JP2019172861A - ポリアミド樹脂組成物、およびその成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)が290℃以上340℃以下であるポリアミド樹脂(A)と、
示差走査熱量計(DSC)で測定した、昇温過程(昇温速度:10℃/min)における融解熱量(ΔH)が0J/g以上5J/g以下であるポリアミド樹脂(B)と、
有機リン酸エステルの金属塩である結晶核剤(C)と
を含むポリアミド樹脂組成物であって、
前記ポリアミド樹脂(A)と前記ポリアミド樹脂(B)との含有質量比(A)/(B)は、45/55〜100/0であり、
前記結晶核剤(C)の含有量は、前記ポリアミド樹脂(A)と前記ポリアミド樹脂(B)との合計100質量部に対し、0.1〜1.5質量部であり、且つ
結晶化度が14%以上24%以下である、ポリアミド樹脂組成物。
[2] 前記ポリアミド樹脂(A)は、
テレフタル酸成分単位を含むジカルボン酸成分単位(a1)と、
炭素原子数4〜20の脂肪族ジアミン成分単位を含むジアミン成分単位(a2)とを含み、
前記ジカルボン酸成分単位(a1)は、前記ジカルボン酸成分単位(a1)の合計量100モル%に対して、テレフタル酸成分単位を20〜100モル%、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分単位を0〜80モル%、炭素原子数4〜20の脂肪族ジカルボン酸成分単位を0〜60モル%含む、[1]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[3] 前記ポリアミド樹脂(A)において、
前記ジカルボン酸成分単位(a1)の合計量100モル%に対して、テレフタル酸成分単位を40〜80モル%、アジピン酸成分単位を20〜60モル%含む、[2]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[4] 前記ポリアミド樹脂(A)において、
前記ジカルボン酸成分単位(a1)に含まれる前記テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分単位は、イソフタル酸成分単位を含む、[2]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[5] 前記ポリアミド樹脂(A)において、
前記ジカルボン酸成分単位(a1)の合計量100モル%に対して、テレフタル酸成分単位を55〜80モル%、イソフタル酸成分単位を20〜45モル%含む、[4]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[6] 前記ポリアミド樹脂(A)において、
前記ジアミン成分単位(a2)に含まれる炭素原子数4〜20の脂肪族ジアミン成分単位は、炭素原子数4〜20の直鎖状アルキレンジアミン成分単位を含む、[2]〜[5]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
[7] 前記直鎖状アルキレンジアミン成分単位が1,6−ジアミノヘキサン成分単位であり、
前記ジアミン酸成分単位(a2)の合計量100モル%に対して、1,6−ジアミノヘキサン成分単位を80〜100モル%含む、[6]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[8] 前記ジアミン成分単位(a2)に含まれる炭素原子数4〜20の脂肪族ジアミン成分単位は、1,6−ジアミノヘキサン成分単位及び2−メチル−1,5−ジアミノペンタン成分単位を含む、[2]〜[5]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
[9] 前記ポリアミド樹脂(A)において、前記ジカルボン酸成分単位(a1)がテレフタル酸成分単位及びイソフタル酸成分単位を含み、前記ジアミン成分単位(a2)が1,6−ジアミノヘキサン成分単位を含む、[2]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[10] 前記ポリアミド樹脂(A)において、前記ジカルボン酸成分単位(a1)がテレフタル酸成分単位及びアジピン酸成分単位を含み、前記ジアミン成分単位(a2)が1,6−ジアミノヘキサン成分単位を含む、[2]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[11] 前記ポリアミド樹脂(B)は、
イソフタル酸成分単位を含むジカルボン酸成分単位(b1)と、
炭素原子数4〜15の脂肪族ジアミン成分単位を含むジアミン成分単位(b2)とを含む、[1]〜[10]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
[12] 前記ポリアミド樹脂(B)において、
前記ジカルボン酸成分単位(b1)は、テレフタル酸成分単位をさらに含んでいてもよく、
前記ジカルボン酸成分単位(b1)の合計量100モル%に対して、イソフタル酸成分単位を55〜100モル%、テレフタル酸成分単位を0〜45モル%含む、[11]に記載のポリアミド樹脂組成物。
