JP2022008048A - 樹脂用添加剤、その製造方法および成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の樹脂用添加剤は、樹脂に添加される添加剤であり、樹脂組成物(樹脂成形体)に含有される添加剤である。樹脂用添加剤は、多孔質粒子と、有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤と、シロキサン硬化物とを含む。
多孔質粒子は、有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤を取り込む担体(基体)である。
有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤は、多孔質粒子の細孔内に取り込まれている。有機系紫外線吸収剤は、紫外線を吸収して、樹脂に直接照射される紫外線の量を低減する。ラジカル捕捉剤は、樹脂が紫外線を受光することに起因して生成するアルキルラジカルおよび/またはペルオキシラジカルを捕捉する。
シロキサン硬化物は、多孔質粒子に取り込まれた有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤を封止している。具体的には、シロキサン硬化物は、多孔質粒子の細孔における内表面に担持された有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤を多孔質粒子に対して封止している。また、シロキサン硬化物は、有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤をシロキサン硬化物中に分散させながら、それらが多孔質粒子の細孔に取り込まれていてもよい。
第1のシロキサン組成物は、例えば、第1オリゴマーと、第3オリゴマーと、シリコーンオイルとを含有する。
第2のシロキサン組成物は、第2オリゴマーと、第3オリゴマーと、シリコーンオイルとを含有する。
第1の樹脂用添加剤の製造方法を説明する。第1の樹脂用添加剤の製造方法は、多孔質粒子と、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤と、シロキサン組成物とを配合する第1工程と、シロキサン組成物を硬化させて、そのシロキサン硬化物により、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤を、多孔質粒子内において封止する第2工程とを備える。
第1の製造方法における第1工程では、多孔質粒子と、有機系紫外線吸収剤と、ラジカル捕捉剤とを配合する。これにより、多孔質粒子に、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とを担持させる。担持方法としては、例えば、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とを一度に多孔質粒子に担持させる第1の担持方法、例えば、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とをこの順で多孔質粒子に担持させる第2の担持方法などが挙げられる。
第1の担持方法において、例えば、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とが固体状であれば、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とを溶媒で溶解して、混合溶液を調製し、次いで、混合溶液を多孔質粒子に配合して、それらを攪拌混合する。これにより、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とが多孔質粒子の細孔内に取り込まれる(吸収される)。
第2の担持方法では、まず、有機系紫外線吸収剤を多孔質粒子に担持させ、その後、かかる多孔質粒子にラジカル捕捉剤を担持させる。
第2の製造方法では、好ましくは、まず、多孔質粒子に、有機系紫外線吸収剤を取り込ませ、その後、かかる多孔質粒子に、ラジカル捕捉剤を含むシロキサン組成物を取り込ませる。
第3の製造方法では、多孔質粒子に、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とを含むシロキサン組成物を取り込ませる。
第2の樹脂用添加剤の製造方法を説明する。第2の樹脂用添加剤の製造方法は、多孔質粒子と、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤のうちの一方と、シロキサン組成物とを配合する第1工程と、シロキサン組成物を硬化させて、そのシロキサン硬化物により、一方を、多孔質粒子内において封止する第2工程とを備える。
多孔質粒子に一方を取り込ませる方法としては、例えば、上記した第1の製造方法における第2の担持方法における有機系紫外線吸収剤を多孔質粒子に担持させる方法が挙げられる。ラジカル捕捉剤を多孔質粒子に担持させる方法は、上記した有機系紫外線吸収剤を多孔質粒子に担持させる方法に準じて実施できる。多孔質粒子にシロキサン組成物を取り込ませる方法は、上記した第1の製造方法において多孔質粒子にシロキサン組成物を新たに担持させる方法と同様である。
第5の製造方法では、有機系紫外線吸収剤を含むシロキサン組成物、または、ラジカル捕捉剤を含むシロキサン組成物を調製する。有機系紫外線吸収剤を含むシロキサン組成物は、例えば、有機系紫外線吸収剤とシロキサン組成物とを含有する吸収剤含有シロキサン組成物として調製される。ラジカル捕捉剤を含むシロキサン組成物としては、上記した第2の製造方法における捕捉剤含有シロキサン組成物と同様である。吸収剤含有シロキサン組成物または捕捉剤含有シロキサン組成物を多孔質粒子に取り込ませ、その後、シロキサン硬化体を形成する方法は、第2の製造方法の第2工程と同様である。
