JP7658127B2 - ポリエステルエラストマー樹脂組成物及びそれからなるケーブル被覆材 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
[1] 芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリエーテルからなるソフトセグメントとで構成されているポリエステルエラストマー(A)50~90質量部、未変性のオレフィン系エラストマー(B)10~50質量部、さらに、ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計100質量部に対して、酸末端封鎖剤(C)0~5質量部を含有しているポリエステルエラストマー樹脂組成物であって、該樹脂組成物中のカルボキシル基濃度が10eq/tоn以下であるポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[2] ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計100質量部に対して、さらにエポキシ基含有ポリオレフィン(D)1~10質量部を含有している、[1]に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[3] 前記未変性のオレフィン系エラストマー(B)が、スチレンを共重合成分として含むエラストマーである[1]又は[2]に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[4] 前記ポリエステルエラストマー(A)におけるソフトセグメントがポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール(PTMG)及び/又はポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体(PPG-EO付加重合体)である[1]~[3]のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[5] ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計100質量部に対して、さらに臭素系難燃剤(E)及び難燃助剤(F)の合計5~30質量部を含有している、[1]~[4]のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[6] ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計100質量部に対して、さらにリン系難燃剤(G)5~30質量部を含有している、[1]~[4]のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[7] 前記リン系難燃剤(G)が、平均粒子径D50が20μm以下であり、且つ15質量%以上のリン濃度を有する、[6]に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[8] ケーブル被覆用である[1]~[7]のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[9] [1]~[7]のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物からなるケーブル被覆材。
本発明で使用するポリエステルエラストマー(A)は、芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリエーテルからなるソフトセグメントとを主たる構成成分とする。ハードセグメントとして、芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールとから構成されたポリエステルが70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、100質量%であっても良い。ソフトセグメントとして、脂肪族ポリエーテルが70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、100質量%であっても良い。
本発明におけるオレフィン系エラストマー(B)とは、オレフィン化合物を構成成分として含むブロック共重合体のことを指す。ここでオレフィン化合物は、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ウンデセン、1-ドデセン、1-トリデセン、1-テトラデセン、1-ペンタデセン、1-ヘキサデセン、1-ヘプタデセン、1-オクタデセン、1-ノナデセン、1-エイコセン、3-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、4-エチル-1-ヘキセン、3-エチル-1-ヘキセン、9-メチル-1-デセン、11-メチル-1-ドデセン、12-エチル-1-テトラデセンなどのα-オレフィン、ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエンなどである。オレフィン系エラストマー(B)は、オレフィン化合物以外に、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチレンなどのビニル芳香族単量体、アクリロニトリルなどのシアン化ビニル単量体、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル系単量体を構成成分として含んでも良い。
