JP2018104530A - ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] ポリアミド(A)40.0〜98.9質量%、
下記要件(B−1)〜(B−3)を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体(B)1.0〜40.0質量%、および、
下記要件(C−1)〜(C−3)を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体(C)0.1〜20.0質量%を含むポリアミド樹脂組成物。
(B−1) 230℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1〜200g/10分である。
(B−2) 極性基を有するビニル化合物由来の骨格単位の含有量MBが0.01〜10.0質量%である。
(B−3) エチレン由来の骨格単位50〜95モル%と、炭素原子数3〜8のα−オレフィン由来の骨格単位5〜50モル%とを含む(ただし、エチレン由来の骨格単位とα−オレフィン由来の骨格単位との合計量を100モル%とする)。
(C−1)100℃における動粘度が1〜5000mm2/秒である。
(C−2) エチレン由来の骨格単位30〜80モル%と、炭素原子数3〜20のα−オレフィン由来の骨格単位20〜70モル%とを含む(ただし、エチレン由来の骨格単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィン由来の骨格単位との合計量を100モル%とする)。
(C−3)示差走査熱量計(DSC)による融点(Tm)が観測されない。
(C−4) 極性基を有するビニル化合物由来の骨格単位の含有量MCが0〜5質量%であり、かつ、前記MBとの関係がMB>MCである。
[3] 前記エチレン・α−オレフィン共重合体(C)がさらに下記要件(C−5)を満たす、前記[1]または[2]に記載のポリアミド樹脂組成物。
(C−5) エチレン・α−オレフィン共重合体(C)のJIS K2249に準拠し測定した密度DCが820〜900kg/m3であり、かつ、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)のASTM D1505に準拠して測定した密度DBとの差|DB−DC|が40kg/m3以下である。
[4] 前記要件(B−2)における極性基がカルボキシル基であることを特徴とする前記[1]〜[3]の何れかに記載のポリアミド樹脂組成物
[5] 前記要件(B−2)における、極性基を有するビニル化合物由来の骨格単位が、マレイン酸または無水マレイン酸由来の骨格単位であることを特徴とする前記[1]〜[4]の何れかに記載のポリアミド樹脂組成物。
[6] 前記[1]〜[5]の何れかに記載のポリアミド樹脂組成物と、該ポリアミド樹脂組成物100質量部に対して1〜100質量部の無機フィラーとを含むフィラー含有ポリアミド樹脂組成物。
[7] 前記[1]〜[5]の何れかに記載のポリアミド樹脂組成物又は前記[6]に記載のフィラー含有ポリアミド樹脂組成物からなる成形体。
本発明に用いるポリアミド(A)は特に限定されず、本発明の効果を損なわない範囲において従来知られる各種のポリアミド樹脂を制限なく使用できる。例えば、アミノ酸ラクタム、あるいはジアミンとジカルボン酸との重縮合反応により得られる溶融成形可能なポリアミド樹脂を使用できる。ポリアミド(A)の具体例としては、以下の樹脂が挙げられる。
(3)ラクタムの開環重合物、例えばε−アミノカプロラクタムの開環重合物であるポリカプラミド[6ナイロン]、ε−アミノラウロラクタムの開環重合物ポリラウリックラクタム[12ナイロン]。
本発明に用いるエチレン・α−オレフィン共重合体(B)は、下記の要件(B−1)〜(B−3)を満たすことを特徴とする。
(B−1) 230℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.01〜200g/10分である。
(B−2)極性基を有するビニル化合物由来の骨格単位の含有量MB(以後、単に変性量MBともいう)が0.1〜10.0質量%である。
(B−3) エチレン由来の骨格単位50〜95モル%と、炭素原子数3〜8のα−オレフィン由来の骨格単位5〜50モル%とを含む(ただし、エチレン由来の骨格単位とα−オレフィン由来の骨格単位の合計量を100モル%とする)。
(B−4) エチレン・α−オレフィン共重合体(B)のASTM D1505に準拠して測定された密度DBが820〜900kg/m3である。
本発明に用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体(B)は、エチレン・α−オレフィン共重合体(r)をマレイン酸またはその無水物などの極性基を有するビニル化合物によりグラフト変性することにより得ることができる
エチレン・α−オレフィン共重合体(r)は、エチレン由来の骨格単位50〜95モル%と、炭素原子数3〜8のα−オレフィン由来の骨格単位5〜50モル%(エチレン由来の骨格単位とα−オレフィン由来の骨格単位の合計量を100モル%とする)とを含む。
