JP2016053150A - ポリアミド樹脂組成物及びポリアミド樹脂の耐熱老化性向上方法 - Google Patents

ポリアミド樹脂組成物及びポリアミド樹脂の耐熱老化性向上方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 ポリアミド樹脂に、200℃程度の高温環境に耐える耐熱老化性を、簡便に安定的に付与できる耐熱老化性向上方法、及びこれにより得られる耐熱老化性に優れ、かつ機械的物性に優れたポリアミド樹脂組成物を提供する。【解決手段】 ポリアミド樹脂100質量部に下記一般組成式(1)の金属シアン化物塩を0.5〜20質量部含有することを特徴とするポリアミド樹脂組成物。一般組成式(1) ・・・ Ax[M(CN)y](一般組成式(1)中、Mは、周期表の第5〜10族かつ第4〜6周期の遷移金属元素のうちの少なくとも1種、Aは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも1種、yは、3〜6の整数、xは、(y−m)/aで求められる数である。ここで、mはMの価数、aはAの価数である。)【選択図】 なし

Description

本発明は、耐熱老化性の優れたポリアミド樹脂組成物、及びポリアミド樹脂の耐熱老化性の向上方法に関する。
ポリアミド樹脂は、機械的特性を始めとして、耐薬品性及び成形加工性などに優れた特性を有するため、従来より自動車部品、電気電子部品、工業機械部品などの各種部品に広く利用されている。ポリアミド樹脂は、比較的耐熱老化性に優れる部類の樹脂ではあるが、熱及び光の作用による劣化は不可避であり、耐熱老化性向上法として、ハロゲン化銅、ハロゲン化カリウム、オキサゾール化合物などを熱安定剤として添加する方法が古くから知られている(例えば、特許文献1)。
これらの技術により、ポリアミド樹脂は、自動車部品や電気、電子部品の分野において、140℃程度の高温環境下に曝される用途の部品に用いられている。
しかしながら、例えば自動車のエンジンルームに関して、近年、エンジン出力の増加、部品の高密度化などに伴い、エンジンルーム内の環境温度が高くなり、これまでにない耐熱老化性が求められるようになっている。
これに対して、ポリアミドに微粒元素鉄を配合する方法(特許文献2)、ポリアミドに微粒分散化金属粉末を配合する方法(特許文献3)、融点が異なる2種類のポリアミド混合物に銅化合物と酸化鉄を配合する方法(特許文献4)、沃化銅と沃化カリウムなどの熱安定剤と四三酸化鉄(酸化鉄(II)を含む)などの複合酸化物とを配合する方法(特許文献5)などが提案され、200℃程度の高温環境下でも耐熱老化性に優れているとされている。
しかしながら、特許文献2や3の方法では、組成物の製造中に発火する危険性があり製造が容易でなく、特許文献4の方法では、非常に限定された組成でしか効果が発現しない欠点があり、特許文献5の方法では、耐熱老化性や機械的強度の安定性、再現性が劣ることがあり、それぞれ改善の余地があるのが現状である。
特公平7−47690号公報 特表2006−528260号公報 特表2008−527127号公報 特表2008−527129号公報 特開2010−270318号公報
ポリアミド樹脂に、200℃程度の高温環境に耐える耐熱老化性を、簡便に安定的に付与できる耐熱老化性向上方法、さらにこれにより得られる耐熱老化性に優れ、かつ機械的物性に優れたポリアミド樹脂組成物を提供する。
本発明者は上述の問題を解決するため鉄などの遷移金属化合物について鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達した。
即ち本発明は、以下の通りである。
[1] ポリアミド樹脂100質量部に下記一般組成式(1)の金属シアン化物塩を0.5〜20質量部含有することを特徴とするポリアミド樹脂組成物。
一般組成式(1) ・・・ A[M(CN)
(一般組成式(1)中、Mは、周期表の第5〜10族かつ第4〜6周期の遷移金属元素のうちの少なくとも1種、Aは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも1種、yは、3〜6の整数、xは、(y−m)/aで求められる数である。ここで、mはMの価数、aはAの価数である。)
[2] 前記一般組成式(1)のMが鉄である[1]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[3] 前記一般組成式(1)の金属シアン化物塩が、ヘキサシアノ鉄(II)酸アルカリ金属塩、及びヘキサシアノ鉄(III)酸アルカリ金属塩から選ばれる1種以上である[1]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[4] 銅化合物を、ポリアミド樹脂100質量部に対し、銅として0.0001〜1質量部含有する[1]〜[3]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
[5] ポリアミド樹脂100質量部に下記一般組成式(1)の金属シアン化物塩を0.5〜20質量部含有させることを特徴とするポリアミド樹脂の耐熱老化性向上方法。
一般組成式(1) ・・・ A[M(CN)
(一般組成式(1)中、Mは、周期表の第5〜10族かつ第4〜6周期の遷移金属元素のうちの少なくとも1種、Aは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも1種、yは、3〜6の整数、xは、(y−m)/aで求められる数である。ここで、mはMの価数、aはAの価数である。)
本発明によれば、特定の化合物を配合するという簡便な方法で、ポリアミド樹脂に200℃程度の高温環境下での耐熱老化性を長期にわたり安定的に向上させることができ、また得られたポリアミド樹脂組成物は、優れた耐熱老化性や機械的物性を有する。
以下に本発明を具体的に説明する。