ここで「未変性」とは、上記構成成分で得られたオレフィン系エラストマーが、ポリエステルエラストマー(A)の末端官能基であるカルボキシル基、水酸基と反応するカルボキシル基、酸無水物基、エポキシ基、水酸基、カルボジイミド基、オキサゾリン基等の官能基を含む化合物で変性されていない、つまり前記官能基を含む化合物を共重合していないことを意味する。オレフィン系エラストマー中に残る二重結合への水素添加は、変性には含まれない。
本発明に用いるスチレン系エラストマーの数平均分子量は、30000~80000が好ましく、40000~60000がより好ましい。
本発明に用いられる酸末端封鎖剤(C)とは、前記ポリエステルエラストマー(A)の末端官能基と反応しうる官能基を有する化合物である。前記ポリエステルエラストマー(A)の末端官能基とは、カルボキシル基及び/または水酸基である。また、ポリエステルエラストマー(A)の酸末端官能基と反応しうる官能基としては、カルボキシル基、酸無水物基、エポキシ基、水酸基、カルボジイミド基、オキサゾリン基等が挙げられる。これらのうち、溶融滞留時の溶融粘度変化やポリエステルエラストマー(A)の酸末端官能基との反応性から、酸末端封鎖剤(C)の官能基は、エポキシ基またはカルボジイミド基が好ましい。よって、酸末端封鎖剤(C)は、エポキシ化合物及び/またはカルボジイミド化合物であることが好ましい。
エポキシ化合物としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ジグリセリンテトラグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ化合物、ジシクロペンタジエンジオキサイド、エポキシシクロヘキセンカルボン酸エチレングリコールジエステル、3,4-エポキシシクロヘキセニルメチル-3’-4’-エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、1,2:8,9-ジエポキシリモネン等の脂環族エポキシ化合物、ビスフェノールF型ジエポキシ化合物、ビスフェノールA型ジエポキシ化合物、ポリフェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応によって得られるエポキシ化合物及びその水添化合物、フタル酸ジグリシジルエステル、トリグリシジルイソシアヌレート等の芳香族又は複素環式エポキシ化合物、シリコーンオイルの末端にエポキシ基を有する化合物やアルコキシシランとエポキシ基を有する化合物等が挙げられる。
本発明に用いられるエポキシ基含有ポリオレフィン(D)は、ポリオレフィン系樹脂がエポキシ変性されたものであり、エポキシ価は0.01~0.5meq/gのものが好ましい。エポキシ基含有ポリオレフィン(D)は、酸末端封鎖剤(C)のエポキシ化合物と同様に、ポリエステルエラストマー(A)の末端基と反応して、ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(D)を相溶化させる相溶化剤の役割を果たす。また、エポキシ基含有ポリオレフィン(D)は、その適度なエポキシ価より、樹脂組成物の溶融滞留時の溶融粘度の安定化にも寄与している。エポキシ基含有ポリオレフィン(D)のエポキシ価は、より好ましくは0.05~0.5meq/gであり、さらに好ましくは0.1~0.5meq/gである。エポキシ価が0.01meq/g以下であると、ポリエステルエラストマー(A)との相溶性が低下し、相溶化剤としての役割が不十分で、押出成形時の脈動を引き起こす場合がある。エポキシ価が0.5meq/gを超えると、熱滞留時に溶融粘度が増加し、次第にそれら自身が粗大な架橋点となり、ゲル化を引き起こす場合がある。
本発明のポリエステルエラストマー樹脂組成物には、必要に応じてハロゲン系難燃剤、および非ハロゲン系難燃剤のいずれかを使用してもよい。
本発明に用いられるハロゲン系難燃剤の例としては、臭素系難燃剤(E)が挙げられる。臭素系難燃剤(E)としては、ヘキサブロモシクロドデカン、デカブロモジフェニルオキサイド、オクタブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモビスフェノールA、ビス(トリブロモフェノキシ)エタン、ビス(ペンタブロモフェノキシ)エタン、テトラブロモビスフェノールAエポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールAカーボネート、エチレン(ビステトラブロモフタル)イミド、エチレンビスペンタブロモジフェニル、トリス(トリブロモフェノキシ)トリアジン、ビス(ジブロモプロピル)テトラブロモビスフェノールA、ビス(ジブロモプロピル)テトラブロモビスフェノールS、臭素化ポリフェニレンエーテル(ポリ(ジ)ブロモフェニレンエーテルなどを含む)、臭素化ポリスチレン(ポリジブロモスチレン、ポリトリブロモスチレン、架橋臭素化ポリスチレンなどを含む)、臭素化架橋芳香族重合体、臭素化エポキシ樹脂、臭素化フェノキシ樹脂、臭素化スチレン-無水マレイン酸重合体、テトラブロモビスフェノールS、トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェート、ポリブロモトリメチルフェニルインダン、トリス(ジブロモプロピル)-イソシアヌレートなどが挙げられる。中でも、ポリエステルエラストマー(A)との相溶性の点では臭素化ポリスチレンが好ましい。
本発明で、難燃助剤(F)としては、酸化アンチモン化合物が好ましく用いられる。酸化アンチモン化合物としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、又はアンチモン酸ナトリウム等が挙げられる。
