JP2023050581A - 押出成形用ポリアミド樹脂組成物及び成形品 - Google Patents

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飛将 山田
Hisho Yamada
雅士 森田
Masashi Morita
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Abstract

【課題】押出加工性及び押出成形性に優れ、且つ、成形品としたときの柔軟性、耐薬品性及び耐退色性に優れる押出成形用ポリアミド樹脂組成物を提供する。【解決手段】押出成形用ポリアミド樹脂組成物は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、55質量部以上85質量部以下の前記(A)ポリアミド樹脂と、15質量部以上45質量部以下の前記(B)耐衝撃材と、0.01質量部以上0.50質量部以下の(C)黒色染料と、0.05質量部以上0.50質量部以下の(D)カーボンブラックと、を含み、前記(A)ポリアミド樹脂100質量部に対して、60質量部以上の、単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂を含む。【選択図】なし

Description

本発明は、押出成形用ポリアミド樹脂組成物及び成形品に関する。
ポリアミド樹脂は機械的特性、熱的特性、耐薬品性に優れる等、エンジニアリングプラスチックとして好適な性質を有していることから、射出成形用を中心として機械部品及び自動車部品、各種電気及び電子部品等の用途に広く使用されている。
一方、今後、急速に拡大が見込まれるEV(電気自動車)においては、バッテリーを冷却するための冷媒が通る冷却パイプとして、細径長尺の成形品が求められている。細径長尺の成形品としては、押出成形により得られる直管状の一次成形体を曲げ加工し、一部品として用いることが主流である。しかし、一般的にポリアミド樹脂は、溶融粘度が低く、また、せん断速度に対する溶融粘度変化も小さいので押出成形性が良いとは言えない。
押出成形用ポリアミド樹脂として、ポリアミド6に耐衝撃材及び金属ハロゲン化物を加えたポリアミド樹脂が、押出成形性、滞留安定性、及び成形品の厚みムラに優れることが知られている(例えば、特許文献1等参照)。また、ポリアミド12に無水マレイン酸グラフトエチレン-プロピレン共重合体又は無水マレイン酸グラフトSEBS(スチレン-エチレン/1-ブテン-スチレンブロック共重合体)を加えたポリアミド樹脂が、押出成形が可能で柔軟性、耐薬品性に優れていることが知られている。(例えば、特許文献2等参照)
特許第6690785号公報 特許第3850608号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術においては、押出成形可能なポリアミド樹脂組成物であっても、冷却パイプに要求される耐薬品性、溶融加工時の生産性、及び成形品の耐退色性まで十分に向上させることは難しい。特許文献2においては、耐薬品性に優れ押出成形可能なポリアミド樹脂組成物であっても、溶融加工時の生産性、及び成形品の耐退色性まで十分に向上させることは難しい。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、押出加工性及び押出成形性に優れ、且つ、成形品としたときの柔軟性、耐薬品性及び耐退色性に優れる押出成形用ポリアミド樹脂組成物、並びに、前記押出成形用ポリアミド樹脂組成物を用いた成形品を提供する。
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
(1) (A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、
55質量部以上85質量部以下の前記(A)ポリアミド樹脂と、
15質量部以上45質量部以下の前記(B)耐衝撃材と、
0.01質量部以上0.50質量部以下の(C)黒色染料と、
0.05質量部以上0.50質量部以下の(D)カーボンブラックと、
を含む、押出成形用ポリアミド樹脂組成物であって、
前記(A)ポリアミド樹脂100質量部に対して、60質量部以上の、単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂を含む、押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
(2) 前記(B)耐衝撃材が、マレイン酸グラフトエチレン-α-オレフィン共重合体である、(1)に記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
(3) 前記(A)ポリアミド樹脂及び前記(B)耐衝撃材の合計100質量部に対して、前記(C)黒色染料と前記(D)カーボンブラックの合計質量が0.10質量部超である、(1)又は(2)に記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
(4) 前記(B)耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELと前記(A)ポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAの比COOHEL/NH2PAが0.30以上1.50以下である、(1)~(3)のいずれか一つに記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
(5) 前記(B)耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELと前記(A)ポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAの比COOHEL/NH2PAが0.30以上1.20以下である、(1)~(4)のいずれか一つに記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
(6) 前記(B)耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELと前記(A)ポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAの比COOHEL/NH2PAが0.30以上1.00以下である、(1)~(5)のいずれか一つに記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
(7) 前記(A)ポリアミド樹脂及び前記(B)耐衝撃材の合計100質量部に対して、0.01質量部以上3.00質量部以下の(E)耐熱剤を更に含む、(1)~(6)のいずれか一つに記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
