CN112521746B - 聚酰胺组合物及其制造方法以及成型品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚酰胺组合物及其制造方法以及成型品。本发明提供一种阻燃性优异、并且制成成型品时的长期耐热性和蠕变特性良好的聚酰胺组合物。一种聚酰胺组合物,其含有(A)脂肪族聚酰胺、(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺、(C)阻燃剂、(D)苯乙烯‑丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物、和(E)多元醇,其中,所述(E)多元醇的含量相对于所述(D)苯乙烯‑丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的含量的质量比(E)/(D)大于等于0.25且小于2.00。
Description
技术领域
本发明涉及聚酰胺组合物及其制造方法以及成型品。
背景技术
基于脂肪族聚酰胺的组合物具有卓越的特性性能,因此在非常多的用途中被用于制造成型品。特别是为了保证适当的防火,具有阻燃特性的聚酰胺组合物对于电气和电子产业中的构成要素是必需的。
聚酰胺经常通过添加阻燃剂来实施阻燃处理。作为阻燃剂,例如可以列举磷化合物。在专利文献1中公开了使用作为聚酰胺用阻燃剂的次膦酸或二次膦酸的钙盐和铝盐。由含有这些次膦酸类阻燃剂并且利用相对于组合物的总质量为30质量%的玻璃纤维进行了强化的聚酰胺组合物制造的试样厚度为1.2mm的试验片达到基于UL94的可燃性分级V-0。
在专利文献2中公开了:为了达到UL94的可燃性分级V-0,在以聚酰胺6作为主要成分的玻璃纤维增强聚酰胺组合物中,相对于组合物的总质量,需要远大于20质量%的量的次膦酸铝;在以聚酰胺66作为主要成分的玻璃纤维增强聚酰胺组合物中,需要大于30质量%的次膦酸铝。可见,为了使用次膦酸类阻燃剂达到可燃性分级V-0,必须添加大量的次膦酸类阻燃剂,由此对机械特性产生不良影响,这成为问题。
因此,在专利文献3中公开了一种含有次膦酸盐作为阻燃剂的基于脂肪族聚酰胺和半芳香族聚酰胺的混合物的聚酰胺组合物。报道了通过添加半芳香族聚酰胺,可以减少阻燃剂的使用量,并且拉伸伸长率改善。
另外,在专利文献4中公开了一种使用次膦酸盐作为阻燃剂并且基于含有芳香族聚酰胺的聚酰胺和聚苯硫醚的混合物的聚酰胺组合物。报道了通过在含有芳香族聚酰胺的聚酰胺中添加阻燃性优异的聚苯硫醚,可以减少阻燃剂的使用量,并且可以减少来自于阻燃剂的释气的排放量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3947261号公报
专利文献2:日本专利第4698789号公报
专利文献3:日本专利第4614959号公报
专利文献4:日本特开2009-270107号公报
专利文献5:日本特开2005-179362号公报
专利文献6:欧洲专利申请公开第699708号说明书
专利文献7:日本特开平08-073720号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,虽然专利文献3中记载的聚酰胺组合物通过减少阻燃剂的使用量而改善了拉伸断裂伸长率、专利文献4中记载的聚酰胺组合物能够减少来自于阻燃剂的释气的排放量,但是在汽车和各种电气部件所要求的长期耐热性、蠕变特性等方面还有改良的余地。
可见,在现有技术中,尚不知道阻燃性优异、并且长期耐热性和蠕变特性良好的聚酰胺组合物。
本发明是鉴于上述情况而作出的,本发明提供一种阻燃性优异、并且制成成型品时的长期耐热性和蠕变特性良好的聚酰胺组合物及其制造方法以及包含所述聚酰组合物的成型品。
用于解决问题的手段
即,本发明包含以下方式。
本发明的第一方式所涉及的聚酰胺组合物含有:
(A)脂肪族聚酰胺、
(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺、
(C)阻燃剂、
(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物、和
(E)多元醇,其中,
所述(E)多元醇的含量相对于所述(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的含量的质量比(E)/(D)大于等于0.25且小于2.00。
所述(E)多元醇可以为选自由三季戊四醇、二季戊四醇和季戊四醇构成的组中的至少一种。
所述(C)阻燃剂可以为含磷阻燃剂。
所述(C)阻燃剂可以含有选自由以下述通式(1)表示的次膦酸盐、以下述通式(2)表示的二次膦酸盐以及它们的缩合物构成的组中的至少一种次膦酸盐类,
(在通式(1)中,R11和R12各自独立地为碳原子数1以上且6以下的烷基或碳原子数6以上且10以下的芳基;Mn11+为n11价的金属离子;M为属于元素周期表第2族或第15族的元素、过渡元素或铝;n11为2或3;在n11为2或3的情况下,存在的多个R11和多个R12各自可以相同也可以不同;
在通式(2)中,R21和R22各自独立地为碳原子数1以上且6以下的烷基、碳原子数6以上且10以下的芳基;Y21为碳原子数1以上且10以下的亚烷基或碳原子数6以上且10以下的亚芳基;M’m21+为m21价的金属离子;M’为属于元素周期表第2族或第15族的元素、过渡元素或铝;n21为1以上且3以下的整数;在n21为2或3的情况下,存在的多个R21、多个R22和多个Y21各自可以相同也可以不同;m21为2或3;x为1或2;在x为2的情况下,存在的多个M’可以相同也可以不同;n21、x和m21为满足2×n21=m21×x的关系式的整数)。
相对于聚酰胺组合物的质量,所述(C)阻燃剂的含量可以为0.1质量%以上且30质量%以下。
可以是如下方式:所述(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物包含在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物,并且所述在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物为马来酸酐改性聚苯醚。
可以是如下方式:所述(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物包含苯乙烯-丙烯腈共聚物,所述苯乙烯-丙烯腈共聚物含有苯乙烯单元和丙烯腈单元,并且相对于所述苯乙烯-丙烯腈共聚物的结构单元的总质量,所述丙烯腈单元的含量为30质量%以上。
所述(A)脂肪族聚酰胺可以含有二元胺单元和二元羧酸单元。
所述(A)脂肪族聚酰胺可以为聚酰胺66。
聚酰胺组合物的tanδ峰值温度可以为90℃以上。
所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺在构成所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺的全部二元羧酸单元中可以含有50摩尔%以上的间苯二甲酸单元。
所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺在构成所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺的全部二元羧酸单元中可以含有75摩尔%以上的间苯二甲酸单元。
所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺在构成所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺的全部二元羧酸单元中可以含有100摩尔%的间苯二甲酸单元。
聚酰胺组合物的重均分子量可以为10000以上且50000以下。
上述第一方式所涉及的聚酰胺组合物可以还含有至少一种(F)填充材料。
本发明的第二方式所涉及的成型品通过将上述第一方式所涉及的聚酰胺组合物成型而得到。
本发明的第三方式所涉及的聚酰胺组合物的制造方法为制造上述第一方式所涉及的聚酰胺组合物的方法,其中,对含有所述(A)脂肪族聚酰胺、所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺、所述(C)阻燃剂、所述(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物、以及所述(E)多元醇的原料成分进行熔融混炼。
发明效果
根据上述方式的聚酰胺组合物及其制造方法,能够得到阻燃性优异、并且长期耐热性和蠕变特性良好的成型品。上述方式的成型品的阻燃性优异、并且长期耐热性和蠕变特性良好。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式(以下简称为“本实施方式”)详细地进行说明。以下的本实施方式是用于说明本发明的例示,并不旨在将本发明限定于以下的内容。本发明可以在其主旨的范围内适当变形后实施。
需要说明的是,在本说明书中,“聚酰胺”是指在主链中具有酰胺基(-NHCO-)的聚合物。
《聚酰胺组合物》
本实施方式的聚酰胺组合物含有以下的(A)~(E)成分。
(A)脂肪族聚酰胺、
(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺、
(C)阻燃剂、
(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物、和
(E)多元醇。
在本实施方式的聚酰胺组合物中,所述(E)多元醇的含量相对于所述(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的含量的质量比(E)/(D)大于等于0.25且小于2.00,优选为0.25以上且1.80以下,更优选为0.25以上且1.50以下,进一步优选为0.30以上且1.00以下,特别优选为0.40以上且0.80以下。
通过质量比(E)/(D)为上述下限值以上,可以成为长期耐热性更优异的组合物。另一方面,通过质量比(E)/(D)小于上述上限值,具有能够成为成型性、外观、阻燃性和蠕变特性更优异的组合物的倾向。
本实施方式的聚酰胺组合物通过具有上述构成而能够得到阻燃性优异、并且长期耐热性和蠕变特性良好的成型品。
<聚酰胺组合物的特性>
本实施方式的聚酰胺组合物的分子量和tanδ峰值温度可以为下述构成,具体而言,可以通过后述的实施例中记载的方法进行测定。
[聚酰胺组合物的重均分子量(Mw)]
作为聚酰胺组合物的分子量的指标,可以利用重均分子量(Mw)。
聚酰胺组合物的重均分子量(Mw)优选为10000以上且50000以下,更优选为15000以上且45000以下,进一步优选为20000以上且45000以下,更进一步优选为25000以上且42000以下,特别优选为25000以上且40000以下,最优选为25000以上且35000以下。
通过聚酰胺组合物的重均分子量(Mw)在上述范围内,可以得到机械性质、特别是吸水刚性、热刚性、流动性等更优异的聚酰胺组合物。另外,由含有以填充材料为代表的成分的聚酰胺组合物得到的成型品成为抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和老化特性更优异的成型品。
作为将聚酰胺组合物的Mw控制在上述范围内的方法,例如可以列举使用(A)脂肪族聚酰胺、(B)半芳香族聚酰胺和(D)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的Mw在后述范围内的物质等。
需要说明的是,关于Mw(重均分子量)的测定,可以如后述的实施例中所记载的使用GPC(凝胶渗透色谱法)进行测定。
[聚酰胺组合物的tanδ峰值温度]
聚酰胺组合物的tanδ峰值温度的下限值优选为90℃,更优选为105℃,进一步优选为110℃。
另一方面,聚酰胺组合物的tanδ峰值温度的上限值优选为150℃,更优选为140℃,进一步优选为130℃。
即,聚酰胺组合物的tanδ峰值温度优选为90℃以上,更优选为105℃以上且150℃以下,进一步优选为110℃以上且140℃以下,特别优选为110℃以上且130℃以下。
通过聚酰胺组合物的tanδ峰值温度为上述下限值以上,具有能够得到吸水刚性和热刚性更优异的聚酰胺组合物的倾向。另一方面,通过聚酰胺组合物的tanδ峰值温度为上述上限值以下,具有由含有以填充材料为代表的成分的聚酰胺组合物得到的成型品成为抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和蠕变特性更优异的成型品的倾向。
作为将聚酰胺组合物的tanδ峰值温度控制在上述范围内的方法,例如可以列举:将(A)脂肪族聚酰胺和(B)半芳香族聚酰胺的含量控制在后述的范围内的方法等。
<聚酰胺组合物的构成成分>
以下,对本实施方式的聚酰胺组合物的各构成成分的详细情况进行说明。
[(A)脂肪族聚酰胺]
(A)脂肪族聚酰胺的结构单元优选满足以下的(1)和(2)中的至少任意一个条件。
(1)含有(A-a)脂肪族二元羧酸单元和(A-b)脂肪族二元胺单元。
(2)含有(A-c)选自由内酰胺单元和氨基羧酸单元构成的组中的至少一种。
本实施方式的聚酰胺组合物中,作为(A)脂肪族聚酰胺,可以含有满足上述(1)和(2)中的至少任意一个条件的一种或两种以上的聚酰胺。其中,本实施方式的聚酰胺组合物中所含的(A)脂肪族聚酰胺的结构单元特别优选满足上述(1)。
((A-a)脂肪族二元羧酸单元)
作为构成(A-a)脂肪族二元羧酸单元的脂肪族二元羧酸,例如可以列举碳原子数3以上且20以下的直链或支链饱和脂肪族二元羧酸等。
作为碳原子数3以上且20以下的直链饱和脂肪族二元羧酸,例如可以列举:丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、十四烷二酸、十六烷二酸、十八烷二酸、二十烷二酸、二甘醇酸等,但是不限于这些物质。
作为碳原子数3以上且20以下的支链饱和脂肪族二元羧酸,例如可以列举:二甲基丙二酸、2,2-二甲基琥珀酸、2,3-二甲基戊二酸、2,2-二乙基琥珀酸、2,3-二乙基戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸等,但是不限于这些物质。
