CN105339420B - 阻燃性和导电性优异的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子以及导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体 - Google Patents
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Abstract
利用使导电性聚丙烯系树脂粒子发泡而成的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子能够得到导电性优异且即便不使用阻燃剂也能提高阻燃性的聚丙烯系树脂模内发泡成型体,在该导电性聚丙烯系树脂组合物中,相对于聚丙烯系树脂100重量份,含有11重量份~25重量份的导电性炭黑,且该导电性聚丙烯系树脂组合物在负载5000g、230±0.2℃的条件下测得的熔体指数为1.0g/10分钟~4.0g/10分钟。
Description
技术领域
本发明涉及用于缓冲包装材料、电波吸收材料等的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子以及导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体。
背景技术
使用聚丙烯系树脂发泡粒子而得的聚丙烯系树脂模内发泡成型体具有模内发泡成型体的优点,即形状的任意性、缓冲性、轻量性、隔热性等特征。另外,与使用聚苯乙烯系树脂发泡粒子而得的模内发泡成型体相比,耐试剂性、耐热性、压缩后的形变恢复率优异,另外与使用聚乙烯系树脂发泡粒子而得的模内发泡成型体相比,尺寸精度、耐热性、压缩强度优异。利用这些特征,使用聚丙烯系树脂发泡粒子而得的聚丙烯系树脂模内发泡成型体可用于缓冲材料、周转箱、隔热材料、汽车部件等各种用途。
其中,聚丙烯系树脂模内发泡成型体还可用于电子设备和精密设备的缓冲材料、机器人组装线的部件用托盘或者电波暗室和电子设备的射频噪声对策、防止电波反射对策等中使用的电波吸收体,在这样的情况下,使用添加有10重量%以上的导电性炭黑的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体(例如,专利文献1~6)。
但是,含有10重量%以上的导电性炭黑时,存在聚丙烯系树脂模内发泡成型体的阻燃性下降的问题,应用于需要阻燃性的部件时,必须添加大量的阻燃剂。
导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的阻燃性下降在使用丁烷等有机系发泡剂作为制造导电性聚丙烯系树脂发泡粒子时的发泡剂的情况下不明显,但在使用二氧化碳等无机系发泡剂时明显。
如此,上述的专利文献1~6中没有明示导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体阻燃性下降的课题,特别是使用无机系发泡剂时阻燃性的下降更明显的课题。
另一方面,已知炭黑除上述的导电性炭黑以外,还有着色用炭黑,一般而言,炭黑用于对聚丙烯系树脂模内发泡成型体进行着色。而且,使用着色用炭黑时的聚丙烯系树脂模内发泡成型体的阻燃性下降也是周知的(例如,专利文献7~9)。
对于利用炭黑着色成黑色的聚丙烯系树脂模内发泡成型体,专利文献7中,通过添加氮系阻燃剂(受阻胺系阻燃剂)来提高阻燃性,专利文献8中,通过使用平均面积为特定值的炭黑凝聚体的集合体来提高阻燃性,专利文献9中,通过添加特定的多元醇来提高阻燃性。
关于着色用炭黑的添加量,在上述专利文献中也记载了10重量%以上的范围,但实际上只要满足模内发泡成型体的黑度,10重量%以下就够。从专利文献7的实施例记载的着色用炭黑添加量来看,低于5重量%的低添加量能提高阻燃性,但没有揭示添加10重量%以上的导电性炭黑也能提高阻燃性。
专利文献8中,记载了为了提高发泡倍率,可以使用亲水性聚合物、聚乙二醇、甘油等多元醇,但并没有启示这些物质影响阻燃性的记载。另外,专利文献8中,也没有记载在添加10重量%以上的炭黑的情况和使用无机系发泡剂的情况下阻燃性下降明显的课题。
专利文献9中,记载了添加10重量%以下的着色用炭黑时通过添加特定的多元醇能改善阻燃性,但如比较例所记载,揭示了在添加超过10重量%的量,例如添加15重量%时,即便添加特定的多元醇也不会改善阻燃性。
对于向树脂中添加使用的导电性炭黑和着色用炭黑而言,一般DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸收量不同。如果DBP吸收量大致为100cm3/100g以上,则导电性能优异,所以用作导电性炭黑,DBP吸收量低于100cm3/100g的炭黑由于黑度优异,所以用作着色用炭黑。
着色用炭黑并非不能用于赋予导电性,但为了呈现优异的导电性(例如,体积电阻率值为5000Ω·cm以下),需要比导电性炭黑更多的添加量,因此发泡成型变难等,不实用。
专利文献10中,其目的在于提供通过含有大量无机物而具有高导电性等附加价值且除去加工性也良好的含无机物的聚丙烯系树脂发泡粒子成型体,记载了以由聚丙烯系树脂57~92重量%、乙烯-α烯烃共聚物系橡胶3~30重量%以及无机物5~40重量%构成的聚丙烯系树脂组合物为基材的含无机物的聚丙烯系树脂发泡粒子成型体,并记载了赋予导电性时,通过使发泡粒子中含有10重量%以上的导电性碳而能够呈现优异的导电性,在比较例2中,记载了含有14重量%科琴黑(Ketjen Black International公司制;KETJEN BLACKEC,BET比表面积800m2/g)作为导电性碳的发泡粒子和发泡成型体。
但是,如果向含有大量的导电性炭黑的聚丙烯系树脂添加阻燃剂,则还存在发泡粒子的连续气泡率容易上升,成型体的表面性下降这样的问题。应予说明,本发明中上述“连续气泡率”是指发泡粒子中的连续气泡相对于全部气泡的比例。
如上,对为了呈现优异的导电性而含有大量导电性炭黑的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体赋予优异的阻燃性,目前的技术尚不充分,需要改善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-300536号公报
专利文献2:日本特开平9-202837号公报
专利文献3:日本特开2000-169619号公报
专利文献4:日本特开2004-175819号公报
专利文献5:日本特开2003-229691号公报
专利文献6:日本特开2004-319603号公报
专利文献7:日本特开2004-263033号公报
专利文献8:日本特开2010-209145号公报
专利文献9:日本特开2010-270243号公报
专利文献10:日本特开平10-251436号公报
发明内容
本发明的目的在于提供连续气泡率不上升、导电性优异且阻燃性、表面性也优异的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体。本发明的进一步的目的是提供构成该导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子。特别是目的在于使由以往阻燃性低的利用无机系发泡剂的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子制造的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体能呈现优异的阻燃性。
本发明人鉴于上述课题进行了深入研究,结果发现针对使用显示特定量的邻苯二甲酸二丁酯吸收量(以下,有时称为“DBP吸收量”)的导电性炭黑而呈现优异导电性的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,通过选择成为特定熔体指数的导电性聚丙烯系树脂组合物作为导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的基材树脂,能抑制连续气泡率的上升,并且提高阻燃性,从而完成了本发明。
