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JP7286550B2 - ポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体 - Google Patents
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JP7286550B2 - ポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体に関する。より詳しくは、柔軟性を有すると共に、透明性に優れるポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体に関する。
街路灯等の照明カバーや光学レンズとして、様々な形状に貼り付けたり、様々なデザインに応じて変形・加工して用いることができる、柔軟性を有する樹脂成形品が要求されている。このような用途においては柔軟性と共に、透明性や機械特性が要求される。
このような樹脂として、高い透明性や光学特性の面からアクリル系樹脂が広く検討されている(特許文献1)。アクリル系樹脂は透明性や柔軟性には優れるものの、機械強度や成形加工性、ハンドリング性に劣るという欠点を有する。
特開2003-277574号公報
ポリカーボネート系樹脂はアクリル系樹脂と比べて機械強度や成形加工性に優れるものの、柔軟性という点では劣る傾向にある。
本発明は、優れた柔軟性と透明性との双方を有するポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体を提供することを目的とする。
本発明者等は、特定の構造単位を有し、かつ特定の条件を有するポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体(以下、PC-POS共重合体と略記することがある)とすることにより、柔軟性を有すると共に、ポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体が有する優れた透明性や機械強度を維持することができることを見出した。
すなわち、本発明は下記[1]~[10]に関する。
[1]下記一般式(I)で表される繰り返し単位からなるポリカーボネートブロック(A-1)及び下記一般式(II)で表される繰り返し単位を含むポリオルガノシロキサンブロック(A-2)を含むポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体(A)であって、以下の要件(1)~(3)を満たすことを特徴とする、ポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
(1)ポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体(A)中の前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の含有量が40質量%を超え70質量%以下である。
(2)粘度平均分子量が10,000以上23,000以下である。
(3)前記ポリカーボネートブロック(A-1)として、下記一般式(I)中のa及びbが0であり、Xがイソプロピリデン基を示すポリカーボネートブロックを含む。
Figure 0007286550000001

[式中、R1及びR2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数1~6のアルコキシ基を示す。Xは、単結合、炭素数1~8のアルキレン基、炭素数2~8のアルキリデン基、炭素数5~15のシクロアルキレン基、炭素数6~12のアリーレン基、炭素数5~15のシクロアルキリデン基、フルオレンジイル基、炭素数7~15のアリールアルキレン基、炭素数7~15のアリールアルキリデン基、-S-、-SO-、-SO2-、-O-又は-CO-を示す。R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。a及びbは、それぞれ独立に0~4の整数を示す。]
[2]前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)に占める、下記一般式(III)で表される単位の含有量が0.1モル%以下である、上記[1]に記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
Figure 0007286550000002

[式中、R33及びR34はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。R31は炭素数1~8のアルキレン基、炭素数2~8のアルキリデン基、炭素数5~15のシクロアルキレン基、炭素数5~15のシクロアルキリデン基、炭素数6~12のアリーレン基、フルオレンジイル基、炭素数7~15のアリールアルキレン基、炭素数7~15のアリールアルキリデン基を示す。R35は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。tはポリオルガノシロキサンの平均鎖長を示す。]
[3]前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の繰り返し数が10以上90未満である、上記[1]または[2]に記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
[4]前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の繰り返し数が10以上40以下である、上記[3]に記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
[5]分子量分布Mw/Mnが2.1以上3.9以下である、上記[1]~[4]のいずれか1つに記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
[6]重量平均分子量が40,000以下である、上記[1]~[5]のいずれか1つに記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
[7]前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)が下記一般式(II-I)~(II-III)の少なくとも1つで表される単位を含む、上記[1]~[6]のいずれか1つに記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
Figure 0007286550000003

[式中、R3~R6は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示し、複数のR3~R6は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Yは-R7O-、-R7COO-、-R7NH-、-R7NR8-、-COO-、-S-、-R7COO-R9-O-、または-R7O-R10-O-を示し、複数のYは、互いに同一であっても異なっていてもよい。前記R7は、単結合、直鎖、分岐鎖若しくは環状アルキレン基、アリール置換アルキレン基、置換または無置換のアリーレン基、またはジアリーレン基を示す。R8は、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはアラルキル基を示す。R9は、ジアリーレン基を示す。R10は、直鎖、分岐鎖もしくは環状アルキレン基、又はジアリーレン基を示す。βは、ジイソシアネート化合物由来の2価の基、又はジカルボン酸若しくはジカルボン酸のハロゲン化物由来の2価の基を示す。nはポリオルガノシロキサンの鎖長を示し、n-1及びpとqはそれぞれポリオルガノシロキサン単位の繰り返し数を示す1以上の整数であり、pとqの和はn-2である。]
[8]前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)が下記一般式(V)で表される、上記[1]~[7]のいずれか1つに記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
Figure 0007286550000004