臭素系難燃剤(E)及び難燃助剤(F)の含有量は、両者の合計で、ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計100質量部に対して、5~30質量部であることが好ましい。かかる範囲の量の臭素系難燃剤(E)及び難燃助剤(F)を用いることにより、難燃性が特に優れるポリエステルエラストマー樹脂組成物を調製することができる。
本発明に用いられる非ハロゲン系難燃剤の例としては、リン系難燃剤が挙げられる。
一般的に、リン系難燃剤には有機リン系化合物と無機リン系化合物が存在する。本発明に用いられるリン系難燃剤(G)は、有機リン系化合物と無機リン系化合物に大別される。有機リン化合物の例としては、ホスフェート類、ホスホネート類、ホスフィネート類、ホスファイト類があり、具体的にはトリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス・イソプロピルフェニルホスフェート、ジエチル-N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)アミノメチルホスホネート、ビス(1,3-フェニレンジフェニル)ホスフェートなどが挙げられる。中でも、難燃性の観点からホスフィン酸金属塩が好ましく、ホスフィン酸アルミニウム塩が特に好ましい。無機リン化合物の例としては、赤リン系化合物や(ポリ)リン酸アンモニウム、(ポリ)リン酸メラミン、(ポリ)リン酸ピペラジン等の無機リン酸塩化合物がある。
また、本発明のポリエステルエラストマー樹脂組成物には、必要に応じてリン系難燃剤以外の非ハロゲン系難燃剤を含有してもよい。リン系難燃剤以外の非ハロゲン系難燃剤の種類としては、窒素系難燃剤、シリコン系難燃剤、金属水酸化物、金属ホウ酸化物等が挙げられる。
本発明のポリエステルエラストマー樹脂組成物中のカルボキシル基濃度は、10eq/tоn以下である。カルボキシル基濃度は、7eq/tоn以下が好ましく、5eq/tоn以下がより好ましい。ポリエステルエラストマー樹脂組成物中のカルボキシル基濃度が0eq/tоnであることも好ましい態様である。カルボキシル基濃度は、10eq/tоnを超えると、耐加水分解性が損なわれるため好ましくない。
セイコー電子工業株式会社製の示差走査熱量分析計「DSC220型」にて、測定試料5mgをアルミパンに入れ、蓋を押さえて密封し、一度250℃で5分ホールドして試料を完全に溶融させた後、液体窒素で急冷して、その後-150℃から250℃まで、20℃/minの昇温速度で測定した。得られたサーモグラム曲線から、吸熱ピーク温度を融点とした。
試料0.05gを25mLの混合溶媒(フェノール/テトラクロロエタン=60/40(質量比))に溶かし、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定した。
ポリエステルエラストマー(A)の末端酸価(eq/t)は、十分に乾燥させた試料(ポリエステルエラストマー)200mgを熱ベンジルアルコール10mLに溶解させ、得られた溶液を冷却した後、クロロホルム10mLとフェノールレッドとを加え、1/25規定のKOHのエタノール溶液で滴定する溶解滴定法により求めた。
[ポリエステルエラストマー(A)]
(ポリエステルエラストマーA-1、A-2、A-3、A-4)
ジメチルテレフタレート、ジメチルナフタレート、1,4-ブタンジオール、及び数平均分子量が1000のポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールを原料として、表1に示す組成の熱可塑性ポリエステルエラストマーA-1、A-2、A-3、A-4を重合した。得られた各ポリエステルエラストマーの物性値を表1に示す。
(B-1)スチレン-エチレン・ブチレン-スチレンブロック共重合体:タフテックH1221、旭化成社製、スチレン/エチレン・ブチレン比=12/88(質量比)、MFR(190℃、2.16kg)=4.5g/10min
(B-2)エチレン-メチルメタクリレート共重合体:ロトリル29MA03T、アルケマ社製、エチレン/メチルメタクリレート比=71/29(質量比)、MFR(190℃、2.16kg)=3.0g/10min
(B-3)無水マレイン酸変性のスチレン-エチレン・ブチレン-スチレンブロック共重合体:タフテックM1943、旭化成社製、スチレン/エチレン・ブチレン比=20/80(質量比)、MFR(190℃、2.16kg)=8.0g/10min、酸価=10eq/t
(C-1)脂環族ポリカルボジイミド:カルボジライトHMV-15CA、日清紡ケミカル株式会社製
(C-2)ビスフェノールF型ジエポキシ化合物:エピクロン830、DIC株式会社製
(D-1)エポキシ基含有オレフィン系共重合体:ボンドファーストBF-7M、住友化学社製、エポキシ価:0.4meq/g
(E-1)臭素化ポリスチレン:PDBS-80、ランクセス株式会社製
[難燃助剤(F)]
(F-1)三酸化アンチモン:Twinkling Star、中国興業株式会社製
(G-1)ジエチルホスフィン酸アルミニウム:EXOLIT OP930、D50は4μm、リン濃度は23質量%、クラリアント株式会社製
(G-2)ジエチルホスフィン酸アルミニウム:EXOLIT OP1230、D50は30μm、リン濃度は23質量%、クラリアント株式会社製
平均粒子径D50は、レーザー回折式粒度分布計により測定した値であり、リン濃度は、ICP発光分光分析法によって測定(算出)した値である。
上記原料をそれぞれ表2に記載の比率で、二軸スクリュー式押出機にて、混練し、ペレット化した。このポリエステルエラストマー樹脂組成物のペレットを用いて、下記の評価を行った。結果を表2に示した。
二軸押出機で溶融混練したペレットを再度、単軸押出機により丸ダイから押出し、直径3mmのストランドを吐出した。その状態から、押出成形性を下記の基準で評価した。
