CN114106505A - 树脂组合物、成形材料及其成形品 - Google Patents

树脂组合物、成形材料及其成形品 Download PDF

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Abstract

本发明提供：能够得到制造适应性优异、具有优异的表面平滑性的低比重的成形品的树脂组合物；成形材料；及其成形品。使用如下的树脂组合物，其特征在于，含有不饱和聚酯(A)、氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)、苯乙烯单体(C)、无机填充材料(D)、玻璃球(E)、湿润分散剂(F)和聚合引发剂(G)，所述不饱和聚酯(A)为含有90摩尔％以上的马来酸和/或富马酸的多元酸成分与多元醇成分的缩聚物，相对于上述不饱和聚酯(A)、上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)和上述苯乙烯单体(C)的合计100质量份，上述无机填充材料(D)为10～100质量份，上述玻璃球(E)为5～40质量份，上述湿润分散剂(F)为1～10质量份。

Description

树脂组合物、成形材料及其成形品
技术领域
本发明涉及树脂组合物、成形材料及其成形品。
背景技术
片状模塑料(SMC)是使混合有热固化性树脂、无机填充剂、增稠剂、固化剂等的糊剂(复合物)浸渗于玻璃纤维而制成片状，进行熟化处理，使其半固化而成的成形材料。利用模具对该SMC进行加热·加压成形，由此得到成形品。这样的成形品利用优异的耐久性、耐水性、机械强度等特性，被广泛用作浴室设备、蓄水槽、净化槽、建筑材料、地板材料、电气部件、车辆用材料等，特别是在车辆用材料、航空器材料等中被要求轻量化。
就它们的FRP而言，为了得到充分的强度而使用玻璃纤维，另外，为了降低成本而添加碳酸钙等无机填充材料的情况多，其比重为1.7～2.0的程度，但近年来，由于减排二氧化碳、提高燃料效率的要求，以汽车构件、船舶构件、航空器构件为中心要求轻量化。
作为使成形品轻量化的方法，提出了添加以中空玻璃珠、玻璃微球为代表的中空填充剂(球)的方法(例如，参照专利文献1)。然而，如果添加球，则存在因表面平滑性差、复合物粘度变高而损害SMC制造适应性的课题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5885053号
发明内容
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于提供：能够得到制造适应性优异、具有优异的表面平滑性的低比重的成形品的树脂组合物；成形材料；及其成形品。
用于解决课题的手段
本发明人等发现，以特定的比率含有特定的不饱和聚酯、氢化苯乙烯系热塑性弹性体、苯乙烯单体、无机填充材料、玻璃球和湿润分散剂的树脂组合物能够解决上述课题，从而完成了本发明。
即，涉及一种树脂组合物，其特征在于，含有不饱和聚酯(A)、氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)、苯乙烯单体(C)、无机填充材料(D)、玻璃球(E)、湿润分散剂(F)和聚合引发剂(G)，上述不饱和聚酯(A)为含有90摩尔％以上的马来酸和/或富马酸的多元酸成分与多元醇成分的缩聚物，相对于上述不饱和聚酯(A)、上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)和上述苯乙烯单体(C)的合计100质量份，上述无机填充材料(D)为10～100质量份，上述玻璃球(E)为5～40质量份，上述湿润分散剂(F)为1～10质量份。
发明的效果
由本发明的树脂组合物得到的成形品为低比重且表面平滑性优异，因此，作为SMC用途而不仅可以适用于通常的浴槽、洗脸盆等住宅设备构件以外，还可以适合用于汽车部件、船体部件、航空器部件等。
具体实施方式
本发明的树脂组合物含有不饱和聚酯(A)、氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)、苯乙烯单体(C)、无机填充材料(D)、玻璃球(E)、湿润分散剂(F)和聚合引发剂(G)，上述不饱和聚酯(A)为含有90摩尔％以上的马来酸和/或富马酸的多元酸成分与多元醇成分的缩聚物，相对于上述不饱和聚酯(A)、上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)和上述苯乙烯单体(C)的合计100质量份，上述无机填充材料(D)为10～100质量份，上述玻璃球(E)为5～40质量份，上述湿润分散剂(F)为1～10质量份。
