JP2014125608A - 導電性熱可塑性樹脂組成物及びその成形品 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【解決手段】ポリカーボネート樹脂(A)20〜70質量%と、ゴム質重合体の存在下に芳香族アルケニル化合物単量体およびシアン化ビニル化合物単量体をグラフト重合したグラフト共重合体(Bg)と、シアン化ビニル化合物単量体および芳香族アルケニル化合物単量体を共重合してなる硬質共重合体(Br)とを含むスチレン系樹脂(B)80〜30質量%との合計100質量%からなる樹脂成分100質量部に対して、導電性無機充填剤(C)5.0〜10.0質量部と、アルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)1.5〜30質量部とを配合してなる導電性熱可塑性樹脂組成物及びその成形品。
【選択図】図1
Description
また、比重の増加を懸念して導電性フィラーの添加量を抑制すると、成形品の測定箇所によっては表面固有抵抗率が102〜108Ω/□といったように大きくばらつく結果となる。
本発明の導電性熱可塑性樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂(A)(以下「(A)成分」と称す場合がある。)20〜70質量%と、ゴム質重合体の存在下に芳香族アルケニル化合物単量体およびシアン化ビニル化合物単量体をグラフト重合したグラフト共重合体(Bg)と、シアン化ビニル化合物単量体および芳香族アルケニル化合物単量体を共重合してなる硬質共重合体(Br)とを含むスチレン系樹脂(B)(以下「(B)成分」と称す場合がある。)80〜30質量%との合計100質量%からなる樹脂成分100質量部に対して、導電性無機充填剤(C)5.0〜10.0質量部と、アルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)1.5〜30質量部とを配合してなることを特徴とする。
ポリカーボネート樹脂(A)は、ジヒドロキシジアリールアルカンから得られる樹脂であり、任意に枝別れしていてもよい。
[ηsp]/c=[η]+0.45×[η]2c
[η]=1.23×10−4×M0.83
c=0.7(濃度)
スチレン系樹脂とは、スチレンをはじめ、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−エチルスチレン、p−エチルスチレンおよびp−t−ブチルスチレンなどの芳香族アルケニル化合物およびこれと共重合可能な単量体を公知の塊状重合、塊状懸濁重合、溶液重合、沈殿重合または乳化重合に供することにより得られる樹脂である。
グラフト共重合体(Bg)は、ゴム質重合体(B1)の存在下に、芳香族アルケニル化合物単量体(a)およびシアン化ビニル化合物単量体(b)をグラフト重合させて得られるものである。また、必要に応じて共重合可能な他の単量体(c)をグラフト重合させてもよい。グラフト共重合体(Bg)は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
グラフト共重合体(Bg)におけるゴム質重合体(B1)としては、例えば、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−非共役ジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ジエン−アクリル複合ゴム、シリコーン(ポリシロキサン)−アクリル複合ゴムなどが挙げられる。これらの中では、得られる成形品の耐衝撃性が良好になることから、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリルゴム、ジエン−アクリル複合ゴム、シリコーン−アクリル複合ゴムが好ましい。ゴム質重合体(B1)は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ジエン−アクリル複合ゴムにおけるアクリルゴム成分は、アルキル(メタ)アクリレートと多官能性単量体とが重合されたものである。
芳香族アルケニル化合物単量体(a)としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられ、好ましくはスチレンである。芳香族アルケニル化合物単量体(a)は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
シアン化ビニル化合物単量体(b)としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられ、好ましくはアクリロニトリルである。シアン化ビニル化合物単量体(b)は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