[式中、R3~R6及びn-1は、上記一般式(II-I)~(II-III)に記載のものと同様である。R15は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。]
[9]JIS K 7361-1:1997に準拠して測定した2mm厚における全光線透過率が75%以上である、上記[1]~[8]のいずれか1つに記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
[10]JIS K 6253-3:2012に準拠して測定される、タイプDデュロメーターによるデュロメーター硬さが25以上60以下である、上記[1]~[9]のいずれか1つに記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
本発明によれば、優れた柔軟性と透明性との双方を有するポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体を得ることができる。
以下、本発明のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体について詳細に説明する。本明細書において、好ましいとされている規定は任意に採用することができ、好ましいもの同士の組み合わせはより好ましいといえる。本明細書において、「XX~YY」の記載は、「XX以上YY以下」を意味する。
本発明のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体は、下記一般式(I)で表される繰り返し単位からなるポリカーボネートブロック(A-1)及び下記一般式(II)で表される繰り返し単位を含むポリオルガノシロキサンブロック(A-2)を含むポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体(A)であって、以下の要件(1)~(3)を満たすことを特徴とする。
(1)前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の含有量が40質量%を超え70質量%以下である。
(2)粘度平均分子量が10,000以上23,000以下である。
(3)前記ポリカーボネートブロック(A-1)として、前記一般式(I)中のa及びbが0であり、Xがイソプロピリデン基を示すポリカーボネートブロックを含む。
Figure 0007286550000005
[式中、R1及びR2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数1~6のアルコキシ基を示す。Xは、単結合、炭素数1~8のアルキレン基、炭素数2~8のアルキリデン基、炭素数5~15のシクロアルキレン基、炭素数6~12のアリーレン基、炭素数5~15のシクロアルキリデン基、フルオレンジイル基、炭素数7~15のアリールアルキレン基、炭素数7~15のアリールアルキリデン基、-S-、-SO-、-SO2-、-O-又は-CO-を示す。R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。a及びbは、それぞれ独立に0~4の整数を示す。]
一般式(I)で示されるポリカーボネートブロック(A-1)について詳述する。上記一般式(I)中、R1及びR2がそれぞれ独立して示すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。
1及びR2がそれぞれ独立して示すアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、各種ブチル基(「各種」とは、直鎖状及びあらゆる分岐鎖状のものを含むことを示し、以下同様である。)、各種ペンチル基、及び各種ヘキシル基が挙げられる。R1及びR2がそれぞれ独立して示すアルコキシ基としては、アルキル基部位が前記アルキル基である場合が挙げられる。
Xが表すアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられ、炭素数1~5のアルキレン基が好ましい。Xが表すアルキリデン基としては、エチリデン基、イソプロピリデン基等が挙げられる。Xが表すシクロアルキレン基としては、シクロペンタンジイル基やシクロヘキサンジイル基、シクロオクタンジイル基等が挙げられ、炭素数5~10のシクロアルキレン基が好ましい。Xが表すアリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基などが挙げられる。Xが表すシクロアルキリデン基としては、例えば、シクロヘキシリデン基、3,5,5-トリメチルシクロヘキシリデン基、2-アダマンチリデン基等が挙げられ、炭素数5~10のシクロアルキリデン基が好ましく、炭素数5~8のシクロアルキリデン基がより好ましい。Xが表すアリールアルキレン基のアリール部位としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基などの環形成炭素数6~14のアリール基が挙げられる。Xが表すアリールアルキリデン基のアリール部位としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基などの環形成炭素数6~14のアリール基が挙げられる。
a及びbは、それぞれ独立に0~4の整数を示し、好ましくは0~2、より好ましくは0又は1である。中でも、a及びbが0であり、Xが単結合又は炭素数1~8のアルキレン基であるもの、又はa及びbが0であり、Xがアルキリデン基、特にイソプロピリデン基であるものが好適である。
本発明においては、(3)上記ポリカーボネートブロック(A-1)として、一般式(I)中のa及びbが0であり、Xがイソプロピリデン基を示すポリカーボネートブロック(以下、BPAブロックと略記することがある)を含むことを要件として有する。ポリカーボネートブロック(A-1)中のBPAブロック量は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは90.9質量%以上、さらに好ましくは93.3質量%以上、特に好ましくは95質量%以上、最も好ましくは100質量%である。BPAブロック量が上記範囲にあると透明性の観点から好ましい。
ポリカーボネートブロック(A-1)として、上記した(3)の要件を満たす限り、複数種のポリカーボネートブロックを含んでいてもよい。ポリカーボネートブロック(A-1)が複数種のブロックを含む場合には、上記BPAブロックと、その他のポリカーボネートブロックとの合計が100質量%となる。
次に、一般式(II)で示されるポリオルガノシロキサンブロック(A-2)について詳述する。
上記一般式(II)中、R3又はR4がそれぞれ独立して示すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。R3又はR4がそれぞれ独立して示すアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、及び各種ヘキシル基が挙げられる。R3又はR4がそれぞれ独立して示すアルコキシ基としては、アルキル基部位が前記アルキル基である場合が挙げられる。R3又はR4がそれぞれ独立して示すアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
3及びR4としては、好ましくは、いずれも水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基であり、いずれもメチル基であることがより好ましい。
一般式(II)で表される繰り返し単位を含むポリオルガノシロキサンブロックは、下記一般式(II-I)~(II-III)で表される単位を有することが好ましい。
Figure 0007286550000006
[式中、R3~R6は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示し、複数のR3~R6は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Yは-R7O-、-R7COO-、-R7NH-、-R7NR8-、-COO-、-S-、-R7COO-R9-O-又は-R7O-R10-O-を示し、複数のYは、互いに同一であっても異なっていてもよい。前記R7は、単結合、直鎖、分岐鎖もしくは環状アルキレン基、アリール置換アルキレン基、置換又は無置換のアリーレン基又はジアリーレン基を示す。R8は、アルキル基、アルケニル基、アリール基又はアラルキル基を示す。R9は、ジアリーレン基を示す。R10は、直鎖、分岐鎖もしくは環状アルキレン基、又はジアリーレン基を示す。βは、ジイソシアネート化合物由来の2価の基、又はジカルボン酸もしくはジカルボン酸のハロゲン化物由来の2価の基を示す。nはポリオルガノシロキサンの鎖長を示し、n-1、及びpとqはそれぞれポリオルガノシロキサン単位の繰り返し数を示す1以上の整数であり、pとqの和はn-2である。]
3~R6がそれぞれ独立して示すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。R3~R6がそれぞれ独立して示すアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、及び各種ヘキシル基が挙げられる。R3~R6がそれぞれ独立して示すアルコキシ基としては、アルキル基部位が前記アルキル基である場合が挙げられる。R3~R6がそれぞれ独立して示すアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
3~R6としては、好ましくは、いずれも水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基または炭素数6~12のアリール基である。
一般式(II-I)、(II-II)及び/または(II-III)中のR3~R6がいずれもメチル基であることが好ましい。
Yが示す-R7O-、-R7COO-、-R7NH-、-R7NR8-、-R7COO-R9-O-又は-R7O-R10-O-におけるR7が表す直鎖または分岐鎖アルキレン基としては、炭素数1~8、好ましくは炭素数1~5のアルキレン基が挙げられ、環状アルキレン基としては、炭素数5~15、好ましくは炭素数5~10のシクロアルキレン基が挙げられる。
7が表すアリール置換アルキレン基としては、芳香環にアルコキシ基、アルキル基のような置換基を有していてもよく、その具体的構造としては、例えば、下記の一般式(i)または(ii)の構造を示すことができる。アリール置換アルキレン基を有する場合、アルキレン基がSiに結合している。
Figure 0007286550000007

(式中cは正の整数を示し、通常1~6の整数である)
7、R9及びR10が示すジアリーレン基とは、二つのアリーレン基が直接、または二価の有機基を介して連結された基のことであり、具体的には-Ar1-W-Ar2-で表わされる構造を有する基である。Ar1及びAr2は、アリーレン基を示し、Wは単結合、または2価の有機基を示す。Wの示す2価の有機基は、例えばイソプロピリデン基、メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基である。
7、Ar1及びAr2が表すアリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントリレン基などの環形成炭素数6~14のアリーレン基が挙げられる。これらアリーレン基は、アルコキシ基、アルキル基等の任意の置換基を有していてもよい。
8が示すアルキル基としては炭素数1~8、好ましくは1~5の直鎖または分岐鎖のものである。アルケニル基としては、炭素数2~8、好ましくは2~5の直鎖または分岐鎖のものが挙げられる。アリール基としてはフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としては、フェニルメチル基、フェニルエチル基等が挙げられる。
10が示す直鎖、分岐鎖もしくは環状アルキレン基は、R7と同様である。
Yとしては、好ましくは-R7O-であって、R7が、アリール置換アルキレン基であって、特にアルキル基を有するフェノール系化合物の残基であり、アリルフェノール由来の有機残基やオイゲノール由来の有機残基がより好ましい。
式(II-II)中のp及びqについては、p=qであることが好ましい。
βは、ジイソシアネート化合物由来の2価の基またはジカルボン酸またはジカルボン酸のハロゲン化物由来の2価の基を示し、例えば、以下の一般式(iii)~(vii)で表される2価の基が挙げられる。
Figure 0007286550000008
本発明のPC-POS共重合体は、以下の一般式(V)で示されるポリオルガノシロキサンブロック(A-2)を含むことがさらに好ましい。
Figure 0007286550000009