樹脂は、官能基を有してもよい。官能基としては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、ビニレン基(-CH=CH-)など挙げられる。また、樹脂は、長鎖アルキル部分を有してもよい。具体的には、樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、塩化ビニル(PVC)樹脂、アクリル樹脂(PMMA樹脂を含む)、酢酸ビニル樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。なお、樹脂は、ゴム(エラストマー)を包含する。本願において、樹脂とゴム(エラストマー)とは、峻別されず、ゴムは、樹脂の概念に包含される。ゴムとしては、例えば、スチレン-ブタジエン(SBR)ゴム、メタクリル酸メチルとブタジエンとが主原料であるゴム(MBR)、アクリロニトリル-ブタジエン(NBR)ゴム、イソプレンゴム(IR)、クロロプレンゴム(CR)などのジエン系ゴムが挙げられる。SBRゴムは、カルボキシ変性SBRゴムを含む。また、ゴムとしては、例えば、エチレン-プロピレンゴム(EPR、EPDM)などの非ジエン系ゴムも挙げられる。
上記した製造方法により得られる樹脂用添加剤は、樹脂に対する分散性に優れながら、有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤の徐放性の制御に優れる。なお、徐放性の制御とは、有機系紫外線吸収剤、ラジカル捕捉剤のそれぞれの機能に応じて、徐放速度を制御することを意味する。粒子表面からの距離、封止しているシロキサン硬化物の多孔性に依存して、溶融混練、および成形時に、樹脂中に徐放される。そのため、樹脂用添加剤を含有する樹脂組成物から成形された成形体は、耐光性に優れる。
変形例において、上記と同様の成分および工程については、その詳細な説明を省略する。また、変形例は、特記する以外、上記と同様の作用効果を奏することができる。
第1のシロキサン組成物は、第3オリゴマーと、シリコーンオイルとを含有せず、第1オリゴマーを含有してもよい。この場合には、第1のシロキサン組成物における第1オリゴマーの割合は、例えば、40質量%以上、好ましくは、50質量%以上であり、また、例えば、100質量%以下、好ましくは、95質量%以下である。
第2のシロキサン組成物は、第3オリゴマーと、シリコーンオイルとを含有せず、第2オリゴマーを含有してもよい。この場合には、第2のシロキサン組成物における第2オリゴマーの割合は、例えば、50質量%以上、好ましくは、60質量%以上であり、また、例えば、100質量%以下、好ましくは、95質量%以下である。
上記した説明では、第1のシロキサン組成物は、第2オリゴマーを含有せず、第2のシロキサン組成物は、第1オリゴマーを含有しない。しかし、第1オリゴマーおよび第2オリゴマーを含有する第3のシロキサン組成物をシロキサン硬化物の材料として例示することができる。第3のシロキサン組成物は、具体的には、第1オリゴマーと、第2オリゴマーと、第3オリゴマーと、シリコーンオイルとを含有する。シリコーンオイルとしては、例えば、上記したシリコーンオイルが挙げられ、好ましくは、未変性シリコーンオイルが挙げられる。
シロキサン硬化物の原料として、RO基含有シラン化合物を挙げることもできる。RO基含有シラン化合物は、後述する。RO基含有シラン化合物によって、有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤を、多孔質粒子内において封止して、樹脂用添加剤を得る方法は、上記した各製造方法に準じて実施できる。
加熱時間は、例えば、0.5時間以上、好ましくは、1時間以上であり、また、例えば、10時間以下、好ましくは、4時間以下である。
RO基含有シラン化合物によって表面処理された樹脂用添加剤と、RO基含有シラン化合物によって表面処理されていない樹脂用添加剤とを、光にまだ暴露されていない状態の成形体において対比する。この状態においては、樹脂のみから成形体に比べて、表面処理されていない樹脂用添加剤を含有する成形体は、引張破断強度および引張破断伸びのいずれもが低下し、引張弾性率が高くなる場合がある。このことは、成形体の用途によって、成形体の機械物性の低下を意味する場合がある。
<第1のシロキサン組成物の調製>
表1に記載の処方に従って、第1のシロキサン組成物を調製した。具体的には、ガラス容器に、KR500(第1オリゴマー)40.4部、X-40-9250(第3オリゴマー)10.0部、KF-96-1000cs(シリコーンオイル)2.6部、イソプロパノール(溶媒)44.1部、チタンn-テトラブトキシド(触媒、D-25、信越化学工業社製)2.9部を配合し、アンカー型攪拌機を用いて、常温(25℃)で20分間攪拌して、第1のシロキサン組成物100.0部を調製した。なお、この第1のシロキサン組成物を、硬化させたときのシロキサン硬化物の質量割合は、硬化前の第1のシロキサン組成物の質量に対して、42.4質量%であった。
<第2のシロキサン組成物の調製>
