JP2014058607A - ポリカーボネート系樹脂組成物、及び成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)芳香族ポリカーボネート構造単位及びオルガノシロキサン構造単位を有し、かつ、オルガノシロキサン構成単位の平均繰り返し数nが50〜500であるポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体(A−1)30〜100質量%、及び、(A−1)以外の(A−2)0〜70質量%である樹脂混合物100質量部に対して、(B)ポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴム1〜5.5質量部を含み、粘度平均分子量が17000〜23000である、ポリカーボネート系樹脂組成物、及びその成形品である。
【選択図】なし
Description
自動車に設置されるインフレーター使用ガス圧式電気回路遮断器は、ISO12097試験やこれに準拠した自動車メーカー独自の試験の要求を満足しなければならない。例えば、ISO12097−3には−35℃、23℃、85℃での衝撃試験の要求が有る。また、自動車部品のJIS規格であるJISD204にあるように極寒地を想定する場合、−30℃又は−40℃での低温試験が要求される。このような要求を満足させる為に自動車用ガス圧式電気回路遮断器の筐体には、金属やセラミックが使用されている。しかし、自動車を軽量化し省燃費化を達成する為には、金属やセラミックからなる部材を樹脂製に置き換えること(樹脂化)が課題となる。樹脂化に当たっては、耐熱性が100℃以上の一般的なエンジニアリングプラスチックであれば、85℃での環境下の試験要求には満足できるが、同時に−35〜−40℃といった低温環境下での試験要求も満足することが求められる。また、それだけではなく、高度な環境特性(例えば100℃以上の長期耐熱(耐高温エージング)性)や万一の発火の際に備えて高度な難燃性が要求される場合もある。
このようなPC−POS共重合体として、例えば、特開2009−7487号公報には、芳香族ポリカーボネート樹脂にポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴム、リン系難燃剤、滴下防止剤を含有する樹脂組成物が開示されている。しかしながら、リン系難燃剤を使用したポリカーボネート樹脂組成物は短期、長期ともに耐熱性が著しく劣るという問題があった。
特開2005−126711号公報には、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体を含むポリエステル及び芳香族ポリカーボネートの樹脂組成物にポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴムを含有する樹脂組成物が開示されている。しかしながら、ポリエステルを使用したポリカーボネート樹脂組成物はポリエステルを使用しないものよりも低温衝撃特性は著しく劣るという問題があった。また、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体の好ましいオリガノシロキサン構成単位の平均繰り返し数nは40〜60であることが記載されているものの、このポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体の低温衝撃特性は不十分であり、長期高温エージング後の低温衝撃特性も検討されていない。
特開2000−191897号公報には、ポリカーボネート−ポリオルガノシロサン共重合体を含むポリカーボネートの樹脂組成物にポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴムを含有する樹脂組成物が開示されている。好ましいオリガノシロキサン構成単位の平均繰り返し数は記載されていないが、実施例は平均繰り返し数nが30のものがある。しかし、このポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体の長期高温エージング後の低温衝撃特性は検討されておらず、低温衝撃特性にはさらなる改善の余地がある。
本発明は、長期高温エージング後もPC−POS共重合体が有する低温衝撃特性を維持する特性をもつポリカーボネート系樹脂組成物、及び、その樹脂組成物を成形してなる成形品、並びにその成形品からなる自動車用電流遮断器構造部材を提供することを目的とする。
(1)(A)一般式(I)で表される構造単位及び一般式(II)で表される構造単位を有し、かつ、一般式(II)におけるオルガノシロキサン構成単位の平均繰り返し数nが50〜500であるポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体(A−1)30〜100質量%、及び、(A−1)以外の芳香族ポリカーボネート(A−2)0〜70質量%である樹脂混合物100質量部に対して、(B)ポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴム1〜5.5質量部を含み、粘度平均分子量が17000〜23000である、ポリカーボネート系樹脂組成物。