(8) (1)~(7)のいずれか一つに記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物を成形してなる、成形品。
(9) 前記成形品が中空形状である、(8)に記載の成形品。
(10) 前記成形品の形状が、パイプ、チューブ、ホース、又はフィルムである、(8)に記載の成形品。
(11) 前記成形品が、自動車用材料部品である、(8)~(10)のいずれか一つに記載の成形品。
(12) 前記自動車用材料部品が、エアコンホース、又はバッテリー冷却パイプである、(11)に記載の成形品。
上記態様の押出成形用ポリアミド樹脂組成物によれば、押出加工性及び押出成形性に優れ、且つ、成形品としたときの柔軟性、耐薬品性及び耐退色性に優れる押出成形用ポリアミド樹脂組成物を提供することができる。上記態様の成形品は、前記押出成形用ポリアミド樹脂組成物を成形してなり、柔軟性、耐薬品性及び耐退色性に優れる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。
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。
なお、本明細書において、「ポリアミド」とは主鎖中にアミド(-NHCO-)基を有する重合体を意味する。
≪押出成形用ポリアミド樹脂組成物≫
本実施形態の押出成形用ポリアミド樹脂組成物(以下、単に「本実施形態のポリアミド樹脂組成物」と称する場合がある)は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、
55質量部以上85質量部以下の前記(A)ポリアミド樹脂と、
15質量部以上45質量部以下の前記(B)耐衝撃材と、
0.01質量部以上0.50質量部以下の(C)黒色染料と、
0.05質量部以上0.50質量部以下の(D)カーボンブラックと、
を含む。
また、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100質量部に対して、60質量部以上の、単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂を含む。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記構成を有することで、(A)ポリアミド樹脂と(B)耐衝撃材とが適度に架橋することができ、押出加工性及び押出成形性に優れ、且つ、成形品としたときの柔軟性、耐薬品性及び耐退色性に優れる成形品が得られる。
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。
なお、以降において、(A)ポリアミド樹脂、(B)耐衝撃材、(C)黒色染料、及び(D)カーボンブラックをそれぞれ(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分と称する場合がある。
<(A)ポリアミド樹脂>
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100質量部に対して、単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂を60質量部以上含み、70質量部以上含むことが好ましく、80質量部以上含むことがより好ましく、90質量部以上含むことがさらに好ましく、95質量部以上含むことが特に好ましく、100質量部含む、すなわち、(A)ポリアミド樹脂が単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂からなることが最も好ましい。
単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂が上記下限値以上であることで、耐薬品性に優れる傾向にある。
「単量体単位あたりの平均炭素数(φ)」という用語は、ポリアミド樹脂の製造に使用されるモノマー(単量体)中の炭素原子の総数を、使用したモノマー(単量体)数で割ることにより計算される炭素原子数である。以下の例が挙げられる。
PA6 φ 単量体単位あたりの平均炭素数6(6÷1=6)
PA66 φ 単量体単位あたりの平均炭素数6((6+6)÷2=6)
PA612 φ 単量体単位あたりの平均炭素数9((6+12)÷2=9)
PA66/6I φ 単量体単位の平均炭素数6.5({(6+6)+(6+8)}÷4=6.5)
(A)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)成分は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。
[重合単量体]
(A)ポリアミド樹脂の原料となる重合単量体について、以下に詳細を説明する。
(ジアミン)
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。
脂肪族ジアミンとしては、直鎖飽和脂肪族ジアミンであってもよく、分岐鎖状飽和脂肪族ジアミンであってもよい。分岐鎖状飽和脂肪族ジアミンとしては、例えば、主鎖から分岐した置換基を持つジアミンが挙げられる。
直鎖飽和脂肪族ジアミンは炭素数2以上20以下であるものが好ましく、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、トリデカメチレンジアミン等が挙げられる。
分岐鎖状飽和脂肪族ジアミンは炭素数3以上20以下であるものが好ましく、2-メチルペンタメチレンジアミン(「2-メチル-1,5-ジアミノペンタン」とも記される)、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、2-メチルオクタメチレンジアミン、2,4-ジメチルオクタメチレンジアミン等が挙げられる。
脂環族ジアミン(脂環式ジアミンとも記される)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロペンタンジアミン等が挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、メタフェニレンジアミン、オルトフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン等が挙げられる。
これらジアミンは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。
(ジカルボン酸)
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。
脂肪族ジカルボン酸としては、直鎖状飽和脂肪族ジカルボン酸であってもよく、分岐鎖状飽和脂肪族ジカルボン酸であってもよく、炭素数3以上20以下のものが好ましい。このような脂肪族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、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、2,2-ジメチルコハク酸、2,3-ジメチルグルタル酸、2,2-ジエチルコハク酸、2,3-ジエチルグルタル酸、グルタル酸、2,2-ジメチルグルタル酸、アジピン酸、2-メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸、ジグリコール酸等が挙げられる。