[式中、R3~R6及びnは、上記一般式(II-I)~(II-III)に記載のものと同様である。R15は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。]
PC-POS共重合体におけるポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の繰り返し数は10以上90未満であることが好ましく、10以上40以下であることがより好ましい。具体的には、好ましくは10以上、より好ましくは15以上、よりさらに好ましくは20以上であり、好ましくは90未満、より好ましくは80以下、さらに好ましくは60以下、よりさらに好ましくは45以下、よりさらに好ましくは40以下、特に好ましくは40未満である。
該繰り返し数は核磁気共鳴(NMR)測定により算出される。ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の繰り返し数を上記範囲とすることにより、優れた透明性と柔軟性とを両立することができ、成形体作製後の剥離を抑制することができる。
本発明のPC-POS共重合体(A)は、(1)PC-POS共重合体(A)中の前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の含有量が40質量%を超え70質量%以下であることを要件とする。PC-POS共重合体中のポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の含有量を40質量%超えとすることにより、柔軟性に優れる共重合体とすることができる。ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の含有量が70質量%以下であれば、顕著なタック性もなく、柔軟な成形体としての形状を維持できる共重合体となる。
本発明のPC-POS共重合体(A)中のポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の含有量は、好ましくは41質量%以上、より好ましくは45質量%以上であり、好ましくは65質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。
本発明のPC-POS共重合体は、さらに(2)粘度平均分子量(Mv)が10,000以上23,000以下であることを要件とする。上記粘度平均分子量(Mv)には、分子量調節剤(末端停止剤)等を用いることや、反応条件により調整することができる。粘度平均分子量を(2)の範囲とすることにより、成形性に優れる共重合体とすることができる。
粘度平均分子量(Mv)は、好ましくは12,000以上、より好ましくは14,000以上、さらに好ましくは16,000以上であり、好ましくは21,500以下、より好ましくは20,500以下、さらに好ましくは19,500以下、よりさらに好ましくは18,500以下、特に好ましくは18,000以下である。粘度平均分子量が10,000以上であれば、十分な成形品の強度を得ることができる。
粘度平均分子量(Mv)は、20℃における塩化メチレン溶液の極限粘度〔η〕を測定し、下記Schnellの式から算出した値である。
Figure 0007286550000010
本発明のPC-POS共重合体の重量平均分子量(Mw)は40,000以下であることが好ましい。重量平均分子量(Mw)が上記範囲となることで、柔軟性に優れるPC-POS共重合体を得ることができる。PC-POS共重合体の重量平均分子量(Mw)はより好ましくは37,000以下、さらに好ましくは35,000以下、よりさらに好ましくは30,000以下である。また重量平均分子量(Mw)は好ましくは20,000以上であり、より好ましくは23,000以上である。
本発明のPC-POS共重合体(A)は、さらにその分子量分布(Mw/Mn)が2.1以上3.9以下であることが好ましい。PC-POS共重合体の分子量分布Mw/Mnが上記範囲にあることにより、PC-POS共重合体を成形する際に不整流動や相分離による不均一性が抑えられ、透明性が高く、かつ柔軟性の制御が容易な成形体を得ることができるため好ましい。
PC-POS共重合体(A)の上記分子量分布Mw/Mnは、より好ましくは2.3以上、さらに好ましくは2.4以上、よりさらに好ましくは2.5以上、よりさらに好ましくは2.7以上、特に好ましくは2.8以上であり、より好ましくは3.5以下、さらに好ましくは3.0以下、特に好ましくは2.9以下である。
上記PC-POS共重合体(A)は、界面重合法(ホスゲン法)、ピリジン法、エステル交換法等の公知の製造方法により製造することができる。特に、二価フェノールとカーボネート前駆体とを重合させる反応系にポリオルガノシロキサンを添加し共重合させる界面重合法を採用すると、PC-POS共重合体を含む有機相と未反応物や触媒残渣等を含む水相との分離工程が容易となり、アルカリ洗浄、酸洗浄、純水(イオン交換水)洗浄による各洗浄工程におけるPC-POS共重合体を含む有機相と水相との分離が容易となり、効率よくPC-POS共重合体が得られるため好ましい。PC-POS共重合体を製造する方法として、例えば、特開2014-80462号公報等に記載の方法を参照することができる。
具体的には、後述する予め製造されたポリカーボネートオリゴマーと、ポリオルガノシロキサンとを、非水溶性有機溶媒(塩化メチレン等)に溶解させ、二価フェノール系化合物(ビスフェノールA等)のアルカリ性化合物水溶液(水酸化ナトリウム水溶液等)を加え、重合触媒として第三級アミン(トリエチルアミン等)や第四級アンモニウム塩(トリメチルベンジルアンモニウムクロライド等)を用い、末端停止剤(p-tert-ブチルフェノール等の1価フェノール)の存在下、界面重縮合反応させることにより製造できる。PC-POS共重合体は、ポリオルガノシロキサンと、二価フェノールと、ホスゲン、炭酸エステルまたはクロロホーメートとを共重合させることによっても製造できる。
本発明のポリカーボネート系樹脂組成物に含まれるPC-POS共重合体(A)を、例えばポリカーボネートオリゴマーとポリオルガノシロキサン原料とを有機溶媒中で反応させた後に、二価フェノールと反応させる等して製造する場合には、得られるPC-POS共重合体の透明性の観点から、上記有機溶媒とポリカーボネートオリゴマーとの混合溶液1L中におけるポリカーボネートオリゴマーの固形分重量(g/L)が200g/L以下の範囲にあることが好ましい。より好ましくは180g/L以下、さらに好ましくは170g/L以下である。
得られる共重合体の透明性は、上記有機溶媒とポリカーボネートオリゴマーとの混合溶液1L中におけるポリカーボネートオリゴマーの固形分重量(g/L)が低いほど良好となるので、その下限については特に制限は無いが、PC-POS共重合体を効率良く製造する観点からは、好ましくは20g/L以上、より好ましくは、30g/L以上、さらに好ましくは40g/L以上である。
原料となるポリオルガノシロキサンとしては、以下の一般式(1)、(2)及び/または(3)に示すものを用いることができる。
Figure 0007286550000011
上記式中、R3~R6、Y、β、n-1、p及びqは上記した通りであり、具体例及び好ましいものも同様である。
Zは、水素原子またはハロゲン原子を示し、複数のZは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
例えば、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンとしては、以下の一般式(1-1)~(1-11)の化合物が挙げられる。
Figure 0007286550000012
上記一般式(1-1)~(1-11)中、R3~R6、n及びR8は上記の定義の通りであり、好ましいものも同じである。cは正の整数を示し、通常1~6の整数である。
これらの中でも、重合の容易さの観点においては、上記一般式(1-1)で表されるフェノール変性ポリオルガノシロキサンが好ましい。入手の容易さの観点においては、上記一般式(1-2)で表される化合物中の一種であるα,ω-ビス[3-(o-ヒドロキシフェニル)プロピル]ポリジメチルシロキサン、上記一般式(1-3)で表される化合物中の一種であるα,ω-ビス[3-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)プロピル]ポリジメチルシロキサンが好ましい。
その他、ポリオルガノシロキサン原料として以下の一般式(4)を有するものを用いてもよい。
Figure 0007286550000013
上記式中、R3及びR4は上述したものと同様である。一般式(4)で示されるポリオルガノシロキサンブロックの平均鎖長は(r×m)となり、(r×m)の範囲は上記nと同一である。
上記(4)をポリオルガノシロキサン原料として用いた場合には、ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)は下記一般式(II-IV)で表わされる単位を有することが好ましい。
Figure 0007286550000014