また、上記のポリカーボネート系樹脂組成物には、(C)有機スルホン酸のアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩や、(D)フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン系ドリップ防止剤を配合することができ、これらを含有することで難燃性がさらに向上したポリカーボネート系樹脂組成物とすることができる。さらに、上記のポリカーボネート系樹脂組成物には、(E)ポリオルガノシロキサンを配合することもでき、これにより、樹脂組成物の劣化を防止し、機械的強度や耐熱性などが維持されたポリカーボネート系樹脂組成物とすることもできる。
(2)上記のポリカーボネート系樹脂組成物を成形してなる成形品。
(3)上記の成形品を含む電流遮断器構造部材。
本発明で用いられるPC−POS共重合体は、上記の一般式(I)及び(II)で表される構成単位を含む共重合体である。上記一般式(I)で表される構成単位の含有量は、(A−1)PC−POS共重合体中、好ましくは70〜98質量%、より好ましくは85〜97.5質量%、更に好ましくは90〜97質量%である。また、上記一般式(II)で表される構成単位の含有量は、(A−1)PC−POS共重合体中、好ましくは2〜30質量%、より好ましくは2.5〜15質量%、更に好ましくは3〜10質量%である。2質量%以上であれば耐衝撃強さ向上の効果が十分であり、一方、30質量%以下であれば十分な耐熱性を有する。なお、(A−1)PC−POS中の構成単位の含有量は、核磁気共鳴(NMR)測定により算出された値である。
ビスフェノールA以外の二価フェノールとしては、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ナフチルメタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−t−ブチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−ブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−テトラメチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−クロロフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン等のビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ノルボルナン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロドデカン等のビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、4,4’−ジヒドロキシフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルフェニルエーテル等のジヒドロキシアリールエーテル類、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルフィド等のジヒドロキシジアリールスルフィド類、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホキシド等のジヒドロキシジアリールスルホキシド類、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホン等のジヒドロキシジアリールスルホン類、4,4’−ジヒロキシジフェニル等のジヒドロキシジフェニル類、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン等のジヒドロキシジアリールフルオレン類、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、1,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)アダマンタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)アダマンタン、1,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−5,7−ジメチルアダマンタン等のジヒドロキシジアリールアダマンタン類、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスフェノール、10,10−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−9−アントロン、1,5−ビス(4−ヒドロキシフェニルチオ)−2,3−ジオキサペンタエン等が挙げられる。