本発明におけるポリアミド樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、環状ラクタムの開環重合物、アミノカルボン酸の重縮合物、二塩基酸とジアミンとの重縮合物、これらの共重合物などが挙げられ、具体的にはポリカプロアミド(ポリアミド6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ポリアミド66)、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セバカミド(ポリアミド610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ポリアミド612)、ポリ−ラウリルラクタム(ポリアミド12)、ポリ−11−アミノウンデカン酸(ポリアミド11)等の脂肪族ポリアミド、ポリ(メタキシレンアジパミド)(以下MXD・6と略す)、ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)(以下6Tと略す)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)(以下6Iと略す)、ポリ(ノナメチレンテレフタルアミド)(以下9Tと略す)、ポリ(テトラメチレンイソフタルアミド)(以下4Iと略す)などの脂肪族−芳香族ポリアミド、およびこれらの共重合体や混合物を挙げることができる。特に本発明に好適なポリアミドとしてはポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド6/66共重合体、ポリアミド66/6T共重合体、ポリアミド6T/12共重合体、ポリアミド6T/11共重合体、ポリアミド6T/6I共重合体、ポリアミド6T/6I/12共重合体、ポリアミド6T/610共重合体、ポリアミド6T/6I/6共重合体を挙げることができる。
このようなポリアミド樹脂の分子量は特に制限はないが、98%(98質量%)硫酸中、濃度1質量%、25℃で測定する相対粘度が1.7〜4.5のポリアミド樹脂を使用することが好ましい。ポリアミド樹脂の相対粘度は、より好ましくは、2.0〜4.0、さらに好ましくは2.0〜3.5である。
本発明における金属シアン化物塩とは、下記一般組成式(1)で示されるものである。
一般組成式(1) ・・・ A[M(CN)
(一般組成式(1)中、Mは、周期表の第5〜10族かつ第4〜6周期の遷移金属元素のうちの少なくとも1種、Aは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも1種、yは、3〜6の整数、xは、(y−m)/aで求められる数である。ここで、mはMの価数、aはAの価数である。)
金属シアン化物塩は、水和物であっても構わない。
上記一般組成式(1)におけるMは、周期表の第5〜10族かつ第4〜6周期の遷移金属元素のうちの少なくとも1種であり、好ましい金属元素として、Fe、Co、Cr、Mn、Ir、Rh、Ru、V、Niが挙げられる。金属元素の価数も考慮すると、Fe(II)、Fe(III)、Co(III)、Cr(III)、Mn(II)、Mn(III)、Ir(III)、Rh(III)、Ru(II)、V(IV)、V(V)、Co(II)、Ni(II)、Cr(II)が好ましく、より好ましくはCo(II)、Co(III)、Fe(II)、Fe(III)、Cr(III)、Ir(III)、Ni(II)であり、特に好ましくは、Fe(II)、Fe(III)である。2種以上の金属が、金属シアン化物塩に存在してよい(例えば、ヘキサシアノコバルト(II)鉄(II)酸カリウム)。Aは、アルカリ金属(例えば、Li、Na、K)及びアルカリ土類金属(例えば、Ca、Ba)のうちの少なくとも1種である。yは、3〜6の整数で、xは、金属シアン化物塩が全体的に電気的な中性になるように選択される。つまり、xは、(y−m)/aで求められる数(ここで、mはMの価数、aはAの価数)となる。特に、yは、Mの配位数に対応し、4〜6が好ましく、6であることが特に好ましい。
本発明で使用できる金属シアン化物塩の例は、限定されないが、ヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム、ヘキサシアノ鉄(II)酸ナトリウム、ヘキサシアノ鉄(III)酸ナトリウム、ヘキサシアノコバルト(III)酸カリウム、ヘキサシアノコバルト(III)酸ナトリウム、ヘキサシアノルテニウム(II)酸カリウム、ヘキサシアノコバルト(III)酸カルシウム、テトラシアノニッケル(II)酸カリウム、ヘキサシアノクロム(III)酸カリウム、ヘキサシアノイリジウム(III)酸カリウム、ヘキサシアノ鉄(II)酸カルシウム、ヘキサシアノコバルト(II)酸カリウム、およびヘキサシアノコバルト(III)酸リチウムが好ましく、より好ましくは取り扱い性、安全性の点で、ヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム、ヘキサシアノ鉄(II)酸ナトリウム、ヘキサシアノ鉄(III)酸ナトリウムである。
本発明において、前記金属シアン化物塩の配合量は、ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.5〜20質量部である。金属シアン化物塩の配合量は、好ましくは0.5〜15質量部、より好ましくは1〜13質量部、さらに好ましくは1〜12質量部、特に好ましくは1.5〜12質量部である。
0.5質量未満では、耐熱老化性の発現効果がほとんどなく、20質量部を超えても、耐熱老化性の発現効果がさらに増大することはない。前記金属シアン化物塩は、20質量部以下であれば、金属粒子や金属酸化物粒子などとは異なり機械的特性への悪影響は少なく、特にガラス繊維強化組成物においてもガラス繊維の破損を抑制できるため、機械的特性を低下させることはほとんどない。
金属シアン化物塩が水和物の場合、この配合量は、水和水も含めた化合物としての質量で考える。
本発明における前記金属シアン化物塩の耐熱老化性向上効果が発現する理由については明確ではないが、前記金属シアン化物塩が組成物の表層付近でポリアミド樹脂と相互作用することにより、酸素の透過を抑制するバリア効果を発揮するためではないかと考えられる。
また、本発明で用いる金属シアン化物塩は、従来用いられてきた耐熱老化性化合物である酸化鉄のような鉄化合物に比べて、配合後のポリアミド樹脂組成物の機械物性の低下を抑制できる。酸化鉄は鉱物の中でも金属酸化物であり、モース硬度が6と非常に固く、ガラス繊維を含むポリアミド樹脂組成物では、ガラス繊維を破損するために機械物性が低下する。一方、金属シアン化物塩は鉱物では無いため、ガラス繊維を含むポリアミド樹脂組成物では、ガラス繊維を破損しないため機械物性に優れる。
本発明においては、前記の金属シアン化物塩以外に、公知の熱安定剤も併用して使用することができる。