即,本发明由如下要件构成。
[1]一种导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,是使由导电性聚丙烯系树脂组合物形成的导电性聚丙烯系树脂粒子进行发泡而成的,在该导电性聚丙烯系树脂组合物中,相对于聚丙烯系树脂100重量份,含有11重量份~25重量份的导电性炭黑,且导电性聚丙烯系树脂组合物在负载5000g、温度230±0.2℃的条件下测得的熔体指数为1.0g/10分钟~4.0g/10分钟。
[2]根据[1]所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,是利用含有二氧化碳的无机系物理发泡剂进行发泡而成的。
[3]根据[1]或[2]所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,其中,发泡粒子的堆积密度为30g/L~45g/L。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,其中,在利用差示扫描量热计法的测定中具有2个熔融峰,由低温侧的熔融峰热量Ql和高温侧的熔融峰热量Qh算出的高温侧的熔融峰的比率{Qh/(Ql+Qh)}×100为8%以上且低于25%。
[5]一种导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,由[1]~[4]中任一项所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子构成,该导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的体积电阻率值为10Ω·cm~5000Ω·cm。
[6]根据[5]所述的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,在UL94HBF燃烧性试验中合格。
[7]根据[5]或[6]所述的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,其中,成型体密度为30g/L~45g/L。
[8]根据[5]~[7]中任一项所述的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,其中,在利用差示扫描量热计法的测定中具有2个熔融峰,由低温侧的熔融峰热量ql和高温侧的熔融峰热量qh算出的高温侧的熔融峰的比率{qh/(ql+qh)}×100为8%以上且低于25%。
[9]一种导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的制造方法,包括如下一次发泡工序,即,将导电性聚丙烯系树脂粒子、水以及发泡剂收容在耐压容器中,在搅拌条件下使其分散,并且升温至上述导电性聚丙烯系树脂粒子的软化点温度以上后,将耐压容器中的分散液释放到比耐压容器的内压低的压力区域使导电性聚丙烯系树脂粒子发泡,上述导电性聚丙烯系树脂粒子由导电性聚丙烯系树脂组合物形成,在该导电性聚丙烯系树脂组合物中,相对于聚丙烯系树脂100重量份,含有11重量份~25重量份的导电性炭黑,且该导电性聚丙烯系树脂组合物在负载5000g、230±0.2℃的条件下测得的熔体指数为0.5g/10分钟~4.0g/10分钟。
[10]根据[9]所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的制造方法,其中,发泡剂由含有二氧化碳的无机系物理发泡剂形成。
将本发明的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子进行模内发泡成型而成的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体起到具有优异的导电性,并且即便不使用阻燃剂也能提高阻燃性的效果。即,本发明起到能够提供兼具优异的导电性和阻燃性的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子以及导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的效果。
特别是起到使用以往阻燃性下降的问题明显的利用无机系发泡剂发泡而成的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体也能够呈现优异的阻燃性、表面性的效果。
附图说明
图1是使用差示扫描量热计测定本发明的聚丙烯系树脂一次发泡粒子时得到的DSC曲线的一个例子。横轴为温度,纵轴为吸热量。由低温侧的峰和虚线所包围的部分为Ql(低温侧的熔融峰热量),由高温侧的峰和虚线所包围的部分为Qh(高温侧的熔融峰热量)。
图2是使用差示扫描量热计测定本发明的聚丙烯系树脂模内发泡成型体时得到的DSC曲线的一个例子。横轴为温度,纵轴为吸热量。由低温侧的峰和虚线所包围的部分为ql(低温侧的熔融峰热量),由高温侧的峰和虚线所包围的部分为qh(高温侧的熔融峰热量)。
具体实施方式
本发明的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的特征在于,是使由导电性聚丙烯系树脂组合物形成的导电性聚丙烯系树脂粒子进行发泡而成的,在该导电性聚丙烯系树脂组合物中,相对于聚丙烯系树脂100重量份,含有11重量份~25重量份的导电性炭黑,且导电性聚丙烯系树脂组合物在负载5000g、230±0.2℃的条件下测得的熔体指数为1.0g/10分钟~4.0g/10分钟。
本发明中使用的含有导电性炭黑的导电性聚丙烯系树脂组合物使用JIS K7210:1999中记载的MI测定器,在锐孔直径:2.0959±0.005mmφ、锐孔长度:8.000±0.025mm、负载:5000g、温度:230±0.2℃的条件下测得的熔体指数(以下,有时称为“MI”)优选为1.0g/10分钟~4.0g/10分钟,更优选为1.5g/10分钟~3.9g/10分钟。
如果导电性聚丙烯系树脂组合物在负载:5000g、温度:230±0.2℃的条件下测得的MI低于1.0g/10分钟,则有提高发泡倍率变得困难的趋势。如果导电性聚丙烯系树脂在负载:5000g、温度:230±0.2℃的条件下测得的MI超过4.0g/10分钟,则有导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的阻燃性下降的趋势,难以实现UL94HBF合格。
应予说明,在负载:2160g、温度:230±0.2℃的条件下测定本发明中的导电性聚丙烯系树脂组合物时,由于高粘度,所以树脂组合物几乎不流动,难以测定MI的值。
导电性聚丙烯系树脂组合物在负载5000g、温度:230±0.2℃的条件下测定的MI可以通过选择具有特定的邻苯二甲酸二丁酯吸收量(DBP吸收量)的导电性炭黑的种类和添加量、选择聚丙烯系树脂的MI来控制。
例如,如果导电性炭黑的DBP吸收量变高,则有树脂组合物的MI下降的趋势,如果DBP吸收量变低则有MI增大的趋势。如果减少导电性炭黑的添加量,则MI增大,如果增大导电性炭黑的添加量,则树脂组合物的MI下降。另外,通过使用MI低的聚丙烯系树脂,树脂组合物的MI下降。
本发明的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的堆积密度优选为较低的值,即30g/L~45g/L的范围。导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的堆积密度低于30g/L时,有时在作为高阻燃标准的阻燃标准UL94的HBF试验中不能合格,另一方面,如果堆积密度超过45g/L,则阻燃性本来就容易呈现,因此有采用本发明起到的有效性下降的趋势。
一般而言,模内发泡成型体的导电性取决于所使用的导电性炭黑的种类和模内发泡成型体的成型体密度。成型体密度影响导电性是由于模内发泡成型体中的炭黑量由成型体密度决定。即,成型体密度越小,模内发泡成型体中的炭黑量越少,因此导电性能有变差的趋势,成型体密度越大,模内发泡成型体中的炭黑量越增加,因此导电性能有变好的趋势。