[式中のR3、R4、r及びmは上述した通りである]
ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)として、下記一般式(II-V)で表される構造を有していてもよい。
Figure 0007286550000015

[式中、R18~R21はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~13のアルキル基である。R22は炭素数1~6のアルキル基、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~14のアリール基である。Q2は炭素数1~10の2価の脂肪族基である。n-1はポリオルガノシロキサンブロックの繰り返し数を示し、その範囲は上記した通りである]
一般式(II-V)中、R18~R21がそれぞれ独立して示す炭素数1~13のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、2-エチルヘキシル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種ドデシル基、各種トリデシル基が挙げられる。これらの中でも、R18~R21としては、好ましくは水素原子又は炭素数1~6のアルキル基であり、いずれもメチル基であることがより好ましい。
22が示す炭素数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基が挙げられる。R22が示すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。R22が示す炭素数1~6のアルコキシ基としては、アルキル基部位が前記アルキル基である場合が挙げられる。R22が示す炭素数6~14のアリール基としては、フェニル基、トルイル基、ジメチルフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
上記の中でも、R22は水素原子、又は炭素数1~6のアルコキシ基が好ましく、水素原子又は炭素数1~3のアルコキシ基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。
2が示す炭素数1~10の2価の脂肪族基としては、炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和脂肪族基が好ましい。当該飽和脂肪族基の炭素数は、好ましくは1~8、より好ましくは2~6、さらに好ましくは3~6、よりさらに好ましくは4~6である。繰り返し数n-1は上記の通りである。
構成単位(II-V)の好ましい態様としては、下記式(II-VI)で表される構造を挙げることができる。
Figure 0007286550000016

[式中、n-1は前記と同じである。]
上記一般式(II-V)または(II-VI)で表されるポリオルガノシロキサンブロック(A-2)は、下記一般式(5)または(6)で表されるポリオルガノシロキサン原料を用いることにより得ることができる。
Figure 0007286550000017

[式中、R18~R22、Q2、及びn-1は上記した通りである。]
Figure 0007286550000018

[式中、n-1は上記した通りである。]
上記ポリオルガノシロキサンの製造方法は特に限定されない。例えば、特開平11-217390号公報に記載の方法によれば、シクロトリシロキサンとジシロキサンとを酸性触媒存在下で反応させて、α,ω-ジハイドロジェンオルガノペンタシロキサンを合成し、次いで、ヒドロシリル化反応用触媒の存在下に、該α,ω-ジハイドロジェンオルガノペンタシロキサンにフェノール性化合物(例えば2-アリルフェノール、4-アリルフェノール、オイゲノール、2-プロペニルフェノール等)等を付加反応させることで、粗ポリオルガノシロキサンを得ることができる。特許第2662310号公報に記載の方法によれば、オクタメチルシクロテトラシロキサンとテトラメチルジシロキサンとを硫酸(酸性触媒)の存在下で反応させ、得られたα,ω-ジハイドロジェンオルガノポリシロキサンを上記と同様に、ヒドロシリル化反応用触媒の存在下でフェノール性化合物等を付加反応させることで、粗ポリオルガノシロキサンを得ることができる。α,ω-ジハイドロジェンオルガノポリシロキサンは、その重合条件によりその鎖長nを適宜調整して用いることもできるし、市販のα,ω-ジハイドロジェンオルガノポリシロキサンを用いてもよい。ヒドロシリル化触媒として具体的には、特開2016-098292号公報に記載されるものを用いることができる。
ポリカーボネートオリゴマーは、塩化メチレン、クロロベンゼン、クロロホルム等の有機溶剤中で、二価フェノールとホスゲンやトリホスゲンのようなカーボネート前駆体との反応によって製造することができる。エステル交換法を用いてポリカーボネートオリゴマーを製造する際には、二価フェノールとジフェニルカーボネートのようなカーボネート前駆体との反応によって製造することもできる。
二価フェノールとしては、下記一般式(viii)で表される二価フェノールを用いることが好ましい。
Figure 0007286550000019

