JP2016222851A - ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
これらPPS樹脂は利用用途が広く、将来性も高いものであるが、一般的に金属やエポキシ樹脂等の他素材との接着性が低い。また、結晶化が比較的遅い為に、成形時にバリが発生しやすいなどの課題も存在する。
その他、他素材に対する接着性を向上させる手法として、特許文献3には、PPS樹脂を酸素含有雰囲気下で活性水素含有化合物を使用して熱酸化架橋させる方法が記載されている。
さらに、PPS樹脂は、溶融時の熱が原因で分解したり、金属等の他素材と接着後に、他素材との導電性の差などが原因で分解する。分解時には、構造中にS原子を含むため、H2S、SO2、COS、CS2などの有機酸ガスが発生する。これらの有機酸ガスは、接着相手となる金属等も腐食する原因となり、成形品の劣化を促進するという課題があった。
[式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に、置換されていてもよいアミノ基、または置換されていてもよいアミノアルキル基を示す。x及びyは、それぞれ独立に、1〜5の整数を示す。]
項2.式(1)において、R1及びR2が、同一であって、いずれも置換されていてもよいアミノ基である項1記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
項3.式(1)で表されるポリフェニレンスルフィド樹脂の含有量が、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物に対して5質量%〜30質量%である項1または2記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
項4.式(1)で表される平均分子量1000〜5000のポリフェニレンスルフィド樹脂。
前記R1及びR2で表される置換されていてもよいアミノ基としては、無置換のアミノ基、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N−n−プロピルアミノ基、N−i−プロピルアミノ基、N−n−ブチルアミノ基、N−i−ブチルアミノ基、N−t−ブチルアミノ基、N−フェニルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N、N’−ジメチルアミノ基、N、N’−ジエチルアミノ基、N、N’−ジn−プロピルアミノ基、N、N’−ジ−i−プロピルアミノ基、N、N’−ジ−n−ブチルアミノ基、N、N’−ジ−i−ブチルアミノ基、N、N’−ジ−t−ブチルアミノ基、N、N’−ジフェニルアミノ基、N、N’−ジベンジルアミノ基、N、N’−メチルエチルアミノ基、N、N’−メチルフェニルアミノ基等が挙げられ、これらのなかでも、接着性の向上、有機酸ガスの発生抑制の観点から、無置換のアミノ基、1級アミノ基、2級アミノ基が好ましく、無置換のアミノ基、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N−フェニルアミノ基がより好ましい。
前記製造方法での反応温度としては、特に限定されないが、好ましくは200〜300℃、より好ましくは220〜280℃である。反応時間は、反応温度により異なるが、好ましくは、2〜8時間、より好ましくは3〜5時間である。
装置名:SSC−7100(株式会社センシュー科学製)
カラム名:GPC3506(株式会社センシュー科学製)
溶離液:1−クロロナフタレン
検出器:示差屈折率検出器
カラム温度:210℃ (検出器温度:210℃)
流量:1.0(ml/min)
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[A]の合成)
1.5Lオートクレーブに、硫化ナトリウム154gとN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMP)450gを仕込んだ。窒素雰囲気下で攪拌しながら209℃まで昇温し、水375gを留出させた。次に、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p−ジクロロベンゼン(以下p−PCB)177g、およびNMP180gを仕込んだ。再び昇温を開始し、240℃の時点で加圧注入機を用いて4,4’−ジアミノフェニルジスルフィドを74.5g(4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド/硫化ナトリウムのモル比=0.25/1)を添加した。この4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は15.9%であった。その後さらに260℃まで昇温し、3時間攪拌し、反応を進行させた。なお、反応終了時のp−DCBの反応率は99.0%であった。
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[B]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、3,4’−ジアミノフェニルジスルフィドを74.5g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[B]を取得した。なお、3,4’−ジアミノフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は13.4%、反応終了時のp−DCBの反応率は98.3%であった。得られたPPS樹脂[B]の平均分子量は1892であった。
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[C]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、3,4,3’,4’−テトラアミノフェニルジスルフィドを83.5g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[C]を取得した。なお、3,4,3’,4’−テトラアミノフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は23.2%、反応終了時のp−DCBの反応率は99.3%であった。得られたPPS樹脂[C]の平均分子量は2533であった。
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[D]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、デカアミノフェニルジスルフィドを111g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[D]を取得した。なお、デカアミノフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は16.4%、反応終了時のp−DCBの反応率は99.2%であった。得られたPPS樹脂[D]の平均分子量は2076であった。
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[E]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、4,4’−ビス(N,N’−メチル)アミノフェニルジスルフィドを82.9g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[E]を取得した。なお、4,4’−ビス(N,N’−メチル)アミノフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は18.3%、反応終了時のp−DCBの反応率は98.4%であった。得られたPPS樹脂[E]の平均分子量は4533であった。