脂環族ジカルボン酸(脂環式ジカルボン酸とも記される)の脂環構造の炭素数は、特に限定されないが、得られる(A)成分の吸水性と結晶化度のバランスの観点から、3以上10以下が好ましく、5以上10以下がより好ましい。
脂環族ジカルボン酸は、無置換でもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては、炭素数1以上4以下のアルキル基が好ましい。置換基としては、以下に限定されるものではないが、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。
このような脂環族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、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸等が挙げられる。
芳香族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、無置換又は置換基で置換された炭素数8以上20以下の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。置換基としては、以下に限定されるものではないが、例えば、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数6以上12以下のアリール基、炭素数7以上20以下のアリールアルキル基、ハロゲン基、炭素数3以上10以下のアルキルシリル基、スルホン酸基、スルホン酸塩を有する基等が挙げられる。ハロゲン基としては、例えば、クロロ基、ブロモ基等が挙げられる。スルホン酸塩を有する基を構成する塩としては、例えば、ナトリウム塩等が挙げられる。
このような芳香族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、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、2-クロロテレフタル酸、2-メチルテレフタル酸、5-メチルイソフタル酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸等が挙げられる。
これらジカルボン酸は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。
(ラクタム)
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、ウンデカンラクタム、ラウロラクタム(ドデカンラクタム)等が挙げられる。中でも、重合生産の観点から、の観点から、ε-カプロラクタム、ウンデカンラクタム、又はラウロラクタム(ドデカンラクタム)が好ましい。
これらラクタムは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)
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。
アミノカルボン酸としては、脂肪族アミノカルボン酸であってもよく、芳香族アミノカルボン酸であってもよい。芳香族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、パラアミノメチル安息香酸等が挙げられる。
アミノカルボン酸としては、結晶化度を高める観点から、ω位がアミノ基で置換された、炭素数4以上14以下の直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族アミノカルボン酸であることが好ましい。好ましいアミノカルボン酸として具体的には、以下に限定されるものではないが、例えば、6-アミノカプロン酸、9-アミノノナン酸、11-アミノウンデカン酸、12-アミノドデカン酸等が挙げられる。
これらアミノカルボン酸は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。
(A)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、ポリアミド610(ポリヘキサメチレンセバカミド)、ポリアミド612(ポリヘキサメチレンドデカミド)、ポリアミド116(ポリウンデカメチレンアジパミド)、ポリアミドMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)、ポリアミド66/6I(ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリイソフタルアジパミド共重合体)、ポリアミド6I/6T(ポリイソフタルアジパミド/ポリテレフタルアジパミド共重合体)、ポリアミド6/11(カプロラクタム/アミノウンデカン酸共重合体)、ポリアミド6/12(カプロラクタム/ラウロラクタム共重合体)、ポリアミド6/66/12(カプロラクタム/ポリヘキサメチレンアジパミド/ラウロラクタム共重合体)、ポリアミドTMHT(トリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリアミド6T(ポリヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリアミド2Me-5T(ポリ2-メチルペンタメチレンテレフタルアミド)、ポリアミド9T(ポリノナメチレンテレフタルアミド)、2Me-8T(ポリ2-メチルオクタメチレンテレフタルアミド)、ポリアミド6C(ポリヘキサメチレンシクロヘキサンジカルボキサミド)、ポリアミド2Me-5C(ポリ2-メチルペンタメチレンシクロヘキサンジカルボキサミド)、ポリアミド9C(ポリノナメチレンシクロヘキサンジカルボキサミド)、2Me-8C(ポリ2-メチルオクタメチレンシクロヘキサンジカルボキサミド)、ポリアミド10T(ポリデカメチレンテレフタルアミド)、ポリアミド11T(ポリウンデカメチレンテレフタルアミド)、ポリアミド12T(ポリドデカメチレンテレフタルアミド)、ポリアミド10C(ポリデカメチレンシクロヘキサンジカルボキサミド)、ポリアミド11C(ポリウンデカメチレンシクロヘキサンジカルボキサミド)、ポリアミド12C(ポリドデカメチレンシクロヘキサンジカルボキサミド)等が挙げられる。
