JP2010222395A - 磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物、磁性材樹脂複合材料、及び磁性材樹脂複合体 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶融時の流動性、熱変形性、耐衝撃性のバランスに優れており、磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物から得られた成形体において、磁性金属粉末との密着性に優れ、機械的特性や磁気特性に優れた成形品を提供すること。
【解決手段】JIS K−6920により測定された相対粘度(96%硫酸中、ポリマー濃度10 g/dm3、25℃)が1.40〜1.80であって、末端カルボキシル基濃度が90μeq/g以下、末端アミノ基濃度が30μeq/g以下であるポリアミド樹脂80〜99.5質量%、少なくとも1個のビニル芳香族化合物よりなる重合体ブロックと少なくとも1個の共役ジエン化合物よりなる重合体ブロックよりなるブロック共重合体の残存する共役ジエン化合物由来の不飽和結合をエポキシ化したエポキシ化ブロック共重合体0.5〜20質量%からなることを特徴とする磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物。
【選択図】なし
【解決手段】JIS K−6920により測定された相対粘度(96%硫酸中、ポリマー濃度10 g/dm3、25℃)が1.40〜1.80であって、末端カルボキシル基濃度が90μeq/g以下、末端アミノ基濃度が30μeq/g以下であるポリアミド樹脂80〜99.5質量%、少なくとも1個のビニル芳香族化合物よりなる重合体ブロックと少なくとも1個の共役ジエン化合物よりなる重合体ブロックよりなるブロック共重合体の残存する共役ジエン化合物由来の不飽和結合をエポキシ化したエポキシ化ブロック共重合体0.5〜20質量%からなることを特徴とする磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、磁性材樹脂複合体成形用のポリアミド樹脂組成物、複合材料、複合体に関するものである。
従来より、磁性材樹脂複合体は磁性金属粉末と該磁性金属粉末をなす粒子同士を結合するバインダー樹脂よりなり、バインダー樹脂としてポリアミドが広く使用されている。このような磁性材樹脂複合体において磁気特性を向上させるために磁性金属粉末を高濃度に充填する必要がある。しかし、磁性金属粉末の配合量を多くしようとすると、磁性金属粉末の分散性が悪くなったり、射出成形等の方法で成形する時に溶融時の樹脂の流動性が極めて低下したり、溶融時における組成物中の磁性金属粉末の配向性が低下していた。そのため、たとえ磁性材樹脂複合体の成形が可能であったとしても、得られた成形品の磁気特性が極めて低下したり、成形品の外観(表面性)が極めて不良であったり、さらに成形品が機械的に脆くなるという問題点があった。
この問題に対して、特許文献1には、ポリアミド樹脂に極性官能基変性プロピレン系樹脂組成物を添加し、耐衝撃性を改良する方法が提案されている。しかしながら、極性官能基変性プロピレン系樹脂の添加量を多くすれば、耐衝撃性は向上するものの、熱変形温度や流動性の低下も避けられない。したがって、流動性、熱変形性、耐衝撃性のバランスに優れ、且つ磁性金属粉末との密着性に優れた金属磁性複合体成形用ポリアミド樹脂組成物は得られていないのが現状であった。
本発明が解決しようとする課題は、溶融時の流動性が低下し、成形時の磁性金属粉末の配向性が低下し、得られた成形体が低い機械的特性、熱的特性を有しているとともに磁気特性に劣っており、かつ磁性金属粉末との密着性に劣るという問題があった。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、JIS K−6920により測定された相対粘度(96%硫酸中、ポリマー濃度10 g/dm3、25℃)が1.40〜1.80であって、末端カルボキシル基濃度が90μeq/g以下、末端アミノ基濃度が30μeq/g以下であるポリアミド樹脂80〜99.5質量%、少なくとも1個のビニル芳香族化合物からなる重合体ブロックと少なくとも1個の共役ジエン化合物からなる重合体ブロックよりなるブロック共重合体の残存する共役ジエン化合物由来の不飽和結合をエポキシ化したエポキシ化ブロック共重合体0.5〜20質量%からなることを特徴とする磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物を完成させた。
前述の磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物が有していた問題点を解決し、溶融時の流動性、熱変形性、耐衝撃性のバランスに優れており、磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物から得られた成形体において、磁性金属粉末との密着性に優れ、機械的特性や磁気特性に優れた成形品が得られる。
本願発明の磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物は、特定の末端基濃度、相対粘度を有するポリアミドに対して、少なくとも1個のビニル芳香族化合物からなる重合体ブロックと少なくとも1個の共役ジエン化合物からなる重合体ブロックよりなるブロック共重合体の残存する共役ジエン化合物由来の不飽和結合をエポキシ化したエポキシ化ブロック共重合体を添加することにより、流動性、熱変形性、耐衝撃性のバランスに優れ、且つ磁性金属粉末との密着性に優れており、磁性材樹脂複合体成形用として有益なものである。
(1)ポリアミド樹脂について
ポリアミド樹脂は、主鎖中に酸アミド結合(−CONH−)を有するものであり、ラクタム、アミノカルボン酸、又はジアミンとジカルボン酸とからなるナイロン塩を原料として、溶融重合、溶液重合や固相重合等の公知の方法で重合、又は共重合することにより得られる。
ポリアミド樹脂は、主鎖中に酸アミド結合(−CONH−)を有するものであり、ラクタム、アミノカルボン酸、又はジアミンとジカルボン酸とからなるナイロン塩を原料として、溶融重合、溶液重合や固相重合等の公知の方法で重合、又は共重合することにより得られる。
ラクタムとしては、カプロラクタム、エナントラクタム、ラウロラクタム、α−ピロリドン、α−ピペリドン等を、アミノカルボン酸としては、6−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、9−アミノノナン酸、11−アミノウンドデカン酸、12−アミノドデカン酸等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
ジアミンとジカルボン酸から誘導されるポリアミドの原料となるジアミンとしては、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ペプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、トリデカンジアミン、テトラデカンジアミン、ペンタデカンジアミン、ヘキサデカンジアミン、ヘプタデカンジアミン、オクタデカンジアミン、ノナデカンジアミン、エイコサンジアミン、2−メチル−1,8−オクタンジアミン、2,2,4−/2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、1,3−/1,4−シクロヘキシルジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)プロパン、1,3−/1,4−ビスアミノメチルシクロヘキサン、5−アミノ−2,2,4−トリメチル−1−シクロペンタンメチルアミン、5−アミノ−1,3,3−トリメチルシクロヘキサンメチルアミン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、ビス(アミノエチル)ピペラジン、ノルボルナンジメチレンアミン等の脂環式ジアミン、m−/p−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
