发明内容
以下详细说明本发明。
<树脂组合物>
(氮化硼纳米管)
在本发明中,氮化硼纳米管是指含有氮化硼的管状材料,理想的结构是6角网眼的面与管轴平行地形成管,构成一重管或多重管。氮化硼纳米管的平均直径优选0.4nm~1μm,更优选0.6~500nm,进一步优选0.8~200nm。其中所述平均直径,一重管的情况下是指其平均外径,多重管的情况下是指其最外侧管道平均外径。平均长度优选10μm以下,更优选5μm以下。形状比为平均长度/平均直径。平均形状比优选为5以上,更优选10以上。关于形状比的上限,只要平均长度为10μm以下,并没有限定,上限实质为25000。因此,氮化硼纳米管优选平均直径为0.4nm~1μm,平均形状比为5以上。
氮化硼纳米管的平均直径和平均形状比可以通过用电子显微镜观察求出。例如,可以进行TEM(透射型电子显微镜)测定,由其图像直接测定氮化硼纳米管的直径和长方向的长度。另外,组合物中的氮化硼纳米管的形态例如可以通过与纤维轴平行切断的纤维断面的TEM(透射型电子显微镜)测定来把握。
在本发明中,平均直径和平均长度由电子显微镜图像中任意50个的算术平均求得。
已知氮化硼纳米管可以采用电弧放电法、激光加热法、化学气相成长法合成。另外,使用硼化镍作为催化剂,以环硼氮烷作为原料进行合成的方法也是已知的。此外,也有人提出了利用碳纳米管作为模板,使氧化硼和氮反应进行合成的方法。本发明使用的氮化硼纳米管并不限于用这些方法制备的物质。
氮化硼纳米管也可以使用经过强酸处理或化学修饰后的氮化硼纳米管。
另外,本发明中氮化硼纳米管优选用共轭高分子包覆。包覆氮化硼纳米管的共轭高分子优选与氮化硼纳米管的相互作用强,且与作为基料树脂的热塑性树脂的相互作用也强的共轭高分子。
作为这类共轭高分子,可以例举聚亚苯基亚乙烯基类高分子、聚噻吩类高分子、聚亚苯基类高分子、聚吡咯类高分子、聚苯胺类高分子、聚乙炔类高分子等。其中,优选聚亚苯基亚乙烯基类高分子、聚噻吩类高分子。
本发明的树脂组合物相对于热塑性树脂100重量份,含有氮化硼纳米管0.01~100重量份。在该范围内可以使氮化硼纳米管均匀分散在热塑性树脂中。另外,氮化硼纳米管过多的情况下,难以得到均匀的树脂组合物。氮化硼纳米管含量的下限相对于热塑性树脂100重量份,优选为0.05重量份,更优选0.1重量份,进一步优选5重量份。因此,本发明的树脂组合物相对于热塑性树脂100重量份,优选含有氮化硼纳米管5~100重量份。另一方面,氮化硼纳米管含量的上限相对于热塑性树脂100重量份,优选为20重量份,更优选15重量份。另外,本发明的树脂组合物有时含有来源于氮化硼纳米管的氮化硼薄片、催化剂金属等。
(热塑性树脂)
本发明使用的热塑性树脂的溶解度参数(δ)为9~12,优选9.5~11.5。溶解度参数δ根据《聚合物混合物(ポリマ一ブレンド)》,秋山三郎、井上隆、西敏夫合著,株式会社CMC,按照下式计算出。
δ=ρ·∑Fi/M
(其中,ρ是聚合物的密度,M是聚合物的重复单元结构的分子量,∑Fi是按摩尔引力常数各部分结构所固有的值)
热塑性树脂优选选自聚碳酸酯、聚酯和丙烯酸树脂中的至少一种树脂。
(聚碳酸酯)
本发明使用的聚碳酸酯优选芳香族聚碳酸酯或脂环族聚碳酸酯。聚碳酸酯也可以是2种以上聚碳酸酯的混合物。
芳香族聚碳酸酯优选主要含有下式(A)表示的重复单元。下式(A)表示的重复单元的含量优选为80~100摩尔%,更优选90~100摩尔%。其他单元是来源于脂环族二羟基化合物、脂肪族二羟基化合物的重复单元。
式(A)中,R1和R2分别独立地表示选自氢原子、卤素原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数6~20的环烷基、碳原子数6~20的环烷氧基、碳原子数6~10的芳基、碳原子数7~20的芳烷基、碳原子数6~10的芳氧基和碳原子数7~20的芳烷氧基的基团,有多个R1和R2的情况下,可以分别相同或不同。
作为R1和R2的卤素原子,可以例举氟原子、氯原子、溴原子等。作为碳原子数1~10的烷基,可以例举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。作为碳原子数1~10的烷氧基,可以例举甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基。作为碳原子数6~20的环烷基,可以例举环己基、环辛基等。作为碳原子数6~20的环烷氧基,可以例举环己氧基、环辛氧基等。作为碳原子数6~10的芳基,可以例举苯基、萘基等。作为碳原子数7~20的芳烷基,可以例举苯甲基、苯乙基等。作为碳原子数6~10的芳氧基,可以例举苯氧基等。作为碳原子数7~20的芳烷氧基,可以例举苯甲氧基等。
m和n分别独立地为1~4的整数。
W表示下式(A-1)所示结构单元中的任意一种。
式(A-1)中,R3和R4分别独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基或碳原子数1~10的烷氧基。作为碳原子数1~10的烷基,可以例举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。作为碳原子数1~10的烷氧基,可以例举甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基。
R5和R6分别独立地表示氢原子或碳原子数1~3的烷基,有多个R5和R6的情况下,可以分别相同或不同。作为碳原子数1~3的烷基,可以例举甲基、乙基、丙基等。
p表示4~12的整数。
R7和R8分别独立地表示氢原子、卤素原子或碳原子数1~3的烷基。作为卤素原子,可以例举氟原子、氯原子、溴原子等。作为碳原子数1~3的烷基,可以例举甲基、乙基、丙基等。
式(A)表示的重复单元优选是由选自2,2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、1,1-二(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4’-(间苯基ジイソピリデン)联苯酚和9,9-二(4-羟基-3-甲基苯基)芴中的至少一种衍生而成的重复单元。
式(A)表示的重复单元优选下式(A-2)表示的重复单元。
芳香族聚碳酸酯可以使二羟基化合物与碳酸酯前体反应得到。作为二羟基化合物,可以例举2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、1,1-二(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、二(4-羟基苯基)甲烷、1,1-二(4-羟基苯基)乙烷、2,2-二(4-羟基苯基)丁烷、1,1-二(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、二(4-羟基苯基)二苯基甲烷、2,2-二(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-二(3-苯基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基-3-叔丁基苯基)丙烷、9,9-二(4-羟基苯基)芴、9,9-二(4-羟基-3-甲基苯基)芴、二(4-羟基苯基)硫醚、二(4-羟基苯基)砜、1,3-二{2-(4-羟基苯基)丙基}苯、1,4-二{2-(4-羟基苯基)丙基}苯、2,2-二(4-羟基苯基)-1,1,1-3,3,3-六氟丙烷等芳香族双酚,2,2-二甲基-1,3-丙二醇、螺环二醇、1,4-环己烷二醇、1,4-环己烷二甲醇等脂肪族二羟基化合物。
其中优选以被称为双酚A的2,2-二(4-羟基苯基)丙烷作为二羟基化合物的芳香族聚碳酸酯。这些二羟基化合物可以单独使用,也可以2种以上组合使用形成共聚聚碳酸酯。另外,也可以形成部分含有对苯二甲酸和/或间苯二甲酸成分的聚酯碳酸酯使用。
作为碳酸酯前体,可以使用羰基卤、碳酸二酯或卤代甲酸酯等,具体而言,可以例举光气、二苯基碳酸酯或二羟基化合物的二卤代甲酸酯等。