本発明で用いることができる銅化合物としては、酢酸銅、沃化銅、臭化銅、塩化銅、フッ化銅、ラウリン酸銅、ステアリン酸銅等を挙げることができる。これらの銅化合物は単独で用いても良く、また併用しても良い。酢酸銅、沃化銅、臭化銅、塩化銅が好ましく、臭化第二銅が特に好ましく使用される。銅化合物の添加量は、ポリアミド樹脂100質量部に対して、銅化合物中の銅として0.0001〜1質量部である。0.0001質量部未満では、高温雰囲気かつ紫外線照射下のより厳しい環境下における変色防止効果が不十分であり、1質量部より多いと、前記の厳しい環境下における変色防止の効果が頭打ちになり、さらには金型や押出し機や成形機のスクリュー、シリンダー等を腐蝕する等の問題を発生する懸念がある。より好ましい添加量は、0.0005〜1質量部であり、さらに好ましい添加量は、0.005〜0.2質量部である。
また、銅化合物を添加する場合には、沃化カリウム、臭化カリウム等のハロゲン化アルカリ金属化合物を併用することが好ましい。併用により、銅の析出を防止することができる。銅化合物の添加方法としては、ポリアミド樹脂の製造の任意の段階において添加しても良く、その添加方法は限定されない。例えば、ポリアミドの原料塩水溶液に添加する方法、溶融重合の途中で溶融ポリアミド中に注入添加する方法、重合を終了して造粒したポリアミドペレットと該銅化合物の粉体またはマスターバッチをブレンドした後に押出し機や成形機等を用いて溶融混練する方法等のいずれであっても良い。
さらに、本発明においてには、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤などの酸化防止剤、光安定剤といった補助安定剤を配合することができる。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネート、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6ートリス(3,5,−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ベンジルベンゼン、1,3,5−トリス(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルベンジル)−s−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン、エチレングリコール−ビス〔3,3−ビス(3’−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)ブチレート〕、テトラキス〔メチレン−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〕メタン、3,9−ビス〔2−{3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル〕2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、1,6−ヘキサンジオール−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〕、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、N,N’−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〕ヒドラジン、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)テレフタレート、1,3,5−トリス〔(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシエチル〕イソシアヌレート、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−ヒドロキシ−ヒドロシンナアミド)、および2,2−ビス〔4−{2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナモイルオキシ)}エトキシフェニル〕プロパンを挙げることができる。
これらの化合物は単独で、あるいは組み合わせて使用することができる。このようなヒンダードフェノール系酸化防止剤の中でも、2官能以上のフェノールが好ましく、3,9−ビス〔2−{3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル〕2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシシンナムアミド)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタンおよびn−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネート、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕が特に好ましく、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕(IRGANOX245)などのセミヒンダードタイプが変色しにくさの点で好ましい。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤を配合する場合、その配合量は、ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.05〜3質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜2質量部である。0.05質量部未満では、熱変色防止効果が不十分であり、一方、3質量部を超えると、効果が飽和に達したり、成形品表面へのブルーミングが生じることがある。
リン系酸化防止剤としては、無機系及び有機系のリン系酸化防止剤から選ばれる少なくとも一種である。無機リン系酸化防止剤としては、次亜リン酸ナトリウムなどの次亜リン酸塩、亜リン酸塩などが挙げられる。