これらの二価フェノールは、単独で又は二種以上を混合して用いてもよい。
これらの中でも、重合の容易さの観点においては、一般式(3)に示すフェノール変性ポリオルガノシロキサンが好ましい。また、入手の容易さの観点においては、一般式(4)に示す化合物中の一種であるα,ω−ビス[3−(o−ヒドロキシフェニル)プロピル]ポリジメチルシロキサン、一般式(5)に示す化合物中の一種であるα,ω−ビス[3−(4−ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)プロピル]ポリジメチルシロキサンが好ましい。
まず、シクロトリシロキサンとジシロキサンとを酸性触媒存在下で反応させ、α,ω−ジハイドロジェンオルガノポリシロキサンを合成する。このとき、シクロトリシロキサンとジシロキサンとの仕込み比を変えることで所望の平均繰り返し単位を持つα,ω−ジハイドロジェンオルガノポリシロキサンを合成することができる。次いで、ヒドロシリル化反応用触媒の存在下に、このα,ω−ジハイドロジェンオルガノポリシロキサンにアリルフェノールやオイゲノール等の不飽和脂肪族炭化水素基を有するフェノール化合物を付加反応させることで、所望の平均繰り返し単位を有するフェノール変性ポリオルガノシロキサンを製造することができる。
また、この段階では、低分子量の環状ポリオルガノシロキサンや過剰量の上記フェノール化合物が不純物として残存するために、減圧下で加熱し、これらの低分子化合物を留去することが好ましい。
本発明のポリカーボネート系樹脂組成物において、(A−1)以外の芳香族ポリカーボネートである(A−2)成分は、反応に不活性な有機溶媒、アルカリ水溶液の存在下、二価フェノール系化合物及びホスゲンを反応させた後、第三級アミンもしくは第四級アンモニウム塩等の重合触媒を添加して重合させる界面重合法や、二価フェノール系化合物をピリジン又はピリジンと不活性溶媒の混合溶液に溶解し、ホスゲンを導入し直接製造するピリジン法等従来の芳香族ポリカーボネートの製造法により得られるものが使用できる。
これらの二価フェノールは、単独で又は二種以上を混合して用いてもよい。
これらの一価フェノールの中では、p−t−ブチルフェノール、p−クミルフェノール、p−フェニルフェノール等が好ましい。また、これらの化合物は、単独で又は二種以上の化合物を併用して用いることができる。
分岐化剤としては、例えば、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、4,4’−[1−[4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール、α,α’,α”−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、1−[α−メチル−α−(4’−ヒドロキシフェニル)エチル]−4−[α’,α’−ビス(4”−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、フロログリシン、トリメリト酸、イサチンビス(o−クレゾール)等の官能基を3つ以上有する化合物が挙げられる。
(A−1)の含有量が30質量%未満、もしくは(A−2)の含有量が70質量%を超えた場合、(A)樹脂混合物中のポリオルガノシロキサンブロック部分の含有量を多くし、低温衝撃強度を向上させるために、(A−1)成分の製造時に、一般式(II)で表される構成単位を含むポリオルガノシロキサンブロック部分の含有量を多くする必要がある。しかし、(A−1)成分の製造時に当該含有量を多くすると、重合工程で反応の均一性が低下することがあり、また重合物の洗浄工程で重合物と洗浄水との分離性が悪化することがあるため、(A−1)成分の生産性が大きく低下する。
本発明のポリカーボネート系樹脂組成物に用いるポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴムは、ポリオルガノシロキサン及びポリアルキル(メタ)アクリレートなどのアクリル成分が互いに分離できないように絡み合ったゴム成分のコア構造を有するものである。ポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴムに用いられるポリオルガノシロキサンは、特に限定されるものではないが、好ましくはビニル重合性官能基を含有するポリオルガノシロキサンである。かかるポリオルガノシロキサンは、例えば、ジオルガノシロキサンとビニル重合性官能基含有シロキサンからなる混合物またはさらに必要に応じてシロキサン系架橋剤を含むラテックスを、酸触媒を用いて高温下で重合させることにより、製造することができる。