(脂环族聚碳酸酯)
脂环族聚碳酸酯优选主要含有下式(B)表示的重复单元。下式(B)表示的重复单元的含量优选40~100摩尔%,更优选60~100摩尔%,进一步优选80~100摩尔%。
式(B)中,R9~R12分别独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~20的环烷基或碳原子数6~10的芳基。
作为碳原子数1~10的烷基,可以例举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。作为碳原子数6~20的环烷基,可以例举环己基、环辛基等。作为碳原子数6~10的芳基,可以例举苯基、萘基等。
脂环族聚碳酸酯可以使二羟基化合物与碳酸酯前体反应得到。脂环族聚碳酸酯可以使用下式(B-1)表示的二羟基化合物制备。
式(B-1)中,R9~R12分别独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~20的环烷基或碳原子数6~10的芳基。
作为碳原子数1~10的烷基,可以例举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。作为碳原子数6~20的环烷基,可以例举环己基、环辛基等。作为碳原子数6~10的芳基,可以例举苯基、萘基等。
作为式(B-1)表示的化合物的具体实例,可以例举下式(B-2)的异二缩甘露醇(isomannide)、下式(B-3)的イソイデイド和下式(B-4)的异脱二水山梨醇(isosorbide)。
这些醚二醇是由自然界的生命体得到的物质,是一种被称为可再生资源的物质。异脱二水山梨醇(B-4)可以通过向由淀粉得到的D-葡萄糖加氢后使之脱水得到。其他醚二醇除了原料物质以外也可以通过同样的反应得到。特别优选作为醚二醇含有异脱二水山梨醇残基的聚碳酸酯。异脱二水山梨醇是可以由淀粉等简单制备的醚二醇,资源丰富,容易获得,而且与异二缩甘露醇(B-2)和イソイデイド(B-3)相比,在制备的容易程度方面也优良。
本发明中使用的醚二醇的精制方法没有特别的限定。优选通过简单蒸馏、精馏或重结晶中的任意一种,或者这些方法的组合进行精制。
作为碳酸酯前体,可以使用羰基卤、碳酸二酯或卤代甲酸酯等,具体而言,可以例举光气、二苯基碳酸酯或二羟基化合物的二卤代甲酸酯等。
脂环族聚碳酸酯也可以含有下式(B-5)表示的重复单元。
式(B-5)中,R13是碳原子数2~12的脂肪族基团。作为碳原子数2~12的脂肪族基团,优选碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~20的环烷基。作为碳原子数1~10的烷基,可以例举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。作为碳原子数6~20的环烷基,可以例举环己基、环辛基等。
式(B-5)表示的重复单元的含量优选0~60摩尔%,更优选0~40摩尔%,进一步优选0~20摩尔%。
式(B-5)表示的重复单元可以使用下式(B-6)所示二羟基化合物作为二羟基化合物引入。
H——O——R13-O——H(B-6)
式(B-6)中,R13与上式(B-5)中的定义相同。
作为式(B-6)表示的二羟基化合物,可以例举乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇等。其中,在聚合物的合成中容易提高聚合度,另外聚合物的物理性质上显示高玻璃化温度的方面,优选1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇。另外,也可以将至少2种以上这些二醇成分组合。
另外,二醇成分也可以含有其他二醇成分。作为其他二醇成分,可以例举环己二醇、环己烷二甲醇等脂环式亚烷基二醇类,二甲醇苯、二乙醇苯等芳香族二醇,双酚类等。
聚碳酸酯可以由二羟基化合物与碳酸酯前体反应得到。作为反应方法的一个实例,可以例举界面聚合法、熔融酯交换法、碳酸酯预聚物的固相酯交换法和环状碳酸酯化合物的开环聚合法等。
由二羟基化合物和碳酸酯前体采用各种聚合法制备聚碳酸酯时,根据需要也可以使用催化剂、末端停止剂、用于防止二羟基化合物氧化的抗氧化剂等。另外,聚碳酸酯包括将三官能以上的多官能性芳香族化合物共聚得到的支链聚碳酸酯、将芳香族或脂肪族(包括脂环族)的二官能性羧酸共聚得到的聚酯碳酸酯、将二官能性醇(包括脂环族)共聚得到的共聚聚碳酸酯、以及将所述二官能性羧酸和二官能性醇一起共聚得到的聚酯碳酸酯。另外,也可以是得到的聚碳酸酯的2种以上混合得到的混合物。
作为三官能以上的多官能性芳香族化合物,可使用1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷、1,1,1-三(3,5-二甲基-4-羟基苯基)乙烷等。
含有生成支链聚碳酸酯的多官能性化合物的情况下,其比例在芳香族聚碳酸酯总量中为0.001~1摩尔%,优选0.005~0.9摩尔%,特别优选0.01~0.8摩尔%。另外,特别是在熔融酯交换法的情况下,有时作为副反应会产生支链结构,关于所述支链结构的量,在芳香族聚碳酸酯总量中为0.001~1摩尔%,优选0.005~0.9摩尔%,特别优选0.01~0.8摩尔%。另外,所述比例可以通过1H-NMR测定计算出。
脂肪族二官能性羧酸优选α,ω-二羧酸。作为脂肪族二官能性羧酸,优选例举癸二酸(癸烷二酸)、十二烷二酸、十四烷二酸、十八烷二酸、二十烷二酸等直链饱和脂肪族二羧酸,以及环己烷二羧酸等脂环族二羧酸。作为二官能性醇,脂环族二醇更合适,可以例举环己烷二甲醇、环己二醇以及三环癸烷二甲醇等。
而且,也可以使用将聚有机硅氧烷单元共聚得到的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物。
采用界面聚合法的反应通常是二羟基化合物与光气的反应,使之在酸结合剂和有机溶剂的存在下反应。作为酸结合剂,可以使用例如氢氧化钠或氢氧化钾等碱金属氢氧化物、吡啶等。作为有机溶剂,可以使用例如二氯甲烷、氯苯等卤代烃。
另外,为了促进反应,可以使用例如叔胺或季铵盐等催化剂,作为分子量调节剂,优选使用例如苯酚、对叔丁基苯酚、对异丙苯基苯酚等单官能苯酚类。作为单官能苯酚类,还可以例举癸基苯酚、十二烷基苯酚、十四烷基苯酚、十六烷基苯酚、十八烷基苯酚、二十烷基苯酚、二十二烷基苯酚和三十烷基苯酚等。这些具有比较长链的烷基的单官能苯酚类在需要提高流动性和耐水解性的情况下是有效的。反应温度通常优选0~40℃,反应时间优选数分钟~5小时,反应过程中的pH通常优选保持10以上。
采用熔融法的反应通常是二羟基化合物与碳酸二酯的酯交换反应,在惰性气体的存在下将二羟基化合物与碳酸二酯混合,使之在减压条件下通常在120~350℃下反应。阶段性地改变减压程度,最终达到133Pa以下,将生成的苯酚类除到体系外。反应时间通常为1~4小时左右。
作为碳酸二酯,可以例举二苯基碳酸酯、二萘基碳酸酯、二(联苯基)碳酸酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯和二丁基碳酸酯等,其中优选二苯基碳酸酯。
为了加快聚合速度,可以使用聚合催化剂,作为聚合催化剂,可以例举氢氧化钠或氢氧化钾等碱金属或碱土金属的氢氧化物、硼或铝的氢氧化物、碱金属盐、碱土金属盐、季铵盐、碱金属或碱土金属的醇盐、碱金属或碱土金属的有机酸盐、锌化合物、硼化合物、硅化合物、锗化合物、有机锡化合物、铅化合物、锑化合物、锰化合物、钛化合物、锆化合物等通常酯化反应或酯交换反应中使用的催化剂。催化剂可以单独使用,也可以2种以上同时使用。这些聚合催化剂的用量,相对于原料二羟基化合物1摩尔,优选在1×10-8~1×10-3当量的范围内选择,更优选在1×10-7~5×10-4当量的范围内选择。
另外,在聚合反应中,为了减少酚性的末端基团,在聚合反应的后期或者聚合反应结束后,可以加入例如2-氯苯基苯基碳酸酯、2-甲氧基羰基苯基苯基碳酸酯和2-乙氧基羰基苯基苯基碳酸酯等化合物。