マレイン酸又はその無水物によるグラフト変性は、従来公知の方法で行うことができる。
なお、上記の極性基を有するビニル化合物又はその誘導体が、エチレン・α−オレフィン共重合体(r)にグラフトする位置は特に制限されず、変性により得られたエチレン・α−オレフィン共重合体(B)の任意の炭素原子に不飽和カルボン酸又はその誘導体が結合していればよい。
エチレン・α−オレフィン共重合体(C)は、下記の要件(C−1)〜(C−3)を満たすことを特徴とする。
(C−1)100℃動粘度が1〜5000mm2/秒である。
エチレン・α−オレフィン共重合体(C)は、エチレン由来の骨格単位が好ましくは40〜75モル%、より好ましくは40〜60モル%であり、α−オレフィン由来の骨格単位が好ましくは25〜60モル%、より好ましくは40〜60モル%である。エチレン含量が多すぎる、または少なすぎると結晶性が高くなりポリアミド樹脂との混合がしにくくなり、流動性が低下する場合がある。
エチレン・α−オレフィン共重合体(C)は、示差走査熱量分析(DSC)で測定される融点が観測されないことが好ましい。ここで、融点(Tm)が観測されないとは、示差走査型熱量測定(DSC)で測定される融解熱量(ΔH)(単位:J/g)が実質的に計測されないことをいう。融解熱量(ΔH)が実質的に計測されないとは、示差走査熱量計(DSC)測定においてピークが観測されないか、あるいは観測された融解熱量が1J/g以下であることである。α−オレフィン(共)重合体の融点(Tm)および融解熱量(ΔH)は、示差走査熱量計(DSC)測定を行い、−100℃まで冷却してから昇温速度10℃/minで150℃まで昇温したときにDSC曲線をJIS K7121を参考に解析し求めた。融点が観測されないと、ポリアミド樹脂との混合が容易になる点で好ましい。
(C−4) 極性基を有するビニル化合物由来の骨格単位の含有量MC(以下単に変性量MCともいう)が0〜5質量%であり、かつ、上記含有量MBとの関係がMB>MCである。
密度DCは820〜900kg/m3、好ましくは820〜870kg/m3、より好ましくは830〜850kg/m3であることが好ましい。
本発明に係るエチレン・α−オレフィン共重合体(C)は、公知の方法を制限なく用いて製造することができる。例えば、バナジウム、ジルコニウム、チタニウム、ハフニウムなどの遷移金属化合物と、有機アルミニウム化合物(有機アルミニウムオキシ化合物)および/またはイオン化イオン性化合物とからなる触媒の存在下にエチレンとα−オレフィンとを共重合させる方法が挙げられる。ジルコニウム、チタニウム、ハフニウムなどの遷移金属化合物を使用したメタロセン触媒は、連続した二つ以上のプロピレンモノマーの2,1−結合量(インバージョン)が少なくなり、硬化性組成物の低温特性が向上するため好ましい。このような方法は、例えば国際公開2000/34420号パンフレット、特開昭62−121710号公報、国際公開2004/29062号パンフレット、特開2004−175707号公報、国際公開2001/27124号パンフレット等に記載されている。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド(A)40.0〜98.9質量%とエチレン・α−オレフィン共重合体(B)1.0〜40.0質量%、エチレン・α−オレフィン共重合体(C)を0.1〜20.0質量%を含む。好ましくはポリアミド(A)59.9〜97.0質量%とエチレン・α−オレフィン共重合体(B)2.0〜40.0質量%、エチレン・α−オレフィン共重合体(C)を0.1〜20.0質量%の割合で含む。より好ましくは、ポリアミド(A)70.0〜95.0質量%とエチレン・α−オレフィン共重合体(B)3.0〜20.0質量%、エチレン・α−オレフィン共重合体(C)を0.5〜10.0質量%の割合で含む。特に好ましくはポリアミド(A)75.0〜90.0質量%とエチレン・α−オレフィン共重合体(B)4.0〜15.0質量%、エチレン・α−オレフィン共重合体(C)を2.0〜10.0質量%の割合で含む。最も好ましくはポリアミド(A)79.0〜92.0質量%とエチレン・α−オレフィン共重合体(B)4.0〜13.0質量%、エチレン・α−オレフィン共重合体(C)を4.0〜8.0質量%の割合で含む。このような割合で組成することによって、耐衝撃性と成形時流動性とのバランスに優れた成形体が提供される。また成形性にも優れる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、耐衝撃性、剛性と、流動性のバランスに優れる特性を有する。このような効果が得られる理由について発明者らは次のように推定している。
ポリアミド樹脂組成物およびそれから得られる成形体において、ポリアミド(A)中に共重合体(B)が分散相を形成して衝撃強度を付与することが考えられ、共重合体(C)は共重合体(B)相に選択的に膨潤し、ポリアミド相の剛性を損なわないことにより、組成物としての剛性が維持されるものと考えられる。一方で加熱溶融しての成形時には共重合体(C)による流動性向上の効果が発揮されるため、結果として高い衝撃強度と剛性、流動性とのバランスを達成しやすいと考えられる。