这些构成(A-a)脂肪族二元羧酸单元的脂肪族二元羧酸可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
其中,作为构成(A-a)脂肪族二元羧酸单元的脂肪族二元羧酸,优选碳原子数6以上的直链饱和脂肪族二元羧酸,这是因为具有聚酰胺组合物的耐热性、流动性、韧性、低吸水性和刚性等更优异的倾向。
作为优选的碳原子数6以上的直链饱和脂肪族二元羧酸,具体而言,例如可以列举:己二酸、癸二酸、十二烷二酸、十四烷二酸、十六烷二酸、十八烷二酸、二十烷二酸等。
其中,作为碳原子数6以上的直链饱和脂肪族二元羧酸,从聚酰胺组合物的耐热性等观点考虑,优选己二酸、癸二酸或十二烷二酸。
另外,(A)脂肪族聚酰胺可以在不损害本实施方式的聚酰胺组合物的效果的范围内根据需要还含有衍生自三元以上的多元羧酸的单元。作为三元以上的多元羧酸,例如可以列举:偏苯三酸、均苯三酸、均苯四酸等。这些三元以上的多元羧酸可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
((A-b)脂肪族二元胺单元)
作为构成(A-b)脂肪族二元胺单元的脂肪族二元胺,例如可以列举:碳原子数2以上且20以下的直链饱和脂肪族二元胺或碳原子数3以上且20以下的支链饱和脂肪族二元胺等。
作为碳原子数2以上且20以下的直链饱和脂肪族二元胺,例如可以列举:乙二胺、丙二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、十三亚甲基二胺等,但是不限于这些物质。
作为碳原子数3以上且20以下的支链饱和脂肪族二元胺,例如可以列举:2-甲基五亚甲基二胺(也称为2-甲基-1,5-二氨基戊烷)、2,2,4-三甲基六亚甲基二胺、2,4,4-三甲基六亚甲基二胺、2-甲基-1,8-辛二胺(也称为2-甲基八亚甲基二胺)、2,4-二甲基八亚甲基二胺等,但是不限于这些物质。
这些构成(A-b)脂肪族二元胺单元的脂肪族二元胺可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
其中,构成(A-b)脂肪族二元胺单元的脂肪族二元胺的碳原子数优选为6以上且12以下,更优选为6以上且10以下。通过构成(A-b)脂肪族二元胺单元的脂肪族二元胺的碳原子数为上述下限值以上,所得到的成型品的耐热性更优异。另一方面,通过构成(A-b)脂肪族二元胺单元的脂肪族二元胺的碳原子数为上述上限值以下,所得到的成型品的结晶性和脱模性更优异。
作为优选的碳原子数6以上且12以下的直链或支链饱和脂肪族二元胺,具体而言,例如可以列举:六亚甲基二胺、2-甲基五亚甲基二胺、2-甲基-1,8-辛二胺等。
其中,作为碳原子数6以上且12以下的直链或支链饱和脂肪族二元胺,优选六亚甲基二胺或2-甲基五亚甲基二胺。通过含有这样的(A-b)脂肪族二元胺单元,由聚酰胺组合物得到的成型品的耐热性和刚性等更优异。
另外,(A)脂肪族聚酰胺可以在不损害本实施方式的聚酰胺组合物的效果的范围内根据需要还含有衍生自三元以上的脂肪族多元胺的单元。作为三元以上的脂肪族多元胺,例如可以列举双(六亚甲基)三胺等。
((A-c)选自由内酰胺单元和氨基羧酸单元构成的组中的至少一种结构单元)
(A)脂肪族聚酰胺可以含有(A-c)选自由内酰胺单元和氨基羧酸单元构成的组中的至少一种结构单元。通过含有这样的单元,具有能够得到韧性优异的聚酰胺的倾向。
需要说明的是,在此所谓的“内酰胺单元”和“氨基羧酸单元”是指进行了聚合(缩合)的内酰胺和氨基羧酸。
作为构成内酰胺单元的内酰胺,例如可以列举:丁内酰胺、戊内酰胺、ε-己内酰胺、辛内酰胺、庚内酰胺、十一内酰胺、月桂内酰胺(十二内酰胺)等,但是不限于这些物质。
其中,作为构成内酰胺单元的内酰胺,优选ε-己内酰胺或月桂内酰胺,更优选ε-己内酰胺。通过含有这样的内酰胺,具有由聚酰胺组合物得到的成型品的韧性更优异的倾向。
作为构成氨基羧酸单元的氨基羧酸,例如可以列举:作为内酰胺开环而得到的化合物的ω-氨基羧酸、α,ω-氨基酸等,但是不限于这些物质。
作为构成氨基羧酸单元的氨基羧酸,优选ω位被氨基取代的碳原子数4以上且14以下的直链或支链饱和脂肪族羧酸。作为这样的氨基羧酸,例如可以列举:6-氨基己酸、11-氨基十一酸、12-氨基十二酸等,但是不限于这些物质。另外,作为氨基羧酸,还可以列举对氨基甲基苯甲酸等。
这些构成(A-c)选自由内酰胺单元和氨基羧酸单元构成的组中的至少一种结构单元的内酰胺和氨基羧酸各自可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
其中,作为(A)脂肪族聚酰胺,从机械特性、耐热性、成型性和韧性的观点考虑,优选含有二元羧酸单元和二元胺单元的聚酰胺,更优选聚酰胺66(PA66)。PA66的机械特性、耐热性、成型性和韧性优异,因此被认为是适合于汽车用部件的材料。
相对于聚酰胺组合物中的聚酰胺的总质量,(A)脂肪族聚酰胺的含量例如可以为10质量%以上且90质量%以下,例如可以为50质量%以上且80质量%以下,例如可以为55质量%以上且70质量%以下。
((A)脂肪族聚酰胺的重均分子量Mw(A))
作为(A)脂肪族聚酰胺的分子量的指标,可以利用重均分子量Mw(A)。脂肪族聚酰胺的重均分子量Mw(A)优选为10000以上且50000以下,更优选为17000以上且45000以下,进一步优选为20000以上且45000以下,更进一步优选为25000以上且45000以下,特别优选为30000以上且45000以下,最优选为35000以上且40000以下。
通过重均分子量Mw(A)在上述范围内,可以得到机械性质、特别是吸水刚性、热刚性、流动性、以及制成成型品时的抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和耐电痕性(耐トラツキング性)等更优异的聚酰胺组合物。
需要说明的是,关于重均分子量Mw(A)的测定,可以如下述实施例中所记载的使用GPC进行测定。
[(B)半芳香族聚酰胺]
(B)半芳香族聚酰胺为含有二元胺单元和二元羧酸单元的聚酰胺。
相对于(B)半芳香族聚酰胺的全部结构单元,(B)半芳香族聚酰胺优选含有20摩尔%以上且80摩尔%以下的芳香族结构单元,更优选含有30摩尔%以上且70摩尔%以下的芳香族结构单元,进一步优选含有40摩尔%以上且60摩尔%以下的芳香族结构单元。在此所谓的“芳香族结构单元”是指芳香族二元胺单元和芳香族二元羧酸单元。
另外,(B)半芳香族聚酰胺优选为含有(B-a)二元羧酸单元和(B-b)二元胺单元的聚酰胺,其中,相对于(B)半芳香族聚酰胺的全部二元羧酸单元,所述(B-a)二元羧酸单元含有50摩尔%以上的间苯二甲酸单元,所述(B-b)二元胺单元含有碳原子数4以上且10以下的二元胺单元。
另外,此时,相对于(B)半芳香族聚酰胺的全部结构单元,(B)半芳香族聚酰胺中的间苯二甲酸单元和碳原子数4以上且10以下的二元胺单元的合计含量优选为50摩尔%以上,更优选为80摩尔%以上且100摩尔%以下,进一步优选为90摩尔%以上且100摩尔%以下,特别优选为100摩尔%。
需要说明的是,构成(B)半芳香族聚酰胺的规定的单体单元的比例可以通过核磁共振波谱法(NMR)等进行测定。
((B-a)二元羧酸单元)
作为(B-a)二元羧酸单元,没有特别限制,例如可以列举:芳香族二元羧酸单元、脂肪族二元羧酸单元、脂环族二元羧酸单元等。
其中,作为(B-a)二元羧酸单元,相对于(B-a)二元羧酸单元的总摩尔数,优选含有50摩尔%以上的间苯二甲酸单元,更优选含有65摩尔%以上且100摩尔%以下的间苯二甲酸单元,进一步优选含有75摩尔%以上且100摩尔%以下的间苯二甲酸单元,特别优选含有80摩尔%以上且100摩尔%以下的间苯二甲酸单元,最优选含有100摩尔%的间苯二甲酸单元。
通过(B-a)二元羧酸单元中的间苯二甲酸单元的比例为上述下限值以上,具有可以得到能够同时满足机械性质、特别是吸水刚性、热刚性、流动性等的聚酰胺组合物的倾向。另外,对于由聚酰胺组合物得到的成型品而言,具有抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和耐电痕性更优异的倾向。
(1)芳香族二元羧酸单元
作为构成除间苯二甲酸单元以外的芳香族二元羧酸单元的芳香族二元羧酸,例如可以列举具有苯基、萘基等芳香族基团的二元羧酸,但是不限于这些物质。芳香族二元羧酸的芳香族基团可以未取代,也可以具有取代基。
作为该取代基,没有特别限制,例如可以列举:碳原子数1以上且4以下的烷基、碳原子数6以上且10以下的芳基、碳原子数7以上且10以下的芳烷基、碳原子数7以上且10以下的烷基芳基、卤素基团、碳原子数1以上6以下的甲硅烷基、磺酸基及其盐(钠盐等)等。
作为碳原子数1以上且4以下的烷基,例如可以列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等,但是不限于这些基团。
作为碳原子数6以上且10以下的芳基,例如可以列举:苯基、萘基等,但是不限于这些基团。
作为碳原子数7以上且10以下的芳烷基,例如可以列举:苄基等,但是不限于该基团。
作为碳原子数7以上且10以下的烷基芳基,例如可以列举:甲苯基、二甲苯基等,但是不限于这些基团。
作为卤素基团,例如可以列举:氟基、氯基、溴基、碘基等,但是不限于这些基团。
作为碳原子数1以上6以下的甲硅烷基,例如可以列举:三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基等,但是不限于这些基团。
其中,作为构成除间苯二甲酸单元以外的芳香族二元羧酸单元的芳香族二元羧酸,优选未取代的碳原子数8以上且20以下的芳香族二元羧酸或被规定的取代基取代的碳原子数8以上且20以下的芳香族二元羧酸。
作为未取代的碳原子数8以上且20以下的芳香族二元羧酸或被规定的取代基取代的碳原子数8以上且20以下的芳香族二元羧酸,具体而言,例如可以列举:对苯二甲酸、萘二甲酸、2-氯对苯二甲酸、2-甲基对苯二甲酸、5-甲基间苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠等,但是不限于这些物质。
构成芳香族二元羧酸单元的芳香族二元羧酸可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
(2)脂肪族二元羧酸单元
作为构成脂肪族二元羧酸单元的脂肪族二元羧酸,可以列举碳原子数3以上且20以下的直链或支链饱和脂肪族二元羧酸等。
作为碳原子数3以上且20以下的直链饱和脂肪族二元羧酸,例如可以列举:丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、十四烷二酸、十六烷二酸、十八烷二酸、二十烷二酸、二甘醇酸等,但是不限于这些物质。
作为碳原子数3以上且20以下的支链饱和脂肪族二元羧酸,例如可以列举:二甲基丙二酸、2,2-二甲基琥珀酸、2,3-二甲基戊二酸、2,2-二乙基琥珀酸、2,3-二乙基戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸等,但是不限于这些物质。
(3)脂环族二元羧酸单元
作为构成脂环族二元羧酸单元(以下有时称为“脂环式二元羧酸单元”)的脂环族二元羧酸,例如可以列举:脂环结构的碳原子数为3以上且10以下的脂环族二元羧酸等,但是不限于这些物质。其中,作为脂环族二元羧酸,优选脂环结构的碳原子数为5以上且10以下的脂环族二元羧酸。
作为这样的脂环族二元羧酸,例如可以列举:1,4-环己烷二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、1,3-环戊烷二甲酸等。其中,作为脂环族二元羧酸,优选1,4-环己烷二甲酸,但是不限于这些物质。
需要说明的是,构成脂环族二元羧酸单元的脂环族二元羧酸可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
脂环族二元羧酸的脂环族基团可以未取代,也可以具有取代基。作为取代基,例如可以列举碳原子数1以上且4以下的烷基等。作为碳原子数1以上且4以下的烷基,可以列举与在上述“芳香族二元羧酸单元”中所例示的基团相同的基团。
作为除间苯二甲酸单元以外的二元羧酸单元,优选含有芳香族二元羧酸单元,更优选含有碳原子数6以上的芳香族二元羧酸。
通过使用这样的二元羧酸,具有可以得到能够同时满足机械性质、特别是吸水刚性、热刚性、流动性等的聚酰胺组合物的倾向。另外,对于由聚酰胺组合物得到的成型品而言,具有抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和耐电痕性更优异的倾向。
在(B)半芳香族聚酰胺中,作为构成(B-a)二元羧酸单元的二元羧酸,不限于作为上述二元羧酸记载的化合物,也可以为与上述二元羧酸等价的化合物。
在此所说的“与二元羧酸等价的化合物”是指可以得到与衍生自上述二元羧酸的二元羧酸结构相同的二元羧酸结构的化合物。作为这样的化合物,例如可以列举:二元羧酸的酸酐、二元羧酸的酰卤等,但是不限于这些物质。
另外,(B)半芳香族聚酰胺可以在不损害本实施方式的聚酰胺组合物的效果的范围内根据需要还含有衍生自三元以上的多元羧酸的单元。
作为三元以上的多元羧酸,例如可以列举:偏苯三酸、均苯三酸、均苯四酸等。这些三元以上的多元羧酸可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
((B-b)二元胺单元)
关于构成(B)半芳香族聚酰胺的(B-b)二元胺单元,没有特别限制,例如可以列举:芳香族二元胺单元、脂肪族二元胺单元、脂环族二元胺单元等。其中,作为构成(B)半芳香族聚酰胺的(B-b)二元胺单元,优选含有碳原子数4以上且10以下的二元胺单元,更优选含有碳原子数6以上且10以下的二元胺单元。
(1)脂肪族二元胺单元
作为构成脂肪族二元胺单元的脂肪族二元胺,例如可以列举:碳原子数4以上且20以下的直链饱和脂肪族二元胺等。
作为碳原子数4以上且20以下的直链饱和脂肪族二元胺,例如可以列举:乙二胺、丙二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、十三亚甲基二胺等,但是不限于这些物质。
(2)脂环族二元胺单元
