ポリマーの加水分解は、エステル、ウレタン、またはアミド官能基を含む材料にとって、静かではありますが壊滅的な脅威です。自動車のアンダーフード部品、医療機器、屋外用繊維などの高温多湿の環境では、水分子がポリマー鎖に侵入し、これらの結合を攻撃し、鎖の切断を引き起こします。結果？引張強度や柔軟性などの機械的特性が急速に低下し、製品寿命が短くなり、故障が発生すると高額な費用がかかります。ポリエステルポリオール、ポリウレタンエラストマー、生分解性プラスチックなどのポリマーに依存している業界にとって、加水分解への対処は品質の問題だけでなく、ビジネス上の必須事項でもあります。ここで、 カルボジイミド抗加水分解剤が 革新的なソリューションとして登場し、当社の Bio-SAH™ シリーズはこの革新の最前線に立っています。
カルボジイミドの本質は、特徴的な –N=C=N- 官能基によって定義される有機化合物です。このユニークな構造により、結合劣化の副産物を遮断して中和することでポリマーの加水分解と戦うことができます。一般的な加水分解防止添加剤とは異なり、カルボジイミドは標的を絞った反応性の保護を提供するため、加水分解攻撃を受けやすいポリマーにとって不可欠なものとなっています。当社は、Bio-SAH™ ブランドでカルボジイミド抗加水分解剤の包括的なラインナップを開発し、さまざまな業界のニーズを満たすように設計されています。
| 製品モデル | 化学物質の種類 | 形状 | 重要な機能 |
モノマーカルボジイミド | 白色の結晶性粉末 | 高純度 (≥99%)、水に不溶、ドライポリマーブレンドに最適 | |
ポリマーカルボジイミド | 淡黄色透明液体 | 粘性（1000～6000 mPa・s）、水溶性、液体ポリマーマトリックスに最適 | |
ポリマーカルボジイミド | 淡黄色の粉末 | 高カルボジイミド含量 (≥12%)、耐熱性 (330℃で TGA 損失 <5%) |
これらの配合は、当社のイノベーションへの取り組みを反映しており、各バリアントは特定のポリマー システムにシームレスに統合されるように設計されており、一貫した耐加水分解性能を実現します。
カルボジイミド抗加水分解剤の価値を完全に理解するには、ポリマー加水分解の段階的なプロセスとカルボジイミドがどのように介入するかを理解する必要があります。
エステル (-COO-)、ウレタン (-NHCOO-)、またはアミド (-CONH-) 基を持つポリマーは、水分子の主なターゲットです。湿気の多い環境または水性の環境では、H2O 分子がこれらの官能基と反応し、カルボン酸 (-COOH) と対応するアルコールまたはアミン副生成物に分解されます。たとえば、ポリエステル鎖では、ポリエステル鎖 + H2O → カルボン酸 + ポリオール フラグメントこの鎖の切断は累積的であり、一度開始されると加速し、壊滅的な材料の破損につながります。
ここで、当社の Bio-SAH™ カルボジイミドが活躍します。カルボジイミドの –N=C=N- 基は、加水分解中に生成されるカルボン酸副生成物と容易に反応します。この反応により安定した尿素結合 (-NHCONH-) が生成され、さらなる加水分解を触媒する酸性種を効果的に「捕捉」します。反応メカニズムは次のとおりです。カルボジイミド (–N=C=N–) + カルボン酸 (–COOH) → 尿素 (–NHCONH–) + CO₂系からカルボン酸を除去することにより、カルボジイミドは加水分解の自己触媒サイクルを停止します。たとえば、当社の Bio-SAH™ 362Powder は、反応性の高いモノマー構造を備えており、微量のカルボン酸であっても迅速に除去します。一方、Bio-SAH™ 342Liquid や 372N などのポリマーバリアントは、ポリマー鎖に沿った複数の反応部位を通じて持続的な保護を提供します。
Bio-SAH™ シリーズは、単なる加水分解防止添加剤ではなく、複数の層の利点を備えた設計ソリューションであり、性能と製造の両方の課題に対処します。
機械的特性の保持: テストでは、当社のカルボジイミドを配合したポリマーは、85℃/85% RH で 5,000 時間の加速老化後でも初期の引張強度と伸びの 90% 以上を保持することが示されており、保護されていないポリマーの保持率が 70% 未満であることをはるかに上回っています。