而且,采用熔融酯交换法时,优选使用中和催化剂活性的失活剂。作为所述失活剂的量,相对于残留的催化剂1摩尔,优选以0.5~50摩尔的比例使用。另外,相对于聚合后的芳香族聚碳酸酯,以0.01~500ppm的比例,更优选0.01~300ppm,特别优选0.01~100ppm的比例使用。作为失活剂,优选例举十二烷基苯磺酸四丁基鏻盐等鏻盐,四乙基铵十二烷基苯甲基硫酸盐等铵盐等。
聚碳酸酯的粘度平均分子量优选8000~100000。粘度平均分子量如果小于8000,由树脂组合物制成的模制品变得非常脆,故不优选。另外,如果超过100000,则熔融流动性变差,难以获得良好的模制品。更优选10000~50000的范围。另外,粘度平均分子量是将聚碳酸酯在二氯甲烷溶液中求得的特性粘度代入マ一ク一ホウインク-樱田的式中进行计算。这时的各种系数记载在例如聚合物手册第3修订版Willey出版社(1989年)(Polymer Handbook 3rd Ed.Willey,1989)的第7~23页中。
如果使聚碳酸酯中含有氮化硼纳米管,即使少量也可以得到具有优良的热传导性,机械强度也优良的模制品。
(聚酯)
聚酯是以芳香族二羧酸作为主要的二羧酸成分,且以碳原子数2~10的脂肪族二醇、碳原子数6~10的脂环族二醇或碳原子数6~12的芳香族二醇作为主要的二醇成分的聚酯。芳香族二羧酸成分的含量优选80摩尔%以上,更优选90摩尔%以上。主要含有脂肪族二醇的情况下,碳原子数2~10的脂肪族二醇成分的含量优选80摩尔%以上,更优选90摩尔%以上。
作为芳香族二羧酸,适合使用对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、4,4’-联苯二甲酸、4,4’-联苯醚二甲酸、4,4’-联苯甲烷二甲酸、4,4’-联苯砜二甲酸、4,4’-联苯异亚丙基二甲酸、1,2-二(苯氧基)乙烷-4,4’-二甲酸、2,5-蒽二甲酸、2,6-蒽二甲酸、4,4’-对三联苯二甲酸(4,4’-p-タ一フエニレンジカルボン酸)、2,5-吡啶二甲酸等芳香族类二羧酸,可以特别优选使用对苯二甲酸、2,6-萘二甲酸。
芳香族二羧酸也可以将2种以上混合使用。另外,如果少量的话,该二羧酸也可以与己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸等脂肪族二羧酸,环己烷二羧酸等脂环族二羧酸等中的一种以上混合使用。
作为二醇,可以例举乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、二甘醇、三甘醇等脂肪族二醇,1,4-环己烷二甲醇等脂环族二醇等,2,2-二(β-羟基乙氧基苯基)丙烷等含有芳环的二醇等,以及它们的混合物等。
而且,如果少量的话,也可共聚分子量400~6000的长链二醇,即聚乙二醇、聚-1,3-丙二醇、聚-1,4-丁二醇等的1种以上。另外,本发明的芳香族聚酯可以通过导入少量的分支剂使之分支。对分支剂的种类没有限定,可以例举苯均三酸、苯偏三酸、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。
作为聚酯,可以例举聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸己二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚-1,2-二(苯氧基)乙烷-4,4’-二甲酸乙二醇酯等。
另外,还可以例举聚间苯二甲酸乙二醇酯/对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯/间苯二甲酸丁二醇酯等共聚聚酯。
其中,可以优选使用机械性质等均衡的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯及它们的混合物。另外,得到的芳香族聚酯的末端基团结构没有特别限定,除末端基团的羟基和羧基的比例几乎等量的情况以外,也可以是一方比例多的情况。另外,也可以是通过使对所述末端基团具有反应性的化合物反应等,将这些末端基团封止的聚酯。
所述芳香族聚酯可以按照常规方法,在含有钛、锗、锑等的聚合催化剂的存在下,在加热的同时使二羧酸成分与二醇成分聚合,并将副产物水或低级醇排出体系外来进行制备。作为锗类聚合催化剂,可以例举锗的氧化物、氢氧化物、卤化物、醇化物、酚盐等,更具体而言,可以例举氧化锗、氢氧化锗、四氯化锗、四甲氧基锗等。
作为有机钛化合物的聚合催化剂,作为优选的具体实例,可以例举四丁醇钛、异丙醇钛、草酸钛、乙酸钛、苯甲酸钛、偏苯三酸钛、四丁基钛酸酯与偏苯三酸酐的反应产物等。有机钛化合物的用量为其钛原子相对于构成聚对苯二甲酸丁二醇酯的酸成分,优选是3~12mg原子%的比例。另外,在本发明中,可以并用以往公知的缩聚前阶段的酯交换反应中使用的锰、锌、钙、镁等的化合物,并且也可以在酯交换反应结束后,通过磷酸或亚磷酸的化合物等使所述催化剂失活进行缩聚。
芳香族聚酯的制备方法可以是分批式、连续聚合式中的任意一种方法。另外,对芳香族聚酯的分子量没有特别限定,以邻氯苯酚作为溶剂,在35℃下测定的对比粘度为0.6~3.0,优选0.65~2.5,更优选0.7~2.0。
(丙烯酸树脂)
作为丙烯酸树脂的具体实例,可以例举甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸氯甲酯、丙烯酸氯甲酯、甲基丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸2-氯乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸3-羟基丙酯、丙烯酸3-羟基丙酯、甲基丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯、丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯、甲基丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯、或丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯等单体的聚合物,或者上述单体的共聚物(copolymer)。
其中,作为本发明使用的丙烯酸树脂,优选将甲基丙烯酸甲酯51~100重量%,以及可以与甲基丙烯酸甲酯共聚的含有不饱和键的1种以上共聚单体0~49重量%共聚得到的甲基丙烯酸共聚物。
作为上述具体实例,可以例举聚甲基丙烯酸甲酯、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸正丙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸正丙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸叔丁酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸叔丁酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸正己酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸正己酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸环己酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸环己酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸氯甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸氯甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-氯乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2-氯乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2-羟基乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸3-羟基丙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/聚丙烯酸3-羟基丙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯/丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/α-甲基苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯/一氯苯乙烯)等。