本发明中,聚丙烯系树脂发泡粒子的堆积密度采用优选的范围时,本发明中使用的导电性炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收量(DBP吸收量)为150cm3/100g~600cm3/100g,优选为300cm3/100g~600cm3/100g。导电性炭黑的DBP吸收量低于150cm3/100g时,为了赋予优异的导电性需要添加大量的导电性炭黑,发泡粒子化变得困难,或者即便能够进行发泡粒子化,也有导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的平均气泡直径变小,阻燃性明显下降的趋势。即便DBP吸收量超过600cm3/100g也没发现导电性和阻燃性提高,性能达到饱和状态。
这里,DBP吸收量是根据JIS K6217-4:2008测定的值。
应予说明,一般而言,着色用炭黑的DBP吸收量低于100cm3/100g,无法兼具良好的导电性和阻燃性。
本发明中,只要为具有150cm3/100g~600cm3/100g的DBP吸收量的导电性炭黑,则没有特别限制,可以使用炉法炭黑、槽法炭黑、乙炔黑、热裂炭黑等。
本发明中使用的导电性炭黑的BET比表面积没有限制,从得到良好的导电性的观点考虑,优选为200m2/g以上,更优选为300m2/g以上。BET比表面积为200m2/g以上时,还能够减少用于赋予优异的导电性的导电性炭黑的添加量。
这里,BET比表面积是根据JIS K6217-2:2001采用氮吸附法测定的值。
作为本发明中使用的具体的导电性炭黑的商品名,例如可举出KETJEN BLACKEC300J(LION株式会社制,DBP吸收量365cm3/100g,BET比表面积800m2/g)、KETJEN BLACKEC600JD(LION株式会社制,DBP吸收量495cm3/100g,BET比表面积1270m2/g)、ENSACO350G(Timcal公司制,DBP吸收量320cm3/100g,BET比表面积770m2/g)、ENSACO260G(Timcal公司制,DBP吸收量190cm3/100g,BET比表面积70m2/g)、BlackPearls2000(Cabot公司制,DBP吸收量330cm3/100g,BET比表面积1475m2/g)、DENKABLACKFX-35(电气化学工业株式会社制,DBP吸收量220cm3/100g,BET比表面积133m2/g)、Printex XE2(Degussa公司制,DBP吸收量380cm3/100g,BET比表面积950m2/g)、Vulcan XC72(Cabot公司制,DBP吸收量174cm3/100g,BET比表面积254m2/g)等。
本发明中的导电性炭黑的添加量相对于聚丙烯系树脂100重量份,优选为11重量份~25重量份,更优选为13重量份~23重量份,进一步优选为17重量份~22重量份。导电性炭黑的添加量低于11重量份时,有无法呈现良好的导电性的趋势,如果超过25重量份,则有平均气泡直径微细化,得不到良好的阻燃性的趋势。
作为本发明中使用的聚丙烯系树脂,没有特别限制,可举出聚丙烯均聚物、乙烯/丙烯无规共聚物、1-丁烯/丙烯无规共聚物、乙烯/1-丁烯/丙烯无规共聚物、乙烯/丙烯嵌段共聚物、1-丁烯/丙烯嵌段共聚物、丙烯-氯乙烯共聚物、丙烯/马来酸酐共聚物等。其中,由于乙烯/丙烯无规共聚物、乙烯/1-丁烯/丙烯无规共聚物具有良好的发泡性且具有良好的成型性,因而优选。
在各共聚物100重量%中,乙烯/丙烯无规共聚物或者乙烯/1-丁烯/丙烯无规共聚物中的乙烯含有率优选为0.2重量%~10重量%。
另外,在共聚物100重量%中,乙烯/1-丁烯/丙烯无规共聚物中的1-丁烯含有率优选为0.2重量%~10重量%。其中,作为乙烯和1-丁烯的合计含有率,优选为0.5重量%以上10重量%以下。
如果各共聚物中的乙烯和1-丁烯的含有率在上述的范围内,则能够抑制机械物性的下降并提高发泡性、成型性。
作为本发明中使用的聚丙烯系树脂的熔点,没有特别限制,优选为125℃~150℃,更优选为130℃~145℃。聚丙烯系树脂的熔点低于125℃时,有耐热性下降的趋势,如果超过150℃,则有难以提高发泡倍率的趋势。
这里,聚丙烯系树脂的熔点是利用差示扫描量热计法(以下,有时称为“DSC法”)进行热量测定而得的值,具体而言,将该树脂5~6mg以10℃/分钟的升温速度从40℃升温至220℃使其熔融后,以10℃/分钟的降温速度从220℃降温至40℃使其结晶化,再以10℃/分钟的升温速度从40℃升温至220℃时,得到DSC曲线,由该DSC曲线求出第二次升温时的熔融峰温度作为熔点而得的值。
本发明中使用的聚丙烯系树脂的熔体指数没有特别限制,使用JIS K7210:1999中记载的MI测定器,在锐孔直径:2.0959±0.005mmφ、锐孔长度:8.000±0.025mm、负载:2160g、温度:230±0.2℃的条件下测定的MI值优选为1g/10分钟~30g/10分钟的范围,更优选为3g/10分钟~20g/10分钟以下的范围,进一步优选为5g/10分钟~18g/10分钟以下的范围。
如果聚丙烯系树脂在负载:2160g、温度:230±0.2℃的条件下测得的MI低于1g/10分钟,则有添加导电性炭黑后的导电性聚丙烯系树脂组合物的MI过低,难以提高发泡倍率的趋势,如果超过30g/10分钟,则有得到的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的气泡连通化,导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的压缩强度下降或者表面性下降的趋势。
如果聚丙烯系树脂在负载:2160g、温度:230±0.2℃的条件下测得的MI为1g/10分钟~30g/10分钟的范围,则容易得到较大发泡倍率的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子。并且,将该导电性聚丙烯系树脂发泡粒子进行模内发泡成型而得的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的表面美观性优异,尺寸收缩率也小。
作为合成本发明中使用的聚丙烯系树脂时的单体的聚合催化剂,例如,可使用齐格勒系催化剂、茂金属系催化剂等,没有特别限制。
本发明的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的平均气泡直径大于0.08mm且为0.20mm以下,优选为0.10mm~0.20mm。如果导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的平均气泡直径为0.08mm以下,则有导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的表面延伸性下降,成型体的外观受损的趋势。另外,本发明中,难以得到平均气泡直径大于0.20mm的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子。
这里,聚丙烯系树脂发泡粒子的平均气泡直径是指利用以下的方法测定的值。
首先,边充分注意不破坏聚丙烯系树脂发泡粒子的气泡膜(cell film),边切断该发泡粒子的大致中央,使用显微镜[KEYENCE株式会社制:VHX数码显微镜]观察该切断面(拍摄观察照片)。在显微镜的观察显示器上或观察照片上,在发泡粒子的除表层部以外的部分引一条相当于长度1000μm的线段,并测定该线段贯穿的气泡数n,算出气泡直径(=1000/n(μm))。对10个发泡粒子进行相同的操作,将分别算出的气泡直径的平均值作为聚丙烯系树脂发泡粒子的平均气泡直径。
本发明中,出于增大气泡单元直径的目的,可以添加气泡直径增大剂。