作为构成脂环族二元胺单元的脂环族二元胺(以下有时称为“脂环式二元胺”),例如可以列举:1,4-环己烷二胺、1,3-环己烷二胺、1,3-环戊烷二胺等,但是不限于这些物质。
(3)芳香族二元胺单元
作为构成芳香族二元胺单元的芳香族二元胺,只要是含有芳香族基团的二元胺,则不限于以下物质。作为芳香族二元胺,具体而言,例如可以列举间苯二甲胺等。
需要说明的是,这些构成各二元胺单元的二元胺可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
其中,作为(B-b)二元胺单元,优选脂肪族二元胺单元,更优选碳原子数4以上且10以下的直链饱和脂肪族二元胺单元,进一步优选碳原子数6以上且10以下的直链饱和脂肪族二元胺单元,特别优选六亚甲基二胺单元。
通过使用这样的二元胺,具有可以得到能够同时满足机械性质、特别是吸水刚性、热刚性、流动性等的聚酰胺组合物的倾向。另外,对于由聚酰胺组合物得到的成型品而言,具有抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和耐电痕性更优异的倾向。
作为(B)半芳香族聚酰胺,优选聚酰胺6I(聚间苯二甲酰六亚甲基二胺)、聚酰胺9I或聚酰胺10I,更优选聚酰胺6I。聚酰胺6I的耐热性、成型加工性和阻燃性优异,因此被认为是适合于汽车用部件的材料。
相对于聚酰胺组合物中的聚酰胺的总质量,(B)半芳香族聚酰胺的含量例如可以为10质量%以上且90质量%以下,例如可以为20质量%以上且50质量%以下,例如可以为30质量%以上且45质量%以下。
通过将(B)半芳香族聚酰胺的含量设定在上述范围内,由聚酰胺组合物得到的成型品的机械性质更优异。另外,通过含有以填充材料为代表的成分,具有由聚酰胺组合物得到的成型品的抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和耐电痕性更优异的倾向。
((B)半芳香族聚酰胺的重均分子量Mw(B))
作为(B)半芳香族聚酰胺的分子量的指标,可以利用重均分子量Mw(B)。半芳香族聚酰胺的重均分子量Mw(B)优选为10000以上且50000以下,更优选为15000以上且45000以下,进一步优选为15000以上且40000以下,更进一步优选为17000以上且35000以下,特别优选为17000以上且33000以下,最优选为18000以上且30000以下。
通过重均分子量Mw(B)在上述范围内,可以得到机械性质、特别是吸水刚性、热刚性、流动性、以及制成成型品时的抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和耐电痕性等更优异的聚酰胺组合物。
需要说明的是,关于重均分子量Mw(B)的测定,可以如下述实施例中所记载的使用GPC进行测定。
[封端剂]
本实施方式的聚酰胺组合物中所含的聚酰胺((A)脂肪族聚酰胺和(B)半芳香族聚酰胺)的末端可以利用公知的封端剂进行了封端。
在由上述二元羧酸和上述二元胺制造聚酰胺、或者由选自由上述内酰胺和上述氨基羧酸构成的组中的至少一种制造聚酰胺时,这样的封端剂也可以作为分子量调节剂添加。
作为封端剂,例如可以列举:一元羧酸、一元胺、酸酐(邻苯二甲酸酐等)、单异氰酸酯、单酯类、一元醇类等,但是不限于这些物质。封端剂可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
其中,作为封端剂,优选一元羧酸或一元胺。通过利用封端剂对聚酰胺的末端进行了封端,具有由聚酰胺组合物得到的成型品的热稳定性更优异的倾向。
作为可以用作封端剂的一元羧酸,只要是具有与可能存在于聚酰胺末端的氨基的反应性的一元羧酸即可。作为一元羧酸,例如可以列举:脂肪族一元羧酸、脂环族一元羧酸、芳香族一元羧酸等,但是不限于这些物质。
作为脂肪族一元羧酸,例如可以列举:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、十三酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、特戊酸、异丁酸等。
作为脂环族一元羧酸,例如可以列举:环己烷甲酸等。
作为芳香族一元羧酸,例如可以列举:苯甲酸、甲苯甲酸、α-萘甲酸、β-萘甲酸、甲基萘甲酸、苯乙酸等。
这些一元羧酸可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
特别是,从流动性和机械强度的观点考虑,(B)半芳香族聚酰胺的末端优选利用乙酸进行了封端。
作为可以用作封端剂的一元胺,只要是具有与可能存在于聚酰胺末端的羧基的反应性的一元胺即可。作为一元胺,例如可以列举:脂肪族一元胺、脂环族一元胺、芳香族一元胺等,但是不限于这些物质。
作为脂肪族一元胺,例如可以列举:甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺等。
作为脂环族一元胺,例如可以列举:环己胺、二环己胺等。
作为芳香族一元胺,例如可以列举:苯胺、甲苯胺、二苯胺、萘胺等。
这些一元胺可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
含有利用封端剂进行了封端的聚酰胺的聚酰胺组合物具有耐热性、流动性、韧性、低吸水性和刚性更优异的倾向。
[聚酰胺((A)脂肪族聚酰胺和(B)半芳香族聚酰胺)的制造方法]
在制造本实施方式的聚酰胺组合物中所含的聚酰胺((A)脂肪族聚酰胺和(B)半芳香族聚酰胺)时,二元羧酸的添加量和二元胺的添加量优选为相同摩尔量左右。对于摩尔比而言,考虑到在聚合反应中的二元胺的向反应体系外的逸散部分,相对于全部二元羧酸的摩尔量1,全部二元胺的摩尔量优选为0.9以上且1.2以下,更优选为0.95以上且1.1以下,进一步优选为0.98以上且1.05以下。
作为聚酰胺的制造方法,例如包含以下的(1)或(2)的聚合工序,但是不限于该方法。
(1)将构成二元羧酸单元的二元羧酸和构成二元胺单元的二元胺的组合聚合而得到聚合物的工序。
(2)将选自由构成内酰胺单元的内酰胺和构成氨基羧酸单元的氨基羧酸构成的组中的一种以上聚合而得到聚合物的工序。
另外,作为聚酰胺的制造方法,优选在上述聚合工序之后还包含使聚酰胺的聚合度升高的升高工序。另外,根据需要可以在上述聚合工序和上述升高工序之后包含利用封端剂对所得到的聚合物的末端进行封端的封端工序。
作为聚酰胺的具体的制造方法,例如可以列举如以下的1)~4)中所例示的各种方法。
1)对选自由二元羧酸-二元胺盐、二元羧酸和二元胺的混合物、内酰胺和氨基羧酸构成的组中的一种以上的水溶液或水悬浮液进行加热,在保持熔融状态的同时使其聚合的方法(以下,有时称为“热熔融聚合法”)。
2)将利用热熔融聚合法得到的聚酰胺在熔点以下的温度下在保持固体状态的同时使其聚合度升高的方法(以下有时称为“热熔融聚合·固相聚合法”)。
3)使选自由二元羧酸-二元胺盐、二元羧酸和二元胺的混合物、内酰胺和氨基羧酸构成的组中的一种以上在保持固体状态的同时进行聚合的方法(以下,有时称为“固相聚合法”)。
4)使用与二元羧酸等价的二元羧酸酰卤成分以及二元胺成分并使其聚合的方法(以下,有时称为“溶液法”)。
其中,作为聚酰胺的具体的制造方法,优选包含热熔融聚合法的制造方法。另外,在利用热熔融聚合法制造聚酰胺时,优选保持熔融状态直到聚合结束。为了保持熔融状态,需要在适合于聚酰胺的聚合条件下进行制造。作为聚合条件,例如可以列举以下所示的条件等。首先,将热熔融聚合法中的聚合压力控制在14kg/cm2以上且25kg/cm2以下(表压),继续加热。接着,用30分钟以上的时间进行降压直到槽内的压力达到大气压(表压为0kg/cm2)。
在聚酰胺的制造方法中,作为聚合方式,没有特别限制,可以是间歇式,也可以是连续式。
作为聚酰胺的制造中使用的聚合装置,没有特别限制,可以使用公知的装置。作为聚合装置,具体而言,例如可以列举:高压釜型反应器、滚筒型反应器、挤出机型反应器(捏合机等)等。
以下,作为聚酰胺的制造方法,具体地示出了利用间歇式热熔融聚合法制造聚酰胺的方法,但是聚酰胺的制造方法不限定于此。
首先,制备含有约40质量%以上且约60质量%以下的聚酰胺的原料成分(二元羧酸和二元胺的组合、以及根据需要的选自由内酰胺和氨基羧酸构成的组中的至少一种)的水溶液。接着,在浓缩槽中将该水溶液浓缩至约65质量%以上且约90质量%以下从而得到浓缩溶液,所述浓缩槽在110℃以上且180℃以下的温度以及约0.035MPa以上且约0.6MPa以下(表压)的压力下操作。
接着,将所得到的浓缩溶液移至高压釜中,继续加热直到高压釜中的压力达到约1.2MPa以上且约2.2MPa以下(表压)。
接着,在高压釜中,在将水和气体成分中的至少任意一者除去的同时,将压力保持在约1.2MPa以上且约2.2MPa以下(表压)。接着,在温度达到约220℃以上且约260℃以下的时刻,降压至大气压(表压为0MPa)。将高压釜内的压力降压至大气压后,根据需要进行减压,由此能够有效地除去作为副产物生成的水。
接着,利用氮气等非活性气体对高压釜进行加压,将聚酰胺熔融物以线料的形式从高压釜中挤出。对挤出的线料进行冷却、切割,由此得到聚酰胺的粒料。
[聚酰胺的聚合物末端]
作为本实施方式的聚酰胺组合物中所含的聚酰胺((A)脂肪族聚酰胺和(B)半芳香族聚酰胺)的聚合物末端,没有特别限制,可以分类并定义为以下的1)~4)。
即,1)氨基末端、2)羧基末端、3)由封端剂形成的末端、4)其它末端。
1)氨基末端为具有氨基(-NH2基)的聚合物末端,并且氨基末端衍生自二元胺。
2)羧基末端为具有羧基(-COOH基)的聚合物末端,并且羧基末端衍生自二元羧酸。
3)由封端剂形成的末端为在聚合时添加了封端剂的情况下形成的末端。作为封端剂,可以列举上述的封端剂。
4)其它末端为未被分类为上述的1)~3)的聚合物末端。作为其它末端,具体而言,可以列举:氨基末端发生脱氨反应而生成的末端、从羧基末端发生脱羧反应而生成的末端等。
[(C)阻燃剂]
作为(C)阻燃剂,只要是含有卤素元素或磷的阻燃剂,就没有特别限制。例如可以列举含溴阻燃剂、含磷阻燃剂等。其中,作为(C)阻燃剂,从不妨碍(E)多元醇的分散性、将聚酰胺组合物制成成型品时的长期耐热性和蠕变特性等更优异的观点考虑,优选含磷阻燃剂。
(含溴阻燃剂)
作为含溴阻燃剂,例如可以列举:六溴环十二烷(HBCD)、十溴二苯醚(DBDPO)、八溴二苯醚、四溴双酚A(TBBA)、双(三溴苯氧基)乙烷、双(五溴苯氧基)乙烷(BPBPE)、四溴双酚A环氧树脂(TBBA环氧树脂)、四溴双酚A碳酸酯(TBBA-PC)、亚乙基双(四溴邻苯二甲酰亚胺)(EBTBPI)、亚乙基双(五溴苯)、三(三溴苯氧基)三嗪(TTBPTA)、双(二溴丙基)四溴双酚A(DBP-TBBA)、双(二溴丙基)四溴双酚S(DBP-TBBS)、溴化聚苯醚(BrPPE)(包括聚(二)溴亚苯基醚等)、溴化聚苯乙烯(BrPS)(包含聚二溴苯乙烯、聚三溴苯乙烯、交联的溴化聚苯乙烯等)、溴化的交联芳香族聚合物、溴化环氧树脂、溴化苯氧基树脂、溴化的苯乙烯-马来酸酐聚合物、四溴双酚S(TBBS)、磷酸三(三溴新戊基)酯(TTBNPP)、多溴三甲基苯基茚满(PBPI)、三(二溴丙基)异氰脲酸酯(TDBPIC)等。
(含磷阻燃剂)
作为含磷阻燃剂,只要是含有磷元素而不含卤素的阻燃剂,就没有特别限制。作为含磷阻燃剂,例如可以列举:磷酸酯类阻燃剂、聚磷酸三聚氰胺类阻燃剂、磷腈类阻燃剂、次膦酸类阻燃剂、红磷类阻燃剂等。
其中,作为含磷阻燃剂,优选为磷酸酯类阻燃剂、聚磷酸三聚氰胺类阻燃剂、磷腈类阻燃剂或次膦酸类阻燃剂,特别优选为次膦酸类阻燃剂。
作为次膦酸类阻燃剂,具体而言,例如可以包含选自由以下述通式(1)表示的次膦酸盐(以下有时简称为“次膦酸盐(1)”)、以下述通式(2)表示的二次膦酸盐(以下有时简称为“二次膦酸盐(2)”)以及它们的缩合物构成的组中的至少一种次膦酸盐类。
(在通式(1)中,R11和R12各自独立地为碳原子数1以上且6以下的烷基或碳原子数6以上且10以下的芳基。Mn11+为n11价的金属离子。M为属于元素周期表第2族或第15族的元素、过渡元素或铝。n11为2或3。在n11为2或3的情况下,存在的多个R11和多个R12各自可以相同也可以不同。
在通式(2)中,R21和R22各自独立地为碳原子数1以上且6以下的烷基或碳原子数6以上且10以下的芳基。Y21为碳原子数1以上且10以下的亚烷基或碳原子数6以上且10以下的亚芳基。M’m21+为m21价的金属离子。M’为属于元素周期表第2族或第15族的元素、过渡元素或铝。n21为1以上且3以下的整数。在n21为2或3的情况下,存在的多个R21、多个R22和多个Y21各自可以相同也可以不同。m21为2或3。x为1或2。在x为2的情况下,存在的多个M’可以相同也可以不同。n21、x和m21为满足2×n21=m21×x的关系式的整数。)
(1)R11、R12、R21和R22
R11、R12、R21和R22各自独立地为碳原子数1以上且6以下的烷基、碳原子数6以上且10以下的芳基。在n11为2或3的情况下,存在的多个R11和多个R12各自可以相同也可以不同,但是从容易制造的观点考虑,优选相同。另外,在n21为2或3的情况下,存在的多个R21和多个R22各自可以相同也可以不同,但是从容易制造的观点考虑,优选相同。
作为烷基,可以为链状也可以为环状,但是优选为链状。作为链状烷基,可以为直链烷基,也可以为支链烷基。作为直链烷基,例如可以列举:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基等。作为支链烷基,例如可以列举:1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1,1-二甲基乙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1,1,2-三甲基丙基等。
作为芳基,例如可以列举:苯基、萘基等。
烷基和芳基可以具有取代基。作为烷基上的取代基,例如可以列举碳原子数6以上且10以下的芳基等。作为芳基上的取代基,可以列举碳原子数1以上且6以下的烷基等。
作为具有取代基的烷基,具体而言,例如可以列举:苄基等。
作为具有取代基的芳基,具体而言,例如可以列举:甲苯基、二甲苯基等。
其中,作为R11、R12、R21和R22,优选碳原子数1以上且6以下的烷基,更优选甲基或乙基。