其中,优选甲基丙烯酸甲酯的聚合物--聚甲基丙烯酸甲酯、主链中含有环结构的共聚物--聚(甲基丙烯酸甲酯/马来酸酐)、聚(甲基丙烯酸甲酯/马来酰亚胺)、含有戊二酸酐单元的丙烯酸树脂(聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸)的分子内环化反应物),更优选聚甲基丙烯酸甲酯。这些丙烯酸树脂可以单独使用,或者使用2种以上。
丙烯酸树脂的重均分子量优选5000~2000000。重均分子量如果小于5000,由树脂组合物制成的模制品变得极脆,故不优选。另外,如果超过2000000,则熔融流动性变差,难以获得良好的模制品。更优选10000~1500000的范围。
<树脂组合物的制造方法>
本发明的树脂组合物可以通过将氮化硼纳米管和热塑性树脂混合进行制备。混合可以通过熔融混合或者溶液混合进行。
也就是说,本发明的树脂组合物可以将氮化硼纳米管熔融混合到热塑性树脂中进行制备(方法a)。熔融混合的方法没有特别限定,可以使用单轴或双轴挤出机、捏合机、ラボプラストミル等混合。
另外,本发明的树脂组合物可以将含有氮化硼纳米管和溶剂的溶液与热塑性树脂混合后,除去溶剂进行制备(方法b)。
作为溶剂,优选可以溶解热塑性树脂的溶剂。具体而言,可以例举二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺等。
混合时,可以通过对氮化硼纳米管在溶剂中进行珠磨(ビ一ズミル)处理,或者实施超声波处理、实施强剪切处理,从而提高氮化硼纳米管的分散性。
这样配制的树脂组合物,为了进一步提高分散性,可以进行熔融混炼。混炼方法没有特别限定,可以使用单轴ル一ダ一、双轴ル一ダ一和捏合机进行。熔融混炼的温度是比树脂成分熔融的温度高5~100℃的温度。如果温度过高,则会出现树脂分解或异常反应,故不优选。另外,混炼处理时间至少为0.5~15分钟,优选1~10分钟。
另外,作为氮化硼纳米管,也可以使用被共轭高分子包覆的氮化硼纳米管。包覆可以不使用溶剂,通过将氮化硼纳米管添加到熔融的共轭高分子中混合来进行(方法1)。另外,包覆也可以将氮化硼纳米管与共轭高分子在溶解共轭高分子的溶剂中分散混合进行(方法2)。
在方法2中,作为使氮化硼纳米管分散的方法,可以采用超声波或各种搅拌方法。作为搅拌方法,也可以采用匀浆器等高速搅拌或者立式球磨机、球磨机等的搅拌方法。
作为溶剂,优选溶解共轭高分子的溶剂。具体而言,可以例举二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺等。
本发明的树脂组合物优选颗粒形状。颗粒可以是圆柱、棱柱和球状等一般的形状,更适合为圆柱。所述圆柱的直径优选1~5mm,更优选1.5~4mm,进一步优选2~3.3mm。另一方面,圆柱的长度优选1~30mm,更优选2~5mm,进一步优选2.5~3.5mm。
另外,本发明的树脂组合物也可以含有其他树脂、弹性体、无机填充材料、阻燃剂、稳定剂、抗氧化剂、紫外线防止剂、光稳定剂、上蓝剂(ブル一イング剤)、染料、颜料等。
(其他树脂、弹性体)
本发明的树脂组合物也可以含有其他树脂或弹性体。作为所述其他树脂,可以例举聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚氨酯、聚硅氧烷、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃,聚苯乙烯、丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS树脂)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS树脂)、酚树脂、环氧树脂等树脂。
另外,作为弹性体,可以例举异丁烯/异戊二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶、丙烯酸类弹性体、聚酯类弹性体、聚酰胺类弹性体、核壳型弹性体MBS(甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丁二烯)橡胶、MAS(甲基丙烯酸甲酯/丙烯腈/苯乙烯)橡胶等。
其他树脂或弹性体相对于热塑性树脂100重量份,优选使用50重量份以下,更优选40重量份以下,进一步优选30重量份以下。另一方面,配合其他树脂或弹性体的情况下,其下限优选1重量份。
(无机填充材料)
本发明的树脂组合物可以含有无机填充材料。作为无机填充材料,可以例举玻璃纤维、玻璃磨碎纤维、玻璃珠、玻璃片、玻璃粉等玻璃填充剂。
其中,作为玻璃,并不特别限于A玻璃、C玻璃、E玻璃等玻璃组成,根据情况也可以含有TiO2、Zr2O、BeO、CeO2、SO3、P2O5等成分。但更优选的是,E玻璃(无碱玻璃)在不会给热塑性树脂带来不良影响方面优选。
玻璃纤维是采用各种方法将熔融玻璃拉伸的同时骤冷,形成规定的纤维状得到的物质。对于所述情况下的骤冷和拉伸条件没有特别的限定。另外,断面形状除一般的正圆形以外,也可以使用将正圆形的纤维平行重叠得到的物质所代表的各种异形断面形状的玻璃纤维。而且,也可以是正圆形与异形断面形状混合的玻璃纤维。
玻璃纤维的平均纤维径为1~25μm,优选5~17μm。使用平均纤维径低于1μm的玻璃纤维,会破坏成型加工性,使用平均纤维径大于25μm的玻璃纤维,会破坏外观,加强效果也不充分。
另外,作为无机填充材料,还可以例举六方晶氮化硼粒子、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、碳化硅晶须、氮化硅晶须等晶须、碳酸钙、碳酸镁、白云石、二氧化硅、硅藻土、氧化铝、氧化铁、氧化锌、氧化镁、硫酸钙、硫酸镁、亚硫酸钙、滑石、粘土、云母、高岭土、石棉、硅酸钙、蒙脱石、膨润土、硅灰石、石墨、铁粉、铅粉、铝粉等。本发明的树脂组合物除氮化硼纳米管以外,也可以含有六方晶氮化硼粒子。六方晶氮化硼粒子的含量相对于热塑性树脂100重量份,优选为0.01~20重量份。
所述无机填充材料优选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等进行了表面处理的填充材料。特别优选硅烷偶联剂。采用这种表面处理,通过抑制热塑性树脂的分解,同时进一步提高密合性,可以获得进一步改善了作为本发明目的的机械特性的产品。
(阻燃剂)
本发明的树脂组合物可以含有阻燃剂。作为阻燃剂,可以例举卤代双酚A的聚碳酸酯型阻燃剂、有机盐类阻燃剂、卤代芳香族磷酸酯型阻燃剂、芳香族磷酸酯类阻燃剂等。这些阻燃剂可以使用1种以上。
作为卤代双酚A的聚碳酸酯型阻燃剂,可以例举四溴双酚A的聚碳酸酯型阻燃剂、四溴双酚A与双酚A的共聚聚碳酸酯型阻燃剂等。