中でも、(A)ポリアミド樹脂としては、柔軟性、及び耐薬品性の観点から、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド116、ポリアミド6/11、ポリアミド6/12、ポリアミド6/66/12、ポリアミド9T、2Me-8T、ポリアミド9C、2Me-8C、ポリアミド10T、ポリアミド11T、ポリアミド12T、ポリアミド10C、ポリアミド11C、又はポリアミド12Cが好ましく、溶融加工時の加工性の観点から、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド116、ポリアミド6/11、ポリアミド6/12、又はポリアミド6/66/12がより好ましい。
(A)ポリアミド樹脂の単量体単位あたりの平均炭素数は6超であることが好ましく、8以上であることがより好ましい。一方、単量体単位あたりの平均炭素数の上限値は10であることが好ましい。すなわち、(A)ポリアミド樹脂の単量体単位あたりの炭素原子数は、6超10以下が好ましく、8以上10以下がより好ましい。単量体単位あたりの平均炭素数が上記下限値以上であることで、成形品としたときの耐薬品性がより向上する傾向がある。一方、単量体単位あたりの平均炭素数が上記上限値以下であることで、ポリアミド樹脂組成物の結晶化温度が高くなり、生産性がより向上する傾向がある。
[(A)ポリアミド樹脂の特性]
(末端基濃度)
(A)ポリアミド樹脂の末端アミノ基濃度は、特に限定されないが、(B)耐衝撃材との反応が容易であることから、10μmol/g以上が好ましい。(A)ポリアミド樹脂の末端アミノ基濃度の上限値は特に限定されないが、例えば100μmol/gとすることができる。
(A)ポリアミド樹脂の末端カルボキシ基濃度は、特に限定されないが、耐加水分解性、及び金属腐食に優れることから、100μmol/g以下が好ましい。(A)ポリアミド樹脂の末端カルボキシ基濃度の下限値は特に限定されないが、例えば10μmol/gとすることができる。
なお、(A)ポリアミド樹脂の末端基濃度は、中和滴定により測定することができる。具体的には、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。
(硫酸相対粘度)
(A)ポリアミド樹脂の硫酸相対粘度は、4.5以下が好ましく、1.7以上4.5以下がより好ましく、1.9以上4.0以下がさらに好ましく、1.9以上3.5以下が特に好ましい。硫酸相対粘度が上記下限値以上であることで、押出成形性及び成形品としたときの機械物性により優れたポリアミド樹脂組成物が得られる。一方、硫酸相対粘度が上記上限値以下であることで、押出加工性及び押出成形性により優れたポリアミド樹脂組成物が得られる傾向にある。
なお、硫酸相対粘度は、ISO 307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)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。
[末端封止剤]
(A)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。
末端封止剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、モノカルボン酸、モノアミン、酸無水物、モノイソシアネート、モノ酸ハロゲン化物、モノエステル類、モノアルコール類等が挙げられる。中でも、熱安定性の観点から、モノカルボン酸又はモノアミンが好ましい。これら末端封止剤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。
モノカルボン酸としては、アミノ基との反応性を有するものであればよく、例えば、脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等が挙げられる。
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。
モノアミンとしては、カルボキシ基との反応性を有するものであればよく、脂肪族モノアミン、脂環族モノアミン、芳香族モノアミン等が挙げられる。
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。
酸無水物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水安息香酸、無水酢酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
これら酸無水物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。
モノイソシアネートとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、フェニルイソシアネート、トリルイソシアネート、ジメチルフェニルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ナフチルイソシアネート等が挙げられる。
これらモノイソシアネート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。
モノ酸ハロゲン化物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、安息香酸、ジフェニルメタンカルボン酸、ジフェニルスルホンカルボン酸、ジフェニルスルホキシドカルボン酸、ジフェニルスルフィドカルボン酸、ジフェニルエーテルカルボン酸、ベンゾフェノンカルボン酸、ビフェニルカルボン酸、α-ナフタレンカルボン酸、β-ナフタレンカルボン酸、アントラセンカルボン酸等のモノカルボン酸のハロゲン置換モノカルボン酸が挙げられる。
これらモノ酸ハロゲン化物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。
モノエステル類としては、以下に限定されるものではないが、例えば、グリセリンモノパルミテート、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノベヘネート、グリセリンモノモンタネート、ペンタエリスリトールモノパルミテート、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールモノベヘネート、ペンタエリスリトールモノモンタネート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノベヘネート、ソルビタンモノモンタネート、ソルビタンジモンタネート、ソルビタントリモンタネート、ソルビトールモノパルミテート、ソルビトールモノステアレート、ソルビトールモノベヘネート、ソルビトールトリベヘネート、ソルビトールモノモンタネート、ソルビトールジモンタネート等が挙げられる。
これらモノエステル類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。
