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JP2004508374A - 新規のフッ素化およびアルキル化アルジトール誘導体、これを含有する組成物およびポリオレフィン物品 - Google Patents

新規のフッ素化およびアルキル化アルジトール誘導体、これを含有する組成物およびポリオレフィン物品 Download PDF

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JP2004508374A JP2002525149A JP2002525149A JP2004508374A JP 2004508374 A JP2004508374 A JP 2004508374A JP 2002525149 A JP2002525149 A JP 2002525149A JP 2002525149 A JP2002525149 A JP 2002525149A JP 2004508374 A JP2004508374 A JP 2004508374A
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Abstract

核形成剤として有用で、かつポリマー材料の光学特性を改良するのに特に有用なプラスチック添加物を開示している。更に、本発明は、特定のアルキル(またはアルコキシ)置換フルオロ−ベンジリデンソルビトールアセタール、および食品または化粧用容器および包装材などに利用できるそのポリマー組成物にも関する。本発明のフッ素化およびアルキル化ベンジリデンソルビトールアセタールは、水および有機溶媒用のゲル化剤として、特に制汗剤ゲルスティックの調整において使用されるものとしても有用である。

Description

【0001】
技術分野
本発明は、核形成剤として有用で、しかもポリマー材料の光学特性を改良するのに特に有用なプラスチック添加物に関する。更に、本発明は、特定のアルキル(またはアルコキシ)置換フルオロ−ベンジリデンソルビトールアセタールおよびそのポリマー組成物に関する。前記ポリマー組成物は、食品または化粧用の容器および包装材などに利用され得る。本発明のフッ素化およびアルキル化ベンジリデンソルビトールアセタールは、水および有機溶媒用のゲル化剤であって、特に制汗剤ゲルスティックの製造に使用されるものとしても有用である。
【0002】
先行技術の背景
特定種の添加物の混入によってポリオレフィンの透明度(clarity)および物理特性を改良する多数の試みが成されている。ある種の用途は、良好な透明度または透明性を要求している。前記用途は、特定種のプラスチックプレート、シート、フィルム、容器およびシリンジ等であって、それらを用いて貯蔵され、包まれおよび/または被覆された物品の識別を主に容易にするように透明度を示す必要があるものを包含する。そのような市販のプラスチック添加物は、「溶融に敏感なもの(melt sensitive)」と「溶融に無感応なもの(melt insensitive)」の2つのカテゴリーに分類される。溶融に敏感な添加物は、ポリオレフィン系樹脂の一般的な加工温度より低いかまたはその温度付近に融点を有し、ジベンジリデンソルビトール(DBS)系を包含する。溶融に無感応な添加物は、一般的な加工温度では溶融せず、安息香酸ナトリウムや有機リン酸塩等を包含する。
【0003】
ハマダらの米国特許第4,016,118号明細書は、0.1%〜0.7%のジベンジリデンソルビトール(DBS)を添加物として含有するポリオレフィンプラスチック組成物が、置換安息香酸塩を含む組成物よりも高い透明性と低い成形収縮を示すことを示唆している。ソルビトールに基づく除濁(clarification)技術の更なる進歩は、改良された透明性、加工中のプレートアウトの低減、および改良された感覚刺激特性(例えば、臭い、味など)に関するニーズによって駆り立てられている。これら欠点を克服するために、その中の芳香環が種々の基で置換された多数のDBS誘導体が提案されている。
【0004】
マーフェイ(Mahaffey)は、米国特許第4,371,645号明細書において、以下の式で表される一連のジベンジリデンソルビトールを開示している。
【化8】
Figure 2004508374
前記式中、R、R、R、RおよびRは、R、R、RおよびRのうち少なくとも1種が塩素または臭素であれば、水素、低級アルキル、ヒドロキシ、メトキシ、モノ−およびジ−アルキルアミノ、アミノ、ニトロおよびハロゲンから選択される。前記の置換DBSの有効濃度は、それを含む組成物の総重量の0.01〜2%までである。透明性の更なる改良は、タイタス(Titus)らによって米国特許第4,808,650号明細書に開示されている。この米国特許第4,808,650号明細書では、式:
【化9】
Figure 2004508374
(式中、Rは水素またはフッ素であってよい。)
で表される一置換および二置換DBS誘導体が、ポリオレフィンの改良された除濁用途(clarity applications)を提供する。リカーズ(Rekers)は米国特許第5,049,605号明細書において、式:
【化10】
Figure 2004508374
(式中、RおよびRは、合わせると炭素数5までの環状炭素を形成する、炭素数1〜4までの低級アルキル基から独立して選択される。)
で表される一連のジベンジリデンソルビトールを開示している。前記ジベンジリデンソルビトール群を含有するポリオレフィンプラスチック材料も開示されている。ヴィドゥー(Videau)は、米国特許第5,696,186号明細書に、ポリオレフィン中で核形成剤/透明剤として使用するための、ベンゼン環上にアルキル基(メチル、エチルなど)またはハロゲン(フッ素、塩素など)を有する置換DBSを開示している。
【0005】
ジベンジリデンソルビトール(DBS)は、種々の溶媒系用の周知のゲル化剤であり、例えば、米国特許第4,156,816号明細書、ロアール(Roehl)ら、同第4,816,261号明細書、ルーブ(Luebbe)ら、および同第4,743,444号明細書、マッコール(McCall)に開示されている。オー(Oh)らの米国特許第5,609,855号明細書およびジュネジョ(Juneja)らの国際公開第WO92/19221号パンフレットには、ジ(メタ−フルオロベンジリデン)ソルビトールおよびジ(メタ−クロロベンジリデン)ソルビトールが、制汗剤ゲルスティックの製造においてゲル化剤として極めて有用であることが開示されている。これら2種類のDBS系はそれぞれ、有効な固いゲルを形成して、制汗剤製剤の酸性環境下で改良されたゲル安定性を示す。
【0006】
発明の詳細な説明