また、ポリオルガノシロキサンの製造の際に用いる乳化剤としては、アニオン系乳化剤が好ましく、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウム等の中から選ばれる乳化剤が使用される。特にアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が好ましい。
重合の停止は、反応液を冷却し、さらにラテックスを水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ性物質により中和することによって行うことができる。
このようなポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴムとしては、例えば、三菱レイヨン社製のメタブレンSX005、メタブレンSRK−200、メタブレンS−2030、メタブレンS−2006等の市販品を利用することもできる。
本発明では、難燃性を向上させるために、(C)成分として、有機スルホン酸のアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩(以下、有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩、ともいう)を配合することができる。
有機スルホン酸としては、パーフルオロアルカンスルホン酸やポリスチレンスルホン酸等が挙げられる。
有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩としては、種々のものが挙げられるが、少なくとも一つの炭素原子を有する有機スルホン酸アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩である。
アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウム及びセシウム等が挙げられ、アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウム等が挙げられる。これら中でも、ナトリウム、カリウム及びセシウムの塩が好ましい。
パーフルオロアルカンスルホン酸のアルカリ(土類)金属塩として、下記一般式(12)で表されるものが挙げられる。
[化4]
(CdF2d+1SO3)eM ・・・(12)
式(12)中、dは1〜10の整数を示し、Mはリチウム、ナトリウム、カリウム及びセシウム等のアリカリ金属、又はマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウム等のアルカリ土類金属を示し、eはMの原子価を示す。
これらの金属塩としては、例えば、特公昭47−40445号公報に記載されているものが該当する。
ここで、Qのスルホン酸塩基は、スルホン酸のアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩であり、金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウム等が挙げられる。
また、R9は、水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であるが、好ましくは水素原子又はメチル基である。
sは1〜5の整数であり、tは、0<t≦1の関係である。そのため、スルホン酸塩基Qは、芳香環に対して、全置換したもの、部分置換したものを含んでもよい。
本発明では、ポリカーボネート系樹脂組成物に溶融滴下防止効果を付与し、難燃性を向上させるために、(D)成分として、フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン系のドリップ防止剤を配合することもできる。
ドリップ防止剤としては、フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンを用いることができ、ここで、「フィブリル形成能」とは、せん断力等の外的作用により、樹脂同士が結合して繊維状になる傾向を示すことをいう。
当該重合の際、ポリテトラフルオロエチレンの特性を損なわない範囲で、共重合成分としてヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、フルオロアルキルエチレン及びパーフルオロアルキルビニルエーテル等の含フッ素オレフィン、パーフルオロアルキル(メタ)アクリレート等の含フッ素アルキル(メタ)アクリレートを用いることができる。このような共重合成分の含有量は、ポリテトラフルオロエチレン中のテトラフルオロエチレンに対して、好ましくは10質量%以下である。