モノアルコール類としては、以下に限定されるものではないが、例えば、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、ヘプタコサノール、オクタコサノール、トリアコンタノール(以上のモノアルコール類は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい)、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール、フェノール、クレゾール(o-、m-、又はp-体)、ビフェノール(o-、m-、又はp-体)、1-ナフトール、2-ナフトール等が挙げられる。
これらモノアルコール類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。
[(A)ポリアミド樹脂の製造方法]
(A)ポリアミド樹脂を製造する際に、ジカルボン酸の添加量とジアミンの添加量とは、同モル量付近であることが好ましい。重合反応中のジアミンの反応系外への逃散分もモル比においては考慮して、ジカルボン酸全体のモル量1に対して、ジアミン全体のモル量は、0.9以上1.2以下が好ましく、0.95以上1.1以下がより好ましく、0.98以上1.05以下がさらに好ましい。
ポリアミド樹脂の製造方法としては、以下に限定されるものではないが、例えば、以下の(1)又は(2)の重合工程を含む。
(1)ラクタム単位を構成するラクタム、及び、アミノカルボン酸単位を構成するアミノカルボン酸からなる群より選ばれる1種以上を重合して重合体を得る工程。
(2)ジカルボン酸単位を構成するジカルボン酸と、ジアミン単位を構成するジアミンとの組み合わせを重合して重合体を得る工程。
また、ポリアミド樹脂の製造方法としては、前記重合工程の後に、ポリアミド樹脂の重合度を上昇させる上昇工程を、更に含むことが好ましい。また、必要に応じて、前記重合工程及び前記上昇工程の後に、得られた重合体の末端を末端封止剤により封止する封止工程を含んでいてもよい。
ポリアミド樹脂の具体的な製造方法としては、例えば、以下の1)~4)に例示するように種々の方法が挙げられる。
1)ラクタム、及び、アミノカルボン酸、ジカルボン酸-ジアミン塩、ジカルボン酸とジアミンとの混合物からなる群より選ばれる1種以上の水溶液又は水懸濁液を加熱し、溶融状態を維持したまま重合させる方法(以下、「熱溶融重合法」と称する場合がある)。
2)熱溶融重合法で得られたポリアミドを融点以下の温度で固体状態を維持したまま重合度を上昇させる方法(以下、「熱溶融重合・固相重合法」と称する場合がある)。
3)ジカルボン酸-ジアミン塩、ジカルボン酸とジアミンとの混合物、ラクタム、及び/またはアミノカルボン酸からなる群より選ばれる1種以上を、固体状態を維持したまま重合させる方法(以下、「固相重合法」と称する場合がある)。
4)ジカルボン酸と等価なジカルボン酸ハライド成分と、ジアミン成分とを用いて重合させる方法(以下、「溶液法」と称する場合がある)。
中でも、ポリアミド樹脂の具体的な製造方法としては、熱溶融重合法を含む製造方法が好ましい。また、熱溶融重合法によりポリアミドを製造する際には、重合が終了するまで、溶融状態を保持することが好ましい。溶融状態を保持するためには、ポリアミド樹脂組成物に適した重合条件で製造することが必要となる。重合条件としては、例えば、以下に示す条件等が挙げられる。まず、熱溶融重合法における重合圧力を14kg/cm以上25kg/cm以下(ゲージ圧)に制御し、加熱を続ける。次いで、槽内の圧力が大気圧(ゲージ圧は0kg/cm)になるまで30分以上かけながら降圧する。
ポリアミド樹脂の製造方法において、重合形態としては、特に限定されず、バッチ式でもよく、連続式でもよい。
ポリアミド樹脂の製造に用いる重合装置としては、特に限定されるものではなく、公知の装置を用いることができる。重合装置として具体的には、例えば、オートクレーブ型反応器、タンブラー型反応器、押出機型反応器(ニーダー等)等が挙げられる。
以下、ポリアミド樹脂の製造方法として、バッチ式の熱溶融重合法によりポリアミド樹脂を製造する方法を具体的に示すが、ポリアミド樹脂の製造方法は、これに限定されない。
まず、ポリアミド樹脂の原料成分(ラクタム及び/またはアミノカルボン酸、ジカルボン酸、ジアミン)を、約40質量%以上60質量%以下含有する水溶液を調製する。次いで、当該水溶液を110℃以上180℃以下の温度、及び。約0.035MPa以上0.6MPa以下(ゲージ圧)の圧力で操作される濃縮槽で、約65質量%以上90質量%以下に濃縮して濃縮溶液を得る。
次いで、得られた濃縮溶液をオートクレーブに移し、オートクレーブにおける圧力が約1.2MPa以上2.2MPa以下(ゲージ圧)になるまで加熱を続ける。
次いで、オートクレーブにおいて、水及びガス成分のうち少なくともいずれかを抜きながら圧力を約1.2MPa以上2.2MPa以下(ゲージ圧)に保つ。次いで、温度が約220℃以上260℃以下に達した時点で、大気圧まで降圧する(ゲージ圧は、0MPa)。オートクレーブ内の圧力を大気圧に降圧後、必要に応じて減圧することにより、副生する水を効果的に除くことができる。
次いで、オートクレーブを窒素等の不活性ガスで加圧し、オートクレーブからポリアミド溶融物をストランドとして押し出す。押し出されたストランドを、冷却、カッティングすることにより、ポリアミドのペレットを得る。
[(A)ポリアミド樹脂の含有量]
本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、(A)ポリアミド樹脂の含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、55質量部以上85質量部以下であり、60質量部以上80質量部以下であることが好ましく、65質量部以上75質量部以下であることがより好ましい。(A)ポリアミド樹脂の含有量が上記下限値以上であることで、押出加工性及び押出成形性に優れたものとすることができ、一方、上記上限値以下であることで、柔軟性に優れる成形品が得られる。
<(B)耐衝撃材>
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(B)耐衝撃材を含む。耐衝撃材としては、例えば、ゴム状重合体が挙げられる。
(B)耐衝撃材として具体的には、(エチレン及び/又はプロピレン)/α-オレフィン系共重合体、(エチレン及び/又はプロピレン)/(α,β-不飽和カルボン酸及び/又はα,β-不飽和カルボン酸エステル)系共重合体、SEBS(スチレン-エチレン/1-ブテン/スチレン)系共重合体等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組合せて用いることができる。
[(エチレン及び/又はプロピレン)/α-オレフィン系共重合体]
(エチレン及び/又はプロピレン)/α-オレフィン系共重合体は、エチレン及び/又はプロピレンと炭素数3以上又は4以上のα-オレフィンとを共重合した重合体である。
