JP2015036415A - 樹脂組成物及び成形品 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【課題】機械的物性、熱伝導性、絶縁性、耐衝撃性、及び耐水性に優れた樹脂組成物、成形品を得る。
【解決手段】ポリアミド樹脂(A)と、マグネシウム化合物(B)と、ガラス繊維(C)と、
脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)と、
を、含有し、
ポリアミド樹脂(A)とマグネシウム化合物(B)との質量比(A/B)が30/70〜60/40であり、
ガラス繊維(C)の含有量が、ポリアミド樹脂(A)とマグネシウム化合物(B)との合計100質量部に対して5〜20質量部であり、
前記添加剤(D)の含有量が、ポリアミド樹脂(A)とマグネシウム化合物(B)とガラス繊維(C)との合計100質量部に対して0.1〜10質量部であるポリアミド樹脂組成物。
【選択図】なし
【解決手段】ポリアミド樹脂(A)と、マグネシウム化合物(B)と、ガラス繊維(C)と、
脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)と、
を、含有し、
ポリアミド樹脂(A)とマグネシウム化合物(B)との質量比(A/B)が30/70〜60/40であり、
ガラス繊維(C)の含有量が、ポリアミド樹脂(A)とマグネシウム化合物(B)との合計100質量部に対して5〜20質量部であり、
前記添加剤(D)の含有量が、ポリアミド樹脂(A)とマグネシウム化合物(B)とガラス繊維(C)との合計100質量部に対して0.1〜10質量部であるポリアミド樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、樹脂組成物及び成形品に関する。
本発明は、樹脂組成物及び成形品に関するものである。
ポリアミド樹脂は、優れた機械的特性(機械的強度、剛性、及び耐衝撃性など)、靭性、耐熱性、耐薬品性を有することから、従来から、衣料用繊維、産業資材部品、自動車部品、電気・電子部品といった様々な用途で利用されている。
一方、最近の電子機器においては、高性能化、小型化及び軽量化に伴い、各種の電子部品で発生する熱を効果的に外部へ放散させる熱対策が非常に重要な課題になっており、その構成材料である樹脂組成物の放熱性の改良が要求されている。
従来、樹脂組成物の放熱性を改良する手段としては、熱伝導率の高い充填材料(窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、黒鉛等)を配合する方法が知られている(例えば、特許文献1、2参照。)。
しかしながら、放熱性を改良した高熱伝導性の樹脂組成物を得るためには、充填材を多量に添加する必要があり、そのために耐衝撃性が極端に低下し、脆い材料となってしまうという問題を有している。また、前記充填材として黒鉛系充填材料のような導電性無機物を配合した場合は、絶縁性が低下してしまい、用途が限られてしまうという問題を有している。
従来、樹脂組成物の放熱性を改良する手段としては、熱伝導率の高い充填材料(窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、黒鉛等)を配合する方法が知られている(例えば、特許文献1、2参照。)。
しかしながら、放熱性を改良した高熱伝導性の樹脂組成物を得るためには、充填材を多量に添加する必要があり、そのために耐衝撃性が極端に低下し、脆い材料となってしまうという問題を有している。また、前記充填材として黒鉛系充填材料のような導電性無機物を配合した場合は、絶縁性が低下してしまい、用途が限られてしまうという問題を有している。
上述したように、放熱性を改良するために充填材が多量に添加された樹脂組成物の耐衝撃性を改善する方法として、耐衝撃性改良剤を添加する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
例えば、ゴム強化樹脂やオレフィン系樹脂、エラストマー成分を配合する方法が知られている。
例えば、ゴム強化樹脂やオレフィン系樹脂、エラストマー成分を配合する方法が知られている。
しかしながら、上記のように、耐衝撃性改良剤を添加すると、耐熱性が低下するという問題を有している。
また、近年の電子機器においては、防水性といった高機能付与の要求が高まっており、前記電子機器を構成する電子部品においては、耐水性や絶縁性も重要な課題であり、その構成材料である樹脂組成物において、耐水性も強く求められるようになってきている。
また、近年の電子機器においては、防水性といった高機能付与の要求が高まっており、前記電子機器を構成する電子部品においては、耐水性や絶縁性も重要な課題であり、その構成材料である樹脂組成物において、耐水性も強く求められるようになってきている。
そこで本発明においては、上述した従来技術の問題点に鑑み、機械的物性、熱伝導性、絶縁性、耐衝撃性、及び耐水性に優れた樹脂組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリアミド樹脂と、マグネシウム化合物と、所定の添加剤とを特定の割合で含有する樹脂組成物が、前記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、下記の通りである。
すなわち本発明は、下記の通りである。
〔1〕
ポリアミド樹脂(A)と、
マグネシウム化合物(B)と、
ガラス繊維(C)と、
脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)と、
を、含有し、
前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との質量比(A/B)が30/70〜60/40であり、
前記ガラス繊維(C)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との合計100質量部に対して5〜20質量部であり、
前記脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)と前記ガラス繊維(C)との合計100質量部に対して0.1〜10質量部であるポリアミド樹脂組成物。
〔2〕
電気絶縁性を有し、熱伝導率が1W/m・K以上、シャルピー衝撃強度が5kJ/m2以上である、前記〔1〕に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔3〕
ポリアミド樹脂(A)のアミド基濃度(アミド基量/ポリアミド樹脂のポリマー構成単位分子量)が0.40未満である、前記〔1〕又は〔2〕に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔4〕
前記マグネシウム化合物(B)が、酸化マグネシウム、珪酸マグネシウム及びこれらの混合物からなる群より選ばれるいずれかである、前記〔1〕乃至〔3〕のいずれか一に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔5〕
前記マグネシウム化合物(B)の平均1次粒子径が1〜100μmである、前記〔1〕乃至〔4〕のいずれか一に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔6〕
前記〔1〕乃至〔5〕のいずれかに一に記載のポリアミド樹脂組成物を含む成形品。
ポリアミド樹脂(A)と、
マグネシウム化合物(B)と、
ガラス繊維(C)と、
脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)と、
を、含有し、
前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との質量比(A/B)が30/70〜60/40であり、
前記ガラス繊維(C)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との合計100質量部に対して5〜20質量部であり、
前記脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)と前記ガラス繊維(C)との合計100質量部に対して0.1〜10質量部であるポリアミド樹脂組成物。
〔2〕
電気絶縁性を有し、熱伝導率が1W/m・K以上、シャルピー衝撃強度が5kJ/m2以上である、前記〔1〕に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔3〕
ポリアミド樹脂(A)のアミド基濃度(アミド基量/ポリアミド樹脂のポリマー構成単位分子量)が0.40未満である、前記〔1〕又は〔2〕に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔4〕
前記マグネシウム化合物(B)が、酸化マグネシウム、珪酸マグネシウム及びこれらの混合物からなる群より選ばれるいずれかである、前記〔1〕乃至〔3〕のいずれか一に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔5〕
前記マグネシウム化合物(B)の平均1次粒子径が1〜100μmである、前記〔1〕乃至〔4〕のいずれか一に記載のポリアミド樹脂組成物。
〔6〕
前記〔1〕乃至〔5〕のいずれかに一に記載のポリアミド樹脂組成物を含む成形品。
本発明によれば、機械的物性、熱伝導性、絶縁性、耐衝撃性、及び耐水性に優れた樹脂組成物、成形品を得ることができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
〔ポリアミド樹脂組成物〕
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、
ポリアミド樹脂(A)と、
マグネシウム化合物(B)と、
ガラス繊維(C)と、
脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)と、
を、含有する。
前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との質量比(A/B)は30/70〜60/40であり、
前記ガラス繊維(C)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との合計100質量部に対して5〜20質量部であり、
前記脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)と前記ガラス繊維(C)との合計100質量部に対して0.1〜10質量部である。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、
ポリアミド樹脂(A)と、
マグネシウム化合物(B)と、
ガラス繊維(C)と、
脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)と、
を、含有する。
前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との質量比(A/B)は30/70〜60/40であり、
前記ガラス繊維(C)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との合計100質量部に対して5〜20質量部であり、
前記脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)と前記ガラス繊維(C)との合計100質量部に対して0.1〜10質量部である。
以下、前記ポリアミド樹脂組成物の各構成要素について詳細に説明する。
((A)ポリアミド樹脂)
