CN116997612A - 聚芳硫醚树脂组合物、聚芳硫醚树脂组合物的制造方法、成型品、成型品的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供耐湿热性和成型性优异而不使机械强度等物性降低的聚芳硫醚树脂组合物。更详细而言,本发明的特征在于,包含聚芳硫醚树脂、利用包含环氧树脂和聚醚树脂的集束剂进行了表面处理的玻璃纤维、以及具有官能团的硅烷偶联剂,前述集束剂中的环氧树脂和聚醚树脂的总含量为65~100质量%,所述聚芳硫醚树脂组合物的等温结晶化时间为9秒以下。
Description
技术领域
本发明涉及聚芳硫醚树脂组合物、聚芳硫醚树脂组合物的制造方法、成型品、成型品的制造方法。
背景技术
近年来,开发了生产率、成型性等优异的工程塑料,由于其质量也轻,因此,作为替代金属材料的材料而广泛用作电气设备、电子设备、汽车用途等的构件。这些之中,以聚苯硫醚(以下有时简写为“PPS”)树脂为代表的聚芳硫醚(以下有时简写为“PAS”)树脂因机械强度、耐热性、耐化学药品性、成型加工性、尺寸稳定性、阻燃性等优异而主要用于电气/电子设备部件、汽车部件材料等。
并且,近年来以汽车领域为首,进行设备的小型化/高输出化,其放热量日益增加。因此,车载用冷却部件、涉水部件等那样的构件的耐湿热性的要求水准正在变高,为了改善耐湿热性而开发了各种技术。
作为改善PAS树脂组合物的耐湿热性的技术之一,已知的是配混含氨基的硅烷偶联剂的技术。
例如,专利文献1公开了一种PAS系组合物,其包含:PAS树脂;利用含有环氧树脂、氨基甲酸酯树脂和硅烷偶联剂的集束剂进行了表面处理的玻璃纤维;具有选自由氨基和环氧基组成的组中的至少1种以上官能团的硅烷偶联剂;以及合成沸石。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-132710号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,专利文献1的技术虽然能够得到一定的改善耐湿热性的效果,但因集束剂、硅烷偶联剂的影响而存在树脂组合物的成型性(脱模性)恶化的问题。
因此,本申请的目的在于,提供耐湿热性和成型性优异而不使机械强度等物性降低的PAS树脂组合物和PAS树脂组合物的制造方法。
另外,本申请的目的在于,提供耐湿热性和成型性优异而不使机械强度等物性降低的成型品和成型品的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述课题而反复进行深入研究,结果发现:通过使PAS树脂含有利用集束剂进行了表面处理的玻璃纤维和硅烷偶联剂,且提高集束剂中的环氧树脂与聚醚树脂的总量,从而能够以高水准维持机械强度等物性,且使得PAS树脂与玻璃纤维的界面处的结合更牢固,因此,能够提高耐湿热性,进而,所得PAS树脂的等温结晶化时间短至9秒以下,因此,成型性(脱模性)也优异。
即,本申请涉及一种聚芳硫醚树脂组合物,其特征在于,包含:
PAS树脂;
利用包含环氧树脂和聚醚树脂的集束剂进行了表面处理的玻璃纤维;以及
具有官能团的硅烷偶联剂,
前述集束剂中的环氧树脂和聚醚树脂的总含量为65~100质量%,
所述聚芳硫醚树脂组合物的等温结晶化时间为9秒以下。
通过具备上述构成,从而能够提高耐湿热性和成型性而不使机械强度等的物性降低。
另外,本申请涉及一种PAS树脂组合物的制造方法,其特征在于,具有如下工序:将PAS树脂、利用集束剂进行了表面处理的玻璃纤维、以及具有官能团的硅烷偶联剂进行配混,并进行熔融混炼,
前述集束剂包含环氧树脂和聚醚树脂,前述集束剂中的环氧树脂和聚醚树脂的总含量为65~100质量%,
所得树脂组合物的等温结晶化时间为9秒以下。
通过具备上述构成,从而能够获得耐湿热性和成型性优异而不使机械强度等物性降低的PAS树脂组合物。
本申请的成型品是将本申请的PAS树脂组合物成型而成的。
通过具备上述构成,从而能够实现优异的耐湿热性和成型性而不使机械强度等的物性降低。
本申请的成型品的制造方法的特征在于,其具有如下工序:将通过本申请的PAS树脂组合物的制造方法而得到的PAS树脂组合物进行熔融成型。
通过具备上述构成,从而能够获得具有优异的耐湿热性和成型性而不使机械强度等物性降低的成型品。
发明的效果
根据本申请,可提供耐湿热性和成型性优异而不使机械强度等物性降低的PAS树脂组合物和PAS树脂组合物的制造方法。
另外,根据本申请,可提供耐湿热性和成型性优异而不使机械强度等物性降低的成型品和成型品的制造方法。
具体实施方式
以下,针对本发明的PAS树脂组合物、PAS树脂组合物的制造方法、成型品和成型品的制造方法的一个实施方式进行例示说明。
<PAS树脂组合物>
本实施方式所述的PAS树脂组合物包含PAS树脂、利用集束剂进行了表面处理的玻璃纤维、以及具有官能团的硅烷偶联剂。
以下,针对构成本实施方式中的PAS树脂组合物的各成分进行说明。
(聚芳硫醚树脂)
本实施方式所述的PAS树脂组合物包含PAS树脂。
该PAS树脂具有以键合有芳香族环和硫原子的结构作为重复单元的树脂结构,具体而言,是以下述通式(1)所示的结构部位和根据需要的进一步的下述通式(2)所示的三官能性结构部位作为重复单元的树脂。
(式中,R1和R2各自独立地表示氢原子、碳原子数1~4这一范围的烷基、硝基、氨基、苯基、甲氧基、乙氧基。)