本発明のポリアミド樹脂組成物には、ポリアミド(A)、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)及びエチレン・α−オレフィン共重合体(C)の他に、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、他の合成樹脂、他のゴム、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、結晶核剤、顔料、塩酸吸収剤、銅害防止剤等の添加物を、ポリアミド樹脂組成物100質量部あたり、通常0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜5質量部含んでいてもよい。これらの添加剤は、ポリアミド樹脂組成物の調製段階で添加してもよいし、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)またはエチレン・α−オレフィン共重合体(C)の調製前、調製中、又は調製後に添加してもよい。
また、前記ポリアミド樹脂組成物100質量部に対して、無機フィラーを通常1〜100質量部、好ましくは5〜80質量部、より好ましくは10〜70質量部をさらに含むフィラー含有ポリアミド樹脂組成物としても良い。このようなフィラー含有ポリアミド樹脂組成物は、成形体の機械的強度をさらに向上させたい場合、あるいは調整された線膨張率(成形収縮率)を持つ成形体が必要な用途に有用である。
本発明のポリアミド樹脂組成物及びフィラー含有ポリアミド樹脂組成物は、射出成形、押出成形、インフレーション成形、ブロー成形、押出ブロー成形、射出ブロー成形、プレス成形、真空成形、カレンダー成形、発泡成形などの公知の成形方法により、各種成形体に成形することができ、公知の多様な用途に適用することができる。
[ポリアミド(A)]
「PA12」:12ナイロン(宇部興産株式会社製、UBESTA(登録商標)3014U、溶融温度:179℃、密度(測定法ISO 1183-3):1020kg/m3)
[エチレン・α−オレフィン共重合体(B)]
実施例および比較例で用いたエチレン・α−オレフィン共重合体(B−1)の物性測定方法および結果を下記する。
<MFR>
230℃、2.16kg荷重の条件でメルトフローレート(MFR)を測定した結果は、2.3g/10分であった。
<密度>
ASTM D1505に準拠して測定した密度DB は866kg/m3であった。
<変性量MB>
変性量MB(無水マレイン酸含量)は1.0質量%であった。なお、エチレン・α−オレフィン共重合体(B)の変性量MBは、FT−IRにてカルボニル基に帰属される波数1780cm-1ピーク強度に基づき、別途作成した検量線から求めた。
エチレン・α−オレフィン共重合体(B−1)の調製方法を以下に示す。
次に示すエチレン・1-ブテン共重合体(EBR)(r−1)を用いた。
エチレン・1-ブテン共重合体(EBR)(r−1)10kgと、無水マレイン酸(MAH)60g及び2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルペルオキシ)−3−ヘキシン(商品名パーヘキサ25B)15gをアセトンに溶解した溶液をブレンドした。次いで、得られたブレンド物を、スクリュー径30mm、L/D 40の軸押出機のホッパーから投入し、樹脂温度200℃、スクリュー回転数240rpm、吐出量12kg/hrでストランド状に押し出した。得られたストランドを十分冷却した後、造粒することで、エチレン・α−オレフィン共重合体(B−1)を得た。
エチレン・α−オレフィン共重合体(C)の各種物性の測定方法は以下の通りである。
<エチレン含有量(mol%)>
日本分光社製フーリエ変換赤外分光光度計FT/IR−610またはFT/IR−6100を用い、長鎖メチレン基の横揺れ振動に基づく721cm-1付近の吸収とプロピレンの骨格振動に基づく1155cm-1付近の吸収との吸光度比(D1155cm-1/D721cm-1)を算出し、予め作成しておいた検量線(ASTM D3900での標準試料を使って作成)よりエチレン含有量(質量%)を求めた。次に、得られたエチレン含有量(質量%)を用い、下記式に従ってエチレン含有量(mol%)を求めた。
o−ジクロロベンゼン/ベンゼン−d6(4/1[vol/vol%])を測定溶媒とし、測定温度120℃、スペクトル幅250ppm、パルス繰り返し時間5.5秒、かつパルス幅4.7・sec(45oパルス)の測定条件下(100MHz、日本電子ECX400P)、または測定温度120℃、スペクトル幅250ppm、パルス繰り返し時間5.5秒、かつパルス幅5.0・sec(45oパルス)の測定条件下(125 MHz、ブルカー・バイオスピンAVANCEIIIcryo−500)にて13C−NMRスペクトルを測定し、下記式[1]に基づきB値を算出した。ピークの帰属は前述の公知文献を参考にして行った。