[式中、R1、R2、a、b及びXは上述した通りである。]
上記一般式(viii)で表される二価フェノールとしては、例えば、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン〔ビスフェノールA〕、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン等のビス(ヒドロキシフェニル)アルカン系、4,4'-ジヒドロキシジフェニル、ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロアルカン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)オキシド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ケトン等が挙げられる。これらの二価フェノールは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
これらの中でも、ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン系二価フェノールが好ましく、ビスフェノールAがより好ましい。二価フェノールとしてビスフェノールAを用いた場合、上記一般式(i)において、Xがイソプロピリデン基であり、且つa=b=0のPC-POS共重合体となる。
ビスフェノールA以外の二価フェノールとしては、例えば、ビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、ビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、ジヒドロキシアリールエーテル類、ジヒドロキシジアリールスルフィド類、ジヒドロキシジアリールスルホキシド類、ジヒドロキシジアリールスルホン類、ジヒドロキシジフェニル類、ジヒドロキシジアリールフルオレン類、ジヒドロキシジアリールアダマンタン類等が挙げられる。これらの二価フェノールは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
ビス(ヒドロキシアリール)アルカン類としては、例えばビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)オクタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ナフチルメタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-tert-ブチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-ブロモフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-クロロフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジブロモフェニル)プロパン等が挙げられる。
ビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類としては、例えば1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ノルボルナン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロドデカン等が挙げられる。ジヒドロキシアリールエーテル類としては、例えば4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’-ジメチルフェニルエーテル等が挙げられる。
ジヒドロキシジアリールスルフィド類としては、例えば4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’-ジメチルジフェニルスルフィド等が挙げられる。ジヒドロキシジアリールスルホキシド類としては、例えば4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’-ジメチルジフェニルスルホキシド等が挙げられる。ジヒドロキシジアリールスルホン類としては、例えば4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’-ジメチルジフェニルスルホン等が挙げられる。
ジヒドロキシジフェニル類としては、例えば4,4’-ジヒドロキシジフェニル等が挙げられる。ジヒドロキシジアリールフルオレン類としては、例えば9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン等が挙げられる。ジヒドロキシジアリールアダマンタン類としては、例えば1,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)アダマンタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)アダマンタン、1,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-5,7-ジメチルアダマンタン等が挙げられる。
上記以外の二価フェノールとしては、例えば4,4’-[1,3-フェニレンビス(1-メチルエチリデン)]ビスフェノール、10,10-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-9-アントロン、1,5-ビス(4-ヒドロキシフェニルチオ)-2,3-ジオキサペンタン等が挙げられる。
得られるPC-POS共重合体の分子量を調整するために、末端停止剤(分子量調節剤)を使用することができる。末端停止剤としては、例えば、フェノール、p-クレゾール、p-tert-ブチルフェノール、p-tert-オクチルフェノール、p-クミルフェノール、p-ノニルフェノール、m-ペンタデシルフェノール及びp-tert-アミルフェノール等の一価フェノールを挙げることができる。これら一価フェノールは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記界面重縮合反応後、適宜静置して水相と有機溶媒相とに分離し[分離工程]、有機溶媒相を洗浄(好ましくは塩基性水溶液、酸性水溶液、水の順に洗浄)し[洗浄工程]、得られた有機相を濃縮[濃縮工程]、及び乾燥[乾燥工程]することによって、本発明のPC-POS共重合体(A)を得ることができる。
本発明のPC-POS共重合体(A)は、上記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)に占める、下記一般式(III)で表される単位の含有量が0.1モル%以下であることが好ましい。
Figure 0007286550000020
[式中、R33及びR34はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。R31は炭素数1~8のアルキレン基、炭素数2~8のアルキリデン基、炭素数5~15のシクロアルキレン基、炭素数5~15のシクロアルキリデン基、炭素数6~12のアリーレン基、フルオレンジイル基、炭素数7~15のアリールアルキレン基、炭素数7~15のアリールアルキリデン基を示す。R35は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。tはポリオルガノシロキサンの平均鎖長を示す。]
上記一般式(III)で表されるブロックが0.1モル%以下であることにより、PC-POS共重合体の製造時に用いる原料ポリオルガノシロキサンと共重合体の鎖長との間で精密な制御を行うことができ、目的とする高い柔軟性と透明性とを兼ね備えたPC-POS共重合体を得ることができる。
具体的には、上記した界面重合法を採用することにより、上記一般式(III)で表されるブロックが0.1モル%以下となるPC-POS共重合体を得ることができる。本発明のPC-POS共重合体(A)中には上記一般式(III)で表されるブロックは、合成手順からは理論的に含まれ得ず、その含有量は実質的に0.0モル%である。
詳述する。上記PC-POS共重合体(A)中の上記一般式(III)で表されるブロックの含有量は、13C-NMRのピークにより定量する。具体的な定量方法は実施例に示す。この定量方法の定量下限は13C-NMRのチャートのベースラインのSN比により0.1モル%未満である。0.1モル%未満の領域に関しては、定量は不可能ながらも半定量は可能である。半定量する際には、(III)に該当するピーク高さの相対比較を行う。ピーク高さの相対比較が困難な場合には、さらなる積算回数を増加させSN比を向上させることにより、半定量が可能な下限をさらに下げることができる。
前述の定量方法、半定量方法により特定した、本発明の成形体に含まれるPC-POS共重合体(A)中での上記一般式(III)で表されるブロックの含有量は、より好ましくは0.08モル%以下、さらに好ましくは0.05モル%以下、特に好ましくは実質的に0.0モル%である。
従来公知の合成方法では、ビスフェノールモノマーとポリオルガノシロキサンモノマーの混合物もしくは、ポリオルガノシロキサンに対して重合活性のホスゲンガスを反応させる。そのため、ホスゲンガスの添加方法、接触時間を改良し、上記一般式(III)で表されるブロック量を低減したとしても、複数のポリオルガノシロキサンモノマー分子と重合活性のホスゲンガスの接触が避けられず、一般式(III)で表されるブロック量を実質的に0.0モル%にすることは不可能である。
一方、本発明の合成方法では、予め、ビスフェノールモノマーとホスゲンガスとを反応させて、両末端がクロロホーメート構造であるビスフェノールモノマーもしくはビスフェノールポリカーボネートオリゴマーを合成し、両末端に重合活性のクロロホーメート基を有するビスフェノールモノマー、もしくは両末端に重合活性のクロロホーメート基を有するビスフェノールポリカーボネートオリゴマーに対して、重合不活性のポリオルガノシロキサンモノマー、もしくは重合不活性のポリオルガノシロキサンモノマーと重合不活性のビスフェノールモノマーを反応させるため、上記式一般式(III)は実質的に生成し得ない。