○:吐出量の変動が生じず、押出性が安定。
△:引き取り機を用いて定速で引張っている際は安定だが、自重で垂らした状態だと、吐出量の変動が僅かにみられる。
×:吐出量の変動が大きく、引き取り不可。
[押出成形性(平滑性)]
二軸押出機で溶融混練したペレットを再度、単軸押出機によりTダイから押出し、0.2mm厚のシート成形品を作製した。そのシート外観から、押出成形品における平滑性を下記の基準で評価した。
○:ザラツキや発泡の発生がなく、シート外観および表面平滑性が良好。
△:シート凹凸(メルトフラクチャー)や発泡は生じないが、シボ加工のような均一なざらつきがある。
×:シート凹凸(メルトフラクチャー)や発泡が発生、シート外観が芳しくない。
JISダンベル状3号形の試験片を、100℃の沸水に所定時間浸漬させた後取り出し、JIS K6251:2010に準拠して引張破断伸度を測定した。試験片は、100℃で8時間減圧乾燥した樹脂を、射出成形機(山城精機社製、model-SAV)を用いて、シリンダー温度(Tm+20℃)、金型温度30℃で、100mm×100mm×2mmの平板に射出成形した後、該平板よりダンベル状3号形の試験片を打ち抜いて製作した。
以下の式にて引張破断伸度保持率を算出し、その値が50%となる時間(引張伸度半減期)を耐加水分解性の指標とした。初期引張破断伸度は、耐水処理前の引張破断伸度である。
引張破断伸度保持率(%)=耐水処理後の引張破断伸度/初期引張破断伸度×100
37%の硫酸水溶液を3mm厚の平板形状成形品に滴下、90℃×8時間の熱処理を行ったあと、再度同じ箇所に硫酸を滴下し、90℃×16時間の熱処理を行った。このサイクルを1サイクルとし、計2サイクルの処理を行った。滴下箇所では、熱処理により濃縮された硫酸により成形品の炭化が進行することとなるが、これにより生じた浸食の深さを断面から測定した。
ポリエステルエラストマー樹脂組成物のカルボキシル基濃度(eq/t)は、ポリエステルエラストマー(A)の末端酸価と同様、十分に乾燥させた試料200mgを熱ベンジルアルコール10mLに溶解させ、得られた溶液を冷却した後、クロロホルム10mLとフェノールレッドとを加え、1/25規定のKOHのエタノール溶液で滴定する溶解滴定法により求めた。
Claims (9)
- 芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリエーテルからなるソフトセグメントとで構成されているポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計が100質量部であり、該ポリエステルエラストマー(A)60~70質量部、該未変性のオレフィン系エラストマー(B)30~40質量部、さらに、ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計100質量部に対して、酸末端封鎖剤(C)0.1~5質量部を含有しているポリエステルエラストマー樹脂組成物であって、
該酸末端封鎖剤(C)はエポキシ化合物及び/またはカルボジイミド化合物であり、
該エポキシ化合物はジエポキシ化合物であり、
該樹脂組成物中のカルボキシル基濃度が10eq/tоn以下であるポリエステルエラストマー樹脂組成物。 - ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計100質量部に対して、さらにエポキシ基含有ポリオレフィン(D)1~10質量部を含有している、請求項1に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 前記未変性のオレフィン系エラストマー(B)が、スチレンを共重合成分として含むエラストマーである請求項1又は2に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 前記ポリエステルエラストマー(A)におけるソフトセグメントがポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール(PTMG)及び/又はポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体(PPG-EO付加重合体)である請求項1~3のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計100質量部に対して、さらに臭素系難燃剤(E)及び難燃助剤(F)の合計5~30質量部を含有している、請求項1~4のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- ポリエステルエラストマー(A)と未変性のオレフィン系エラストマー(B)の合計100質量部に対して、さらにリン系難燃剤(G)5~30質量部を含有している、請求項1~4のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 前記リン系難燃剤(G)が、平均粒子径D50が20μm以下であり、且つ15質量%以上のリン濃度を有する、請求項6に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- ケーブル被覆用である請求項1~7のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 請求項1~7のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物からなるケーブル被覆材。
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