100℃における動粘度はJIS K2283に記載の方法により測定した。
<融点>
セイコーインスツルメント社X−DSC−7000を用い、簡易密閉できるアルミサンプルパンに約8mgのエチレン−α−オレフィン共重合体を入れてDSCセルに配置し、DSCセルを窒素雰囲気下にて室温から150℃まで10℃/分で昇温し、次いで、150℃で5分間保持した後、10℃/分で降温し、DSCセルを−100℃まで冷却した(降温過程)。次いで、100℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温し、昇温過程で得られるエンタルピー曲線が極大値を示す温度を融点(Tm)とし、融解に伴う吸熱量の総和を融解熱量(ΔH)とした。ピークが観測されないか、融解熱量(ΔH)の値が1J/g以下の場合、融点(Tm)は観測されないとみなした。融点(Tm)、および融解熱量(ΔH)の求め方はJIS K7121に基づいて行った。
<密度>
密度はJIS K2249に準拠し測定した。
実施例で用いたエチレン・α−オレフィン共重合体(C−1)、(C−2)および(C−3)の調製方法を以下に示す。
充分窒素置換した容量2リットルの攪拌翼付連続重合反応器に、脱水精製したヘキサン1リットルを張り、96mmol/Lに調整した、エチルアルミニウムセスキクロリド(Al(C2H5)1.5・Cl1.5)のヘキサン溶液を500ml/hの量で連続的に1時間供給した後、更に触媒として16mmol/lに調整したVO(OC2H5)Cl2のヘキサン溶液を500ml/hの量で、ヘキサンを500ml/hの量で連続的に供給した。一方重合器上部から、重合液器内の重合液が常に1リットルになるように重合液を連続的に抜き出した。次にバブリング管を用いてエチレンガスを27L/hの量で、プロピレンガスを26L/hの量で水素ガスを100L/hの量で供給した。共重合反応は、重合器外部に取り付けられたジャケットに冷媒を循環させることにより35℃で行った。
充分に窒素置換した内容積2リットルのステンレス製オートクレーブにヘプタン910mLおよびプロピレン45gを装入し、系内の温度を130℃に昇温した後、水素2.24MPa、エチレン0.09MPaを供給することにより全圧を3MPaGとした。次にトリイソブチルアルミニウム0.4mmol、[メチルフェニルメチレン(η5−シクロペンタジエニル)(η5−2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)]ジルコニウムジクロリド 0.0006mmolおよびN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.006mmolを窒素で圧入し、攪拌回転数を400rpmにすることにより重合を開始した。その後、エチレンのみを連続的に供給することにより全圧を3MPaGに保ち、130℃で5分間重合を行った。少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止した後、未反応のエチレン、プロピレン、水素をパージした。得られたポリマー溶液を、0.2mol/lの塩酸1000mLで3回、次いで蒸留水1000mLで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。得られたポリマーを80℃の減圧下で一晩乾燥した後、さらに神鋼パンテック製2−03型薄膜蒸留装置を用いて、減圧度を400Paに保持し、設定温度180℃、流量3.1ml/minにて薄膜蒸留を行い、エチレン・プロピレン共重合体22.2gを得た。さらに、このエチレン−プロピレン共重合体に対して水添操作を施した。
充分窒素置換した容量2リットルの攪拌翼付連続重合反応器に、脱水精製したヘキサン1リットルを張り、96mmol/Lに調整した、エチルアルミニウムセスキクロリド(Al(C2H5)1.5・Cl1.5)のヘキサン溶液を500ml/hの量で連続的に1時間供給した後、更に触媒として16mmol/lに調整したVO(OC2H5)Cl2のヘキサン溶液を500ml/hの量で、ヘキサンを500ml/hの量で連続的に供給した。一方重合器上部から、重合液器内の重合液が常に1リットルになるように重合液を連続的に抜き出した。次にバブリング管を用いてエチレンガスを47L/hの量で、プロピレンガスを47L/hの量で水素ガスを20L/hの量で供給した。共重合反応は、重合器外部に取り付けられたジャケットに冷媒を循環させることにより35℃で行った。
12ナイロン85質量部と、エチレン・α−オレフィン共重合体(B−1)12質量部と、エチレン・α−オレフィン共重合体(C−1)3質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合してドライブレンド物を調製した。次いで、このドライブレンド物を245℃に設定した2軸押出機(L/D 40、30mmφ)に供給し、ポリアミド樹脂組成物のペレットを調製した。得られたポリアミド樹脂組成物のペレットを80℃で1昼夜乾燥した後、下記条件で射出成形を行ない、物性試験用試験片を作製した。