有機リン系酸化防止剤としては、ホスファイト系の市販されている有機リン系酸化防止剤を用いることができるが、熱分解でリン酸を生成しない有機系リン含有化合物が好ましい。かかる有機系リン含有化合物としては、トリフェニルフォスファイト、ジフェニルイソデシルフォスファイト、トリスノニルフォスファイト、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド(HCA)、10−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド、10−デシルキシ−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイドなどを挙げることができる。
リン系酸化防止剤を配合する場合、その配合量は、ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.05〜3質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜2質量部である。0.05質量部未満では、熱変色防止効果が不十分であり、一方、3質量部を超えると、成形品にフラッシュが生じることがある。
本発明では、無機系及び有機系のリン系酸化防止剤を併用すると、酸化防止剤の配合量を少なくすることができるので好ましい。
本発明で用いることができるアミン系酸化防止剤としては、琥珀酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンとの重縮合物、ポリ〔〔6−(1,1,3,3−テトラブチル)イミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル〕ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミル〕〕、2−n−ブチルマロン酸のビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)エステル、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミンと1,2−ジブロモエタンとの重縮合物、ポリ〔(N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミン)−(4−モノホリノ−1,3,5−トリアジン−2,6−ジイル)−ビス(3,3,5,5−テトラミチルピペラジノン)〕、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ドデシル−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、トリス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−ドデシル−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、1,6,11−トリス〔{4,6−ビス(N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン−4−イル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2−イル)アミノ}ウンデカン、1−〔2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2,2,6,6−テトロメチルピペリジン、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,3,8−トリアザスピロ〔4,5〕ウンデカン−2,4−ジオン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン−2,4−ビス〔N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ〕−6−クロロ−1,3,5−トリアジン縮合物などを挙げることができる。また、第2級アリールアミンもアミン系酸化防止剤として挙げることができる。第2級アリールアミンとは、窒素原子に化学結合した炭素ラジカル2個を含有するアミン化合物であって、少なくとも1つ、好ましくは両方の炭素ラジカルが芳香族である、アミン化合物を意味する。
適切な第2級アリールアミンの例としては、Uniroyal Chemical Company,Middlebury,Conn.からNaugard445として市販されている4,4’−ジ(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン;Uniroyal Chemical CompanyからAminoxとして市販されているジフェニルアミンとアセトンの反応の第2級アリールアミン縮合生成物;Uniroyal Chemical CompanyからNaugard SAとして市販されているパラ−(パラトルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンが挙げられる。他の適切な第2級アリールアミンとしては、ICI Rubber Chemicals,Calcutta,Indiaから入手可能なN,N’−ジ−(2−ナフチル)−p−フェニレンジアミンが挙げられる。他の適切な第2級アリールアミンとしては、4,4’−ビス(α,α’−t−オクチル)ジフェニルアミン、4,4’−ビス(α−メチルベンズヒドリル)ジフェニルアミンなどが挙げられる。
アミン系酸化防止剤を配合する場合、その配合量は、ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.05〜3質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜2質量部である。0.05質量部未満では、熱変色防止効果が不十分であり、一方、3質量部を超えると、効果が飽和に達したり、成形品表面へのブルーミングが生じることがある。
本発明において用いることができる硫黄系酸化防止剤としては、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル、ジミリスチル−3,3’−チオジウロピオン酸エステル、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル、ラウリルステアリル−3,3’−チオジプロピオン酸エステル、ジラウリルチオジプロピオネート、ジオクタデシルサルファイド、ペンタエリストリール−テトラ(β−ラウリル−チオプロピオネート)エステル、ジチオカルバミン酸系ジメチルジチオカルバミン酸及びその金属塩、ジエチルジチオカルバミン酸及びその金属塩、ジブチルジチオカルバミン酸及びその金属塩、エチルフェニルジチオカルバミン酸及びその金属塩などが挙げられ、金属塩としては、亜鉛塩、ニッケル塩、テルル塩などを挙げることができる。