ジアミンとジカルボン酸から誘導されるポリアミドの原料となるジカルボン酸としては、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジオン酸、ドデカンジオン酸、トリデカンジオン酸、テトラデカンジオン酸、ペンタデカンジオン酸、ヘキサデカンジオン酸、オクタデカンジオン酸、エイコサンジオン酸等の脂肪族ジカルボン酸、1,3−/1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ジシクロヘキサンメタン−4,4’−ジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−/1,8−/2,6−/2,7−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
ポリアミド樹脂において、これらラクタム、アミノカルボン酸、又はジアミンとジカルボン酸とからなるナイロン塩から誘導される単一重合体又は共重合体を各々単独又は混合物の形で用いる事ができる。また、ポリアミド樹脂としては脂肪族ポリアミドが好ましい。
脂肪族ポリアミドとしては、例えば、ポリカプロラクタム(ポリアミド6)、ポリウンデカンラクタム(ポリアミド11)、ポリドデカンラクタム(ポリアミド12)、ポリエチレンアジパミド(ポリアミド26)、ポリテトラメチレンアジパミド(ポリアミド46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ポリアミド66)、ポリヘキサメチレンアゼラミド(ポリアミド69)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ポリアミド610)、ポリヘキサメチレンウンデカミド(ポリアミド611)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ポリアミド612)、ポリノナメチレンアジパミド(ポリアミド96)、ポリノナメチレンアゼラミド(ポリアミド99)、ポリノナメチレンセバカミド(ポリアミド910)、ポリノナメチレンドデカミド(ポリアミド912)、ポリデカメチレンアジパミド(ポリアミド106)、ポリデカメチレンアゼラミド(ポリアミド109)、ポリデカメチレンセバカミド(ポリアミド1010)、ポリデカメチレンドデカミド(ポリアミド1012)、ポリドデカメチレンアジパミド(ポリアミド126)、ポリドデカメチレンアゼラミド(ポリアミド129)、ポリドデカメチレンセバカミド(ポリアミド1210)、ポリドデカメチレンドデカミド(ポリアミド1212)等の単独重合体、これらの原料モノマーを用いたポリアミド共重合体、例えば、カプロラクタム/ヘキサメチレンアジパミド共重合体(ポリアミド6/66)、カプロラクタム/ヘキサメチレンアゼラミド共重合体(ポリアミド6/69)、カプロラクタム/ヘキサメチレンセバカミド共重合体(ポリアミド6/610)、カプロラクタム/ヘキサメチレンウンデカミド共重合体(ポリアミド6/611)、カプロラクタム/ヘキサメチレンドデカミド共重合体(ポリアミド6/612)、カプロラクタム/ウンデカンラクタム共重合体(ポリアミド6/11)、カプロラクタム/ドデカンラクタム共重合体(ポリアミド6/12)、カプロラクタム/ヘキサメチレンアジパミド/ドデカンラクタム共重合体(ポリアミド6/66/12)、カプロラクタム/ヘキサメチレンアジパミド/ヘキサメチレンセバカミド共重合体(ポリアミド6/66/610)、カプロラクタム/ヘキサメチレンアジパミド/ヘキサメチレンドデカミド共重合体(ポリアミド6/66/612)等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
これらの中でも、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12及びこれらの共重合体から選ばれる少なくとも1種類のポリアミドが好ましく、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12及びこれらの共重合体から選ばれる少なくとも1種類のポリアミドがより好ましく、ポリアミド6、ポリアミド12及びこれらの共重合体から選ばれる少なくとも1種類のポリアミドがさらに好ましい。
ポリアミド樹脂のJIS K−6920に準拠して測定した相対粘度は、1.40〜1.80であって、1.45〜1.75であることが好ましく、1.50〜1.70であることがより好ましい。相対粘度が前記の値未満であると、樹脂のみが流動して磁性金属粉末が流動しにくくなり、分散性が低下する。そのため、磁性材樹脂複合体の磁気特性が低下しやすい。また、磁性材樹脂複合体の機械的強度も低下しやすい。一方、前記の値を超えると、磁性材樹脂複合体成形時に、押出圧力やトルクが高くなりすぎて、製造が困難となる。ポリアミド樹脂の相対粘度が前記の範囲内であることにより、磁性金属粉末の分散性を高いレベルに維持できる。
ポリアミド樹脂の末端カルボキシル基濃度は、90μeq/g以下であって、10〜80μeq/gの範囲内であることが好ましく、20〜70μeq/gの範囲内であることがより好ましい。末端カルボキシル基濃度が前記の値を超えると、磁性金属粉末との相互作用が強固になりすぎるためか、成形時に溶融混合物の粘度が上昇しやすい。
ポリアミド樹脂の末端アミノ基濃度は、30μeq/g以下であって、5〜25μeq/gの範囲内であることが好ましく、5〜20μeq/gの範囲内であることがより好ましい。末端アミノ基濃度が前記の値を超えると、加熱時に架橋反応が進行するためか溶融混合物の粘度が増大しやすくなるため、成形性が低下し、安定した成形ができないことがある。
ポリアミド樹脂の末端アミノ基濃度は、30μeq/g以下であって、5〜25μeq/gの範囲内であることが好ましく、5〜20μeq/gの範囲内であることがより好ましい。末端アミノ基濃度が前記の値を超えると、加熱時に架橋反応が進行するためか溶融混合物の粘度が増大しやすくなるため、成形性が低下し、安定した成形ができないことがある。
なお、末端アミノ基濃度(μeq/ポリマー1g)は、該ポリアミドをフェノール/メタノール混合溶液に溶解し、0.05Nの塩酸で滴定して測定することができる。末端カルボキシル基濃度(μeq/ポリマー1g)は、該ポリアミドをベンジルアルコールに溶解し、0.05Nの水酸化ナトリウム溶液で滴定して測定することができる。
ポリアミド樹脂の末端調整は、慣用の方法、例えば、末端調整剤の存在下で、溶融重合、溶液重合や固相重合等の公知の方法で重合、又は共重合する事により製造される。あるいは、重合後、アミン類の存在下に、溶融混練することにより製造される。あるいは、重合後、末端調整剤の存在下に、溶融混練することにより製造される。このように、末端調整剤は、重合時の任意の段階、あるいは、重合後、溶融混練時の任意の段階において添加できるが、磁性材樹脂複合体成形時のポリアミド樹脂の流動性、成形性を考慮した場合、重合時の段階で添加することが好ましい。