表2に記載の処方に従って、第2のシロキサン組成物を調製した。具体的には、ガラス容器に、第2オリゴマーとしてのMKCシリケートMS56S(テトラメトキシシランのオリゴマー、三菱化学社製)53.0部、X-40-9250(第3オリゴマー)10.0部、KF-96-1000cs(シリコーンオイル)2.6部、イソプロパノール(溶媒)31.5部、チタンn-テトラブトキシド(触媒、D-25信越化学工業社製)2.9部を配合し、アンカー型攪拌機を用いて、常温(25℃)で20分間攪拌して、第2のシロキサン組成物100.0部を調製した。なお、第2のシロキサン組成物を、硬化させたときのシロキサン硬化物の質量割合は、硬化前のシロキサン組成物の質量に対して、42.4質量%であった。
<第1の樹脂用添加剤の製造>
<第2の製造方法>
<多孔質粒子への紫外線吸収剤の担持>
有機系紫外線吸収剤(ベンゾフェノン系化合物、アデカスタブ1413、ADEKA社製)40部を酢酸エチル(溶媒)30部に溶解させて、有機系紫外線吸収剤溶液を調製した。ミズパールK-500L(シリカ系粒子、メジアン径4.6μm、比表面積225m2/g、吸油量245mL/100g)80部を攪拌機(カワタ社製スーパーミキサー・ピッコロ)に仕込み、300rpmで攪拌しながら、有機系紫外線吸収剤溶液を2分かけて滴下し、5分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。これにより、有機系紫外線吸収剤溶液を取り込んだシリカ系粒子を得た。次いで、80℃で3時間攪拌して、酢酸エチルを留去することにより、有機系紫外線吸収剤が、シリカ系粒子の細孔内に取り込まれたシリカ系粒子を得た。
次いで、ヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤(HALS、アデカスタブLA-63P、ADEKA社製)40部を第1のシロキサン組成物94.3部に溶解させ、捕捉剤含有シロキサン組成物を調製した。有機系紫外線吸収剤を取り込んだシリカ系粒子を常温(25℃)に戻し、300rpmで攪拌しながら、捕捉剤含有シロキサン組成物94.3部を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、捕捉剤含有シロキサン組成物に含まれるイソプロパノールを揮散させながら、シロキサン組成物(第1オリゴマーと第3オリゴマーと)を硬化させた。得られた粉体をジェットミルで解砕して、樹脂用添加剤を得た。
<第1の樹脂用添加剤の製造>
<第1の製造方法>
第1の製造方法に変更した点、および、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とアセトンとを含有する混合溶液をシリカ系粒子に配合する第1の担持方法を用いた点以外は、表3に従って、実施例1と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。具体的には、以下の通りである。
<第1の担持方法>
有機系紫外線吸収剤(アデカスタブ1413、ADEKA社製)40部と、ヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤(HALS、アデカスタブLA-63P、ADEKA社製)40部とを、アセトン(溶媒)60部に溶解させて、混合溶液を調製した。ミズパールK-500L(シリカ系粒子、メジアン径4.6μm、比表面積225m2/g、吸油量245mL/100g)80部を攪拌機(カワタ社製スーパーミキサー・ピッコロ)に仕込み、300rpmで攪拌しながら、混合溶液を2分かけて滴下し、5分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。これにより、混合溶液を取り込んだシリカ系粒子を得た。次いで、80℃で3時間攪拌して、アセトンを留去することにより、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とが、シリカ系粒子の細孔内に取り込まれたシリカ系粒子を得た。
次いで、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とを取り込んだシリカ系粒子を常温(25℃)に戻し、300rpmで攪拌しながら、第1のシロキサン組成物94.3部を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、第1のシロキサン組成物に含まれるイソプロパノールを揮散させながら、第1のシロキサン組成物(第1オリゴマーと第3オリゴマーと)を硬化させた。得られた粉体をジェットミルで解砕して、樹脂用添加剤を得た。
<有機系紫外線吸収剤を含有する第2の樹脂用添加剤の製造>
<第4の製造方法>
第4の製造方法に変更した点、および、有機系紫外線吸収剤と酢酸エチルとを含有する有機系紫外線吸収剤溶液をシリカ系粒子に配合した点以外は、表3に従って、実施例1と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。
<ラジカル補足剤を含有する第2の樹脂用添加剤の製造>
<第4の製造方法>
第4の製造方法に変更した点、および、ヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤とアセトンとを含有するラジカル捕捉剤溶液をシリカ系粒子に配合した点以外は、表3に従って、実施例1と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。
<第1の樹脂用添加剤の製造>
<第1の製造方法>
第1の製造方法に変更した点、および、有機系紫外線吸収剤と酢酸エチルとを含有する有機系紫外線吸収剤溶液と、ヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤とアセトンとを含有するラジカル捕捉剤溶液とをこの順で多孔質粒子に担持させる第2の担持方法を用いた点以外は、表3に従って、実施例2と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。