本発明によれば、脂肪族ポリオレフィン、および少なくとも1種の脂肪族オレフィンと1種以上のエチレン性不飽和コモノマーを含有するコポリマーから選択されるポリマー、および少なくとも1種のアルジトールのジアセタール(例えば、ソルビトール、キシリトールおよびリボトール)を含有する、改良された透明性を有するポリオレフィンプラスチック組成物が提供される。前記アルジトールのジアセタールは、以下の構造を有する。
【化11】
Figure 2004508374
上記式中、Rは、水素、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基およびフッ素から独立して選択され、RおよびRのうち一方のみ(one and only one)がフッ素であれば、そしてRおよびRのうち一方のみ(one and only one)がフッ素であれば、R、R、RおよびRは、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基、塩素およびフッ素から選択される。
【0007】
本発明は、少なくとも1種の置換ベンジリデン成分を含むベンジリデンアルジトールアセタールと定義されるその最も広い意味において、前記の特定の化合物自体を更に包含する。前記成分中、少なくとも1種の置換ベンジリデン成分が少なくとも1個のフッ素ペンダント基と少なくとも1個の別のペンダント基を有し、前記の少なくとも1個の別のペンダント基が水素ではなく、しかも少なくとも1個の別のペンダント基がフッ素であれば、それ以外の水素ではないペンダント基少なくとも1個が前記ベンジリデン成分に含まれている。更に、前記と同種の熱可塑性材料の組成物は、下記の式で表されるモノ−アセタールアルジトールを少なくとも1個含有する。
【化12】
Figure 2004508374
前記式中、Rは、水素、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基、塩素およびフッ素から独立して選択され、RおよびRのうち一方のみ(one and only one)がフッ素であれば、RおよびRは、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基、塩素およびフッ素から選択される。このようなモノアセタール化合物も本発明に包含される。
【0008】
先に提示した構造式に関しては、1,3:2,4異性体のみが表されているが、前記構造は便宜のためだけに提供されたものであって、本発明は1,3:2,4タイプの異性体のみに限定されず、前記化合物がアルジトール部位上に2個のアルデヒド置換基を含む限り、前記異性体およびそれ以外の異性体も全て包含するものと考えるべきである。
【0009】
本発明のジアセタールおよびモノアセタールは、ソルビトールまたはキシリトールなどのアルジトールと、フルオロ−アルキル置換ベンズアルデヒドとの縮合生成物である。好適な置換ベンズアルデヒドの例は、4−フルオロ−3−メチルベンズアルデヒド、3−フルオロ−4−メチルベンズアルデヒド、4−フルオロ−2,3−ジメチルベンズアルデヒド、3−フルオロ−2,4−ジメチルベンズアルデヒド、2,4−ジフルオロ−3−メチルベンズアルデヒド、4−フルオロ−3,5−ジメチルベンズアルデヒドおよび3−フルオロ−4−メトキシベンズアルデヒドを包含する。本発明の好ましいジアセタールとしては、ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトールおよびビス(3−フルオロ−4−メチルベンジリデン)ソルビトールが挙げられる。
【0010】
本発明の組成物は、前記ジアセタール0.2%〜10%をゲル化剤として含有する溶媒ゲルも包含する。本発明で有用な溶媒は、例えば、低級の1価アルコール、多価アルコール、およびこれらの混合物を包含する。水が溶媒の一部として含まれていてもよい。しかし、溶媒は、一般には水を、最終組成物の5重量%以下の量で含有するであろう。本発明で利用できる溶媒の例としては、液体ポリエチレングリコール(例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール)、液体ポリプロピレングリコール(例えば、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール)、液体ポリプロピレンポリエチレングリコールコポリマー、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、t−ブタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、イソプロパノール、イソブタノール、ジエチレングリコール、モノメチルエーテル、ジエチレングリコール、モノエチルエーテル、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、2,4−ジヒドロキシ−2−メチルペンタン、トリメチレングリコール、グリセリン、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールなど、およびこれらの混合物が挙げられる。本発明において使用するように、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリプロピレンポリエチレングリコールコポリマーは、これら化合物のアルキルエーテル誘導体(例えば、エチル、プロピルおよびブチルエーテル誘導体)を包含する。前記化合物の例は、ポリプロピレンポリエチレングリコールコポリマーのブチルエーテル誘導体、例えば、PPG−5−ブトエタ−7(PPG−5−buteth−7)である。
【0011】
これらの溶媒は、例えばシャンパー(Schamper)らの米国特許第4,518,582号明細書およびルーベらの欧州特許出願第107,330号に完全に開示されており、これら公報の内容をここに参照として挿入する。本発明において使用するのに好ましい溶媒は、液体ポリエチレングリコール、液体ポリプロピレングリコール、液体ポリプロピレンポリエチレングリコールコポリマー、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコールおよび2,4−ジヒドロキシ−2−メチルペンタン(ヘキシレングリコールと呼ばれることもある。)、およびこれらの混合物を包含する。特に好ましい溶媒は、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、およびこれらの混合物を包含する。
【0012】
