JP2011178914A - ポリプロピレン系炭素繊維強化樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)ポリプロピレン(A成分)100重量部に対し、(B)アルキルフェノール樹脂(B成分)0.01〜20重量部、(C)ラジカル開始剤(C成分)0.01〜10重量部および(D)炭素繊維(D成分)1〜100重量部を含有するポリプロピレン系樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
本発明の好適な態様の1つは、(2)B成分がノボラック型フェノール樹脂およびレゾール型フェノール樹脂からなる群より選択される少なくとも1種のフェノール樹脂であり、かつその融点または軟化点が20〜165℃である上記構成(1)のポリプロピレン系樹脂組成物(構成2)である。
本発明の好適な態様の1つは、(3)D成分がカーボンファイバーである上記構成(1)または(2)のポリプロピレン系樹脂組成物(構成3)である。
本発明の好適な態様の1つは、(4)C成分がジクミルパーオキサイドである上記構成(1)〜(3)のポリプロピレン系樹脂組成物である。
本発明の好適な態様の1つは、(5)上記構成(1)〜(4)のポリプロピレン系樹脂組成物から形成される電気・電子部品用成形品、自動車部品用成形品およびOA機器用成形品よりなる群より選択される成形品である。
(A成分:ポリプロピレン)
本発明はA成分として、ポリプロピレンを含む。ポリプロピレンは、プロピレンの重合体であるが、本発明においては、他のモノマーとの共重合体も含む。本発明のポリプロピレンの例には、ホモポリプロピレン、プロピレンとエチレンおよび炭素数4〜10のαオレフィンとのブロック共重合体(「ブロックポリプロピレン」ともいう)、プロピレンとエチレンおよび炭素数4〜10のαオレフィンとのランダム共重合体(「ランダムポリプロピレン」ともいう)が含まれる。「ブロックポリプロピレン」と「ランダムポリプロピレン」を合わせて、「ポリプロピレン共重合体」ともいう。
本発明は、B成分としてアルキルフェノール樹脂を含む。アルキルフェノール樹脂とは、ノボラック型フェノール樹脂またはレゾール型フェノール樹脂であることが好ましい。
アルキルフェノール樹脂は、A成分のポリプロピレンと反応し、ポリプロピレンを変性する役割を担うと考えられる。この反応については後で詳しく述べる。
アルキルフェノール樹脂のうち、(A)ポリプロピレンと反応できなかったものは、組成物中に残留することになる。アルキルフェノール樹脂は比較的低分子量であるため、組成物の耐熱性等を低下させることがある。しかし、アルキルフェノール樹脂が、自硬化性のアルキルフェノール樹脂であると、自己硬化により分子量が向上するため、組成物中に低分子の物質が残留することを低減させることができる。
本発明はC成分としてラジカル開始剤を含む。本発明で使用するラジカル開始剤は、公知のものが用いられるが、A成分とB成分間の反応を起こさせるものが好ましい。A成分とB成分を反応させる方法は特に限定されず、A成分およびB成分を溶媒中で加熱して反応させてもよいし、A成分およびB成分を溶融混練して反応させてもよい。本発明においては、A成分およびB成分を溶融混練させることが好ましいので、C成分は、これらの溶融混練時の温度において分解し、ラジカルを発生させるものが好ましい。このため、ラジカル開始剤としては、半減期が1分となるための温度が、130〜270℃であるラジカル開始剤が好ましい。
本発明の炭素繊維としては、例えば金属コートカーボンファイバー、カーボンミルドファイバー、気相成長カーボンファイバー等のカーボンファイバー、およびカーボンナノチューブ等が挙げられる。カーボンナノチューブは繊維径0.003〜0.1μmであることが好ましい。またそれらは単層、2層、および多層のいずれであってもよく、多層(いわゆるMWCNT)が好ましい。これらの中でも機械的強度に優れる点、並びに良好な導電性を付与できる点において、カーボンファイバー、特に金属コートカーボンファイバーが好ましい。尚、良好な導電性は近年のデジタル精密機器(例えばデジタルスチルカメラに代表される)において、樹脂材料に求められる重要な特性の1つになっている。
本発明のポリプロピレン系樹脂組成物において、B成分の含有量は、A成分100重量部に対して、0.01〜20重量部、好ましくは0.05〜10重量部、更に好ましくは0.1〜5重量部である。B成分が0.01重量部未満であると剛性、耐熱性が不十分であり、また20重量部より多いと流動性が低下し不適である。
本発明の組成物は必要に応じてさらに、D成分以外の無機充填剤、有機充填剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、無機または有機系着色剤、防錆剤、架橋剤、発泡剤、蛍光剤、表面平滑剤、表面光沢改良剤、フッ素樹脂などの離型改良剤などの添加剤を含んでいてもよい。