[13] 前記結晶核剤(C)である前記有機リン酸エステルの金属塩は、環状リン酸エステルの金属塩である、[1]〜[12]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
[14] 充填材(D)をさらに含み、
前記充填材(D)の含有量は、前記ポリアミド樹脂(A)と前記ポリアミド樹脂(B)との合計100質量部に対し、0.3〜3.0重量部である、[1]〜[13]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
[15] [1]〜[14]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物を含む成形品。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(A)と、有機リン酸エステルの金属塩である結晶核剤(C)と、所望によりポリアミド樹脂(B)とを含む。
ポリアミド樹脂(A)は、示差走査熱量計(DSC)により測定される、融点(Tm)が290℃以上340℃以下のポリアミド樹脂である。そのようなポリアミド樹脂(A)は、成形品に高温での強度(剛性)や耐熱性を付与しうる。
ジカルボン酸成分単位(a1)は、少なくともテレフタル酸成分単位を含むことが好ましい。テレフタル酸成分単位を含むポリアミド樹脂は、結晶性が高く、樹脂組成物に良好な耐熱性や剛性を付与しうる。
ジアミン成分単位(a2)は、炭素原子数4〜20の脂肪族ジアミン成分単位を含む。炭素原子数4〜20の脂肪族ジアミン成分単位は、成形物に疎水性を付与し、吸湿性や吸水性を低くすることができる。
ジカルボン酸成分単位(a1)がテレフタル酸成分単位であり、ジアミン成分単位(a2)が1,6−ジアミノヘキサン成分単位及び2−メチル−1,5−ジアミノペンタン成分単位であるポリアミド樹脂;
ジカルボン酸成分単位(a1)がテレフタル酸成分単位であり、ジアミン成分単位(a2)が1,9−ノナンジアミン成分単位及び2−メチル−1,8−ジアミノペンタン成分単位であるポリアミド樹脂;
ジカルボン酸成分単位(a1)がテレフタル酸成分単位及びイソフタル酸成分単位であり、ジアミン成分単位(a2)が1,6−ジアミノヘキサン成分単位であるポリアミド樹脂;及び
ジカルボン酸成分単位(a1)がテレフタル酸成分単位及びアジピン酸成分単位であり、ジアミン成分単位(a2)が1,6−ジアミノヘキサン成分単位であるポリアミド樹脂。
ポリアミド樹脂(A)は、1種のみ含まれてもよいし、2種以上含まれてもよい。
[η]=ηSP/(C(1+0.205ηSP))
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:ブランク硫酸の流下秒数(秒)
ηSP=(t−t0)/t0
ポリアミド樹脂(B)は、示差走査熱量計(DSC)で測定した昇温過程(昇温速度:10℃/min)における融解熱量(ΔH)が0J/g以上5J/g以下のポリアミド樹脂である。そのようなポリアミド樹脂(B)は結晶性が低いので、ポリアミド樹脂組成物に含まれると、樹脂組成物に良好な透明性(視認性)を付与しうる。
ジカルボン酸成分単位(b1)は、少なくともイソフタル酸成分単位を含むことが好ましい。イソフタル酸成分単位は、ポリアミド樹脂の結晶性を低くし、当該ポリアミド樹脂を含む成形物に良好な視認性や成形物の良外観を付与しうる。
ジアミン成分単位(b2)は、炭素原子数4〜15の脂肪族ジアミン成分単位を含む。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、さらに有機リン酸エステルの金属塩である結晶核剤を含む。
ポリアミド樹脂組成物は、充填材(D)をさらに含んでいてもよい。充填材(D)は、成形品に強度(剛性)を付与しうるものであり、繊維状、粉状、粒状、板状、針状、クロス状、マット状等の形状を有する充填材でありうる。
1)樹脂組成物又は成形品を、ヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム溶液(0.1/0.9体積%)に溶解させた後、濾過して得られる濾過物を採取する。
2)前記1)で得られた濾過物を水に分散させ、光学顕微鏡(倍率:50倍)で任意の300本それぞれの繊維長(Li)と繊維径(Di)を計測する。繊維長がLiである繊維の本数をqiとし、次式に基づいて重量平均長さ(Lw)を算出し、これを充填材(D)の平均繊維長とする。
重量平均長さ(Lw)=(Σqi×Li2)/(Σqi×Li)
同様に、繊維径がDiである繊維の本数をriとし、次式に基づいて重量平均径(Dw)を算出し、これを充填材(D)の平均繊維径とする。
重量平均径(Dw)=(Σri×Di2)/(Σri×Di)
本発明のポリアミド樹脂組成物は、発明の効果を損なわない範囲で、用途に応じて、任意の添加剤を含んでいてもよい。添加剤の例には、酸化防止剤(フェノール類、アミン類、イオウ類、リン類等)、耐熱安定剤(ラクトン化合物、ビタミンE類、ハイドロキノン類、ハロゲン化銅、ヨウ素化合物等)、光安定剤(ベンゾトリアゾール類、トリアジン類、ベンゾフェノン類、ベンゾエート類、ヒンダードアミン類、オギザニリド類等)、難燃剤(臭素系、塩素系、リン系、アンチモン系、無機系等)、滑剤、蛍光増白剤、可塑剤、増粘剤、帯電防止剤、離型剤、顔料、結晶核剤、種々公知の添加剤が含まれる。