本発明で有用な他の有機溶媒としては、芳香族、ハロゲン化芳香族、ニトロ化芳香族、ケトン、アミン、ニトリル、エステル、アルデヒド、およびこれらの混合物が挙げられる。本発明で利用できる溶媒の例としては、キシレン(o−、m−およびp−置換されたもの)、2−クロロトルエン、フルオロベンゼン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)および1−メチル−2−ピロリジノン(NMP)が挙げられる。
【0013】
本発明のジアセタールおよびモノアセタールは、種々の技術で調製されてよく、前記技術のうち幾つかは当該分野で公知である。一般に、このような手順は、酸触媒の存在下、D−ソルビトール1モルと、(ジアセタールの場合は)アルデヒド約2モルとの反応、またモノアセタールの場合はアルデヒド1モルとの反応を用いる。反応に用いられる温度は、前記反応において出発物質として用いられるアルデヒドの特性、例えば融点などに依存して広く変更されよう。反応媒体は、水性媒体または非水性媒体であってよい。本発明のジアセタールを調製するのに用いられる一つの非常に有利な方法が、ムライらの米国特許第3,721,682号明細書(新日本化学株式会社(New Japan Chemical Company Limited))に記載されている。この公報の開示内容をここに参照として挿入する。前記米国特許第3,721,682号明細書の開示内容はベンジリデンソルビトールに限定されているが、本発明のジアセタールは、前記公報に記載の方法で都合良く調製され得ることが分かった。DBS系を調製するための別の方法は、スクライヴェンス(Scrivens)らの米国特許第5,731,474号明細書や、コバヤシらの同第4,912,807号明細書に記載されている。これら公報には、透明剤として使用するためのアルキル基またはハロゲンを有するDBSが開示されている。また、ガードリック(Gardlik)らの米国特許第5,106,999号明細書には、ジ(メタ−フルオロベンジリデン)ソルビトール、ジ(メタ−クロロベンジリデン)ソルビトールおよびジ(メタ−ブロモベンジリデン)ソルビトールの調製が開示されている。
【0014】
前記技術で調製される本発明のソルビトールジアセタールおよびモノアセタールは、少量の不純物(例えば、トリアセタール)を含んでいてよい。ジアセタールまたはモノアセタールをターゲットであるポリオレフィンへ混入する前に前記不純物を取り除くことは(特にこの不純物が非常に低い割合で含まれているのであれば)必ずしも必要ではないが、取り除くことが望ましく、この精製が、製造される樹脂の透明性を高めるのに役立つことがある。ジアセタールの精製は、例えば、比較的非極性の溶媒での抽出によるトリアセタール不純物の除去よって達成されてよい。不純物の除去によって、生成物は、混合組成物中のジアセタールの量が少なくとも約90%でかつ95%までとなるように精製され得る。
【0015】
本発明の組成物中のジアセタールまたはモノアセタールの割合は、この組成物の透明性を高めるのに十分な量であって、一般には、前記組成物の総重量に対して約0.01〜約2重量%、好ましくは約0.1〜約1重量%であってよい。ジアセタールの含量が約0.01重量%未満であると、得られる組成物は、透明性が十分に改良できない。ジアセタールまたはモノアセタールの含量が約2重量%を超えると、付加的な利点が見い出されない。
【0016】
本発明のポリオレフィンポリマーは、脂肪族ポリオレフィン、および少なくとも1種の脂肪族オレフィンと少なくとも少なくとも1種のエチレン性不飽和コモノマーとから製造されるコポリマーを包含してよい。一般に、コモノマーは、含まれていれば、少量、例えば、ポリオレフィン全体、すなわちポリオレフィンの総重量を基準として10%以下、更には約5%以下を占める。このようなコモノマーは、ポリオレフィンの透明度改良を助力するように働き得るか、あるいは前記ポリマーの他の特性を高めるように機能し得る。例えば、アクリル酸と酢酸ビニルなどを包含する。本発明によりその透明性が都合良く改良できるポリオレフィンポリマーの例は、炭素数2〜約6の脂肪族モノオレフィンのポリマーおよびコポリマーであって、その平均分子量は約10,000〜約2,000,000、好ましくは約30,000〜約300,000である。例えば、ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、結晶性エチレンプロピレンコポリマー、ポリ(1−ブテン)、1−ヘキセン、1−オクテン、ビニルシクロヘキサンおよびポリメチルペンテンが挙げられる。本発明のポリオレフィンは、側鎖を任意に含有し得る、基本的に直鎖で規則正しいポリマー、例えば、汎用の低密度ポリエチレンなどとして表されてよい。
【0017】
本発明のソルビトールアセタールの核形成および透明度特性によって利益を得る前記以外のポリマーとしては、特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリアミドが挙げられる。
【0018】
本発明の組成物に使用されるオレフィンポリマーまたはコポリマーは、結晶性であり、含まれている微細な結晶によって生じる光の回折が、前記ポリマーの透明性低下の原因であると考えられる。ジアセタールは、微結晶の寸法を低下させるように組成物中で機能し、それによってポリマーの透明性を高めると考えられる。
【0019】
本発明の組成物は、特定量のジアセタールまたはモノアセタールをオレフィンポリマーまたはコポリマーに直接添加し、そして好適な手段によりそれらを単に混合することによって得られる。あるいは、ポリオレフィンマスターバッチ中にジアセタールを約20重量%程度まで含有する濃縮物を調製し、次いでそれを樹脂と混合させてもよい。さらに、本発明のアルジトール誘導体(およびその他の添加物)は、どのようなタイプの標準的なポリオレフィン添加形態で含まれていてもよい。前記形態は、例えば、非限定的に、粉末、プリル、凝集物、液体懸濁液などを包含し、特にポリオレフィン(例えば、ポリエチレン)ワックス、グリセリンのステアリン酸エステル、モンタンワックス、鉱物油などの分散酸を含んでいてよい。基本的には、混合、凝集、圧縮および/または押出しから製造される前記組み合わせまたは前記組み合わせを包含する組成によって、どのような形態を示していてもよい。
【0020】
製品の透明性の改良に悪影響を及ぼさない限り、透明な(transparent)着色剤または可塑剤(例えば、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルセバケート、鉱物油またはジオクチルアジペート)などの前記以外の添加物を本発明の組成物に添加してもよい。先に例示した可塑剤は、実際、ジアセタールによる透明性の改良を助けることが分かった。
【0021】