作为气泡直径增大剂的具体例,可举出聚乙二醇、甘油等。另外,还可举出脂肪酸单甘油酯、脂肪酸二甘油酯、聚氧乙烯烷基醚、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯单酯、烷基烷醇酰胺、聚氧乙烯烷基胺、聚烯烃·聚醚嵌段共聚物等中熔点为150℃以下且沸点为150℃以上的化合物,具体而言,可举出硬脂酸单甘油酯、硬脂酸二甘油酯等。其中,更优选聚乙二醇,进一步优选平均分子量200~6000的聚乙二醇。
气泡直径增大剂的添加量没有限制,只要选择增大导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的平均气泡直径所需的添加量即可,相对于聚丙烯系树脂100重量份,气泡直径增大剂优选为0.01重量份~10重量份,更优选为0.2重量份~5重量份,进一步优选为0.3重量份~2重量份。气泡直径增大剂的添加量低于0.01重量份时,有增大平均气泡直径的效果小的趋势,即便添加超过10重量份,增大效果也不会变大,有达到饱和的趋势。应予说明,根据气泡直径增大剂的种类,有效的添加量会变化。
本发明中,导电性聚丙烯系树脂组合物通常为了容易用于发泡,预先利用挤出机、捏合机、班伯里密炼机、辊等进行熔融混炼,成型加工为圆柱状、椭圆球状、球状、立方体状、长方体状等希望的粒子形状而制成导电性聚丙烯系树脂粒子,其中,在上述导电性聚丙烯系树脂组合物中,相对于聚丙烯系树脂100重量份,以11重量份~25重量份的范围含有导电性炭黑,根据需要,以0.01重量份~10重量份的范围含有气泡直径增大剂。
作为本发明中使用的聚丙烯系树脂粒子的大小,一粒的重量优选为0.1mg~30mg,更优选为0.3mg~10mg。树脂粒子的一粒的重量为由随机选择的100粒树脂粒子得到的平均树脂粒子重量,由mg/粒表示。
此时,由于进行了熔融混炼,所以导电性炭黑、气泡直径增大剂几乎均匀地分散在树脂粒子中。其结果,在得到的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子中,没有明显的外层和芯层的区别,导电性炭黑、气泡直径增大剂几乎均匀地分散在发泡粒子整体中。
本发明中,根据需要,可以向导电性聚丙烯系树脂组合物中进一步加入抗氧化剂、耐光性改良剂、防静电剂、颜料、阻燃剂、气泡成核剂等各种添加剂,形成导电性聚丙烯系树脂粒子。这样的添加剂与气泡直径增大剂同样,优选在导电性聚丙烯系树脂粒子的制造过程中添加到树脂中。
本发明的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子可以利用以下所示的制造方法制造。
例如,将上述导电性聚丙烯系树脂粒子、水和发泡剂收容在耐压容器内,在搅拌条件下使其分散,并且将耐压容器的内容物升温至上述导电性聚丙烯系树脂粒子的软化点温度以上。其后,将耐压容器内的分散液释放到比耐压容器的内压低的压力区域,使导电性聚丙烯系树脂粒子发泡(进行发泡工序),由此制造导电性聚丙烯系树脂发泡粒子。作为比耐压容器的内压低的压力区域,优选大气压(1个大气压)。应予说明,以下,将使导电性聚丙烯系树脂粒子发泡的上述发泡工序称为“一次发泡工序”。
这里,将耐压容器的内容物的温度升温至导电性聚丙烯系树脂粒子的软化点温度以上时,在确保导电性聚丙烯系树脂粒子的发泡性的基础上,优选升温至该导电性聚丙烯系树脂粒子的“熔点-20℃”~导电性聚丙烯系树脂粒子的“熔点+10℃”的范围的温度。
作为本发明中使用的发泡剂,从环境负载和设备的安全性的观点考虑,优选二氧化碳、水、空气、氮等无机系发泡剂。这些发泡剂可以单独使用,另外,可以并用二种以上,但最优选使用含有二氧化碳的发泡剂。
本发明中,发泡剂的使用量没有特别限制,根据导电性聚丙烯系树脂发泡粒子所希望的发泡倍率,适当使用即可。对于发泡剂的使用量,具体而言,例如,相对于导电性聚丙烯系树脂粒子100重量份,优选2重量份~60重量份的范围。
其中,使用水作为发泡剂时,可以使用(转用)在耐压容器内用于使导电性聚丙烯系树脂粒子分散的水。这种情况下,可以使导电性聚丙烯系树脂粒子预先含有亲水性化合物、吸水性化合物,由此该导电性聚丙烯系树脂粒子容易吸收耐压容器内的水,其结果,容易利用水作为发泡剂。
上述亲水性化合物和吸水性化合物的种类、其使用量没有特别限制,本发明中上述的气泡直径增大剂具有亲水性或吸水性的特性并且能够增大气泡直径,从这点考虑,优选将气泡直径增大剂用作(兼作)上述亲水性化合物、吸水性化合物。
使用水作为发泡剂时的水的使用量相对于导电性聚丙烯系树脂粒子100重量份,优选为50重量份~500重量份的范围,更优选为100重量份~350重量份的范围。由此,能够使导电性聚丙烯系树脂粒子等分散在耐压容器内,并且能够使用水作为发泡剂。
另外,使用含有二氧化碳的发泡剂时,更优选使用聚乙二醇、甘油等作为气泡直径增大剂。
制造导电性聚丙烯系树脂发泡粒子时使用的耐压容器没有特别限制,只要是能耐受本发明的制造方法中的容器内压力、容器内温度的耐压容器即可。具体而言,例如可举出高压釜型的耐压容器。
制造导电性聚丙烯系树脂发泡粒子时,更优选与导电性聚丙烯系树脂粒子、水和发泡剂一起使用无机分散剂。作为无机分散剂,例如可举出磷酸三钙、磷酸三镁、碱性碳酸镁、碳酸钙、碱性碳酸锌、氧化铝、氧化铁、氧化钛、铝硅酸盐、高岭土、硫酸钡等。
本发明中,为了提高导电性聚丙烯系树脂粒子在耐压容器内的分散性,更优选进一步并用分散助剂。作为分散助剂,例如可举出十二烷基苯磺酸钠、烷烃磺酸钠、烷基磺酸钠、烷基二苯醚二磺酸钠、α-烯烃磺酸钠等。
本发明中的上述无机分散剂、分散助剂的使用量根据其种类、使用的导电性聚丙烯系树脂粒子的种类和使用量设定即可,没有特别限制,通常,相对于水100重量份,无机分散剂优选为0.2重量份~3重量份的范围,分散助剂优选为0.001重量份~0.1重量份的范围。
应予说明,堆积密度较高的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子仅通过进行上述的一次发泡工序就能得到。但是,仅进行一次发泡工序有时无法得到堆积密度较低的聚丙烯系树脂发泡粒子。这样的情况下,可以实施使进行一次发泡工序而得的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子进一步发泡的二次发泡工序、以及进行二次发泡工序后进一步进行发泡的三次发泡工序,由此能够得到堆积密度较低的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子。
作为二次发泡工序(以及三次发泡工序),可例示以下所示的方法。
例如,将进行一次发泡工序而得的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子放入耐压密闭容器内后,将氮、空气、二氧化碳等无机气体以0.1MPa~0.6MPa(表压)的范围压入该容器内。接下来,对导电性聚丙烯系树脂发泡粒子以1小时~48小时的范围加压含浸(加压处理)无机气体,在导电性聚丙烯系树脂发泡粒子内的压力比常压(1个大气压)高后,用压力为0.01MPa~0.4MPa(表压)的范围的水蒸气等将该导电性聚丙烯系树脂发泡粒子加热而使其进一步发泡。由此,能够得到堆积密度更低(发泡倍率更高)的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子。再使进行二次发泡工序而得的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子与上述二次发泡工序同样地进行进一步发泡,由此得到堆积密度更低(发泡倍率更高)的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子。
应予说明,将进行一次发泡工序而得的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子称为“一次发泡粒子”,将进行二次发泡工序而得的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子称为“二次发泡粒子”,将进行三次发泡工序而得的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子称为“三次发泡粒子”。