ポリアミド樹脂組成物の結晶化度は、14%以上24%以下であり、18%以上24%以下であることが好ましく、18%以上22%以下であることがより好ましい。当該範囲であると、ポリアミド樹脂組成物が十分な耐熱性と透明性(視認性)とを両立しやすい。
ポリアミド樹脂組成物を射出成型機で厚さ0.7mmの角板(30mm×30mm)に成形して試験片とし、当該試験片に150℃で2時間のアニール処理を施した後に、23℃でX線回折法により測定する。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、少なくとも上記の比率のポリアミド樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、および結晶核剤(C)と、所望により充填材(D)や他の添加剤とを、公知の方法、例えばヘンシェルミキサー、Vブレンダー、リボンブレンダーもしくはタンブラーブレンダー等で混合する方法、又は混合後さらに一軸押出機、多軸押出機、ニーダー若しくはバンバリーミキサー等で溶融混練した後、造粒若しくは粉砕する方法により製造することができる。また各成分の混合後、さらに一軸押出機、多軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどで溶融混練し、造粒あるいは粉砕を行ってもよい。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、例えば、射出成形、押出成形等、公知の成形方法により成形することで、成形品を作製することができる。
[合成例1]ポリアミド樹脂(A−1)の調製
テレフタル酸1787g(10.8モル)、1,6−ジアミノヘキサン2800g(24.1モル)、アジピン酸1921g(13.1モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物5.7g及び蒸留水554gを内容量13.6Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。190℃から攪拌を開始し、3時間かけて内部温度を250℃まで昇温した。このとき、オートクレーブの内圧を3.01MPaまで昇圧した。このまま1時間反応を続けた後、オートクレーブ下部に設置したスプレーノズルから大気放出して低次縮合物を抜き出した。抜き出した低次縮合物を室温まで冷却し、その後、粉砕機で1.5mm以下の粒径まで粉砕し、110℃で24時間乾燥した。得られた低次縮合物の水分量は3600ppm、極限粘度[η]は0.14dl/gであった。
ポリアミド樹脂(A−1)の極限粘度[η]は1.0dl/g、融点(Tm)は310℃、ガラス転移温度は85℃であった。
1,6−ジアミノヘキサン2800g(24.3モル)、テレフタル酸2774g(16.7モル)、イソフタル酸1196g(7.2モル)、安息香酸36.6g(0.3モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物5.7g及び蒸留水545gを内容量13.6Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。190℃から攪拌を開始し、3時間かけて内部温度を250℃まで昇温させた。このとき、オートクレーブの内圧を3.03MPaまで昇圧させた。このまま1時間反応を続けた後、オートクレーブ下部に設置したスプレーノズルから大気放出して低次縮合物を抜き出した。抜き出した低次縮合物を室温まで冷却し、その後、低次縮合物を粉砕機で1.5mm以下の粒径まで粉砕し、110℃で24時間乾燥させた。得られた低次縮合物の水分量は4100ppm、極限粘度[η]は0.15dl/gであった。
ポリアミド樹脂(A−2)の極限粘度[η]は1.0dl/g、融点(Tm)は330℃、ガラス転移温度は125℃であった。
1,6−ジアミノヘキサン1312g(11.3モル)、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン1312g(11.3モル)、テレフタル酸3655g(22.0モル)、触媒として次亜リン酸ナトリウム5.5g(5.2×10−2モル)、及びイオン交換水640ml、を1リットルの反応器に仕込み、窒素置換後、250℃、35kg/cm2の条件で1時間反応させた。1,6−ジアミノヘキサンと2−メチル−1,5−ジアミノペンタンとのモル比は50:50とした。1時間経過後、この反応器内に生成した反応生成物を、この反応器と連結され、かつ圧力を約10kg/cm2低く設定した受器に抜き出し、極限粘度[η]が0.15dl/gであるポリアミド前駆体を得た。
ポリアミド樹脂(A−3)において、ジアミン成分単位中の1,6−ジアミノヘキサン成分単位の含有率は50モル%であり、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン成分単位含有率は、50モル%であった。
ポリアミド樹脂(A−3)の極限粘度[η]は1.0dl/g、融点(Tm)は300℃、ガラス転移温度は140℃であった。
[合成例4]ポリアミド樹脂(B−1)の調製
