JP2021014519A - ポリアミド樹脂組成物及び成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1態様に係るポリアミド樹脂組成物は、(A−1)ポリアミド66と、(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂と、(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体と、を含む、ポリアミド樹脂組成物であって、前記(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体を構成する全構成単位の総質量に対する、エチレン単位の含有量が85質量%以上97質量%以下であり、前記(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体を構成する全構成単位の総質量に対する、マレイン酸モノエステル、マレイン酸ジエステル、フマル酸モノエステル、フマル酸ジエステル、及びメチル無水マレイン酸からなる群より選ばれる1種以上のマレイン酸誘導体単位の含有量が3質量%以上15質量%以下である。
前記成形品が中空形状であってもよい。
前記成形品が自動車用材料部品であってもよい。
前記成形品がターボダクトであってもよい。
前記成形品がバッテリー冷却用パイプであってもよい。
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適宜変形して実施することができる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(A−1)ポリアミド66(以下、「(A−1)成分」と称する場合がある)、及び、(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂(以下、「(A−2)成分」と称する場合がある)からなる(A)ポリアミド樹脂(以下、「(A)成分」と称する場合がある)と、(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体(以下、「(B)成分」と称する場合がある)と、を含む。
以下、本実施形態のポリアミド樹脂組成物の各構成成分について、詳細を説明する。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(A)ポリアミド樹脂として、(A−1)ポリアミド66と、(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂とを含有する。
「ポリアミド66」とは、ジアミンとしてヘキサメチレンジアミンと、ジカルボン酸としてアジピン酸とを重合単量体として重合させてなり、ヘキサメチレンジアミンからなる単位とアジピン酸からなる単位とを有するポリアミド樹脂である。
なお、硫酸相対粘度は、JIS K 6920に準拠した方法により測定することができる。
硫酸相対粘度は、(A−1)ポリアミド66の重合時の圧力を調整することにより制御することができる。
融点は、JIS−K7121に準拠した方法で、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等を用いることができる。
融点は、(A−1)ポリアミド66を構成するモノマーを調整することにより制御することができる。
(A−2)ポリアミド66以外の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、ジアミン及びジカルボン酸の縮合重合で得られるポリアミド樹脂、ラクタムの開環重合で得られるポリアミド樹脂、アミノカルボン酸の自己縮合で得られるポリアミド樹脂、及びこれらのポリアミド樹脂を構成する2種類以上の単量体の共重合で得られる共重合物等が挙げられる。これら(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂は1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ジアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、脂肪族ジアミン、脂環族ジアミン、芳香族ジアミン等が挙げられる。
ジカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
ラクタムとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ブチロラクタム、ピバロラクタム、ε−カプロラクタム、カプリロラクタム、エナントラクタム、ウンデカノラクタム、ラウロラクタム(ドデカノラクタム)等が挙げられる。中でも、靭性の観点から、ε−カプロラクタム又はラウロラクタムが好ましく、ε−カプロラクタムがより好ましい。
これらラクタムは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
アミノカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、上述したラクタムが開環した化合物、より具体的には、ω−アミノカルボン酸、α,ω−アミノカルボン酸等が挙げられる。
なお、「Me」はメチル基を示す。
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等を用いることができる。
融点は、(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂を構成するモノマーを調整することにより制御することができる。
なお、硫酸相対粘度は、JIS K 6920に準拠した方法により測定することができる。
硫酸相対粘度は、(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の重合時の圧力を調整することにより制御することができる。