(A)ポリアミド樹脂(本明細書中、ポリアミド樹脂(A)、(A)成分、(A)、ポリアミドと記載する場合がある。)は、主鎖に−CO−NH−(アミド)結合を有する高分子化合物である。(A)ポリアミド樹脂は、以下に限定されるものではないが、例えば、ラクタムの開環重合で得られるポリアミド、ω−アミノカルボン酸の自己縮合で得られるポリアミド、ジアミン及びジカルボン酸を縮合することで得られるポリアミド、並びにこれらの共重合物が挙げられる。
(A)ポリアミドは、上記の1種のみを単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。
((A)ポリアミド樹脂)
(A)ポリアミド樹脂(本明細書中、ポリアミド樹脂(A)、(A)成分、(A)、ポリアミドと記載する場合がある。)は、主鎖に−CO−NH−(アミド)結合を有する高分子化合物である。(A)ポリアミド樹脂は、以下に限定されるものではないが、例えば、ラクタムの開環重合で得られるポリアミド、ω−アミノカルボン酸の自己縮合で得られるポリアミド、ジアミン及びジカルボン酸を縮合することで得られるポリアミド、並びにこれらの共重合物が挙げられる。
(A)ポリアミドは、上記の1種のみを単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。
以下、本実施形態における(A)ポリアミド樹脂の原料について説明する。
ポリアミドの構成成分である単量体としての前記ラクタムは、以下に限定されるものではないが、例えば、カプロラクタム、ウンデカラクタム、及びドデカラクタムが挙げられる。
前記ω−アミノカルボン酸は、以下に限定されるものではないが、例えば、前記ラクタムの水による開環化合物であるω−アミノ脂肪酸が挙げられる。
なお、ラクタム、ω−アミノカルボン酸は、それぞれ1種のみを単独で用いてもよく、2種以上の単量体を併用してもよい。
ポリアミドの構成成分である単量体としての前記ラクタムは、以下に限定されるものではないが、例えば、カプロラクタム、ウンデカラクタム、及びドデカラクタムが挙げられる。
前記ω−アミノカルボン酸は、以下に限定されるものではないが、例えば、前記ラクタムの水による開環化合物であるω−アミノ脂肪酸が挙げられる。
なお、ラクタム、ω−アミノカルボン酸は、それぞれ1種のみを単独で用いてもよく、2種以上の単量体を併用してもよい。
次に、前記ジアミン及びジカルボン酸を縮合することで得られるポリアミドについて説明する。
まず、前記ジアミン(単量体)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヘキサメチレンジアミンやペンタメチレンジアミン等の直鎖状の脂肪族ジアミン;2−メチルペンタンジアミンや2−エチルヘキサメチレンジアミン等の分岐型の脂肪族ジアミン;p−フェニレンジアミンやm−フェニレンジアミン等の芳香族ジアミン;シクロヘキサンジアミン、シクロペンタンジアミンやシクロオクタンジアミン等の脂環式ジアミンが挙げられる。
他方、前記ジカルボン酸(単量体)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アジピン酸、ピメリン酸やセバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸;フタル酸やイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸が挙げられる。
上述した単量体としてのジアミン及びジカルボン酸は、それぞれ1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
まず、前記ジアミン(単量体)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヘキサメチレンジアミンやペンタメチレンジアミン等の直鎖状の脂肪族ジアミン;2−メチルペンタンジアミンや2−エチルヘキサメチレンジアミン等の分岐型の脂肪族ジアミン;p−フェニレンジアミンやm−フェニレンジアミン等の芳香族ジアミン;シクロヘキサンジアミン、シクロペンタンジアミンやシクロオクタンジアミン等の脂環式ジアミンが挙げられる。
他方、前記ジカルボン酸(単量体)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アジピン酸、ピメリン酸やセバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸;フタル酸やイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸が挙げられる。
上述した単量体としてのジアミン及びジカルボン酸は、それぞれ1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(A)ポリアミド樹脂としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリアミド6(ポリカプロアミド)、ポリアミド11(ポリウンデカンアミド)、ポリアミド12(ポリドデカンアミド)、ポリアミド66(ポリヘキサメチレンアジパミド)、ポリアミド610(ポリヘキサメチレンセバカミド)、ポリアミド612(ポリヘキサメチレンドデカミド)、ポリアミド1010(ポリデカメチレンセバカミド)、ポリアミド6T(ポリヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリアミド9T(ポリノナンメチレンテレフタルアミド)、ポリアミド10T(ポリデカメチレンテレフタルアミド)、及びポリアミド6I(ポリヘキサメチレンイソフタルアミド)、並びにこれらの少なくとも1種を構成成分として含む共重合ポリアミドが挙げられる。
上記で列挙したポリアミドの中でも、ポリマー構成単位分子量当たりのアミド基(−NHCO−)量で表されるアミド基濃度(アミド基量/ポリマー構成単位分子量)が、0.40未満であるものが耐水性の観点より好ましい。
かかる条件を具備する好ましいポリアミドとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、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1010、ポリアミド6T、ポリアミド9T、ポリアミド10T、及びポリアミド6I並びにこれらの少なくとも1種を構成成分として含む共重合ポリアミドが挙げられる。
前記共重合ポリアミドとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヘキサメチレンアジパミド及びヘキサメチレンテレフタルアミドの共重合物、ヘキサメチレンアジパミド及びヘキサメチレンイソフタルアミドの共重合物、並びにヘキサメチレンテレフタルアミド及び2−メチルペンタンジアミンテレフタルアミドの共重合物が挙げられる。
なお、前記アミド基濃度は、より好ましくは0.38未満であり、さらに好ましくは0.35未満である。このようなアミド基濃度を有するポリアミドを用いことにより、本実施形態のポリアミド樹脂組成物を成形した成形品の耐水性が一層向上する。
前記アミド基濃度を0.40未満に制御する方法としては、ポリアミドを構成する単量体を適切に選択し、ポリマー構成単位分子量中のアミド基量の占める割合を調整する方法が挙げられる。
前記アミド基濃度を測定する方法としては、JIS−K0070に準じた電位差滴定法が挙げられる。例えば、既知量のポリアミドを90%フェノール水溶液に溶解した溶解液を既知の規定濃度の希塩酸で電位滴定し、滴定に要した塩酸量からアミド基濃度を定量することができる。
かかる条件を具備する好ましいポリアミドとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、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1010、ポリアミド6T、ポリアミド9T、ポリアミド10T、及びポリアミド6I並びにこれらの少なくとも1種を構成成分として含む共重合ポリアミドが挙げられる。
前記共重合ポリアミドとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヘキサメチレンアジパミド及びヘキサメチレンテレフタルアミドの共重合物、ヘキサメチレンアジパミド及びヘキサメチレンイソフタルアミドの共重合物、並びにヘキサメチレンテレフタルアミド及び2−メチルペンタンジアミンテレフタルアミドの共重合物が挙げられる。
なお、前記アミド基濃度は、より好ましくは0.38未満であり、さらに好ましくは0.35未満である。このようなアミド基濃度を有するポリアミドを用いことにより、本実施形態のポリアミド樹脂組成物を成形した成形品の耐水性が一層向上する。
前記アミド基濃度を0.40未満に制御する方法としては、ポリアミドを構成する単量体を適切に選択し、ポリマー構成単位分子量中のアミド基量の占める割合を調整する方法が挙げられる。
前記アミド基濃度を測定する方法としては、JIS−K0070に準じた電位差滴定法が挙げられる。例えば、既知量のポリアミドを90%フェノール水溶液に溶解した溶解液を既知の規定濃度の希塩酸で電位滴定し、滴定に要した塩酸量からアミド基濃度を定量することができる。
上記で列挙したポリアミドの中でも、本実施形態のポリアミド樹脂組成物中の(A)ポリアミド樹脂は、融点が200℃以上330℃以下のポリアミドであることが好ましく、200℃以上280℃以下のポリアミドであることがより好ましい。
当該ポリアミドの融点は、耐熱性の観点から200℃以上であることが好ましく、加工性の観点から330℃以下であることが好ましい。このような融点を有するポリアミドを用いることにより、本実施形態のポリアミド樹脂組成物を成形した成形品の熱伝導性が一層向上する傾向にある。
なお、ポリアミドの融点は、JIS−K7121に準じて測定することができる。測定装置としては、例えば、PERKIN−ELMER社製Diamond−DSCなどが挙げられる。
当該ポリアミドの融点は、耐熱性の観点から200℃以上であることが好ましく、加工性の観点から330℃以下であることが好ましい。このような融点を有するポリアミドを用いることにより、本実施形態のポリアミド樹脂組成物を成形した成形品の熱伝導性が一層向上する傾向にある。
なお、ポリアミドの融点は、JIS−K7121に準じて測定することができる。測定装置としては、例えば、PERKIN−ELMER社製Diamond−DSCなどが挙げられる。
(A)ポリアミド樹脂は、溶媒として96質量%濃硫酸を用いて、25℃の温度条件下、1g/dlの濃度条件で測定した相対粘度が1.5〜3.0の範囲であることが好ましく、1.6〜2.5の範囲であることがより好ましい。
相対粘度は、成形品の耐衝撃性の観点から1.5以上であることが好ましく、成形加工性の観点から3.0以下であることが好ましい。
相対粘度は、成形品の耐衝撃性の観点から1.5以上であることが好ましく、成形加工性の観点から3.0以下であることが好ましい。
((B)マグネシウム化合物)
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(B)マグネシウム化合物(本明細書中、マグネシウム化合物(B)、(B)成分、(B)、マグネシウム化合物と記載する場合がある。)を含有する。
(B)マグネシウム化合物を配合することにより、本実施形態のポリアミド樹脂組成物の絶縁性を低下させずに熱伝導性を向上させることができる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(B)マグネシウム化合物(本明細書中、マグネシウム化合物(B)、(B)成分、(B)、マグネシウム化合物と記載する場合がある。)を含有する。