他の添加物に関して、前記のジアセタールまたはモノアセタールを、公知の透明性改良効果を発現する前記以外の汎用の添加物(例えば、パラ−t−ブチル安息香酸およびその塩、低分子量のワックス状ポリプロピレンなど)と組み合わせて用いることも望ましい。本発明の特定のジアセタールまたはモノアセタールを、ハマダらの米国特許第4,016,118号明細書に記載の前記ジベンジリデンソルビトール添加物と組み合わせてポリオレフィン組成物中に提供することも望ましい。このような用途では、一般に、透明度改良成分の少なくとも約10%、好ましくは約25%、あるいは約50%以上が、本発明のジアセタールであり、残りは、その他の公知の透明剤や可塑剤などから構成されよう。
【0022】
本発明の組成物は、フッ素化およびアルキル化ベンジリデンソルビトールアセタールを前記のポリマーまたはコポリマーに添加して、得られる組成を好適な手段で単に混合することにより生成されてよい。次いで、前記組成物は、加工され、そして多数の異なる技術、例えば、限定されないが、射出成形、射出ブロー成形、射出ストレッチブロー成形、射出回転成形、押出成形、押出ブロー成形、シート押出(sheet extrusion)、フィルム押出、キャストフィルム押出、発泡押出、熱成形(これらはフィルム、インフレートフィルム、二軸配向フィルム等を組み立てる技術の例である)、および薄膜射出成形などによって、組み立て部品に製作されてもよい。
【0023】
本発明の主たる利益を妨害しないのであれば、前記以外の添加物を本発明の組成物中で使用してもよい。核形成剤の融点を低下させるために前記添加物または同様の構造物を核形成剤と予め混合し、そしてそれによって溶融加工中の分散度や分布を向上させることも有利である。本発明の対称性化合物を、例えば(限定されないが)ビス(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール(以降、DMDBSという)、ビス(3,4−ジクロロベンジリデン)ソルビトール、ビス(3,4−ジフルオロベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−クロロ−4−フルオロベンジリデン)ソルビトールおよびビス(4−クロロ−3−フルオロベンジリデン)ソルビトールなどの特定の付加的な核形成剤または透明剤と選択された量で混合することは、特に重要である。以降に記すように、このような組み合わせは、ターゲットであるポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン)プラスチック物品に意外なヘイズ利得を与える。前記添加物は、当業者には周知のものであり、可塑剤、潤滑剤、触媒中和剤、酸化防止剤、光安定化剤、着色剤、前記以外の核形成剤などを包含する。前記添加物のうち幾つかは、改良された美しさ、より容易な加工性、および改良された加工安定性、または最終用途条件を包含する、更に有益な特性改良を与え得る。
【0024】
特に、退化したベンズアルデヒドの移動(migration)が所望の物品の表面に達するのを低減させる目的で、特定の感覚刺激性改良添加物を添加することが考えられる。「感覚刺激性改良添加物」という用語は、酸化防止剤(ポリオレフィンあるいは前記ポリオレフィン中に含まれるターゲット・アルジトール誘導体の両者の分解を防止するためのもの)、酸中和剤(相当量の残留酸アルジトール誘導体を攻撃する可能性を妨げるためのもの)およびベンズアルデヒド・スカベンジャー(ヒドラジド、ヒドラジンなどであって、まずい味や臭いのベンズアルデヒドの、ポリオレフィン表面への移動を防止するためのもの)などの化合物や製剤を包含することを表す。このような化合物および製剤は、必要に応じて前記感覚刺激性改良添加物を提供するために、どのような量で添加されてもよい。とはいえ、この量は、ターゲット・ポリオレフィン自体についてのヘイズ結果にほとんど影響を及ぼしてはいけない。したがって、合計ポリオレフィン成分の約20ppm〜約2,000ppmm程度の少ない量が望ましい。
【0025】
本発明の組成物は、優れた透明性および物理特性を有するフィルム、シートおよびこれら以外の組み立て物品を与えることから、化粧品、食料品などのための包装用材料および容器材料の透明度を高めるための添加物として好適である。
【0026】
本発明の好ましい態様
以下の実施例によって本発明を更に説明するが、これらは、添付のクレームに定義された本発明を制限するものではない。以下の実施例に示される部および百分率(%)は全て、特に断りのない限り、重量%である。
【0027】
DBS調製
実施例1
ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトールの調製
ディーンスターク(Dean−Stark)トラップ、冷却器、温度計、窒素導入管およびメカニカルスターラーを装備した1リットルの4つ口円筒形反応フラスコに、ソルビトール40.55g(0.2226モル)、シクロヘキサン600mL、4−フルオロ−3−メチルベンズアルデヒド61.50g(0.4452モル)、p−トルエンスルホン酸2.90g、水2.4mLおよびメタノール210mLを導入した。反応を攪拌し、還流下で水をディーンスタークトラップによって除去しながら加熱した。反応は非常に濃くなるので、必要に応じて別の溶媒を添加する。約6時間後、反応を冷却して、水酸化カリウムで中和し、そして濾過する。湿式ケークを水とシクロヘキサンで完全に洗浄し、110℃の真空オーブンで乾燥させて、ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトール74.20gを得た(これは赤外分光法、ガスクロマトグラフィー/質量分析、H NMRおよび13C NMRで求めた。以降、これらを全て合わせて、「標準分析」という)。純度は、ガスクロマトグラフィー(GC)で求めたところ、約95%であった。融点は、[示差走査型熱量測定(DSC)により毎分20℃の昇温速度で]求めたところ、約237.8℃であった。
【0028】
実施例2
ビス(3−フルオロ−4−メチルベンジリデン)ソルビトールの調製
ディーンスタークトラップ、冷却器、温度計、窒素導入管およびメカニカルスターラーを装備した1リットルの4つ口円筒形反応フラスコに、ソルビトール42.00g(0.2306モル)、シクロヘキサン600mL、3−フルオロ−4−メチルベンズアルデヒド63.70g(0.4611モル)、p−トルエンスルホン酸3.00g、水2.5mLおよびメタノール210mLを導入した。反応を攪拌し、還流下で水をディーンスタークトラップによって除去しながら加熱した。反応は非常に濃くなるので、必要に応じて別の溶媒を添加する。約6時間後、反応を冷却して、水酸化カリウムで中和し、そして濾過する。湿式ケークを水とシクロヘキサンで完全に洗浄し、110℃の真空オーブンで乾燥させて、(標準分析で求めたところ)ビス(3−フルオロ−4−メチルベンジリデン)ソルビトール85.18gを得た。純度は、GCで求めたところ、約95%であった。融点は、(DSCにより毎分20℃の昇温速度で)求めたところ、約278.8℃であった。