需要说明的是,上述通式(2)所示的三官能性结构部位相对于其与其它结构部位的总摩尔数优选为0.001~3摩尔%的范围,特别优选为0.01~1摩尔%的范围。
此处,上述通式(1)所示的结构部位中,尤其是从前述PAS树脂的机械强度的观点出发,该式中的R1和R2优选为氢原子,在该情况下,可列举出下述式(3)所示的在对位进行键合的结构部位、下述式(4)所示的在间位进行键合的结构部位。
这些之中,尤其是从前述PAS树脂的耐湿热性、结晶性的方面出发,重复单元中的硫原子相对于芳香族环的键优选为上述通式(3)所示的在对位进行键合的结构。
另外,前述PAS树脂不仅包含前述通式(1)、(2)所示的结构部位,也可以以前述通式(1)与通式(2)所示的结构部位的合计30摩尔%以下包含下述结构式(5)~(8)所示的结构部位。
进而,从PAS树脂的耐湿热性、机械强度的观点出发,上述通式(5)~(8)所示的结构部位优选为10摩尔%以下。在前述PAS树脂中包含上述通式(5)~(8)所示结构部位的情况下,关于它们的键合方式,可以为无规共聚物、嵌段共聚物中的任一者。
如上所述那样,关于前述PAS树脂,可优选使用通过缩聚由以上述通式(1)所示的二官能性卤素芳香族化合物作为主体的单体得到的实质为直链状结构的高分子量聚合物,除了使用直链状结构的PAS树脂之外,也可以使用在使其缩聚时少量使用具有上述通式(2)所示那样的3个以上卤素官能团的聚卤代芳香族化合物等单体而部分形成有支链结构或交联结构的聚合物,还可以使用将低分子量的直链状结构聚合物在氧气或氧化剂的存在下在高温下进行加热并通过氧化交联或热交联而使熔融粘度上升,从而改良了成型加工性的PAS树脂。
在组合使用直链状结构的PAS树脂和交联结构的PAS树脂的情况下,关于它们的重量比率,从成型性的观点出发,直链状结构:交联结构优选为1:3~3:1的范围。这是因为:在该范围内,所得PAS树脂组合物的等温结晶化时间变短,呈现良好的成型性。
另外,前述PAS树脂的熔融粘度、非牛顿指数和钠含量只要不损害本发明的效果就没有特别限定,如下所示。
前述PAS树脂的熔融粘度没有特别限定,从流动性与机械强度的平衡的观点出发,在300℃下测得的熔融粘度(V6)优选为2Pa·s以上的范围,优选为1000Pa·s以下的范围,更优选为500Pa·s以下的范围,进一步优选为200Pa·s以下的范围。
需要说明的是,通过使用岛津制作所制的流动测试仪CFT-500D,对PAS树脂进行熔融粘度(V6)的测定,设为在300℃、载荷:1.96×106Pa、L/D=10(mm)/1(mm)的条件下将保持6分钟后测得的熔融粘度的测定值。
前述PAS树脂的非牛顿指数没有特别限定,优选为0.90以上且2.00以下的范围。另外,在使用直链状PAS树脂作为前述PAS树脂的情况下,非牛顿指数优选为0.90以上的范围,更优选为0.95以上的范围,进而,非牛顿指数优选为1.50以下的范围,更优选为1.20以下的范围。具有这种非牛顿指数的PAS树脂的机械物性、流动性、耐磨耗性优异。
需要说明的是,本实施方式中,非牛顿指数(N值)是如下数值:使用Capilograph,在熔点+20℃、测流孔长度(L)与测流孔直径(D)之比L/D=40的条件下,测定剪切速度(SR)和剪切应力(SS),并使用下式而算出的值:
SR=K·SSN
(此处,SR表示剪切速度(秒-1)、SS表示剪切应力(达因/cm2)、且K表示常数。)
非牛顿指数(N值)越接近1则表示结构越近似线状,非牛顿指数(N值)越高则表示结构越发生支化。
另外,本实施方式所使用的PAS树脂中,源自原料的硫化剂等的钠原子的含量优选为400ppm以下的范围,更优选为350ppm以下的范围,特别优选为300ppm以下的范围。这是因为:在该范围内,所得PAS树脂组合物的等温结晶化时间变短,呈现良好的成型性。另一方面,钠浓度的下限值优选将低至检测限以下,但过度的降低有时会使生产率降低,因此,优选为40ppm以上,更优选为50ppm以上,特别优选为70ppm以上。
需要说明的是,前述PAS树脂中包含的钠原子含量是指如下浓度:将该树脂在500℃下煅烧,接着,在530℃下煅烧6小时,将由此得到的灰分用盐酸溶解,利用原子吸光光度计AA-6300(岛津制作所制)进行测定时的钠原子的浓度(质量基准)。
作为前述PAS树脂的制造方法,没有特别限定,可列举出例如以下方法:(制造法1)在硫和碳酸钠的存在下,添加二卤代芳香族化合物、如有需要则添加聚卤代芳香族化合物和/或其它共聚成分,并使其聚合的方法;(制造法2)在极性溶剂中,在硫化剂等的存在下,添加二卤代芳香族化合物、如有需要则添加聚卤代芳香族化合物和/或其它共聚成分,并使其聚合的方法;(制造法3)添加对氯硫代苯酚、如有需要则添加其它共聚成分,并使其自缩合的方法;(制造法4)将二碘芳香族化合物与硫单质在任选具有羧基、氨基等官能团的阻聚剂的存在下边减压边熔融聚合的方法等。
这些制造方法之中,(制造法2)的方法是通用的,故而优选。在反应时,为了调节聚合度,可以添加羧酸、磺酸的碱金属盐、氢氧化碱。
