(57)【要約】      （修正有）【課題】耐熱性を向上したフラーレンを含有する樹脂組成物の提供。【解決手段】フェノール多付加体フラーレン誘導体、トリル多付加体フラーレン誘導体、フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）フラーレン誘導体及び２−メチルマロン酸アリ−ルエステルＤ３ｄ対称六付加体フラーレン誘導体からなる群から選ばれた少なくとも一種である芳香環を有するフラーレン誘導体を、樹脂１００重量部に対して、０．０１〜２００重量部含有する樹脂組成物。ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン及びフェノール樹脂を少なくとも一種含む樹脂組成物。【選択図】図１
2015071735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香環を有するフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物。
【請求項２】
前記芳香環を有するフラーレン誘導体が、フェノール多付加体フラーレン誘導体、トリル多付加体フラーレン誘導体、フェニルＣ６１酪酸メチルエステルフラーレン誘導体及び２−メチルマロン酸アリ−ルエステルＤ３ｄ対称六付加体フラーレン誘導体からなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項１に記載のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物。
【請求項３】
樹脂１００重量部に対して、前記芳香環を有するフラーレン誘導体を０．０１重量部以上含有する請求項１又は２に記載のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物。
【請求項４】
ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）及びフェノール樹脂の少なくとも一種を含む請求項１〜３のいずれかに１項に記載のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法であって、
樹脂を含む溶液と、前記芳香環を有するフラーレン誘導体を含む溶液とを混合した後に、溶媒を除去することにより、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物を得る、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法であって、
樹脂を含む溶液に前記芳香環を有するフラーレン誘導体を添加して混合した後に、溶媒を除去することにより、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物を得る、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法であって、
前記樹脂を構成するためのモノマーと前記芳香環を有するフラーレン誘導体とを混合後、前記モノマーを重合させることにより、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物を得る、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラーレン誘導体を含む樹脂組成物に関する研究が多くなされている。特許文献１には、耐熱性樹脂として、フラーレン類を含有する樹脂が開示されている。非特許文献２には、ポリメチルメタクリレートとＣ６０とからなる樹脂組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６４６６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｂ．Ｂ．ＴＲＯＩＴＳＫＩＩ  ｅｔ．ａｌ  “  ＲＥＴＡＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＴＨＥＲＭＡＬＤＥＧＲＡＤＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＰＭＭＡ  ＡＮＤ  ＰＶＣ  ＢＹ  Ｃ６０  ”，  Ｅｕｒ．  Ｐｏｌｙｍ．  Ｊ．  Ｖｏｌ．  ３３，Ｎｏ．１０−−１２，ｐｐ．１５８７−−１５９０，１９９７  （ｐｐ．１５８７  “ｍｅｔｈｏｄｓ”）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フラーレンを含有する樹脂組成物の耐熱性をさらに向上したいという要望がある。
【０００６】
本発明の主な目的は、フラーレンを含有する樹脂組成物の耐熱性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物は、芳香環を有するフラーレン誘導体を含有する。
【０００８】