硫黄系酸化防止剤を配合する場合、その配合量は、ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.05〜3質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜2質量部である。0.05質量部未満では、熱変色防止効果が不十分であり、一方、3質量部を超えると、効果が飽和に達したり、成形品表面へのブルーミングが生じることがある。
本発明において用いることができる光安定剤は、1種または複数種のヒンダードアミン型光安定剤(HALS)であることが好ましい。
HALSは、以下の一般式の化合物およびその組み合わせである。
これらの式中、R1〜R5は、独立した置換基である。適切な置換基の例は、水素、エーテル基、エステル基、アミン基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、シクロアルキル基およびアリール基であり、その置換基は官能基を含有し得る。官能基の例は、アルコール、ケトン、無水物、イミン、シロキサン、エーテル、カルボキシル基、アルデヒド、エステル、アミド、イミド、アミン、ニトリル、エーテル、ウレタンおよびそのいずれかの組み合わせである。ヒンダードアミン型光安定剤は、ポリマーまたはオリゴマーの一部も形成し得る。
好ましくは、HALSは、置換ピペリジン化合物から誘導される化合物、特にアルキル置換ピペリジル、ピペリジニルまたはピペラジノン化合物、および置換アルコキシピペリジニル化合物から誘導される化合物である。かかる化合物の例は、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリドン;2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノール;ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジル)−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)ブチルマロネート;ジ−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート(Tinuvin(登録商標)770,MW481);N−(2−ヒドロキシエチル)−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノールとコハク酸のオリゴマー(Tinuvin(登録商標)622);シアヌル酸とN,N−ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ヘキサメチレンジアミンのオリゴマー;ビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)スクシネート;ビス−(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート(Tinuvin(登録商標)123);ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート(Tinuvin(登録商標)765);Tinuvin(録商標)144;Tinuvin(登録商標)XT850;テトラキス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート;N,N’−ビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ヘキサン−1,6−ジアミン(Chimasorb(登録商標)T5);N−ブチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジンアミン;2,2’−[(2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジニル)−イミノ]−ビス−[エタノール];ポリ((6−モルホリン−トリアジン−2,4−ジイル)(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−イミノヘキサメチレン−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−イミノ)(Cyasorb(登録商標)UV3346);5−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−2−シクロ−ウンデシル−オキサゾール)(Hostavin(登録商標)N20);1,1’−(1,2−エタン−ジ−イル)−ビス−(3,3’,5,5’−テトラメチル−ピペラジノン);8−アセチル−3−ドデシル−7,7,9,9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピロ(4,5)デカン−2,4−ジオン;ポリメチルプロピル−3−オキシ−[4(2,2,6,6−テトラメチル)−ピペリジニル]シロキサン(Uvasil(登録商標)299);1,2,3,4−ブタン−テトラカルボン酸−1,2,3−トリス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)−4−トリデシルエステル;α−メチルスチレン−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)マレイミドとN−ステアリルマレイミドのコポリマー;1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、β,β,β’,β’−テトラメチル−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン−3,9−ジエタノール、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニルエステルとのポリマー(Mark(登録商標)LA63);2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン−3,9−ジエタノール、