<第1の樹脂用添加剤の製造>
<第2の製造方法>
表3に示すように、ヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤(HALS、アデカスタブLA-63P、ADEKA社製)に代えて、ヒンダードフェノール系ラジカル捕捉剤(イルガノックス1010、チバ・ジャパン社製)を用いた以外は、実施例1と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。
<第1の樹脂用添加剤の製造>
<第1の製造方法>
第1のシロキサン組成物に代えて第2のシロキサン組成物を用いた以外は、実施例2と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。
<有機系紫外線吸収剤を含有する第2の樹脂用添加剤の製造>
<第4の製造方法>
第1のシロキサン組成物に代えて第2のシロキサン組成物を用いた以外は、実施例3と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。
第1のシロキサン組成物に代えて第2のシロキサン組成物を用いた以外は、実施例5と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。
表4に従って、捕捉剤含有シロキサン組成物を配合せず、シロキサン硬化体を形成しなかった以外は、実施例2と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、シロキサン硬化体を含まない。
表4に従って、シロキサン組成物に代えて、シリコーンオイル(KF-96-1000cs)を用いた以外は、実施例2と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、シロキサン硬化体を含まず、有機系紫外線吸収剤およびラジカル補足剤を被覆するシリコーンオイルを含む。
表4に従って、第1のシリコーン樹脂組成物に代えて、不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いた以外は、実施例2と同様に処理して、樹脂用添加剤を得た。
実施例1~実施例9および比較例1~比較例3の樹脂用添加剤について下記の事項を評価した。
低密度ポリエチレン樹脂「ノバテックLD」LF244E(日本ポリエチレン社製)98質量部と、樹脂用添加剤2質量部とをドライブレンドし、二軸押出機(サーモサイエンティフィック社製プロセス11卓上二軸スクリューエクストルーダー)を用いて220℃で混練して、樹脂組成物を調製した。樹脂組成物を、再度上記押出機を通して溶融し、同社の射出成形機MiniJet Proで、図1に示す形状および寸法を有する引張試験片(樹脂成形体)を成形した。また、比較例4の引張試験片として、樹脂用添加剤を配合せず、ポリエチレン樹脂のみからなる引張試験片(樹脂成形体)を成形した。実施例1~実施例9および比較例1~比較例4の引張試験片の厚みは、1.5mmであった。
比較例1~比較例2は、有機系紫外線吸収剤を顕著に迅速に放出してしまい、また、それらが樹脂に対して均一に分散されておらず、そのため、引張破断伸びおよび引張破断強度が、実施例1~実施例9のそれらに対して、低いと推測される。
以降の実施例等で用いる原料を以下に記載する。
3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:RO基含有シラン化合物、富士フィルム和光純薬社製 試薬
3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン:RO基含有シラン化合物、富士フィルム和光純薬社製 試薬
トリメトキシシリル基が側鎖に結合したPMMA樹脂:RO基含有シラン化合物、大成ファイン社製、アクリット85Q-1052、重量平均分子量35,000、メトキシプロピルアセテート45%溶液
亜鉛華50%水分散液:触媒、大崎工業社製、AZ-SW
ジアザビシクロウンデセン:触媒、3級アミン化合物、富士フィルム和光純薬社製 試薬
D-25:テトラブトキシチタン 硬化触媒 信越化学工業社製
デモールNL:β-ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物ナトリウム塩の41%水溶液、分散剤、花王社製
カルボキシ変性SBRゴムラテックス:日本エイアンドエル社製、ナルスターSR-116、固形分濃度50.5%
ABS樹脂:日本エイアンドエル社製、クララスチックGA-704、MFR:62cm3/10min、密度:1.04g/cm3
PMMA樹脂:住友化学社製、スミペックスHT55X、MFR:2g/10min、密度:1.17g/cm3
<有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とが取り込まれたシリカ系粒子の調製>