芳香族アルケニル化合物単量体(a)やシアン化ビニル化合物単量体(b)と共重合可能なその他の化合物単量体(c)としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート等のメタクリル酸エステル、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート等のアクリル酸エステル、N−フェニルマレイミド等のマレイミド化合物等が挙げられる。その他の共重合可能な化合物単量体(c)は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
グラフト共重合体(Bg)における芳香族アルケニル化合物単量体(a)と、シアン化ビニル化合物単量体(b)、必要に応じて用いられるこれらと共重合可能な化合物単量体(c)の割合には特に制限はないが、耐衝撃性と成形性のバランスに優れることから、好ましくは、芳香族アルケニル化合物単量体(a)単位が50〜90質量%、シアン化ビニル化合物単量体(b)単位が10〜50質量%、その他の共重合可能な化合物単量体(c)単位が0〜40質量%である(ただし、(a)と(b)と(c)の合計が100質量%)。
グラフト共重合体(Bg)は、アセトン溶媒に対する不溶分(アセトン不溶分)を50〜99質量%含み(即ち、アセトン可溶分の含有量が1〜50質量%)、かつ、アセトン溶媒に対する可溶分(アセトン可溶分)の0.2g/dlのN,N−ジメチルホルムアミド溶液として25℃で測定した還元粘度が0.3〜0.7dl/gであることが好ましい。アセトン不溶分が50質量%以上であれば、得られる成形品の外観および成形性がより向上する。また、アセトン可溶分の上記還元粘度が0.3dl/g以上0.7dl/g以下であれば、得られる成形品の外観および成形性がより向上する。
グラフト共重合体2.5gをアセトン90ml中に浸漬し、65℃で3時間加熱後、遠心分離機を用い1500rpmにて30分間遠心分離する。その後、上澄み液を除去し、残分を真空乾燥機にて65℃で12時間乾燥し、乾燥後の試料を精秤する。その質量差分([グラフト共重合体2.5g]−[乾燥後の試料の質量])より、グラフト共重合体に対するアセトン可溶分の含有比率(%)を求めることができる。
グラフト共重合体(Bg)は、ゴム質重合体(B1)の存在下に、芳香族アルケニル化合物単量体(a)と、シアン化ビニル化合物単量体(b)と、必要に応じて、その他の共重合可能な化合物単量体(c)とをグラフト重合させることにより得られる。
本発明では、耐熱性や流動性などの特性改良のため、スチレン系樹脂(B)は、シアン化ビニル化合物単量体と芳香族アルケニル化合物単量体を共重合してなる硬質共重合体(Br)を含む。
尚、硬質共重合体(Br)の重量平均分子量はGPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)を用いて測定し、標準ポリスチレン換算法にて算出される値とする。測定装置としては、例えば東ソー(株)製のGPCを用いることができる。
本発明において、これらグラフト共重合体(Bg)と硬質共重合体(Br)からなるスチレン系樹脂(B)の樹脂成分中の含有量は、(A)成分と(B)成分の合計量を100質量%とした際、80〜30質量%であり、80〜50質量%であることが好ましい。スチレン系樹脂(B)の含有量が30質量%未満であると、表面固有抵抗率が大きくなり導電性能が低下し、80質量%を超えても表面固有抵抗率が大きくなり導電性能が低下する。
本発明で用いる導電性無機充填材(C)の形態は、繊維または粉末であって、例えば、炭素繊維等の無機繊維、無機繊維に金属コーティングしたもの、カーボンブラック、ケッチェンブラック等の無機粉末、金属繊維、金属メッキしたガラス繊維、鉄、銅、亜鉛、アルミニウム等の金属や合金、およびそれらの酸化物の繊維または粉末などが挙げられる。
後述のように、表面処理剤としてシランカップリング剤を併用する場合は、シランカップリング剤の凝集を抑制し、エマルジョン安定性に優れるノニオン系あるいはノニオン/アニオン共存系タイプが特に好適である。
水溶性ポリアミドにはさらに界面活性剤が添加されたものがより好ましい。界面活性剤の一例としては、ベタイン型のもの等が挙げられる。
本発明で使用されるアルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)のアルキレンオキサイドの具体例としては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラメチレンオキサイド、ヘキサメチレンオキサイド等が挙げられ、好ましくはエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドである。
種又は2 種以上の単独重合体又は共重合体等が挙げられる。具体的には、ポリエチレンオキサイドやエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体が好ましく用いられる。