上述不饱和聚酯(A)是将含有90摩尔％以上的马来酸和/或富马酸的多元酸成分与多元醇成分缩聚而得到的不饱和聚酯。在多元酸成分中的马来酸和/或富马酸低于90摩尔％的情况下，所得到的成形品的成形收缩变大，表面平滑性变差，并且强度变得不充分。
作为成为上述不饱和聚酯(A)的原料的马来酸和富马酸以外的上述多元酸成分，例如可举出衣康酸、柠康酸和这些二元酸的酸酐、己二酸、癸二酸、琥珀酸、葡萄糖酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸酐、氯菌酸酐等。这些多元酸成分可以单独使用，也可以并用2种以上。
作为成为上述不饱和聚酯(A)的原料的上述多元醇成分，例如可举出乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、环己二醇、氢化双酚A、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、辛醇、油醇、三羟甲基丙烷等。这些多元醇成分可以单独使用，也可以并用2种以上。
作为上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)，例如可举出苯乙烯/乙烯/丙烯嵌段共聚物、苯乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯/乙烯/乙烯/丙烯/苯乙烯嵌段共聚物等。另外，这些氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)可以单独使用，也可以并用2种以上。
上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)的制造方法没有特别限定，可举出将苯乙烯/共轭二烯共聚物的双键氢化而得到的方法。
从表面平滑性进一步提高的方面出发，由上述不饱和聚酯(A)、上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)和上述苯乙烯单体(C)组成的成分中的上述不饱和聚酯(A)优选为20～50质量％，上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)优选为1～30质量％，上述苯乙烯单体(C)优选为30～60质量％。
作为上述无机填充材料(D)，例如可举出碳酸钙、氢氧化钠、粘土、滑石、高岭土、二氧化硅等。这些无机填充材料(D)可以单独使用，也可以并用2种以上。
上述无机填充材料(D)相对于上述不饱和聚酯(A)、上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)和上述苯乙烯单体(C)的合计100质量份为10～100质量份，从表面平滑性和制造适应性进一步提高的方面出发，优选为10～70质量份。
作为上述玻璃球(E)，没有特别限定，从表面平滑性进一步提高的方面出发，优选用硅烷化合物进行了表面处理的玻璃球，更优选用硅氮烷进行了表面处理的玻璃球。另外，玻璃球的表面处理方法没有特别限定，优选基于通过均匀处理而使表面平滑性变高的湿式处理法进行的表面处理。
上述玻璃球(E)相对于上述不饱和聚酯(A)、上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)和上述苯乙烯单体(C)的合计100质量份为5～40质量份，从表面平滑性和制造适应性进一步提高的方面出发，优选为10～30质量份。
作为上述湿润分散剂(F)，没有特别限定，优选具有酸基的高分子湿润分散剂。作为其具体例，可举出BYK Chemie Japan株式会社制的高分子湿润分散剂，例如BYK－W940、BYK－W972、BYK－W974、BYK－W996、BYK－W9010、BYK－W9011、Disper－BYK110、Disper－BYK111、Disper－BYK180等。这些湿润分散剂(F)可以单独使用，也可以并用2种以上。