(A−1)ポリアミド66に対する(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の質量比(A−2)/(A−1)は、5/95以上95/5以下が好ましく、5/95以上80/20がより好ましく、15/85以上70/30以下がさらに好ましい。(A−2)/(A−1)が上記範囲であることで、ブロー成形性により優れる傾向がある。
(A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の製造時において、重合単量体を重合させる際に、分子量調節のために末端封止剤をさらに添加することができる。この末端封止剤としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
脂肪族モノカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチル酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ピバリン酸、イソブチル酸等が挙げられる。
脂環族モノカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、シクロヘキサンカルボン酸等が挙げられる。
芳香族モノカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、安息香酸、トルイル酸、α−ナフタレンカルボン酸、β−ナフタレンカルボン酸、メチルナフタレンカルボン酸、フェニル酢酸等が挙げられる。
これらモノカルボン酸を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
脂肪族モノアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ステアリルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン等が挙げられる。
脂環族モノアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
芳香族モノアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、アニリン、トルイジン、ジフェニルアミン、ナフチルアミン等が挙げられる。
これらモノアミンを1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
これら酸無水物を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
これらモノイソシアネートを1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
これらモノ酸ハロゲン化物を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
これらモノエステル類を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
これらモノアルコール類を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、(A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計含有量、すなわち、(A)ポリアミド樹脂の含有量は、ポリアミド樹脂組成物の総質量に対して、50質量%以上95質量%以下が好ましく、60質量%以上95質量%以下がより好ましい。(A)ポリアミド樹脂の含有量が上記範囲内であることで、ブロー成形性、並びに、成形品としたときの強度、耐熱エージング性、耐薬品性及び比重等に優れる傾向がある。
(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体としては、以下に限定されるものではないが、エチレン及び無水マレイン酸の共重合体(コポリマー)であるマレイン酸化ポリオレフィン、及びその機能的等価物が含まれる。このような機能的等価物の原料となる無水マレイン酸誘導体には、マレイン酸及びその塩、マレイン酸ジエステル、マレイン酸モノエステル、イタコン酸、フマル酸、フマル酸モノエステルが含まれる。これら無水マレイン酸誘導体を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
構成単位Xとしては、(メタ)アクリル酸誘導体が好ましい。(メタ)アクリル酸誘導体には、酸、塩、エステル、無水物、又は化学技術の当業者に公知の他の酸誘導体が含まれる。構成単位Xとしては、アクリル酸メチル又はアクリル酸ブチルも好ましい。
構成単位Yとしては、マレイン酸ジエステル又はマレイン酸モノエステル(マレイン酸半エステル)が好ましい。マレイン酸ジエステル又はマレイン酸モノエステル(マレイン酸半エステル)には、マレイン酸と炭素数1以上4以下のアルキル基を有するアルコールとのエステルが含まれる。炭素数1以上4以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。
マレイン酸化ポリオレフィンの原料となる無水マレイン酸誘導体としては、無水マレイン酸、マレイン酸ジエステル、又はマレイン酸半エステルが好ましく、無水マレイン酸又はマレイン酸半エステルが好ましい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体の含有量は、(A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計質量100質量部、すなわち(A)ポリアミド樹脂100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下が好ましく、5質量部以上20質量部以下がより好ましい。(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体の含有量が上記範囲内であることで、ブロー成形時の厚み斑、ドローダウン性、及び外観により優れる傾向がある。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記(A−1)成分、上記(A−2)成分、及び上記(B)成分に加えて、(C)無機フィラーを更に含有することができる。