(B)マグネシウム化合物を配合することにより、本実施形態のポリアミド樹脂組成物の絶縁性を低下させずに熱伝導性を向上させることができる。
(B)マグネシウム化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、及び珪酸マグネシウムなどが挙げられる。これらの中でも、本実施形態のポリアミド樹脂組成物の熱伝導性を向上させる観点から、酸化マグネシウム、珪酸マグネシウム及びこれらの混合物が好ましく、耐水性の観点から、珪酸マグネシウムがより好ましい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、(A)ポリアミド樹脂と(B)マグネシウム化合物との質量比(A/B)は、30/70〜60/40とし、30/70〜50/50であることが好ましく、40/60〜50/50であることがより好ましい。
(B)マグネシウム化合物の含有量が、(A)+(B)=100質量%としたとき、40質量%以上とすることにより十分な熱伝導性が得られ、70質量%以下とすることにより、流動性の低下を抑制でき、良好な成形加工性が得られる。
(B)マグネシウム化合物の含有量が、(A)+(B)=100質量%としたとき、40質量%以上とすることにより十分な熱伝導性が得られ、70質量%以下とすることにより、流動性の低下を抑制でき、良好な成形加工性が得られる。
(B)マグネシウム化合物の平均1次粒子径は、1〜100μmであることが好ましく、5〜100μmであることがより好ましく、5〜50μmであることがさらに好ましい。
(B)マグネシウム化合物の平均1次粒子径は、分散性の観点、かつポリアミド樹脂組成物の機械的物性及び熱伝導性の観点から1μm以上が好ましい。また、ポリアミド樹脂組成物への充填性、成形品表面平滑性の観点から100μm以下が好ましい。
(B)マグネシウム化合物の平均1次粒子径は、下記の方法により測定することができる。
すなわち、(B)マグネシウム化合物を純水あるいはアルコール類中に分散させ、レーザー回折/散乱式粒度分布装置で測定する方法、あるいは走査型電子顕微鏡(SEM)観察で測定する方法を採用することができる。
レーザー回折/散乱式粒度分布装置で測定する方法をより具体的に説明する。マグネシウム化合物20mgを10mLの純水に分散させ、3分間の超音波処理を行い測定試料とする。ブランク試料は純水のみを用いて測定する。得られた粒度分布を基に、下記式で算出し、平均1次粒子径とする。
平均1次粒子径(μm)=Σdi・ni/Σni
ここで、diは粒径(μm)、niは頻度(%)である。
(B)マグネシウム化合物の平均1次粒子径は、分散性の観点、かつポリアミド樹脂組成物の機械的物性及び熱伝導性の観点から1μm以上が好ましい。また、ポリアミド樹脂組成物への充填性、成形品表面平滑性の観点から100μm以下が好ましい。
(B)マグネシウム化合物の平均1次粒子径は、下記の方法により測定することができる。
すなわち、(B)マグネシウム化合物を純水あるいはアルコール類中に分散させ、レーザー回折/散乱式粒度分布装置で測定する方法、あるいは走査型電子顕微鏡(SEM)観察で測定する方法を採用することができる。
レーザー回折/散乱式粒度分布装置で測定する方法をより具体的に説明する。マグネシウム化合物20mgを10mLの純水に分散させ、3分間の超音波処理を行い測定試料とする。ブランク試料は純水のみを用いて測定する。得られた粒度分布を基に、下記式で算出し、平均1次粒子径とする。
平均1次粒子径(μm)=Σdi・ni/Σni
ここで、diは粒径(μm)、niは頻度(%)である。
(B)マグネシウム化合物は、上述した(A)ポリアミド樹脂との密着性を向上させるため、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤等で表面処理を施してもよい。
シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、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−アミノプロピルジメトキシメチルシランなどのアミノシラン系、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリリシドキシプロピルエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシシラン系、イソプロピルトリステアロイルチタネート、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、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネートなどのチタン系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、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−アミノプロピルジメトキシメチルシランなどのアミノシラン系、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリリシドキシプロピルエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシシラン系、イソプロピルトリステアロイルチタネート、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、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネートなどのチタン系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
((C)ガラス繊維)
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(C)ガラス繊維(本明細書中、ガラス繊維(C)、(C)成分、(C)と記載する場合がある。)を含有する。
(C)ガラス繊維とは、円形断面又は非円形断面を有する繊維状のガラスフィラーであり、一般に樹脂の強化用に用いられる。(C)ガラス繊維としては、以下に限定されるものではないが、例えば、長繊維タイプや短繊維タイプのチョップドストランド、ミルドファイバー、グラスウールなどから選択して用いることができる。その中でも、機械的物性と加工性とのバランスの観点から、円形断面を有するガラス繊維のチョップドストランドが好ましい。これらのガラス繊維は、1種のみを単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(C)ガラス繊維(本明細書中、ガラス繊維(C)、(C)成分、(C)と記載する場合がある。)を含有する。
(C)ガラス繊維とは、円形断面又は非円形断面を有する繊維状のガラスフィラーであり、一般に樹脂の強化用に用いられる。(C)ガラス繊維としては、以下に限定されるものではないが、例えば、長繊維タイプや短繊維タイプのチョップドストランド、ミルドファイバー、グラスウールなどから選択して用いることができる。その中でも、機械的物性と加工性とのバランスの観点から、円形断面を有するガラス繊維のチョップドストランドが好ましい。これらのガラス繊維は、1種のみを単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
(C)ガラス繊維は、平均繊維長が1〜15mmであることが好ましく、2〜10mmであることがより好ましい。
(C)ガラス繊維の平均繊維長は、ポリアミド樹脂組成物の機械的物性発現の補強効果の観点から1mm以上が好ましく、この範囲であれば物性補強効果、特に耐衝撃性改善効果が大きくなる。平均繊維長は、ポリアミド樹脂組成物の流動性、成形性の観点から、15mm以下が好ましい。
(C)ガラス繊維の平均繊維径は、1〜30μmであることが好ましく、3〜20μmであることがより好ましい。(C)ガラス繊維の平均繊維径は、ポリアミド樹脂組成物の機械的物性発現の補強効果の観点から1μm以上が好ましく、成形性の観点から30μm以下が好ましい。
(C)ガラス繊維の平均繊維長及び平均繊維径は、ポリアミド樹脂組成物を電気炉に入れて、含まれる有機物を焼却処理し、残渣分から、例えば100本以上の(C)ガラス繊維を任意に選択し、SEM(走査型電子顕微鏡 Scanning Electron Microscope)で観察し、繊維長と繊維径を測定し、平均値を算出することにより得られる。
(C)ガラス繊維の平均繊維長は、ポリアミド樹脂組成物の機械的物性発現の補強効果の観点から1mm以上が好ましく、この範囲であれば物性補強効果、特に耐衝撃性改善効果が大きくなる。平均繊維長は、ポリアミド樹脂組成物の流動性、成形性の観点から、15mm以下が好ましい。
(C)ガラス繊維の平均繊維径は、1〜30μmであることが好ましく、3〜20μmであることがより好ましい。(C)ガラス繊維の平均繊維径は、ポリアミド樹脂組成物の機械的物性発現の補強効果の観点から1μm以上が好ましく、成形性の観点から30μm以下が好ましい。
(C)ガラス繊維の平均繊維長及び平均繊維径は、ポリアミド樹脂組成物を電気炉に入れて、含まれる有機物を焼却処理し、残渣分から、例えば100本以上の(C)ガラス繊維を任意に選択し、SEM(走査型電子顕微鏡 Scanning Electron Microscope)で観察し、繊維長と繊維径を測定し、平均値を算出することにより得られる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物における(C)ガラス繊維の含有量は、上述した(A)ポリアミド樹脂と(B)マグネシウム化合物との合計100質量部に対して、5〜20質量部であり、5〜15質量部であることが好ましく、7〜15質量部であることがより好ましい。
(C)ガラス繊維の含有量を(A)+(B)=100質量部に対して5質量部以上とすることにより、十分な補強効果が得られ、(C)ガラス繊維の含有量を20質量部以下とすることにより、流動性の低下を防止でき、良好な成形性が得られ、成形品表面に繊維が浮き出ることを防止でき、良好な外観特性が得られる。
(C)ガラス繊維の含有量を(A)+(B)=100質量部に対して5質量部以上とすることにより、十分な補強効果が得られ、(C)ガラス繊維の含有量を20質量部以下とすることにより、流動性の低下を防止でき、良好な成形性が得られ、成形品表面に繊維が浮き出ることを防止でき、良好な外観特性が得られる。
本実施形態において用いる(C)ガラス繊維は、シランカップリング剤などにより表面処理してもよい。
前記シランカップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランやN−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノシラン類;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランやγ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のメルカプトシラン類;エポキシシラン類;ビニルシラン類が挙げられる。
これらは、1種のみ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い。前記シランカップリング剤の中でも、ポリアミドとの反応性の観点からアミノシラン類がより好ましい。
前記シランカップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランやN−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノシラン類;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランやγ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のメルカプトシラン類;エポキシシラン類;ビニルシラン類が挙げられる。