(2)Y21
Y21为碳原子数1以上且10以下的亚烷基或碳原子数6以上且10以下的亚芳基。在n21为2或3的情况下,存在的多个Y21各自可以相同也可以不同,但是从容易制造的观点考虑,优选相同。
作为亚烷基,可以为链状也可以为环状,但是优选为链状。作为链状亚烷基,可以为直链亚烷基,也可以为支链亚烷基。作为直链亚烷基,例如可以列举:亚甲基、亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基等。作为支链亚烷基,例如可以列举:1-甲基亚乙基、1-甲基亚丙基等。
作为亚芳基,例如可以列举:亚苯基、亚萘基等。
亚烷基和亚芳基可以具有取代基。作为亚烷基上的取代基,例如可以列举碳原子数6以上且10以下的芳基等。作为亚芳基上的取代基,可以列举碳原子数1以上且6以下的烷基等。
作为具有取代基的亚烷基,具体而言,例如可以列举:苯基亚甲基、苯基亚乙基、苯基三亚甲基、苯基四亚甲基等。
作为具有取代基的亚芳基,具体而言,例如可以列举:甲基亚苯基、乙基亚苯基、叔丁基亚苯基、甲基亚萘基、乙基亚萘基、叔丁基亚萘基等。
其中,作为Y21,优选碳原子数1以上且10以下的亚烷基,更优选亚甲基或亚乙基。
(3)M和M’
M和M’各自独立地为属于元素周期表第2族或第15族的元素的离子、过渡元素的离子或铝离子。作为属于元素周期表第2族的元素的离子,例如可以列举钙离子、镁离子等。作为属于元素周期表第15族的元素的离子,例如可以列举铋离子等。作为过渡元素的离子,例如可以列举锌离子等。
另外,在x为2的情况下,存在的多个M’可以相同也可以不同,但是从容易制造的观点考虑,优选相同。
其中,作为M和M’,优选钙、锌或铝,更优选钙或铝。
(4)x
x表示M’的个数,x为1或2。x可以根据M’的种类和二次膦酸的数量适当选择。
(5)n11和n21
n11表示次膦酸的个数和M的价数,n11为2或3。n11可以根据M的种类和价数适当选择。
n21表示二次膦酸的个数,n21为1以上且3以下的整数。n21可以根据M’的种类和数量适当选择。
(6)m21
m21表示M’的价数,m21为2或3。
n21、x和m21为满足2×n21=m21×x的关系式的整数。
作为优选的次膦酸盐(1),具体而言,例如可以列举:二甲基次膦酸钙、二甲基次膦酸镁、二甲基次膦酸铝、二甲基次膦酸锌、甲基乙基次膦酸钙、甲基乙基次膦酸镁、甲基乙基次膦酸铝、甲基乙基次膦酸锌、二乙基次膦酸钙、二乙基次膦酸镁、二乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸锌、甲基正丙基次膦酸钙、甲基正丙基次膦酸镁、甲基正丙基次膦酸铝、甲基正丙基次膦酸锌、甲基苯基次膦酸钙、甲基苯基次膦酸镁、甲基苯基次膦酸铝、甲基苯基次膦酸锌、二苯基次膦酸钙、二苯基次膦酸镁、二苯基次膦酸铝、二苯基次膦酸锌等。其中,作为次膦酸盐(1),从阻燃性优异的观点考虑,特别优选二乙基次膦酸钙、二乙基次膦酸铝、二甲基次膦酸钙或二甲基次膦酸铝。
作为优选的二次膦酸盐(2),具体而言,例如可以列举:甲烷二(甲基次膦酸)钙、甲烷二(甲基次膦酸)镁、甲烷二(甲基次膦酸)铝、甲烷二(甲基次膦酸)锌、苯-1,4-二(甲基次膦酸)钙、苯-1,4-二(甲基次膦酸)镁、苯-1,4-二(甲基次膦酸)铝、苯-1,4-二(甲基次膦酸)锌等。
作为次膦酸盐类的制造方法,没有特别限制,例如可以列举专利文献5、专利文献6和专利文献7等中记载的方法。具体而言,使用次膦酸和金属碳酸盐、金属氢氧化物或金属氧化物在水溶液中进行制造。虽然这些次膦酸盐类本质上为单体型化合物,但是取决于反应条件、根据环境有时也包含作为缩合度为1以上且3以下的缩合物的聚合物型次膦酸盐。
相对于聚酰胺组合物的质量,(C)阻燃剂的含量优选为0.1质量%以上且30质量%以下,更优选为5质量%以上且30质量%以下,进一步优选为5质量%以上且28质量%以下,特别优选为8质量%以上且25质量%以下。
通过将(C)阻燃剂的含量设定为上述下限值以上,能够得到阻燃性更优异的聚酰胺组合物。另一方面,通过将(C)阻燃剂的含量设定为上述上限值以下,能够得到阻燃性更优异而不会损害聚酰胺所具有的性质的聚酰胺组合物。
[(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物]
本实施方式的聚酰胺组合物通过含有(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物,可以成为韧性、刚性等机械物性更优异的聚酰胺组合物。
((D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物)
作为(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物,例如可以列举:包含α,β不饱和二元羧酸酐作为共聚成分的聚合物、利用α,β不饱和二元羧酸酐进行了改性的聚合物等。
作为α,β不饱和二元羧酸酐,例如可以列举由下述通式(3)表示的化合物(以下有时称为“化合物(3)”)。
在上述通式(3)中,R31和R32各自独立地为氢原子或碳原子数1以上且3以下的烷基。R31和R32可以彼此相同也可以不同。其中,从容易制造的观点考虑,优选R31和R32彼此相同。
作为R31和R32中的碳原子数1以上且3以下的烷基,例如可以列举:甲基、乙基、丙基、异丙基等。
其中,作为R31和R32,优选氢原子或甲基,更优选氢原子。
作为优选的化合物(3)(α,β不饱和二元羧酸酐),例如可以列举:马来酸酐、甲基马来酸酐等。其中,作为化合物(3)(α,β不饱和二元羧酸酐),优选马来酸酐。
作为包含α,β不饱和二元羧酸酐作为共聚成分的聚合物,从提高阻燃性的效率(即使添加量少也表现出阻燃性)的观点考虑,优选芳香族乙烯基化合物与α,β不饱和二元羧酸酐的共聚物。
作为用于芳香族乙烯基化合物与α,β不饱和二元羧酸酐的共聚物的制造的芳香族乙烯基化合物,例如可以列举:由下述通式(4)表示的化合物(以下有时称为“化合物(4)”)。
在上述通式(4)中,R41为氢或碳原子数1以上且3以下的烷基。R42为苯环的取代基。R42为碳原子数1以上且3以下的烷基。n41为0以上且5以下的整数。当n41为0时,苯环是未取代的。当n41为2以上时,存在的多个R42可以彼此相同也可以不同。
作为R41和R42中的碳原子数1以上且3以下的烷基,可以列举与上述化合物(3)中例示的烷基相同的烷基。
其中,R41优选为氢原子或甲基。另外,R42优选为甲基。
n41表示作为苯环的取代基的R42的数量。n41优选为0以上且1以下的整数,更优选为0。
作为优选的化合物(4)(芳香族乙烯基化合物),例如可以列举:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯等。其中,作为化合物(4)(芳香族乙烯基化合物),优选苯乙烯。
在(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物包含芳香族乙烯基化合物单元的情况下,芳香族乙烯基化合物单元与(C)阻燃剂亲和,另外,α,β不饱和二元羧酸酐单元与(B)半芳香族聚酰胺亲和或反应。认为由此有助于(C)阻燃剂在聚酰胺基质中分散,能够使阻燃剂微分散。
关于芳香族乙烯基化合物与α,β不饱和二元羧酸酐的共聚物中的芳香族乙烯基化合物单元和α,β不饱和二元羧酸酐单元的比例,从所得到的聚酰胺组合物的阻燃性、流动性、耐热分解性等观点考虑,优选芳香族乙烯基化合物单元为50质量%以上且99质量%以下,并且α,β不饱和二元羧酸酐单元为1质量%以上且50质量%以下。另外,芳香族乙烯基化合物与α,β不饱和二元羧酸酐的共聚物中的α,β不饱和二元羧酸酐单元的比例更优选为5质量%以上且20质量%以下,进一步优选为8质量%以上且15质量%以下。
通过芳香族乙烯基化合物与α,β不饱和二元羧酸酐的共聚物中的α,β不饱和二元羧酸酐单元的比例为上述下限值以上,可以得到韧性和刚性等机械物性、以及阻燃性更优异的聚酰胺组合物。另一方面,通过α,β不饱和二元羧酸酐单元的比例为上述上限值以下,可以更有效地防止由α,β不饱和二元羧酸酐引起的聚酰胺组合物的劣化。
作为利用α,β不饱和二元羧酸酐进行了改性的聚合物,例如可以列举:利用α,β不饱和二元羧酸酐进行了改性的聚苯醚、利用α,β不饱和二元羧酸酐进行了改性的聚丙烯等。其中,作为利用α,β不饱和二元羧酸酐进行了改性的聚合物,优选马来酸酐改性聚苯醚。
相对于聚酰胺组合物的质量,(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的含量为0.1质量%以上且8.0质量%以下,优选为1.0质量%以上且8.0质量%以下,更优选为2.0质量%以上且7.0质量%以下,进一步优选为2.5质量%以上且6.5质量%以下。
通过将(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的含量设定为上述下限值以上,可以得到阻燃性更优异的聚酰胺组合物。另一方面,通过将(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的含量设定为上述上限值以下,可以得到蠕变特性更优异的聚酰胺组合物。
另外,通过将(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的含量设定在上述范围内,可以得到长期耐热性和蠕变特性更优异的聚酰胺组合物。
作为(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的分子量的指标,可以利用重均分子量Mw(D1)。(D1)聚合物的重均分子量Mw(D1)优选为10000以上且70000以下,更优选为15000以上且60000以下,进一步优选为20000以上且60000以下,更进一步优选为25000以上且60000以下,特别优选为25000以上且55000以下,最优选为30000以上且55000以下。
通过重均分子量Mw(D1)在上述范围内,可以得到机械性质、特别是吸水刚性、热刚性、流动性、以及制成成型品时的抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和蠕变特性等更优异的聚酰胺组合物。
需要说明的是,关于重均分子量Mw(D1)的测定,可以如下述实施例中所记载的使用GPC进行测定。
((D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物)
(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物是指含有苯乙烯单元和丙烯腈单元作为构成成分的共聚物,可以是包含苯乙烯单元和丙烯腈单元的共聚物(AS树脂),也可以是橡胶增强的苯乙烯-丙烯腈共聚物(ABS树脂)。
从耐热性、流动性和成型加工性的观点考虑,相对于(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物的结构单元的总质量,(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物中的苯乙烯单元的含量优选为10质量%以上且70质量%以下,更优选为50质量%以上且70质量%以下,进一步优选为60质量%以上且67质量%以下。此外,也可以是将苯乙烯类聚合物中的苯乙烯的一部分置换为α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基二甲苯、一氯苯乙烯、二氯苯乙烯、一溴苯乙烯、二溴苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、乙基苯乙烯、乙烯基萘等单体而得到的共聚物。
从阻燃性、长期耐热性更优异的观点考虑,相对于(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物的结构单元的总质量,(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物中的丙烯腈单元的含量优选为30质量%以上,更优选为33质量%以上。丙烯腈单元的含量的上限没有特别限制,例如可以为90质量%以下,也可以为50质量%以下,还可以为40质量%以下。
通过在本实施方式的聚酰胺组合物中添加(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物,流动性提高,阻燃剂的分散性变得良好,因此推测在燃烧时可以形成牢固且致密的炭(通过燃烧而形成的碳化层),阻燃性提高。另外,在添加后述的热稳定剂的情况下,通过添加(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物,流动性提高,热稳定剂的分散性变得良好,因此推测热稳定剂的自由基捕获效率提高,长期耐热性提高。
相对于聚酰胺组合物的质量,(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物的含量优选为0.1质量%以上且8.0质量%以下,更优选为0.5质量%以上且5.0质量%以下,进一步优选为1.0质量%以上且4.0质量%以下,特别优选为1.0质量%以上且3.0质量%以下。
通过将(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物的含量设定在上述范围内,可以得到阻燃性优异、并且制成成型品时的长期耐热性良好的聚酰胺组合物。
[(E)多元醇]
本实施方式的聚酰胺组合物中所含的(E)多元醇优选为熔点在150℃以上且280℃以下的范围内的多元醇。通过熔点为上述下限值以上,在捏炼混合到聚酰胺中时更不易发生飞散,能够有效地抑制流动性受损。另一方面,通过熔点为上述上限值以下,熔点为通常的成型温度以下,能够发挥更良好的流动效果。需要说明的是,在此所谓的熔点是指利用在聚合物的熔点、凝固点的测定中使用的差示扫描量热法(DSC)测定时的吸热峰(熔点)的顶点。
作为优选的多元醇,可以列举:季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、三羟甲基乙烷等。这些多元醇可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。其中,作为多元醇,优选季戊四醇、二季戊四醇或三季戊四醇。