如上所述,本发明的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的平均气泡直径优选为0.08mm以上且低于0.20mm的范围。应予说明,即便一次发泡粒子的平均气泡直径低于0.08mm,也能通过成为二次发泡粒子(或者三次发泡粒子)而增大平均气泡直径,因此能够得到具有0.08mm以上且低于0.20mm的范围的平均气泡直径的聚丙烯系树脂发泡粒子。
本发明的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子在利用差示扫描量热计法进行热量测定时得到的DSC曲线中,具有二个熔融峰,由低温侧的熔融峰热量Ql和高温侧的熔融峰热量Qh算出的高温侧的熔融峰的比率“{Qh/(Ql+Qh)}×100”(以下,有时称为“DSC比”)优选为8%~25%的范围,更优选为8%以上且低于20%的范围。如果导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的DSC比为该范围,则堆积密度容易降低,另外,容易得到融合性优异的表面美观性高的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体。
导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的DSC比低于8%时,有导电性聚丙烯系树脂发泡粒子中的气泡容易连通化,进行模内发泡成型时的成型体容易收缩,或者在表面容易产生皱褶的趋势。另一方面,如果DSC比超过25%,则有堆积密度难以变低的趋势。
这里,如图1所示,在将导电性聚丙烯系树脂发泡粒子以10℃/分钟的速度从40℃升温至220℃时得到的具有二个熔融峰的DSC曲线中,Ql表示由低温侧峰的DSC曲线和从低温侧峰与高温侧峰之间的极大点向熔融开始基线引的切线所包围的热量,即低温侧的熔融峰热量。另外,Qh表示由高温侧峰的DSC曲线和从低温侧峰与高温侧峰之间的极大点向熔融结束基线引的切线所包围的热量,即高温侧的熔融峰热量。
另外,导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的高温侧的熔融峰热量Qh没有特别限制,但优选为2J/g~20J/g的范围,更优选为3J/g~15J/g以下的范围,进一步优选为4J/g~10J/g的范围。导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的高温侧的熔融峰热量Qh低于2J/g时,有导电性聚丙烯系树脂发泡粒子中的气泡容易连通化,进行模内发泡成型时的成型体容易收缩,或者表面容易产生皱褶的趋势。另一方面,如果高温侧的熔融峰热量Qh超过20J/g,则有难以增大发泡倍率的趋势。
应予说明,DSC比、高温侧的熔融峰热量例如可以通过一次发泡工序中的从升温后到发泡为止的保持时间(从大概达到发泡温度后到发泡为止的保持时间)、发泡温度(发泡时的温度)、发泡压力(发泡时的压力)等适当地调整。一般而言,通过延长保持时间、降低发泡温度、减小发泡压力,有DSC比或高温侧的熔融峰热量增大的趋势。
根据以上内容,尝试了几次使保持时间、发泡温度、发泡压力系统地适当地变化的实验,能够容易地找到获得所希望的DSC比、高温侧的熔融峰热量的条件。应予说明,发泡压力可以通过发泡剂的量来调节。
在本发明的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的表面附着的无机分散剂的量优选为2000ppm以下,更优选为1300ppm以下,进一步优选为800ppm以下。如果在表面附着的无机分散剂的量超过2000ppm,则有进行模内发泡成型时的融合性下降的趋势。
本发明中,将导电性聚丙烯系树脂发泡粒子制成导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体时,可以采用以下一直以来公知的方法:
A)将导电性聚丙烯系树脂发泡粒子直接填充到模具中,进行模内发泡成型的方法,
B)将空气等无机气体预先压入导电性聚丙烯系树脂发泡粒子中,赋予内压(发泡能)后,填充到模具中进行模内发泡成型的方法,
C)将导电性聚丙烯系树脂发泡粒子以压缩状态填充到模具中,进行模内发泡成型的方法等。
作为使用本发明的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子得到导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的方法的具体例,可举出下述方法。例如可举出将导电性聚丙烯系树脂发泡粒子放入耐压容器内后,使用无机气体预先进行加压,将无机气体压入该导电性聚丙烯系树脂发泡粒子中,赋予内压(发泡能)。接下来,向由二个模具(公模和母模)构成的可关闭但不能密闭的成型空间内填充上述导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,并使用水蒸气(加热水蒸气)等作为加热介质,以压力0.1MPa~0.4MPa(表压)的范围程度和加热时间3秒~30秒的范围程度进行成型,由此使导电性聚丙烯系树脂发泡粒子彼此发泡且融合。然后,通过进行水冷等将模具冷却到能够抑制取出后的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体变形的程度后,打开模具,得到导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的方法等。
导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的内压例如可以通过如下方式来调整,即,在耐压容器内,以1小时~48小时的范围的加压时间和室温(25℃)~80℃的范围的加压温度,使用空气、氮等无机气体加压至0.1MPa(表压)~2.0MPa(表压)的范围。
本发明的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的体积电阻率值优选为10Ω·cm~5000Ω·cm的范围,更优选为10Ω·cm~3000Ω·cm的范围,进一步优选为10Ω·cm~2000Ω·cm的范围。如果导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的体积电阻率值超过5000Ω·cm,则在作为电子设备和精密设备的缓冲材料、机器人组装线的部件用托盘或者电波暗室和电子设备的射频噪声对策、防止电波反射对策等中使用的电波吸收体的用途中有导电性不充分的趋势。另一方面,使用达到本发明中规定的成型体密度的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体时,难以使体积电阻率值低于10Ω·cm。
优选本发明的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体在阻燃标准UL94的HBF试验中合格。
本发明的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的成型体密度优选为较低的30g/L~45g/L的范围,更优选为30g/L~40g/L的范围。导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的成型体密度低于30g/L时,有时不满足阻燃标准UL94的HBF试验这种高阻燃标准。另一方面,如果成型体密度超过45g/L,则由于容易呈现阻燃性,所以有采用本发明起到的有效性下降的趋势。
本发明的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体在利用差示扫描量热计法进行热量测定时得到的具有二个熔融峰的DSC曲线中,由低温侧的熔融峰热量ql和高温侧的熔融峰热量qh算出的高温侧的熔融峰的比率“{qh/(ql+qh)}×100”(以下,有时称为“DSC比”)优选为8%~25%的范围,更优选为8%以上且低于20%的范围。如果导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的DSC比为该范围,则容易得到融合性优异的表面美观性高的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体。