これらは、1種のみ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い。前記シランカップリング剤の中でも、ポリアミドとの反応性の観点からアミノシラン類がより好ましい。
また、前記(C)ガラス繊維には、さらに集束剤を添加してもよい。
集束剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体、エポキシ化合物、ポリカルボジイミド化合物、ポリウレタン樹脂、アクリル酸のホモポリマー、アクリル酸とその他共重合性モノマーとのコポリマー、並びにこれらの第1級、第2級及び第3級アミンとの塩などが挙げられる。これらは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
集束剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体、エポキシ化合物、ポリカルボジイミド化合物、ポリウレタン樹脂、アクリル酸のホモポリマー、アクリル酸とその他共重合性モノマーとのコポリマー、並びにこれらの第1級、第2級及び第3級アミンとの塩などが挙げられる。これらは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
特に、ポリアミド樹脂組成物の機械的強度の観点から、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体、エポキシ化合物、ポリカルボジイミド化合物及びポリウレタン樹脂、並びにこれらの組み合わせが好ましく、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体、ポリカルボジイミド化合物及びポリウレタン樹脂、並びにこれらの組み合わせがより好ましい。
カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体のうち、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸及び無水シトラコン酸が挙げられ、特に、無水マレイン酸が好ましい。
一方、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とは、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体とは異なる不飽和ビニル単量体をいう。前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、2,3−ジクロロブタジエン、1,3−ペンタジエン、シクロオクタジエン、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレートが挙げられる。特にスチレン及びブタジエンが好ましい。
これらのカルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体との組み合わせの中でも、無水マレイン酸とブタジエンとの共重合体、無水マレイン酸とエチレンとの共重合体、及び無水マレイン酸とスチレンとの共重合体、並びにこれらの混合物よりなる群から選択される1種以上がより好ましい。
また、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体は、重量平均分子量が2,000以上であることが好ましい。また、ポリアミド樹脂組成物の流動性向上の観点から、より好ましくは2,000〜1,000,000であり、さらに好ましくは2,000〜1,000,000である。
なお、本明細書中に記載する重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーション・クロマトグラフィー)により測定することができる。
カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体のうち、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸及び無水シトラコン酸が挙げられ、特に、無水マレイン酸が好ましい。
一方、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とは、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体とは異なる不飽和ビニル単量体をいう。前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、2,3−ジクロロブタジエン、1,3−ペンタジエン、シクロオクタジエン、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレートが挙げられる。特にスチレン及びブタジエンが好ましい。
これらのカルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体との組み合わせの中でも、無水マレイン酸とブタジエンとの共重合体、無水マレイン酸とエチレンとの共重合体、及び無水マレイン酸とスチレンとの共重合体、並びにこれらの混合物よりなる群から選択される1種以上がより好ましい。
また、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体は、重量平均分子量が2,000以上であることが好ましい。また、ポリアミド樹脂組成物の流動性向上の観点から、より好ましくは2,000〜1,000,000であり、さらに好ましくは2,000〜1,000,000である。
なお、本明細書中に記載する重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーション・クロマトグラフィー)により測定することができる。
前記集束剤としてのエポキシ化合物は、以下に限定されるものではないが、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブテンオキサイド、ペンテンオキサイド、ヘキセンオキサイド、ヘプテンオキサイド、オクテンオキサイド、ノネンオキサイド、デセンオキサイド、ウンデセンオキサイド、ドデセンオキサイド、ペンタデセンオキサイド、エイコセンオキサイドなどの脂肪族エポキシ化合物;グリシド−ル、エポキシペンタノ−ル、1−クロロ−3,4−エポキシブタン、1−クロロ−2−メチル−3,4−エポキシブタン、1,4−ジクロロ−2,3−エポキシブタン、シクロペンテンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、シクロヘプテンオキサイド、シクロオクテンオキサイド、メチルシクロヘキセンオキサイド、ビニルシクロヘキセンオキサイド、エポキシ化シクロヘキセンメチルアルコールなどの脂環族エポキシ化合物;ピネンオキサイドなどのテルペン系エポキシ化合物;スチレンオキサイド、p−クロロスチレンオキサイド、m−クロロスチレンオキサイドなどの芳香族エポキシ化合物;エポキシ化大豆油;及びエポキシ化亜麻仁油が挙げられる。
前記集束剤としてのポリカルボジイミド化合物は、一以上のカルボジイミド基(−N=C=N−)を含有するカルボジイミド化合物を縮合することにより得られる化合物である。
ポリカルボジイミド化合物の縮合度は1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましい。縮合度が1〜20の範囲内にある場合、良好な水溶液または水分散液が得られる。さらに、縮合度が1〜10の範囲内にある場合、一層良好な水溶液または水分散液が得られる。
また、前記集束剤としてのポリカルボジイミド化合物は、部分的にポリオールセグメントを有するポリカルボジイミド化合物であることが好ましい。ポリオールセグメントを有することにより、ポリカルボジイミド化合物が水溶化し易くなり、ガラス繊維の集束剤として一層好適に使用可能となる。
前記カルボジイミド化合物は、ジイソシアネート化合物を3−メチル−1−フェニル−3−ホスホレン−1−オキシド等の公知のカルボジイミド化触媒の存在下で脱炭酸反応させることによって得られる。
前記ジイソシアネート化合物としては、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート及び脂環式ジイソシアネート、並びにそれらの混合物を用いることが可能である。当該ジイソシアネート化合物は、以下に限定されるものではないが、例えば、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートとの混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,6−ジイソプロピルフェニルイソシアネート及び1,3,5−トリイソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネートなどが挙げられる。そして、これらのジイソシアネート系化合物をカルボジイミド化することによって、末端に2つのイソシアネート基を有するポリカルボジイミド化合物が得られる。これらのうち、反応性向上の観点からジシクロヘキシルメタンカルボジイミドが好適に使用可能である。
末端に2つのイソシアネート基を有するポリカルボジイミド化合物に対し、さらにモノイソシアネート化合物を等モル量カルボジイミド化させる方法、またはポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルを等モル量反応させてウレタン結合を生成する方法などによって、末端にイソシアネート基を1つ有するポリカルボジイミド化合物が得られる。
前記モノイソシアネート化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヘキシルイソシアネート、フェニルイソシアネートやシクロヘキシルイソシアネート等が挙げられる。
前記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルやポリエチレングリコールモノエチルエーテルが挙げられる。
ポリカルボジイミド化合物の縮合度は1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましい。縮合度が1〜20の範囲内にある場合、良好な水溶液または水分散液が得られる。さらに、縮合度が1〜10の範囲内にある場合、一層良好な水溶液または水分散液が得られる。
また、前記集束剤としてのポリカルボジイミド化合物は、部分的にポリオールセグメントを有するポリカルボジイミド化合物であることが好ましい。ポリオールセグメントを有することにより、ポリカルボジイミド化合物が水溶化し易くなり、ガラス繊維の集束剤として一層好適に使用可能となる。
前記カルボジイミド化合物は、ジイソシアネート化合物を3−メチル−1−フェニル−3−ホスホレン−1−オキシド等の公知のカルボジイミド化触媒の存在下で脱炭酸反応させることによって得られる。
前記ジイソシアネート化合物としては、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート及び脂環式ジイソシアネート、並びにそれらの混合物を用いることが可能である。当該ジイソシアネート化合物は、以下に限定されるものではないが、例えば、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートとの混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,6−ジイソプロピルフェニルイソシアネート及び1,3,5−トリイソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネートなどが挙げられる。そして、これらのジイソシアネート系化合物をカルボジイミド化することによって、末端に2つのイソシアネート基を有するポリカルボジイミド化合物が得られる。これらのうち、反応性向上の観点からジシクロヘキシルメタンカルボジイミドが好適に使用可能である。