炭素数3以上のα-オレフィンとしては、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ウンデセン、1-ドデセン、1-トリデセン、1-テトラデセン、1-ペンタデセン、1-ヘキサデセン、1-ヘプタデセン、1-オクタデセン、1-ノナデセン、1-エイコセン、3-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、4-エチル-1-ヘキセン、3-エチル-1-ヘキセン、9-メチル-1-デセン、11-メチル-1-ドデセン、12-エチル-1-テトラデセン等が挙げられる。これらは単独でも又は2種以上を組合せて用いてもよい。
また、共重合体は、非共役ジエン等のポリエンを共重合したものであってもよい。
非共役ジエンとしては、1,4-ペンタジエン、1,4-ヘキサジェン、1,5-ヘキサジエン、1,4-オクタジエン、1,5-オクタジエン、1,6-オクタジエン、1,7-オクタジエン、2-メチル-1,5-へキサジエン、6-メチル-1,5-ヘプタジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン、4-エチリデン-8-メチル-1,7-ノナジエン、4,8-ジメチル-1,4,8-デカトリエン(DMDT)、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、5-ビニルノルボルネン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-メチレン-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、6-クロロメチル-5-イソプロペンル-2-ノルボルネン、2,3-ジイソプロピリデン-5-ノルボルネン、2-エチリデン-3-イソプロピリデン-5-ノルボルネン、2-プロペニル-2,5-ノルボルナジエン等が挙げられる。これらは単独でも又は2種以上を組合せて用いてもよい。
[(エチレン及び/又はプロピレン)/(α,β-不飽和カルボン酸及び/又はα,β-不飽和カルボン酸エステル)系共重合体]
(エチレン及び/又はプロピレン)/(α,β-不飽和カルボン酸及び/又はα,β-不飽和カルボン酸エステル)系共重合体は、エチレン及び/又はプロピレンとα,β-不飽和カルボン酸及び/又はα,β-不飽和カルボン酸エステル単量体とを共重合した重合体である。
α,β-不飽和カルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。
α,β-不飽和カルボン酸エステル単量体としては、これらα,β-不飽和カルボン酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル、ペンチルエステル、ヘキシルエステル、ヘプチルエステル、オクチルエステル、ノニルエステル、デシルエステル等が挙げられる。これらは単独でも又は2種以上を組合せて用いてもよい。
[SEBS(スチレン-エチレン/1-ブテン/スチレン)系共重合体]
SEBS(スチレン-エチレン/1-ブテン/スチレン)系共重合体は、スチレンモノマー(スチレン及びスチレン誘導体)及び他のビニル芳香族モノマーに基づくものが好ましく、アルケニル-芳香族化合物及び共役ジエンから合成されるブロックコポリマー、アルケニル-芳香族化合物及び共役ジエンから成る水素化ブロックコポリマーが挙げられる。ブロックコポリマーは、アルケニル-芳香族化合物から誘導される少なくとも1種のブロックと、共役ジエンから誘導される少なくとも1種のブロックを含有する。水和型ブロックポリマーの場合、脂肪族の不飽和炭素-炭素二重結合の割合は、水素化により低減される。2ブロック、3ブロック、4ブロック及び直線構造を有するポリブロックコポリマーが、ブロックコポリマーとして適当である。しかし、分岐及び星形構造のものも用いることができる。既知の方法、例えば、ポリマー主鎖上での側鎖のグラフト反応により得られる分岐したブロックコポリマーも使用できる。これらは単独でも又は2種以上を組合せて用いてもよい。
(B)耐衝撃材は、ポリアミド樹脂(Α)に対して親和性を有する官能基をその分子中に含むことが好ましい。(エチレン及び/又はプロピレン)/α-オレフィン系共重合体とSEBS系共重合体は、カルボン酸及び/又はその誘導体、並びに/又は不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体で変性されることにより、ポリアミド樹脂(Α)に対して親和性を有する官能基をその分子中に含むことができる。(エチレン及び/又はプロピレン)/(α,β-不飽和カルボン酸及び/又はα,β-不飽和カルボン酸エステル)系共重合体は、カルボキシ基及び/又はカルボン酸エステル基を有するため、(Α)ポリアミド樹脂に対して親和性を有する官能基をその分子中に含むが、更にカルボン酸及び/又はその誘導体、並びに/又は不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体により変性されていてもよい。
(Α)ポリアミド樹脂に対して親和性を有する官能基としては、カルボキシ基、酸無水物基、カルボン酸エステル基、カルボン酸金属塩、カルボン酸イミド基、カルボン酸アミド基、エポキシ基等が挙げられる。
これらの官能基を含む化合物の例として、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸、シス-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸、エンドビシクロ-[2.2.1]-5-ヘプテン-23ノカルボン酸及びこれらカルボン酸の金属塩、マレイン酸モノメチル、イタコン酸モノメチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸アミノエチル、マレイン酸ジメチル、イタコン酸ジメチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、エンドビシクロ-[2.2.1J-5-ヘプテン-2,3-ジカルボン酸無水物、マレイミド、N-エチルマレイミド、N-ブチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、エタクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、シトラコン酸グリシジル等が挙げられる。これらは単独でも又は2種以上を組合せて用いることができる。これらの中では無水マレイン酸が好ましい。
樹脂に、これらの官能基を導入する方法としては、(i)樹脂の重合時、官能基を有する共重合可能な単量体を共重合する方法、(ii)重合開始剤、連鎖移動剤等により、樹脂の分子鎖又は分子末端に官能基を導入する方法、(iii)官能基とグラフト化が可能な官能基とを有する化合物(グラフト化合物)を樹脂にグラフトさせる方法等が挙げられる。これらの導入方法は、単独で、あるいは適宜、組合せて用いることができる。