有機系紫外線吸収剤(ベンゾフェノン系化合物、アデカスタブ1413、ADEKA社製)32部、ラジカル捕捉剤(アデカスタブLA-63P)32部をアセトン(溶媒)48部に溶解させて、混合溶液を調製した。ミズパールK-500L(シリカ系粒子、メジアン径4.6μm、比表面積225m2/g、吸油量245mL/100g)80部を攪拌機(カワタ社製スーパーミキサー・ピッコロ、以下同様)に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した混合溶液を2分かけて滴下し、5分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。これにより、上記した混合溶液を取り込んだシリカ系粒子を得た。次いで、80℃で3時間攪拌して、アセトンを留去し、室温に冷却することにより、有機系紫外線吸収剤とラジカル捕捉剤とが、シリカ系粒子の細孔内に取り込まれたシリカ系粒子144部を得た。
<第3のシロキサン組成物の調製>
ガラス容器に、KR500(第1オリゴマー)18.0部、MKCシリケートMS56S(第2オリゴマー)23.5部、X-40-9250(第3オリゴマー)9.4部、KF-96-1000cs(シリコーンオイル)2.5部、イソプロパノール(溶媒)32部、チタンn-テトラブトキシド(触媒、D-25、信越化学工業社製)3.0部を配合し、アンカー型攪拌機を用いて、常温(25℃)で20分間攪拌して、第3のシロキサン組成物100部を調製した。なお、この第3のシロキサン組成物を、硬化させたときのシロキサン硬化物の質量割合は、硬化前の第3のシロキサン組成物の質量に対して、43.4質量%であった。調製例4の処方を、表5における実施例16(後述)欄における中欄に示す。
<第1のシロキサン組成物の変形例のシリコーン硬化物で有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤を封止し、表面処理がされていないシリカ粒子の製造>
第1オリゴマーとしてのKR-500 48.0部(メチルトリメトキシシシランのオリゴマー、信越化学社製)、イソプロパノール32.0部、D-25 2.7部を配合して、溶液を調製した。調製例3のシリカ系粒子144質量部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、イソプロパノールを揮散させながら、シロキサン組成物を硬化させて、固形分181.7質量部の樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤が取り込まれ、シリコーン硬化物で封止されたシリカ粒子である。実施例10の配合処方を表5に示す。以下の実施例11~20についても併せて表5と表6とに示す。
<第1のシロキサン組成物の変形例のシリコーン硬化物で有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤を封止し、表面処理がされたシリカ粒子の製造>
第1オリゴマーとしてのKR-500 45.0部、片末端アルコキシ変性シリコーンオイル KR-4000A 2.7部、イソプロパノール32.0部、D-25 2.7部を配合して、溶液を調製した。調製例3のシリカ系粒子144質量部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、イソプロパノールを揮散させながら、シロキサン組成物を硬化させて、固形分181.7質量部の樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤が取り込まれ、シリコーン硬化物で封止されたシリカ粒子である。このシリカ粒子は、片末端アルコキシ変性シリコーンオイルが表面に相分離し、表面処理されていた。
<第1のシロキサン組成物の変形例のシリコーン硬化物で有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤を封止し、表面処理の効果を奏するシリカ粒子の製造>
第1オリゴマーとしてのKR-500 36.0部、第3オリゴマー X-40-9250 11.7部、イソプロパノール32.0部、D-25 2.7部を配合して、溶液を調製した。調製例3のシリカ系粒子144質量部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、イソプロパノールを揮散させながら、シロキサン組成物を硬化させて、固形分181.7質量部の樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤が取り込まれ、シリコーン硬化物で封止されたシリカ粒子である。また、このシリカ粒子では、ポリジメチルシロキサンのセグメントが表面に相分離しており、表面処理の効果を奏した。
<第2のシロキサン組成物の変形例のシリコーン硬化物で有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤を封止し、表面処理がされていないシリカ粒子の製造>
第2オリゴマーとしてのMKCシリケートMS56S(テトラメトキシシランのオリゴマー、三菱化学社製)57.2部、イソプロパノール8.0部、D-25 4.0部を配合して、溶液を調製した。調製例3のシリカ系粒子144質量部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、アセトンを揮散させながら、シロキサン組成物を硬化させて、固形分178.5質量部の樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤が取り込まれ、シリカ硬化物で封止されたシリカ粒子である。
<第2のシロキサン組成物の変形例のシリコーン硬化物で有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤を封止し、表面処理がされたシリカ粒子の製造>
