
比較例2においては、図3のX線回折パターンからわか
るように、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体中で
層状粘土鉱物は明瞭な層構造を維持したままであり、層
状粘土鉱物に対してアクリロニトリル−ブタジエン共重
合体のインターカレーションが生じていないか、生じて
いてもごく僅かである。したがって、比較例2の分散性
は実施例1のものに比べてかなり劣っていることがわか
った。X-ray diffraction was performed using the polymer compositions obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. The obtained X-ray diffraction patterns are shown in FIGS. The peak in FIG. 1 is broad, and in Example 1, the layered clay mineral was dispersed in a single layer in the acrylonitrile-butadiene copolymer, indicating that the dispersibility of the layered clay mineral was very good. Was. On the other hand, a clear peak appears in FIG. 2, and in Comparative Example 1, acrylonitrile-
Although the layered clay mineral is dispersed in the butadiene copolymer, the layered clay mineral has a certain layer structure,
It was found that the dispersibility was inferior to that of Example 1.
In Comparative Example 2, as can be seen from the X-ray diffraction pattern in FIG. 3, the layered clay mineral maintained a clear layered structure in the acrylonitrile-butadiene copolymer, and acrylonitrile-butadiene was compared to the layered clay mineral. No or little intercalation of the copolymer has occurred. Therefore, it was found that the dispersibility of Comparative Example 2 was considerably inferior to that of Example 1.
【0070】[0070]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶解度パラメータが9〜14(cal/cm3)1/2の中程度の極
性を有する高分子と層状粘土鉱物とを含む高分子組成物
であって、該層状粘土鉱物が微細に分散された高分子組
成物を提供することが可能となる。As described above, according to the present invention,
A polymer composition comprising a polymer having a solubility parameter of 9 to 14 (cal / cm 3 ) 1/2 medium polarity and a layered clay mineral, wherein the layered clay mineral is finely dispersed. It is possible to provide a molecular composition.
【図1】実施例1において得られた高分子組成物のX線
回折パターンを示す図である。FIG. 1 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a polymer composition obtained in Example 1.
【図2】比較例1において得られた高分子組成物のX線
回折パターンを示す図である。FIG. 2 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a polymer composition obtained in Comparative Example 1.
【図3】比較例2において得られた高分子組成物のX線
回折パターンを示す図である。FIG. 3 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a polymer composition obtained in Comparative Example 2.
フロントページの続き (72)発明者 臼杵 有光 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 4J002 AA001 AC011 AC071 AC081 AC091 BB061 BB071 BB081 BB241 BC051 BC061 BD041 BD101 BE041 BF021 BF031 BG011 BG031 BG041 BG101 BG131 BH011 BN151 CC071 CF001 CF101 CF141 CG001 CH001 CH041 CK011 CK021 CK031 CK041 CL001 CM031 CM041 CN011 CN021 CN031 DJ006 DJ036 DJ056 FA016 FB086 Continuation of the front page (72) Inventor Usumi Atsuki Usuki Aichi, Aichi-gun, Nagakute-cho, Oku-cho, 41-cho, Yokomichi Yokomichi F-term (reference) 4J002 AA001 AC011 AC071 AC081 AC091 BB061 BB071 BB081 BB241 BC051 BC061 BD041 BD101 BE041 BF021 BF031 BG011 BG031 BG041 BG101 BG131 BH011 BN151 CC071 CF001 CF101 CF141 CG001 CH001 CH041 CK011 CK021 CK031 CK041 CL001 CM031 CM041 CN011 CN021 CN031 DJ006 DJ0DJ0
Claims (3)
1/2の高分子と、該高分子中に分散された層状粘土鉱物
とを含み、前記層状粘土鉱物は、水酸基、メルカプト
基、アミド基、およびエステル基からなる群より選ばれ
る少なくとも1つの官能基を有し、且つ数平均分子量が
800以下である有機化剤により有機化された層状粘土
鉱物であることを特徴とする高分子組成物。(1) a solubility parameter of 9 to 14 (cal / cm 3 );
1/2 of a polymer and a layered clay mineral dispersed in the polymer, wherein the layered clay mineral is at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a mercapto group, an amide group, and an ester group. A polymer composition comprising a layered clay mineral having a group and having a number-average molecular weight of 800 or less, which is organized by an organic agent.
であることを特徴とする請求項1記載の高分子組成物。2. The polymer composition according to claim 1, wherein the polymer is a polymer containing a nitrile group.
あることを特徴とする請求項1または2記載の高分子組
成物。3. The polymer composition according to claim 1, wherein the organic agent is an organic onium compound.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005123837A1 (en) * | 2004-06-21 | 2005-12-29 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Colorless transparent polyimide composite film and method for producing same |
JP2008521996A (en) * | 2004-12-02 | 2008-06-26 | チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド | Low linear expansion acrylonitrile-butadiene-styrene resin composition |
-
2000
- 2000-03-10 JP JP2000067453A patent/JP2001254021A/en active Pending
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WO2005123837A1 (en) * | 2004-06-21 | 2005-12-29 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Colorless transparent polyimide composite film and method for producing same |
JP2008521996A (en) * | 2004-12-02 | 2008-06-26 | チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド | Low linear expansion acrylonitrile-butadiene-styrene resin composition |
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