【0029】
実施例3
ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)キシリトールの調製
ディーンスタークトラップ、冷却器、温度計、窒素導入管およびメカニカルスターラーを装備した1リットルの4つ口円筒形反応フラスコに、キシリトール35.08g(0.2306モル)、シクロヘキサン600mL、4−フルオロ−3−メチルベンズアルデヒド63.70g(0.4611モル)、p−トルエンスルホン酸3.00g、水2.5mLおよびメタノール210mLを導入した。反応を攪拌し、還流下で水をディーンスタークトラップによって除去しながら加熱した。反応は非常に濃くなるので、必要に応じて別の溶媒を添加する。約6時間後、反応を冷却して、水酸化カリウムで中和し、そして濾過する。湿式ケークを水とシクロヘキサンで完全に洗浄し、110℃の真空オーブンで乾燥させて、(標準分析で求めたところ)ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)キシリトール69.46gを得た。純度は、GCで求めたところ、約95%であった。融点は、(DSCにより毎分20℃の昇温速度で)求めたところ、約222.9℃であった。
【0030】
実施例4
2,4−モノ(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトールの調製
メカニカルスターラーを装備した2リットルの円筒形反応フラスコに、ソルビトール237.37g(1.303モル)、水250mL、4−フルオロ−3−メチルベンズアルデヒド22.50g(0.1629モル)、濃塩酸40mLおよびドデシルベンゼンスルホネート0.20gを導入した。次いで、反応混合物を25℃で14時間攪拌した。KOH 56.0gで中和した後、未精製の2,4−モノ(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトールを濾過および回収した。未精製の生成物を水から数回再結晶させて、(標準分析で求めたところ)以下の構造を有する2,4−モノ(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトール3.31gを得た。
【化13】
Figure 2004508374
純度は、GCで求めたところ、約98%であった。融点は、(DSCにより毎分20℃の昇温速度で)求めたところ、約178.0℃であった。
【0031】
実施例5
ビス(4−クロロ−3−フルオロベンジリデン)ソルビトールの調製
ディーンスタークトラップ、冷却器、温度計、窒素導入管およびメカニカルスターラーを装備した1リットルの4つ口円筒形反応フラスコに、ソルビトール42.00g(0.2306モル)、シクロヘキサン600mL、4−クロロ−3−フルオロベンズアルデヒド73.11g(0.4611モル)、p−トルエンスルホン酸3.00g、水2.5mLおよびメタノール210mLを導入した。反応を攪拌し、還流下で水をディーンスタークトラップによって除去しながら加熱した。反応は非常に濃くなるので、必要に応じて別の溶媒を添加する。約6時間後、反応を冷却して、水酸化カリウムで中和し、そして濾過する。湿式ケークを水とシクロヘキサンで完全に洗浄し、110℃の真空オーブンで乾燥させて、(標準分析で求めたところ)ビス(4−クロロ−3−フルオロベンジリデン)ソルビトール93.02gを得た。純度は、GCで求めたところ、約95%であった。融点は、(DSCにより毎分20℃の昇温速度で)求めたところ、約262.0℃であった。
【0032】
実施例6
ビス(3−クロロ−4−フルオロベンジリデン)ソルビトールの調製
ディーンスタークトラップ、冷却器、温度計、窒素導入管およびメカニカルスターラーを装備した1リットルの4つ口円筒形反応フラスコに、ソルビトール34.30g(0.1883モル)、シクロヘキサン600mL、3−クロロ−4−フルオロベンズアルデヒド59.70g(0.3765モル)、p−トルエンスルホン酸2.50g、水2.1mLおよびメタノール210mLを導入した。反応を攪拌し、還流下で水をディーンスタークトラップによって除去しながら加熱した。反応は非常に濃くなるので、必要に応じて別の溶媒を添加する。約6時間後、反応を冷却して、水酸化カリウムで中和し、そして濾過する。湿式ケークを水とシクロヘキサンで完全に洗浄し、110℃の真空オーブンで乾燥させて、ビス(3−クロロ−4−フルオロベンジリデン)ソルビトール39.13gを得た(標準分析で求めた)。純度は、GCで求めたところ、約95%であった。融点は、(DSCにより毎分20℃の昇温速度で)求めたところ、約204.8℃と220.0℃に溶融転移を示した。
【0033】
ポリオレフィン調製および試験
前記実施例からの添加物と、試料ランダムコポリマーポリプロピレン(RCP)樹脂、ポリプロピレンホモポリマー(HP)、インパクトコポリマー(ICP)および直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)とを含む熱可塑性組成物(プラーク(plaques))および特定のゲルを製造し、Welexミキサーにおいて2000rpmまででドライブレンドし、400〜450°Fで一軸スクリュー押出機で押出し成形してペレット化した。結果として、ターゲットポリプロピレンの1kgバッチを以下の表に従って製造した。
【0034】
【表1】
ランダムコポリマーポリプロピレン組成表
Figure 2004508374
【0035】
ベース樹脂(ランダムコポリマー、以降「RCP」と呼ぶ)および全ての添加物を秤量し、次いで、Welexミキサーにおいて約1600rpmで1分間混合した。その後、全試料をKillion一軸スクリュー押出機において約204℃から232℃までの傾斜温度で4つの加熱領域を通して溶融コンパウンド化した。押出機ダイの出口での溶融温度は約246℃であった。スクリューの直径は2.54cmであり、長さ/直径比は24:1であった。溶融した時点で、溶融ポリマーを60メッシュ(250μm)スクリーンで濾過した。次いで、Arburg25トン射出成形機への押出しにより、ターゲットポリプロピレンのプラークを製造した。型(molder molder)は、190℃〜260℃の間、好ましくは190℃〜240℃の間、最も好ましくは約200〜230℃に設定した(以下の表を参照、標準温度は220であった。表中、「#」は210℃を示し、「∧」は200℃を示し、そして「@」は230℃を示す。)。プラークの寸法は約51mm×76mm×1.27mmであり、これは鏡面仕上げされた鋳型で製造した。鋳型冷却循環水は約25℃の温度に制御した。