作为有机盐类阻燃剂,可以例举二苯砜-3,3’-二磺酸二钾、二苯砜-3-磺酸钾、2,4,5-三氯苯磺酸钠、2,4,5-三氯苯磺酸钾、二(2,6-二溴-4-枯基苯基)磷酸钾、二(4-枯基苯基)磷酸钠、二(对甲苯磺酰)亚胺钾(ビス(p-トルエンスルホン)イミドカリウム)、二(二苯基磷酰)亚胺钾(ビス(ジフエニルリン酸)イミドカリウム)、二(2,4,6-三溴苯基)磷酸钾、二(2,4-二溴苯基)磷酸钾、二(4-溴苯基)磷酸钾、二苯基磷酸钾、二苯基磷酸钠、全氟丁磺酸钾、月桂基硫酸钠或钾、十六烷基硫酸钠或钾等。对于有机盐类阻燃剂的含量,热塑性树脂每100重量份优选为0.0001~0.5重量份,更优选0.001~0.2重量份,进一步优选0.003~0.15重量份。
作为卤代芳香族磷酸酯型阻燃剂,可以例举三(2,4,6-三溴苯基)磷酸酯、三(2,4-二溴苯基)磷酸酯、三(4-溴苯基)磷酸酯等。
作为芳香族磷酸酯类阻燃剂,可以例举三苯基磷酸酯、三(2,6-二甲苯基)磷酸酯、四(2,6-二甲苯基)间苯二酚二磷酸酯、四(2,6-二甲苯基)氢醌二磷酸酯、四(2,6-二甲苯基)-4,4’-联苯酚二磷酸酯、四苯基间苯二酚二磷酸酯、四苯基氢醌二磷酸酯、四苯基-4,4’-联苯酚二磷酸酯等。对于卤代芳香族磷酸酯型阻燃剂和芳香族磷酸酯类阻燃剂的含量,热塑性树脂每100重量份,优选为0.1~25重量份,更优选1~20重量份,进一步优选为2~18重量份。
(稳定剂)
本发明的树脂组合物可以含有稳定剂。作为稳定剂,可以例举亚磷酸、磷酸、亚膦酸、膦酸和它们的酯等作为热塑性树脂的热稳定剂已知的稳定剂。
作为亚磷酸酯化合物,可以例举三苯基亚磷酸酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、三癸基亚磷酸酯、三辛基亚磷酸酯、三(十八烷基)亚磷酸酯、二癸基单苯基亚磷酸酯、二辛基单苯基亚磷酸酯、二异丙基单苯基亚磷酸酯、单丁基二苯基亚磷酸酯、单癸基二苯基亚磷酸酯、单辛基二苯基亚磷酸酯、2,2-亚甲基二(4,6-二叔丁基苯基)辛基亚磷酸酯、三(二乙基苯基)亚磷酸酯、三(二异丙基苯基)亚磷酸酯、三(二正丁基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(2,6-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、二(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二(2,6-二叔丁基-4-乙基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、苯基双酚A季戊四醇二亚磷酸酯、二(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二环己基季戊四醇二亚磷酸酯等。
而且,作为其他亚磷酸酯化合物,也可以使用与二羟基化合物类反应,具有环状结构的亚磷酸酯。可以例举2,2’-亚甲基二(4,6-二叔丁基苯基)(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2,2’-亚甲基二(4,6-二叔丁基苯基)(2-叔丁基-4-甲基苯基)亚磷酸酯、2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基苯基)(2-叔丁基-4-甲基苯基)亚磷酸酯、2,2’-亚乙基二(4-甲基-6-叔丁基苯基)(2-叔丁基-4-甲基苯基)亚磷酸酯等。
作为磷酸酯化合物,可以例举磷酸三丁酯、磷酸三甲酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三氯苯酯、磷酸三乙酯、磷酸二苯基甲苯酯、磷酸二苯基单邻联苯基(オルソキセニル)酯、磷酸三丁氧基乙酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸二异丙酯等,优选磷酸三苯酯、磷酸三甲酯。
作为亚膦酸酯化合物,可以例举四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-3,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,6-二叔丁基苯基)-4,4’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,6-二叔丁基苯基)-4,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、四(2,6-二叔丁基苯基)-3,3’-亚联苯基二亚膦酸酯、二(2,4-二叔丁基苯基)-4-苯基-苯基亚膦酸酯、二(2,4-二叔丁基苯基)-3-苯基-苯基亚膦酸酯、二(2,6-二正丁基苯基)-3-苯基-苯基亚膦酸酯、二(2,6-二叔丁基苯基)-4-苯基-苯基亚膦酸酯、二(2,6-二叔丁基苯基)-3-苯基-苯基亚膦酸酯等,优选四(二叔丁基苯基)-亚联苯基二亚膦酸酯、二(二叔丁基苯基)-苯基-苯基亚膦酸酯,更优选四(2,4-二叔丁基苯基)-亚联苯基二亚膦酸酯、二(2,4-二叔丁基苯基)-苯基-苯基亚膦酸酯。所述亚膦酸酯化合物优选可以与上述具有2个以上烷基取代的芳基的亚磷酸酯化合物同时使用。
作为膦酸酯化合物,可以例举苯膦酸二甲酯、苯膦酸二乙酯和苯膦酸二丙酯等。
上述磷类稳定剂,不仅可以使用1种,也可以2种以上混合使用。上述磷类稳定剂中,优选亚磷酸酯化合物或亚膦酸酯化合物。特别优选三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-亚联苯基二亚膦酸酯、以及二(2,4-二叔丁基苯基)-苯基-苯基亚膦酸酯。另外,这些稳定剂与磷酸酯化合物同时使用也是优选方式。
(抗氧化剂)
本发明的树脂组合物可以含有抗氧化剂。作为抗氧化剂,可以例举受阻酚类抗氧化剂。作为受阻酚类抗氧化剂,可以例举α-生育酚、丁基羟基甲苯、芥子醇、维生素E、正十八烷基-β-(4’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基(フエル))丙酸酯、2-叔丁基-6-(3’-叔丁基-5’-甲基-2’-羟基苯甲基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,6-二叔丁基-4-(N,N-二甲基氨基甲基)苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基膦酸酯二乙基酯、2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基二(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚甲基二(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-环己基苯酚)、2,2’-二亚甲基-二(6-α-甲基-苯甲基-对甲酚)、2,2’-亚乙基-二(4,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚丁基-二(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚丁基二(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、三乙二醇-N-二-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、1,6-己二醇二[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、二[2-叔丁基-4-甲基6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯甲基)苯基]对苯二甲酸酯、3,9-二{2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、4,4’-硫代二(6-叔丁基-间甲酚)、4,4’-硫代二(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