ポリアミド樹脂の末端調整に際しては、モノアミン、ジアミン、モノカルボン酸、ジカルボン酸のうちの1種あるいは2種以上を適宜組合せて添加することができる。例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ステアリルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン等の脂肪族モノアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等の脂環式モノアミン、アニリン、トルイジン、ジフェニルアミン、ナフチルアミン等の芳香族モノアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン等の脂環式ジアミン、m−/p−フェニレンジアミン、m−/p−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミンや酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ピバリン酸、イソブチル酸等の脂肪族モノカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸等の脂環式モノカルボン酸、安息香酸、トルイル酸、α−/β−ナフタレンカルボン酸、メチルナフタレンカルボン酸、フェニル酢酸等の芳香族モノカルボン酸、アジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,3−/1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,4−/2,6−/2,7−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これら末端調節剤の使用量は末端調節剤の反応性や重合条件により異なるが、最終的に得ようとするポリアミド樹脂の相対粘度と末端カルボキシル基濃度、末端アミノ基濃度が前記の範囲になるように適宜決められる。
(2)エポキシ化ブロック共重合体について
本発明のおけるエポキシ化ブロック共重合体とは、少なくとも1個のビニル芳香族化合物からなる重合体ブロックAと少なくとも1個の共役ジエン化合物からなる重合体ブロックBよりなるブロック共重合体の残存する共役ジエン化合物由来の不飽和結合をエポキシ化したものである。
本発明のおけるエポキシ化ブロック共重合体とは、少なくとも1個のビニル芳香族化合物からなる重合体ブロックAと少なくとも1個の共役ジエン化合物からなる重合体ブロックBよりなるブロック共重合体の残存する共役ジエン化合物由来の不飽和結合をエポキシ化したものである。
重合体ブロックAを構成するビニル芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン、o−/m−/p−メチルスチレン、1,5−/2,4−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、p−エチルスチレン、4−プロピルスチレン、p−t−ブチルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、o/p−クロロスチレン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これの中でもスチレンが好ましい。
重合体ブロックBを構成する共役ジエン化合物としては、例えば、1,3−ブタジエン、クロロプレン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、フェニル−1,3−ブタジエン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でもブタジエン、イソプレン及びこれらの組み合わせが好ましい。重合体ブロックBは、上記共役ジエン化合物の1種又は2種以上から形成された重合体ブロックであり、その共役ジエン化合物に由来する不飽和結合部分の一部が水素添加により飽和結合になっている。
重合体ブロックAと共役ジエン化合物又はその部分水添物を主体とする重合体ブロックBよりなるブロック共重合体中の、重合体ブロックA構成単位の含有量は、全構成単位含有量100質量%に対して、5〜70質量%であることが好ましく、10〜60質量%であることがより好ましい。
また、ブロック共重合体の質量平均分子量は、5,000〜600,000の範囲であることが好ましく、10,000〜500,000の範囲であることがより好ましく、分子量分布[質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)]は、10以下であることが好ましい。
また、ブロック共重合体の質量平均分子量は、5,000〜600,000の範囲であることが好ましく、10,000〜500,000の範囲であることがより好ましく、分子量分布[質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)]は、10以下であることが好ましい。
ブロック共重合体の構造は特に限定されるものでなく、例えば、A−B−A、B−A−B、B−A−B−A、A−B−A−B−A等の構造を有するブロック共重合体が挙げられる。また、分子自体の構造は直鎖状、放射状、分岐状等のいずれの構造であってもよく、さらにこれらの任意の組み合わせであってもよい。ブロック共重合体中の重合体ブロックAは均一に分布していても、また、テーパー状に分布していてもよい。
少なくとも1個のビニル芳香族化合物からなる重合体ブロックAと少なくとも1個の共役ジエン化合物からなる重合体ブロックBよりなるブロック共重合体及び/又はその部分水素添加物として、1個のビニル芳香族化合物重合体ブロックと1個の共役ジエン化合物系重合体ブロックが直鎖状に結合したジブロック共重合体、ビニル芳香族化合物重合体ブロック−共役ジエン化合物重合体ブロック−ビニル芳香族化合物重合体ブロックの順に3つの重合体ブロックが直鎖状に結合しているトリブロック共重合体、及びそれらの部分水素添加物の1種又は2種以上が好ましく用いられ、未水添又は部分水添スチレン/ブタジエンブロック共重合体、未水添又は部分水添スチレン/イソプレンブロック共重合体、未水添又は部分水添スチレン/イソプレン/スチレンブロック共重合体、未水添又は部分水添スチレン/ブタジエン/スチレンブロック共重合体、未水添又は部分水添スチレン/(イソプレン/ブタジエン)/スチレンブロック共重合体等がより好ましく用いられる。
ブロック共重合体製造方法は、上記した構造を有するものが得られればどのような製造方法でもよい。例えば、特公昭40−23798号、特公昭43−17979号、特公昭46−32415号、特公昭56−28925号公報に記載された方法により、リチウム触媒等を用いて不活性溶媒中でビニル芳香族化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体を製造することができる。さらに特公昭42−8704号、特公昭43−6636号、あるいは特開昭59−133203号公報に記載された方法により、不活性溶媒中で水素添加触媒の存在下に水素添加して、部分的に水素添加したブロック共重合体を製造することができる。なお、水添の程度は、水添前及び水添後のブロック共重合体をNMR分析することによって知ることができる。水添率は、未水添の原料ブロック共重合体の共役ジエン化合物に由来する不飽和結合のうち、水添されたものの百分率として定義する。共役ジエン化合物に由来する不飽和結合の水添率が0〜80%の範囲であることが好ましく、10〜70%の範囲であることがより好ましい。前記の範囲であることにより、耐熱性、凝集性に優れたエポキシ化ブロック共重合体が得られる。