上述湿润分散剂(F)相对于上述不饱和聚酯(A)、上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)和上述苯乙烯单体(C)的合计100质量份为1～10质量份，当少于1质量份时，表面平滑性和制造适应性存在问题，多于10质量份时，湿润分散剂渗出至表面，因此不优选。
上述聚合引发剂(G)没有特别限定，优选有机过氧化物，例如可举出二酰基过氧化物化合物、过氧化酯化合物、氢过氧化物化合物、酮过氧化物化合物、烷基过酸酯化合物、过碳酸酯化合物等，可以根据成形条件适当选择。这些聚合引发剂(G)可以单独使用，也可以并用2种以上。
本发明的树脂组合物中的上述聚合引发剂(G)的含量只要为实现本发明的目的范围就没有特别限定，从本发明的成形材料的固化特性和保存稳定性均优异的方面出发，相对于具有聚合性不饱和基团的成分，优选为0.3～3质量％的范围。
在本发明的树脂组合物中，作为除了上述不饱和聚酯(A)、上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)、苯乙烯单体(C)、无机填充材料(D)、玻璃球(E)、湿润分散剂(F)和聚合引发剂(G)以外的成分，可以含有除了上述不饱和聚酯(A)以外的热固化性树脂、除了上述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)以外的热塑性树脂、除了苯乙烯单体(C)以外的聚合性不饱和单体、阻聚剂、增稠剂、脱模剂、颜料、减粘剂、抗老化剂、增塑剂、阻燃剂、抗菌剂、稳定剂、增强材料、光固化剂等。
作为上述热固化性树脂，例如可举出乙烯基酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、呋喃树脂等。另外，这些热固化性树脂可以单独使用，也可以并用2种以上。
作为上述热塑性树脂，例如可举出尼龙树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸系树脂和通过共聚等使它们改性而得到的树脂。另外，这些热固化性树脂可以单独使用，也可以并用2种以上。
作为上述聚合性不饱和单体，例如可举出：乙烯基单体；(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸酯单体等。另外，这些聚合性不饱和单体可以单独使用，也可以并用2种以上。
作为上述阻聚剂，例如可举出对苯二酚、三甲基对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、叔丁基对苯二酚、甲苯对苯二酚(日文：トルハイドロキノン)、对苯醌、萘醌、对苯二酚单甲醚、吩噻嗪、环烷酸铜、氯化铜等。这些阻聚剂可以单独使用，也可以并用2种以上。这些阻聚剂优选在上述树脂组合物(A)中含有10～1000ppm。
作为上述增稠剂，例如可举出氧化镁、氢氧化镁、氧化钙、氢氧化钙等金属氧化物或金属氢氧化物、异氰酸酯化合物等，可以根据本发明的加热压缩成形材料的处理性而适当选择。这些增稠剂可以单独使用，也可以并用2种以上。其中，优选氧化镁。
作为上述脱模剂，例如可举出硬脂酸锌、硬脂酸钙、石蜡、聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡等。优选可举出石蜡、聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡等。这些脱模剂可以单独使用，也可以并用2种以上。
本发明的成形材料含有上述树脂组合物和玻璃纤维。
作为上述玻璃纤维，例如可举出：将被称为粗纱的长纤维切断而成的纤维、预先被切断得较短的被称为短切原丝的短纤维等。另外，也可以使用将纤维制成平纹、缎纹、无纺布、垫状的形态的材料。这些玻璃纤维可以单独使用，也可以并用2种以上。
作为上述玻璃纤维的种类，例如可以使用：将E玻璃、C玻璃、R玻璃、AR玻璃或低硼含有率玻璃等以纤维直径10～25μm、线密度1000～5000g/km(TEX)集束而成的玻璃纤维等。另外，作为集束剂，例如，优选将丙烯酸系树脂、氨基甲酸酯树脂、乙烯基树脂等热塑性树脂与硅烷偶联剂并用。
本发明的成形材料是通过使上述树脂组合物浸渗于上述玻璃纤维而得到的，从所得到的成形品的强度和表面平滑性进一步提高的方面出发，成形材料中的上述玻璃纤维的含量优选为10～50质量％的范围，更优选为20～40质量％的范围。
另外，从作为成形材料的处理、成形性的观点出发，本发明的成形材料优选为SMC或团状模塑料(以下，简记为BMC。)。