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニルエステルとのβ,β,β’,β’−テトラメチル−ポリマー(Mark(登録商標)LA68);D−グルシトール、1,3:2,4−ビス−O−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニルイデン)−(HALS7);7−オキサ−3,20−ジアザジスピロ[5.1.11.2]−ヘンエイコサン−21−オン−2,2,4,4−テトラメチル−20−(オキシラニルメチル)のオリゴマー(Hostavin登録商標)N30);プロパン二酸、[(4−メトキシフェニル)メチレン]−,ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)エステル(Sanduvor(登録商標)PR31);ホルムアミド、N,N’−1,6−ヘキサンジイルビス[N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル(Uvinul(登録商標)4050H);1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン、N,N’’’−[1,2−エタンジイルビス[[[4,6−ビス[ブチル(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)アミノ]−1,3,5−トリアジン−2−イル]イミノ]−3,1−プロパンジイル]]−ビス[N’,N’’−ジブチル−N’,N’’−ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)(Chimassorb(登録商標)119 MW2286);ポリ[[6−[(1,1,3,33−テトラメチルブチル)アミノ]−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル][(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−イミノ]−1,6−ヘキサンジイル[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピぺリジニル)イミノ]](Chimassorb(登録商標)944 MW2000〜3000);1,5−ジオキサスピロ(5,5)ウンデカン3,3−ジカルボン酸、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ペリジニル)エステル(Cyasorb(登録商標)UV−500);1,5−ジオキサスピロ(5,5)ウンデカン3,3−ジカルボン酸、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ペリジニル)エステル(Cyasorb(登録商標)UV−516);N−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル−N−アミノ−オキサミド;4−アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジン;1,5,8,12−テトラキス[2’,4’−ビス(1’’,2’’,2’’,6’’,6’’−ペンタメチル−4’’−ピペリジニル(ブチル)アミノ)−1’,3’,5’−トリアジン−6’−イル]−1,5,8,12−テトラアザドデカン;HALS PB−41(Clariant Huningue S. A.);Nylostab(登録商標)S−EED(Clariant Huningue S.A.);3−ドデシル−1−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ピロリジン−2,5−ジオン;Uvasorb(登録商標)HA88;1,1’−(1,2−エタン−ジ−イル)−ビス−(3,3’,5,5’−テトラ−メチル−ピペラジノン)(Good−rite(登録商標)3034);1,1’1’’−(1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリイルトリス((シクロヘキシルイミノ)−2,1−エタンジイル)トリス(3,3,5,5−テトラメチルピペラジノン)(Good−rite(登録商標)3150)および;1,1’,1’’−(1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリイルトリス((シクロヘキシルイミノ)−2,1−エタンジイル)トリス(3,3,4,5,5−テトラメチルピペラジノン)(Good−rite(登録商標)3159);である。
本発明においては、第2級アリールアミンとHALSとの混合物を使用することができる。好ましい実施形態は、少なくとも1つが第2級アリールアミンから選択され、少なくとも1つがHALSの群から選択される、少なくとも2種類の補助安定剤を含む。補助安定剤混合物を配合する場合、その全配合量は、ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.5〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜3質量部である。0.5質量部未満では、熱老化性を向上する効果が不足し、一方、10質量部を超えると効果が飽和したり、成形品表面へブルーミングすることがある。
本発明においては、さらに、充填材を添加することにより強度、剛性、耐熱性などを大幅に向上させることができる。このような充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、アスベスト、チタン酸カリウムウィスカ、ワラストナイト、ガラスフレーク、ガラスビーズ、タルク、マイカ、クレー、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタンおよび酸化アルミニウムなどが挙げられ、なかでもチョップドストランドタイプのガラス繊維が好ましく用いられる。
これらを配合する場合、その配合量は、ポリアミド樹脂100質量部に対して5〜140質量部が好ましく、特に好ましくは5〜100質量部である。