フィブリル形成能を有するPTFEの市販品としては、例えば、テフロン6−J(商品名、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製)、ポリフロンD−1及びポリフロンF−103(商品名、ダイキン工業株式会社製)、CD−076及びCD−097(商品名、旭硝子株式会社製)、アルゴフロンF5(商品名、モンテフルオス社製)及びポリフロンMPA、ポリフロンFA−100(商品名、ダイキン工業株式会社製)等が挙げられる。
これらのPTFEは、単独で又は2種以上を組合せて使用することができる。
このような、(D)成分として用いるポリテトラフルオロエチレン系ドリップ防止剤としては、成形品の外観や物性の観点からポリテトラフルオロエチレン粒子及び有機系重合体粒子からなる混合粉体であることが好ましく、以下にこの混合粉体について説明する。
ポリテトラフルオロエチレン粒子は、例えば乳化剤等を含んだ水に分散した、水性分散液として調製される。このポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液は、含フッ素界面活性剤を用い、テトラフルオロエチレンモノマーを乳化重合することにより得られる。
ポリテトラフルオロエチレン粒子の乳化重合の際、ポリテトラフルオロエチレンの特性を損なわない範囲で、共重合成分としてヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、フルオロアルキルエチレン及びパーフルオロアルキルビニルエーテル等の含フッ素オレフィン、パーフルオロアルキル(メタ)アクリレート等の含フッ素アルキル(メタ)アクリレートを用いることができる。
また、ポリテトラフルオロエチレン粒子と混合して用いる有機系重合体粒子としては、特に制限されるものではないが、(A)樹脂混合物に配合する際のポリテトラフルオロエチレン粒子の分散性の観点から、ポリカーボネート樹脂に親和性を有するものであることが好ましい。
これらの単量体を重合することにより、有機系重合体粒子が得られる。上記単量体は、1種又は2種以上混合して用いることができる。有機系重合体粒子としては、アルキル(メタ)アクリレート系共重合体からなる粒子が好ましい。
イオン性乳化剤としては、アニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤及び両性イオン乳化剤のいずれも用いることができる。又、これらのイオン性乳化剤と共に、ノニオン性乳化剤を併用することもできる。
アニオン性乳化剤としては、脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エステル塩類、液体脂肪油硫酸エステル塩類、脂肪族アミン及び脂肪族アマイドの硫酸塩類、脂肪族アルコールリン酸エステル塩類、二塩基性脂肪酸エステルのスルホン酸塩類、脂肪酸アミドスルホン酸塩類、アルキルアリルスルホン酸塩類及びホルマリン縮合物のナフタリンスルホン酸塩類等を挙げることができる。
カチオン性乳化剤としては、脂肪族アミン塩類、第四アンモニウム塩類及びアルキルピリジニウム塩等を挙げることができる。
両性乳化剤としては、アルキルベタイン等を挙げることができる。
イオン性重合開始剤としては、過硫酸塩(例えば、過硫酸カリウムや過硫酸アンモニウム)、アゾビス(イソブチロニトリルスルホン酸塩)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等のアニオン性重合開始剤、2,2’−アゾビス(アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’−アゾビスイソブチルアミド二水和物等のカチオン性重合開始剤を挙げることができる。
[数1]
0.1D<d<10D
凝集粒子は、ポリテトラフルオロエチレン粒子と有機系重合体粒子とが一体となった構造を有するが、そのモルフォロジーは両粒子の混合比や粒子径により様々なものがある。即ち、ポリテトラフルオロエチレン粒子の周りを有機系重合体が取り囲んだ形態、その反対に有機系重合体粒子の周りをポリテトラフルオロエチレン粒子が取り囲んだ形態及び1つの粒子に対して数個の粒子が凝集した形態等が存在する。
ノニオン性乳化剤としては、特に制限はなく、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ジアルキルフェノキシポリ(エチレンオキシ)エタノール、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸及びアルキルセルロース等を挙げることができる。
また、上記のポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液中で、エチレン性不飽和結合を有する単量体を乳化重合して、凝固又はスプレードライにより粉体化することもできる。
本発明では、樹脂組成物の劣化を防止し、機械的強度や安定性、耐熱性等の特性を維持するために、更に(E)成分として、ポリオルガノシロキサンを含有することが好ましい。