作为上述SMC的制造方法，使用通常的辊、密炼机、行星式混合机、捏合机、挤出机等混合机，将不饱和聚酯(A)、氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)、苯乙烯单体(C)、无机填充材料(D)、玻璃球(E)、湿润分散剂(F)和聚合引发剂(G)等树脂组合物的各成分混合分散，以成为均匀的厚度的方式涂布于在上下方设置的载体膜，将切断成规定长度的玻璃纤维夹入上述的在上下方设置的载体膜上的树脂组合物之间，接下来，使整体通过浸渗辊之间，施加压力而使树脂组合物浸渗于纤维增强材料后，卷绕成辊状或曲折地折叠，从而得到SMC。根据需要，之后进行熟化等。在配合增稠剂的情况下，优选在25～60℃的温度下进行熟化。作为载体膜，可以使用聚乙烯膜、聚丙烯膜等。
作为上述BMC的制造方法，与上述SMC的制造方法同样地，优选如下方法：使用通常的辊、密炼机、行星式混合机、捏合机、挤出机等混合机，使包含不饱和聚酯(A)、氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)、苯乙烯单体(C)、无机填充材料(D)、玻璃球(E)、湿润分散剂(F)和聚合引发剂(G)等的上述树脂组合物分散后，最后使上述玻璃纤维混合·分散。在BMC的情况下，作为上述玻璃纤维，从分散性的观点出发，优选使用较短纤维，例如为5～13mm长度的范围。另外，在与SMC同样地混合增稠剂的情况下，优选在25～60℃的温度下进行熟化。
本发明的成形品利用上述成形材料得到，从作为成形材料的处理、成形性的观点出发，作为其成形方法，优选SMC或BMC的加热压缩成形法。
作为上述加热压缩成形法，例如可以使用如下制造方法：计量规定量的SMC、BMC等成形材料，投入到预先加热至110℃～180℃的模具中，利用压缩成形机进行合模，对成形材料赋形，保持0.1～20MPa的成形压力，由此使成形材料固化，然后取出成形品，得到成形品。在该情况下，优选如下的制造方法：在具有剪切边缘(シェアエッジ)的模具内，在模具温度120℃～160℃下，以成形品的每1mm厚度1～2分钟这样的规定的时间，保持1～10MPa的成形压力，进行加热压缩成形。
本发明的成形品由于轻量且强度优异，所以优选比重为1.1～1.6的范围内。
需要说明的是，本发明中的成形品的比重是由各原料成分的比重和组成比求出的计算比重。
关于由本发明的成形材料得到的成形品，由于可以得到低比重且表面平滑性优异的成形品，因此，除了可以适用于浴槽、洗脸盆等住宅设备构件以外，还可以适合用于汽车部件、船体部件、航空器部件等。
[实施例]
以下，列举具体的实施例更详细地说明本发明。
(制造例1：不饱和聚酯(A-1)的制造)
向具备温度计、搅拌机、非活性气体导入口和回流冷凝器的四口烧瓶中投入富马酸3摩尔和丙二醇3.15摩尔，在205℃下进行10小时脱水缩合反应。接下来，添加苯乙烯，得到不饱和聚酯(A-1)的60质量％苯乙烯溶液。
(制造例2：玻璃球(E-1)的制造)
向具备搅拌机、非活性气体导入口和回流冷凝器的四口烧瓶中投入玻璃球(3MJapan株式会社制“Glass Bubbles K37”；比重0.37，平均粒径(D50)45μm)200g和甲苯1000g，接下来，投入1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷(信越化学制“SZ-31”)10g，搅拌2小时。将该玻璃球过滤、干燥，由此得到用1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷进行了表面处理的玻璃球(E-1)。
(制造例3：玻璃球(E-2)的制造)
向具备搅拌机、非活性气体导入口和回流冷凝器的四口烧瓶中投入玻璃球(3MJapan株式会社制“Glass Bubbles K37”；比重0.37，平均粒径(D50)45μm)200g和甲苯1000g，接下来投入3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学制“KBM-503”)15g，搅拌2小时。将玻璃球过滤、干燥，由此得到用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行了表面处理的玻璃球(E-2)。
(实施例1)