また、本発明のポリアミド樹脂組成物に対して、本発明の目的を損なわない範囲で紫外線吸収剤(例えばレゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなど)、滑剤および離型剤、核剤、可塑剤、帯電防止剤、および染料・顔料を含む着色剤などの通常の添加剤の1種以上をポリアミド樹脂100質量部に対して5質量部程度まで添加することができる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、上記で説明した各成分を含有することが可能であるが、上記充填材を除いた組成物において、ポリアミド樹脂と金属シアン化物塩の合計で90質量%以上を占めることが好ましく、95質量%以上を占めることがより好ましい。
本発明における前記金属シアン化物塩及び他の添加剤をポリアミド樹脂に含有させる方法は、特に制限されるものではなく、任意の方法で行われる。例えば全成分を予備混合した後、押出機やニーダ中で混練する方法や、予め任意の数成分を押出機やニーダ中で混練して得たペレットに、更に他の成分を混練配合する方法などが挙げられる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、射出成形、押出成形、熱成形、圧縮成形、または、ブロー成形、ダイスライド成形などに代表された、いわゆる中空工法などにより成形体にすることができる。また、それら成形体を二次加工、例えば振動溶着、熱板溶着、超音波溶着などを含む溶着工法など、によっても成形体とすることができる。好ましくは、射出成形またはブロー成形体であり、その二次加工による成形体である。
本発明のポリアミド樹脂組成物の成形体の用途例としては、自動車、車両分野では、例えば、シリンダー・ヘッド・カバー、エンジン・カバー、インタークーラー用のハウジング、バルブ、エンドキャップ、キャスター、トロリー部品など、さらに、吸気管(エア・ダクト)、特に吸気マニホールドなどの吸気系部品、コネクタ、歯車、ファン・ホイール、冷却材貯蔵コンテナー、熱交換器用のハウジングもしくはハウジング部材、ラジエーター、サーモスタット、クーラント及び送水ポンプ、ヒーター、締結エレメント、油受皿、マフラーなどの排気システムおよび触媒コンバータ用ハウジング、タイミングチェーンベルトフロントカバー、ギアボックス、ベアリング、ガソリンキャップ、座席部品、ヘッドレスト、ドアハンドル、ワイパー部品などが挙げられる。
電気/電子機器分野では、例えば回路基板の部品、ハウジング、フィルム、コンダクター、スイッチ、ターミナル・ストリップ、リレー、レジスタ、コンデンサ、コイル、ランプ、ダイオード、LED、トランジスタ、コネクタ、コントローラー、メモリ、ボルト、コイルボビン、プラグ、プラグ部品、メカトロニクス部品、調理用機器、洗濯機、冷蔵庫、エアコンなどの家電機器部品、センサーなどが挙げられる。
生活関連、家具建材関連分野では、例えば車椅子、ベビーカー部品、椅子脚、肘掛け、手摺り、窓枠、ドアノブ、などのための部品などが挙げられる。
以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例に記載された測定値は、以下の方法によった。
(1)使用原料
・ポリアミド66:相対粘度RV=2.7、ローディア社製 Stabamid27AE1K
・ポリアミド6T/12:相対粘度RV=2.5、東洋紡社試作品(6T/12=65/35(モル比))
・フェロシアン化カリウム・3水和物(ヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム・3水和物):和光純薬社製 純度99%
・フェリシアン化カリウム(ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム):和光純薬社製 純度99%
・フェロシアン化ナトリウム・10水和物(ヘキサシアノ鉄(II)酸ナトリウム・10水和物):和光純薬社製 純度99%
・塩化鉄(III)無水:和光純薬社製 純度 99%
・フタロシアニン鉄(II):和光純薬社製 純度98.0%
・酸化鉄(II):和光純薬社製
・酸化鉄(III):和光純薬社製
・フェノール系酸化防止剤:BASF社製 イルガノックス245
・臭化第二銅:和光純薬社製 純度99.9%
・塩化銅:和光純薬社製 純度99.9%
・ガラスファイバー:日本電気硝子社製 T−275H
(2)試験方法
・引張強度、引張破断伸度:東芝機械社IS−100を用い、シリンダー280℃(ポリアミド6T/12を用いた場合は320℃)に設定し、金型温度90℃の条件で成形品を得た後に、ISO527−1,2に従って測定した。
・熱老化試験:ISO2578に詳述される手順に従って、再循環エアオーブン(ナガノ科学機械製作所製 熱風循環式乾燥機 NH−401S)において試験片を熱処理した。200℃環境下で所定の試験時間(500時間、1000時間)で、試験片をオーブンから取り出し、室温に冷却し、試験の準備ができるまで、アルミニウム裏張りバッグ内に密閉した。次いで、ISO527−1,2に従って、引張強度、引張破断伸度を測定した。3つの試験片から得られた平均値を採用した。
引張強度および引張破断伸度の保持率は、熱処理なしの初期の値を100%としたときの500時間、1000時間熱処理した後の保持率である。
実施例及び比較例として記載した樹脂組成物は、上記の原材料を、それぞれ二軸押出機(コペリオン社製STS35)を用いて、表1、表2に記載の割合(質量割合)で配合し、溶融混練してペレット(直径約2.5mm×長さ約2.5mm)を得た。得られたペレットは、熱風循環式乾燥機にて100℃で4時間以上乾燥した後に使用した。評価結果を表1、表2に示す。
表1、表2では、各原材料の配合量は、ポリアミド樹脂、金属シアン化物塩、充填材(ガラスファイバー)の合計を100質量部として表しているが、例えば実施例1は、ポリアミド樹脂100質量部に対し、金属シアン化物塩7.7質量部、充填材46.2質量部、酸化防止剤0.31質量部、銅化合物0.03質量部となる。金属シアン化物塩の配合量だけを見ると、ポリアミド樹脂100質量部に対し、実施例1、4は7.7質量部、実施例2、8〜12は4.5質量部、実施例3は1.4質量部、実施例5は12質量部、実施例6は1.6質量部、実施例7は7.5質量部、比較例1は0.3質量部、比較例2は27.3質量部となる。
実施例1〜5、12は、初期(熱処理前)の引張強度、引張破断伸度も高く、200℃で500時間、1000時間熱処理後の引張強度、引張破断伸度保持率も高い値を示している。