第2オリゴマーとしてのMKCシリケートMS56S 53.3部、片末端アルコキシ変性シリコーンオイル KR-4000A 2.7部、イソプロパノール8.0部、D-25 4.0部を配合して、溶液を調製した。調製例3のシリカ系粒子144質量部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、アセトンを揮散させながら、シロキサン組成物を硬化させて、固形分178.5質量部の樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤が取り込まれ、シリコーン硬化物で封止されたシリカ粒子である。このシリカ粒子は、片末端アルコキシ変性シリコーンオイルが表面に相分離しており、表面処理の効果を奏した。
<第2のシロキサン組成物の変形例のシリコーン硬化物で有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤を封止し、表面処理の効果を奏するシリカ粒子の製造>
第2オリゴマーとしてのMKCシリケートMS56S 41.4部、第3オリゴマー X-40-9250 11.7部、イソプロパノール8.0部、D-25 4.0部を配合して、溶液を調製した。調製例3のシリカ系粒子144質量部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、アセトンを揮散させながら、シロキサン組成物を硬化させて、固形分178.5質量部の樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤が取り込まれ、シリコーン硬化物で封止され、ポリジメチルシロキサンのセグメントが表面に相分離したシリカ粒子である。
<第3のシロキサン組成物のシリコーン硬化物で有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤を封止し、表面処理がされたシリカ粒子の製造>
調製例3のシリカ系粒子144質量部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、調製例4の溶液を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、イソプロパノールを揮散させながら、シロキサン組成物を硬化させて、固形分182.4質量部の樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤が取り込まれ、シリコーン硬化物で封止されたシリカ粒子である。また、このシリカ粒子は、シリコーンオイルが表面に相分離し、表面処理されていた。
上記した実施例1~実施例9および比較例1~比較例3における引張破断伸びおよび引張破断強度の評価と同様にして、実施例10~実施例16の樹脂用添加剤から引張試験片(樹脂成形体)を成形し、これの引張破断伸びおよび引張破断強度を評価した。その結果を表5に示す。
比較例1~比較例2は、有機系紫外線吸収剤を顕著に迅速に放出してしまい、また、それらが樹脂に対して均一に分散されておらず、そのため、引張破断伸びおよび引張破断強度が、実施例10~実施例16のそれらに対して、低いと推測される。
実施例17
3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン32.8部にアセトン4.0部とD-25 2.0部を加えて溶液を調製した。実施例13の表面処理されていないシリカ系粒子176.8部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液を8分かけて滴下し、8分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で1日静置後。80℃で3時間乾燥して、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランによって表面処理した。得られた粉体をジェットミルで解砕し、215.6部のトータル仕込み量で200部の樹脂用添加剤を得た。樹脂用添加剤は、3-グリシドキシプロピルシランでシリカ粒子が表面処理されている。
3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン36.5部にアセトン4.0部とD-25 2.0部を加えて溶液を調製した。実施例13の表面処理されていないシリカ系粒子176.8部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液を8分かけて滴下し、8分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で1日静置後、80℃で3時間乾燥して、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランによって表面処理した。得られた粉体をジェットミルで解砕し、219.3部のトータル仕込み量で200部の樹脂用添加剤を得た。樹脂用添加剤は、3-メルカプトプロピルシランでシリカ粒子が表面処理されている。
3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン36.5部にアセトン4.0部とD-25 2.0部を加えて溶液を調製した。調製例3のシリカ系粒子144質量部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液を10分かけて滴下し、10分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。23℃で2日静置して、アセトンを揮散させながら、シロキサン組成物を硬化させて、固形分176.8質量部の樹脂用添加剤を得た。この樹脂用添加剤は、有機系紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤が取り込まれ、シリコーン硬化物で封止され、メルカプト基が表面に存在するシリカ粒子である。