DSC比为上述范围的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体可以通过将DSC比为8%~25%的范围的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子进行模内发泡成型而得到。聚丙烯系树脂模内成型体的DSC比低于8%时,有导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体中的气泡容易连通化的趋势,另一方面,如果超过25%,则有融合性下降的趋势。
这里,由于导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的DSC曲线受模内发泡成型时热历程的影响,所以与导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的DSC曲线不完全一样。特别是,在低温侧峰(低温侧的熔融峰)的100℃~140℃的区域,有时出现肩峰、浅峰。本发明中,这些肩峰、浅峰可以视为低温侧峰的一部分。
如图2所示,在将导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体以10℃/分钟的速度从40℃升温至220℃时得到的DSC曲线中,具有二个熔融峰,ql表示由低温侧峰的DSC曲线和从低温侧峰与高温侧峰之间的极大点向熔融开始基线引的切线所包围的热量,即低温侧的熔融峰热量。另外,qh表示由高温侧峰的DSC曲线和从低温侧峰与高温侧峰之间的极大点向熔融结束基线引的切线所包围的热量,即高温侧的熔融峰热量。
另外,导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体中的高温侧的熔融峰热量qh没有特别限制,但优选为2J/g~20J/g的范围,更优选为3J/g~15J/g的范围,进一步优选为4J/g~10J/g的范围。导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体中的高温侧的熔融峰热量qh低于2J/g时,有机械强度容易下降的趋势,另一方面,如果高温侧的熔融峰热量qh超过20J/g,则有融合性下降的趋势。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行详细说明,但本发明并不限于这些实施例。
实施例和比较例中使用的化合物(物质)如下。
●聚丙烯系树脂:
·乙烯-丙烯无规共聚物A(熔点141℃,负载2160g下的熔体指数7g/10分钟,乙烯含有率3重量%)
·乙烯-丙烯无规共聚物B(熔点143℃,负载2160g下的熔体指数0.5g/10分钟,乙烯含有率3重量%)
●导电性炭黑:
·ENSACO350G[Timcal公司制,DBP吸收量320cm3/100g,BET比表面积770m2/g]
·BlackPearls2000[Cabot公司制,DBP吸收量330cm3/100g,BET比表面积1475m2/g]
·KETJEN BLACK EC600JD[LION株式会社制,DBP吸收量495cm3/100g,BET比表面积1270m2/g]
·ENSACO260G[Timcal公司制,DBP吸收量190cm3/100g,BET比表面积70m2/g]
·DENKA BLACK FX-35[电气化学工业株式会社制,DBP吸收量220cm3/100g,BET比表面积133m2/g]
·Vulcan XC72[Cabot公司制,DBP吸收量174cm3/100g,BET比表面积254m2/g]
●气泡直径增大剂:
·聚乙二醇[LION株式会社制PEG#300:平均分子量300,在150℃·常压下为液体]
实施例和比较例中的物性测定和评价利用下述方法进行。
[聚丙烯系树脂组合物的熔点的测定]
使用差示扫描量热计[Seiko Instruments株式会社制,DSC6200型],将成为基材树脂的聚丙烯系树脂5~6mg以10℃/分钟的升温速度从40℃升温至220℃使其熔融后,以10℃/分钟的降温速度从220℃降温至40℃使其结晶化,再以10℃/分钟的升温速度从40℃升温至220℃时,获得DSC曲线,由该DSC曲线求出第二次升温时的熔融峰温度作为熔点。
[导电性聚丙烯系树脂组合物的熔体指数]
对于得到的导电性聚丙烯系树脂组合物,使用JIS K7210:1999中记载的MI测定器,在锐孔直径:2.0959±0.005mmφ、锐孔长度:8.000±0.025mm、负载:5000g、温度:230±0.2℃的条件下,测定熔体指数。
[导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的平均气泡直径]
边充分注意不破坏导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的气泡膜(cell film),边切断该发泡粒子的大致中央,使用显微镜[KEYENCE株式会社制:VHX数码显微镜]观察该切断面(拍摄观察照片)。
在显微镜的观察照片上,在发泡粒子的除表层部以外的部分,引一条相当于长度1000μm的线段,测定该线段贯穿的气泡数n,算出气泡直径(=1000/n(μm))。对10个发泡粒子进行同样的操作,将分别算出的气泡直径的平均值作为导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的平均气泡直径。
[导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的发泡倍率]
测定导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的重量w(g)后,将该导电性聚丙烯系树脂发泡粒子浸渍在乙醇中求出此时的增加体积(乙醇浸渍体积)v(cm3),采用发泡前的导电性聚丙烯系树脂的密度d(g/cm3)并根据下式求出。
发泡倍率=d×v/w(倍)
应予说明,严格来说,发泡前的导电性聚丙烯系树脂的密度d根据所含的添加剂的量、种类等变化,但本发明中“d=0.9g/cm3”。
[导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的DSC比的测定]
使用差示扫描量热计[Seiko Instruments株式会社制,DSC6200型],由将得到的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子5~6mg以10℃/分钟的升温速度从40℃升温至220℃时得到的DSC曲线算出DSC比。
具体而言,如图1所示,在具有二个熔融峰的DSC曲线中,由低温侧的熔融峰热量Ql和高温侧的熔融峰热量Qh算出高温侧的熔融峰的比率“{Qh/(Ql+Qh)}×100”,该低温侧的熔融峰热量Ql是由该低温侧峰的DSC曲线和从低温侧峰与高温侧峰之间的极大点向熔融开始基线引的切线所包围的热量;该高温侧的熔融峰热量Qh是指由高温侧峰的DSC曲线和从低温侧峰与高温侧峰之间的极大点向熔融结束基线引的切线所包围的热量。
[导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的DSC比的测定]
切下5~6mg得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体作为试样。然后,使用该试样代替导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,除此之外,与导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的DSC比的测定同样地进行测定,算出高温侧的熔融峰的比率“{qh/(ql+qh)}×100”。