利用溶解器将制造例1中得到的不饱和聚酯(A-1)的60质量％苯乙烯溶液58质量份(以不饱和聚酯计为35质量份)、氢化苯乙烯系热塑性弹性体(株式会社kuraray制“SEPTON 1020”)的30质量％苯乙烯溶液50质量份(以氢化苯乙烯系热塑性弹性体计为15质量份)、苯乙烯2质量份、重质碳酸钙50质量份、玻璃球(E-1)20质量份、硬脂酸锌5质量份、湿润分散剂(BYK Chemie Japan株式会社制“BYK-W9010”)4质量份、聚合引发剂(KAYAKUNOURYON株式会社制“Trigonox 129-75”)1质量份、阻聚剂(精工化学制“PBQ”)0.05质量份和氧化镁2质量份混合，得到树脂组合物(1)。
将该树脂组合物(1)以成为均匀的厚度的方式涂布于在上下方设置的2片聚丙烯制载体膜上，将切断成25.4mm的玻璃纤维(日东纺绩株式会社制“PB-549”)61质量份夹入上述的在上下方设置的载体膜上的树脂组合物之间，使整体通过浸渗辊之间而施加压力，使树脂组合物(A-1)浸渗于玻璃纤维后，在45℃熟化24小时，作为SMC而得到成形材料(1)。
(实施例2～4)
如表1那样变更实施例1中使用的各成分，除此之外，与实施例1同样地操作，得到树脂组合物(2)～(4)和作为SMC的成形材料(2)～(4)。
(比较例1～2)
如表1那样变更实施例1中使用的各成分，除此之外，与实施例1同样地操作，得到树脂组合物(R1)～(R2)和作为SMC的成形材料(R2)。需要说明的是，由于粘度过高，因此无法由树脂组合物(R1)得到SMC。
[制造适应性的评价]
对上述得到的树脂组合物的30℃下的粘度进行测定，按照下述基准评价制造适应性。粘度计使用东机产业制RB-85H。
〇：小于30Pa·s
×：30Pa·s以上
[成形材料(SMC)的外观的评价]
目视确认上述得到的成形材料(SMC)的表面，按照下述基准评价外观。
〇：无玻璃球的凝聚
×：有玻璃球的凝聚
[成形品的制作]
使用300×300mm的模具将上述得到的成形材料600g加热压缩成形，得到厚度4mm的平板上的成形品。加热压缩成形条件为模具温度(下)130℃/(上)145℃、加压时间6分钟、压力5MPa。
[成形品的表面平滑性的评价1]
目视确认上述得到的成形品的表面，按照下述基准评价外观。
〇：无玻璃球的凝聚
×：有玻璃球的凝聚
[成形品的表面平滑性的评价2]
对于上述得到的成形品，使用Konica Minolta株式会社制“Rhopoint IQ-s”，测定图像清晰度DOI和图像清晰度指数RIQ。这些数值越高，表面平滑性越优异。
将上述得到的成形材料(1)～(4)的组成和评价结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0003211085210000111
将上述得到的成形材料(R1)～(R2)的组成和评价结果示于表2。
[表2]
Figure BDA0003211085210000121
确认了由实施例1～4的树脂组合物得到的成形品的表面平滑性优异。
比较例1是在树脂组合物中不含有作为本发明的必须成分的湿润分散剂的例子，确认到SMC的制造适应性不充分。
比较例2是在树脂组合物中不含有作为本发明的必须成分的湿润分散剂、增加了苯乙烯单体量的例子，确认到成形品的表面平滑性差。

Claims (5)

1.一种树脂组合物，其特征在于，含有不饱和聚酯(A)、氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)、苯乙烯单体(C)、无机填充材料(D)、玻璃球(E)、湿润分散剂(F)和聚合引发剂(G)，所述不饱和聚酯(A)为含有90摩尔％以上的马来酸和/或富马酸的多元酸成分与多元醇成分的缩聚物，
相对于所述不饱和聚酯(A)、所述氢化苯乙烯系热塑性弹性体(B)和所述苯乙烯单体(C)的合计100质量份，所述无机填充材料(D)为10质量份～100质量份，所述玻璃球(E)为5质量份～40质量份，所述湿润分散剂(F)为1质量份～10质量份。
2.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，所述玻璃球(E)用硅烷化合物进行了表面处理。
3.一种成形材料，其特征在于，含有权利要求1或2所述的树脂组合物和玻璃纤维。
4.一种成形品，其使用了权利要求3所述的成形材料。
5.根据权利要求4所述的成形品，其比重为1.1～1.6的范围。
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