これら(C)無機フィラーを1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
すなわち、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)無機フィラーを任意に選択し、SEMで観察して、これらの繊維径を測定し、平均値を算出することにより数平均繊維径を求めることができる。
また、倍率1000倍のSEM写真を用いて繊維長を計測し、所定の計算式(n本の繊維長を測定した場合、重量平均繊維長=Σ(I=1→n)(n番目の繊維の繊維長)2/Σ(I=1→n)(n番目の繊維の繊維長))により重量平均繊維長を求めることができる。
(C)無機フィラーは、シランカップリング剤等により表面処理を行ってもよい。
これらシランカップリング剤を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
また、(C)無機フィラーとしてガラス繊維を用いる場合には、ガラス繊維は、集束剤を含むことが好ましい。集束剤とは、ガラス繊維の表面に塗布する成分である。
集束剤としては、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の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級アミンとの塩等が挙げられる。
これらの集束剤は、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。
中でも、成形品としたとき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からなる群より選ばれる1種以上の集束剤が好ましく、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を構成単位として含む共重合体がより好ましい。
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を構成単位として含む共重合体の原料である、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る。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等が挙げられる。中でも、スチレン又はブタジエンが好ましい。
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からなる群より選ばれる1種以上の集束剤が好ましい。
エポキシ化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、脂肪族エポキシ化合物、脂環族エポキシ化合物、テルペン系エポキシ化合物、芳香族エポキシ化合物、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油等が挙げられる。
ポリカルボジイミド化合物とは、一以上のカルボジイミド基(−N=C=N−)を含有する化合物、すなわち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。
ポリウレタン樹脂としては、集束剤として一般的に用いられるものであればよく、以下に限定されるものではないが、例えば、イソシアネート化合物と、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挙げられる。イソシアネート化合物としては、例えば、m−キシリレンジイソシアネート(XDI)、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(HMDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)等が挙げられる。
アクリル酸のホモポリマー(ポリアクリル酸)としては、樹脂との親和性の観点から、重量平均分子量は1,000以上90,000以下が好ましく、1,000以上25,000以下がより好ましい。
アクリル酸とその他の共重合性モノマーとのコポリマーを形成する、「その他の共重合性モノマー」としては、水酸基及びカルボキシ基のうち少なくともいずれか一方の官能基を有するモノマーが好ましい。その他の共重合性モノマーとして具体的には、以下に限定されるものではないが、例えば、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、メサコン酸等が挙げられる(但し、アクリル酸のみの場合を除く)。これらモノマーを1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
なお、アクリル酸とその他の共重合性モノマーとのコポリマーは、構成単位として、上記したモノマーのうちエステル系モノマー単位を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。
各種集束剤により、ガラス繊維や炭素繊維を処理する方法としては、例えば、上述した集束剤を、公知のガラス繊維や炭素繊維の製造工程において、ローラー型アプリケーター等の公知の方法を用いて、ガラス繊維や炭素繊維に付与し、製造した繊維ストランドを乾燥することによって連続的に反応させる方法等が挙げられる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、(C)無機フィラーの含有量は、ポリアミド樹脂組成物の総質量に対して、0質量%以上50質量%以下が好ましく、0質量%以上40質量%以下がより好ましく、0質量%以上30質量%以下がさらに好ましい。