このようなポリオルガノシロキサンとしては、特に限定はされないが、例えば、アルキル水素シリコーン、アルコキシシリコーン等が挙げられる。
アルキル水素シリコーンとしては、例えば、メチル水素シリコーン、エチル水素シリコーン等が挙げられる。一方、アルコキシシリコーンとしては、例えば、メトキシシリコーン、エトキシシリコーン等が挙げられる。
このような(E)成分としては、例えば、市販の東レ・ダウコーニング(株)製のSH1107、SR2402、BY16−160、BY16−161、BY16−160E、BY16−161E等を好適に使用することができる。
本発明のポリカーボネート系樹脂組成物には、上述の(A)〜(E)成分の他、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、従来、ポリカーボネート系樹脂組成物に添加される公知の種々の添加剤を配合することができる。これらの添加剤としては酸化防止剤、補強材、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、離型剤、染料、顔料、その他の難燃剤や耐衝撃性改良用のエラストマー等が挙げられる。
これらの添加剤の含有量は、(A)樹脂混合物100質量部に対して、通常0〜1質量部、好ましくは0.01〜0.5質量部程度である。
これらの酸化防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよく、配合量としては、(A)成分の樹脂混合物100質量部に対して、0.01〜1質量部程度であり、好ましくは0.1〜0.3質量部、より好ましくは0.05〜0.3質量部である。
配合量がこの範囲にあると、成形工程などでの熱安定性、成形品の長期熱安定性を維持でき、分子量低下を引き起こし難く、また、配合量が1質量部を超えると、酸化防止剤が熱や湿気等が原因で生成した分解物のポリカーボネートへ及ぼす悪影響が大きくなる傾向が認められる。
本発明のポリカーボネート系樹脂組成物からなる成形品は、上述の各成分を配合し、混練したものを成形することで得られる。
本発明のポリカーボネート系樹脂組成物を製造する際には、得られるポリカーボネート系樹脂組成物の粘度平均分子量が17,000〜23,000、好ましくは、18,000〜22,000となるように各成分の配合割合、特にポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体の(A−1)成分と(A−1)成分以外の芳香族ポリカーボネート(A−2)成分とが有する粘度平均分子量を考慮し、これらの配合割合を調整することが必要である。ポリカーボネート系樹脂組成物の粘度平均分子量をこの範囲のものとすることで、溶融時の流れ性が確保でき、成形性に優れたポリカーボネート系樹脂組成物とすることができる。
また、本願発明の成形体を外観部材として使用する場合には、ヒートサイクル成形法、高温金型、断熱金型等の外観を向上させる成形技術を用いることが好ましい。
また、部品に難燃化が求められる場合は、難燃性を有する樹脂材料との積層成形、二色成形等の成形技術を用いることが好ましい。
金属部品のインサート成形、アウトサート成形を行うことにより発熱源からの熱伝達効率を高めることができるので、高発熱源を有する場合には有効な方法となる。
大型薄肉の射出成形品を得るためには、射出圧縮成形や高圧又は超高圧の射出成形を用いることが好ましく、部分的な薄肉部を有する成形品の成形には、部分圧縮成形等を用いることもできる。
製造例1
[ポリカーボネート−ポリジメチルシロキサン共重合体(Si−PC−1)の製造]
(1)ポリカーボネートオリゴマーの合成
5.6質量%水酸化ナトリウム水溶液に、後から溶解するビスフェノールA(BPA)に対して2000質量ppmの亜二チオン酸ナトリウムを加え、これにビスフェノールA濃度が13.5質量%になるようにビスフェノールAを溶解し、ビスフェノールAの水酸化ナトリウム水溶液を調製した。
このビスフェノールAの水酸化ナトリウム水溶液を40L/hr、塩化メチレンを15L/hrの流量で、ホスゲンを4.0kg/hrの流量で内径6mm、管長30mの管型反応器に連続的に通した。管型反応器はジャケット部分を有しており、ジャケットに冷却水を通して反応液の温度を40℃以下に保った。
管型反応器を出た反応液は後退翼を備えた内容積40Lのバッフル付き槽型反応器へ連続的に導入され、ここに更にビスフェノールAの水酸化ナトリウム水溶液を2.8L/hr、25質量%水酸化ナトリウム水溶液を0.07L/hr、水を17L/hr、1質量%トリエチルアミン水溶液を0.64L/hrの流量で添加して反応を行った。槽型反応器から溢れ出る反応液を連続的に抜き出し、静置することで水相を分離除去し、塩化メチレン相を採取した。