アクリット85Q-1052 50.4部にアセトン21.2部を加えて溶液を調製した。実施例13の表面処理されていないシリカ系粒子176.8部を攪拌機に仕込み、300rpmで攪拌しながら、上記した溶液の半分量を、5分かけて滴下し、5分間攪拌を継続して均一になるまで混合した。80℃で2時間真空乾燥した後に、23℃に冷却し、上記した溶液の残量を同様の操作で攪拌下混合した。80℃で2時間真空乾燥した後に、23℃に冷却し、攪拌下、チタンn-テトラブトキシド(触媒、D-25、信越化学工業社製)2部、アセトン4部を含有する溶液を配合し、23℃で1日静置後、80℃で3時間真空乾燥して、アクリット85Q-1052で表面処理した。得られた粉体をジェットミルで解砕し、256.4部のトータル仕込み量で200部の樹脂用添加剤を得た。樹脂用添加剤は、アクリット85Q-1052でシリカ粒子が表面処理されている。
作製例1
カルボキシ変性SBRゴムラテックス19.8部にデモールNL(分散剤)1%水溶液7.9部、ジアザビシクロウンデセン(触媒)の10%水溶液0.5部を加え、ホモディスパー2.5型(プライミクス社製)で高速攪拌を行いながら、実施例17の樹脂用添加剤8.4部を徐々に加えて分散させ、攪拌脱泡装置(クラボウ社製マゼルスター)で脱泡して固形分濃度50.5%のラテックスコンパウンドを調製した。一辺14cmの正方形のガラス製型枠に、乾燥膜厚約0.3mmとなるようにラテックスコンパウンドを流し込み、温度23℃、湿度55%で72時間静置して、注型成形して、注型フィルムを作製した。注型フィルムを型枠から離型し、140℃、30分の熱処理を実施した。その後、注型フィルムをダンベルカッター(ダンベル社製SD型レバー式試料裁断機)で打ち抜き、ダンベル状の試験片(JIS K6251、2号形試験片)を作製した。
作製例1と同様にして、表7に示す配合で、作製例2~作製例4および比較作製例1のそれぞれのラテックスコンパウンドを調製した。ラテックスコンパウンドから注型フィルムを作製、熱処理後、試験片を作製した。
作製例5
(ABS樹脂と実施例20の樹脂用添加剤とのコンパウンドの調製、および、試験片の作製)
ABS樹脂90部と、実施例20の樹脂用添加剤10部とをドライブレンドして、樹脂組成物を得た。その後、樹脂組成物を、二軸押出機(サーモサイエンティフィック社製プロセス11卓上二軸スクリューエクストルーダー)を用いて240℃で混練して、ペレット(樹脂成形体)を成形した。ペレットを再度上記二軸押出機を通して溶融し、同社の射出成形機MiniJet Proで、ダンベル状の樹脂成形体(JIS K7161-2、1B形試験片)に成形した。
作製例5と同様にして、表8に示す配合で、作製例6~作製例8、比較作製例2、および、比較作製例3のそれぞれのコンパウンドを調製し、表8に示す混練温度で、樹脂成形体(試験片)を成形した。
作製例1~作製例4と比較作製例1とのそれぞれの注型フィルムの引張試験を実施して、25℃における引張破断強度、引張弾性率および引張破断伸びのそれぞれを測定した。結果を表9に示す。なお、引張弾性率は、破断までの平均弾性率として求めた。
引張試験の規格:JIS K6251(2017)
測定機器:AGS-50NX(島津製作所製オートグラフ)
引張速度:200mm/min
作製例5~作製例8と比較作製例2~比較作製例3とのそれぞれの成形試験片の引張試験を実施して、25℃における引張破断強度、引張弾性率および引張破断伸びのそれぞれを測定した。結果を表9に示す。
引張試験の規格:JIS K7161-2(2014)
測定機器:AGS-10kNX(島津製作所製オートグラフ)
引張速度:10mm/min
光にまだ暴露していない成形試験片において、表面処理されていない樹脂用添加剤を分散させて作製した作製例4は、樹脂用添加剤を分散していない比較作製例1に対して、無機粒子を充填した効果により高い引張弾性率を示したが、引張破断強度および引張破断伸びはいずれも低下した。表面処理された樹脂用添加剤を分散させた作製例1~作製例3では、引張破断強度、引張弾性率および引張破断伸びが、作製例4のそれらに対して、いずれも高くなった。その結果、作製例1および作製例2は、比較作製例1より高い引張破断強度および高い引張弾性率を示した。これは、作製例1ではエポキシ基がSBRのカルボキシル基との反応に基づいて、作製例2および作製例3ではチオール基がSBRの二重結合残基との反応に基づいて、樹脂用添加剤とSBRとの界面接着力が高くなったと考察される。作製例1~作製例3の注型フィルムは、作製例4の注型フィルムより透明感が強いことから、分散性が改良されたことも示唆された。
光にまだ暴露していない成形試験片において、表面処理されていない樹脂用添加剤を分散させて作製した作製例6は、樹脂用添加剤を分散していない比較作製例2に対して、無機粒子を充填した効果により高い引張弾性率を示したが、引張破断強度および引張破断伸びはいずれも低下した。表面処理された樹脂用添加剤を分散させた作製例5では、引張破断強度、引張弾性率および引張破断伸びが、作製例6のそれらに対して、いずれも高くなった。その結果、作製例5は、比較作製例2より高い引張破断強度および高い引張弾性率を示した。これは、作製例5では粒子表面のPMMA鎖がABS樹脂のマトリクスを形成するアクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)と高い親和性を示すため、界面接着力が高くなったと考察される。