(C)無機フィラーの含有量が上記範囲内であることで、ポリアミド樹脂組成物のブロー成形性がより優れたものとなる傾向にある。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記(A−1)成分、上記(A−2)成分、及び上記(B)成分に加えて、(D)アルカリ金属塩を更に含有することができる。本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(D)アルカリ金属塩を含有することで、ポリアミド樹脂組成物からなる成形品の表面にアルカリ金属塩が緻密な構造を形成することができ、耐熱エージング性及び耐酸性により優れる成形品を得ることができる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、(D)アルカリ金属塩の含有量は、(A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計質量100質量部、すなわち(A)ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.01質量部以上2質量部以下が好ましく、0.2質量部以上0.6質量部以下がより好ましい。
(D)アルカリ金属塩の含有量が上記範囲内であることで、成形品としたときの耐熱エージング性及び外観がより良好になる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記(A−1)成分、上記(A−2)成分、及び上記(B)成分に加えて、(E)中和剤を更に含有することができる。本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、上記(D)アルカリ金属塩を含む場合には、ポリアミド樹脂組成物がアルカリ性となることからpHを中和するために、(E)中和剤を更に含むことが好ましい。
カルボキシ基を有する化合物は、以下に限定されるものではないが、例えば、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、安息香酸、シュウ酸、シクロヘキサンジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1、3、5−テトラベンゼンテトラカルボン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸−2ナトリウム塩、グルコン酸等が挙げられる。中でも、カルボキシ基を有する化合物としては、シクロヘキサンジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1、3、5−テトラベンゼンテトラカルボン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸−2ナトリウム塩等の、一分子の中に2以上のカルボキシ基を有する化合物が好ましい。これらカルボキシ基を有する化合物は1種のみを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
スルホ基を有する化合物は、以下に限定されるものではないが、例えば、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、フルオロスルホン酸、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらスルホ基を有する化合物は1種のみを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ヒドロキシ基を有する化合物は、以下に限定されるものではないが、例えば、シクロヘキサノール、デカノール、デカンジオール、ドデカノール、ドデカンジオール、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、トリペンタエリトリトール、ジ−トリメチロールプロパン、D−マンニトール、D−ソルビトール、キシリトール、フェノール、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらヒドロキシ基を有する化合物は1種のみを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
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100質量部に含まれる前記(E)中和剤の酸価に対する、前記(A)ポリアミド樹脂100質量部に含まれる前記(D)アルカリ金属塩のアルカリ価の比(X)が、下記式を満たすことが好ましい。
(A)ポリアミド樹脂の原料モノマー又は末端封止剤として用いられるカルボン酸は、その目的からポリマー中に取り込まれている。具体的には、ポリマー鎖中で共有結合している。
一方で、本明細書中では、その目的からポリマーと共有結合していないカルボン酸官能基を有する有機酸成分を、(E)中和剤とする。(A)ポリアミドの原料モノマー又は末端封止剤として用いられるカルボン酸と、(E)中和剤として用いられるカルボン酸とが同一成分である場合、(A)ポリアミドの原料モノマー又は末端封止剤として用いられるカルボン酸は、ポリマー鎖中で共有結合しているカルボン酸を指し、(E)中和剤として用いられたカルボン酸はポリマーと共有結合していないカルボン酸を指す。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、(E)中和剤の含有量は、(D)アルカリ金属塩を十分に中和できる量であればよく、(D)アルカリ金属塩の含有量に応じて適宜調整することができる。例えば、(D)アルカリ金属塩の含有量が上記範囲である場合に、(A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計質量100質量部、すなわち(A)ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.01質量部以上2質量部以下が好ましく、0.3質量部以上1質量部以下がより好ましい。