末端に2つのイソシアネート基を有するポリカルボジイミド化合物に対し、さらにモノイソシアネート化合物を等モル量カルボジイミド化させる方法、またはポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルを等モル量反応させてウレタン結合を生成する方法などによって、末端にイソシアネート基を1つ有するポリカルボジイミド化合物が得られる。
前記モノイソシアネート化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヘキシルイソシアネート、フェニルイソシアネートやシクロヘキシルイソシアネート等が挙げられる。
前記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルやポリエチレングリコールモノエチルエーテルが挙げられる。
前記集束剤としてのポリウレタン樹脂は、集束剤として一般的に用いられるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、m−キシリレンジイソシアナート(XDI)、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアナート)(HMDI)やイソホロンジイソシアナート(IPDI)等のイソシアネートと、ポリエステル系やポリエーテル系のジオールとから合成されるものが好適に使用できる。
前記集束剤としてのアクリル酸のホモポリマー(ポリアクリル酸)は、重量平均分子量が1,000〜90,000であることが好ましく、より好ましくは1,000〜25,000である。
前記集束剤としてのアクリル酸のポリマーは、アクリル酸とその他共重合性モノマーとのコポリマーであってもよい。
前記アクリル酸と共重合体を形成するモノマーとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、水酸基及び/又はカルボキシル基を有するモノマーのうち、アクリル酸、マレイン酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、クロトン酸、イソクロトン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸及びメサコン酸よりなる群から選択される1種以上が挙げられる(但し、アクリル酸のみの場合を除く)。上記モノマーのうちエステル系モノマーを1種以上有することが好ましい。
アクリル酸のポリマー(ホモポリマー及びコポリマーを共に含む)は、塩の形態であってもよい。アクリル酸のポリマーの塩としては、以下に限定されるものではないが、第一級、第二級または第三級のアミンが挙げられる。具体的には、以下に限定されるものではないが、トリエチルアミン、トリエタノールアミンやグリシンが挙げられる。中和度は、他の併用薬剤(シランカップリング剤など)との混合溶液の安定性向上や、アミン臭低減の観点から、20〜90%とすることが好ましく、40〜60%とすることがより好ましい。
塩の形態であるアクリル酸のポリマーの重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、3,000〜50,000の範囲であることが好ましい。(C)ガラス繊維の集束性向上の観点から、前記重量平均分子量は、3,000以上が好ましく、ポリアミド樹脂組成物の機械的特性向上の観点から、50,000以下が好ましい。
前記アクリル酸と共重合体を形成するモノマーとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、水酸基及び/又はカルボキシル基を有するモノマーのうち、アクリル酸、マレイン酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、クロトン酸、イソクロトン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸及びメサコン酸よりなる群から選択される1種以上が挙げられる(但し、アクリル酸のみの場合を除く)。上記モノマーのうちエステル系モノマーを1種以上有することが好ましい。
アクリル酸のポリマー(ホモポリマー及びコポリマーを共に含む)は、塩の形態であってもよい。アクリル酸のポリマーの塩としては、以下に限定されるものではないが、第一級、第二級または第三級のアミンが挙げられる。具体的には、以下に限定されるものではないが、トリエチルアミン、トリエタノールアミンやグリシンが挙げられる。中和度は、他の併用薬剤(シランカップリング剤など)との混合溶液の安定性向上や、アミン臭低減の観点から、20〜90%とすることが好ましく、40〜60%とすることがより好ましい。
塩の形態であるアクリル酸のポリマーの重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、3,000〜50,000の範囲であることが好ましい。(C)ガラス繊維の集束性向上の観点から、前記重量平均分子量は、3,000以上が好ましく、ポリアミド樹脂組成物の機械的特性向上の観点から、50,000以下が好ましい。
集束剤を含むガラス繊維は、上記の集束剤を公知の製造工程において、ローラー型アプリケーターなどの公知の方法を用いて、ガラス繊維に付与し、その後、乾燥処理を施し、連続的に反応させることにより得られる。
ガラス繊維は、繊維ストランドをロービングとしてそのまま使用してもよく、さらに切断工程を得て、チョップドガラスストランドとして使用してもよい。
集束剤は、ガラス繊維100質量%に対し、固形分率として0.2〜3質量%相当を付与(添加)することが好ましく、より好ましくは0.3〜2質量%付与(添加)する。
ガラス繊維の集束を維持する観点から、集束剤の添加量が、ガラス繊維100質量%に対し、固形分率として0.2質量%以上であることが好ましい。
一方、ポリアミド樹脂組成物の熱安定性向上の観点から、3質量%以下であることが好ましい。また、ストランドの乾燥処理は、切断工程後に行ってもよく、またはストランドの乾燥処理後に切断工程を実施してもよい。
ガラス繊維は、繊維ストランドをロービングとしてそのまま使用してもよく、さらに切断工程を得て、チョップドガラスストランドとして使用してもよい。
集束剤は、ガラス繊維100質量%に対し、固形分率として0.2〜3質量%相当を付与(添加)することが好ましく、より好ましくは0.3〜2質量%付与(添加)する。
ガラス繊維の集束を維持する観点から、集束剤の添加量が、ガラス繊維100質量%に対し、固形分率として0.2質量%以上であることが好ましい。
一方、ポリアミド樹脂組成物の熱安定性向上の観点から、3質量%以下であることが好ましい。また、ストランドの乾燥処理は、切断工程後に行ってもよく、またはストランドの乾燥処理後に切断工程を実施してもよい。
((D)添加剤)
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上述した(B)マグネシウム化合物や、(C)ガラス繊維といった、フィラー界面の(A)ポリアミド樹脂との接着性・密着性向上や、分散性向上、及び押出加工や成形加工時の流動性改良の観点から、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)(本明細書中、(D)添加剤、(D)成分、(D)と記載する場合がある。)を含有する。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上述した(B)マグネシウム化合物や、(C)ガラス繊維といった、フィラー界面の(A)ポリアミド樹脂との接着性・密着性向上や、分散性向上、及び押出加工や成形加工時の流動性改良の観点から、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)(本明細書中、(D)添加剤、(D)成分、(D)と記載する場合がある。)を含有する。
脂肪酸金属塩としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、モンタン酸マグネシウム、モンタン酸カリウム、モンタン酸リチウム、モンタン酸亜鉛、モンタン酸バリウム、モンタン酸アルミニウムなどの脂肪酸金属塩、およびその誘導体が挙げられる。その中でもステアリン酸カルシウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウムが成形加工時の流動性及び離型性の観点から好ましい。必要に応じて、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ステアレートなどのステアリン酸エステル、ミリスチン酸ミリスチルなどのミリスチン酸エステル、モンタン酸エステル、メタクリル酸ベヘニルなどのメタクリル酸エステル、ペンタエリスリトールモノステアレート、2−エチルヘキサン酸セチル、ヤシ脂肪酸メチル、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸イソプロピル、ミリスチン酸オクチルドデシル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸−2−エチルヘキシル、ステアリン酸イソトリデシル、カプリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、オレイン酸メチル、オレイン酸オクチル、オレイン酸ラウリル、オレイン酸オレイル、オレイン酸−2−エチルヘキシル、オレイン酸デシル、オレイン酸オクチドデシル、オレイン酸イソブチルなどの脂肪酸の一価アルコールエステル及びその誘導体を併用してもよい。
アミド基含有化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、エチレンビスステアリルアミド、エチレンビスオレイルアミド、N−ステアリルエルカミドなど挙げられる。その中でもN−ステアリルエルカミドがフィラーの分散性向上及び加工時の流動性改良効果の観点から好ましい。
無水マレイン酸基含有化合物としては、ポリアミド樹脂組成物の機械的物性向上及びフィラーの密着性向上の観点から、以下に限定されるものではないが、例えば、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体が挙げられる。
前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸や無水シトラコン酸が挙げられ、中でも無水マレイン酸が好ましい。
一方、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とは、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体とは異なる不飽和ビニル単量体をいい、以下に限定されるものではないが、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、2,3−ジクロロブタジエン、1,3−ペンタジエン、シクロオクタジエン、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレートが挙げられる。中でもスチレンやブタジエンが好ましい。