本発明に係るフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物において、芳香環を有するフラーレン誘導体は、フェノール多付加体フラーレン誘導体、トリル多付加体フラーレン誘導体、フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）フラーレン誘導体及び２−メチルマロン酸アリ−ルエステルＤ３ｄ対称六付加体フラーレン誘導体からなる群から選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。
【０００９】
本発明に係るフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物は、樹脂１００重量部に対して、芳香環を有するフラーレン誘導体を０．０１重量部以上含有することが好ましい。
【００１０】
本発明に係るフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）及びフェノール樹脂の少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００１１】
本発明に係る第１のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法は、上記本発明に係るフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法に関する。本発明に係る第１のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法では、樹脂を含む溶液と、芳香環を有するフラーレン誘導体を含む溶液とを混合した後に、溶媒を除去することにより、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物を得る。
【００１２】
本発明に係る第２のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法は、上記本発明に係るフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法に関する。本発明に係る第２のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法では、樹脂を含む溶液に芳香環を有するフラーレン誘導体を添加して混合した後に、溶媒を除去することにより、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物を得る。
【００１３】
本発明に係る第３のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法は、上記本発明に係るフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法に関する。本発明に係る第３のフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法では、樹脂を構成するためのモノマーと芳香環を有するフラーレン誘導体とを混合後、モノマーを重合させることにより、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物を得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フラーレンを含有する樹脂組成物の耐熱性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】フェノール多付加体フラーレン―ＰＭＭＡコンポジットの熱重量測定（ＴＧＡ）チャートを示す図である。
【図２】フェノール多付加体フラーレン―フェノール樹脂コンポジットの熱重量測定（ＴＧＡ）チャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物は、芳香環を有するフラーレン誘導体を含有している。
【００１７】
本発明において、「フラーレン誘導体」とは、フラーレン骨格を有する化合物一般を意味する。「フラーレン骨格」とは、球殻状の炭素分子からなる骨格の総称である。フラーレン骨格には、例えば、Ｃ６０，Ｃ７０，Ｃ７６，Ｃ７８，Ｃ８０，Ｃ８２，Ｃ８４，Ｃ８６，Ｃ８８，Ｃ９０，Ｃ９２，Ｃ９６等が含まれる。
【００１８】
好ましく用いられる芳香環を有するフラーレン誘導体の具体例としては、フェノール多付加体フラーレン誘導体、トリル多付加体フラーレン誘導体、フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）化フラーレン誘導体、２−メチルマロン酸アリ−ルエステルＤ３ｄ対称六付加体フラーレン誘導体等が挙げられる。これらのフラーレン誘導体のうちの１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
【００１９】