-硫代二(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、二(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)硫醚、4,4’-二-硫代二(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-三-硫代二(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2-硫代二亚乙基二-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4-二(正辛硫基)-6-(4-羟基-3’,5’-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、N,N’-六亚甲基二-(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、N,N’-二[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]肼、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)异氰脲酸酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基)异氰脲酸酯、1,3,5-三2[3(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基]乙基异氰脲酸酯、以及四[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷等。抗氧化剂可以单独或者2种以上组合使用。
抗氧化剂的含量相对于热塑性树脂100重量份,优选0.001~0.5重量份,更优选0.005~0.3重量份,进一步优选0.01~0.2重量份。
(紫外线吸收剂)
本发明的树脂组合物可以含有紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂,可以例举二苯甲酮类、苯并三唑类、羟基苯基三嗪类、环状亚胺酸酯类的紫外线吸收剂。
作为二苯甲酮类的紫外线吸收剂,可以例举2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-苯甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-亚硫酰基(スルホキシ)二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-亚硫酰基三氢化(スルホキシトリハイドライドレイト)二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基-5-钠亚硫酰基(ソジウムスルホキシ)二苯甲酮、二(5-苯甲酰基-4-羟基-2-甲氧基苯基)甲烷、2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮、以及2-羟基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮等。
作为苯并三唑类的紫外线吸收剂,可以例举2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二枯基苯基)苯基苯并三唑、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2,2’-亚甲基二[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚]、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-4-辛氧基苯基)苯并三唑、2,2’-亚甲基双(4-枯基-6-苯并三唑苯基)、2,2’-对亚苯基二(1,3-苯并噁嗪-4-酮)、以及2-[2-羟基-3-(3,4,5,6-四氢苯二甲酰亚氨基甲基)-5-甲基苯基]苯并三唑、以及2-(2’-羟基-5-甲基丙烯酰氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑和可与该单体共聚的乙烯基类单体的共聚物、或2-(2’-羟基-5-丙烯酰氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑和可与该单体共聚的乙烯基类单体的共聚物等具有2-羟基苯基-2H-苯并三唑骨架的聚合物等。
作为羟基苯基三嗪类的紫外线吸收剂,可以例举2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-己氧基苯酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-甲氧基苯酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-乙氧基苯酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-丙氧基苯酚、以及2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-丁氧基苯酚等。而且,还可以例举2-(4,6-二(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-己氧基苯酚等将上述例举的化合物中的苯基换成2,4-二甲基苯基得到的化合物。
作为环状亚胺酸酯类的紫外线吸收剂,可以例举2,2’-对亚苯基二(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2,2’-间亚苯基二(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、以及2,2’-p,p’-二亚苯基(ジフエニレン)二(3,1-苯并噁嗪-4-酮)等。
紫外线吸收剂可以单独使用,或以2种以上的混合物使用。紫外线吸收剂的含量相对于热塑性树脂100重量份,优选0.0005~3重量份,更优选0.01~2重量份,进一步优选0.02~1重量份。
(光稳定剂)
另外,本发明的树脂组合物可以含有光稳定剂。作为光稳定剂,是受阻胺类的光稳定剂。作为受阻胺类的光稳定剂,可以例举二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四甲酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四甲酸酯、聚{[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基哌啶基)亚氨基]}、以及聚甲基丙基3-氧-[4-(2,2,6,6-四甲基)哌啶基]硅氧烷等。
光稳定剂可以单独使用,或以2种以上的混合物使用。光稳定剂的用量相对于热塑性树脂100重量份,优选0.0005~3重量份,更优选0.01~2重量份,进一步优选0.02~1重量份,特别优选0.05~0.5重量份。
(上蓝剂)
本发明的树脂组合物可以含有上蓝剂。上蓝剂优选在树脂组合物中使用0.05~3ppm(重量比例)。上蓝剂对于消除模制品的黄色有效。特别是赋予了耐候性的模制品的情况下,由于使用了一定量的紫外线吸收剂,因紫外线吸收剂的作用和颜色,模制品容易带有黄色,为了赋予模制品自然的透明感,使用上蓝剂是有效的。
这里所说的上蓝剂是指通过吸收橙色至黄色的光线,呈现蓝色至紫色的着色剂,特别优选染料。上蓝剂的含量在树脂组合物中为0.5~2.5ppm,更优选0.5~2ppm的范围。
作为上蓝剂,例如有Bayer公司的マクロレツクスバイオレツトB和マクロレツクスブル一RR、Sand公司的テラゾ一ルブル一RLS、以及有本化学工业公司的プラストブル一8580等。