【0036】
HPおよびLLDPEプラスチック材料のプラークの製造についても、以下の組成を用いたこと以外は、上記と同じ基本手順を行った。
【表2】
ランダムコポリマーポリプロピレン組成表
Figure 2004508374
【0037】
【表3】
ランダムコポリマーポリプロピレン組成表
Figure 2004508374
【0038】
ヘイズ値は、ASTM標準試験法D1003−61「透明なプラスチック材料のヘイズおよび視感透過率に関する標準試験法」により、BYKガードナーXL−211ヘイズメーターを用いて測定した。核形成能力は、ターゲットプラークを溶融し、毎分約20℃の速度でプラークを冷却して、ポリマー再形成が生じる温度を記録することにより、(核形成添加物の存在によってもたらされるポリマー形成速度を示す)ポリマー再結晶温度として測定した。アルジトール添加物を含まない対照プラークおよび3,4−ジメチルベンジリデンソルビトール(3,4−DMDBS)を、上記測定の幾つかまたは全てにおいて比較目的のために製造した。
次に、種々の厚さのプラーク(50mil、100milおよび3mm)を射出成形によって400〜430°Fで調製した。ヘイズ値はSATM標準試験法D1003−61「透明なプラスチック材料のヘイズおよび視感透過率に関する標準試験法」により、ガードナー・ヘイズメーターを用いて測定した。アルジトール添加物を含まない対照プラーク、そして3,4−ジメチルジベンジリデンソルビトール(3,4−DMDBS)、3,4−ジメチルジベンジリデンキシリトール(3,4−DMDBS)、ジベンジリデンソルビトール(DBS)単体およびプラークを含むNA−11(旭電化工業株式会社(Asahi Denka Co.)製ポリオレフィン核形成剤)(以下の表中の実施例の欄に示すもの)を、上記測定の幾つかまたは全てにおいて比較目的のために製造した。表中のアスタリスク()は、測定が行われなかったことを示している。
【0039】
【表4】
Figure 2004508374
【表5】
Figure 2004508374
【0040】
【表6】
Figure 2004508374
【表7】
Figure 2004508374
【表8】
Figure 2004508374
【0041】
【表9】
Figure 2004508374
【表10】
Figure 2004508374
【0042】
従って、本発明のフルオロ−アルキルアルジトール誘導体は、対照や別の種類の透明剤および/または核形成添加物を含有する上記以外の組成物と比較すると、ターゲット熱可塑性材料に、あまり良くないとしても、同様の特徴を与えた。
【0043】
ゲル形成例
容認された簡易な方法で本発明のアルジトール誘導体を含む固体ゲルも製造した。特に、特定の有機溶媒を特定の濃度で添加物と合わせて完全に混合した。次に、得られた混合物を、以下の表に示すように、約170°F(77℃)〜300°F(149℃)の温度で攪拌しながら5分〜120分間加熱した。その後、得られた溶液を鋳型に流し入れてゲルスティックを製造した。表に示す溶媒は、本発明のアルジトール誘導体を含むゲルを形成するのに利用できる可能性のある種類にを網羅するものとは考えておらず、そのため、このような目的のための好ましい溶媒として単に列記している。以下の実施例では、ゲルが実際に形成されるかどうかと、その硬度特性および形成されたゲルを経験的に手触りによって分析した。
【0044】
【表11】
Figure 2004508374
【表12】
Figure 2004508374
【0045】
【表13】
Figure 2004508374
【0046】
結果として、本発明のフルオロ−アルキルアルジトール誘導体は、ターゲット溶媒を含まないその濃度に依存して、溶媒に対する優れたゲル化能力をもたらす。
【0047】
その他の透明剤を含む組成物
次に、前記実施例1からの本発明の化合物の製剤を、別のポリオレフィン透明ベンジリデン誘導体化合物(以下の表に列記するように、DMDBSなど)を種々の割合で混入して製造した。RCPポリプロピレンを、前記の別の透明剤と実施例1の本発明の化合物との混合物を用いたこと以外は、(「#」で示した約200℃の下部の型胴(molder barrel)温度を用いて)上述と同様にして50milおよび100milのプラークにコンパウンド化した。ヘイズ測定は上述と同様にして行った。以下の試料に添加したその他の透明剤化合物は下記の通りである。
A−DMDBS
B−ビス(3,4−ジクロロベンジリデン)ソルビトール
C−ビス(3,4−ジフルオロベンジリデン)ソルビトール
D−ビス(3−クロロ−4−フルオロベンジリデン)ソルビトール
E−ビス(4−クロロ−3−フルオロベンジリデン)ソルビトール
ターゲットRCPプラークに関する前記混合製剤についてのヘイズ結果を以下の表に示す。
【0048】
【表14】
Figure 2004508374
【0049】
結果として、本発明の化合物は、別の透明剤の存在下でもポリプロピレン中で優れたヘイズ測定結果を示した。
【0050】
本発明は、以下に示すクレームの精神および範囲に包含される多数の変更態様および改良がある。

Claims (28)

  1. 少なくとも1種の置換ベンジリデン成分を含有するベンジリデンアルジトールアセタールであって、少なくとも1種の前記置換ベンジリデン成分が少なくとも1個のフッ素ペンダント基および少なくとも1個の別のペンダント基を有し、少なくとも1個の別のペンダント基が水素ではなく、そして少なくとも1個の別のペンダント基がフッ素であれば、それ以外の水素ではないペンダント基少なくとも1個が前記ベンジリデン成分に含まれている、ベンジリデンアルジトールアセタール。
  2. 構造式(I)または(II)で表される化合物。
    Figure 2004508374
    (前記式中、Rは、水素、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基、塩素およびフッ素から独立して選択され、R、R、RおよびRは、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基およびフッ素から成る群より独立して選択され、RおよびRのうち一方のみがフッ素であれば、RおよびRのうち一方のみがフッ素であり、およびR、R、RおよびRのうち少なくとも1種は低級アルキル基である。)