本発明のPC-POS共重合体を溶融混練することにより、原料ペレットを得ることができる。その際、本発明の効果を損なわない範囲で原料ペレット調製時にその他添加剤を加えてもよい。その他添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、補強材、充填剤、耐衝撃性改良用のエラストマー、染料、顔料、帯電防止剤、ポリカーボネート以外の他樹脂等を挙げることができ、添加量も適切な割合で適宜選択することができる。
溶融混練は、通常用いられている機器、例えば、リボンブレンダー、ドラムタンブラーなどで予備混合して、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機及びコニーダ等を用いる方法で行うことができる。混練の際の加熱温度は、通常、240℃以上320℃以下の範囲で適宜選択される。この溶融混練としては、押出機、特に、ベント式の押出機の使用が好ましい。
<成形体>
上記の溶融混練したポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体、又は得られたペレットを原料として、射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法、ブロー成形法、プレス成形法、真空成形法及び発泡成形法等により各種成形体を製造することができる。
本発明のPC-POS共重合体の成形体は、優れた柔軟性と透明性との双方を具備することに特徴を有する。それぞれの性質について詳述する。以下に記載する通り、PC-POS共重合体の性質のうちいくつかの性質は成形体としたものを用いて測定しているが、これらの性質はPC-POS共重合体の性質そのものに起因するものであるため、PC-POS共重合体の性質として記載する。
柔軟性について詳述する。本発明のPC-POS共重合体は、JIS K6253-3:2012に準拠して、実施例に記載の方法で測定される、タイプDデュロメーターによるデュロメーター硬さが好ましくは25以上60以下である。
デュロメーター硬さとは、押込み硬さを示す指標である。ある程度の機械強度を維持しつつ高い柔軟性を有する成形体とするために、タイプDデュロメーター硬さを有することが好ましい。本発明のPC-POS共重合体は柔軟性に優れるため、パッキン部材を介することなく照明カバーとして用いること、及び複雑な形状のライトガイドに対応すること等を可能にし、施工容易性を飛躍的に高めることができる。さらに、内部にアンダーカット抜き勾配角度を有する空隙構造を持つ光学部材の場合でも、内部切削工程を実施することなく一体成形が可能であるため、コリメーターレンズに好適に用いることができる。透明性かつ柔軟性に優れることから、家電関係として、フレキシブルディスプレイの基板や導光板、ハウジングの他、撥水・撥油フィルム、光学粘着剤、スイッチカバー、ヒートシール剤、止水材、封止剤、コネクター、アダプター、スマートフォンカバー等、光学用途として、レンズ、眼鏡・サングラスパーツ、光ファイバーパーツ、自動車関係では、車載電池用クッション材、ワイパーブレード、カーブミラー、サイドミラー、バックミラー、ランプカバー、バンパー、ウィンドウ、ガラス中間層、外装材、内装材、吸音材、ハンドルカバー、センサーカバー等、日用品類として、時計パーツ、文房具、化粧品容器、水生生物飼育用水槽、靴底、コップ、ネイルアート、おもちゃ、疑似餌、吸盤、スチーマー等の調理器具、衣服、シリコーン拭き取りシート、リモコンカバー、傘、金属容器内張り等、建材関係では、建材カバー、扉、窓、ガラス中間層、テント、鏡、ショーウィンドウケース、ビニールハウス等、医療関係では、メディカル機器筐体、輸液バック、輸液チューブ、注射器、哺乳瓶、マスク、面帯、フィルターパーツ等、その他として、制振パーツ、ロボット筐体、ドローン筐体、盾、防弾シールド、スポーツクッション、飛行機用窓、樹脂相溶化剤等に好適に用いることができる。
本発明のPC-POS共重合体のタイプDデュロメーターによるデュロメーター硬さは、より好ましくは30以上、さらに好ましくは40以上であり、より好ましくは55以下、さらに好ましくは50以下である。
本願の成形体を使用する用途によっては、デュロメーター硬さの好ましい範囲が変化することもある。例えば、柔軟性を重視する用途に使用する場合は28以上であることがより好ましく、33以下であることがより好ましい。その他、柔軟性及び機械的強度の両方を重視する用途に使用する場合は、45以上であることがより好ましく、50以下であることがより好ましい。
成形体の形状によっては、デュロメーター硬さを測定することが出来ない場合もあるが、その場合には、一度成形体を溶融し、デュロメーター硬さを測定できる形状に再度成形することにより、デュロメーター硬さを測定することが出来る。この場合の成形条件は、実施例記載の成形法と同様である。
そのような成形体を得るための原料としては、成形体及び成形体を含む部材を切削、分解、破壊等して得られたものを用いることができる。
透明性について詳述する。本発明のPC-POS共重合体(A)は、JIS K7361-1:1997に準拠して測定した2mm厚における全光線透過率が75%以上であることが好ましい。上記条件による全光線透過率を75%以上とすることで、透明性に優れるため、上記した光学透明部材として好適に用いることができる。
本発明のPC-POS共重合体(A)の、2mm厚における全光線透過率は、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは89%以上、よりさらに好ましくは90%以上、よりさらに好ましくは91%以上、特に好ましくは92%以上である。
本発明のPC-POS共重合体(A)からなる成形体は、光学部材、透明部材として用いることができ、具体的には、フレキシブルディスプレイ、導光板、ハウジング、撥水・撥油フィルム、光学粘着剤、スイッチカバー、ヒートシール剤、止水材、封止剤、コネクター、アダプター、スマートフォンカバー、レンズ、眼鏡・サングラスパーツ、光ファイバーパーツ、車載電池用クッション材、ワイパーブレード、カーブミラー、サイドミラー、バックミラー、ランプカバー、バンパー、ウィンドウ、外装材、内装材、吸音材、ハンドルカバー、センサーカバー、時計パーツ、文房具、化粧品容器、水生生物飼育用水槽、靴底、コップ、ネイルアート、おもちゃ、疑似餌、吸盤、スチーマー等の調理器具、衣服、シリコーン拭き取りシート、リモコンカバー、傘、金属容器内張り、建材カバー、扉、窓、ガラス中間層、テント、鏡、ショーウィンドウケース、ビニールハウス、メディカル機器筐体、輸液バック、輸液チューブ、注射器、哺乳瓶、マスク、面帯、フィルターパーツ、制振パーツ、ロボット筐体、ドローン筐体、盾、防弾シールド、スポーツクッション、飛行機用窓、樹脂相溶化剤、照明カバー、ライトガイド、導光パネル、照明ユニット、プリズムパネル、平板レンズ、フレネルレンズ、マイクロレンズアレイ及びコリメーターレンズ等から選択される少なくとも1つに好適に用いることができる。
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されない。各例における特性値、評価結果は、以下の要領に従って求めた。
(1)ポリジメチルシロキサン鎖長および含有率
NMR測定によって、ポリジメチルシロキサンのメチル基の積分値比により算出した。なお、本明細書においては、ポリジメチルシロキサンをPDMSと略記することがある。
<ポリジメチルシロキサンの鎖長の定量方法>
1H-NMR測定条件
NMR装置:(株)JEOL RESONANCE製 ECA500
プローブ:50TH5AT/FG2
観測範囲:-5~15ppm
観測中心:5ppm
パルス繰り返し時間:9秒
パルス幅:45°
NMR試料管:5φ
サンプル量:30~40mg
溶媒:重クロロホルム
測定温度:室温
積算回数:256回
アリルフェノール末端ポリジメチルシロキサンの場合
A:δ-0.02~0.5付近に観測されるジメチルシロキサン部のメチル基の積分値
B:δ2.50~2.75付近に観測されるアリルフェノールのメチレン基の積分値
ポリジメチルシロキサンの鎖長=(A/6)/(B/4)
オイゲノール末端ポリジメチルシロキサンの場合
A:δ-0.02~0.5付近に観測されるジメチルシロキサン部のメチル基の積分値
B:δ2.40~2.70付近に観測されるオイゲノールのメチレン基の積分値
ポリジメチルシロキサンの鎖長=(A/6)/(B/4)
<ポリジメチルシロキサン含有率の定量方法>
アリルフェノール末端ポリジメチルシロキサンを共重合したPTBP末端ポリカーボネート中のポリジメチルシロキサン共重合量の定量方法
NMR装置:(株)JEOL RESONANCE製 ECA500
プローブ:50TH5AT/FG2
観測範囲:-5~15ppm
観測中心:5ppm
パルス繰り返し時間:9秒
パルス幅:45°
積算回数:256回
NMR試料管:5φ
サンプル量:30~40mg
溶媒:重クロロホルム
測定温度:室温
A:δ1.5~1.9付近に観測されるBPA部のメチル基の積分値
B:δ-0.02~0.3付近に観測されるジメチルシロキサン部のメチル基の積分値
C:δ1.2~1.4付近に観測されるp-tert-ブチルフェニル部のブチル基の積分値
a=A/6
b=B/6
c=C/9
T=a+b+c
f=a/T×100
g=b/T×100
h=c/T×100
TW=f×254+g×74.1+h×149
PDMS(wt%)=g×74.1/TW×100
<式(III)で示されるブロック量の定量方法>
13C-NMR測定条件
NMR装置:(株)JEOL RESONANCE製 ECA500
プローブ:C5HPD/FGプローブ
観測範囲:-25~225ppm
観測中心:100ppm
パルス繰り返し時間:4秒
パルス幅:45°
NMR試料管:10φ
サンプル量:250~300mg
溶媒:重クロロホルム
測定温度:室温
積算回数:1万回
上記条件にて測定した13C-NMRのチャートにおいて、テトラメチルシラン(TMS)基準で、150.9ppmに検出される式(III)で示されるブロックのカーボネート結合のシグナルピークの面積A、式(I-a)で示されるブロックのカーボネート結合と式(III-a)で示されるブロックのシグナルが重なって検出される152.1ppmのシグナルピークの面積Bから、A/(A+B)の計算式より算出される(単位mol%)。
本定量方法の定量下限は、13C-NMRのチャートのベースラインのSN比により0.1mol%未満と算出された。
Figure 0007286550000021