本発明の導電性熱可塑性樹脂組成物は、上記のポリカーボネート樹脂(A)、スチレン系樹脂(B)、導電性無機充填剤(C)、アルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)以外の成分を含有していてもよく、例えば、必要に応じて、他の改質剤、離型剤、光または熱に対する安定剤、染料、滑剤、顔料等を含有していてもよい。
本発明の導電性熱可塑性樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂(A)と、スチレン系樹脂(B)、導電性無機充填剤(C)及びアルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)と、必要に応じて用いられる他の成分とを、混合装置(例えば、ヘンシェルミキサー、タンブラーミキサー、ナウターミキサー等)を用いて混合することにより得られる。さらに、混練装置(例えば、単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサ、コニーダ等)を用いて混練してもよい。
本発明の成形品は、上記の本発明の導電性熱可塑性樹脂組成物を成形してなるものである。
以下の実施例及び比較例で用いた材料の詳細は以下の通りである。
<ポリカーボネート樹脂(A)>
出光興産(株)製「FN1700A」(粘度平均分子量(Mv):17300)
<導電性無機充填材(C)>
三菱レイヨン(株)製「TR06U」(表面処理炭素繊維チョップドファイバー、表面処理剤:ポリウレタン)
<アルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)>
日本ゼオン(株)製「ZEOSPAN8100」(エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体)
<他の導電性ポリマー(E)>
三洋化成(株)製「ペレスタットNC6321」(ポリエーテルエステルアミドエラストマー)
以下のように、懸濁重合法により硬質共重合体(Br−1)を合成した。
窒素置換した反応器に水120部、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ0.002部、ポリビニルアルコール0.5部、アゾイソブチルニトリル0.3部、tert−ドデシルメルカプタン0.5部と、アクリロニトリル(AN)27部、スチレン(ST)73部からなるモノマー混合物を使用し、開始温度60℃から5時間昇温加熱後、120℃に到達させた。更に、120℃で4時間反応した後、重合物を取り出し、硬質共重合体(Br−1)を得た。
この硬質共重合体(Br−1)は、AN:ST(重量比)=27:73、重量平均分子量=105000であった。
グラフト共重合体(Bg)としては、以下の方法で合成したグラフト共重合体(Bg−1)を用いた。
固形分濃度が35重量%、平均粒子径0.08μmのポリブタジエンラテックス100部(固形分として)に、n−ブチルアクリレート単位85重量%、メタクリル酸単位15重量%からなる平均粒子径0.08μmの共重合体ラテックス2部(固形分として)を攪拌しながら添加した。次いで、30分間攪拌を続けて、平均粒子径0.28μmの肥大化ブタジエン系ゴム質重合体ラテックスを得た。
得られた肥大化ブタジエン系ゴム質重合体ラテックスを反応器に仕込み、更に蒸留水100部、ウッドロジン乳化剤4部、デモールN(商品名、花王(株)製、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物)0.4部、水酸化ナトリウム0.04部、デキストローズ0.7部を添加した。次いで、攪拌しながら昇温させ、内温60℃の時点で、硫酸第一鉄0.1部、ピロリン酸ナトリウム0.4部、亜ジチオン酸ナトリウム0.06部を添加した後、下記成分を含む混合物を90分間にわたり連続的に滴下し、その後1時間保持して冷却した。
アクリロニトリル:30部
スチレン:70部
クメンハイドロパーオキサイド:0.4部
tert−ドデシルメルカプタン:1部
このグラフト共重合体(Bg−1)のアセトン可溶分の含有量は27質量%であった。また、かかるアセトン可溶分の還元粘度は0.3dl/gであった。
グラフト共重合体(Bg−1)2.5gをアセトン90ml中に浸漬し、65℃で3時間加熱後、遠心分離機を用い1500rpmにて30分間遠心分離した。その後、上澄み液を除去し、残分を真空乾燥機にて65℃で12時間乾燥し、乾燥後の試料を精秤した。その質量差分([グラフト共重合体2.5g]−[乾燥後の試料の質量])より、グラフト共重合体(Bg−1)に対するアセトン可溶分の含有比率(%)を求めた。
還元粘度は、0.2g/dlのN,N−ジメチルホルムアミド溶液とし、25℃で測定した。
得られた成形品の表面固有抵抗率及び比重は以下の方法で評価した。
(サンプルの準備)