テレフタル酸1390g(8.4モル)、1,6−ヘキサンジアミン2800g(24.1モル)、イソフタル酸2581g(15.5モル)、安息香酸109.5g(0.9モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物5.7g及び蒸留水545gを内容量13.6Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。190℃から攪拌を開始し、3時間かけて内部温度を250℃まで昇温した。このとき、オートクレーブの内圧を3.02MPaまで昇圧した。このまま1時間反応を続けた後、オートクレーブ下部に設置したスプレーノズルから大気放出して低次縮合物を抜き出した。抜き出した低次縮合物を室温まで冷却後、粉砕機で1.5mm以下の粒径まで粉砕し、110℃で24時間乾燥した。得られた低次縮合物の水分量は3000ppm、極限粘度[η]は0.14dl/gであった。
ポリアミド樹脂(B−1)において、ジカルボン酸成分単位中のテレフタル酸成分単位の含有率は32.5%であり、イソフタル酸成分単位の含有率は67.5モル%であった。
また、ポリアミド樹脂(B−1)の融解熱量(ΔH)をJIS K7122に準じて、結晶化の発熱ピークの面積より求めたところ、0J/gであった。
比較用のポリアミド樹脂(A−4)として、以下の樹脂を使用した。
A−4(PA66): 東レ社製のナイロン樹脂である「アミランCM3001−N」(66ナイロン、融点(Tm):265℃)
結晶核剤(C)として、以下の化合物を使用した。
結晶核剤(C−1):ADEKA社製の有機リン酸エステル金属塩である「アデカスタブNA−11」(2,4,8,10−テトラ−tert−ブチル−6−(ソジオオキシ)−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン6−オキシド)
結晶核剤(C−2):ADEKA社製の有機リン酸エステル金属塩である「アデカスタブNA−21」(アルミニウム=ビス(4,4’,6,6’−テトラ−tert−ブチル−2,2’−メチレンジフェニル=ホスファート)=ヒドロキシド)
結晶核剤(C−3):ADEKA社製の有機リン酸エステル金属塩の複合物である「アデカスタブNA−27」
結晶核剤(C−4):有機リン酸エステル金属塩以外の結晶核剤であるタルク(平均粒子径1.6μm)
充填材(D)として、以下のガラス繊維を使用した。
ガラス繊維:オーウェンスコーニング社製の「FT756D」(ガラス繊維長3mm、アスペクト比300)
表1に示される量の、ポリアミド樹脂(A−1)、ポリアミド樹脂(B−1)、結晶核剤(C−1)を、タンブラーブレンダーを用いて混合し、二軸押出機((株)日本製鋼所製TEX30α)にて、シリンダー温度(ポリアミド樹脂(A)のTm+15)℃で原料を溶融混錬した。溶融混練物をストランド状に押出し、水槽で冷却した。その後、ペレタイザーでストランドを引き取り、カットしてペレット状のポリアミド樹脂組成物を得た。
組成を表1に示されるように変更した以外は実施例1と同様にしてペレット状のポリアミド樹脂組成物を得た。
全光線透過率は、株式会社村上色彩技術研究所製の「Haze meter HM−150」を用い、JIS K7361に従い、厚さ0.7mmの試験片について測定した。
なお、各ポリアミド樹脂組成物を射出成型機で厚さ0.7mmの角板(30mm×30mm)に成形し、試験片を得た。得られた試験片は、150℃で2hのアニール処理を施した後に、測定に供した。全光線透過率は高い程、透明性が高く好ましい。
下記の射出成型機、成型条件で厚さ0.7mmの角板(30mm×30mm)を成形した。
射出成形機:住友重機械工業(株)社製 SE50−DU
成形条件:シリンダー温度;Tm+10℃、金型温度;150℃
成形品の突き出し時に、成形品が金型に付着、変形しなくなる冷却時間(秒)を、成形時の冷却時間とした。成形時の冷却時間は、成形性の指標であり、短い方が好ましい。
各ポリアミド樹脂組成物の融点(Tm)を以下のようにして測定した。
ポリアミド樹脂組成物を、PerkinElemer社製DSC7を用いて、10℃/分の速度で昇温させた。そして、このときの融解に基づく吸熱ピ−クのピークトップを融点(Tm)とした。融点は高い程、耐熱性が高く好ましい。
各ポリアミド樹脂組成物の結晶化度を以下のようにして測定した。
各ポリアミド樹脂組成物を射出成型機で厚さ0.7mmの角板(30mm×30mm)に成形し、試験片を得た。得られた試験片は、150℃で2hのアニール処理を施した後に、23℃でX線回折法により測定した。
Claims (15)
- 示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)が290℃以上340℃以下であるポリアミド樹脂(A)と、
示差走査熱量計(DSC)で測定した、昇温過程(昇温速度:10℃/min)における融解熱量(ΔH)が0J/g以上5J/g以下であるポリアミド樹脂(B)と、
有機リン酸エステルの金属塩である結晶核剤(C)と
を含むポリアミド樹脂組成物であって、
前記ポリアミド樹脂(A)と前記ポリアミド樹脂(B)との含有質量比(A)/(B)は、45/55〜100/0であり、