Figure 0007286550000022

[上記式中、R1,R2,R31~R35,X,a,b及びtは上記した通りである]
(2)粘度平均分子量
粘度平均分子量(Mv)は、ウベローデ型粘度計を用いて、20℃における塩化メチレン溶液の粘度を測定し、これより極限粘度[η]を求め、次式(Schnell式)にて算出した。
Figure 0007286550000023
(3)重量平均分子量、分子量分布
重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)は、高速GPC装置 HLC―8220GPC(東ソー株式会社製)を用いて、以下の条件で測定し、分子量標準試料を用いて作成した汎用較正曲線に基づき算出した。
カラム温度:40℃
カラム:TSK―GEL GHXL―L、TSK―GEL G4000HXL、TSK―GEL G2000HXL(東ソー株式会社製)
移動相溶媒:テトラヒドロフラン
流速:1.0ml/分
検出器:RI
注入濃度:10mg/10ml
注入量:0.1ml
分子量標準試料:ポリカーボネート18,050(出光興産株式会社製、分子量誤差±5%/17148~18,953)、ポリカーボネート18,100(出光興産株式会社製、分子量誤差±5%/17,200~19,100)
(4)デュロメーター硬さ
タイプAデュロメーター硬さは、ゴム硬度計ESA型(有限会社エラストロン製)、定圧荷重器EDL―1(有限会社エラストロン製)を用い、JISK 6253-3:2012 タイプAおよびISO7619Type Aに準拠して、1kg荷重下において測定した。
タイプDデュロメーター硬さは、ゴム硬度計ESD型(有限会社エラストロン製)、定圧荷重器EDL-1特型(オイルダンパー付、有限会社エラストロン製)を用い、JISK 6253-3:2012 タイプDおよびISO7619Type Dに準拠して5kg荷重下において測定した。
(5)全光線透過率
ヘイズメーターNDH 5000(日本電色工業株式会社製)を用い、JISK 7361-1:1997に準拠して、2mm厚にて測定した。
<ポリカーボネートオリゴマーの製造>
5.6質量%の水酸化ナトリウム水溶液に、ビスフェノールA(BPA)(後から溶解する)に対して2000ppmの亜二チオン酸ナトリウムを加えた。これにBPA濃度が13.5質量%となるようにBPAを溶解し、BPAの水酸化ナトリウム水溶液を調製した。このBPAの水酸化ナトリウム水溶液を40L/hr、塩化メチレンを15L/hr、及びホスゲンを4.0kg/hrの流量で内径6mm、管長30mの管型反応器に連続的に通した。管型反応器はジャケット部分を有しており、ジャケットに冷却水を通して反応液の温度を40℃以下に保った。管型反応器を出た反応液を、後退翼を備えた内容積40Lのバッフル付き槽型反応器へ連続的に導入し、ここにさらにBPAの水酸化ナトリウム水溶液を2.8L/hr、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液を0.07L/hr、水を17L/hr、1質量%のトリエチルアミン水溶液を0.64L/hrの流量で添加して反応を行なった。槽型反応器から溢れ出る反応液を連続的に抜き出し、静置することで水相を分離除去し、塩化メチレン相を採取した。
このようにして得られたポリカーボネートオリゴマーは濃度341g/L、クロロホーメート基濃度0.71mol/Lであった。
製造例1
バッフル板及び撹拌翼付のメカニカルスターラーを備えた1Lのセパラブルフラスコに、上記の通り製造したポリカーボネートオリゴマー溶液(PCO)185mL、塩化メチレン445mL、平均鎖長n=37のアリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサン30.3g、及びトリエチルアミン(TEA)0.104mL(0.75mmol)を仕込み、攪拌下でここに予め調製した水酸化ナトリウム水溶液A(NaOHaq)(水酸化ナトリウム1.9g(47mmol),イオン交換水22mL)を加え、20分間ポリカーボネートオリゴマーとアリルフェノール末端変性PDMSの反応を行った。次いで、予め調製した水酸化ナトリウム水溶液B[BisP-AP(本州化学工業株式会社製):4.8g(16mmol)、水酸化ナトリウム:2.9g(73mmol)、イオン交換水:42mL、次亜硫酸ナトリウム(Na224):0.006g(0.038mmol)]をさらに加えて、20分間重合を進めた。
得られた重合液に、p-tert-ブチルフェノール(PTBP:DIC株式会社製)の塩化メチレン溶液[PTBP:1.5g(10.0mmol)を塩化メチレン10mLに溶解したもの]、BPAの水酸化ナトリウム水溶液C[ビスフェノールA:7.4g(26mmol)、NaOH:5.2g(131mmol)とNa224:0.006g(0.038mmol)とをイオン交換水77mLに溶解されたもの]を添加し20分間重合反応を実施した。
重合終了後、反応液を分液漏斗に移し静置し、有機相と水相とに分離させた後、有機層を別の分液漏斗に移した。ここに、0.03mol/LのNaOH水溶液100mL、0.2mol/Lの塩酸100mLで順次洗浄し、次いで洗浄後の水相中の電気伝導度が10μS/m以下になるまでイオン交換水で洗浄を繰り返した。
洗浄後に得られた有機層をバットに移し、防爆乾燥機(窒素雰囲気下)にて48℃で一晩乾燥し、シート状のPC-POS共重合体を得た。このシート状のPC-POS共重合体を裁断することにより、フレーク状のPC-POS共重合体(a1)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-1に示す。
製造例2
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンの量を40.4gとしたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:1.9g(47mmol)をイオン交換水:22mLに溶解させたもの、水酸化ナトリウム水溶液Bとして、BisP-B:4.8g(20mmol)、NaOH:2.9g(73mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:42mLに溶解させたものを用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Cとして、BPA:3g(10mmol)、NaOH:5.2g(131mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:77mLに溶解させたこと以外は製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a6)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-1に示す。
製造例3
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサン量を40.4gとしたこと、水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:3.0g(10mmol)、NaOH:5.2g(131mmol)及びNa224:0.006g(0.038mmol)をイオン交換水:77mLに溶解させたものを用いたこと以外は製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a2)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-1に示す。
製造例4
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンとして、平均鎖長n=23のアリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンを43.0g用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:3.7g(94mmol)をイオン交換水:43mLに溶解させたものを用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Bとして、BisP-AP(本州化学工業株式会社製):5.5g(19mmol)、NaOH:2.3g(57mmol)、イオン交換水:33mL、Na224:0.031g(0.196mmol)の混合物を用いたこと、BPAの水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:2.5g(8.7mmol)、NaOH:1.9g(46.3mmol)及びNa224:0.031g(0.196mmol)をイオン交換水:27mLに溶解させたものを用いたこと以外は製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a10)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-1に示す。
製造例5
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンとして、平均鎖長n=63のアリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンを46.0g用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:2.2g(55.9mmol)をイオン交換水:26mLに溶解させたものを用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Bとして、BisP-AP(本州化学工業株式会社製):5.8g(20mmol)、NaOH:2.4g(60mmol)、イオン交換水:35mL、Na224:0.031g(0.196mmol)の混合物用いたこと、BPAの水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:6.6g(22.6mmol)、NaOH:3.2g(80.9mmol)及びNa224:0.031g(0.196mmol)をイオン交換水:47mLに溶解させたものを用いたこと以外は製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a14)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-1に示す。
製造例6
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサン量を62.0gとしたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:3.1g(77mmol)をイオン交換水:35mLを溶解させたもの、水酸化ナトリウム水溶液Bとして、BisP-AP:6.0g(21mmol)、NaOH:2.5g(62mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)イオン交換水:36mLに溶解させたもの、水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:4.0g(14mmol)、NaOH:2.3g(58mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:34mLに溶解させたものを用いたこと以外は製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a3)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-1に示す。
製造例7
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンの量を77.0gとしたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:3.5g(87mmol)をイオン交換水:40mLに溶解させたもの、水酸化ナトリウム水溶液Bとして、BisP-AP:6.0g(21mmol)、NaOH:2.5g(62mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:36mLに溶解させたもの、水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:2.9g(10mmol)、NaOH:1.9g(48mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:28mLに溶解させたものを用いたこと以外は製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a4)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-1に示す。
製造例8
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンの量を96.0gとしたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:4.0g(100mmol)をイオン交換水:46mLに溶解させたもの、水酸化ナトリウム水溶液Bとして、BisP-AP:7.7g(27mmol)、NaOH:4.7g(118mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:69mLに溶解させたものを用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Cを加えないこと以外は製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a5)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-1に示す。
製造例9
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンの量を4.0gとしたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:1.5g(38mmol)をイオン交換水:18mLに溶解させたものを用いたこと、PTBPを1.8g(12.0mmol)用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:13.2g(45mmol)、NaOH:6.3g(159mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:93mLに溶解させたものを用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Bを投入しなかったこと以外は、製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a9)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-2に示す。
製造例10
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンの量を23.0gとしたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:2.0g(50.8mmol)をイオン交換水:23mLに溶解させたものを用いたこと、PTBPを1.8g(12.0mmol)用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:11.7g(40.4mmol)、NaOH:5.8g(146.0mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:85mLに溶解させたものを用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Bを投入しなかったこと以外は、製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a12)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-2に示す。
製造例11
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンとして、平均鎖長n=63のアリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンを30.0gと用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:1.8g(45mmol)をイオン交換水:21mLに溶解させたものを用いたこと、PTBPを1.8g(12.0mmol)用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:12.3g(43mmol)、NaOH:6.1g(151mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:89mLに溶解させたものを用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Bを投入しなかったこと以外は、製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a8)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-2に示す。
製造例12
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンの量を55gとしたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:2.9g(72.1mmol)をイオン交換水:33mLに溶解させたものを用いたこと、PTBPを1.8g(12.0mmol)用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:9.3g(32.0mmol)、NaOH:5.0g(124.7mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:73mLに溶解させたものを用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Bを投入しなかったこと以外は、製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a13)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-2に示す。
製造例13
アリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサンの量を78.0gとしたこと、水酸化ナトリウム水溶液Aとして、NaOH:3.5g(87mmol)をイオン交換水:40mLに溶解させたものを用いたこと、PTBPを1.8g(12.0mmol)用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Cとして、ビスフェノールA:7.5g(26mmol)、NaOH:4.4g(109mmol)及びNa224:0.031g(0.20mmol)をイオン交換水:70mLに溶解させたものを用いたこと、水酸化ナトリウム水溶液Bを投入しなかったこと以外は製造例1と同様に製造を行い、PC-POS共重合体(a7)を得た。PC-POS共重合体の詳細を表1-2に示す。
Figure 0007286550000024
Figure 0007286550000025
実施例1~7、比較例1~6
各製造例で得られたPC-POS共重合体を、真空プレス機(井元製作所製、手動油圧真空加熱プレス機)を用いて成形した。縦寸法5cm×横寸法5cm×厚さ2mmの金型に樹脂を7.0g入れ、樹脂に接する面を鏡面加工されたアルミ板で挟み、真空プレス機に入れ、真空プレスの槽内を大気圧に対し、-0.1MPa以下まで減圧した。その後、表2-1及び表2-2に記載の成形温度になるまで加熱した。成形温度に達した後、プレス圧力を2MPaにしてから2分間加熱した。続いて、3分間かけてプレス圧力を上げ、5分間、15MPaを維持して成形を行った。成形後、大気圧に戻した後に成形体を取り出し、室温になるまで冷却した。その後、鏡面アルミ板から剥し、縦寸法5cm×横寸法5cm×厚さ2mmの測定用サンプルを得た。PC-POS共重合体の評価結果を表2-1および表2-2に示す。
Figure 0007286550000026
Figure 0007286550000027
本発明によれば、優れた柔軟性と透明性との双方を有するポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体(A)を得ることができる。本発明のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体(A)からなる成形体は、光学透明部材として用いることができ、具体的には、フレキシブルディスプレイ、導光板、ハウジング、撥水・撥油フィルム、光学粘着剤、スイッチカバー、ヒートシール剤、止水材、封止剤、コネクター、アダプター、スマートフォンカバー、レンズ、眼鏡・サングラスパーツ、光ファイバーパーツ、車載電池用クッション材、ワイパーブレード、カーブミラー、サイドミラー、バックミラー、ランプカバー、バンパー、ウィンドウ、外装材、内装材、吸音材、ハンドルカバー、センサーカバー、時計パーツ、文房具、化粧品容器、水生生物飼育用水槽、靴底、コップ、ネイルアート、おもちゃ、疑似餌、吸盤、スチーマー等の調理器具、衣服、シリコーン拭き取りシート、リモコンカバー、傘、金属容器内張り、建材カバー、扉、窓、ガラス中間層、テント、鏡、ショーウィンドウケース、ビニールハウス、メディカル機器筐体、輸液バック、輸液チューブ、注射器、哺乳瓶、マスク、面帯、フィルターパーツ、制振パーツ、ロボット筐体、ドローン筐体、盾、防弾シールド、スポーツクッション、飛行機用窓、樹脂相溶化剤、照明カバー、ライトガイド、導光パネル、照明ユニット、プリズムパネル、平板レンズ、フレネルレンズ、マイクロレンズアレイ及びコリメーターレンズ等から選択される少なくとも1つに好適に用いることができる。