これらの中でも、(B)耐衝撃材としては、不飽和カルボン酸又はその酸無水物等により酸変性された重合体であることが好ましく、(エチレン及び/又はプロピレン)/(α,β-不飽和カルボン酸及び/又はα,β-不飽和カルボン酸エステル)系共重合体であって、予め有する官能基に加えて、さらに不飽和カルボン酸又はその酸無水物等により酸変性された重合体であることがより好ましい。(B)耐衝撃材に酸無水物基が含まれる場合、(B)耐衝撃材における酸無水物基の含有量は、0.3質量%以上3.0質量%以下であることが好ましく、0.4質量%以上2.0質量%以下であることがより好ましく、0.4質量%以上1.5質量%以下であることがさらに好ましい。酸無水物基の含有量が上記範囲にあることで(A)ポリアミド樹脂との親和性がより増し、押出加工性及び柔軟性により優れる傾向がある。
また、(B)耐衝撃材としては、マレイン酸グラフトエチレン-α-オレフィン共重合体であることが好ましい。
(B)耐衝撃材は、ΑSTMD1238に準拠して、温度190℃、荷重2.16kgで測定したメルトマスフローレイト(MFR)が0.5g/10分間以上20g/10分間以下であることが好ましい。上記範囲であることで、押出成形時に溶融樹脂のドローダウンがより抑制され、成形体の厚みがより均-になる傾向がある。
[(B)耐衝撃材の含有量]
(B)耐衝撃材の含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、15質量部以上45質量部以下であり、20質量部以上35質量部以下であることが好ましく、30質量部以上40質量部以下であることがより好ましい。(A)ポリアミド樹脂の含有量が上記下限値以上であることで、柔軟性に優れる成形品が得られ、一方、上記上限値以下であることで、押出加工性に優れたものとすることができる。
[(B)耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELと(A)ポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAの比COOHEL/NH2PA
(B)耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELと前記(A)ポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAの比COOHEL/NH2PAは、0.30以上1.50以下であることが好ましく、0.30以上1.20以下であることがより好ましく、0.30以上1.00以下であることがさらに好ましく、0.40以上0.70以下であることが特に好ましい。比COOHEL/NH2PAが、上記下限値以上であることで、押出成形時の吐出を上げた時に、成形品の肉厚をより均一に保つことができる。これは、ポリアミド樹脂組成物とダイとの接着力を大きくなりすぎないように調整できるためであると考えられる。一方、上記上限値以下であることで、溶融加工時の滞留安定性をより保ちながら、成形品の肉厚をより均一に保つことができる。これは、(A)ポリアミド樹脂と反応できなかった(B)耐衝撃材の官能基の分解、及び耐衝撃材の成形品表層への偏在を抑制できるためであると考えられる。
比COOHEL/NH2PAは、例えば、中和滴定により算出することができる。具体的には、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。
<(C)黒色染料>
黒色染料としては、ニグロシンやアニリンブラックが挙げられ、何れを使用しても同様の効果は得られるが、コスト及び成形性の観点から、ニグロシンが好ましい。
ニグロシンは、特に限定されるものではないが、例えばC.I.SOLVENT BLACK 5やC.I.SOLVENT BLACK 7としてCOLORINDE Xに記載されている、黒色のトリフェナジンオキサジン、フェナジンアジン等のアジン系縮合混合物が挙げられる。また、その一部が変性されていても構わない。市販されているニグロシンとしては、ヌビアン(登録商標)ブラックPA-9801、ヌビアン(登録商標)ブラックPA-9800、ヌビアン(登録商標)ブラックPA-0800、ヌビアン(登録商標)ブラックTN-870等が例示できる。
[(C)黒色染料の含有量]
(C)黒色染料の含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、0.01質量部以上0.50質量部以下であり、0.05質量部以上0.50質量部以下であることが好ましく、0.10質量部以上0.50質量部以下であることがより好ましい。(C)黒色染料の含有量が上記下限値以上であることで、十分な着色効果が得られる。一方、上記上限値以下であることで、十分な着色効果を得ながら、使用量を抑制することができる。
<(D)カーボンブラック>
カーボンブラックとしては、ファーネス法により得られるファーネスブラック、チャネル法により得られるチャネルブラック、アセチレン法により得られるアセチレンブラック、サーマル法により得られるサーマルブラック、ランプブラック等が挙げられる。
カーボンブラックの平均一次粒径は、10nm以上40nm以下が好ましく、10nm以上30nm以下がより好ましく、10nm以上20nm以下が特に好ましい。カーボンブラックの平均一次粒径が上記下限値以上であることで、組成物中への分散性をより良好なものとすることができ、一方、上記上限値以下であることで、成形品としたときの柔軟性、及び伸びをより良好なものとすることができる。
ここで、平均一次粒径とは、ASTM D3849規格(カーボンブラックの標準試験法-電子顕微鏡法による形態的特徴付け)に記載の手順により、アグリゲート拡大画像を取得し、このアグリゲート画像から単位構成粒子として3,000個の粒子径を測定し、算出した平均値を意味する。
また、BET吸着法で測定された比表面積が50m/g以上300m/g以下の範囲であり、ジブチルフタレートを用いた吸油量が50mL/100g以上150mL/100g以下の範囲であるものが好ましく使用できる。
[(D)カーボンブラックの含有量]
(D)カーボンブラックの含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、0.05質量部以上0.50質量部以下であり、0.10質量部以上0.50質量部以下であることが好ましく、0.15質量部以上0.25質量部以下であることがより好ましい。(D)カーボンブラックの含有量が上記下限値以上であることで、十分な着色効果が得られる。一方、上記上限値以下であることで、成形品としたときの柔軟性及び引張伸度に優れる。
[(C)黒色染料と(D)カーボンブラックの合計質量]
(C)黒色染料と前記(D)カーボンブラックの合計質量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、0.10質量部超であることが好ましく、0.10質量部超1.00質量部以下であることがより好ましく、0.20質量部以上1.00質量部以下であることがさらに好ましく、0.40質量部以上0.80質量部以下であることが特に好ましい。(C)黒色染料と前記(D)カーボンブラックの合計質量が上記下限値以上であることで、成形品として、水に浸漬したときの耐退色性により優れる。一方、上記下限値以上であることで、成形品としたときの耐退色性を良好に保ちながら、柔軟性及び伸度により優れる。