前記結晶核剤(C)の含有量は、前記ポリアミド樹脂(A)と前記ポリアミド樹脂(B)との合計100質量部に対し、0.1〜1.5質量部であり、且つ
結晶化度が14%以上24%以下である、ポリアミド樹脂組成物。 - 前記ポリアミド樹脂(A)は、
テレフタル酸成分単位を含むジカルボン酸成分単位(a1)と、
炭素原子数4〜20の脂肪族ジアミン成分単位を含むジアミン成分単位(a2)とを含み、
前記ジカルボン酸成分単位(a1)は、前記ジカルボン酸成分単位(a1)の合計量100モル%に対して、テレフタル酸成分単位を20〜100モル%、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分単位を0〜80モル%、炭素原子数4〜20の脂肪族ジカルボン酸成分単位を0〜60モル%含む、
請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記ポリアミド樹脂(A)において、
前記ジカルボン酸成分単位(a1)の合計量100モル%に対して、テレフタル酸成分単位を40〜80モル%、アジピン酸成分単位を20〜60モル%含む、
請求項2に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記ポリアミド樹脂(A)において、
前記ジカルボン酸成分単位(a1)に含まれる前記テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分単位は、イソフタル酸成分単位を含む、
請求項2に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記ポリアミド樹脂(A)において、
前記ジカルボン酸成分単位(a1)の合計量100モル%に対して、テレフタル酸成分単位を55〜80モル%、イソフタル酸成分単位を20〜45モル%含む、
請求項4に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記ポリアミド樹脂(A)において、
前記ジアミン成分単位(a2)に含まれる炭素原子数4〜20の脂肪族ジアミン成分単位は、炭素原子数4〜20の直鎖状アルキレンジアミン成分単位を含む、
請求項2〜5のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記直鎖状アルキレンジアミン成分単位が1,6−ジアミノヘキサン成分単位であり、
前記ジアミン酸成分単位(a2)の合計量100モル%に対して、1,6−ジアミノヘキサン成分単位を80〜100モル%含む、
請求項6に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記ジアミン成分単位(a2)に含まれる炭素原子数4〜20の脂肪族ジアミン成分単位は、1,6−ジアミノヘキサン成分単位及び2−メチル−1,5−ジアミノペンタン成分単位を含む、
請求項2〜5のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記ポリアミド樹脂(A)において、前記ジカルボン酸成分単位(a1)がテレフタル酸成分単位及びイソフタル酸成分単位を含み、前記ジアミン成分単位(a2)が1,6−ジアミノヘキサン成分単位を含む、
請求項2に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記ポリアミド樹脂(A)において、前記ジカルボン酸成分単位(a1)がテレフタル酸成分単位及びアジピン酸成分単位を含み、前記ジアミン成分単位(a2)が1,6−ジアミノヘキサン成分単位を含む、
請求項2に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記ポリアミド樹脂(B)は、
イソフタル酸成分単位を含むジカルボン酸成分単位(b1)と、
炭素原子数4〜15の脂肪族ジアミン成分単位を含むジアミン成分単位(b2)とを含む、
請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記ポリアミド樹脂(B)において、
前記ジカルボン酸成分単位(b1)は、テレフタル酸成分単位をさらに含んでいてもよく、
前記ジカルボン酸成分単位(b1)の合計量100モル%に対して、イソフタル酸成分単位を55〜100モル%、テレフタル酸成分単位を0〜45モル%含む、
請求項11に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記結晶核剤(C)である前記有機リン酸エステルの金属塩は、環状リン酸エステルの金属塩である、
請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 充填材(D)をさらに含み、
前記充填材(D)の含有量は、前記ポリアミド樹脂(A)と前記ポリアミド樹脂(B)との合計100質量部に対し、0.3〜3.0重量部である、
請求項1〜13のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 請求項1〜14のいずれか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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