このようにして得られたポリカーボネートオリゴマーの濃度は329g/L、クロロホーメート基濃度は0.74mol/Lであった。
邪魔板、パドル型攪拌翼及び冷却用ジャケットを備えた50L槽型反応器に上記で製造したポリカーボネートオリゴマー溶液15L、塩化メチレン9.0L、ジメチルシロキサン単位の繰返し数が90であるアリルフェノール末端変性ポリジメチルシロキサン(PDMS)393g及びトリエチルアミン8.8mLを仕込み、攪拌下でここに6.4質量%水酸化ナトリウム水溶液1389gを加え、10分間ポリカーボネートオリゴマーとアリルフェノール末端変性PDMSとの反応を行った。
この重合液に、p−t−ブチルフェノール(PTBP)の塩化メチレン溶液(PTBP138gを塩化メチレン2.0Lに溶解したもの)、BPAの水酸化ナトリウム水溶液(NaOH577gと亜ジチオン酸ナトリウム2.0gを水8.4Lに溶解した水溶液にBPA1012gを溶解させたもの)を添加し50分間重合反応を行った。
希釈のため塩化メチレン10Lを加え10分間攪拌した後、ポリカーボネート−ポリジメチルシロキサン共重合体を含む有機相と過剰のBPA及びNaOHを含む水相に分離し、有機相を単離した。
こうして得られたポリカーボネート−ポリジメチルシロキサン共重合体の塩化メチレン溶液を、その溶液に対して順次、15容積%の0.03mol/LNaOH水溶液、0.2モル/L塩酸で洗浄し、次いで洗浄後の水相中の電気伝導度が0.01μS/m以下になるまで純水で洗浄を繰り返した。
洗浄により得られたポリカーボネート−ポリジメチルシロキサン共重合体の塩化メチレン溶液を濃縮・粉砕し、得られたフレークを減圧下120℃で乾燥した。
得られたポリカーボネート−ポリジメチルシロキサン共重合体の核磁気共鳴(NMR)により求めたPDMS残基量(PDMS共重合量)は6.0質量%、ISO1628−4(1999)に準拠して測定した粘度数は47.5、粘度平均分子量Mv=17700であった。
[ポリカーボネート−ポリジメチルシロキサン共重合体(Si−PC−2)及び(Si−PC−3)の製造]
ポリジメチルシロキサンの種類(式(II)で表される構成単位中のシロキサン基の平均繰返し数nを変えたもの)、ポリジメチルシロキサンの使用量、p−t−ブチルフェノールの使用量を表1に記載の通りに変更し、製造例1と同様にして(Si−PC−2)及び(Si−PC−3)を合成した。
表2に示す割合で各成分を配合して、ポリカーボネート系樹脂組成物を調製した。調製する際に、酸化防止剤として、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト(BASF社製、商品名「Irgafos168」)を、(A)成分100質量部に対して、0.10質量部混合し、ベント付き二軸押出機(東芝機械(株)製、機種名「TEM−35B」)によって樹脂温度280℃で溶融混練し、各ポリカーボネート系樹脂組成物のペレットを得た。
このポリカーボネート系樹脂組成物ペレットを、射出成形機を用い、シリンダー温度280℃、金型温度80℃の成形条件で射出成形し、試験片を得た。
得られた試験片を用いて、次に示す方法で、23℃及び−40℃における耐衝撃強度、燃焼性、弾性率の測定を行った。その結果を表2に示す。
(A−1)ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体
製造例1〜3で製造したポリカーボネート−ポリジメチルシロキサン共重合体(Si−PC−1〜3)
(A−2)(A−1)以外の芳香族ポリカーボネート樹脂
1)タフロンFN2200A(商品名、出光興産(株)製、p−t−ブチルフェノールを末端基に有するBPAポリカーボネート、粘度平均分子量Mv=21500)
2)タフロンFN2600A(商品名、出光興産(株)製、p−t−ブチルフェノールを末端基に有するBPAポリカーボネート、粘度平均分子量Mv=25500)
3)ノバレックス7030PJ(商品名、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、p−t−ブチルフェノールを末端基に有するBPAポリカーボネート、粘度平均分子量Mv=29000)
(B)ポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴム
B−1)メタブレンSX−005(商品名、三菱レイヨン(株)製、コアがポリオルガノシロキサンとn−ブチルアクリレート、シェルがメチルメタクリレートからなるポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴム)
B−2)メタブレンSRK−200(商品名、三菱レイヨン(株)製、コアがポリオルガノシロキサンとn−ブチルアクリレート、シェルがスチレン・アクリロニトリルからなるポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴム)