(染料、颜料)
本发明的树脂组合物在不损害发明目的的范围内可以含有染料、颜料。作为优选的染料,可以例举苝类染料、香豆素类染料、硫靛类染料、蒽醌类染料、噻吨酮类染料、普鲁士蓝等亚铁氰化物、芘酮橙(ペリノン)类染料、喹啉类染料、喹吖啶酮类染料、二噁嗪类染料、异吲哚啉酮类染料、酞菁类染料等。这些染料的用量是热塑性树脂每100重量份优选0.0001~1重量份,更优选0.0005~0.5重量份。
(其他添加剂)
本发明的树脂组合物中根据目的可以适当含有润滑剂、脱模剂、发泡剂、交联剂、着色剂、流动改善剂、抗菌剂、光催化剂类防污剂、光致变色剂等。
<模制品>
本发明包括上述树脂组合物形成的模制品。作为模制品,可以例举薄膜、片材等。模制品可以将上述树脂组合物成型进行制造。
作为成型方法,有挤压成型、注射成型、吹塑成型等。挤压成型可以通过将熔融状态的树脂组合物由塑模挤出进行。另外,将含有树脂组合物和溶剂的胶浆在支撑体上流延,浇铸至特定厚度以后,除去溶剂,可以制造薄膜、片材。
实施例
以下结合实施例更具体地说明本发明,但本发明并不限于这些实施例的记载。
1.物理性质的测定
(1)热传导度测定
热传导度采用探针法(非稳定红外线法),使用迅速热传导率测定仪(KEMTHERM QTM-D3型,京都电子工业(株)制)进行测定。具体而言,将样品置于已知热传导率的标准样品上,将表观的热传导率按照下式相对于标准样品的热传导率(对数)制图,通过内插求出偏差为0时的热传导率,导出样品的热传导率。
偏差={(未知样品的表观热传导率)-(标准样品的热传导率)}/(标准样品的热传导率)
(2)溶解度参数(δ)
溶解度参数δ根据已知方法(“聚合物混合物(ポリマ一ブレンド)”,秋山三郎、井上隆、西敏夫合著,株式会社CMC),按照下式计算出。
δ=ρ·∑Fi/M
(其中,ρ是聚合物的密度,M是聚合物的重复单元结构的分子量,∑Fi是按摩尔引力常数各部分结构所固有的值)
2.材料
实施例、比较例中使用的氮化硼纳米管、树脂等如下所示。
(1)氮化硼纳米管(BNNT)
氮化硼纳米管使用参考例1制备的氮化硼纳米管。
(2)六方晶氮化硼粒子
六方晶氮化硼粒子使用Aldrich制粒径1μm的六方晶氮化硼粒子。
(3)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
聚甲基丙烯酸甲酯使用三菱Rayon(株)制的聚甲基丙烯酸甲酯(ACRYPET VH001,熔体流动速率2.0g/10分钟,重均分子量约1000000,δ=9.5)。
(4)聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯使用帝人化成(株)制的聚碳酸酯树脂(AD5503,熔体流动速率54g/10分钟,粘度平均分子量约15000,δ=10.6)。
(5)脂环式聚碳酸酯(Ac-PC)
使用参考例3得到的脂环式聚碳酸酯(δ=11.5)。
(6)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)
使用参考例4得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯(δ=10.7)。
(7)聚乙烯
聚乙烯使用三井化学(株)制的聚乙烯(Hizex5000S,熔体流动速率0.82g/10分钟,重均分子量约100000,δ=8.4)。
(8)聚酰胺6,6
使用参考例2得到的聚酰胺6,6(δ=13.5)。
参考例1氮化硼纳米管的制备
在氮化硼制的坩埚中按1∶1的摩尔比加入硼和氧化镁,用高频率诱导加热炉将坩埚加热至1300℃。硼与氧化镁反应,生成气体状的氧化硼(B2O2)和镁的蒸气。通过氩气将该产物移送至反应室,将温度维持在1100℃,导入氨气。氧化硼与氨反应,生成氮化硼。将1.55g的混合物充分加热,使副反应产物蒸发,由反应室的壁得到310mg白色固体。接着,用浓盐酸洗涤得到的白色固体,用离子交换水洗涤至中性后,在60℃下减压干燥,得到氮化硼纳米管(BNNT)。得到的BNNT是平均直径为27.6nm,平均长度为2460nm的管状。
参考例2聚酰胺6,6的制备
在设置有氮气导入管的三颈烧瓶中,将己二酸438重量份与六亚甲基二胺354重量份混合,对内部进行脱气,用氮气置换。然后,通过在常压下在220℃搅拌反应1小时,接着在280℃搅拌反应4小时,随着水的馏出进行聚合反应。聚合结束后,冷却至室温,然后收集内容物。以苯酚/1,1,2,2-四氯乙烷混合溶剂(重量比6/4)作为溶剂,在温度35℃、浓度1.2g/dl的条件下测定的对比粘度为2.05。δ为13.5。
参考例3脂环式聚碳酸酯的制备
将预先进行简单蒸馏精制过的异脱二水山梨醇(Roquette公司制,Na、Fe、Ca的含量:0.6ppm)25.0kg(171mol)以及碳酸二苯酯(Na、Fe、Ca的含量:0.4ppm)36.7kg(171mol)加入到带有搅拌装置的SUS316制原料溶解槽中,在氮气环境下在套管温度150℃下使之溶解。接着,将原料熔液送入具备蒸馏塔、搅拌装置和冷凝器的SUS316制第一反应槽中,并加入2,2-二(4-羟基苯基)丙烷二钠盐11.6mg(4.28×10-5摩尔)和氢氧化四甲铵6.24g(1.71×10-2摩尔)作为聚合催化剂,在搅拌条件下将反应槽内减压至30mmHg,并升温至200℃,在蒸馏除去生成的苯酚的同时进行反应。苯酚的馏出量达到期望值时,将反应液送入具备无回流功能的蒸馏管、搅拌装置、聚合物排出口的SUS316制第二反应槽中,将反应槽内缓慢减压至30mmHg后,升温使釜内温度达到245℃。再使反应槽内减压,当搅拌反应液所需的电功率值达到期望值时停止反应,回收由排出口生成的聚合物。关于得到的脂环式聚碳酸酯(Ac-PC),在二氯甲烷溶剂中,温度20℃,浓度0.7g/dl下测定的对比粘度为0.61。δ为11.5。
参考例4聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备
将400重量份的对苯二甲酸二羟乙基酯和三氧化锑0.14重量份加入到三颈烧瓶中,在200℃下开始反应。用30分钟升温至250℃,然后用1小时将体系内的压力由常压减压至30mmHg,再用10分钟进行升温、减压,最终达到280℃、0.3mmHg。通过使之在该条件下进行聚合反应3小时,得到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。以苯酚/1,1,2,2-四氯乙烷混合溶剂(重量比6/4)作为溶剂,在温度35℃、浓度1.2g/dl的条件下测定的对比粘度为1.05。δ为10.7。
实施例1聚甲基丙烯酸甲酯(δ=9.5)
将参考例1得到的2重量份的氮化硼纳米管添加到100重量份的四氢呋喃中,用超声波浴处理4小时,配制分散液。
在得到的分散液中添加聚甲基丙烯酸甲酯2重量份,用超声波浴处理30分钟后,氮化硼纳米管的分散性飞跃提高。接着,继续添加同样的聚甲基丙烯酸甲酯6重量份,在40℃下进行搅拌,直到聚甲基丙烯酸甲酯溶解。
使用800μm的刮刀将得到的胶浆浇铸在玻璃基板上以后,在50℃下干燥1小时,在80℃下干燥1小时。接着,将干燥的片材投入到离子交换水中,由玻璃基板上剥离,洗涤1小时。将得到的片材固定在金属框上,在30mmHg的条件下,在80℃减压干燥1小时,在100℃下减压干燥1小时,再在150℃、50kgf下冲压成型5分钟,得到厚121μm的试件。测定试件的热传导度,结果为2.5W/mK。
实施例2聚碳酸酯(δ=10.6)
将参考例1得到的2重量份的氮化硼纳米管添加到100重量份的氯仿中,用超声波浴处理4小时,配制分散液。
在得到的分散液中添加聚碳酸酯2重量份,用超声波浴处理30分钟后,氮化硼纳米管的分散性飞跃提高。接着,继续添加同样的聚碳酸酯6重量份,在30℃下进行搅拌,直到聚碳酸酯溶解。