Claims (4)

  1. 下記一般式(I)で表される繰り返し単位からなるポリカーボネートブロック(A-1)及び下記一般式(V)で表されるポリオルガノシロキサンブロック(A-2)を含むポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体(A)であって、以下の要件(1)~(6)のすべてを満たすことを特徴とする、ポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
    (1)ポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体(A)中の前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の含有量が40質量%を超え70質量%以下である。
    (2)前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)の繰り返し数が10以上40未満である。
    (3)粘度平均分子量が10,000以上23,000以下である。
    (4)前記ポリカーボネートブロック(A-1)として、下記一般式(I)中のa及びbが0であり、Xがイソプロピリデン基を示すポリカーボネートブロックを含む。
    (5)JIS K 7361-1:1997に準拠して測定した、2mm厚における全光線透過率が85%以上である。
    (6)JIS K 6253-3:2012に準拠して測定される、タイプDデュロメーターによるデュロメーター硬さが25以上60以下である。
    Figure 0007286550000028

    [式中、R1及びR2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数1~6のアルコキシ基を示す。
    Xは、単結合、炭素数1~8のアルキレン基、炭素数2~8のアルキリデン基、炭素数5~15のシクロアルキレン基、炭素数6~12のアリーレン基、炭素数5~15のシクロアルキリデン基、フルオレンジイル基、炭素数7~15のアリールアルキレン基、炭素数7~15のアリールアルキリデン基、-S-、-SO-、-SO2-、-O-又は-CO-を示す。
    3~R6は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示し、複数のR3~R6は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
    15は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。
    a及びbは、それぞれ独立に0~4の整数を示す。
    nはポリオルガノシロキサンの鎖長を示す。]
  2. 前記ポリオルガノシロキサンブロック(A-2)に占める、下記一般式(III)で表される単位の含有量が0.1モル%以下である、請求項1に記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
    Figure 0007286550000029

    [式中、R33及びR34はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。R31は炭素数1~8のアルキレン基、炭素数2~8のアルキリデン基、炭素数5~15のシクロアルキレン基、炭素数5~15のシクロアルキリデン基、炭素数6~12のアリーレン基、フルオレンジイル基、炭素数7~15のアリールアルキレン基又は炭素数7~15のアリールアルキリデン基を示す。R35は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を示す。tはポリオルガノシロキサンの平均鎖長を示す。]
  3. 分子量分布Mw/Mnが2.1以上3.9以下である、請求項1または2に記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
  4. 重量平均分子量が40,000以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体。
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