  3. ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(4−フルオロ−2,3−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−2,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メトキシベンジリデン)ソルビトールおよびビス(2,4−ジフルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトールから成る群より選択される請求項2記載の化合物。
  4. 構造式(III)で表される化合物。
    Figure 2004508374
    (前記式中、Rは、水素、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基、塩素およびフッ素から独立して選択され、RおよびRのうち一方のみがフッ素であれば、RおよびRは、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基、塩素およびフッ素から選択される。)
  5. 脂肪族ポリオレフィン、および少なくとも1種の脂肪族オレフィンと1種以上のエチレン性不飽和脂肪族コモノマーを含有するコポリマーから選択されるポリマー、および
    下記構造式(I)および(II)で表されるアルジトールのジ−アセタール少なくとも1種
    を含む、改良された透明性および核形成を示すポリオレフィンプラスチック組成物。
    Figure 2004508374
    (前記式中、Rは、水素、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基およびフッ素から選択され、R、R、RおよびRは、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基およびフッ素から成る群より独立して選択され、RおよびRのうち一方のみがフッ素であれば、RおよびRのうち一方のみがフッ素であり、およびR、R、RおよびRのうち少なくとも1種は低級アルキル基である。)
  6. ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(4−フルオロ−2,3−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−2,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メトキシベンジリデン)ソルビトールおよびビス(2,4−ジフルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトールから成る群より選択される請求項5記載の組成物。
  7. 脂肪族モノオレフィンが、エチレン、プロピレン、エチレンとプロピレンのコポリマー、および1−ブテンから成る群より選択される請求項5記載の組成物。
  8. ジアセタールが実質上純粋な形態でポリマー中に提供される請求項5記載の組成物。
  9. ジアセタールが、ジベンジリデンソルビトールとの混合物の形態で提供される請求項5記載の組成物。
  10. 脂肪族モノオレフィンが、エチレン、プロピレン、エチレンとプロピレンのコポリマー、および1−ブテンから成る群より選択される請求項5記載の組成物。
  11. ジアセタールが実質上純粋な形態でポリマー中に提供される請求項記載の組成物。
  12. ジアセタールが、ジベンジリデンソルビトールとの混合物の形態で提供される請求項6記載の組成物。
  13. ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルセバケート、鉱物油およびジオクチルアジペートから成る群より選択される少なくとも1種の可塑剤を更に含有する請求項5記載の組成物。
  14. 脂肪族モノオレフィンのホモポリマー少なくとも1種、または
    脂肪族モノオレフィンとエチレン性不飽和脂肪族コモノマー1種以上とを含有するコポリマー
    を含む、改良された透明性を有するポリオレフィンプラスチック組成物であって、前記モノオレフィンが炭素原子2〜約6個を有し、ホモポリマーまたはコポリマーが平均分子量が約10,000〜約500,000を有し、前記コポリマーが、前記モノオレフィンと前記コモノマーとを重合することによって製造され、および少なくとも1個のソルビトールのジアセタールが、ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(4−フルオロ−2,3−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−2,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メトキシベンジリデン)ソルビトールおよびビス(2,4−ジフルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトールから成る群より選択され、ジアセタールの割合が、該組成物の総重量に対して約0.01〜約2重量%であるポリオレフィンプラスチック組成物。
  15. 脂肪族モノオレフィンが、エチレン、プロピレン、1−ブテン、ビニルシクロヘキサンおよびメチルペンテンから成る群より選択される請求項14記載の組成物。
  16. (a)(ソルビトール、キシリトールおよびリボトールなどの)アルジトールのジアセタール少なくとも1種およびこれらの混合物から選択されるゲル化剤であって、前記アルジトールのジアセタールが、構造式(I)または(II):
    Figure 2004508374
    (前記式中、Rは、水素、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基およびフッ素から選択され、R、R、RおよびRは、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基およびフッ素から成る群より選択され、RおよびRのうち一方のみがフッ素であれば、RおよびRのうち一方のみがフッ素であり、およびR、R、RおよびRのうち少なくとも1種は低級アルキル基である。)
    で表されるゲル化剤約0.25%〜約10%、および
    (b)該ゲル化剤のための溶媒約10%〜約98%
    を含む固体ゲル化組成物。
  17. 溶媒が、1価アルコール、多価アルコール、プロピレンカーボネート、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、DMSO、DMF、NMP、水、およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項16記載の固体ゲル。