エポキシ化ブロック共重合体は、上記したブロック共重合体をエポキシ化することにより得ることができる。例えば、上記ブロック共重合体を不活性溶媒中でハイドロパーオキサイド類、過酸類等のエポキシ化剤と反応させることにより得ることができる。
不活性溶媒は、原料粘度の低下、エポキシ化剤の希釈による安定化等の目的で使用し、例えばヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、ベンゼン、酢酸エチル、四塩化炭素、クロロホルム等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
エポキシ化剤の内、ハイドロパーオキサイド類として、過酸化水素、ターシャリブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。また、過酸類として、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、トリフルオロ過酢酸等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。中でも、工業的に大量に製造され、安価に入手でき、安定度も高い点で過酢酸が好ましい。エポキシ化剤の使用量には厳密な制限がなく、使用する個々のエポキシ化剤、所望されるエポキシ化度、使用する個々のブロック共重合体の性状の違いによって変更することができる。
エポキシ化の際には必要に応じて触媒を用いることができる。例えば、過酸類を使用する場合、炭酸ソーダ等のアルカリや硫酸等の酸を触媒として用いることができる。一方、ハイドロパーオキサイド類を使用する場合、タングステン酸と苛性ソーダの混合物を過酸化水素と、あるいは有機酸を過酸化水素と、あるいはモリブデンヘキサカルボニルをt−ハイドロパーオキサイドとそれぞれ併用して触媒効果を得ることができる。
エポキシ化反応の条件には厳密な制限はないが、例えば、過酢酸を使用する際は、エポキシ化の反応温度は、0〜70℃であることが好ましい。前記の値を超えると過酢酸の分解が起こる場合がある。エポキシ化の反応温度は、常法に従い、用いるエポキシ化剤の反応性によって変更することができる。反応混合物の特別な操作は必要なく、例えば原料の混合物を2〜10時間攪拌すればよい。
得られたエポキシ化ブロック共重合体の単離は、例えば貧溶媒で沈殿させる方法、エポキシ化ブロック共重合体を熱水中に攪拌の下で投入し溶媒を蒸留除去する方法、加熱及び/又は減圧操作によって溶媒を直接乾燥させる方法等で行うことができる。また、最終的に溶液形態で利用する場合には、単離せずに用いることもできる。
エポキシ化ブロック共重合体のエポキシ化率は、10〜40%であることが好ましく、15〜35%であることがより好ましい。エポキシ化率が前記の値未満であると、本発明の十分な効果が期待できない場合があり、一方、前記の値を超えると、エポキシ基の反応活性が高くなりすぎてゲル化し易くなり、溶融安定性が悪化する場合がある。また、特に熱安定性を要求される場合には、水素添加もエポキシ化もされずに残存する共役ジエン化合物に由来する不飽和結合の割合が、原料ブロック共重合体の共役ジエン化合物に由来する不飽和結合に対して、90%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましい。
エポキシ化ブロック共重合体のエポキシ化率は、未水素添加、未エポキシ化の原料ブロック共重合体の共役ジエン化合物に由来する不飽和結合のうち、エポキシ化されたものの百分率であり、エポキシ当量(N)から、
式:エポキシ化率={10000×D+2×H×(100−S)}/{(N−16)×(100−S)}
で示すことができる(Dは共役ジエン化合物の分子量、Hは水添率(%)、Sはビニル芳香族化合物の含有量(質量%)を示す。)。ここに、エポキシ化ブロック共重合体のエポキシ当量(N)は、0.1規定の臭化水素酸で滴定し、
式:エポキシ当量(N)=10000×W/(f×V)
で示すことができる(Wは、滴定に用いたエポキシ化ブロック共重合体の質量(g)、Vは、臭化水素酸の滴定量(ml)、fは、臭化水素酸のファクターを示す。)。
式:エポキシ化率={10000×D+2×H×(100−S)}/{(N−16)×(100−S)}
で示すことができる(Dは共役ジエン化合物の分子量、Hは水添率(%)、Sはビニル芳香族化合物の含有量(質量%)を示す。)。ここに、エポキシ化ブロック共重合体のエポキシ当量(N)は、0.1規定の臭化水素酸で滴定し、
式:エポキシ当量(N)=10000×W/(f×V)
で示すことができる(Wは、滴定に用いたエポキシ化ブロック共重合体の質量(g)、Vは、臭化水素酸の滴定量(ml)、fは、臭化水素酸のファクターを示す。)。
エポキシ化ブロック共重合体の配合量は、ポリアミド樹脂組成物全体に対し、0.5〜20質量%であり、1〜15質量%であることが好ましい。配合量が前記の値未満であると磁性金属粉末との密着性が不十分であり、衝撃性にも劣る。一方、前記の値を超えると機械特性や流動性が損なわれる。
ポリアミド樹脂とエポキシ化ブロック共重合体の配合方法としては、ポリアミド樹脂とエポキシ化ブロック共重合体に、必要に応じて各種添加剤を配合し、公知の方法で混合することによって製造される。例えば、タンブラーやミキサーを用いて、成形時に原料を直接添加するドライブレンド法、成形時に使用する濃度で予め原料を一軸又は二軸の押出機を用いて溶融混練する練り込み法、あるいは予め高濃度で原料を一軸又は二軸の押出機を用いて練り込み、これを成形時に希釈して使用するマスターバッチ法等が挙げられる。
本発明の磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物は、要求される特性に応じて他の添加剤、例えば耐熱剤、紫外線吸収剤を含む耐候剤、難燃剤、帯電防止剤、滑剤、可塑剤、核剤、発泡剤、着色剤、安定剤、カップリング剤等を含有することができる。
(3)磁性材樹脂複合材料について
磁性材樹脂複合材料は、JIS K−6920により測定された相対粘度(96%硫酸中、ポリマー濃度10 g/dm3、25℃)が1.40〜1.80であって、末端カルボキシル基濃度が90μeq/g以下、末端アミノ基濃度が30μeq/g以下であるポリアミド樹脂80〜99.5質量%%、少なくとも1個のビニル芳香族化合物からなる重合体ブロックと少なくとも1個の共役ジエン化合物からなる重合体ブロックよりなるブロック共重合体の残存する共役ジエン化合物由来の不飽和結合をエポキシ化したエポキシ化ブロック共重合体0.5〜20質量%からなるポリアミド樹脂組成物と磁性金属粉末よりなる。
磁性材樹脂複合材料は、JIS K−6920により測定された相対粘度(96%硫酸中、ポリマー濃度10 g/dm3、25℃)が1.40〜1.80であって、末端カルボキシル基濃度が90μeq/g以下、末端アミノ基濃度が30μeq/g以下であるポリアミド樹脂80〜99.5質量%%、少なくとも1個のビニル芳香族化合物からなる重合体ブロックと少なくとも1個の共役ジエン化合物からなる重合体ブロックよりなるブロック共重合体の残存する共役ジエン化合物由来の不飽和結合をエポキシ化したエポキシ化ブロック共重合体0.5〜20質量%からなるポリアミド樹脂組成物と磁性金属粉末よりなる。