相对于聚酰胺组合物的质量,(E)多元醇的含量优选为0.1质量%以上且小于10质量%,更优选为0.5质量%以上且9质量%以下,进一步优选为1.0质量%以上且8质量%以下,特别优选为2.0质量%以上且5质量%以下。通过(E)多元醇的含量在上述范围内,可以得到流动性以及制成成型品时的抗拉强度、长期耐热性和蠕变特性等更优异的聚酰胺组合物。
<(F)填充材料>
本实施方式的聚酰胺组合物中,除了上述(A)~(E)的各成分以外,可以还含有(F)填充材料。通过含有(F)填充材料,能够成为韧性和刚性等机械物性更优异的聚酰胺组合物。
作为(F)填充材料,没有特别限制,例如可以列举:玻璃纤维、碳纤维、硅酸钙纤维、钛酸钾纤维、硼酸铝纤维、鳞片状玻璃、滑石、高岭土、云母、水滑石、碳酸锌、磷酸一氢钙、硅灰石、沸石、勃姆石、氧化镁、硅酸钙、铝硅酸钠、硅酸镁、科琴黑、乙炔黑、炉黑、碳纳米管、石墨、黄铜、铜、银、铝、镍、铁、氟化钙、蒙脱石、溶胀性氟云母、磷灰石等。
这些(F)填充材料可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
其中,作为(F)填充材料,从刚性和强度等观点考虑,优选玻璃纤维、碳纤维、鳞片状玻璃、滑石、高岭土、云母、磷酸一氢钙、硅灰石、碳纳米管、石墨、氟化钙、蒙脱石、溶胀性氟云母或磷灰石。另外,作为(F)填充材料,更优选玻璃纤维或碳纤维,进一步优选玻璃纤维。
在(F)填充材料为玻璃纤维或碳纤维的情况下,数均纤维直径(d)优选为3μm以上且30μm以下。另外,重均纤维长度(L)优选为100μm以上且750μm以下。此外,重均纤维长度(L)相对于数均纤维直径(d)的长径比((L)/(d))优选为10以上且100以下。通过使用上述构成的玻璃纤维或碳纤维,可以表现出更高的特性。
另外,在(F)填充材料为玻璃纤维的情况下,数均纤维直径(d)更优选为3μm以上且30μm以下。重均纤维长度(L)更优选为103μm以上且500μm以下。此外,长径比((L)/(d))更优选为3以上且100以下。
(F)填充材料的数均纤维直径和重均纤维长度可以使用以下的方法进行测定。
首先,利用甲酸等可溶解聚酰胺的溶剂将聚酰胺组合物的成型品溶解。接着,从所得到的不溶成分中任意选择例如100根以上的填充材料。接着,利用光学显微镜、扫描电子显微镜等观察填充材料,由此可以求出填充材料的数均纤维直径和重均纤维长度。
相对于聚酰胺组合物的总质量,聚酰胺组合物中的(F)填充材料的含量优选为1质量%以上且80质量%以下,更优选为10质量%以上且70质量%以下,进一步优选为15质量%以上且60质量%以下,特别优选为30质量%以上且60质量%以下,最优选为40质量%以上且50质量%以下。
通过(F)填充材料的含量为上述下限值以上,具有聚酰胺组合物的强度和刚性等机械物性进一步提高的倾向。另一方面,通过(F)填充材料的含量为上述上限值以下,具有能够得到成型性更优异的聚酰胺组合物的倾向。
特别是,通过(F)填充材料为玻璃纤维,并且相对于聚酰胺组合物的总质量,(F)填充材料的含量在上述范围内,具有聚酰胺组合物的强度和刚性等机械物性进一步提高的倾向。
<(G)其它添加剂>
本实施方式的聚酰胺组合物中,除了上述(A)~(E)的各成分以外,还可以在不损害本实施方式的聚酰胺组合物的效果的范围内含有在聚酰胺中常用的(G)其它添加剂。作为(G)其它添加剂,例如可以列举:(G1)成型性改良剂、(G2)劣化抑制剂、(G3)成核剂、(G4)热稳定剂等。
本实施方式的聚酰胺组合物中的(G)其它添加剂的含量根据其种类、聚酰胺组合物的用途等而不同,因此只要在不损害本实施方式的聚酰胺组合物的效果的范围内,就没有特别限制。
[(G1)成型性改良剂]
作为(G1)成型性改良剂,没有特别限制,例如可以列举:高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺等。需要说明的是,成型性改良剂也作为“润滑材料”使用。
(高级脂肪酸)
作为高级脂肪酸,例如可以列举碳原子数8以上且40以下的直链或支链的饱和或不饱和脂肪族一元羧酸等。
作为碳原子数8以上且40以下的直链饱和脂肪族一元羧酸,例如可以列举:月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、山嵛酸、褐煤酸等。
作为碳原子数8以上且40以下的支链饱和脂肪族一元羧酸,例如可以列举:异棕榈酸、异硬脂酸等。
作为碳原子数8以上且40以下的直链不饱和脂肪族一元羧酸,例如可以列举:油酸、芥酸等。
作为碳原子数8以上且40以下的支链不饱和脂肪族一元羧酸,例如可以列举:异油酸等。
其中,作为高级脂肪酸,优选硬脂酸或褐煤酸。
(高级脂肪酸金属盐)
高级脂肪酸金属盐是指高级脂肪酸的金属盐。
作为金属盐的金属元素,例如可以列举:元素周期表的第1族元素、第2族元素和第3族元素、锌、铝等。
作为元素周期表的第1族元素,例如可以列举:钠、钾等。
作为元素周期表的第2族元素,例如可以列举:钙、镁等。
作为元素周期表的第3族元素,例如可以列举:钪、钇等。
其中,优选元素周期表的第1族元素和第2族元素或铝,更优选钠、钾、钙、镁或铝。
作为高级脂肪酸金属盐,具体而言,例如可以列举:硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸锌、硬脂酸镁、褐煤酸钙、褐煤酸钠、棕榈酸钙等。
其中,作为高级脂肪酸金属盐,优选褐煤酸金属盐或硬脂酸金属盐。
(高级脂肪酸酯)
高级脂肪酸酯是指高级脂肪酸与醇的酯化物。
作为高级脂肪酸酯,优选碳原子数8以上且40以下的脂肪族羧酸与碳原子数8以上且40以下的脂肪族醇的酯。
作为碳原子数8以上且40以下的脂肪族醇,例如可以列举:硬脂醇、山嵛醇、月桂醇等。
作为高级脂肪酸酯,具体而言,例如可以列举:硬脂酸硬脂酯、山嵛酸山嵛酯等。
(高级脂肪酸酰胺)
高级脂肪酸酰胺是指高级脂肪酸的酰胺化合物。
作为高级脂肪酸酰胺,例如可以列举:硬脂酰胺、油酰胺、芥酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双油酰胺、N-硬脂基硬脂酰胺、N-硬脂基芥酰胺等。
这些高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、高级脂肪酸酯和高级脂肪酸酰胺各自可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
[(G2)劣化抑制剂]
本实施方式的聚酰胺组合物中所含的(G2)劣化抑制剂为了防止热劣化、热变色以及提高耐热老化性而使用。
作为(G2)劣化抑制剂,没有特别限制,例如可以列举:铜化合物、酚类稳定剂、亚磷酸酯类稳定剂、受阻胺类稳定剂、三嗪类稳定剂、苯并三唑类稳定剂、二苯甲酮类稳定剂、氰基丙烯酸酯类稳定剂、水杨酸酯类稳定剂、含硫稳定剂等。
作为铜化合物,例如可以列举:乙酸铜、碘化亚铜等。
作为酚类稳定剂,例如可以列举:受阻酚化合物等。
这些(G2)劣化抑制剂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
[(G3)成核剂]
(G3)成核剂是指通过添加而能够获得以下的(1)~(3)中的至少任意一种效果的物质。
(1)使聚酰胺组合物的结晶峰温度升高的效果。
(2)减小结晶峰的外推起始温度与外推终止温度之差的效果。
(3)使所得到的成型品的球晶微细化或尺寸均匀化的效果。
作为(G3)成核剂,例如可以列举:滑石、氮化硼、云母、高岭土、氮化硅、炭黑、钛酸钾、二硫化钼等,但是不限于这些物质。
(G3)成核剂可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
其中,作为(G3)成核剂,从成核剂效果的观点考虑,优选滑石或氮化硼。
另外,(G3)成核剂的数均粒径优选为0.01μm以上且10μm以下,这是因为成核剂的效果高。
成核剂的数均粒径可以使用以下的方法进行测定。首先,利用甲酸等可溶解聚酰胺的溶剂将成型品溶解。接着,从所得到的不溶成分中任意选择例如100个以上的成核剂。接着,利用光学显微镜、扫描电子显微镜等进行观察并测定粒径,由此可以求出成核剂的数均粒径。
相对于100质量份的聚酰胺((A)脂肪族聚酰胺和(B)半芳香族聚酰胺),本实施方式的聚酰胺组合物中的成核剂的含量优选为0.001质量份以上且1质量份以下,更优选为0.001质量份以上且0.5质量份以下,进一步优选为0.001质量份以上且0.09质量份以下。
通过将相对于100质量份聚酰胺的成核剂的含量设定为上述下限值以上,具有聚酰胺组合物的耐热性进一步提高的倾向,另外,通过将相对于100质量份聚酰胺的成核剂的含量设定为上述上限值以下,可以得到韧性更优异的聚酰胺组合物。
[(G4)热稳定剂]
作为(G4)热稳定剂,例如可以列举:酚类热稳定剂、含磷热稳定剂、胺类热稳定剂、元素周期表的第3族、第4族和第11~14族的元素的金属盐等,但是不限于这些物质。
(酚类热稳定剂)
作为酚类热稳定剂,例如可以列举受阻酚化合物等,但是不限于这些物质。受阻酚化合物具有赋予聚酰胺等的树脂或纤维优异的耐热性和耐光性的性质。
作为受阻酚化合物,例如可以列举:N,N’-己烷-1,6-二基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺)、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、三乙二醇双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、3,9-双{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、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二乙酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)异氰脲酸等,但是不限于这些物质。
这些受阻酚化合物可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
在使用酚类热稳定剂的情况下,相对于聚酰胺组合物的总质量,聚酰胺组合物中的酚类热稳定剂的含量优选为0.01质量%以上且1质量%以下,更优选为0.05质量%以上且1质量%以下。
在酚类热稳定剂的含量在上述范围内的情况下,可以进一步提高聚酰胺组合物的耐热老化性,而且可以进一步减少气体产生量。
(含磷热稳定剂)
作为含磷热稳定剂,例如可以列举:季戊四醇型亚磷酸酯化合物、亚磷酸三辛基酯、亚磷酸三月桂基酯、亚磷酸三癸基酯、亚磷酸辛基酯二苯基酯、亚磷酸三异癸基酯、亚磷酸苯基酯二异癸基酯、亚磷酸苯基酯二(十三烷基)酯、亚磷酸二苯基酯异辛基酯、亚磷酸二苯基酯异癸基酯、亚磷酸二苯基酯(十三烷基)酯、亚磷酸三苯基酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基-5-甲基苯基)酯、亚磷酸三(丁氧基乙基)酯、二亚磷酸4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯基)酯-四(十三烷基)酯、二亚磷酸4,4’-亚异丙基二苯基酯-四(C12~C15混合烷基)酯、亚磷酸4,4’-亚异丙基双(2-叔丁基苯基)酯-二(壬基苯基)酯、亚磷酸三(联苯基)酯、1,1,3-三(2-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯基)丁烷二亚磷酸酯四(十三烷基)酯、二亚磷酸4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯基)酯-四(十三烷基)酯、二亚磷酸4,4’-亚异丙基二苯基酯-四(C1~C15混合烷基)酯、亚磷酸三(单,二混合壬基苯基)酯、亚磷酸4,4’-亚异丙基双(2-叔丁基苯基)酯-二(壬基苯基)酯、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、亚磷酸三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)酯、氢化-4,4’-亚异丙基二苯基多亚磷酸酯、1,6-己二醇二亚磷酸酯双(4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯基))酯二(辛基苯基)酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷三亚磷酸酯六(十三烷基)酯、亚磷酸三(4,4’-亚异丙基双(2-叔丁基苯基))酯、亚磷酸三(1,3-硬脂酰氧基异丙基)酯、亚磷酸2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)酯辛基酯、亚磷酸2,2-亚甲基双(3-甲基-4,6-二叔丁基苯基)酯2-乙基己基酯、4,4’-联苯撑二亚磷酸四(2,4-二叔丁基-5-甲基苯基)酯、4,4’-联苯撑二亚磷酸四(2,4-二叔丁基苯基)酯等,但是不限于这些物质。
这些含磷热稳定剂可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