  18. 溶媒が、プロピレンカーボネート、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、イソプリパノール、イソブタノール、モノメチルエーテル、ジエチルレングリコールモノエチルエーテル、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、ジプロピレングリコール、2,4−ジヒドロキシ−2−メチルペンタン、およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項17記載の固体ゲル。
  19. 溶媒が、芳香族、ハロゲン化芳香族、ニトロ化芳香族、ケトン、アミン、ニトリル、エステル、アルデヒドおよびこれらの混合物から選択される請求項17記載の固体ゲル。
  20. 脂肪族ポリオレフィン、および少なくとも1種の脂肪族オレフィンと1種以上のエチレン性不飽和脂肪族コモノマーを含有するコポリマーから選択されるポリマー、および
    下記の構造式(III)で表されるアルジトールのモノアセタール少なくとも1種
    を含む、改良された透明性および核形成を示すポリオレフィンプラスチック組成物。
    Figure 2004508374
    (前記式中、Rは、水素、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基、塩素およびフッ素から選択され、RおよびRのうち一方のみがフッ素であれば、RおよびRは、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基、塩素およびフッ素から成る群より選択される。)
  21. 下記構造式(I)または(II)に適合する少なくとも1種の化合物、および
    少なくとも1種の別の透明剤(clarifying agent)
    を含有するポリオレフィン混合組成物(A polyolefin additive composition)。
    Figure 2004508374
    (前記式中、Rは、水素、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基、塩素およびフッ素から独立して選択され、R、R、RおよびRは、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基およびフッ素から成る群より独立して選択され、RおよびRのうち一方のみがフッ素であれば、RおよびRのうち一方のみがフッ素であり、およびR、R、RおよびRのうち少なくとも1種は低級アルキル基である。)
  22. 前記化合物が、ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(4−フルオロ−2,3−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−2,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メトキシベンジリデン)ソルビトールおよびビス(2,4−ジフルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトールから成る群より選択される請求項21記載の組成物。
  23. 別の透明剤が少なくとも1種のジベンジリデンソルビトール誘導体から選択される請求項22記載の組成物。
  24. 少なくとも1種のジベンジリデンソルビトール誘導体が、ビス(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール(以降、DMDBSという)、ビス(3,4−ジクロロベンジリデン)ソルビトール、ビス(3,4−ジフルオロベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−クロロ−4−フルオロベンジリデン)ソルビトールおよびビス(4−クロロ−3−フルオロベンジリデン)ソルビトールから成る群より選択される請求項23記載の組成物。
  25. 脂肪族ポリオレフィン、および少なくとも1種の脂肪族オレフィンと1種以上のエチレン性不飽和脂肪族コモノマーを含有するコポリマーから選択されるポリマー、および
    下記構造式(I)および(II)で表される少なくとも1種のアルジトールのジアセタール
    を含有する、改良された透明性および核形成を示すポリオレフィンプラスチック組成物であって、前記ポリオレフィンが別の透明剤少なくとも1種を更に含有する、ポリオレフィンプラスチック組成物。
    Figure 2004508374
    (前記式中、Rは、水素、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基およびフッ素から選択され、R、R、RおよびRは、炭素数1〜4の低級アルキル基、低級アルコキシ基およびフッ素から成る群より選択され、RおよびRのうち一方のみがフッ素であれば、RおよびRのうち一方のみがフッ素であり、およびR、R、RおよびRのうち少なくとも1種は低級アルキル基である。)
  26. 前記ジアセタールが、ビス(4−フルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(4−フルオロ−2,3−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−2,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−フルオロ−4−メトキシベンジリデン)ソルビトールおよびビス(2,4−ジフルオロ−3−メチルベンジリデン)ソルビトールから成る群より選択される請求項25記載の組成物。
  27. 別の透明剤が、少なくとも1種のジベンジリデンソルビトール誘導体から選択される請求項26記載の組成物。
  28. 少なくとも1種のジベンジリデンソルビトール誘導体が、ビス(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール(以降、DMDBSという)、ビス(3,4−ジクロロベンジリデン)ソルビトール、ビス(3,4−ジフルオロベンジリデン)ソルビトール、ビス(3−クロロ−4−フルオロベンジリデン)ソルビトールおよびビス(4−クロロ−3−フルオロベンジリデン)ソルビトールから成る群より選択される請求項27記載の組成物。
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