本発明の組成物は、各成分を配合して得られる。配合の例には、溶融含浸することや、溶融混練すること、溶媒中で各種成分を混合することが含まれる。溶融含浸とは、連続した炭素繊維束を溶融した炭素繊維以外の樹脂組成物に含浸させる方法で、長繊維強化熱可塑性プラスチック(LFT、Long Fiber Reinforced Thermoplastics)を得ることができる。本発明の組成物は、発明の効果を損なわない範囲で任意に製造してよいが、利便性から二軸押し出し機を用いて溶融混練して製造されることが好ましい。以下、その製造方法について説明する。
1)各種成分を供給機を用い二軸押出し機に供給する工程、
2)二軸押出し機のシリンダーおよびダイ設定温度130〜290℃に設定して、前記二軸押出し機内を真空脱気装置で真空脱気しながら溶融混練する工程、を経て製造されることが好ましい。
また、混練装置の上流側と下流側に供給機を配置し、上流側の供給機にA成分、B成分およびC成分を供給し、下流側の供給機へD成分を供給して混練を行ってもよい。
本発明における樹脂組成物は、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、中空成形、回転成形、トランスファー成形、熱プレス成形、チューブ成形等の周知の加工方法により、射出成形体、押し出し成形体、ブロー成形体、中空成形体、回転成形体、トランスファー成形体、プレス成形体、チューブ成形体等に成形することができる。
(i)流動性(MFR)
ISO1133に準拠して230℃、2.16kg荷重にてMFR(g/10min)を測定した。試験には、ペレットを100℃で5時間乾燥させたものを使用した。
(ii)剛性(曲げ弾性率、曲げ強さ)
ISO178に準拠して曲げ弾性率(MPa)および曲げ強さ(MPa)を測定した。測定には長さ80mm×幅10mm×厚み4mmの試験片を用いた。
(iii)耐熱性(荷重たわみ温度)
ISO75に準拠して0.45MPa荷重にて荷重たわみ温度(℃)を測定した。測定には長さ80mm×幅10mm×厚み4mmの試験片を用いた。
ポリプロピレン、アルキルフェノール樹脂、ラジカル開始剤を表1および表2記載の各配合量で、ブレンダーにて混合した後、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練してペレットを得た。ベント式二軸押出機は(株)日本製鋼所製:TEX−30XSST(完全かみ合い、同方向回転、2条ネジスクリュー)を使用した。押出条件は吐出量18kg/h、スクリュー回転数200rpm、ベントの真空度3kPaであり、また押出温度は第一供給口から第二供給口まで180℃、第二供給口からダイス部分まで200℃とした。なお、炭素繊維は上記押出機のサイドフィーダーを使用し第二供給口から押出機に供給した。ここでいう第一供給口とはダイスから最も離れた供給口であり、第二供給口とは押出機のダイスと第一供給口の間に位置する供給口である。得られたペレットを100℃で5時間、熱風循環式乾燥機にて乾燥した後、射出成形機を用いて評価用の試験片を成形した。射出成形機は日精樹脂工業(株)製:NP7型RealMiniを使用し、成形条件は、シリンダー温度200℃、金型温度50℃とした。各評価結果を表1〜表2に示した。
(A成分)
A−1: ホモポリプロピレン[住友化学(株)製ノーブレンH501、MFR(230℃、2.16kg荷重)=3g/10min、比重0.9]
A−2:ブロックポリプロピレン[住友化学(株)製ノーブレンAH561、MFR(230℃、2.16kg荷重)=3g/10min、比重0.9]
(B成分)
B−1:アルキルフェノール樹脂[荒川化学工業(株)製タマノル1010R、レゾール型、軟化点(環球法)87.5℃]
B−2:アルキルフェノール樹脂[荒川化学工業(株)製タマノル510、ノボラック型、軟化点(環球法)77.5℃]
(C成分)
C−1:ジクミルパーオキサイド[日本油脂(株)製パークミルD 1min分解温度(半減期が1分となる温度)175℃]
C−2:ジ−t−ブチルパーオキサイド[日本油脂(株)製パーブチルD 1min分解温度(半減期が1分となる温度)186℃]
(D成分)
CF:炭素繊維[東邦テナックス(株)製HTA−C6−U、PAN系、ウレタン集束、径7μm]
Claims (5)
- (A)ポリプロピレン(A成分)100重量部に対し、(B)アルキルフェノール樹脂(B成分)0.01〜20重量部、(C)ラジカル開始剤(C成分)0.01〜10重量部および(D)炭素繊維(D成分)1〜100重量部を含有するポリプロピレン系樹脂組成物。
- B成分がノボラック型フェノール樹脂およびレゾール型フェノール樹脂からなる群より選択される少なくとも1種のフェノール樹脂であり、かつその融点または軟化点が20〜165℃である請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- D成分がカーボンファイバーである請求項1または2に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- C成分がジクミルパーオキサイドである請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリプロピレン系樹脂組成物から形成された電気・電子部品用成形品、自動車部品用成形品およびOA機器用成形品よりなる群より選択される成形品。
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