作为季戊四醇型亚磷酸酯化合物,例如可以列举:季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-苯基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-甲基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-2-乙基己基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-异癸基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-月桂基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-异十三烷基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-硬脂基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-环己基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-苄基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-乙基溶纤剂酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-丁基卡必醇酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-辛基苯基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-壬基苯基酯、季戊四醇二亚磷酸酯二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)酯、季戊四醇二亚磷酸酯二(2,6-二叔丁基-4-乙基苯基)酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-2,6-二叔丁基苯基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-2,4-二叔丁基苯基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-2,4-二叔辛基苯基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔丁基-4-甲基苯基酯-2-环己基苯基酯、季戊四醇二亚磷酸酯2,6-二叔戊基-4-甲基苯基酯-苯基酯、季戊四醇二亚磷酸酯二(2,6-二叔戊基-4-甲基苯基)酯、季戊四醇二亚磷酸酯二(2,6-二叔辛基-4-甲基苯基)酯等,但是不限于这些物质。
这些季戊四醇型亚磷酸酯化合物可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
在使用含磷热稳定剂的情况下,相对于聚酰胺组合物的总质量,聚酰胺组合物中的含磷热稳定剂的含量优选为0.01质量%以上且1质量%以下,更优选为0.05质量%以上且1质量%以下。
在含磷热稳定剂的含量在上述范围内的情况下,可以进一步提高聚酰胺组合物的耐热老化性,而且可以进一步减少气体产生量。
(胺类热稳定剂)
作为胺类热稳定剂,例如可以列举:4-乙酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-硬脂酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(苯基乙酰氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-硬脂氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-环己氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苄氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(乙基氨基甲酰氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(环己基氨基甲酰氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(苯基氨基甲酰氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、碳酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、草酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、丙二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、己二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、对苯二甲酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、1,2-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶氧基)乙烷、α,α′-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶氧基)对二甲苯、甲苯-2,4-二氨基甲酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、六亚甲基-1,6-二氨基甲酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、苯-1,3,5-三甲酸三(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、苯-1,3,4-三甲酸三(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、1-[2-{3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基}丁基]-4-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基]-2,2,6,6-四甲基哌啶、1,2,3,4-丁烷四甲酸与1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇和β,β,β′,β′-四甲基-3,9-[2,4,8,10-四氧杂螺(5.5)十一烷]二乙醇的缩合物等,但是不限于这些物质。
这些胺类热稳定剂可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
在使用胺类热稳定剂的情况下,相对于聚酰胺组合物的总质量,聚酰胺组合物中的胺类热稳定剂的含量优选为0.01质量%以上且1质量%以下,更优选为0.05质量%以上且1质量%以下。
在胺类热稳定剂的含量在上述范围内的情况下,可以进一步提高聚酰胺组合物的耐热老化性,而且可以进一步减少气体产生量。
(元素周期表的第3族、第4族和第11~14族的元素的金属盐)
作为元素周期表的第3族、第4族和第11~14族的元素的金属盐,只要是属于这些族的金属的盐,就没有任何限制。
其中,从进一步提高聚酰胺组合物的耐热老化性的观点考虑,优选铜盐。作为该铜盐,例如可以列举:乙酸铜、丙酸铜、苯甲酸铜、己二酸铜、对苯二甲酸铜、间苯二甲酸铜、水杨酸铜、烟酸铜、硬脂酸铜、铜与螯合剂配位而得到的铜络盐,但是不限于这些物质。
作为螯合剂,例如可以列举:乙二胺、乙二胺四乙酸等。
这些铜盐可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
其中,作为铜盐,优选乙酸铜。在使用乙酸铜的情况下,可以得到耐热老化性更优异、并且能够更有效地抑制挤出时的螺杆或料筒部的金属腐蚀(以下有时也简称为“金属腐蚀”)的聚酰胺组合物。
在使用铜盐作为(G4)热稳定剂的情况下,相对于聚酰胺((A)脂肪族聚酰胺和(B)半芳香族聚酰胺)的总质量,聚酰胺组合物中的铜盐的含量优选为0.01质量%以上且0.60质量%以下,更优选为0.02质量%以上且0.40质量%以下。
在铜盐的含量在上述范围内的情况下,可以进一步提高聚酰胺组合物的耐热老化性,并且可以更有效地抑制铜的析出、金属腐蚀。
另外,从提高聚酰胺组合物的耐热老化性的观点考虑,相对于106质量份(100万质量份)的聚酰胺((A)脂肪族聚酰胺和(B)半芳香族聚酰胺),来自于上述铜盐的铜元素的含有浓度优选为10质量份以上且2000质量份以下,更优选为30质量份以上且1500质量份以下,进一步优选为50质量份以上且500质量份以下。
上述所说明的(G4)热稳定剂的成分可以单独仅使用一种,也可以组合使用两种以上。
《聚酰胺组合物的制造方法》
作为本实施方式的聚酰胺组合物的制造方法,只要是将聚酰胺((A)脂肪族聚酰胺和(B)半芳香族聚酰胺)与上述(C)~(E)的各成分以及根据需要的(F)和(G)的各成分混合的方法,就没有特别限制。
作为上述(A)~(E)的各成分以及根据需要的(F)和(G)的各成分的混合方法,例如可以列举以下的(1)或(2)的方法等。
(1)使用亨舍尔混合机等将上述(A)~(E)的各成分以及根据需要的(F)和(G)的各成分混合,供给至熔融混炼机并进行混炼的方法。
(2)利用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机制备包含上述(A)~(E)的各成分以及根据需要的(G)成分的混合物、或者预先使用亨舍尔混合机等进行混合而制备包含(A)~(E)的各成分以及根据需要的(G)成分的混合物,将该混合物供给至熔融混炼机并进行混炼,然后由侧进料器配合(F)成分的方法。
关于将构成聚酰胺组合物的成分供给至熔融混炼机的方法,可以在同一供给口一次性供给所有的构成成分,也可以分别从不同的供给口供给构成成分。
熔融混炼的温度优选比(A)脂肪族聚酰胺的熔点高约1℃以上且约100℃以下的温度,更优选比(A)脂肪族聚酰胺的熔点高约10℃以上且约50℃以下的温度。
混炼机中的剪切速度优选为约100秒-1以上。另外,混炼时的平均滞留时间优选为约0.5分钟以上且约5分钟以下。
作为进行熔融混炼的装置,只要是公知的装置即可,例如优选使用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机、班伯里密炼机、熔融混炼机(混合辊等)等。
在制造本实施方式的聚酰胺组合物时的各成分的配合量与上述的聚酰胺组合物中的各成分的含量相同。
《成型品》
本实施方式的成型品通过将上述实施方式的聚酰胺组合物成型而得到。
本实施方式的成型品的阻燃性优异、并且抗拉强度、吸水时的弯曲弹性模量、长期耐热性和蠕变特性良好。
作为得到成型品的方法,没有特别限制,可以使用公知的成型方法。
作为公知的成型方法,例如可以列举:挤出成型、注射成型、真空成型、吹塑成型、注射压缩成型、装饰成型、异质材料成型、气体辅助注射成型、发泡注射成型、低压成型、超薄壁注射成型(超高速注射成型)、模具内复合成型(嵌件成型、基体上注塑成型)等。
<用途>
本实施方式的成型品含有上述实施方式的聚酰胺组合物,并且阻燃性、机械性质(特别是长期耐热性和蠕变特性等)优异,可以用于各种用途。
作为本实施方式的成型品的用途,例如可以适合用于汽车领域、电气和电子领域、机械和工业领域、办公设备领域、航空和航天领域中。
[实施例]
以下,列举具体的实施例和比较例对本发明详细地进行说明,但是本发明不限于以下的实施例。
以下,对本实施例和比较例中使用的聚酰胺组合物的各构成成分进行说明。
<构成成分>
[(A)脂肪族聚酰胺]
A-1:聚酰胺66
[(B)半芳香族聚酰胺]
B-1:聚酰胺6I
B-2:聚酰胺6I/6T(EMS公司制造,型号:G21、全部二元羧酸单元中的间苯二甲酸单元的含量为70摩尔%、重均分子量:27000)
B-3:聚酰胺MXD6(东洋纺公司制造、东洋纺尼龙、T-600、二元羧酸单元中的间苯二甲酸比率为0摩尔%、重均分子量:45000)
[(C)阻燃剂]
C-1:次膦酸类阻燃剂二乙基次膦酸铝(Clariant公司制造,商品名:“ExolitOP1230”)
[(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物]
((D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物)
D1-1:马来酸酐改性聚苯醚(m-PPE)(旭化成公司制造)(分子量:54000)
((D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物)
D2-1:苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS树脂)(旭化成公司制造)(苯乙烯单元的含量为60质量%、丙烯腈单元的含量为40质量%、重均分子量:80000)
D2-2:苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS树脂)(旭化成公司制造)(苯乙烯单元的含量为67质量%、丙烯腈单元的含量为33质量%、重均分子量:100000)
D2-3:苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS树脂)(旭化成公司制造)(苯乙烯单元的含量为70质量%、丙烯腈单元的含量为30质量%、重均分子量:130000)
[(D’)其它聚合物]
D’-1:聚苯醚(PPE)(旭化成公司制造)(分子量:30000)
[(E)多元醇]
E-1:季戊四醇(东京化成工业公司制、熔点261℃)
E-2:二季戊四醇(东京化成工业公司制、熔点216℃)
E-3:三季戊四醇(东京化成工业公司制、熔点225℃)
[(F)填充材料]
F-1:玻璃纤维(GF)(日本电气硝子制造,商品名:“ECS03T275H”、平均纤维直径:10μmφ、切割长度:3mm)
[(G)其它添加剂]
G-1:酚类热稳定剂(汽巴精化公司制造,商品名“IRGANOX1098”)
G-2:含磷热稳定剂(汽巴精化公司制造,商品名“IRGAFOS168”)
<聚酰胺的制造>
以下对脂肪族聚酰胺A-1、半芳香族聚酰胺B-1的各制造方法详细地进行说明。需要说明的是,将利用下述制造方法得到的脂肪族聚酰胺A-1以及半芳香族聚酰胺B-1在氮气气流中干燥,将含水率调节至约0.2质量%,然后作为后述的实施例和比较例中的聚酰胺组合物的原料使用。
[合成例1]脂肪族聚酰胺A-1(聚酰胺66)的合成
如下所述通过“热熔融聚合法”实施了聚酰胺的聚合反应。