[导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的连续气泡率]
使用空气比较式比重计[Beckman公司制,930型],按照ASTM D2856-87的步骤C(PROCEDURE C)中记载的方法,求出预备发泡粒子的真体积V0(cm3),对同一样品另外求出乙醇浸渍体积V1(cm3),根据下式算出。
连续气泡率(%)={(V1-V0)/V1)}×100
[导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的堆积密度]
将得到的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子轻轻地投入容积约5L的容器并填满后,测定容器内的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的重量,用该重量除以容器的容量而得到堆积密度(g/L)。
[导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的成型体密度]
从得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的厚度方向的几乎中央附近切下5个UL94HBF试验用的纵150mm×横50mm×厚12mm的立方体试验片(无表层)。然后,测定切下的试验片的重量以及纵、横和厚的尺寸。接下来,由纵、横和厚的尺寸之乘积算出试验片的体积,用重量除以该体积,将5个试验片的平均值作为成型体密度(g/L)。
[导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的融合性评价]
用刀具在得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的厚度方向切入约3mm的切痕后,用手从该切痕部掰开导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,观察断裂面。
求出被破坏的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子数相对于构成断裂面的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子数的比例作为融合率(%),根据下述基准评价融合性。
○:融合率为60%以上。
×:融合率低于60%。
[导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的表面性评价]
目视观察所得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的表面,根据下述基准评价表面性。用下述“○”、“△”或者“×”表示评价结果。
○:几乎看不到表面有褶皱、凹陷、孔隙。
△:稍微看到表面有褶皱、凹陷或孔隙中的至少任一种。
×:明显看到表面有褶皱、凹陷或孔隙中的至少任一种。
这里,孔隙是指模内发泡成型体中融合的发泡树脂粒子彼此的成型体表面上的间隙。
[导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的导电性的评价]
根据JIS K7194-1994,使用电阻率计[Mitsubishi Chemical Analytech株式会社制,“Loresta GP”],测定得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的体积电阻率,根据下述基准评价导电性。用下述“○”、“△”或者“×”表示评价结果。
○:体积电阻率为2000Ω·cm以下。
△:体积电阻率超过2000Ω·cm且为5000Ω·cm以下的范围。
×:体积电阻率超过5000Ω·cm。
[导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的阻燃性的评价]
从得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的厚度方向的大致中央,切下纵150mm×横50mm×厚12mm的立方体试验片(无表层)作为阻燃标准UL94的HBF试验用试验片。
使用得到的试验片,进行阻燃标准UL94的HBF试验,根据下述基准评价阻燃性。用下述“○”、“△”或者“×”表示评价结果。
◎:满足HBF判定基准(100mm标线间的燃烧速度低于35mm/分钟)。
○:满足HBF试验的判定基准(100mm标线间的燃烧速度为35mm/分钟~40mm/分钟或者燃烧距离小于125mm)。
×:不满足HBF试验的判定基准。
接下来,对本发明的实施例、比较例进行具体说明。
(实施例1)
[导电性聚丙烯系树脂粒子的制作]
向乙烯-丙烯无规共聚物A(熔点141℃、在负载2160g下的熔体指数7g/10分钟,乙烯含有率3重量%)100重量份中,配合13重量份作为导电性炭黑的ENSACO 350G(DBP吸收量320cm3/100g,BET比表面积770m2/g),并用班伯里密炼机进行混合,得到导电性聚丙烯系树脂组合物。
接下来,将得到的导电性聚丙烯系树脂组合物投入口径45mmφ的双轴挤出机[O.N.MACHINERY株式会社制,TEK45mm挤出机],在树脂温度220℃下进行熔融混炼,使用设置在双轴挤出机前端的圆形模以条状挤出,水冷后,用造粒机切断,得到一粒的重量约为1.8mg的导电性聚丙烯系树脂粒子。其中,在熔融混炼时从双轴挤出机的中途以相对于乙烯-丙烯无规共聚物100重量份为0.5重量份的比例添加作为气泡直径增大剂的聚乙二醇。
[导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的制作]
向容量10L的耐压高压釜中,投入得到的导电性聚丙烯系树脂粒子100重量份、水170重量份、作为无机分散剂的磷酸三钙2.0重量份、作为分散助剂的烷基磺酸钠0.075重量份,在搅拌下,添加5.0重量份的作为发泡剂的二氧化碳(碳酸气体)。
然后,将高压釜内容物升温,加热至147℃的发泡温度后,进一步追加二氧化碳(碳酸气体)而使高压釜内压为3.0MPa(表压)。其后,保持30分钟后,打开高压釜下部的阀门,通过3.6mmφ的开口锐孔,将高压釜内容物释放到大气压下,由此得到一次发泡粒子。此时,以发泡压力成为一定值的方式从高压釜上部压入二氧化碳而形成背压。
得到的一次发泡粒子的平均气泡直径为130μm,发泡倍率为14倍,DSC比为12%,连续气泡率为1.4%。
进而,通过空气含浸对得到的一次发泡粒子内赋予0.26MPa(绝对压力)的内压后,利用0.06MPa(表压)的水蒸气进行加热,得到平均气泡直径150μm、堆积密度30g/L、DSC比12%、连续气泡率1.5%的二次发泡粒子。
[导电性聚丙烯系树脂发泡模内发泡成型体的制作]
接下来,使用聚烯烃发泡成型机[Daisen株式会社制,KD-345],向纵300mm×横400mm×厚50mm的箱状形状的模具内填充预先调整成内部的空气压力(发泡粒子内压)为0.20MPa(绝对压力)的二次发泡粒子(导电性聚丙烯系树脂发泡粒子),使成型加热蒸气压(蒸气压力)为0.30MPa(表压),在厚度方向压缩10%进行加热成型,由此得到导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体。
将得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体在室温(25℃)下放置1小时后,在75℃的恒温室内进行3小时熟化干燥,从恒温室取出后,再次在室温下放置24小时。然后,测定该导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的成型体密度和DSC比,并且进行融合性、表面性、导电性以及阻燃性的评价。将这些测定和评价的结果示于表1。
(实施例2~6)
[导电性聚丙烯系树脂粒子的制作]
如表1所记载,改变导电性炭黑、气泡直径增大剂的种类·配合量,除此之外,进行与实施例1的操作同样的操作,由此分别得到导电性聚丙烯系树脂粒子。