実施例6は、ポリアミド6T/12での例であるが、初期(熱処理前)の引張強度、引張破断伸度も高く、200℃で500時間、1000時間熱処理後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率も高い値を示している。
実施例7は、ガラスファイバーの量が多い例であるが、初期(熱処理前)の引張強度、引張破断伸度も高く、200℃で500時間、1000時間熱処理後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率も高い値を示している。
実施例8は、銅化合物無しの例であるが、初期(熱処理前)の引張強度、引張破断伸度も高く、200℃で500時間、1000時間熱処理後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率も高い値を示している。
実施例9は、フェノール系酸化防止剤無しの例であるが、初期(熱処理前)の引張強度、引張破断伸度も高く、200℃で500時間、1000時間熱処理後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率も高い値を示している。
実施例10は、銅化合物を多量添加した例であるが、初期(熱処理前)の引張強度、引張破断伸度も高く、200℃で500時間、1000時間熱処理後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率も高い値を示している。
実施例11は、銅化合物を変更した例であるが、初期(熱処理前)の引張強度、引張破断伸度も高く、200℃で500時間、1000時間熱処理後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率も高い値を示している。
比較例7は、フェノール系酸化防止剤及び臭化第二銅のみを添加した例であるが、200℃で500時間、1000時間後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率が大幅に低下している。
比較例1は、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムの添加量が少ない例であるが、200℃で500時間、1000時間後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率が大幅に低下している。
比較例2は、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムの添加量が過剰な例であるが、200℃で500時間、1000時間後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率は実施例5と比較しても向上していないばかりか、初期の引張強度、引張破断伸度が低下している。
比較例3は、酸化鉄(II)を添加した例であるが、200℃で500時間、1000時間後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率は比較的高いものの、これは初期の引張強度、引張破断伸度が実施例1〜5、12と比較して低下しているためであり、熱処理後の引張強度、引張破断伸度は実施例1〜5、12と比較して低い。
比較例4、5、6は、それぞれ、酸化鉄(III)、塩化鉄(III)、フタロシアニン鉄(II)を添加した例であるが、200℃で500時間、1000時間後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率が大幅に低下している。
比較例8は、ポリアミド6T/12でフェノール系酸化防止剤及び臭化第二銅のみを添加した例であるが、200℃で500時間、1000時間後の引張強度、引張破断伸度保持率が大幅に低下している。
比較例9は、ポリアミド66でフェノール系酸化防止剤のみを添加した例であるが、200℃で500時間、1000時間後の引張強度保持率、引張破断伸度保持率が大幅に低下している。
本発明によれば、ポリアミド樹脂に200℃程度の高温環境下での耐熱老化性を簡便に安定的に向上させるこができるため、本発明によって得られたポリアミド樹脂成物は、200℃の環境に曝される可能性がある、自動車、電気・電子製品の部品用として利用が可能である。

Claims (5)

  1. ポリアミド樹脂100質量部に下記一般組成式(1)の金属シアン化物塩を0.5〜20質量部含有することを特徴とするポリアミド樹脂組成物。
    一般組成式(1) ・・・ A[M(CN)
    (一般組成式(1)中、Mは、周期表の第5〜10族かつ第4〜6周期の遷移金属元素のうちの少なくとも1種、Aは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも1種、yは、3〜6の整数、xは、(y−m)/aで求められる数である。ここで、mはMの価数、aはAの価数である。)
  2. 前記一般組成式(1)のMが鉄である請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
  3. 前記一般組成式(1)の金属シアン化物塩が、ヘキサシアノ鉄(II)酸アルカリ金属塩、及びヘキサシアノ鉄(III)酸アルカリ金属塩から選ばれる1種以上である請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
  4. 銅化合物を、ポリアミド樹脂100質量部に対し、銅として0.0001〜1質量部含有する請求項1〜3のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
  5. ポリアミド樹脂100質量部に下記一般組成式(1)の金属シアン化物塩を0.5〜20質量部含有させることを特徴とするポリアミド樹脂の耐熱老化性向上方法。
    一般組成式(1) ・・・ A[M(CN)
    (一般組成式(1)中、Mは、周期表の第5〜10族かつ第4〜6周期の遷移金属元素のうちの少なくとも1種、Aは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも1種、yは、3〜6の整数、xは、(y−m)/aで求められる数である。ここで、mはMの価数、aはAの価数である。)
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