另外,在(制造法2)方法之中,特别优选为利用下述方法而得到的物质:以能够从反应混合物中去除水的速度向包含已加热的有机极性溶剂和二卤代芳香族化合物的混合物中导入含水硫化剂,根据需要而添加聚卤代芳香族化合物,在有机极性溶剂中使二卤代芳香族化合物与硫化剂发生反应,并且,将反应体系内的水分量控制在相对于该有机极性溶剂1摩尔为0.02~0.5摩尔的范围,由此制造PAS树脂的方法(参照日本特开平07-228699号公报);在固态的碱金属硫化物和非质子性极性有机溶剂的存在下,添加二卤代芳香族化合物且根据需要而添加聚卤代芳香族化合物和/或其它共聚成分,边将有机酸碱金属盐控制在相对于硫源1摩尔为0.01~0.9摩尔的范围且将反应体系内的水分量控制在相对于非质子性极性有机溶剂1摩尔为0.02摩尔以下的范围,边使碱金属氢硫化物与有机酸碱金属盐发生反应的方法(参照WO2010/058713号单行本)。
作为前述二卤代芳香族化合物的具体例,可列举出对二卤代苯、间二卤代苯、邻二卤代苯、2,5-二卤代甲苯、1,4-二卤代萘、1-甲氧基-2,5-二卤代苯、4,4’-二卤代联苯、3,5-二卤代苯甲酸、2,4-二卤代苯甲酸、2,5-二卤代硝基苯、2,4-二卤代硝基苯、2,4-二卤代茴香醚、p,p’-二卤代二苯基醚、4,4’-二卤代二苯甲酮、4,4’-二卤代二苯基砜、4,4’-二卤代二苯基亚砜、4,4’-二卤代二苯硫醚、以及在上述各化合物的芳香环上具有碳原子数为1~18的范围的烷基的化合物,作为聚卤代芳香族化合物,可列举出1,2,3-三卤代苯、1,2,4-三卤代苯、1,3,5-三卤代苯、1,2,3,5-四卤代苯、1,2,4,5-四卤代苯、1,4,6-三卤代萘等。需要说明的是,上述各化合物中包含的卤素原子优选为氯原子、溴原子。
另外,关于包含通过聚合工序而得到的PAS树脂的反应混合物的后处理方法,也没有特别限定。可列举出例如下述方法:(后处理1)在聚合反应结束后,首先将反应混合物直接在减压下或常压下馏去溶剂,或者在添加酸或碱后,在减压下或常压下馏去溶剂,接着,利用水、反应溶剂(或者具有相对于低分子聚合物为同等的溶解度的有机溶剂)、丙酮、甲乙酮、醇类等溶剂将馏去溶剂后的固态物清洗1次或2次以上,进而进行中和、水洗、过滤和干燥的方法;(后处理2)在聚合反应结束后,向反应混合物中添加水、丙酮、甲乙酮、醇类、醚类、卤代烃、芳香族烃、脂肪族烃等溶剂(可溶于所使用的聚合溶剂且至少相对于PAS为不良溶剂的溶剂)作为沉降剂,使PAS、无机盐等固体状产物发生沉降,对它们进行滤取、清洗、干燥的方法;(后处理3)在聚合反应结束后,向反应混合物中添加反应溶剂(或者具有相对于低分子聚合物为同等的溶解度的有机溶剂)并搅拌后,进行过滤而去除低分子量聚合物后,利用水、丙酮、甲乙酮、醇类等溶剂清洗1次或2次以上,其后进行中和、水洗、过滤和干燥的方法;(后处理4)在聚合反应结束后,向反应混合物中添加水而进行水清洗、过滤,根据需要在水清洗时添加酸来进行酸处理,并进行干燥的方法;或者(后处理5)在聚合反应结束后,对反应混合物进行过滤,根据需要用反应溶剂清洗1次或2次以上,进而进行水清洗、过滤和干燥的方法等。
需要说明的是,在上述(后处理1)~(后处理5)所例示那样的后处理方法中,PAS树脂的干燥可以在真空中进行,也可以在空气中或氮气那样的非活性气体气氛中进行。
(利用集束剂进行了表面处理的玻璃纤维)
本实施方式所述的PAS树脂组合物中,在包含上述PAS树脂的基础上,还包含利用包含环氧树脂和聚醚树脂的集束剂进行了表面处理的玻璃纤维(以下有时称为“进行了表面处理的玻璃纤维”)。
并且,本实施方式中,前述集束剂中的环氧树脂与聚醚树脂的总量需要为65~100质量%。
在PAS树脂组合物中,作为填充剂,通过使用利用以环氧树脂和聚醚树脂作为主成分的集束剂实施了表面处理的玻璃纤维,从而能够使PAS树脂与玻璃纤维的界面处的结合更牢固,因此,能够提高机械强度和耐湿热性。在未利用前述集束剂实施表面处理的情况、前述集束剂的成分不同的情况下,上述PAS树脂与玻璃纤维的界面处的结合力变小,因此,无法获得充分的机械强度和耐湿热性。
进而,在本实施方式所述的PAS树脂组合物中,前述集束剂主要由环氧树脂和聚醚树脂构成,因此能够缩短树脂组合物的结晶化时间,因此,也能够提高成型性(脱模性)。
此处,关于实施前述表面处理的玻璃纤维的形状,只要是纤维状就没有特别限定,纤维直径和纤维长度、进而长径比等可以根据成型体的用途等来适当调整,从能够表现出更优异的机械强度和韧性的观点出发,纤维直径优选为1μm以上、更优选为6μm以上的范围,且优选为50μm以下、更优选为20μm以下的范围。
另外,关于前述玻璃纤维的种类,可以使用例如以含碱玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃(E玻璃)等作为原料而得到的玻璃纤维。这些之中,从经时劣化也少、机械特性稳定的方面出发,优选使用无碱玻璃。
前述玻璃纤维的表面处理中使用的集束剂含有环氧树脂和聚醚树脂,它们的总量为65~100质量%。在它们的总量为65质量%以上的情况下,能够使PAS树脂与玻璃纤维的界面处的结合更牢固,因此,能够提高机械强度和耐湿热性。另外,通过将前述集束剂的主成分设为环氧树脂和聚醚树脂,从而使脱模性恶化的挥发性高的成分的含量变少(或不含有),因此,也能够提高树脂组合物的成型性。前述环氧树脂与前述聚醚树脂的总含量优选为65~100质量%,更优选为75~100质量%,进一步优选为85~100质量%,特别优选为95~100质量%。
另外,关于前述集束剂中的环氧树脂和聚醚树脂各自的含量,没有特别限定,前述环氧树脂的含量优选为55~98质量%,前述聚醚树脂的含量优选为2~35质量%。这是因为:通过以上述范围含有前述环氧树脂和前述聚醚树脂,从而能够以更高水准来兼顾机械强度和耐湿热性。从相同的观点出发,前述环氧树脂的含量更优选为60质量%以上,更优选为95质量%以下。另外,前述聚醚树脂的含量优选为5质量%以上,更优选为30质量%以下。