首先,将己二酸与六亚甲基二胺的等摩尔盐1500g溶解于蒸馏水1500g中,从而制作原料单体的等摩尔50质量%的均匀水溶液。将该水溶液投入内部容积为5.4L的高压釜中,并进行氮气置换。接着,在约110℃以上且约150℃以下的温度下进行搅拌的同时,缓慢地排出水蒸气而浓缩至溶液浓度为70质量%。接着,将内部温度升温至220℃。此时,高压釜升压至1.8MPa。保持该状态1小时,在缓慢地排出水蒸气而将压力保持在1.8MPa的同时反应1小时,直到内部温度达到245℃。接着,用1小时降低压力。接着,利用真空装置将高压釜内部在650托(86.66kPa)的减压下保持10分钟。此时,聚合的最终内部温度为265℃。接着,利用氮气进行加压并从下部喷丝口(喷嘴)形成线料状,进行水冷、切割,并以粒料状排出。接着,在100℃、氮气气氛下将粒料干燥12小时,从而得到了脂肪族聚酰胺A-1(聚酰胺66)。
所得到的脂肪族聚酰胺A-1(聚酰胺66)的Mw(A)=40000。
[合成例2]半芳香族聚酰胺B-1(聚酰胺6I)的合成
如下所述通过“热熔融聚合法”实施了聚酰胺的聚合反应。
首先,将间苯二甲酸与六亚甲基二胺的等摩尔盐1500g、以及相对于全部等摩尔盐成分过量1.5摩尔%的己二酸、和0.5摩尔%的乙酸溶解于蒸馏水1500g中,从而制作原料单体的等摩尔50质量%的均匀水溶液。接着,在约110℃以上且约150℃以下的温度下进行搅拌的同时,缓慢地排出水蒸气而浓缩至溶液浓度为70质量%。接着,将内部温度升温至220℃。此时,高压釜升压至1.8MPa。保持该状态1小时,在缓慢地排出水蒸气而将压力保持在1.8MPa的同时反应1小时,直到内部温度达到245℃。接着,用30分钟降低压力。接着,利用真空装置将高压釜内部在650托(86.66kPa)的减压下保持10分钟。此时,聚合的最终内部温度为265℃。接着,利用氮气进行加压并从下部喷丝口(喷嘴)形成线料状,进行水冷、切割,并以粒料状排出。接着,在100℃、氮气气氛下将粒料干燥12小时,从而得到了半芳香族聚酰胺B-1(聚酰胺6I)。
所得到的半芳香族聚酰胺B-1(聚酰胺6I)的二元羧酸单元中的间苯二甲酸单元的含量为100摩尔%。Mw=20000。
<物性和评价>
首先,将在实施例和比较例中得到的聚酰胺组合物的粒料在氮气气流中干燥,从而将聚酰胺组合物中的含水量调节至500ppm以下。接着,使用调节含水量后的各聚酰胺组合物的粒料并利用下述的方法实施了各种物性和各种评价。
[物性1]tanδ峰值温度
使用日精工业株式会社制造的PS40E注射成型机,将料筒温度设定为290℃,将模具温度设定为100℃,在注射时间10秒、冷却时间10秒的注射成型条件下根据JIS-K7139成型出成型品。使用动态粘弹性评价装置(GABO公司制造,EPLEXOR500N)在以下的条件下对该成型品进行了测定。
(测定条件)
测定模式:拉伸
测定频率:8.00Hz
升温速度:3℃/分钟
温度范围:-100℃以上且250℃以下
将损耗弹性模量e2与储能弹性模量e1之比(e2/e1)作为tanδ,将最高温度作为tanδ峰值温度。
[物性2]聚酰胺组合物的分子量(Mw)
实施例和比较例中得到的聚酰胺组合物的重均分子量(Mw)使用下述测定条件下的GPC进行了测定。
(测定条件)
测定装置:东曹株式会社制造,HLC-8020
溶剂:六氟异丙醇溶剂
标准样品:PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)(聚合物实验室公司制造)换算
GPC柱:TSK-GEL GMHHR-M和G1000HHR
[评价1]阻燃性
使用UL94(由美国保险商实验室公司制定的标准)的方法进行了测定。需要说明的是,试验片(长度127mm、宽度12.7mm、厚度1.6mm)通过以下方式制作:在注射成型机(日精工业株式会社制造的PS40E)上安装UL试验片的模具(模具温度=100℃),在料筒温度290℃下将各聚酰胺组合物成型。关于注射压力,在成型出UL试验片时的完全填充压力+2%的压力下进行。根据UL94标准(垂直燃烧试验)评价阻燃等级是否相当于V-0、V-1、V-2中的任意一个等级。需要说明的是,等级的数值越小,阻燃性越高,在等级为V-0的情况下,评价为实用上没有问题的阻燃性。
[评价2]长期耐热性
在热风循环式烘箱内在180℃下对多用途试验片(A型)进行加热而使其热老化。
放入烘箱后1000小时后从烘箱中取出,并在23℃下冷却24小时以上。接着,除了根据ISO 527并且将牵拉速度设定为5mm/分钟、将夹盘间距设定为50mm以外,根据ASTM D638的方法对冷却后的多用途试验片(A型)进行拉伸试验,并测定各抗拉强度。使用下式求出耐热老化保持率。
耐热老化保持率(%)=老化后的抗拉强度/老化前的抗拉强度×100
[评价3:蠕变特性]
将上述根据JIS-K7139的成型品安装在带有恒温槽的蠕变试验机(C100-6、东洋精机公司制造)上,在环境温度为80℃、载荷为95MPa的条件下进行拉伸蠕变试验,并测定成型品的断裂时间。
<聚酰胺组合物的制造>
[实施例1]聚酰胺组合物P-1a的制造
使用东芝机械公司制造的TEM35mm双螺杆挤出机(设定温度:280℃、螺杆转速:300rpm),由设置在挤出机最上游部分的顶部进料口供给预先将(A)脂肪族聚酰胺A-1、(B)半芳香族聚酰胺B-1、(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1、(E)多元醇E-2以及(G)其它添加剂G-1和G-2混合而得到的物质。另外,由挤出机下游侧(由顶部进料口供给的树脂充分熔融的状态)的侧进料口供给(C)阻燃剂C-1和(F)填充材料F-1。接着,将从模头挤出的熔融混炼物以线料状冷却,并进行造粒,从而得到了聚酰胺组合物P-1a的粒料。配合量设定为:(A)脂肪族聚酰胺A-1:25.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:6.5质量%、(C)阻燃剂C-1:10.0质量%、(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:5.0质量%、(E)多元醇E-2:2.5质量%、(F)填充材料F-1:50.0质量%、以及(G)其它添加剂G-1:0.1质量%、G-2:0.1质量%。
[实施例2]聚酰胺组合物P-2a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:22.5质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:9.8质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-2a的粒料。
[实施例3]聚酰胺组合物P-3a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:19.3质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:13.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-3a的粒料。
[实施例4]聚酰胺组合物P-4a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:17.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:14.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-4a的粒料。
[实施例5]聚酰胺组合物P-5a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:19.9质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:13.4质量%、以及(C)阻燃剂C-1:9.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-5a的粒料。
[实施例6]聚酰胺组合物P-6a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:17.5质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:11.8质量%、以及(C)阻燃剂C-1:13.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-6a的粒料。
[实施例7]聚酰胺组合物P-7a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:21.1质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:14.2质量%、以及(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:2.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-7a的粒料。
[实施例8]聚酰胺组合物P-8a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:18.1质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:12.2质量%、以及(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:7.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-8a的粒料。
[实施例9]聚酰胺组合物P-9a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:20.9质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:13.9质量%、(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:4.0质量%、以及(E)多元醇E-2:1.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-9a的粒料。
[实施例10]聚酰胺组合物P-10a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:17.9质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:11.9质量%、以及(E)多元醇E-2:5.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-10a的粒料。
[实施例11]聚酰胺组合物P-11a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:16.1质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-2:10.7质量%、以及(E)多元醇E-2:8.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-11a的粒料。
[实施例12]聚酰胺组合物P-12a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:19.3质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-2:13.0质量%、以及(E)多元醇E-1:2.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-12a的粒料。
[实施例13]聚酰胺组合物P-13a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:19.3质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:13.0质量%、以及(E)多元醇E-3:2.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-13a的粒料。
[实施例14]聚酰胺组合物P-14a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:25.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-2:6.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-14a的粒料。
[实施例15]聚酰胺组合物P-15a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:4.2质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-3:28.1质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-15a的粒料。
[实施例16]聚酰胺组合物P-16a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:29.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:7.5质量%、(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:0质量%、(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物D2-1:1.0质量%、以及(E)多元醇E-2:1.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-16a的粒料。