使用800μm的刮刀将得到的胶浆浇铸在玻璃基板上以后,在50℃下干燥1小时,在80℃下干燥1小时。接着,将干燥的片材投入到离子交换水中,由玻璃基板上剥离薄膜,洗涤1小时。将得到的片材固定在金属框上,在30mmHg的条件下,在80℃减压干燥1小时,在100℃下减压干燥1小时,再在200℃、50kgf下冲压成型5分钟,得到厚125μm的试件。测定试件的热传导度,结果为2.9W/mK。
实施例3脂环式聚碳酸酯(δ=11.5)
将参考例1得到的2重量份的氮化硼纳米管添加到100重量份的氯仿中,用超声波浴处理4小时,配制分散液。
在得到的分散液中添加脂环式聚碳酸酯2重量份,用超声波浴处理30分钟后,氮化硼纳米管的分散性飞跃提高。接着,继续添加同样的脂环式聚碳酸酯6重量份,在30℃下进行搅拌,直到脂环式聚碳酸酯溶解。
使用800μm的刮刀将得到的胶浆浇铸在玻璃基板上以后,在50℃下干燥1小时,在80℃下干燥1小时。接着,将干燥的片材投入到离子交换水中,由玻璃基板上剥离,洗涤1小时。将得到的片材固定在金属框上,在30mmHg的条件下,在80℃减压干燥1小时,在100℃下减压干燥1小时,再在200℃、50kgf下冲压成型5分钟,得到厚122μm的试件。测定试件的热传导度,结果为2.8W/mK。
实施例4聚甲基丙烯酸甲酯(δ=9.5)
将参考例1得到的1重量份的氮化硼纳米管和市售的六方晶氮化硼粒子(Aldrich制,平均粒径1μm)1重量份添加到100重量份的四氢呋喃中,用超声波浴处理4小时,配制分散液。
在得到的分散液中添加聚甲基丙烯酸甲酯2重量份,用超声波浴处理30分钟后,氮化硼纳米管和六方晶氮化硼粒子的分散性飞跃提高。接着,继续添加同样的聚甲基丙烯酸甲酯6重量份,在40℃下进行搅拌,直到聚甲基丙烯酸甲酯溶解。
使用800μm的刮刀将得到的胶浆浇铸在玻璃基板上以后,在50℃下干燥1小时,在80℃下干燥1小时。接着,将干燥的片材投入到离子交换水中,由玻璃基板上剥离,洗涤1小时。将得到的片材固定在金属框上,在30mmHg的条件下,在80℃减压干燥1小时,在100℃下减压干燥1小时,再在150℃、50kgf下冲压成型5分钟,得到厚119μm的试件。测定试件的热传导度,结果为2.3W/mK。
实施例5聚碳酸酯(δ=10.6)
将参考例1得到的1重量份的氮化硼纳米管和市售的六方晶氮化硼粒子(Aldrich制,平均粒径1μm)1重量份添加到100重量份的氯仿中,用超声波浴处理4小时,配制分散液。
在得到的分散液中添加聚碳酸酯2重量份,用超声波浴处理30分钟后,氮化硼纳米管和六方晶氮化硼粒子的分散性飞跃提高。接着,继续添加同样的聚碳酸酯(δ=10.6)6重量份,在40℃下进行搅拌,直到聚碳酸酯溶解。
使用800μm的刮刀将得到的胶浆浇铸在玻璃基板上以后,在50℃下干燥1小时,在80℃下干燥1小时。接着,将干燥的片材投入到离子交换水中,由玻璃基板上剥离,洗涤1小时。将得到的片材固定在金属框上,在30mmHg的条件下,在80℃减压干燥1小时,在100℃下减压干燥1小时,再在200℃、50kgf下冲压成型5分钟,得到厚121μm的试件。测定试件的热传导度,结果为2.6W/mK。
实施例6脂环式聚碳酸酯(δ=11.5)
将参考例1得到的1重量份的氮化硼纳米管和市售的六方晶氮化硼粒子(Aldrich制,平均粒径1μm)1重量份添加到100重量份的氯仿中,用超声波浴处理4小时,配制分散液。
在得到的分散液中添加脂环式聚碳酸酯2重量份,用超声波浴处理30分钟后,氮化硼纳米管和六方晶氮化硼粒子的分散性飞跃提高。接着,继续添加同样的脂环式聚碳酸酯6重量份,在40℃下进行搅拌,直到脂环式聚碳酸酯溶解。
使用800μm的刮刀将得到的胶浆浇铸在玻璃基板上以后,在50℃下干燥1小时,在80℃下干燥1小时。接着,将干燥的片材投入到离子交换水中,由玻璃基板上剥离,洗涤1小时。将得到的片材固定在金属框上,在30mmHg的条件下,在80℃减压干燥1小时,在100℃下减压干燥1小时,再在200℃、50kgf下冲压成型5分钟,得到厚120μm的试件。测定试件的热传导度,结果为2.7W/mK。
实施例7聚对苯二甲酸乙二醇酯(δ=10.7)
使用30mmф同方向旋转双轴挤压机(池贝铁工(株)制,PCM30),将参考例1得到的100重量份的氮化硼纳米管与参考例4制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯900重量份,在聚合物温度280℃、平均滞留时间约5分钟的条件下熔融混炼,将其制成颗粒。接着,使用注射成型机(名机制作所(株)M-50B),在气缸温度280℃、金属模温度50℃下进行注射成型,得到2mm厚的试件。测定试件的热传导度,结果为2.85W/mK。
比较例1
除不使用氮化硼纳米管,使用聚甲基丙烯酸甲酯(δ=9.5)10重量份以外,与实施例1同样制造聚甲基丙烯酸甲酯的试件。试件的厚度为125μm。测定试件的热传导度,结果为0.18W/mK。
比较例2
除不使用氮化硼纳米管,使用聚碳酸酯(δ=10.6)10重量份以外,与实施例2同样制造聚碳酸酯的试件。试件的厚度为121μm。测定试件的热传导度,结果为0.19W/mK。
比较例3
除不使用氮化硼纳米管,使用脂环式聚碳酸酯(δ=11.5)10重量份以外,与实施例3同样制造脂环式聚碳酸酯的试件。试件的厚度为118μm。测定试件的热传导度,结果为0.22W/mK。
比较例4
除使用市售的六方晶氮化硼粒子(Aldrich制,粒径1μm)2重量份代替氮化硼纳米管2重量份以外,与实施例1同样制造含有六方晶氮化硼粒子的聚甲基丙烯酸甲酯(δ=9.5)的试件。试件的厚度为125μm。测定试件的热传导度,结果为0.88W/mK。
比较例5
除使用市售的六方晶氮化硼粒子(Aldrich制,粒径1μm)2重量份代替氮化硼纳米管2重量份以外,与实施例2同样制造含有六方晶氮化硼粒子的聚碳酸酯(δ=10.6)的试件。试件的厚度为121μm。测定试件的热传导度,结果为0.9W/mK。
比较例6
除使用市售的六方晶氮化硼粒子(Aldrich制,粒径1μm)2重量份代替氮化硼纳米管2重量份以外,与实施例3同样制造含有六方晶氮化硼粒子的脂环式聚碳酸酯(δ=11.5)的试件。试件的厚度为118μm。测定试件的热传导度,结果为0.85W/mK。
比较例7
使用30mmф同方向旋转双轴挤压机(池贝铁工(株)制,PCM30),将参考例1得到的100重量份的氮化硼纳米管与聚乙烯(δ=8.4)900重量份,在聚合物温度200℃、平均滞留时间约5分钟的条件下熔融混炼,将其制成颗粒。接着,使用注射成型机(名机制作所(株)M-50B),在气缸温度200℃、金属模温度30℃下进行注射成型,得到2mm厚的成型试件。测定试件的热传导度,结果为1.5W/mK。
比较例8
使用30mmф同方向旋转双轴挤压机(池贝铁工(株)制,PCM30),将参考例1得到的100重量份的氮化硼纳米管与参考例2合成的聚酰胺6,6(δ=13.5)900重量份,在聚合物温度270℃、平均滞留时间约5分钟的条件下熔融混炼,将其制成颗粒。接着,使用注射成型机(名机制作所(株)M-50B),在气缸温度270℃、金属模温度30℃下进行注射成型,得到2mm厚的成型试件。测定试件的热传导度,结果为1.4W/mK。
这些结果如表1和表2所示。
发明效果
如果使氮化硼纳米管(BNNT)在聚酰胺中分散,则BNNT以纳米水平分散于聚酰胺中,BNNT之间的凝集少。另一方面,如果使BNNT在溶解度参数(δ)为9~12的热塑性树脂中分散,则BNNT在介观(メソスコピツク)区域凝集。因此,推测如果使用BNNT可以适度凝集的具有规定溶解度参数(δ)的热塑性树脂,可以得到热传导性优良的树脂组合物。一般热塑性树脂的热传导度为0.2W/mK以下,而本发明的树脂组合物的热传导度超过2W/mK。由此可知本发明的树脂组合物的热传导性很显著。
因此,本发明的树脂组合物及其模制品热传导性优良。而且,本发明的模制品在机械物理性质、尺寸稳定性方面优良。另外,按照本发明的制备方法,可以制备能形成机械物理性质、尺寸稳定性和热传导性优良的模制品的树脂组合物。
工业实用性
本发明的树脂组合物按照任意的成型方法,可以成型为所需的形状,可以适用于机械部件、产业材料、电气电子用途等。