关于前述集束剂中包含的环氧树脂,没有特别限定,可根据要求性能来适当选择。可以使用例如双酚A型环氧树脂、双酚A、双酚F等双酚型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、乙基苯酚酚醛清漆型环氧树脂、丁基苯酚酚醛清漆型环氧树脂、辛基苯酚酚醛清漆型环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂等甲酚酚醛清漆型环氧树脂、间苯二酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、双酚F酚醛清漆型环氧树脂、双酚AD酚醛清漆型环氧树脂、双酚S酚醛清漆型环氧树脂等,可以使用通过这些树脂所具有的一部分环氧基与羧酸等发生反应而开环、形成羟基而得到的物质。
这些之中,作为前述环氧树脂,优选使用具有羟基的苯酚酚醛清漆型环氧树脂、具有羟基的甲酚酚醛清漆型环氧树脂或具有羟基的双酚A型环氧树脂。这是因为能够进一步提高树脂组合物的机械强度。
另外,前述环氧树脂的环氧当量没有特别限定,优选为100~4000g/当量,更优选为100~1000g/当量,进一步优选为100~750g/当量,特别优选为100~500g/当量。
关于前述集束剂中包含的聚醚树脂,也没有特别限定,可根据要求性能来适当选择。
例如,作为聚醚树脂,可列举出聚氧亚乙基二醇、聚氧亚丙基二醇、聚氧亚乙基氧亚丙基二醇、聚氧四亚甲基二醇、双酚类的碳原子数2~4的环氧烷烃加成物等。这些之中,优选具有碳原子数3~5的氧亚烷基,优选使用聚氧亚丙基二醇、聚氧亚乙基氧亚丙基二醇、聚氧四亚甲基二醇。
需要说明的是,前述集束剂只要含有环氧树脂和聚醚树脂,且它们的总量为65~100质量%的范围,就可以根据需要含有少量的其它集束剂成分。
关于前述其它集束剂成分,没有特别限定,可列举出例如选自由具有氨基、环氧基、异氰酸酯基、乙烯基等官能团的硅烷化合物、钛酸酯化合物、丙烯酸类树脂和氨基甲酸酯树脂等组成的组中的至少1种聚合物等。
另外,本实施方式所述的PAS树脂组合物中的前述进行了表面处理的玻璃纤维的含量没有特别限定,从获得更优异的机械强度、耐湿热性的观点出发,相对于前述PAS树脂100质量份,优选为10质量份以上,更优选为20质量份以上,进一步优选为30质量份以上,特别优选为40质量份以上。进而,从获得更优异的树脂组合物的流动性、加工性、成型品表面的平滑性的观点出发,本实施方式所述的PAS树脂组合物中的前述进行了表面处理的玻璃纤维的含量相对于前述PAS树脂100质量份优选为150质量份以下,更优选为130质量份以下,进一步优选为110质量份以下。
(硅烷偶联剂)
本实施方式所述的PAS树脂组合物中,在包含上述PAS树脂和进行了表面处理的玻璃纤维、以及作为任选成分的无机填充剂的基础上,还包含具有官能团的硅烷偶联剂。
通过在PAS树脂组合物中包含前述具有官能团的硅烷偶联剂,从而能够提高前述PAS树脂与前述进行了表面处理的玻璃纤维的粘接力,因此,能够获得更优异的耐湿热性和机械强度。
此处,作为前述具有官能团的硅烷偶联剂,只要不损害本发明的效果就没有特别限定,作为优选物可列举出具有与羧基发生反应的官能团、例如环氧基、异氰酰基、氨基或羟基的硅烷偶联剂。作为这种硅烷偶联剂,可列举出例如γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等含有环氧基的烷氧基硅烷化合物;γ-异氰酰基丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酰基丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酰基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-异氰酰基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-异氰酰基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-异氰酰基丙基乙基二乙氧基硅烷、γ-异氰酰基丙基三氯硅烷等含有异氰酰基的烷氧基硅烷化合物;γ-(2-氨基乙基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等含有氨基的烷氧基硅烷化合物;γ-羟基丙基三甲氧基硅烷、γ-羟基丙基三乙氧基硅烷等含有羟基的烷氧基硅烷化合物。
另外,本实施方式所述的PAS树脂组合物中的前述具有官能团的硅烷偶联剂的含量没有特别限定,从获得更优异的耐湿热性和机械强度的观点出发,相对于前述PAS树脂100质量份,优选为0.3质量份以上,更优选为0.4质量份以上,进一步优选为0.5质量份以上。
另一方面,从确保更优异的树脂组合物的流动性、加工性的观点出发,本实施方式所述的PAS树脂组合物中的前述强化纤维的含量相对于前述PAS树脂100质量份更优选为10质量份以下,进一步优选为8质量份以下,特别优选为6质量份以下。
(弹性体)
本实施方式所述的PAS树脂组合物中,在包含上述PAS树脂和进行了表面处理的玻璃纤维的基础上,可以还包含弹性体。