磁性金属粉末は、磁性を付与する機能を有し、プラスチック磁石に使用することができる公知の磁性金属粉末であれば、特に制限はなく、例えば、フェライト系磁性粉、アルニコ系磁性粉、希土類磁性等が挙げられる。フェライト系磁性粉としては、酸化鉄、炭酸バリウム等のバリウムフェライト系磁性粉、酸化鉄、炭酸ストロンチウム等のストロンチウムフェライト系磁性粉等が挙げられる。アルニコ系磁性粉としては、ニッケル、アルミニウム、コバルト、銅から成るアルニコ、ニッケル、アルミニウム、コバルト、銅、チタンから成るアルニコ等が挙げられる。希土類磁性粉としては、サマリウムコバルト、サマリウムコバルトのコバルト成分を銅、鉄、チタン、ジルコニウム、ナフニウム、ニオブ、タンタル等で置換した希土類コバルト磁石、ネオジウム−鉄−ホウ素磁石等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
磁性金属粉末の平均粒径は、0.1〜300μmであることが好ましく、0.1〜200μmであることがより好ましく、0.5〜100μmであることがさらに好ましい。磁性金属粉末の平均粒径が、前記の値を超えると、磁性材樹脂複合体の流動性や、機械的強度が低下する場合がある。
磁性金属粉末の配合量は、磁性材樹脂複合材料全体に対して、50〜98質量%であり、65〜97質量%であることが好ましく、70〜95質量%であることがより好ましい。磁性金属粉末の配合量が前記の値未満であると、残留磁束密度が低く、永久磁石用途としての実用性は小さいうえに、樹脂の流動特性に対する効果が小さくなる場合がある。一方、前記の値を超えると磁場配向性に劣り、樹脂成分の減少に伴う残留磁束密度の向上が見られない上に樹脂量が少ないため、流動性に劣り、これが混練及び成形工程にて充填不良等のトラブルを惹起させ、実用性に欠ける場合がある。
磁性金属粉末は、本発明の磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物に配合した際の分散性又は密着性を改良するために、磁性金属粉末をカップリング剤や表面改質剤であらかじめ処理してもよい。カップリング剤又は表面改質剤として、シラン系、チタネート系、アルミニウム系、亜リン酸エステルその他の有機リン化合物系、クロム系、メタクリレート系等の慣用のカップリング剤又は表面改質剤を使用できる。これらの種類は、バインダーとして用いる樹脂の種類により適宜最適なものを選択される。これらの中でも、ポリアミド樹脂との相溶性を高めるため、アミノ基含有シラン系化合物、チタネート系化合物を配合することがより好ましい。
アミノ基含有シラン系化合物としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノジチオプロピルトリヒドロキシシラン、γ−(ポリエチレンアミノ)プロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノプロピル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(トリメトキシシリルプロピル)−エチレンジアミン、γ−ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
チタネート系化合物としては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル)チタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
これらに加えて、添加剤として滑剤や安定剤等を使用し、磁性材樹脂複合材料の流動性、成形性や磁気特性を改良することも可能である。
滑剤としては、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックス類、ステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸等の脂肪酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、ラウリン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウム、2−エチルヘキソイン酸亜鉛等の脂肪酸塩(金属石鹸類)、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ジステアリルアジピン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ジオレイルアジピン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸ブチル等の脂肪酸エステル、エチレングリコール、ステアリルアルコール等のアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、及びこれら変性物からなるポリエーテル類、ジメチルポリシロキサン、シリコーングリ−ス等のポリシロキサン類、フッ素系オイル、フッ素系グリース、含フッ素樹脂粉末等のフッ素化合物、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、シリカ、アルミナ、二硫化モリブデン等の無機化合物粉体が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
滑剤としては、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックス類、ステアリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸等の脂肪酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、ラウリン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウム、2−エチルヘキソイン酸亜鉛等の脂肪酸塩(金属石鹸類)、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ジステアリルアジピン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ジオレイルアジピン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸ブチル等の脂肪酸エステル、エチレングリコール、ステアリルアルコール等のアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、及びこれら変性物からなるポリエーテル類、ジメチルポリシロキサン、シリコーングリ−ス等のポリシロキサン類、フッ素系オイル、フッ素系グリース、含フッ素樹脂粉末等のフッ素化合物、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、シリカ、アルミナ、二硫化モリブデン等の無機化合物粉体が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
安定剤としては、例えば、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’−ヘキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]等のヒンダードフェノール系酸化防止剤、ジドデシル−3,3’−チオジプロピオネート、ジオクタデシル−3,3’−チオジプロピオネート等の硫黄系酸化防止剤、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニルホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジフォスファイト等のリン系の加工安定剤、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物等のヒンダードアミン系光安定剤、2,4−ジ−tert−ブチル−6−(5−クロロベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ジ−tert−ペンチルフェノール等の紫外線吸収剤、2’,3−ビス[(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル)]プロピオノヒドラジド等の金属不活性剤、メラミンシアヌレート等の難燃剤等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