寿命の延長: PU 接着剤や TPU 靴素材などの実際の用途では、Bio-SAH™ エージェントを使用した製品は、保護されていない製品と比較して耐用年数が 2 ～ 3 倍伸びることが実証されています。
幅広いポリマー互換性: エステルベースのエンジニアリング プラスチック (PET、PBT、PC)、ポリウレタン (TPU、CPU)、生分解性材料 (PLA、PBAT) などに効果的で、複数の材料のサプライ チェーンにとって多用途の選択肢となります。
従来の抗加水分解剤はチオ尿素ベースの製造に依存することが多く、硫黄残留物、臭気、変色が生じます。当社独自のイソシアネート縮合プロセスは、Bio-SAH™ を際立たせます。
特徴 | 当社のイソシアネート縮合プロセス | 伝統的なチオ尿素プロセス |
純度 | ≥99% (例: Bio-SAH™ 362Powder) | 通常は 90% 未満 |
反応性 | 高 (カルボン酸の迅速な除去) | 中程度から低程度 |
残留物 | 硫黄フリー | 残留硫黄を含む |
感覚への影響 | 無臭、無変色 | 臭いがついたり、黄ばみの原因になる場合があります |
このプロセスにより、当社のカルボジイミドは、食品に接触する材料 (FDA 認定グレードが入手可能) や PC や PET などの透明ポリマーなど、美観と純度が重要となる用途に最適であることが保証されます。
すべてのポリマー処理ワークフローは独自であるため、当社は Bio-SAH™ を複数の形式で開発しました。
固体結晶質 (Bio-SAH™ 362Powder): 押出成形中の PA や PBT などの熱可塑性プラスチックとのドライブレンドに最適です。その高純度および水不溶性により、湿気に敏感な環境でも安定です。
液体 (Bio-SAH™ 342Liquid): ポリエステル ポリオールや PU 接着剤などの液体システム用に設計された粘稠な水溶性配合物。均一に分散し、一貫した保護を実現します。
粉末ポリマー (Bio-SAH™ 372N): 高いカルボジイミド含有量 (≥12%) と熱安定性 (330℃ での TGA 損失 <5%) を備えているため、エンジニアリング プラスチックの配合などの高温加工に適しています。
Bio-SAH™ カルボジイミドの多用途性は、加水分解に特有の課題を抱えているさまざまな業界で輝きを放ちます。
エステルベースのエンジニアリング プラスチックは、自動車、エレクトロニクス、消費財の主力製品ですが、湿気の多い条件では加水分解しやすいです。たとえば、高温の洗浄サイクルにさらされたペットボトルのプリフォームや、ボンネット下の環境にある PA66 自動車用コネクタは急速に劣化します。当社の Bio-SAH™ 剤、特にモノマー 362Powder またはポリマー 372N は、配合中にこれらの樹脂に組み込まれ、水による鎖切断に対する保護バリアを形成します。フィールドテストでは、Bio-SAH™ を備えた PBT コンポーネントは、自動車エレクトロニクスの信頼性にとって重要な、90℃/95% RH チャンバー内で 10,000 時間以上にわたって寸法安定性と電気絶縁特性を維持しました。
医療用カテーテルから産業用シールに至るまで、ポリウレタン エラストマーには柔軟性と耐久性が求められます。加水分解により硬化して亀裂が生じ、使用できなくなります。 Bio-SAH™ 342Liquid は、水溶性と高い反応性を備えており、TPU 合成中によく添加されます。これにより、エラストマーマトリックス全体にカルボジイミド基が均一に分散されます。比較研究では、Bio-SAH™ 342Liquid を使用した TPU サンプルは 2 年間の屋外暴露後も元の引き裂き強度の 95% を保持していましたが、保護されていないサンプルはわずか 6 か月で 50% の強度を失いました。
生分解性プラスチックの台頭は、持続可能な包装と消費財における重要なトレンドですが、その加水分解を制御することは微妙なバランスです。これらの材料は、保管/使用中の早期劣化に耐える必要がありますが、堆肥化条件下では予定どおりに分解する必要があります。当社のカルボジイミド、特に Bio-SAH™ 342Liquid (PBAT などの液体配合物用) および 372N (PLA などの粉末ブレンド用) は、制御された抗加水分解保護を提供します。これらは、意図した生分解を阻害することなく、保存期間中の望ましくない加水分解を遅らせます。 PLA 食品容器メーカーとの最近のケーススタディでは、Bio-SAH™ 372N を添加すると、完全な堆肥化可能性を維持しながら、保管中の加水分解が 70% 減少することが示されました。