(E)中和剤の含有量が上記範囲内であることで、ポリアミド樹脂組成物に含まれる(D)アルカリ金属塩をより充分に中和することができる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記(A−1)成分、上記(A−2)成分、及び上記(B)成分に加えて、(F)元素鉄を含有することができる。本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(F)元素鉄を含有することで、得られる成形品の特に表面に存在するポリアミドと、元素鉄とが緻密な架橋構造を形成することができ、耐熱エージング性及び耐酸性により優れる成形品を得ることができる。
(F)元素鉄の重量平均粒度の上限値は、450μmが好ましく、250μmがより好ましく、200μmがさらに好ましく、100μmが特に好ましく、50μmが最も好ましい。一方、(F)元素鉄の重量平均粒度の下限値は、特別な限定はないが、1μmとすることができ、5μmとすることができ、10μmとすることができる。すなわち、(F)元素鉄の重量平均粒度は、1μm以上450μm以下が好ましく、1μm以上250μm以下がより好ましく、5μm以上200μm以下がさらに好ましく、5μm以上100μm以下が特に好ましく、10μm以上50μm以下が最も好ましい。
重量平均粒度は、ASTM規格D1921−89、方法Aに従って、Dmとして求められる。
(F)元素鉄の含有量は、(A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計質量100質量部、すなわち(A)ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.05質量部以上10質量部以下が好ましく、0.1質量部以上5質量部以下がより好ましい。
(F)元素鉄の含有量が上記下限値以上であることで、耐熱エージング性がより良好になる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記(A−1)成分、上記(A−2)成分、及び上記(B)成分に加えて、(G)ハロゲン化銅を含有することができる。本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(G)ハロゲン化銅を含有することで、耐熱エージング性がより向上する傾向にある。
(G)ハロゲン化銅の含有量は、(G)ハロゲン化銅が含有成分として選択される場合には、(A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計質量100質量部、すなわち(A)ポリアミド樹脂100質量部に対して、(G)ハロゲン化銅のうちの金属元素換算の含有量が、0.001質量部以上0.05質量部以下が好ましく、0.003質量部以上0.05質量部以下がより好ましく、0.005質量部以上0.03質量部以下がさらに好ましい。(G)ハロゲン化銅の含有量が上記範囲内であることで、耐熱エージング性をより一層向上させるとともに、銅の析出や金属腐食をより効果的に抑制することができる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記(A−1)成分、上記(A−2)成分、及び上記(B)成分に加えて、(H)アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群より選ばれる1種以上のハロゲン化物(以下、単に「ハロゲン化物」と称する場合がある)を含有することができる。本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(H)ハロゲン化物を含有することで、耐熱エージング性がより向上する傾向にある。
中でも、耐熱性を一層向上させる観点から、(G)ハロゲン化銅と(H)ハロゲン化物とを組み合わせて用いることが好ましい。
(H)ハロゲン化物の含有量は、(A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計質量100質量部、すなわち(A)ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.05質量部以上5質量部以下が好ましく、0.2質量部以上2質量部以下がより好ましい。(H)ハロゲン化物の含有量が上記範囲内であることで、耐熱エージング性がより一層向上するとともに、銅の析出や金属腐食をより効果的に抑制することができる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記(A−1)成分、上記(A−2)成分、及び上記(B)成分に加えて、本実施形態の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、(I)その他成分を更に含有することができる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(A)ポリアミド樹脂((A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂)と、(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体と、必要応じて、上記(C)〜(I)成分と、を混合することにより製造することができる。
(1)上記(A)〜(B)の各成分、並びに、必要に応じて、上記(C)〜(I)の各成分を、ヘンシェルミキサー等を用いて混合し溶融混練機に供給し混練する方法。