(4)磁性材樹脂複合材料、磁性材樹脂複合体の製造方法について
磁性材樹脂複合材料、磁性材樹脂複合体の製造方法について説明するが、特に以下に記載した製造方法に限定されるものではない。磁性材樹脂複合材料、磁性材樹脂複合体は、混合工程、混練工程、成形工程を経て製造される。混合工程にて、磁性金属粉末、本発明の磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物と必要に応じて各種添加剤を配合し、公知の方法で混合する。混合工程は、後記混練工程の前に行うことが好ましい。また、混合時に溶媒を使用する事は、カップリング剤及び滑剤を使用する際、均一に添加する意味で有効な手段となるが、必ずしも必要ではない。混合機は特に限定されるものではなく、リボンミキサー、V型ミキサー、ロータリーミキサー、ヘンシェルミキサー、フラッシュミキサー、ナウタミキサー、タンブラー等が挙げられる。また、回転ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ウエットミル、ジェツトミル、ハンマーミル、カッターミル等を用いて、添加、粉砕混合をする方法も有効である。
磁性材樹脂複合材料、磁性材樹脂複合体の製造方法について説明するが、特に以下に記載した製造方法に限定されるものではない。磁性材樹脂複合材料、磁性材樹脂複合体は、混合工程、混練工程、成形工程を経て製造される。混合工程にて、磁性金属粉末、本発明の磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物と必要に応じて各種添加剤を配合し、公知の方法で混合する。混合工程は、後記混練工程の前に行うことが好ましい。また、混合時に溶媒を使用する事は、カップリング剤及び滑剤を使用する際、均一に添加する意味で有効な手段となるが、必ずしも必要ではない。混合機は特に限定されるものではなく、リボンミキサー、V型ミキサー、ロータリーミキサー、ヘンシェルミキサー、フラッシュミキサー、ナウタミキサー、タンブラー等が挙げられる。また、回転ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ウエットミル、ジェツトミル、ハンマーミル、カッターミル等を用いて、添加、粉砕混合をする方法も有効である。
その際、磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物の形状は、ペレット、ビーズ、パウダー、ペースト状等、いずれでも良いが、混合物の均質性を高める意味で、粒度の細かい形態が望ましい。
磁性材樹脂複合体は、混合物を溶融混練しながらそのまま所望の形状に成形する一段成形法や造粒により粉粒化したり、棒状又はシート状に押し出し、適当な大きさに切断又は粉砕してペレット化又は粉粒化した後(混練工程)、磁場をかけながら、射出成形、押出成形、圧縮成形等の慣用の方法により成形(成形工程)する二段成形法のどちらでも製造可能である。
混練工程は、混合した磁性金属粉末、本発明の磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物と各種添加剤をブラベンダー等のバッチ式ニーダー、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、ヘリカルローター、ロール、一軸押出機、二軸押出機等を用いて50〜400℃の温度領域で混練する工程である。混練温度は、一般にポリアミド樹脂が溶融し、分解しない温度領域から選ばれる。混練物は、ストランドやシート状に押し出した後カッティング或いは、ホットカット、アンダーウオーターカット、もしくは冷却固化したブロック状の物を粉砕機にかける、といった方法でペレット状態やパウダー状態にして成形に供される。こうして磁性材樹脂複合材料を得ることができる。
混練工程で得られた磁性材樹脂複合材料から、磁性材樹脂複合体を得るためには、更に成形加工処理を施す(成形工程)。中でも高い磁気特性をもつ磁性材樹脂複合体を製造する方法として、ペレット或いはパウダー状の磁性材樹脂複合材料を加熱溶融し、必要に応じ磁場をかけながら、射出成形、押出成形、圧縮成形する方法が挙げられる。押出成形の場合には、混練と共に行うこともできる。これらの成形法のなかで、特に射出成形法は、表面平滑性及び磁気特性に優れた磁性材樹脂複合体が得られることから有用性が大きい。成形温度は、前記混練温度と同様である。
成形体は、通常さらに着磁を行って、永久磁石としての性能を高める。着磁は通常行われる方法、例えば静磁場を発生する電磁石、パルス磁場を発生するコンデンサー着磁機等によって行われる。このときの磁場強度は、15kOe以上であることが好ましく、30kOe以上であることがより好ましい。
本発明の磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物は、特定の相対粘度、末端アミノ基濃度、末端カルボキシル基濃度を有するポリアミド樹脂にエポキシ化ブロック共重合体を配合しているため、溶融時の流動性、熱変形性、耐衝撃性のバランスに優れており、磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物から得られた成形体において、磁性金属粉末との密着性に優れ、機械的、熱的特性や磁気特性のバランスに優れた成形品を得ることができる。
以下において実施例及び比較例を掲げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の要旨を越えない限り以下の例に限定されるものではない。以下に、各種評価方法、使用した材料を示す。
[物性測定、成形、評価方法]
(1)相対粘度
JIS K−6920に準じて、96%硫酸溶液(ポリマー濃度:10 g/dm3)を使用してオストワルド型粘度計を用いて25℃で測定した。
(1)相対粘度
JIS K−6920に準じて、96%硫酸溶液(ポリマー濃度:10 g/dm3)を使用してオストワルド型粘度計を用いて25℃で測定した。
(2)末端カルボキシル基濃度
三つ口ナシ型フラスコに所定量のポリアミド試料を入れ、ベンジルアルコール40mLを加えた後、窒素気流下、180℃に設定したオイルバスに浸漬する。上部に取り付けた攪拌モーターにより攪拌溶解し、指示薬にフェノールフタレインを用いてN/20の水酸化ナトリウム溶液で滴定を行い、末端カルボキシル基濃度を求めた。
三つ口ナシ型フラスコに所定量のポリアミド試料を入れ、ベンジルアルコール40mLを加えた後、窒素気流下、180℃に設定したオイルバスに浸漬する。上部に取り付けた攪拌モーターにより攪拌溶解し、指示薬にフェノールフタレインを用いてN/20の水酸化ナトリウム溶液で滴定を行い、末端カルボキシル基濃度を求めた。
(3)末端アミノ基濃度
活栓付三角フラスコに所定量のポリアミド試料を入れ、あらかじめ調整しておいた溶媒フェノール/メタノール(体積比9/1)の40mLを加えた後、マグネットスターラーで攪拌溶解し、指示薬にチモールブルーを用いてN/20の塩酸で滴定を行い、末端アミノ基濃度を求めた。