フェノール多付加体フラーレン誘導体とは、フラーレン骨格に少なくともひとつのフェノール基（−Ｃ６Ｈ４ＯＨ）が直接結合しているフラーレン誘導体のことである。フラーレン骨格がＣ６０であるフェノール多付加体フラーレン誘導体の具体例としては、Ｃ６０（Ｃ６Ｈ４ＯＨ）ｎで表されるフラーレン誘導体が挙げられる。一般式Ｃ６０（Ｃ６Ｈ４ＯＨ）ｎにおいて、ｎは６〜１８であることが好ましい。
【００２０】
トリル多付加体フラーレン誘導体とは、フラーレン骨格に少なくともひとつのトリル基（−Ｃ６Ｈ４ＣＨ３）が直接結合しているフラーレン誘導体のことである。フラーレン骨格がＣ６０であるトリル多付加体フラーレン誘導体の具体例としては、Ｃ６０（Ｃ６Ｈ４ＣＨ３）ｎで表されるフラーレン誘導体が挙げられる。一般式Ｃ６０（Ｃ６Ｈ４ＣＨ３）ｎにおいて、ｎは６〜１８であることが好ましい。
【００２１】
フェノール多付加体フラーレン誘導体やフェノール多付加体フラーレン誘導体は、安価な塩化鉄を触媒とし、温和な条件下で合成することができる。また、種々のフラーレン骨格を有するフェノール多付加体フラーレン誘導体やフェノール多付加体フラーレン誘導体を合成し得る。
【００２２】
フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）フラーレン誘導体とは、フェニル基と酪酸メチルエステルがメタノ架橋を通じてフラーレン骨格に結合したフェニルＣ６１酪酸メチルエステルである。
【００２３】
２−メチルマロン酸アリ−ルエステルＤ３ｄ対称六付加体フラーレン誘導体とは、６つの２−メチルマロン酸アリ−ルエステル部位がＣ６０にＤ３ｄ対称（フラーレン骨格の１，１６，２９，３８，４３，６０位）となるように付加したフラーレン誘導体である。２−メチルマロン酸アリ−ルエステルＤ３ｄ対称六付加体フラーレン誘導体は、例えば、ナトリウムナフタレナイドで還元したＣ６０多価アニオンに、２−ブロモ‐２−メチルマロン酸アリ−ルエステル（アリール＝Ｃ６Ｈ４−４−ＯＣＨ３）を反応させることにより合成することができる。
【００２４】
本発明に係る樹脂組成物に用いられる樹脂は、特に限定されない。好ましく用いられる樹脂の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、フェノール樹脂等が挙げられる。本発明に係る樹脂組成物は、これらの樹脂のうちの１種のみを含んでいてもよいし、複数種類を含んでいてもよい。
【００２５】
本発明に係る樹脂組成物における、芳香環を有するフラーレン誘導体の含有量は、樹脂組成物に要求される物性等に応じて適宜設定することができる。本発明に係る樹脂組成物は、例えば、樹脂１００重量部に対して、前記芳香環を有するフラーレン誘導体を０．０１重量部以上含有することが好ましい。本発明に係る樹脂組成物において、樹脂１００重量部に対する、芳香環を有するフラーレン誘導体の含有量は、０．０５重量部〜２００重量部であることがより好ましく、０．１〜１００重量部であることがさらに好ましい。
【００２６】
本発明に係る樹脂組成物は、可塑剤、分散剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤，耐候性安定剤、ドリッピング防止剤、離型剤、滑剤、難燃剤、着色剤、帯電防止剤、抗菌剤等の添加剤およびガラス繊維、カーボン繊維、高融点有機質繊維、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シラスバルーン、ガラスバルーン等をさらに含有していてもよい。
【００２７】
なお、芳香環を有するフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物の製造方法は、特に限定されない。芳香環を有するフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物は、例えば、以下の要領で製造することができる。
【００２８】
芳香環を有するフラーレン誘導体を含有する樹脂組成物は、例えば、以下の要領で製造することができる。
【００２９】
（方法１）
樹脂を含む溶液と、芳香環を有するフラーレン誘導体を含む溶液とを混合した後に、溶媒を除去することにより、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物を得る。
【００３０】
（方法２）
樹脂を含む溶液に芳香環を有するフラーレン誘導体を添加して混合した後に、溶媒を除去することにより、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物を得る。
【００３１】
（方法３）
樹脂を構成するためのモノマーと芳香環を有するフラーレン誘導体とを混合後、モノマーを重合させることにより、フラーレン誘導体を含有する樹脂組成物を得る。
【００３２】
上記方法１〜方法３のうち、方法３が最も好ましい。方法３を用いることによって、より優れた耐熱性を実現し得る。その理由としては、定かではないが、方法３を用いた場合に、フラーレン誘導体の分散性がより高くなること等が挙げられる。