(2)単軸又は2軸押出機で、上記(A)〜(C)の各成分、並びに、必要に応じて、上記(D)〜(I)成分を、予めヘンシェルミキサー等を用いて混合して(A)〜(B)の各成分、並びに、必要に応じて、上記(D)〜(I)成分を含む混合物を調製し、当該混合物を溶融混練機に供給し混練した後に、任意に、サイドフィダーから(C)成分を配合する方法。
すなわち、最終的に目的とするポリアミド組成物中に添加する(D)アルカリ金属塩、(E)中和剤及び(F)元素鉄よりも高濃度の(D)アルカリ金属塩、(E)中和剤及び(F)元素鉄を(A)ポリアミド樹脂及び(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体に溶融混練してペレット化した後に、当該ペレットと、必要応じて、上記(C)及び(G)〜(I)成分とを溶融混練して最終的に目的とするポリアミド樹脂組成物を製造することが、耐熱エージング性の観点から好ましい。
[tanδ(1)/tanδ(100)]
本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、(A−1)ポリアミド66及び(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂のうち、最も高い融点を有するポリアミド樹脂の融点+10℃における回転式レオメーターで測定したtanδが下記式を満たすことが好ましい。
まず、測定前に、本実施形態のポリアミド樹脂組成物を成形してなる測定試料を80℃の条件下で8時間真空乾燥する。次いで、試料をレオメーターの、予め加熱された下部プレートに配置し、その加熱炉を閉じる。その後、上部プレートを、0.5mmの測定ギャップに到達するまで下方に動かす。ここから2分間の予熱を行い、2つのプレート間における上澄みサンプルを、スパチュラで取り除いた後、測定を開始する。測定条件は例えば、以下に示す条件とすることができる。
測定試料 :コーンプレートφ25mm
測定ギャップ:0.5mm
溶融時間 :2分
歪み :10%
温度 :(A)ポリアミド樹脂のうち最も高い融点のポリアミド樹脂の融点+10℃
角速度 :200rad/s〜0.5rad/s
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の数平均分子量(Mn)は、機械物性、耐熱性の観点から、10000以上が好ましく、12000以上がより好ましく、15000以上がさらに好ましい。
なお、数平均分子量は、GPCを用い、ポリアミド樹脂組成物を溶媒であるHFIPに溶解した試料を用いて求めることができ、実質的には、ポリアミド樹脂組成物中の(A)ポリアミド樹脂、又は(A)ポリアミド樹脂に共有結合している成分を含めた(A)ポリアミド樹脂の数平均分子量に相当する。
本実施形態の成形品の製造方法(以下、単に「本実施形態の製造方法」と称する場合がある)は、上記ポリアミド樹脂組成物をブロー成形により成形する、方法である。
[(A)ポリアミド樹脂]
A−1:ポリアミド66(PA66)(旭化成社製、型番:レオナ1300、融点262℃、硫酸相対粘度2.6、アミノ基末端濃度46μmol/g、カルボキシ基末端濃度78μmol/g)
A−2−1:ポリアミド6(PA6)(宇部興産社製、型番:SF1013A、融点220℃、硫酸相対粘度2.4、アミノ基末端濃度41μmol/g、カルボキシ基末端濃度78μmol/g)
A−2−2:ポリアミド612(PA612)(旭化成社製、型番:レオナ4100、融点215℃、硫酸相対粘度2.2、アミノ基末端濃度72μmol/g、カルボキシ基末端濃度62μmol/g)
まず、得られたポリアミド3.0gを90質量%フェノール水溶液100mLに溶解した。次いで、得られた溶液を用い、0.025Nの塩酸で滴定を行い、アミノ基末端濃度(μmol/g)を求めた。終点はpH計の指示値から決定した。
まず、得られたポリアミド4.0gをベンジルアルコール50mLに溶解した。次いで、得られた溶液を用い、0.1NのNaOHで滴定を行い、カルボキシ基末端濃度(μmol/g)を求めた。終点はフェノールフタレイン指示薬の変色から決定した。
B−1:エチレン−マレイン酸水素エチルランダム共重合体(共重合体の全構成単位の質量に対するマレイン酸水素エチル単位の含有量8質量%)
B’−1:スチレン−無水マレイン酸共重合体(川原油化(株)社製、商品名「SMA3000」)
B’−2:エチレン−無水マレイン酸共重合体(Verellus社製、商品名「ZeMacE400」)
B’−3:無水マレイン酸グラフトエチレン−オクテン共重合体(DUPONT社製、商品名「FusabondN493D」)
C−1:ガラス繊維(GF)(日本電気硝子製、商品名「ECS03T275H」平均繊維径10μmφ、カット長3mm)
D−1:炭酸ナトリウム(トクヤマ(株)社製、商品名「ソーダ灰ライト」)
E−1:1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(CHDA)(新日本理化(株)社製、商品名「リカシッドCHDA」)
F−1:元素鉄粒子含有マスターバッチ(ALBIS社製、商品名「SHELEFPLUS2 3302DP」)
G−1:ヨウ化銅(和光純薬工業社製)
H−1:ヨウ化カリウム(和光純薬工業社製)
調製するベンゼン溶液の総質量に対して、1.6質量%のマレイン酸水素エチル、3×10−4質量%のt−ブチルペルアセテートとなるように各成分をベンゼンに溶解し、ベンゼン溶液を調製した。調製したベンゼン溶液とエチレンを1:1の質量比で、300rpmで撹拌する撹拌装置を有する2Lのオートクレーブ中に連続的に供給し、1200気圧となるまで供給を続けた。その後、ジャケットヒーターでオートクレーブを230℃まで加熱した。得られたポリマー溶液は減圧弁を介して、分離容器に移動され、ポリマー以外の全ての試薬を急速蒸発させた。下部ノズルからストランド状にポリマーを排出し、水冷及びカッティングを行い、エチレン−マレイン酸水素エチルランダム共重合体のペレットを得た。得られたエチレン−マレイン酸水素エチルランダム共重合体の全構成単位の質量に対するマレイン酸水素エチルの含有量は8質量%であった。なお、エチレン−マレイン酸水素エチルランダム共重合体の全構成単位の質量に対するマレイン酸水素エチルの含有量は、H−NMRにより測定した。また、210℃、2.16kg荷重下でのメルトインデックスは25g/10minであった。