活栓付三角フラスコに所定量のポリアミド試料を入れ、あらかじめ調整しておいた溶媒フェノール/メタノール(体積比9/1)の40mLを加えた後、マグネットスターラーで攪拌溶解し、指示薬にチモールブルーを用いてN/20の塩酸で滴定を行い、末端アミノ基濃度を求めた。
(4)機械的、熱的物性
以下に示す〔1〕〜〔2〕の測定は、下記の試験片をシリンダ温度290℃、金型温度80℃の射出成形により作成し、これを用いて行った。
〔1〕 曲げ試験(曲げ強さ及び曲げ弾性率):試験片寸法127mm×12.7mm×6.5mmの試験片を用いてASTM D−790に準拠し、23℃で測定した。
〔2〕 衝撃強度(アイゾットノッチ付):試験片寸法62mm×12.7mm×12.7mmの試験片を用いてASTM D−256に準拠し、23℃で測定した。
〔3〕 熱変形温度(HDT):試験片寸法127mm×12.7mm×12.7mmの試験片を用いて、ASTM D648に準拠し、荷重0.45MPaで測定した。
以下に示す〔1〕〜〔2〕の測定は、下記の試験片をシリンダ温度290℃、金型温度80℃の射出成形により作成し、これを用いて行った。
〔1〕 曲げ試験(曲げ強さ及び曲げ弾性率):試験片寸法127mm×12.7mm×6.5mmの試験片を用いてASTM D−790に準拠し、23℃で測定した。
〔2〕 衝撃強度(アイゾットノッチ付):試験片寸法62mm×12.7mm×12.7mmの試験片を用いてASTM D−256に準拠し、23℃で測定した。
〔3〕 熱変形温度(HDT):試験片寸法127mm×12.7mm×12.7mmの試験片を用いて、ASTM D648に準拠し、荷重0.45MPaで測定した。
(5)流動性
シリンダ温度290℃、金型温度80℃にて、馬蹄形流動長さ測定用金型を使用し、射出成形圧力80MPaにおける流動長を測定した。流動長の値が大きいほど、流動性が良好である。
シリンダ温度290℃、金型温度80℃にて、馬蹄形流動長さ測定用金型を使用し、射出成形圧力80MPaにおける流動長を測定した。流動長の値が大きいほど、流動性が良好である。
(6)磁性金属粉末との密着性
熱変形温度に供した試験片を、温度100℃にて、500時間沸水浸漬処理した。その後、液体窒素にて試験片の断面を切断し、同箇所を日本電子データム(株)製走査電子顕微鏡(JSM6390LV)を使用し、磁性金属粒子とバインダー樹脂間に発現したボイドを観察した。発生したボイドの数、面積が大きいと、バインダー樹脂と磁性金属粉末の密着性が悪いと判断した。
○:バインダー樹脂の周辺に発生したボイド数が僅少、ボイド面積極小
△:バインダー樹脂の周辺に発生したボイド数が有り、ボイド面積小ない
×:バインダー樹脂の周辺に発生したミクロボイド数が多い、ボイド面積大
熱変形温度に供した試験片を、温度100℃にて、500時間沸水浸漬処理した。その後、液体窒素にて試験片の断面を切断し、同箇所を日本電子データム(株)製走査電子顕微鏡(JSM6390LV)を使用し、磁性金属粒子とバインダー樹脂間に発現したボイドを観察した。発生したボイドの数、面積が大きいと、バインダー樹脂と磁性金属粉末の密着性が悪いと判断した。
○:バインダー樹脂の周辺に発生したボイド数が僅少、ボイド面積極小
△:バインダー樹脂の周辺に発生したボイド数が有り、ボイド面積小ない
×:バインダー樹脂の周辺に発生したミクロボイド数が多い、ボイド面積大
[使用した原材料]
(A)ポリアミド
(A−1)ポリアミド12の製造
70リットルのオートクレーブに、ラウロラクタム20kg、水0.5kgとステアリン酸390g(1/74eq/molラウロラクタム)を仕込み、重合槽内を窒素置換した後、100℃まで加熱し、この温度で反応系内が均一な状態になるように攪拌した。次いで重合槽内温度を260℃まで昇温させ、槽内圧力を3.5MPaに調圧しながら、2時間攪拌下に重合した。その後、約2時間かけて常圧に放圧し、次いで、53kPaまで減圧し、減圧下において1時間重合を行なった。次いで、窒素をオートクレーブ内に導入し、常圧に復圧後、反応容器の下部ノズルからストランドとして抜き出し、カッティングしてペレットを得た。このペレットを減圧乾燥した。当該ポリマーの相対粘度は1.56、末端カルボキシル基濃度84μeq/g、末端アミノ基濃度14μeq/gであった(以下、このポリアミド12を(A−1)という)。
(A)ポリアミド
(A−1)ポリアミド12の製造
70リットルのオートクレーブに、ラウロラクタム20kg、水0.5kgとステアリン酸390g(1/74eq/molラウロラクタム)を仕込み、重合槽内を窒素置換した後、100℃まで加熱し、この温度で反応系内が均一な状態になるように攪拌した。次いで重合槽内温度を260℃まで昇温させ、槽内圧力を3.5MPaに調圧しながら、2時間攪拌下に重合した。その後、約2時間かけて常圧に放圧し、次いで、53kPaまで減圧し、減圧下において1時間重合を行なった。次いで、窒素をオートクレーブ内に導入し、常圧に復圧後、反応容器の下部ノズルからストランドとして抜き出し、カッティングしてペレットを得た。このペレットを減圧乾燥した。当該ポリマーの相対粘度は1.56、末端カルボキシル基濃度84μeq/g、末端アミノ基濃度14μeq/gであった(以下、このポリアミド12を(A−1)という)。
(A−2)ポリアミド12の製造
(A−1)ポリアミド12の製造の製造において、ステアリン酸(1/74eq/molラウロラクタム)を66g(1/438eq/molラウロラクタム)に変え、減圧下において2時間重合を行なった以外は、(A−1)ポリアミド12の製造と同様の方法にて、相対粘度が1.87、末端カルボキシル基濃度49μeq/g、末端アミノ基濃度36μeq/gのポリアミドを得た(以下、このポリアミド12を(A−2)という)。
(A−1)ポリアミド12の製造の製造において、ステアリン酸(1/74eq/molラウロラクタム)を66g(1/438eq/molラウロラクタム)に変え、減圧下において2時間重合を行なった以外は、(A−1)ポリアミド12の製造と同様の方法にて、相対粘度が1.87、末端カルボキシル基濃度49μeq/g、末端アミノ基濃度36μeq/gのポリアミドを得た(以下、このポリアミド12を(A−2)という)。
(A−3)ポリアミド12/6共重合体の製造
(A−1)ポリアミド12の製造の製造において、ラウロラクタム20kgをラウロラクタム15kg、カプロラクタム5kgに変えた以外は、(A−1)ポリアミド12の製造と同様の方法にて、当該ポリマーの相対粘度は、1.70、末端カルボキシル基濃度64μeq/g、末端アミノ基濃度20μeq/gのポリアミドを得た(以下、このポリアミド12/6共重合体を(A−3)という)。
(A−1)ポリアミド12の製造の製造において、ラウロラクタム20kgをラウロラクタム15kg、カプロラクタム5kgに変えた以外は、(A−1)ポリアミド12の製造と同様の方法にて、当該ポリマーの相対粘度は、1.70、末端カルボキシル基濃度64μeq/g、末端アミノ基濃度20μeq/gのポリアミドを得た(以下、このポリアミド12/6共重合体を(A−3)という)。
(B)エポキシ化ブロック共重合体
(B−1)スチレン−ブタジエンブロック共重合体のエポキシ化物(ダイセル化学工業(株)製、エポフレンドAT501)
(B−1)スチレン−ブタジエンブロック共重合体のエポキシ化物(ダイセル化学工業(株)製、エポフレンドAT501)
(C)ポリオレフィン重合体
(C−1)無水マレイン酸変性ポリプロピレン(プライムポリマー(株)製、ZP648)
(C−1)無水マレイン酸変性ポリプロピレン(プライムポリマー(株)製、ZP648)
実施例1