履物や自動車用ラミネートのポリウレタン接着剤は、加水分解により接着強度が弱まると機能しなくなります。 Bio-SAH™ 342Liquid は接着剤の配合中に添加され、湿気の多い環境でも接着が損なわれないようにします。同様に、カルボジイミドで処理された PU 合成皮革サイジングは、濡れた状態でもひび割れや変色を防ぎます。エステルベースの配合物が加水分解しやすい潤滑剤でも、当社の薬剤は酸の生成を防ぐことで流体の寿命を延ばします。
食品包装、医療機器、化粧品などの業界では、規制遵守は交渉の余地がありません。いくつかの Bio-SAH™ グレードは FDA の食品接触基準を満たしており、PLA 食品容器や PET 飲料ボトルなど、食品と直接接触するポリマーに使用できます。この認証は、有害な残留物を排除し、純度を保証する当社のイソシアネート縮合プロセスの成果です。医療用途では、当社のカルボジイミドは生体適合性についても評価されており、加水分解に対して安定な医療用インプラントやドラッグデリバリーシステムでの使用への道が開かれています。
抗加水分解剤の状況を形作っている 2 つの重要なトレンドは、持続可能な材料の台頭と、極限環境における高性能ポリマーの需要です。
持続可能な材料: PLA、PBAT、PHA などの生分解性プラスチックが市場シェアを獲得するにつれて、制御された加水分解保護 (保存期間と生分解性のバランスを取るため) の必要性が急増しています。ここでは Bio-SAH™ が最前線にあり、これらの材料の独自の加工および性能要件に合わせて配合が調整されています。
極限環境ポリマー: 航空宇宙、電気自動車、再生可能エネルギーなどの業界では、より高温で湿気の多い条件でポリマーを動作させるようになっています (例: EV バッテリー エンクロージャ、風力タービン ブレード)。当社のカルボジイミドは、熱安定性 (例: Bio-SAH™ 372N の TGA 性能) と堅牢な加水分解耐性を備えており、これらの次世代アプリケーションを可能にしています。
さらに、循環経済への取り組みが成長するにつれて、(Bio-SAH™ などの抗加水分解剤のおかげで) 寿命が延びたポリマーは廃棄物を削減し、リサイクルの取り組みをサポートし、世界的な持続可能性の目標に沿ったものになります。
ポリマーの加水分解はもはや避けられない脅威である必要はありません。カルボジイミド抗加水分解剤、特に当社の Bio-SAH™ シリーズは、ターゲットを絞った化学反応を通じて加水分解を発生源から阻止し、比類のない性能を実現し、多様な製造ニーズに適応するという、積極的なソリューションを提供します。自動車用のエンジニアリング プラスチック、消費財用の生分解性パッケージ、または産業用途用の高性能エラストマーのいずれを配合している場合でも、Bio-SAH™ カルボジイミドは、競争市場で優位に立つために必要な耐久性、多用途性、および法規制への準拠を提供します。
ポリマーを加水分解から保護し、潜在的なパフォーマンスを最大限に引き出す準備はできていますか?当社の Bio-SAH™ 製品範囲を詳しく調べたり、技術データシートをダウンロードしたり、当社の専門家チームに問い合わせて、特定の用途向けにカスタマイズされたソリューションについて話し合ったりしてください。最も過酷な環境でも長持ちするポリマーを作りましょう。
A: 加水分解で生成したカルボン酸と反応して安定した尿素結合を形成し、さらなるポリマー鎖の切断を防ぎます。
A: イソシアネート縮合によって製造され、高純度で硫黄残留物がなく、さまざまなシステムに対応する複数の形態 (固体/液体) を備えています。
A: エステル/ウレタン/アミド基を持つポリマー、例: PET、TPU、PLA、PBT。
A: ポリマーの形状を一致させます: 液体の場合は 342Liquid、ドライブレンドの場合は 362Powder。
A: 一部のグレードは FDA 規格を満たしており、食品と接触する材料に適しています。