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[F]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、4,4’−ビス(N−メチル−N−フェニル)アミノフェニルジスルフィドを129g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[F]を取得した。なお、4,4’−ビス(N−メチル−N−フェニル)アミノフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は11.4%、反応終了時のp−DCBの反応率は98.9%であった。得られたPPS樹脂[F]の平均分子量は1855であった。
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[G]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、3−(N,N−ジエチル)−4’−(N’,N’−ジフェニル)アミノフェニルジスルフィドを137g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[G]を取得した。なお、3−(N,N−ジエチル)−4’−(N’,N’−ジフェニル)アミノフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は15.4%、反応終了時のp−DCBの反応率は90.0%であった。得られたPPS樹脂[G]の平均分子量は2229であった。
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[H]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、4,4’−ジアミノメチルフェニルジスルフィドを82.9g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[H]を取得した。なお、4,4’−ジアミノメチルフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は8.5%、反応終了時のp−DCBの反応率は98.2%であった。得られたPPS樹脂[H]の平均分子量は2732であった。
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[I]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、3−(1−アミノエチル)−4’−アミノフェニルジスルフィドを82.9g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[I]を取得した。なお、3−(1−アミノエチル)−4’−アミノフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は12.4%、反応終了時のp−DCBの反応率は98.6%であった。得られたPPS樹脂[I]の平均分子量は1603であった。
(平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[J]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、3−{1−(N,N−ジメチルアミノ)エチル)}−4’−アミノフェニルジスルフィドを91.3g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[J]を取得した。なお、3−{1−(N,N−ジメチルアミノ)エチル)}−4’−アミノフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は21.4%、反応終了時のp−DCBの反応率は98.6%であった。得られたPPS樹脂[J]の平均分子量は2997であった。
(アミノ基を持たない平均分子量1000〜5000のPPS樹脂[K]の合成)
実施例1において、4,4’−ジアミノフェニルジスルフィド74.5gに代えて、ジフェニルジスルフィドを65.5g用いた以外は、同様の方法でPPS樹脂[K]を取得した。PPS樹脂[K]の平均分子量は1533であった。なお、ジフェニルジスルフィド添加時のp−DCBの反応率は17.4%、反応終了時のp−DCBの反応率は98.8%であった。
(ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造)
表1に記載した混錬量(1、5、15、30wt%)となるように、実施例1〜10、及び製造例1で得られた各PPS樹脂を、別のポリフェニレンスルフィド樹脂と混合し、2軸押出機を用いて設定樹脂温度330℃で溶融混錬してPPS樹脂組成物ペレットを得た。なお、別のポリフェニレンスルフィド樹脂としては、東レ株式会社製トレリナA900を用いた。
(1)エポキシ樹脂との接着強度測定(引張破断強度測定法)
実施例11〜50、比較例1〜5で得られたPPS樹脂組成物ペレットをシリンダー温度320℃、金型温度130℃で射出成形し、ダンベル試験片を得た。
得られた各ダンベル片を中央から2等分し、エポキシ樹脂との接着面積が50mm2となるように作成したスペーサー(厚さ2mm、開口部5mm×10mm)を2等分したダンベル片2枚の間に挟み、クリップを用いて固定した後、開口部にエポキシ樹脂(ナガセケムテック社製2液型エポキシ樹脂:主剤;XNR5002、硬化剤;XNH5002、主剤/硬化剤=100/90)を注入し、135℃に設定した熱風循環乾燥機中で3時間加熱して、硬化、接着させた。最後に1日放置後、スペーサーを外して各試験片を得た。
予め#200のサンドペーパーにより表面粗化を施し、その後エタノールに浸漬することにより、表面の洗浄を行った金属試験片(35mm×13mm、厚み2mm)を射出成形機金型内に装着し、実施例11〜50、比較例1〜5で得られたPPS樹脂組成物のペレットを310℃に加熱した射出成形機(住友重機械工業製、商品名:SE75)のホッパーに投入しインサート成形を行い、樹脂と金属との複合体をそれぞれ得た。
各試験片と金属との複合体について、万能試験機(島津製作所製、商品名:AGS−X)を用いて、試験速度5mm/minの条件で引張破断強度を測定した。その結果を表1に示す。
実施例11〜50、比較例1〜5で得られたPPS樹脂組成物のペレット2gを20ml密封バイアルにて密封させた後、ヘッドスペースを310℃で2時間加熱し、発生したガスを自動的にGC/MSに送った。次に、各成分をキャピラリカラムで分離し、ベンゾチアゾールを標準物質として試料内の各揮発性成分の含有量を内標法による定量分析して行った。
Claims (4)
- 式(1)において、R1及びR2が、同一であって、いずれも置換されていてもよいアミノ基である請求項1記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
- 式(1)で表されるポリフェニレンスルフィド樹脂の含有量が、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物に対して5質量%〜30質量%である請求項1または2記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
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