[成形品の製造]
実施例及び比較例で得られたポリアミド組成物のペレットを、窒素気流中で乾燥し、ポリアミド組成物中の水分量を500ppm以下にした。次いで、水分量を調整した各ポリアミド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、ISO3167に準拠して、多目的試験片(A型、ダンベル形引張試験片)を成形品として成形した。なお、多目的試験片の寸法は、全長≧170mm、タブ部間距離109.3±3.2mm、平行部の長さ80±2mm、肩部の半径24±1mm、端部の幅20±0.2mm、中央の平行部の幅10±0.2mm、厚さ4±0.2mmである。具体的な射出成形時の条件としては、射出及び保圧の時間:25秒、冷却時間:15秒、金型温度:80℃、シリンダー温度:290℃に設定した。
多目的試験片から切り出された、25mm×25mm×2mmの円形の平板を用いて、下記条件でtanδの測定を行った。
試験片 :コーンプレートφ25mm
測定ギャップ:0.5mm
溶融時間 :2分
歪み :10%
温度 :ポリアミド66の融点262℃+10℃
角速度 :200rad/s〜0.5rad/s
実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂組成物を80℃で8時間乾燥させ、800mm×60mm×60mmのパイプ形状の金型、及びブロー成形機(S.T.SOFFIAGGIO TECNICA S.r.l社製、ASPI150.3)を用いて、ブロー成形性を以下の評価項目について、評価した。
成形品の端部から長手方向に100mmの位置での成形品の肉厚と成形品の端部から長手方向に700mmの位置での成形品の肉厚との差を測定し、以下の評価基準に従い、評価した。
4:肉厚の差が0.5mm以下
3:肉厚の差が0.5mm超2.0mm以下
2:肉厚の差が2.0mm超
ダイ出口から押し出し方向に30mmの位置でのパリソン径(単位:mm)を測定し、当該位置でのダイ径に対するパリソン径径の比(パリソン径/ダイ径)を算出して、以下の評価基準に従い、評価した。
◎:パリソン径/ダイ径が1.1以上
○:パリソン径/ダイ径が1.0以上1.1未満
×:パリソン径/ダイ径が1.0未満
成形品(パイプ)の表面平滑性の評価は、成形品の表面を表面粗さ計(ミツトヨ(株)社製、サーフテスト 形式SJ−400)を用いて、測定長1cmで、異なる5点を対象とし、そのうちの最大表面粗さ(Rmax)を測定し、以下の評価基準に従い評価した。
◎:Rmaxが500以下
○:Rmaxが500超750以下
×:Rmaxが750超
各多目的試験片(A型)を用いて、ISO527に準拠して引張速度5mm/分で引張試験を行い、初期引張強度(MPa)を測定した(S0)。次いで、各多目的試験片(A型)をISO188に準拠したオーブンに入れて、150℃及び180℃の2条件でそれぞれ2000時間加熱して、耐熱老化試験を行った。2000時間後にオーブンから各多目的試験片(A型)を取り出し、23℃で24時間冷却させた。次いで、耐熱老化試験後の各多目的試験片(A型)をISO527に準拠して引張速度5mm/分で引張試験(耐熱老化試験前の引張試験と同様の条件)を行い、耐熱老化試験後の引張強度(MPa)を測定した(S1)。次いで、下記に示す式を用いて、引張強度保持率(%)を算出した。
実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂組成物ペレットを、射出成形機(PS−40E、日精樹脂株式会社製)を用いて、射出+保圧時間10秒、冷却時間15秒、金型温度80℃、溶融樹脂温度290℃の条件下で、60mm×60mm×3mmの平板型成形片に成形した。次に、平板から流動直角方向(成形品のゲートから流動末端方向の軸に対して直角の方向)に、ISO8256に準拠した小引張試験片タイプ4型の形状になるように切削して試験片を得た。得られた試験片を用いて、チャック間距離30mm、引張速度1mm/minで引張試験を行い、初期引張強度(MPa)を測定した。次いで、試験片をオートクレーブを用いて、薬剤[純水/ロングライフクーラント液(LLC液、BASF社製G48)=50/50(容量比)]に、130℃で1000時間浸漬した。薬剤浸漬後の試験片を、薬剤浸漬前の引張試験と同様の条件で引張試験を行い、薬剤浸漬後の引張強度(MPa)を測定した。下記に示す式により、1000時間浸漬後の引張強度保持率を算出した。
[実施例1]
(ポリアミド樹脂組成物P−a1の製造)
東芝機械社製、TEM35mm2軸押出機(設定温度:280℃、スクリュー回転数300rpm)を用いて、押出機最上流部に設けられたトップフィード口より、(A)ポリアミド樹脂(A−1:PA66及びA−2−1:PA6)と、(B)エチレン-マレイン酸誘導体ランダム共重合体B−1、(G)ハロゲン化銅G−1、(H)アルカリ金属のハロゲン化物H−1を予めブレンドしたものと、を供給した。また、押出機下流側(トップフィード口より供給された樹脂が充分溶融している状態)のサイドフィード口より(C)充填材C−1を供給した。次いで、ダイヘッドより押し出された溶融混練物をストランド状で冷却し、ペレタイズして、ポリアミド樹脂組成物P−a1のペレットを得た。各構成成分の種類及び含有量は表1に記載のとおりとした。
(ポリアミド樹脂組成物P−a2〜P−a13及びP−b1〜P−b8の製造)
各構成成分の種類及び含有量を表1〜4に記載のとおりとした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、ポリアミド樹脂組成物P−a2〜P−a13及びP−b1〜P−b8のペレットを得た。