(C)エフトップKFBS(商品名、三菱マテリアル電子化成株式会社(株)、パーフルオロブタンスルホン酸カリウム)
(D)メタブレンA−3800(商品名、三菱レイヨン(株)製、ポリテトラフルオロエチレン粒子及び有機系重合体粒子からなる混合粉体)
(E)BY16−161(商品名、東レ・ダウコーニング(株)製、メトキシ基が2価炭化水素基を介してケイ素原子に結合したメトキシシリル基を含むポリシロキサン)。
(物性評価)
(1)粘度平均分子量(Mv)
20℃における塩化メチレン溶液の極限粘度〔η〕を測定し、Schnellの式(〔η〕=1.23×10-5×Mv0.83)より算出した。
(2)流動性(Q値)測定
得られたペレットを120℃で5時間乾燥した後、Q値(流れ値)〔単位;10-2mL/sec〕測定を行った。
高架式フローテスターを用い、JISK7210に準拠し、280℃、15.7MPaの圧力下にて、直径1mm、長さ10mmのノズルより流出する溶融樹脂量(mL/sec)を測定した。
Q値は、単位時間当たりの流出量を表しており、数値が大きいほど、流動性が高いことを示す。
(3)成形性
成形性は、流動性を示すQ値を参酌し、次の基準に従って評価した。
○(良好):Q値が5以上
×(不良):Q値が5未満
(4)Izod衝撃試験 (エージングなし)
ASTM D256に準じ、23℃及び−40℃にてノッチ付アイゾッド衝撃試験を行った。
(5)Izod衝撃試験 (エージングあり)
熱風循環式オーブンを使用し105℃にて400時間エージングさせた後、さらに23℃にて4時間放置させた後にASTM D256に準じ、23℃及び−40℃にてノッチ付アイゾッド衝撃試験を行った。
エージング有無に関わらず23℃及び−40℃におけるIzod衝撃値が400J/m以上のものが良好である。
(6)燃焼性
UL規格94に準じて作製した、試験片(長さ12.7mm、幅12.7mm、厚さ1.5mm)の試験片を用いて垂直燃焼試験を行い、V−0、V−1、V−2に分類して評価した。
(7)曲げ弾性率
ASTM D790に準じ、曲げ試験を行った。
Claims (10)
- (A)一般式(I)で表される構造単位及び一般式(II)で表される構造単位を有し、かつ、一般式(II)におけるオルガノシロキサン構成単位の平均繰り返し数nが50〜500であるポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体(A−1)30〜100質量%、及び、(A−1)以外の芳香族ポリカーボネート(A−2)0〜70質量%である樹脂混合物100質量部に対して、(B)ポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴム1〜5.5質量部を含み、粘度平均分子量が17000〜23000である、ポリカーボネート系樹脂組成物。
- Yがアリルフェノールまたはオイゲノールからの有機残基である請求項1に記載のポリカーボネート系樹脂組成物。
- 一般式(I)で表される構造単位が、ビスフェノールAから誘導された構造単位である請求項1〜2のいずれかに記載のポリカーボネート系樹脂組成物。
- 一般式(II)で表される構造単位中のR3〜R6がすべてメチル基である請求項1〜3のいずれかに記載のポリカーボネート系樹脂組成物。
- ポリオルガノシロキサン−アクリル系複合ゴム(B)は、コアがポリオルガノシロキサンと、ポリアルキル(メタ)アクリレートから構成され、シェルが1種類以上のビニル系単量体がグラフト重合された複合ゴムである請求項1〜4のいずれかに記載のポリカーボネート系樹脂組成物。
- 更に、(A)成分100質量部に対して、(C)有機スルホン酸のアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩0.01〜0.10質量部、及び/又は(D)フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン系のドリップ防止剤0.1〜1.0質量部を含む請求項1〜5のいずれかに記載のポリカーボネート系樹脂組成物。
- フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン系のドリップ防止剤(D)がポリテトラフルオロエチレン粒子及び有機系重合体粒子からなる混合粉体である請求項6に記載のポリカーボネート系樹脂組成物。
- 更に、(A)成分100質量部に対して、(E)ポリオルガノシロキサンを0.05〜0.30質量部含有する、請求項1〜7のいずれかに記載のポリカーボネート系樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のポリカーボネート系樹脂組成物を成形してなる成形品。
- 請求項9に記載の成形品を含む電流遮断器構造部材。
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