JP6547587B2 - 4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステルを含有する塩化ビニル系樹脂用可塑剤 - Google Patents
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様々な用途で、注目されている(特許文献5)。
(式中、R1及びR2は同一又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。)
本発明の塩化ビニル系樹脂用可塑剤は、下記一般式(1)で示される特定の構造を有する4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステルからなることを特徴とする。
なお、式中、R1及びR2は同一又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、主として炭素数9〜11のアルキル基から構成され、炭素数9のアルキル基/炭素数10のアルキル基/炭素数11のアルキル基の比率(モル比)が8〜28/32〜52/28〜48、好ましくは10〜26/34〜50/30〜46、より好ましくは12〜24/36〜48/32〜44の範囲であり、かつR1及びR2で示されるアルキル基の全量に対する直鎖状のアルキル基の比率(モル比)が50〜99%、好ましくは55〜95%、より好ましくは60〜95%、特に好ましくは70〜95%である。当然ではあるが、それぞれのアルキル基の比率の数値の合計は100である。このような比率を満たすことは、本発明の塩化ビニル系樹脂用可塑剤が、一般式(1)で示される4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステルの混合物からなることを意味し、そして比率は、その混合物全体のアルキル基の全量を前提として規定している。なお、R1及びR2で示されるアルキル基は、炭素数7〜13の範囲から選択されることが本発明の効果の観点から好ましい。
上記エステル化反応に用いられるアルコール成分は、主として炭素数9〜11の飽和脂肪族アルコールからなり、炭素数9のアルキル基/炭素数10のアルキル基/炭素数11のアルキル基の比率(モル比)が8〜28/32〜52/28〜48、好ましくは10〜26/34〜50/30〜46、より好ましくは12〜24/36〜48/32〜44の範囲となる、脂肪族飽和アルコールの混合物である。なお、上記「主として」とは、飽和脂肪族アルコール全体に占める炭素数9〜11の脂肪族飽和アルコールの比率(モル比)が90%以上、好ましくは95%以上を意味する。当該飽和脂肪族アルコールは、前記一般式(1)で示される4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステルを構成するアルキル基となる原料アルコールであり、即ち前記説明は該アルキル基の説明と同義となる。
本発明に係るエステル化反応とは、上記アルコール成分と酸成分である4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸若しくはその無水物とのエステル化反応を意味し、そのエステル化反応を行うに際し、該アルコール成分は、例えば、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸若しくはその無水物1モルに対して、好ましくは2.00モル〜5.00モル、より好ましくは2.01モル〜3.00モル、特に2.02モル〜2.50モルを使用することが推奨される。
本発明の塩化ビニル系樹脂組成物は、上述した本エステルを、可塑剤として塩化ビニル系樹脂に配合することにより得られる。
本発明で用いられる塩化ビニル系樹脂とは、塩化ビニルあるいは塩化ビニリデンの単独重合体及び塩化ビニルあるいは塩化ビニリデンの共重合体であり、その製造方法は、従来公知の重合方法で行われ、汎用塩化ビニル樹脂の場合、油溶性重合触媒の存在下に懸濁重合する方法が挙げられ、また、塩化ビニルペースト樹脂では水性媒体中で水溶性重合触媒の存在下に乳化重合する方法が挙げられる。これらの塩化ビニル系樹脂の重合度は、通常300〜5000であり、好ましくは400〜3500、さらに好ましくは700〜3000である。この重合度が低すぎると耐熱性等が低下し、高すぎると成形加工性が低下する傾向がある。
塩化ビニル系樹脂組成物における本エステルの含有量としては、その用途に応じて適宜選択されるが、通常、塩化ビニル系樹脂100重量部に対し、1〜100重量部であり、好ましくは5〜50重量部である。1重量部未満では所定の可塑化効果が得られにくく、100重量部を越えて配合した場合には、成形品表面へのブリードが激しく、いずれの場合も好ましくない。但し、上記の塩化ビニル系樹脂組成物に対して充填剤などを添加する場合は、充填剤自身が吸油するために上記の範囲を超えて当該可塑剤を配合することができる。例えば、塩化ビニル系樹脂100重量部に対し、充填剤として炭酸カルシウムを100重量部配合した場合には、当該可塑剤を1〜500重量部程度配合することができる。
本発明に係る塩化ビニル系樹脂組成物(配合粉状やペレット状)を、真空成型、圧縮成形、押出成形、射出成形、カレンダー成形、プレス成形、ブロー成形、粉体成形等の従来公知の方法を用いて溶融成形加工することにより、所望の形状に成形することができる。