ポリアミド樹脂組成物P−a1(実施例1)、ポリアミド樹脂組成物P−a2(実施例2)及びポリアミド樹脂組成物P−a3(実施例3)、ポリアミド樹脂組成物P−a4(実施例4)及びポリアミド樹脂組成物P−a5(実施例5)、並びに、ポリアミド樹脂組成物P−a11(実施例11)、ポリアミド樹脂組成物P−a12(実施例12)及びポリアミド樹脂組成物P−a13(実施例13)の比較により、エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体B−1の含有量の増加に伴い、ブロー成形性(特に、パリソンの垂れ及びスウェリング挙動)がより良好なる傾向がみられた。
ポリアミド樹脂組成物P−a1(実施例1)、ポリアミド樹脂組成物P−a4(実施例4)及びポリアミド樹脂組成物P−a6(実施例6)において、ポリアミド樹脂A−2の含有量の増加に伴い、ブロー成形性(特に、表面平滑性)がより良好なる傾向がみられた。
ポリアミド樹脂組成物P−a1〜P−a6及びP−a9〜P−a13(実施例1〜6及び9〜13)において、ポリアミド66とポリアミド6を組み合わせて用いたポリアミド樹脂組成物P−a1〜P−a6(実施例1〜6)では、耐熱エージング性がより向上する傾向がみられ、一方、ポリアミド66とポリアミド612を組み合わせて用いたポリアミド樹脂組成物P−a9〜P−a13(実施例9〜13)では、耐薬品性が向上する傾向がみられた。
Claims (16)
- (A−1)ポリアミド66と、
(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂と、
(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体と、を含む、ポリアミド樹脂組成物であって、
前記(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体を構成する全構成単位の総質量に対する、エチレン単位の含有量が85質量%以上97質量%以下であり、
前記(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体を構成する全構成単位の総質量に対する、マレイン酸モノエステル、マレイン酸ジエステル、フマル酸モノエステル、フマル酸ジエステル、及びメチル無水マレイン酸からなる群より選ばれる1種以上のマレイン酸誘導体単位の含有量が3質量%以上15質量%以下である、ポリアミド樹脂組成物。 - 前記(B)エチレン−マレイン酸誘導体ランダム共重合体の含有量が、前記(A−1)ポリアミド66及び前記(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計質量100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下である、請求項1又は2に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂が、ポリアミド6、ポリアミド610、及びポリアミド612からなる群より選ばれる1種以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂がポリアミド6又はポリアミド612であり、
前記(A−1)ポリアミド66に対する前記(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の質量比(A−2)/(A−1)が5/95以上95/5以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。 - (C)無機フィラーを更に含有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- (D)アルカリ金属塩を更に含有し、
前記(D)アルカリ金属塩の含有量が、前記(A−1)ポリアミド66及び前記(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計質量100質量部に対して、0.01質量部以上2質量部以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。 - 前記(D)アルカリ金属塩が、炭酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムである、請求項7に記載のポリアミド樹脂組成物。
- (E)中和剤を更に含有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- (F)元素鉄を更に含有し、
前記(F)元素鉄の含有量が、前記(A−1)ポリアミド66及び前記(A−2)ポリアミド66以外のポリアミド樹脂の合計質量100質量部に対して0.05質量部以上10質量部以下である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。 - (G)ハロゲン化銅、並びに(H)アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群より選ばれる1種以上のハロゲン化物を更に含有する、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。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物をブロー成形により成形する、成形品の製造方法。
- 前記成形品が中空形状である、請求項12に記載の成形品の製造方法。
- 前記成形品が自動車用材料部品である、請求項12又は13に記載の成形品の製造方法。
- 前記成形品がターボダクトである、請求項14に記載の成形品の製造方法。
- 前記成形品がバッテリー冷却用パイプである、請求項14に記載の成形品の製造方法。
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