【００３３】
なお、後述する、実施例１〜実施例６では、方法１を用いている。実施例７及び実施例８では、方法３を用いている。  以下に実施例を示す。ただし、本発明は、その要旨を越えないかぎり、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
フェノール多付加体フラーレン０．８部をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）  ２００部に溶解させ、フェノール多付加体フラーレン溶液を作成した。ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）  ９９．２部をＴＨＦ  １８００部に溶解させ、ＰＭＭＡ溶液を作成した。これらの溶液をマグネットスターラ―と超音波を用いて混合した後、テフロン（登録商標）板上で室温下４８時間乾燥させ、さらに真空乾燥機を用いて２４時間減圧乾燥してフィルム状の試料１を得た。
【００３５】
試料１の耐熱性を以下の要領で評価した。まず、約８ｍｇの試料を準備した。その試料を、熱重量測定装置（島津製作所製ＤＴＡ―５０）に投入し、３０℃から８００℃まで、１０℃／分で、空気雰囲気下で昇温し、試料の重量が１０重量％減少したときの温度（１０ｗｔ％重量減少時温度）を求めた。この１０ｗｔ％重量減少時温度を指標として耐熱性を評価した。
【００３６】
試料１の１０ｗｔ％重量減少時温度は３３５℃であった。
【００３７】
試料１を倍率８〜４０倍の実体光学顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製ＳＭＺ型）用いて観察し、フェノール多付加体フラーレンの凝集物の有無を確認した。結果、凝集物は実質的に確認されなかった。
【００３８】
（実施例２）
フェノール多付加体フラーレン０．４部をＴＨＦ２００部に溶解させ、フェノール多付加体フラーレン溶液を作成した。ＰＭＭＡ９９．６部をＴＨＦ１８００部に溶解させ、ＰＭＭＡ溶液を作成した。これらフェノール多付加体フラーレン溶液とＰＭＭＡ溶液とを用いたこと以外は、実施例１と同様にして試料２を作製し、実施例１と同様にして試料２の耐熱性の評価を行った。
【００３９】
試料２の１０ｗｔ％重量減少時温度は３３５℃であった。  試料２を倍率８〜４０倍の実体光学顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製ＳＭＺ型）用いて観察し、フェノール多付加体フラーレンの凝集物の有無を確認した。結果、凝集物は実質的に確認されなかった。
【００４０】
（実施例３）
トリル多付加体フラーレン０．８部をＴＨＦ  ２００部に溶解させ、フェノール多付加体フラーレン溶液を作成した。ポリスチレン（ＰＳ）  ９９．２部をＴＨＦ  １８００部に溶解させ、ＰＳ溶液を作成した。これらの溶液をマグネットスターラ―と超音波を用いて混合した後、テフロン（登録商標）板上で室温下４８時間乾燥させ、さらに真空乾燥機を用いて２４時間減圧乾燥して試料３を得た。実施例１と同様にして、試料３の耐熱性を評価した。
【００４１】
試料３の１０ｗｔ％重量減少時温度は３０７℃であった。  試料３を倍率８〜４０倍の実体光学顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製ＳＭＺ型）用いて観察し、フェノール多付加体フラーレンの凝集物の有無を確認した。結果、凝集物は実質的に確認されなかった。
（実施例４）
フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）フラーレン０．８部をＴＨＦ２００部に溶解させ、ＰＣＢＭ付加体フラーレン溶液を作成した。ＰＭＭＡ９９．２部をＴＨＦ１８００部に溶解させ、ＰＭＭＡ溶液を作成した。これらの溶液をマグネットスターラ―と超音波を用いて混合した後、テフロン（登録商標）板上で室温下４８時間乾燥させ、さらに真空乾燥機を用いて２４時間減圧乾燥して試料４を得た。実施例１と同様にして、試料４の耐熱性を評価した。
【００４２】
試料４の１０ｗｔ％重量減少時温度は３４０℃であった。
【００４３】
試料４を倍率８〜４０倍の実体光学顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製ＳＭＺ型）用いて観察し、フェノール多付加体フラーレンの凝集物の有無を確認した。結果、凝集物は実質的に確認されなかった。
【００４４】
（実施例５）
ＰＣＢＭ付加体フラーレン０．８部をＴＨＦ２００部に溶解させ、ＰＣＢＭ付加体フラーレン溶液を作成した。ＰＳ  ９９．２部をＴＨＦ  １８００部に溶解させ、ＰＳ溶液を作成した。これらの溶液をマグネットスターラ―と超音波を用いて混合した後、テフロン（登録商標）板上で室温下４８時間乾燥させ、さらに真空乾燥機を用いて２４時間減圧乾燥して試料５を得た。実施例１と同様にして、試料５の耐熱性を評価した。
【００４５】
試料５の１０ｗｔ％重量減少時温度は３５２℃であった。
【００４６】