光にまだ暴露していない成形試験片において、表面処理されていない樹脂添加剤を分散させて作製した作製例8は、樹脂添加剤を分散していない比較作製例3に対して、無機粒子を充填した効果により高い引張弾性率を示したが、引張破断強度および引張破断伸びはいずれも低下した。表面処理された樹脂添加剤を分散させた作製例7では、引張破断強度、引張弾性率および引張破断伸びが、作製例8のそれらに対して、いずれも高くなった。その結果、作製例7は、比較作製例3より高い引張破断強度および高い引張弾性率を示した。これは、作製例7では粒子表面のPMMA鎖がマトリクスを形成するPMMA樹脂と相溶し、界面接着力が高くなったと考察される。
Claims (13)
- 多孔質粒子と、
前記多孔質粒子に取り込まれた有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤と、
前記有機系紫外線吸収剤および/または前記ラジカル捕捉剤を前記多孔質粒子内において封止するシロキサン硬化物とを含むことを特徴とする、樹脂用添加剤。 - 前記シロキサン硬化物が、-SiR2O-(2つのRは、互いに同一または相異なってもよく、それぞれ、1価の飽和炭化水素基および1価の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1つの1価の炭化水素基を示す。)で示されるシロキサンユニットを含有せず、RO基(Rは、1価の飽和炭化水素基を示す。)を含有するRO基含有シロキサンユニットを含有する第1オリゴマーを含有するシロキサン組成物の硬化物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の樹脂用添加剤。
- 前記シロキサン硬化物が、4官能オルガノシランの縮合重合体である第2オリゴマーを含有するシロキサン組成物の硬化物を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の樹脂用添加剤。
- 前記シロキサン組成物が、-SiR2O-(2つのRは、互いに同一または相異なってもよく、それぞれ、1価の飽和炭化水素基および1価の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1つの1価の炭化水素基を示す。)で示されるシロキサンユニットと、RO基(Rは、1価の飽和炭化水素基を示す。)を含有するRO基含有シロキサンユニットとを含有する第3オリゴマーを含有することを特徴とする、請求項2または3に記載の樹脂用添加剤。
- 前記シロキサン組成物が、-SiR2O-(2つのRは、互いに同一または相異なってもよく、それぞれ、1価の飽和炭化水素基および1価の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1つの1価の炭化水素基を示す。)で示されるシロキサンユニットを含有するシリコーンオイルをさらに含有することを特徴とする、請求項2~4のいずれか一項に記載の樹脂用添加剤。
- 前記多孔質粒子が、80mL/100g以上の吸油量を有することを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の樹脂用添加剤。
- 前記多孔質粒子が、無機粒子であることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の樹脂用添加剤。
- 前記無機粒子が、シリカ系粒子を含有することを特徴とする、請求項7に記載の樹脂用添加剤。
- 前記有機系紫外線吸収剤および/または前記ラジカル捕捉剤を前記シロキサン硬化物で封止した前記多孔質粒子がRO基含有シラン化合物によって表面処理され、
前記RO基含有シラン化合物は、RO基(Rは、1価の飽和炭化水素基および1価の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1つの1価の炭化水素基を示す。)と、前記RO基以外の部分であって、樹脂と反応可能および/または親和可能な前記部分とを含有することを特徴とする、請求項8に記載の樹脂用添加剤。 - 多孔質粒子と、有機系紫外線吸収剤および/またはラジカル捕捉剤と、シロキサン組成物とを配合する第1工程と、
前記シロキサン組成物を硬化させて、そのシロキサン硬化物により、前記有機系紫外線吸収剤および/または前記ラジカル捕捉剤を、前記多孔質粒子内において封止する第2工程と
を備えることを特徴とする、樹脂用添加剤の製造方法。 - 前記第1工程では、前記有機系紫外線吸収剤を前記多孔質粒子に配合し、その後、前記ラジカル捕捉剤を前記多孔質粒子に配合することを特徴とする、請求項10に記載の樹脂用添加剤の製造方法。
- 前記有機系紫外線吸収剤および/または前記ラジカル捕捉剤を前記シロキサン硬化物で封止した前記多孔質粒子を、RO基含有シラン化合物によって表面処理する第3工程をさらに備え、
前記RO基含有シラン化合物は、RO基(Rは、1価の飽和炭化水素基および1価の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1つの1価の炭化水素基を示す。)と、前記RO基以外の部分であって、樹脂と反応可能および/または親和可能な前記部分とを含有することを特徴とする、請求項10または11に記載の樹脂用添加剤の製造方法。 - 樹脂と、
請求項1~9のいずれか一項に記載の樹脂用添加剤と
を含有することを特徴とする、成形体。
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