本発明の実施例及び比較例で用いる可塑剤中のアルキル基の炭素数と直鎖状アルキル基の比率は、その製造に用いた原料アルコール中の組成をガスクロマトグラフィー(以下GCと略記)によって測定し、その結果を可塑剤中のアルキル基の炭素数と直鎖状アルキル基の比率とした。前記GCによる原料アルコールの測定方法は次のとおりである。
《GCの測定条件》
機種:ガスクロマトグラフ GC−17A(島津製作所製)
検出器:FID
カラム:キャピラリーカラム ZB−1 30m
カラム温度:60℃から290℃まで昇温。昇温速度=13℃/分
キャリアガス:ヘリウム
試料:50%アセトン溶液
注入量:1μl
定量:安息香酸n−プロピルを内部標準物質として用い定量した。
前記内部標準物質の選定に当たっては、原料アルコールに安息香酸n−プロピルがGCで検出限界以下であったことを予め確認した。
なお、上述のエステル化反応において、本発明の範囲内では原料アルコールの構造による反応性に差異はなく、用いた原料アルコール中の組成比と本エステル中のアルキル基の組成比に差異がないことは、予め確認している。
下記の製造例で得られたエステルは次の方法で分析を行った。
エステル価:JIS K−0070(1992)に準拠して測定した。
酸価:JIS K−0070(1992)に準拠して測定した。
色数:JIS K−0071(Hazen)(1998)に準拠して測定して、ハーゼン単位色数を求めた。
重合度が1050又は2500の塩化ビニル樹脂100重量部に、安定剤としてカルシウムステアレート(ナカライテスク(株)製)及びジンクステアレート(ナカライテスク(株)製)を各々0.3及び0.2重量部を配合し、モルタルミキサーで攪拌混合した後、可塑剤50重量部を加え、均一になるまでハンドリング混合し塩化ビニル樹脂組成物とした。得られた樹脂組成物を5×12インチの二本ロールを用いて、重合度1050の塩化ビニル樹脂を用いた場合は160〜166℃で4分間溶融混練し、重合度2500の塩化ビニル樹脂を用いた場合は180〜186℃で5分間溶融混練し、ロールシートを作製した。続いて、重合度1050の塩化ビニル樹脂を用いた場合は162〜168℃×10分間、重合度2500の塩化ビニル樹脂を用いた場合は167〜173℃×10分間プレス成形を行い、厚さ約1mmのプレスシートを作製した。
(4)引張特性:JIS K−6723(1995)に準拠し、プレスシートの100%モジュラス、破断強度、破断伸びを測定した。100%モジュラスの値が小さいほど柔軟性が良好であることを示し、破断強度、破断伸びはその材料の実用的な強度の目安であり、一般的にはその値が大きいほど実用的な強度に優れると言うことができる。
a)揮発減量:ギヤーオーブン中、ロールシートを170℃で60分、120分加熱した後のシートの重量変化を測定し、下記の式に従って揮発減量(%)を算出した。
揮発減量の数値が小さいほど、耐熱性が高い。
揮発減量(%)=((試験前の重量―試験後の重量)/試験前の重量)×100
b)シート着色 :ギヤーオーブン中、ロールシートを170℃で30分、60分間加熱した後の着色度の強弱を目視により6段階で評価した。
◎:着色なし、 ○:僅かに着色、 ○△:少し着色、
△:着色、 ×:強い着色、 ××:著しい着色
温度計、デカンター、攪拌羽、還流冷却管を備えた2L四ツ口フラスコに、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物152g(1.0モル)、炭素数9/10/11の比率が19/43/38であり、全体の直鎖率が84%である、炭素数9〜11の混合飽和脂肪族アルコール(シェルケミカルズ社製:ネオドール911)384g(2.4モル)、及びエステル化触媒としてp−トルエンスルホン酸5.0gを加え、反応温度を140℃としてエステル化反応を実施した。減圧下アルコールを還流させて生成水を系外へ除去しながら、反応溶液の酸価が0.5mgKOH/gになるまで反応を行った。反応終了後、未反応アルコールを減圧下で系外へ留去した後、常法に従って中和、水洗、脱水して目的とする4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステル(以下、「エステル1」という。)400gを得た。
得られたエステル1は、エステル価:247mgKOH/g、酸価:0.02mgKOH/g、色数:5であった。
炭素数9〜11の混合飽和脂肪族アルコール(ネオドール911)384gの代わりに炭素数9の直鎖状の飽和脂肪族アルコール重量87.2%と炭素数9の分岐状の飽和脂肪族アルコール11.7重量%を含む混合飽和脂肪族アルコール(シェルケミカルズ社製:リネボール9)346g(2.4モル)を加えた以外は製造例1と同様に実施して、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステル(以下、「エステル2」という。)374gを得た。
得られたエステル2は、エステル価:262mgKOH/g、酸価0.04mgKOH/g、色数:15であった。
炭素数9〜11の混合飽和脂肪族アルコール(ネオドール911)384gの代わりにイソノニルアルコール346g(2.4モル)を加えた以外は製造例1と同様に実施して、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステル(以下、「エステル3」という。)380gを得た。
得られたエステル2は、エステル価:264mgKOH/g、酸価0.02mgKOH/g、色数:5であった。