(A)ポリアミド(A−1)19.0質量%、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)1.0質量%、β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランにて表面処理されたストロンチウムフェライト(平均粒径:1.3μm、BET比表面積:1.6m2/g、表面処理量:1.0質量部)80質量%、[ペンタエリスリトール テトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)]0.5質量部、ステアリン酸マグネシウム0.1質量部を小型のヘンシェルミキサーにて撹拌混合し、二軸押出機で混練し押出してペレット(磁性材樹脂複合材料)を製造した。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った。その結果を表1に示す。
(A)ポリアミド(A−1)19.0質量%、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)1.0質量%、β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランにて表面処理されたストロンチウムフェライト(平均粒径:1.3μm、BET比表面積:1.6m2/g、表面処理量:1.0質量部)80質量%、[ペンタエリスリトール テトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)]0.5質量部、ステアリン酸マグネシウム0.1質量部を小型のヘンシェルミキサーにて撹拌混合し、二軸押出機で混練し押出してペレット(磁性材樹脂複合材料)を製造した。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った。その結果を表1に示す。
実施例2〜3
実施例1において、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)の添加量を表1に示す割合に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
実施例1において、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)の添加量を表1に示す割合に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
実施例4
実施例1において、(A)ポリアミド(A−1)を(A−1)と(A−3)の混合物とし、表1に示す割合に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
実施例1において、(A)ポリアミド(A−1)を(A−1)と(A−3)の混合物とし、表1に示す割合に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
比較例1
実施例1において、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)を使用しない以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
実施例1において、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)を使用しない以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
比較例2〜3
実施例1において、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)の添加量を表1に示す割合に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
実施例1において、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)の添加量を表1に示す割合に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
比較例4
実施例1において、(A)ポリアミド(A−1)を(A−2)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得ようとしたがトルクオーバーのため成形体が得られず機械的、熱的物性の測定はできなかった。
実施例1において、(A)ポリアミド(A−1)を(A−2)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得ようとしたがトルクオーバーのため成形体が得られず機械的、熱的物性の測定はできなかった。
比較例5
実施例1において、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)を(C)無水マレイン酸変性ポリプロピレン(C−1)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
実施例1において、(B)エポキシ化ブロック共重合体(B−1)を(C)無水マレイン酸変性ポリプロピレン(C−1)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にて磁性材樹脂複合材料を得た。該磁性材樹脂複合材料を使用して上記評価を行った結果を表1に示す。
表1から明らかなように、(B)エポキシ化ブロック共重合体を使用しない比較例1は衝撃性、磁性金属粉末との密着性に劣り、(B)エポキシ化ブロック共重合体の配合量が本発明の規定範囲未満である比較例2は衝撃性、磁性金属粉末との密着性に劣っていた。また、(B)エポキシ化ブロック共重合体の配合量が本発明の規定範囲を超える比較例3は、流動性、成形性が劣り、本発明の規定以外の相対粘度、末端アミノ基濃度を有するポリアミドを使用した比較例4は、流動性、成形性に劣っていた。本発明に規定以外の(C)ポリオレフィン重合体を使用している比較例5は流動性が悪く、磁性金属粉末との密着性に劣っていた。
一方、本発明に規定されているポリアミド樹脂組成物より得られる実施例1から4の磁性材樹脂複合材料は、溶融時の流動性や、得られた磁性材樹脂複合体の機械的、熱的特性のバランスが優れており、その成形品において、磁性金属粉末との密着性に優れており、機械的、熱的特性のバランスに優れていることは明らかである。
一方、本発明に規定されているポリアミド樹脂組成物より得られる実施例1から4の磁性材樹脂複合材料は、溶融時の流動性や、得られた磁性材樹脂複合体の機械的、熱的特性のバランスが優れており、その成形品において、磁性金属粉末との密着性に優れており、機械的、熱的特性のバランスに優れていることは明らかである。
Claims (3)
- JIS K−6920により測定された相対粘度(96%硫酸中、ポリマー濃度10 g/dm3、25℃)が1.40〜1.80であって、末端カルボキシル基濃度が90μeq/g以下、末端アミノ基濃度が30μeq/g以下であるポリアミド樹脂80〜99.5質量%、少なくとも1個のビニル芳香族化合物よりなる重合体ブロックと少なくとも1個の共役ジエン化合物よりなる重合体ブロックよりなるブロック共重合体の残存する共役ジエン化合物由来の不飽和結合をエポキシ化したエポキシ化ブロック共重合体0.5〜20質量%からなることを特徴とする磁性材樹脂複合体成形用ポリアミド樹脂組成物。
- 磁性粉体50〜98質量%と請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物2〜50質量%よりなる磁性材樹脂複合材料。
- 請求項2に記載の磁性材樹脂複合材料よりなる磁性材樹脂複合体。
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