シリンダー温度:245℃
射出圧力:400kg/cm2
金型温度:80℃
続いて、下記の方法により、ポリアミド樹脂組成物の物性評価を行なった。
厚み1/8インチの試験片を用い、ASTM D790に従って、5mm/分の速度で試験し、曲げ弾性率(FM;kg/cm2)を測定した。なお、試験片の状態調製は、乾燥状態で23℃の温度で2日行なった。
厚み1/8インチの試験片を用い、ASTM D256に従って、−40℃でノッチ付きアイゾット衝撃強度を測定した。なお、試験片の状態調製は、乾燥状態で23℃の温度で2日行なった。
シリンダー温度280℃、射出圧力100MPa、金型温度80℃とした50t型締力の射出成形機にて、3.8mmφ半円のスパイラル状の溝を持った金型に射出成形し、流動距離を測定した。
実施例1におけるエチレン・α−オレフィン共重合体(B−1)を10質量部およびエチレン・α−オレフィン共重合体(C−1)を5質量部用いた以外は実施例1と同様にポリアミド樹脂組成物を調製した。結果を表1に示した。
実施例2におけるエチレン・α−オレフィン共重合体(C−1)にかえてエチレン・α−オレフィン共重合体(C−2)を5質量部用いた以外は実施例2と同様にポリアミド樹脂組成物を調製した。結果を表1に示した。
実施例2におけるエチレン・α−オレフィン共重合体(C−1)にかえてエチレン・α−オレフィン共重合体(C−3)を5質量部用いた以外は実施例2と同様にポリアミド樹脂組成物を調製した。結果を表1に示した。
表1に記載したポリアミド樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様にポリアミド樹脂組成物を調製した。これらの結果を表1に示した。
Claims (7)
- ポリアミド(A)40.0〜98.9質量%、
下記要件(B−1)〜(B−3)を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体(B)1.0〜40.0質量%、および、
下記要件(C−1)〜(C−3)を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体(C)0.1〜20.0質量%を含むポリアミド樹脂組成物。
(B−1) 230℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1〜200g/10分である。
(B−2) 極性基を有するビニル化合物由来の骨格単位の含有量MBが0.01〜10.0質量%である。
(B−3) エチレン由来の骨格単位50〜95モル%と、炭素原子数3〜8のα−オレフィン由来の骨格単位5〜50モル%とを含む(ただし、エチレン由来の骨格単位とα−オレフィン由来の骨格単位との合計量を100モル%とする)。
(C−1)100℃における動粘度が1〜5000mm2/秒である。
(C−2) エチレン由来の骨格単位30〜80モル%と、炭素原子数3〜20のα−オレフィン由来の骨格単位20〜70モル%とを含む(ただし、エチレン由来の骨格単位と炭素原子数3〜20のα−オレフィン由来の骨格単位との合計量を100モル%とする)。
(C−3)示差走査熱量計(DSC)による融点(Tm)が観測されない。 - 前記エチレン・α−オレフィン共重合体(C)がさらに下記要件(C−4)を満たす、請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
(C−4) 極性基を有するビニル化合物由来の骨格単位の含有量MCが0〜5質量%であり、かつ、前記MBとの関係がMB>MCである。 - 前記エチレン・α−オレフィン共重合体(C)がさらに下記要件(C−5)を満たす、請求項1または2に記載のポリアミド樹脂組成物。
(C−5)エチレン・α−オレフィン共重合体(C)のJIS K2249に準拠し測定した密度DCが820〜900kg/m3であり、かつ、前記エチレン・α−オレフィン共重合体(B)のASTM D1505に準拠して測定した密度DBとの差|DB−DC|が40kg/m3以下である。 - 前記要件(B−2)における極性基がカルボキシル基であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のポリアミド樹脂組成物
- 前記要件(B−2)における、極性基を有するビニル化合物由来の骨格単位が、マレイン酸または無水マレイン酸由来の骨格単位であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1〜5の何れか一項に記載のポリアミド樹脂組成物と、該ポリアミド樹脂組成物100質量部に対して1〜100質量部の無機フィラーとを含むフィラー含有ポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1〜5の何れか一項に記載のポリアミド樹脂組成物又は請求項6に記載のフィラー含有ポリアミド樹脂組成物からなる成形体。
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