試料５を倍率８〜４０倍の実体光学顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製ＳＭＺ型）用いて観察し、フェノール多付加体フラーレンの凝集物の有無を確認した。結果、凝集物は実質的に確認されなかった。
【００４７】
（実施例６）
２メチルマロン酸アリ−ルエステル化フラーレン０．８部をＴＨＦ  ２００部に溶解させ、２メチルマロン酸アリ−ルエステル化フラーレン溶液を作成した。ＰＭＭＡ  ９９．２部をＴＨＦ  １８００部に溶解させ、ＰＭＭＡ  溶液を作成した。これらの溶液をマグネットスターラ―と超音波を用いて混合した後、テフロン（登録商標）板上で室温下４８時間乾燥させ、さらに真空乾燥機を用いて２４時間減圧乾燥して試料６を得た。実施例１と同様にして、試料６の耐熱性を評価した。
【００４８】
試料６の１０ｗｔ％重量減少時温度は３４６℃であった。
【００４９】
試料６を倍率８〜４０倍の実体光学顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製ＳＭＺ型）用いて観察し、フェノール多付加体フラーレンの凝集物の有無を確認した。結果、凝集物は実質的に確認されなかった。
【００５０】
なお、実施例６において、２メチルマロン酸アリ−ルエステル化フラーレンは以下の方法で合成した。
【００５１】
ナフタレン７２ｍｇ、ＴＨＦ１５ｍｌ、ナトリウム１２．９ｇからなるナトリウムナフタレナイド溶液にＣ６０  ２０ｍｇを加え撹拌後、２−ブロモ−２−メチルマロン酸ジ−ｐ−メトキシフェニルエステル０．２３ｇ含有ＴＨＦ溶液を加え、１６時間撹拌反応して２メチルマロン酸アリ−ルエステル化フラーレンを得た。
【００５２】
（実施例７）
フェノール多付加体フラーレン３．６部、フェノール２８０部、９５％パラホルムアルデヒド８４部、酒石酸３６０部を、温度計、撹拌装置、冷却管を備えた内容量１０００ｍｌフラスコに仕込み、１２０℃にて、５時間縮重合反応を行った。反応後、反応物の水洗浄により、酒石酸の除去し、試料７を作製した。実施例１と同様にして、試料７の耐熱性を評価した。
【００５３】
試料７の１０ｗｔ％重量減少時温度は４０４℃であった。
【００５４】
なお、酒石酸の除去確認は赤外線吸収測定におけるカルボン酸吸収の有無により行った。  （実施例８）
フェノール多付加体１８部を用いた以外は、実施例７と同様にして試料８を作製した。実施例１と同様にして、試料８の耐熱性を評価した。
【００５５】
試料８の１０ｗｔ％重量減少時温度は３６８℃であった。  （比較例１）
フェノール多付加体フラーレンを全く加えなかったこと以外は、実施例１と同様にして比較試料１を作製した。実施例１と同様にして比較試料１の耐熱性を評価した。
【００５６】
比較試料１の１０ｗｔ％重量減少時温度は３２０℃である。
【００５７】
（比較例２）
フェノール多付加体フラーレンの代わりに芳香環を有さないフラーレン（Ｃ６０）  ０．８部をＴＨＦ  ２００部に溶解させ、Ｃ６０溶液を作成した。ＰＭＭＡ  ９９．２部をＴＨＦ  １８００部に溶解させ、ＰＭＭＡ溶液を作成した。これらの溶液をマグネットスターラ―と超音波を用いて混合した後、テフロン（登録商標）板上で室温下４８時間乾燥させ、さらに真空乾燥機を用いて２４時間減圧乾燥して比較試料２を得た。実施例１と同様にして、比較試料２の耐熱性を評価した。
【００５８】
比較試料２の１０ｗｔ％重量減少時温度は３３０℃であった。
【００５９】
比較試料２を倍率８〜４０倍の実体光学顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ製ＳＭＺ型）用いて観察し、フェノール多付加体フラーレンの凝集物の有無を確認した。結果、凝集物が確認された。
【００６０】
（比較例３）
フェノール多付加体フラーレンを全く加えなかったこと以外は、実施例３と同様にして比較試料３を作製した。実施例１と同様にして、比較試料３の耐熱性を評価した。
【００６１】
比較試料３の１０ｗｔ％重量減少時温度は３１２℃であった。  （比較例４）
フェノール多付加体フラーレンを全く加えなかったこと以外は、実施例７と同様にして比較試料４を作製した。実施例１と同様にして、比較試料４の耐熱性を評価した。
【００６２】
比較試料４の１０ｗｔ％重量減少時温度は３６８℃であった。
【００６３】
以上の実施例１〜８、比較例１〜４の各樹脂組成物の耐熱性を表１、図および図２に示す。
【００６４】
【表１】
2015071735.tif 000003
【００６５】
上記実施例及び比較例の結果から、樹脂組成物に、芳香環を有するフラーレン誘導体を含有させることにより、樹脂組成物の耐熱性を改善できることが分かる。この理由としては、定かではないが、芳香環を有するフラーレン誘導体は、芳香環を有さないフラーレン誘導体よりも溶媒や樹脂に対する分散性が高く、かつ、樹脂に対する親和性が高いためであると考えられる。
【図１】
2015071735.tif 000004
【図２】
2015071735.tif 000005