通过还包含前述弹性体,从而能够进一步提高PAS树脂组合物的韧性、耐冷热冲击性。从同样的观点出发,作为前述弹性体,优选使用热塑性弹性体。
作为前述热塑性弹性体,可列举出聚烯烃系弹性体、氟系弹性体或有机硅系弹性体,其中,作为优选物可列举出聚烯烃系弹性体。在添加这些弹性体的情况下,其配混量没有特别限定,相对于前述PAS树脂100质量份,优选为0.01质量份以上,更优选为0.1质量份以上,进一步优选为1质量份以上。另一方面,前述热塑性弹性体的配混量优选为30质量份以下,更优选为20质量份以下,进一步优选为15质量份以下。在该范围内,所得PAS树脂组合物的柔软性提高,故而优选。
例如,前述聚烯烃系弹性体可列举出α-烯烃的均聚物、两种以上的α-烯烃的共聚物、一种或两种以上的α-烯烃与具有官能团的乙烯基聚合性化合物的共聚物等。此时,作为前述α-烯烃,可列举出乙烯、丙烯、1-丁烯等碳原子数为2以上~8以下的范围的α-烯烃。另外,作为前述官能团,可列举出羧基、酸酐基(-C(=O)OC(=O)-)、环氧基、氨基、羟基、巯基、异氰酸酯基、噁唑啉基等。并且,作为具有前述官能团的乙烯基聚合性化合物,可列举出乙酸乙烯酯;(甲基)丙烯酸等α,β-不饱和羧酸;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯等α,β-不饱和羧酸的烷基酯;离聚物等α,β-不饱和羧酸的金属盐(作为金属,为钠等碱金属、钙等碱土金属、锌等);甲基丙烯酸缩水甘油酯等α,β-不饱和羧酸的缩水甘油酯等;马来酸、富马酸、衣康酸等α,β-不饱和二羧酸;前述α,β-不饱和二羧酸的衍生物(单酯、二酯、酸酐)等中的1种或2种以上。上述热塑性弹性体可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
(其它无机填充剂)
本实施方式所述的PAS树脂组合物中,在包含上述PAS树脂和进行了表面处理的玻璃纤维的基础上,可以还包含无机填充剂。
通过进一步包含前述无机填充剂,从而能够进一步提高PAS树脂组合物的机械强度、导热性。
此处,关于前述无机填充剂的种类,没有特别限定。其中不包括上述玻璃纤维。
作为前述无机填充剂,作为这些其它填充剂,只要不损害本发明的效果就可以使用公知惯用的材料,可列举出例如粒状、板状的填充剂等各种形状的填充剂。可以使用例如碳纤维、硅烷玻璃纤维、陶瓷纤维、芳族聚酰胺纤维、金属纤维、钛酸钾、碳化硅、硅酸钙、硅灰石等纤维;天然纤维等纤维状填充剂,另外,可以使用玻璃珠、玻璃薄片、硫酸钡、粘土、叶蜡石、皂土、绢云母、mica、云母、滑石、绿坡缕石、铁素体、硅酸钙、碳酸钙、碳酸镁、玻璃珠、沸石、研磨纤维、硫酸钙等非纤维状填充剂。
需要说明的是,关于这些无机填充剂,也可以进行表面处理,根据需要可以实施环氧系化合物、异氰酸酯系化合物、硅烷系化合物、钛酸酯系化合物、硼烷处理、陶瓷涂覆等。
另外,关于前述无机填充剂,在上述之中,从能够以良好的平衡兼顾PAS树脂组合物的机械特性和尺寸稳定性的观点出发,作为前述无机填充剂,优选使用碳酸钙。
另外,本实施方式所述的PAS树脂组合物中的前述无机填充剂的含量没有特别限定,从更优异的机械特性、尺寸稳定性的观点出发,相对于前述PAS树脂100质量份,优选为5质量份以上,更优选为10质量份以上,进一步优选为20质量份以上。
进而,从获得更优异的树脂组合物的流动性、加工性、成型品表面的平滑性的观点出发,本实施方式所述的PAS树脂组合物中的前述无机填充剂的含量相对于前述PAS树脂100质量份更优选为350质量份以下,进一步优选为300质量份以下,特别优选为250质量份以下。
本实施方式所述的PAS树脂组合物中的将前述进行了表面处理的玻璃纤维与前述无机填充剂加合而得到的无机填充剂(以下有时称为“全部无机填充剂”)的含量没有特别限定。例如,从树脂组合物的等温结晶化速度优异的观点出发,相对于前述PAS树脂与全部无机填充剂的总量100质量份,优选为20质量份以上,更优选为25质量份以上,进一步优选为30质量份以上。这是因为:在该范围内,等温结晶化时间变短,呈现良好的成型性。
(其它成分)
本实施方式所述的PAS树脂组合物中,在包含上述PAS树脂、进行了表面处理的玻璃纤维、硅烷偶联剂、以及作为任选成分的弹性体和无机填充剂的基础上,根据要求性能可以包含除前述PAS树脂之外的合成树脂、着色材料、抗静电剂、抗氧化剂、耐热稳定剂、紫外线稳定剂、紫外线吸收剂、发泡剂、阻燃剂、阻燃助剂、防锈剂、偶联剂等添加剂(以下称为“其它成分”)。前述其它成分相对于例如前述PAS树脂100质量份优选为0.01质量份以上的范围,且优选为1000质量份以下的范围,只要以不损害本发明效果的方式根据目的、用途来适当调整并使用即可。
作为前述合成树脂,可列举出例如聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、聚醚酮树脂、聚亚芳基树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、聚二氟乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、ABS树脂、酚醛树脂、氨基甲酸酯树脂、液晶聚合物等合成树脂。