100mm×100mm×2mmtの角板成形品を、射出成形機(日鋼製鋼所J75EII−P)を使用し、成形温度260℃、金型温度80℃の条件で作製し、表面固有抵抗率の測定に用いた。
(測定機器・測定方法)
上記成形品を用いて測定箇所を下記の5箇所に変更した以外はJIS K 7194(導電性プラスチックの4探針法(測定箇所5点)に準拠して測定を行った。
表面固有抵抗率は、三菱化学(株)製「ロレスターGP」を用い、20×35mmの測定端子を当てて測定した。
また、表面固有抵抗率は、5点の測定値の平均とバラツキ(最小値〜最大値)で表した。
(測定箇所)
測定箇所は、図1に示すA〜Eの5箇所とした。
(導電性能判定基準)
以下の基準で導電性能の良否を判定した。
○:成形品内で表面固有抵抗率104Ω/□以下を安定して測定できる。即ち、5箇所の測定箇所の表面固有抵抗率が何れも104Ω/□以下である。
△:1箇所のみ表面固有抵抗率104Ω/□を超えるが、その他の4箇所は表面固有抵抗率104Ω/□以下。
×:成形品内で表面固有抵抗率が大きくバラツク。
射出成形機(日鋼製鋼所J75E−P)を使用して成形温度250℃、金型温度60℃で80mm×10mm×4mmのサンプル作製を行い、ISO 1183に準じて比重を測定した。
表1に示す配合割合で、各成分を混合した後、180〜260℃で2軸押出機(日本製鋼所製「KTX−30」)にて溶融混合し、ペレット化して導電性熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。得られた樹脂ペレットを用いて前述の方法で評価を行い、結果を表1〜4に示した。
また、導電性無機充填剤(C)の配合量が少ない比較例3では表面固有抵抗率が高く、逆に導電性無機充填剤(C)の配合量の多い比較例4では、表面固有抵抗率は低いが高比重となる。
また、アルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)の配合量が少ない比較例5では、表面固有抵抗率のバラツキが大きく、逆にアルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)の配合量が多い比較例6では、表面固有抵抗率が大きいと共にバラツキも大きい。
アルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)とは異なる導電性ポリマー(E)を用いた比較例7では、表面固有抵抗率が大きくそのバラツキも大きい。
A,B,C,D,E 表面固有抵抗率の測定箇所
Claims (7)
- ポリカーボネート樹脂(A)20〜70質量%と、ゴム質重合体の存在下に芳香族アルケニル化合物単量体およびシアン化ビニル化合物単量体をグラフト重合したグラフト共重合体(Bg)と、シアン化ビニル化合物単量体および芳香族アルケニル化合物単量体を共重合してなる硬質共重合体(Br)とを含むスチレン系樹脂(B)80〜30質量%との合計100質量%からなる樹脂成分100質量部に対して、導電性無機充填剤(C)5.0〜10.0質量部と、アルキレンオキサイドを単量体単位として含む導電性ポリマー(D)1.5〜30質量部とを配合してなることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1において、グラフト共重合体(Bg)のゴム質重合体の量が、スチレン系樹脂(B)中において5〜25質量%であることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1又は2において、グラフト共重合体(Bg)は、アセトン溶媒に対する不溶分を50〜99質量%含み、かつ、グラフト共重合体(Bg)のアセトン溶媒に対する可溶分の0.2g/dlのN,N−ジメチルホルムアミド溶液として25℃で測定した還元粘度が0.3〜0.7dl/gであることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、硬質共重合体(Br)の重量平均分子量が、50,000〜300,000であることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、グラフト共重合体(Bg)と硬質共重合体(Br)との合計におけるアセトン可溶分の重量平均分子量が100,000〜600,000であり、シアン化ビニル系単量体と芳香族アルケニル化合物単量体の重量組成比が、20/80〜35/65の範囲であることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1ないし5のいずれか1項において、導電性無機充填剤(C)が炭素繊維であることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の導電性熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品。
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