前記無水マレイン酸基含有化合物としては、これらの組み合わせの中でも、無水マレイン酸とブタジエンとの共重合体、無水マレイン酸とエチレンとの共重合体、及び無水マレイン酸とスチレンとの共重合体、並びにこれらの混合物よりなる群から選択される1種以上がより好ましい。
また、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体は、ポリアミド樹脂組成物の機械的物性向上の観点から、重量平均分子量が2,000以上であることが好ましく、より好ましくは10,000〜500,000であり、さらに好ましくは20,000〜500,000である。
前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸や無水シトラコン酸が挙げられ、中でも無水マレイン酸が好ましい。
一方、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とは、カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体とは異なる不飽和ビニル単量体をいい、以下に限定されるものではないが、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、2,3−ジクロロブタジエン、1,3−ペンタジエン、シクロオクタジエン、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレートが挙げられる。中でもスチレンやブタジエンが好ましい。
前記無水マレイン酸基含有化合物としては、これらの組み合わせの中でも、無水マレイン酸とブタジエンとの共重合体、無水マレイン酸とエチレンとの共重合体、及び無水マレイン酸とスチレンとの共重合体、並びにこれらの混合物よりなる群から選択される1種以上がより好ましい。
また、前記カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体と当該カルボン酸無水物含有不飽和ビニル単量体を除く不飽和ビニル単量体とを構成単位として含む共重合体は、ポリアミド樹脂組成物の機械的物性向上の観点から、重量平均分子量が2,000以上であることが好ましく、より好ましくは10,000〜500,000であり、さらに好ましくは20,000〜500,000である。
前記添加剤(D)の含有量は、ポリアミド樹脂(A)とマグネシウム化合物(B)とガラス繊維(C)との合計100質量部に対して0.1〜10質量部とし、0.1〜5質量部が好ましく、0.1〜3質量部がより好ましい。
添加剤(D)の含有量を0.1質量部以上とすることにより、加工時の流動性向上効果が得られ、10質量部以下とすることにより、加工時のガス発生量を抑制でき、実用上良好な押出加工工程を実施することができ、得られる成形品の外観性も良好なものとなる。
添加剤(D)の含有量を0.1質量部以上とすることにより、加工時の流動性向上効果が得られ、10質量部以下とすることにより、加工時のガス発生量を抑制でき、実用上良好な押出加工工程を実施することができ、得られる成形品の外観性も良好なものとなる。
(その他の成分)
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上述した(A)〜(D)成分の他に、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてさらに他の成分を含有することができる。
その他の成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、結晶核材等が挙げられる。
前記熱安定剤や酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール類、ヒンダードアミン、リン系化合物等が挙げられる。
前記難燃剤としては、環境を配慮した非ハロゲン系難燃剤の使用が好ましい。前記非ハロゲン系難燃剤としては、リン系難燃剤、窒素含有化合物(メラミン系、グアニジン系)、無機系化合物(硼酸塩、Mo化合物等)が挙げられる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上述した(A)〜(D)成分の他に、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてさらに他の成分を含有することができる。
その他の成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、結晶核材等が挙げられる。
前記熱安定剤や酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール類、ヒンダードアミン、リン系化合物等が挙げられる。
前記難燃剤としては、環境を配慮した非ハロゲン系難燃剤の使用が好ましい。前記非ハロゲン系難燃剤としては、リン系難燃剤、窒素含有化合物(メラミン系、グアニジン系)、無機系化合物(硼酸塩、Mo化合物等)が挙げられる。
〔ポリアミド樹脂組成物の製造方法〕
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の製造方法は、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリアミド樹脂(A)と、マグネシウム化合物(B)と、ガラス繊維(C)と、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)と、さらには必要に応じて各種添加物とを、一般的な押出機、例えば一軸押出機、二軸押出機、ロール混錬機、ブラベンダー等を用いて溶融混練する方法が挙げられる。
このとき、スタティックミキサーやダイナミックミキサーを併用することも効果的である。
混練状態を向上させるためには、二軸押出機を使用することが好ましい。
マグネシウム化合物(B)、ガラス繊維(C)、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)の添加方法としては、特に限定されるものではないが、押出機において、ホッパーから添加する方法や、サイドフィーダーを用いて添加する方法が挙げられる。
また、マグネシウム化合物(B)と、ガラス繊維(C)と、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)をマスターバッチ加工することで、成形時にベース樹脂で希釈して使用してもよい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の製造方法は、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリアミド樹脂(A)と、マグネシウム化合物(B)と、ガラス繊維(C)と、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)と、さらには必要に応じて各種添加物とを、一般的な押出機、例えば一軸押出機、二軸押出機、ロール混錬機、ブラベンダー等を用いて溶融混練する方法が挙げられる。
このとき、スタティックミキサーやダイナミックミキサーを併用することも効果的である。
混練状態を向上させるためには、二軸押出機を使用することが好ましい。
マグネシウム化合物(B)、ガラス繊維(C)、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)の添加方法としては、特に限定されるものではないが、押出機において、ホッパーから添加する方法や、サイドフィーダーを用いて添加する方法が挙げられる。
また、マグネシウム化合物(B)と、ガラス繊維(C)と、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)をマスターバッチ加工することで、成形時にベース樹脂で希釈して使用してもよい。
〔ポリアミド樹脂組成物の特性〕
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(A)と、マグネシウム化合物(B)と、ガラス繊維(C)と、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)とを、特定の質量比率で含有するものである。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、電気・電子部品への利用の観点から、電気絶縁性を有することが好ましい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物が電気絶縁性を有するものとするためには、本実施形態において用いるマグネシム化合物(B)が電気絶縁性を示す化合物であることが有効であり、好ましい電気絶縁性とは具体的に、体積抵抗率が10Ω・cm以上、好ましくは105Ω・cm以上、より好ましくは1010Ω・cm以上、さらに好ましくは1013Ω・cm以上である。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の熱伝導率は、目的とする最終製品の要求性能によって適宜設計すればよいが、ポリアミド樹脂組成物の熱伝導率を向上させ、最終製品の動作安定性と安全性の確保の観点から、1W/m・K以上であることが好ましく、1.5W/m・K以上であることがより好ましく、2W/m・K以上であることがさらに好ましい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物が、前記熱伝導率を有するものとするためには、本発明で用いられるマグネシウム化合物単体での熱伝導率が1W/m・K以上、好ましくは5W/m・K以上、より好ましくは10W/m・K以上、さらに好ましくは20W/m・K以上であることが有効である。
また、本実施形態のポリアミド樹脂組成物のシャルピー衝撃強度は、最終製品の落下等による破壊耐久性の観点から5kJ/m2以上であることが好ましく、7kJ/m2以上であることがより好ましく、10kJ/m2で以上であることがさらに好ましい。
このような熱伝導率、絶縁性、衝撃強度、及び耐水性を有するポリアミド樹脂組成物は、家電・OA機器分野、及び自動車分野などの、高放熱性や軽量化・省エネルギーが期待される分野に好適に用いることができる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(A)と、マグネシウム化合物(B)と、ガラス繊維(C)と、脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)とを、特定の質量比率で含有するものである。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、電気・電子部品への利用の観点から、電気絶縁性を有することが好ましい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物が電気絶縁性を有するものとするためには、本実施形態において用いるマグネシム化合物(B)が電気絶縁性を示す化合物であることが有効であり、好ましい電気絶縁性とは具体的に、体積抵抗率が10Ω・cm以上、好ましくは105Ω・cm以上、より好ましくは1010Ω・cm以上、さらに好ましくは1013Ω・cm以上である。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の熱伝導率は、目的とする最終製品の要求性能によって適宜設計すればよいが、ポリアミド樹脂組成物の熱伝導率を向上させ、最終製品の動作安定性と安全性の確保の観点から、1W/m・K以上であることが好ましく、1.5W/m・K以上であることがより好ましく、2W/m・K以上であることがさらに好ましい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物が、前記熱伝導率を有するものとするためには、本発明で用いられるマグネシウム化合物単体での熱伝導率が1W/m・K以上、好ましくは5W/m・K以上、より好ましくは10W/m・K以上、さらに好ましくは20W/m・K以上であることが有効である。