上記「(3)塩化ビニルシートの作製」に記載した通り、エステル1を可塑剤として用いて、重合度が1050の塩化ビニル樹脂(ストレート、商品名「Zest1000Z」、新第一塩ビ(株)製)をベースとした塩化ビニル樹脂組成物を調製し、得られた塩化ビニル樹脂組成物より塩化ビニルシートを作製し、引張試験、耐寒性試験及び耐熱性試験を行なった。得られた結果を表1に示した。
重合度が1050の塩化ビニル樹脂の代わりに重合度が2500の塩化ビニル樹脂(ストレート、商品名「Zest2500Z」、新第一塩ビ(株)製)を用いた以外は実施例1と同様に実施して、塩化ビニル樹脂組成物を調製した後、得られた塩化ビニル樹脂組成物より塩化ビニルシートを作製して引張試験、耐寒性試験及び耐熱性試験を行なった。得られた結果をまとめて表1に示した。
エステル1の代わりにエステル2を用いた以外は実施例1と同様に実施して、塩化ビニル樹脂組成物した後、得られた塩化ビニル樹脂組成物より塩化ビニルシートを作製して引張試験、耐寒性試験及び耐熱性試験を行なった。得られた結果をまとめて表1に示した。
エステル1の代わりにエステル3を用いた以外は実施例1と同様に実施して、塩化ビニル樹脂組成物を調製した後、得られた塩化ビニル樹脂組成物より塩化ビニルシートを作製して引張試験、耐寒性試験及び耐熱性試験を行なった。得られた結果をまとめて表1に示した。
エステル1の代わりにエステル3を用いた以外は実施例2と同様に実施して、塩化ビニル樹脂組成物を調製した後、得られた塩化ビニル樹脂組成物より塩化ビニルシートを作製して引張試験、耐寒性試験及び耐熱性試験を行なった。得られた結果をまとめて表1に示した。
エステル1の代わりにフタル酸ジ2−エチルヘキシル(新日本理化社製:サンソサイザーDOP)を用いた以外は実施例1と同様に実施して、塩化ビニル樹脂組成物を調製した後、得られた塩化ビニル樹脂組成物より塩化ビニルシートを作製して引張試験、耐寒性試験及び耐熱性試験を行なった。得られた結果をまとめて表1に示した。
Claims (9)
- 下記一般式(1)で示される4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステルからなり、該ジエステルを構成するアルキル基が主として炭素数9〜11のアルキル基から構成され、炭素数9のアルキル基/炭素数10のアルキル基/炭素数11のアルキル基の比率(モル比)が8〜28/32〜52/28〜48の範囲であり、かつ該ジカルボン酸ジエステルを構成するアルキル基の全量に対する直鎖状のアルキル基の比率(モル比)が50〜99%であることを特徴とする塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
(式中、R1及びR2は同一又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。) - 前記アルキル基の比率が、10〜26/34〜50/30〜46の範囲である請求項1に記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- アルキル基中の直鎖状アルキル基の比率が、55〜95%である請求項1又は2に記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- アルキル基中の直鎖状アルキル基の比率が、60〜95%である請求項3に記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- アルキル基中の直鎖状アルキル基の比率が、70〜95%である請求項4に記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤。
- 請求項1〜5の何れかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤に使用するための4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステルの製造方法であって、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸若しくはその無水物と、炭素数9〜11の飽和脂肪族アルコールを主成分とし、炭素数9、10、11の各アルコールの占める比率(モル比)が8〜28/32〜52/28〜48の範囲であり、かつ該飽和脂肪族アルコールの直鎖率(モル比)が50〜99%である飽和脂肪族アルコールの混合物とをエステル化反応することを特徴とする4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジエステルの製造方法。
- 前記飽和脂肪族アルコールの混合物が、(1)1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、一酸化炭素と水素とのヒドロホルミル化反応による炭素数9〜11のアルデヒドを製造する工程及び(2)炭素数9〜11のアルデヒドを水素添加してアルコールに還元する工程を具備する方法により得られたものである請求項6に記載の製造方法。
- 塩化ビニル系樹脂と請求項1〜5の何れかに記載の塩化ビニル系樹脂用可塑剤を含有することを特徴とする塩化ビニル系樹脂組成物。
- 請求項8に記載の塩化ビニル系樹脂組成物の成形物である、塩化ビニル系樹脂成形体。
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