前述合成树脂不是必须成分,其配混比例只要不损害本发明的效果就没有特别限定,可根据各自的目的来适当选择。例如,本实施方式所述的PAS树脂组合物中,相对于前述PAS树脂100质量份,可以设为5质量份以上的范围且15质量份以下的范围这一程度。换言之,相对于前述PAS树脂与合成树脂的合计,PAS树脂的比例以质量基准计优选为(100/115)以上的范围,更优选为(100/105)以上的范围。
并且,本实施方式所述的PAS树脂组合物的等温结晶化时间为9秒以下。
通过使PAS树脂组合物的等温结晶化时间短至9秒以下,从而能够提高该树脂组合物的成型性(尤其是脱模性)。从同样的观点出发,前述等温结晶化时间优选为8秒以下,更优选为7秒以下。另一方面,在前述等温结晶化时间过短的情况下,存在成型时的流动性降低等问题,因此,优选为3秒以上。
需要说明的是,关于前述等温结晶化时间,是如下问题:利用梅特勒托利多公司的“Flash DSC1”以100℃/秒的升温速度从30℃加热至330℃,在330℃下保持1秒后,以6000℃/秒(装置的最大冷却降温速度)降低至140℃并等温保持时,至产生由树脂结晶化引起的放热峰为止的时间(峰顶时间)。
<聚芳硫醚树脂组合物的制造方法>
接着,针对PAS树脂组合物的制造方法进行说明。
本实施方式所述的PAS树脂组合物的制造方法的特征在于,具有如下工序:将PAS树脂、利用集束剂进行了表面处理的玻璃纤维、以及具有官能团的硅烷偶联剂进行配混,并进行熔融混炼,
前述集束剂包含环氧树脂和聚醚树脂,前述集束剂中的环氧树脂和聚醚树脂的总含量为65~100质量%,
所得树脂组合物的等温结晶化时间为9秒以下。
本实施方式所述的PAS树脂组合物中,将各必须成分与根据需要的任选成分进行配混。需要说明的是,关于前述必须成分和任选成分,与上述本实施方式所述的PAS树脂组合物中说明的内容相同。
作为将前述必须成分和任选成分进行配混和混炼的方法,没有特别限定,可列举出下述方法:将必须成分与根据需要的任选成分进行配混,并进行熔融混炼的方法,更详细而言,可列举出下述方法:根据需要利用转鼓或亨舍尔混合器等均匀地进行干式混合,接着,投入至双螺杆挤出机并进行熔融混炼的方法。
熔融混炼可通过加热至树脂温度达到前述PAS树脂的熔点以上的温度范围、优选达到该熔点+10℃以上的温度范围、更优选该熔点+10℃以上、进一步优选该熔点+20℃以上~优选该熔点+100℃以下、更优选该熔点+50℃以下的范围的温度来进行。
作为前述熔融混炼机,从分散性、生产率的观点出发,优选为双螺杆混炼挤出机,例如,优选适当调整至树脂成分的喷出量为5~500(kg/小时)的范围且螺杆转速为50~500(rpm)的范围边进行熔融混炼,进一步优选在它们的比率(喷出量/螺杆转速)达到0.02~5(kg/小时/rpm)这一范围的条件下进行熔融混炼。
另外,各成分向熔融混炼机中的添加、混合可以同时进行,也可以分次进行。例如,添加前述成分之中的添加剂时,从分散性的观点出发,优选从前述双螺杆混炼挤出机的侧进料器投入至该挤出机内。关于该侧进料器的位置,相对于前述双螺杆混炼挤出机的螺杆全长而言的从该挤出机树脂投入部(顶部进料器)起至该侧进料器为止的距离的比率优选为0.1以上,更优选为0.3以上。另外,该比率优选为0.9以下,更优选为0.7以下。
像这样进行熔融混炼而得到的本实施方式所述的PAS树脂组合物具有如下的形态学:PAS树脂形成连续相,且分散有其它必须成分、任选成分。本实施方式所述的PAS树脂组合物优选在该熔融混炼后,利用公知方法、例如将熔融状态的树脂组合物挤出成型为股线状后,加工成粒料、小片、颗粒、粉末等形态后,根据需要在100~150℃的温度范围内实施预干燥。
<成型品、成型品的制造方法>
本实施方式所述的成型品是将上述本实施方式所述的PAS树脂组合物进行熔融成型而成的。另外,本实施方式所述的成型品的制造方法的特征在于,具有如下工序:将通过上述本实施方式所述的PAS树脂组合物的制造方法而得到的PAS树脂组合物进行熔融成型。
本实施方式所述的成型品由于将本实施方式所述的PAS树脂组合物用作材料,因此发挥出如下效果:以高水平维持机械强度等物性,且实现优异的耐湿热性和成型性。
关于前述PAS树脂组合物的成型,可以供于注射成型、压缩成型、复合体、片、管等的挤出成型、拉拔成型、吹塑成型、传递成型等各种成型,尤其是因脱模性也优异而适合于注射成型用途。在利用注射成型进行成型的情况下,各种成型条件没有特别限定,通常可利用一般方法进行成型。例如,在注射成型机内,历经在树脂温度为PAS树脂的熔点以上的温度范围、优选为该熔点+10℃以上的温度范围、更优选为熔点+10℃~熔点+100℃的温度范围、进一步优选为熔点+20℃~熔点+50℃的温度范围内对前述PAS树脂组合物进行熔融的工序后,从树脂喷出口注入至模具内并进行成型即可。此时,模具温度也是设定至公知的温度范围、例如室温(23℃左右)~300℃、优选为120~180℃即可。
作为本实施方式所述的成型品的用途,没有特别限定,可以用作各种制品,尤其是耐湿热性优异,因此,对于与流体及其蒸气接触的部件、即厕所相关部件、给油器相关部件、泵相关部件、浴池相关部件、汽车相关部件等流体移送用构件而言是优选的。另外,优选用作流体为包含水和乙二醇等与水混溶的有机溶剂的水性介质等的涉水用构件,可以用作与金属接合的复合成型品、本发明的PAS树脂组合物单独的成型品等。作为与金属接合的方法,可以使用例如插入注射成型、振动熔敷、红外熔敷、超声波熔敷、电磁感应加热、以及将它们组合而成的接合方法。