[实施例17]聚酰胺组合物P-17a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:29.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:7.5质量%、(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:0质量%、(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物D2-2:1.0质量%、以及(E)多元醇E-2:1.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-17a的粒料。
[实施例18]聚酰胺组合物P-18a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:29.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:7.5质量%、(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:0质量%、(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物D2-3:1.0质量%、以及(E)多元醇E-2:1.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-18a的粒料。
[实施例19]聚酰胺组合物P-19a的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:28.2质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:7.1质量%、(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:0质量%、(D2)苯乙烯-丙烯腈共聚物D2-2:3.0质量%、以及(E)多元醇E-2:1.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-19a的粒料。
[比较例1]聚酰胺组合物P-1b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:29.4质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:7.4质量%、以及(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:0.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-1b的粒料。
[比较例2]聚酰胺组合物P-2b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:20.2质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:5.1质量%、以及(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:12.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-2b的粒料。
[比较例3]聚酰胺组合物P-3b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:29.4质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-2:7.4质量%、以及(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:0.5质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-3b的粒料。
[比较例4]聚酰胺组合物P-4b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:25.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:6.5质量%、以及(D’)其它聚合物D’-1:5.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-4b的粒料。
[比较例5]聚酰胺组合物P-5b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:20.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:14.0质量%、以及(E)多元醇E-2:0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-5b的粒料。
[比较例6]聚酰胺组合物P-6b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:27.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-2:7.0质量%、以及(E)多元醇E-2:0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-6b的粒料。
[比较例7]聚酰胺组合物P-7b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:14.8质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:10.0质量%、以及(E)多元醇E-2:10.0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-7b的粒料。
[比较例8]聚酰胺组合物P-8b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:32.3质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-8b的粒料。
[比较例9]聚酰胺组合物P-9b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:4.5质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-3:30.3质量%、以及(E)多元醇E-2:0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-9b的粒料。
[比较例10]聚酰胺组合物P-10b的制造
除了将配合量变更为(A)脂肪族聚酰胺A-1:29.7质量%、(B)半芳香族聚酰胺B-1:7.6质量%、以及(D1)在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物D1-1:0质量%以外,使用与实施例1相同的方法得到了聚酰胺组合物P-10b的粒料。
另外,使用所得到的聚酰胺组合物P-1a~P-19a和P-1b~P-10b的料粒并利用上述方法制造成型品,并进行了各种物性的测定和评价。
将评价结果示于下表1~5中。
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由表1~表4可知,由含有成分(A)~(E)、并且质量比(E)/(D)大于等于0.25且小于2.0的聚酰胺组合物P-1a~P-19a(实施例1~19)得到的成型品为阻燃性优异、并且长期耐热性和蠕变特性优异的成型品。
另外,在(E)成分的含量不同、并且质量比(E)/(D)不同的聚酰胺组合物P-3a、P-9a~P-11a(实施例3和9~11)中,观察到如下倾向:随着(E)成分的含量的增加(质量比(E)/(D)的值的升高),长期耐热性变得更良好。
另外,在(D)成分的含量不同、并且质量比(E)/(D)不同的聚酰胺组合物P-3a、P-7a~P-9a(实施例3和7~9)中,观察到如下倾向:质量比(E)/(D)为0.5以上的聚酰胺组合物P-3a和P-9a的蠕变特性变得更良好。
与此相对,由表5~表6可知,由不包含成分(B)、成分(D)或成分(E)、或者质量比(E)/(D)小于0.25或大于等于2.0的聚酰胺组合物P-1b~P-10b(比较例1~10)得到的成型品为阻燃性、长期耐热性和蠕变特性均较差的成型品。
[产业实用性]
根据本实施方式的聚酰胺组合物,可以得到阻燃性优异、并且长期耐热性和蠕变特性优异的成型品。本实施方式的成型品可以适合用于汽车领域、电气和电子领域、机械和工业领域、办公设备领域、航空和航天领域中。
Claims (17)
1.一种聚酰胺组合物,其含有:
(A)脂肪族聚酰胺、
(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺、
(C)阻燃剂、
(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物、和
(E)多元醇,其中,
所述(E)多元醇的含量相对于所述(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物的含量的质量比(E)/(D)大于等于0.25且小于2.00,并且
相对于所述聚酰胺组合物中的聚酰胺的总质量,所述(B)半芳香族聚酰胺的含量为10质量%以上且90质量%以下。
2.如权利要求1所述的聚酰胺组合物,其中,所述(E)多元醇为选自由三季戊四醇、二季戊四醇和季戊四醇构成的组中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述(C)阻燃剂为含磷阻燃剂。
4.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述(C)阻燃剂含有选自由以下述通式(1)表示的次膦酸盐、以下述通式(2)表示的二次膦酸盐以及它们的缩合物构成的组中的至少一种次膦酸盐类,
在通式(1)中,R11和R12各自独立地为碳原子数1以上且6以下的烷基或碳原子数6以上且10以下的芳基;Mn11+为n11价的金属离子;M为属于元素周期表第2族或第15族的元素、过渡元素或铝;n11为2或3;在n11为2或3的情况下,存在的多个R11和多个R12各自可以相同也可以不同;
在通式(2)中,R21和R22各自独立地为碳原子数1以上且6以下的烷基、碳原子数6以上且10以下的芳基;Y21为碳原子数1以上且10以下的亚烷基或碳原子数6以上且10以下的亚芳基;M’m21+为m21价的金属离子;M’为属于元素周期表第2族或第15族的元素、过渡元素或铝;n21为1以上且3以下的整数;在n21为2或3的情况下,存在的多个R21、多个R22和多个Y21各自可以相同也可以不同;m21为2或3;x为1或2;在x为2的情况下,存在的多个M’可以相同也可以不同;n21、x和m21为满足2×n21=m21×x的关系式的整数。
5.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,相对于聚酰胺组合物的质量,所述(C)阻燃剂的含量为0.1质量%以上且30质量%以下。
6.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物包含在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物,并且
所述在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物为马来酸酐改性聚苯醚。
7.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物包含苯乙烯-丙烯腈共聚物,
所述苯乙烯-丙烯腈共聚物含有苯乙烯单元和丙烯腈单元,并且
相对于所述苯乙烯-丙烯腈共聚物的结构单元的总质量,所述丙烯腈单元的含量为30质量%以上。
8.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述(A)脂肪族聚酰胺含有二元胺单元和二元羧酸单元。
9.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述(A)脂肪族聚酰胺为聚酰胺66。
10.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,聚酰胺组合物的tanδ峰值温度为90℃以上。
11.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺在构成所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺的全部二元羧酸单元中含有50摩尔%以上的间苯二甲酸单元。
12.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺在构成所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺的全部二元羧酸单元中含有75摩尔%以上的间苯二甲酸单元。
13.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺在构成所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺的全部二元羧酸单元中含有100摩尔%的间苯二甲酸单元。
14.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,聚酰胺组合物的重均分子量为10000以上且50000以下。
15.如权利要求1或2所述的聚酰胺组合物,其中,所述聚酰胺组合物还含有至少一种(F)填充材料。
16.一种成型品,其中,所述成型品通过将权利要求1~15中任一项所述的聚酰胺组合物成型而得到。
17.一种聚酰胺组合物的制造方法,其为制造权利要求1~15中任一项所述的聚酰胺组合物的方法,其中,
对含有所述(A)脂肪族聚酰胺、所述(B)含有二元胺单元和二元羧酸单元的半芳香族聚酰胺、所述(C)阻燃剂、所述(D)苯乙烯-丙烯腈共聚物和/或在结构单元中包含α,β不饱和二元羧酸酐的聚合物、以及所述(E)多元醇的原料成分进行熔融混炼。
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