[导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的制作]
为了使得到的预备发泡粒子(二次发泡粒子)的堆积密度成为目标值(约30g/L,其中,实施例5中约为40g/L),将二次发泡时的发泡条件(发泡粒子内压和蒸气压力)变成表1记载的条件,除此之外,进行与实施例1的操作同样的操作,由此得到一次发泡粒子和二次发泡粒子(导电性聚丙烯系树脂发泡粒子)。将与得到的一次发泡粒子和二次发泡粒子有关的测定结果示于表1。
[导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的制作]
使用得到的二次发泡粒子,进行与实施例1的操作同样的操作,由此得到导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体。将与得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体有关的测定和评价的结果示于表1。
(比较例1~6)
[导电性聚丙烯系树脂粒子的制作]
如表1所记载,改变聚丙烯系树脂、导电性炭黑、气泡直径增大剂的种类·配合量,除此之外,进行与实施例1的操作同样的操作,由此分别得到导电性聚丙烯系树脂粒子。
[导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的制作]
比较例1中,使用聚丙烯系树脂B,为了得到目标的DSC比将发泡温度变成149℃,另外,为了使比较例1~6中得到的预备发泡粒子(二次发泡粒子)的堆积密度成为目标值(约30g/L),将二次发泡时的发泡条件(发泡粒子内压以及蒸气压力)变成表1记载的条件,除此之外,进行与实施例1的操作同样的操作,由此得到一次发泡粒子和二次发泡粒子(导电性聚丙烯系树脂发泡粒子)。将与得到的一次发泡粒子和二次发泡粒子有关的测定结果示于表1。
[导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的制作]
使用得到的二次发泡粒子,进行与实施例1的操作同样的操作,由此得到导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体。
将与得到的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体有关的测定和评价的结果示于表1。
产业上的可利用性
本发明的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体由于导电性和阻燃性优异,所以可适用于电子设备和精密设备的缓冲材料、机器人组装线的部件用托盘或者电波暗室和电子设备的射频噪声对策、防止电波反射对策等中使用的电波吸收体等。
Claims (12)
1.一种导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,是使由导电性聚丙烯系树脂组合物形成的导电性聚丙烯系树脂粒子进行发泡而成的,在所述导电性聚丙烯系树脂组合物中,相对于聚丙烯系树脂100重量份,含有11重量份~25重量份的导电性炭黑,
导电性聚丙烯系树脂组合物使用JIS K7210:1999中记载的MI测定器、在锐孔直径:2.0959±0.005mmφ、锐孔长度:8.000±0.025mm、负荷5000g、230±0.2℃的条件下测得的熔体指数为1.0g/10分钟~4.0g/10分钟。
2.根据权利要求1所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,是利用含有二氧化碳的无机系物理发泡剂进行发泡而成的。
3.根据权利要求1或2所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,其中,发泡粒子的堆积密度为30g/L~45g/L,该堆积密度是将导电性聚丙烯系树脂发泡粒子投入容积5L的容器并填满后、测定容器内的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的重量、用该重量除以容器的容量而得到的。
4.根据权利要求1或2所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,其中,在利用差示扫描量热计法的测定中具有2个熔融峰,由低温侧的熔融峰热量Ql和高温侧的熔融峰热量Qh算出的高温侧的熔融峰的比率{Qh/(Ql+Qh)}×100为8%以上且低于25%。
5.根据权利要求3所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子,其中,在利用差示扫描量热计法的测定中具有2个熔融峰,由低温侧的熔融峰热量Ql和高温侧的熔融峰热量Qh算出的高温侧的熔融峰的比率{Qh/(Ql+Qh)}×100为8%以上且低于25%。
6.一种导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,由权利要求1~5中任一项所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子构成,体积电阻率值为10Ω·cm~5000Ω·cm。
7.根据权利要求6所述的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,其特征在于,在UL94HBF燃烧性试验中合格。
8.根据权利要求6或7所述的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,其特征在于,成型体密度为30g/L~45g/L,该成型体密度如下求出:从导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体的厚度方向的中央附近切下5个UL94HBF试验用的纵150mm×横50mm×厚12mm的无表层的立方体试验片,然后,测定切下的试验片的重量以及纵、横和厚的尺寸,由纵、横和厚的尺寸之乘积算出试验片的体积,用重量除以该体积,将5个试验片的平均值作为成型体密度。
9.根据权利要求6或7所述的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,其特征在于,在利用差示扫描量热计法的测定中具有2个熔融峰,由低温侧的熔融峰热量ql和高温侧的熔融峰热量qh算出的高温侧的熔融峰的比率{qh/(ql+qh)}×100为8%以上且低于25%。
10.根据权利要求8所述的导电性聚丙烯系树脂模内发泡成型体,其特征在于,在利用差示扫描量热计法的测定中具有2个熔融峰,由低温侧的熔融峰热量ql和高温侧的熔融峰热量qh算出的高温侧的熔融峰的比率{qh/(ql+qh)}×100为8%以上且低于25%。
11.一种导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的制造方法,其特征在于,包括如下一次发泡工序:将导电性聚丙烯系树脂粒子、水和发泡剂收容在耐压容器中,在搅拌条件下使其分散,并且升温至所述导电性聚丙烯系树脂粒子的软化点温度以上后,将耐压容器中的分散液释放到比耐压容器的内压低的压力区域使导电性聚丙烯系树脂粒子发泡,
所述导电性聚丙烯系树脂粒子由导电性聚丙烯系树脂组合物形成,在所述导电性聚丙烯系树脂组合物中,相对于聚丙烯系树脂100重量份,含有11重量份~25重量份的导电性炭黑,且所述导电性聚丙烯系树脂组合物使用JIS K7210:1999中记载的MI测定器、在锐孔直径:2.0959±0.005mmφ、锐孔长度:8.000±0.025mm、负荷5000g、230±0.2℃的条件下测得的熔体指数为0.5g/10分钟~4.0g/10分钟。
12.根据权利要求11所述的导电性聚丙烯系树脂发泡粒子的制造方法,其特征在于,发泡剂由含有二氧化碳的无机系物理发泡剂形成。
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