需要说明的是,使用本实施方式所述的成型品和复合成型品得到的制品不限定于上述制品,也可以制成以下那样的通常的树脂成型品。可列举出例如箱型的电气/电子部件集成模块用保护/支承构件/多个单独半导体或模块、传感器、LED灯、连接器、插座、电阻器、继电器箱、开关、点火线圈、电容器、可变电容器箱、光拾取、振动器、各种端子板、变量器、插头、印刷基板、调谐器、扩音器、麦克风、耳麦、小型电机、磁头支架(head base)、功率模块、端子座、半导体、液晶、FDD托架(carriage)、FDD底座(chassis)、电刷支架、抛物线天线、计算机相关部件等所代表的电气/电子部件;VTR部件、电视机部件、熨斗、吹风机、电饭锅部件、微波炉部件、音响部件、音响/光盘/压缩盘/DVD盘/蓝光盘等声音/影像设备部件、照明部件、冰箱部件、空调部件、打字机部件、文字处理器部件、或者热水机、浴池的热水量、温度传感器等用水相关设备部件等所代表的家庭、办公电气制品部件;办公计算机相关部件、电话相关部件、传真相关部件、复印机相关部件、清洗用工具、电机部件、记录器、打字机等所代表的机械相关部件;显微镜、望远镜、照相机、手表等所代表的光学机器、精密机械相关部件;交流发电机接线端子、交流发电机连接器、牙刷架、滑环、IC调节器、调光器用电位计支架、继电器部件、自动变速器锁定开关、废气阀等各种阀门;燃料相关/排气体系/吸气体系的各种管道、进气口喷嘴连通管、进气歧管、燃料泵、发动机冷却水接头、化油器主体、化油器调距垫、废气传感器、冷却水传感器、油温传感器、制动衬片磨损传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、空气流量计、制动衬片磨耗传感器、空调用恒温器基体、暖气热风流量控制阀、散热器电机用电刷支架、水泵涡轮、涡轮叶片、刮水器电动机相关部件、分配器、起动机开关、点火线圈及其线圈骨架、电机绝缘体、电机转子、电机芯、起动机继电器、变速器用束线、风挡洗涤器喷嘴、空调面板开关基板、燃料相关电磁阀用线圈、保险丝用连接器、报警器端子、电装部件绝缘板、步进电机转子、灯座、灯反射器、灯外壳、制动器活塞、螺线管点火线圈、发动机油过滤器、点火装置外壳等汽车/车辆相关部件,也可应用于其它各种用途。
以上,针对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限定于前述实施方式。本发明可以在不超出其主旨的范围内进行各种改变,它们也包括在本发明的技术范围内。
实施例
以下,列举出实施例更详细地说明本发明,但本发明完全不限定于下述的实施例。需要说明的是,以下在没有特别记载的情况下,“%”、“份”设为质量基准。
<实施例1~18、比较例1~2>
按照表1和表2中记载的组成成分和配混量来配混各材料。其后,向株式会社日本制钢所制的带有通风孔的双螺杆挤出机“TEX-30(制品名)”中投入这些配混材料,在树脂成分喷出量为25kg/小时、螺杆转速为200rpm、设定树脂温度为320℃的条件下进行熔融混炼,得到树脂组合物的粒料。此时,从侧进料器投入玻璃纤维,除此之外的材料利用转鼓预先均匀混合,从顶进料器投入。将所得树脂组合物的粒料在140℃的齿轮烘箱中干燥2小时后,并进行注射成型,由此制作各种试验片,并进行以下的评价。
<评价>
(1)拉伸强度的测定
作为试验片,制作ISO TYPE-A哑铃片后,使用株式会社岛津制作所制的“AGS-J”,按照ISO527-1和2来测定拉伸强度(MPa)。需要说明的是,哑铃片使用以形成不包括焊接部的试验片的形式从1点浇口注射树脂而制作的哑铃片。将测定结果示于表1和表2。
(2)等温结晶化时间的测定
从PPS树脂组合物的热加压片中切出作为试验片的薄片(200μm×200μm×5μm)。其后,在测定前,为了促进试验片与传感器的接触,作为前处理工序,将试验片以3℃/秒从30℃加热至330℃,在330℃保持1秒后,以3℃/秒冷却至30℃。其后,作为测定工序,以100℃/秒从30℃加热至330℃,在330℃保持1秒后,以6000℃/秒降低至140℃并进行等温保持,测定此时的至发生由树脂结晶化引起的放热峰为止的时间(峰顶时间)。需要说明的是,在峰顶时间的测定中使用梅特勒托利多公司的“Flash DSC1”。将测得的等温结晶化时间示于表1和表2。
(3)耐湿热性的评价
作为试验片,通过注射成型而制作ISO TYPE-A哑铃片后,将试验片在温度121℃、湿度100%的高温高湿下放置500小时。其后,将试验片缓慢冷却至室温后,利用基于ISO527-1和2的方法来测定拉伸强度(MPa),计算相对于未在高温高湿下暴露的试验片而言的强度变化率(在高温高湿下放置后的拉伸强度/在高温高湿下放置前的拉伸强度×100(%))。将算出的耐湿热强度保持率示于表1和表2。
(4)成型性(脱模性)的评价
使用1点浇口的ISO TYPE-A哑铃片成型用模具,对各实施例和比较例的树脂组合物分别进行注射成型,评价此时的成型性(脱模性)。需要说明的是,注射成型机的料筒温度设定为310℃、模具温度设定为140℃。
关于评价,将树脂组合物的粒料注入至模具中,保持15秒以上而使其固化后,打开模具,确认此时的哑铃片有无粘贴于模具。实施20次注射成型,按照以下的基准进行评价。将评价结果示于表1和表2。
〇:未粘贴于模具,能够连续进行成型
△:粘贴于模具1~10次,无法连续成型
×:粘贴于模具10~20次,无法连续成型
(5)具有焊接部的成型品的耐冷热冲击性(热循环性)试验