また、本実施形態のポリアミド樹脂組成物のシャルピー衝撃強度は、最終製品の落下等による破壊耐久性の観点から5kJ/m2以上であることが好ましく、7kJ/m2以上であることがより好ましく、10kJ/m2で以上であることがさらに好ましい。
このような熱伝導率、絶縁性、衝撃強度、及び耐水性を有するポリアミド樹脂組成物は、家電・OA機器分野、及び自動車分野などの、高放熱性や軽量化・省エネルギーが期待される分野に好適に用いることができる。
〔成形品〕
上述した本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、例えば、射出成形、圧縮成形、押出し成形、トランスファー成形、シート成形などの、通常公知の溶融成形法を用いて成形することにより、所望の成形品とすることができる。 本実施形態の成形品としては、以下に限定されるものではないが、例えば、半導体素子、抵抗体などの封止材料、コネクター、ソケット、リレー部品、コイルボビン、光ピックアップ、発振子、コンピュータ関連部品等の電気・電子部品、VTR、テレビ、アイロン、エアコン、ステレオ、掃除機、冷蔵庫、炊飯器、照明器具等の家庭電気製品部品、放熱シートやヒートシンク、ファンなどの電子部品からの熱を外部に逃すための放熱部材、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハウジングなど照明器具部品、コンパクトディスク、レーザーディスク(登録商標)、スピーカー等の音響製品部品、光ケーブル用フェルール、携帯電話機、固定電話機、ファクシミリ、モデム等の通信機器部品、分離爪、ヒータホルダー等の複写機、印刷機関連部品、インペラー、ファン歯車、ギヤ、軸受け、モーター部品及びケース等の機械部品、自動車用機構部品、エンジン部品、エンジンルーム内部品、電装部品、内装部品等の自動車部品、マイクロ波調理用鍋、耐熱食器等の調理用器具、航空機、宇宙機、宇宙機器用部品、センサー類部品等が挙げられる。また、電気絶縁性にも優れるため配線基板などに応用することもできる。
上述した本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、例えば、射出成形、圧縮成形、押出し成形、トランスファー成形、シート成形などの、通常公知の溶融成形法を用いて成形することにより、所望の成形品とすることができる。 本実施形態の成形品としては、以下に限定されるものではないが、例えば、半導体素子、抵抗体などの封止材料、コネクター、ソケット、リレー部品、コイルボビン、光ピックアップ、発振子、コンピュータ関連部品等の電気・電子部品、VTR、テレビ、アイロン、エアコン、ステレオ、掃除機、冷蔵庫、炊飯器、照明器具等の家庭電気製品部品、放熱シートやヒートシンク、ファンなどの電子部品からの熱を外部に逃すための放熱部材、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハウジングなど照明器具部品、コンパクトディスク、レーザーディスク(登録商標)、スピーカー等の音響製品部品、光ケーブル用フェルール、携帯電話機、固定電話機、ファクシミリ、モデム等の通信機器部品、分離爪、ヒータホルダー等の複写機、印刷機関連部品、インペラー、ファン歯車、ギヤ、軸受け、モーター部品及びケース等の機械部品、自動車用機構部品、エンジン部品、エンジンルーム内部品、電装部品、内装部品等の自動車部品、マイクロ波調理用鍋、耐熱食器等の調理用器具、航空機、宇宙機、宇宙機器用部品、センサー類部品等が挙げられる。また、電気絶縁性にも優れるため配線基板などに応用することもできる。
以下、本実施形態を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
〔評価方法〕
以下、実施例及び比較例で行った評価の方法について説明する。
((1)引張り強さ、引張り伸び)
後述する実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂組成物のペレットを、射出成形機(PS−40E:日精樹脂株式会社製)を用いて、ISO 3167に準拠し、多目的試験片A型の成形片を成形した。
その際、射出及び保圧の時間25秒、冷却時間15秒、金型温度80℃、溶融樹脂温度290℃に設定した。
得られた多目的試験片(A型)を用いて、ISO 527に準拠して、引張速度5mm/分で引張試験を行い、引張り強さ(MPa)、引張り伸び(%)を測定した。
以下、実施例及び比較例で行った評価の方法について説明する。
((1)引張り強さ、引張り伸び)
後述する実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂組成物のペレットを、射出成形機(PS−40E:日精樹脂株式会社製)を用いて、ISO 3167に準拠し、多目的試験片A型の成形片を成形した。
その際、射出及び保圧の時間25秒、冷却時間15秒、金型温度80℃、溶融樹脂温度290℃に設定した。
得られた多目的試験片(A型)を用いて、ISO 527に準拠して、引張速度5mm/分で引張試験を行い、引張り強さ(MPa)、引張り伸び(%)を測定した。
((2)シャルピー衝撃強度)
前記(1)で成形した多目的試験片(A型)を用いて、ISO 179に準拠して、ノッチ付シャルピー衝撃強度(kJ/m2)を測定した。
前記(1)で成形した多目的試験片(A型)を用いて、ISO 179に準拠して、ノッチ付シャルピー衝撃強度(kJ/m2)を測定した。
((3)熱伝導率)
熱伝導率λは、熱拡散率α、密度ρ、及び比熱Cpを下記方法により求め、その積として下記式(I)により算出した。
λ=αρCp・・・(I)
λ:熱伝導率(W/m・K)
α:熱拡散率(m2/sec)
ρ:密度(g/m3)
Cp:比熱(J/g・K)
熱拡散率αは、前記(1)で成形した試験片の樹脂流れ方向について、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置TC−7000(アルバック理工社製)を用い、レーザーフラッシュ法により測定した。
密度ρは、電子比重計ED−120T(ミラージュ貿易社製)を用いて測定した。
比熱Cpは、示差走査熱量計DSC−7(パーキンエルマー社製)を用い、昇温速度10℃/分の条件で測定した。
熱伝導率λは、熱拡散率α、密度ρ、及び比熱Cpを下記方法により求め、その積として下記式(I)により算出した。
λ=αρCp・・・(I)
λ:熱伝導率(W/m・K)
α:熱拡散率(m2/sec)
ρ:密度(g/m3)
Cp:比熱(J/g・K)
熱拡散率αは、前記(1)で成形した試験片の樹脂流れ方向について、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置TC−7000(アルバック理工社製)を用い、レーザーフラッシュ法により測定した。
密度ρは、電子比重計ED−120T(ミラージュ貿易社製)を用いて測定した。
比熱Cpは、示差走査熱量計DSC−7(パーキンエルマー社製)を用い、昇温速度10℃/分の条件で測定した。
((4)耐水性、絶縁性)
上記(1)で成形した多目的試験片(A型)を用いて、ISO 62に準拠して、80℃×95%RH×100hrの条件下で吸水処理を行った後、ASTM D−257に準拠して体積抵抗率を測定した。
前記吸水処理後の測定値と、前記吸水処理前の初期値との差異が102Ωcm未満の場合を○、102Ωcm以上を×とした。
上記(1)で成形した多目的試験片(A型)を用いて、ISO 62に準拠して、80℃×95%RH×100hrの条件下で吸水処理を行った後、ASTM D−257に準拠して体積抵抗率を測定した。
前記吸水処理後の測定値と、前記吸水処理前の初期値との差異が102Ωcm未満の場合を○、102Ωcm以上を×とした。
本発明の実施例と比較例で用いた原料を以下に示す。
(1.ポリアミド樹脂)
<1−1> ポリアミド66(以下、「PA66」と略記する)として、商品名:レオナ(登録商標)1300(旭化成ケミカルズ社製、融点:260℃)を用いた。
<1−2> ポリアミド612(以下、「PA612」と略記する)として、商品名:レオナ(登録商標)4100(旭化成ケミカルズ社製、融点220℃)を用いた。
(1.ポリアミド樹脂)
<1−1> ポリアミド66(以下、「PA66」と略記する)として、商品名:レオナ(登録商標)1300(旭化成ケミカルズ社製、融点:260℃)を用いた。
<1−2> ポリアミド612(以下、「PA612」と略記する)として、商品名:レオナ(登録商標)4100(旭化成ケミカルズ社製、融点220℃)を用いた。
<1−3> 脂環族ポリアミド(以下、「PA−C」と略記する)として、以下の製造例により得られたポリアミドペレット(融点325℃)を用いた。
[製造例]
原料(a):1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(以下、「CHDA」と略記)
・商品名:1,4−CHDA HPグレード(トランス体/シス体(モル比)=25/75)(イーストマンケミカル社製)
原料(b):2−メチルペンタメチレンジアミン(以下、「2MPD」と略記)
・商品名:2−メチル−1,5−ジアミノペンタン(東京化成工業社製)
重合方法:
CHDA896g(5.20モル)、及び(b)2MPD604g(5.20モル)を蒸留水1500gに溶解させ、原料モノマーの等モル50質量%均一水溶液を調製した。
前記均一水溶液に、2MPD15g(0.13モル)を追添した。得られた水溶液を内容積5.4Lのオートクレーブ(日東高圧製)に仕込み、液温(内温)が50℃になるまで保温して、オートクレーブ内を窒素置換した。
オートクレーブの槽内の圧力が、ゲージ圧として(以下、槽内の圧力は全てゲージ圧として表記する。)、約2.5kg/cm2になるまで、液温を約50℃から加熱を続けた(この系での液温は約145℃であった。)。
槽内の圧力を約2.5kg/cm2に保つため、水を系外に除去しながら、加熱を続けて、水溶液の濃度が約75%になるまで濃縮した(この系での液温は約160℃であった。)。
水の除去を止め、槽内の圧力が約30kg/cm2になるまで加熱を続けた(この系での液温は約245℃であった。)。
槽内の圧力を約30kg/cm2に保つため、水を系外に除去しながら、最終温度−50℃になるまで加熱を続けた。
液温が最終温度−50℃(ここでは300℃)まで上昇した後に、加熱は続けながら、槽内の圧力が大気圧(ゲージ圧は0kg/cm2)になるまで120分ほどかけながら降圧した。
その後、樹脂温度(液温)の最終温度が約350℃になるようにヒーター温度を調整した。
樹脂温度はその状態のまま、槽内を真空装置で400torrの減圧下に30分維持した。
その後、窒素で加圧し、下部紡口(ノズル)からストランド状にし、水冷、カッティングを行いペレット状で排出して、ポリアミド樹脂を得た。
[製造例]
原料(a):1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(以下、「CHDA」と略記)
・商品名:1,4−CHDA HPグレード(トランス体/シス体(モル比)=25/75)(イーストマンケミカル社製)
原料(b):2−メチルペンタメチレンジアミン(以下、「2MPD」と略記)
・商品名:2−メチル−1,5−ジアミノペンタン(東京化成工業社製)
重合方法:
CHDA896g(5.20モル)、及び(b)2MPD604g(5.20モル)を蒸留水1500gに溶解させ、原料モノマーの等モル50質量%均一水溶液を調製した。
前記均一水溶液に、2MPD15g(0.13モル)を追添した。得られた水溶液を内容積5.4Lのオートクレーブ(日東高圧製)に仕込み、液温(内温)が50℃になるまで保温して、オートクレーブ内を窒素置換した。
オートクレーブの槽内の圧力が、ゲージ圧として(以下、槽内の圧力は全てゲージ圧として表記する。)、約2.5kg/cm2になるまで、液温を約50℃から加熱を続けた(この系での液温は約145℃であった。)。
槽内の圧力を約2.5kg/cm2に保つため、水を系外に除去しながら、加熱を続けて、水溶液の濃度が約75%になるまで濃縮した(この系での液温は約160℃であった。)。
水の除去を止め、槽内の圧力が約30kg/cm2になるまで加熱を続けた(この系での液温は約245℃であった。)。
槽内の圧力を約30kg/cm2に保つため、水を系外に除去しながら、最終温度−50℃になるまで加熱を続けた。
液温が最終温度−50℃(ここでは300℃)まで上昇した後に、加熱は続けながら、槽内の圧力が大気圧(ゲージ圧は0kg/cm2)になるまで120分ほどかけながら降圧した。
その後、樹脂温度(液温)の最終温度が約350℃になるようにヒーター温度を調整した。
樹脂温度はその状態のまま、槽内を真空装置で400torrの減圧下に30分維持した。
その後、窒素で加圧し、下部紡口(ノズル)からストランド状にし、水冷、カッティングを行いペレット状で排出して、ポリアミド樹脂を得た。
<1−4> ポリアミド46(以下、「PA46」と略記する)として、商品名:stanyl TW300(DSM社製、融点295℃)を用いた。
(2.マグネシウム化合物)
<2−1> 酸化マグネシウム(以下、「MgO」と略記する)として、商品名:RF−10C(宇部マテリアルズ社製、平均粒径10μm)を用いた。
<2−2> 珪酸マグネシウム(以下、「珪酸Mg」と略記する)として、サンプル名:伝熱6(住友大阪セメント社製、平均粒径3μm)を用いた。
<2−1> 酸化マグネシウム(以下、「MgO」と略記する)として、商品名:RF−10C(宇部マテリアルズ社製、平均粒径10μm)を用いた。
<2−2> 珪酸マグネシウム(以下、「珪酸Mg」と略記する)として、サンプル名:伝熱6(住友大阪セメント社製、平均粒径3μm)を用いた。
(3.ガラス繊維)
<3−1> 円形断面を有するガラス繊維(以下、「GF」と略記する)として、商品名:ECS 03T−275H(日本電気硝子社製)を用いた。
<3−1> 円形断面を有するガラス繊維(以下、「GF」と略記する)として、商品名:ECS 03T−275H(日本電気硝子社製)を用いた。
(4.添加剤)
<4−1> 脂肪酸金属塩であるモンタン酸カルシウム(以下、「CaW2」と略記する)として、商品名:CaV102(クラリアント社製)を用いた。
<4−2> アミド基含有化合物であるエチレンビスステアリルアミド(以下、「EBS」と略記する)として、商品名:アーモワックスEBS(ライオン社製)を用いた。
<4−1> 脂肪酸金属塩であるモンタン酸カルシウム(以下、「CaW2」と略記する)として、商品名:CaV102(クラリアント社製)を用いた。
<4−2> アミド基含有化合物であるエチレンビスステアリルアミド(以下、「EBS」と略記する)として、商品名:アーモワックスEBS(ライオン社製)を用いた。
〔実施例1〕
二軸押出機(コペリオン社製:ZSK−26MS、スクリュ径26mm、L/D(押出機のシリンダーの長さ/押出機のシリンダー径)=48)の主ホッパーに、ポリアミド66樹脂(PA66)40質量部と酸化マグネシウム(MgO)60質量部とモンタン酸カルシウム(CaW2)0.273質量部をドライブレンドした物を供給し、290℃で溶融した。
途中、サイドフィーダーよりガラス繊維(GF)10質量部を供給し、十分に溶融混練し、ストランド状に押出して冷却固化した後、ペレット状に切断し、ポリアミド樹脂組成物を得た。
得られたポリアミド樹脂組成物のペレットの水分が800ppm以下になるように乾燥処理を施した後、前記〔評価方法〕に従い、溶融樹脂温度290℃、金型温度80℃で成形し、評価用の成形片を得、各評価を行った。
評価結果を下記表1に示す。
二軸押出機(コペリオン社製:ZSK−26MS、スクリュ径26mm、L/D(押出機のシリンダーの長さ/押出機のシリンダー径)=48)の主ホッパーに、ポリアミド66樹脂(PA66)40質量部と酸化マグネシウム(MgO)60質量部とモンタン酸カルシウム(CaW2)0.273質量部をドライブレンドした物を供給し、290℃で溶融した。
途中、サイドフィーダーよりガラス繊維(GF)10質量部を供給し、十分に溶融混練し、ストランド状に押出して冷却固化した後、ペレット状に切断し、ポリアミド樹脂組成物を得た。
得られたポリアミド樹脂組成物のペレットの水分が800ppm以下になるように乾燥処理を施した後、前記〔評価方法〕に従い、溶融樹脂温度290℃、金型温度80℃で成形し、評価用の成形片を得、各評価を行った。
評価結果を下記表1に示す。
〔実施例2、3〕、〔比較例1〕
ポリアミド樹脂(A)、マグネシウム化合物(B)、ガラス繊維(C)、添加剤(D)をそれぞれ下記表1に示す種類と量に変えた。その他の条件は実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を製造した。評価結果を下記表1に示す。
ポリアミド樹脂(A)、マグネシウム化合物(B)、ガラス繊維(C)、添加剤(D)をそれぞれ下記表1に示す種類と量に変えた。その他の条件は実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を製造した。評価結果を下記表1に示す。
〔実施例4〕、〔比較例2〜3〕
ポリアミド樹脂(A)、マグネシウム化合物(B)、ガラス繊維(C)、添加剤(D)をそれぞれ下記表1に示す種類と量に変えた。
なお、前記〔評価方法〕において、溶融混練時の溶融温度を330℃、成形時の溶融樹脂温度を330℃、金型温度を120℃に変えて成形し、評価用の成形片を得た。
その他の条件は、実施例と1と同様としてポリアミド樹脂組成物を製造した。
評価結果を下記表1に示す。
ポリアミド樹脂(A)、マグネシウム化合物(B)、ガラス繊維(C)、添加剤(D)をそれぞれ下記表1に示す種類と量に変えた。
なお、前記〔評価方法〕において、溶融混練時の溶融温度を330℃、成形時の溶融樹脂温度を330℃、金型温度を120℃に変えて成形し、評価用の成形片を得た。
その他の条件は、実施例と1と同様としてポリアミド樹脂組成物を製造した。
評価結果を下記表1に示す。
表1中、(A)ポリアミド樹脂、(B)マグネシウム化合物の量は、相対質量(質量部)を表す。
(C)ガラス繊維の量は、前記(A)+(B)=100質量部としたときの、相対質量(質量部)を表す。
(D)添加剤の量は、前記(A)+(B)+(C)=100質量部としたときの、相対質量(質量部)を表す。
(C)ガラス繊維の量は、前記(A)+(B)=100質量部としたときの、相対質量(質量部)を表す。
(D)添加剤の量は、前記(A)+(B)+(C)=100質量部としたときの、相対質量(質量部)を表す。
表1に示すように、実施例1〜4によれば、機械的物性、耐衝撃性、熱伝導率、耐水性、絶縁性に優れたポリアミド樹脂組成物が得られた。
比較例1は、マグネシウム化合物(B)の配合比率が多すぎるため、得られたポリアミド樹脂組成物は非常に脆く、機械的物性、耐衝撃性は低いものであった。更には、ポリアミド樹脂と配合したフィラー(マグネシウム化合物(B)及びガラス繊維(C))との密着性も不十分のため、吸水処理後の絶縁性も悪化した。
比較例2では、ガラス繊維(C)、添加剤(D)を配合していないため、押出加工が困難であり、ポリアミド樹脂とマグネシウム化合物(B)との密着性が悪くなり、得られたポリアミド樹脂組成物の機械的物性、耐衝撃性、耐水性は低いものであった。
比較例3では、ガラス繊維(C)の配合比率が多すぎるため、得られたポリアミド樹脂組成物は成形性が悪化し、成形品表面に繊維が浮き出て外観が悪化し、また吸水処理後の絶縁性が大幅に悪化した。
比較例1は、マグネシウム化合物(B)の配合比率が多すぎるため、得られたポリアミド樹脂組成物は非常に脆く、機械的物性、耐衝撃性は低いものであった。更には、ポリアミド樹脂と配合したフィラー(マグネシウム化合物(B)及びガラス繊維(C))との密着性も不十分のため、吸水処理後の絶縁性も悪化した。
比較例2では、ガラス繊維(C)、添加剤(D)を配合していないため、押出加工が困難であり、ポリアミド樹脂とマグネシウム化合物(B)との密着性が悪くなり、得られたポリアミド樹脂組成物の機械的物性、耐衝撃性、耐水性は低いものであった。
比較例3では、ガラス繊維(C)の配合比率が多すぎるため、得られたポリアミド樹脂組成物は成形性が悪化し、成形品表面に繊維が浮き出て外観が悪化し、また吸水処理後の絶縁性が大幅に悪化した。
以上のことから、本実施形態によれば、機械的物性、耐衝撃性、熱伝導性、耐水性及び絶縁性に優れ、自動車部品や各種電子部品などに好適に適用可能なポリアミド樹脂組成物が得られた。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、電気・電子部品として、産業上の利用可能性を有する。
Claims (6)
- ポリアミド樹脂(A)と、
マグネシウム化合物(B)と、
ガラス繊維(C)と、
脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)と、
を、含有し、
前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との質量比(A/B)が30/70〜60/40であり、
前記ガラス繊維(C)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)との合計100質量部に対して5〜20質量部であり、
前記脂肪酸金属塩、アミド基含有化合物、及び無水マレイン酸基含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の添加剤(D)の含有量が、前記ポリアミド樹脂(A)と前記マグネシウム化合物(B)と前記ガラス繊維(C)との合計100質量部に対して0.1〜10質量部であるポリアミド樹脂組成物。 - 電気絶縁性を有し、熱伝導率が1W/m・K以上、シャルピー衝撃強度が5kJ/m2以上である、請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
- ポリアミド樹脂(A)のアミド基濃度(アミド基量/ポリアミド樹脂のポリマー構成単位分子量)が0.40未満である、請求項1又は2に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記マグネシウム化合物(B)が、酸化マグネシウム、珪酸マグネシウム及びこれらの混合物からなる群より選ばれるいずれかである、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記マグネシウム化合物(B)の平均1次粒子径が1〜100μmである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1乃至5のいずれかに一項に記載のポリアミド樹脂組成物を含む成形品。
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- 2013-08-16 JP JP2013169180A patent/JP2015036415A/ja active Pending
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