在将纵25mm、横40mm、厚10mm的钢铁制镶块构件的前述构件纵向的边的中点彼此连接而与前述构件横向的边平行的直线上,具有直径为3.55mm的与厚度方向平行的2个贯通孔的直径的中心,以该贯通孔的直径的中心彼此将前述直线的中点作为中心并偏离20mm的方式进行配置,由此准备镶块构件。接着,使用前述2个贯通孔和设置在注射成型用模具内部的2根钢铁制圆柱形销,以保持在前述注射成型用模具内部的方式设置前述镶块构件,使用以对树脂组合物的粒料进行注射成型时镶块构件的外周整面被厚度1mm的树脂组合物覆盖且形成焊接部的方式设计的注射成型模具,分别对各实施例和比较例的PPS树脂组合物的粒料进行注射成型,得到耐冷热冲击性(热循环性)试验用成型品。使用所得试验用成型品,实施将在气相式的冷热冲击试验机中以-40℃保持30分钟~以150℃保持30分钟作为1个循环的冷热冲击试验,测定至产生裂纹并断裂为止的循环次数。需要说明的是,针对各实施例和比较例分别实施5次试验(试验数n=5),计算其平均值。将针对各个样品而算出的至断裂为止的循环次数的平均值示于表1和表2。
[表1]
[表2]
*1聚苯硫醚树脂(直链类型)、DIC公司制、300℃下的熔融粘度(V6):60Pa·s
*2聚苯硫醚树脂(交联类型)、DIC公司制、300℃下的熔融粘度(V6):60Pa·s
*3进行了表面处理的玻璃纤维,集束剂:含有环氧树脂95%、聚醚树脂5%,玻璃纤维:纤维直径:10μm、纤维长度:3mm的短切原丝
*4进行了表面处理的玻璃纤维,集束剂:含有环氧树脂50%、聚醚树脂0%、氨基甲酸酯树脂50%,玻璃纤维:纤维直径:10μm、纤维长度:3mm的短切原丝
*5进行了表面处理的玻璃纤维,集束剂:含有环氧树脂55%、聚醚树脂3%、其它成分42%,玻璃纤维:纤维直径:10μm、纤维长度:3mm的短切原丝
*6进行了表面处理的玻璃纤维,集束剂:含有环氧树脂60%、聚醚树脂5%、其它成分35%,玻璃纤维:纤维直径:10μm、纤维长度:3mm的短切原丝
*7 3-氨基丙基三乙氧基硅烷
*8γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷
*9碳酸钙平均粒径(D50):22μm
*10弹性体住友化学公司制BONDFAST 7L
根据表1和表2可知:与使用比较例的PAS树脂组合物得到的各样品相比,使用实施例的PAS树脂组合物得到的各样品在任意评价项目中均显示出高数值,能够以良好的平衡获得优异的效果。
产业上的可利用性
根据本发明,可提供耐湿热性和成型性优异而不使机械强度等物性降低的PAS树脂组合物和PAS树脂组合物的制造方法。
另外,根据本发明,可提供耐湿热性和成型性优异而不使机械强度等物性降低的成型品和成型品的制造方法。
Claims (12)
1.一种聚芳硫醚树脂组合物,其特征在于,包含:
聚芳硫醚树脂;
利用包含环氧树脂和聚醚树脂的集束剂进行了表面处理的玻璃纤维;以及
具有官能团的硅烷偶联剂,
所述集束剂中的环氧树脂和聚醚树脂的总含量为65~100质量%,
所述聚芳硫醚树脂组合物的等温结晶化时间为9秒以下。
2.根据权利要求1所述的聚芳硫醚树脂组合物,其特征在于,
所述树脂组合物包含相对于所述聚芳硫醚树脂100质量份为10~150质量份的所述进行了表面处理的玻璃纤维、0.3~10质量份的所述硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1或2所述的聚芳硫醚树脂组合物,其特征在于,所述集束剂含有55~98质量%的所述环氧树脂、2~35质量%的所述聚醚树脂。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的聚芳硫醚树脂组合物,其特征在于,还包含弹性体。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的聚芳硫醚树脂组合物,其特征在于,还包含碳酸钙。
6.一种聚芳硫醚树脂组合物的制造方法,其特征在于,具有如下工序:
将聚芳硫醚树脂、利用集束剂进行了表面处理的玻璃纤维、以及具有官能团的硅烷偶联剂进行配混,并进行熔融混炼,
所述集束剂包含环氧树脂和聚醚树脂,所述集束剂中的环氧树脂和聚醚树脂的总含量为65~100质量%,
所得树脂组合物的等温结晶化时间为9秒以下。
7.根据权利要求6所述的聚芳硫醚树脂组合物的制造方法,其特征在于,相对于所述聚芳硫醚树脂100质量份,配混10~150质量份的所述进行了表面处理的玻璃纤维、0.3~10质量份的所述硅烷偶联剂。
8.根据权利要求6或7所述的聚芳硫醚树脂组合物的制造方法,其特征在于,所述集束剂含有55~98质量%的所述环氧树脂、2~35质量%的所述聚醚树脂。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的聚芳硫醚树脂组合物的制造方法,其特征在于,还配混弹性体。
10.根据权利要求6~9中任一项所述的聚芳硫醚树脂组合物的制造方法,其特征在于,还配混碳酸钙。
11.一种成型品,其是将权利要求1~5中任一项所述的聚芳硫醚树脂组合物成型而成的。
12.一种成型品的制造方法,其特征在于,具有如下工序:
将通过权利要求6~10中任一项所述的聚芳硫醚树脂组合物的制造方法而得到的树脂组合物进行熔融成型。
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