<(E)耐熱材>
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記(A)~(D)成分に加えて、(E)耐熱剤を更に含有することができる。(E)耐熱剤はポリアミド樹脂の耐熱性を向上できるものが使用でき、有機系耐熱材、又は無機系耐熱剤をその目的に応じて使用できる。本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、耐熱剤を含有することで、ポリアミド樹脂や耐衝撃材の溶融加工中の熱分解や劣化をより効果的に抑制でき、押出加工性及び押出成形性、並びに成形品としたときの柔軟性により優れるポリアミド樹脂組成物を得ることができる。
ポリアミド樹脂組成物は、熱溶着特性と耐熱特性の観点から、耐熱剤として有機系耐熱剤の少なくとも1種を含むことがより好ましい。有機系耐熱剤を含むことで、押出成形時の滞留時間が長くなった場合でも通常の熱老化性、物性、溶融粘度等を維持することができる。これは、例えば、有機系耐熱剤の添加によって、ポリアミド樹脂及び耐衝撃剤の熱劣化によるゲル化が抑制され、それにより造核作用が抑制されるためと考えられる。
[(E)耐熱剤の含有量]
本実施形態のポリアミド樹脂組成物において、(E)耐熱剤の含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、0.01質量部以上3.00質量部以下が好ましく、0.05質量部以上2.00質量部以下がより好ましく、0.10質量部以上1.00質量部以下がさらに好ましい。
[有機系耐熱材]
有機系耐熱材(「有機系酸化防止剤」という)としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等を挙げることができる。
(フェノ-ル系酸化防止剤)
フェノール系熱安定剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。ヒンダードフェノール化合物は、ポリアミド等の樹脂や繊維に優れた耐熱性を付与する性質を有する。
ヒンダードフェノール化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、N,N'-へキサン-1,6-ジイルビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオンアミド)、ペンタエリスリチル-テトラキス[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]、N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)、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]、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)プロピニロキシ]-1,1-ジメチルエチル}-2,4,8,10-テトラオキサピロ[5,5]ウンデカン、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネート-ジエチルエステル、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、及び1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)、3-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-5-メチルベンゼンプロパン酸1,1'-[2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン-3,9-ジイルビス(2,2-ジメチル-2,1-エタンジイル)]イソシアヌル酸が挙げられる。
これらは、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。
特に、溶融加工時のポリアミド樹脂及び耐衝撃材の劣化防止の観点から、好ましくはN,N'-へキサン-1,6-ジイルビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオンアミド)]、ペンタエリスリチル-テトラキス[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]、N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)、3-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-5-メチルベンゼンプロパン酸1,1'-[2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン-3,9-ジイルビス(2,2-ジメチル-2,1-エタンジイル)]イソシアヌル酸である。
フェノール系熱安定剤を用いる場合、ポリアミド樹脂組成物中のフェノール系熱安定剤の含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、0.01質量部以上1.00質量部以下が好ましく、0.10質量部以上1.00質量部以下がより好ましい。フェノール系熱安定剤の含有量が前記の範囲内の場合、ポリアミド樹脂及び耐衝撃剤の熱劣化をより抑制し、ポリアミド樹脂組成の耐熱性を一層向上させ、さらにガス発生量をより低減させることができる。
(リン系酸化防止剤)
リン系熱安定剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ペンタエリスリトール型ホスファイト化合物、トリオクチルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリデシルホスファイト、オクチルジフェニルホスファイト、トリスイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、フェニルジ(トリデシル)ホスファイト、ジフェニルイソオクチルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、ジフェニル(トリデシル)ホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチル-5-メチルフェニル)ホスファイト、トリス(ブトキシエチル)ホスファイト、4,4'-ブチリデン-ビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェニル-テトラ-トリデシル)ジホスファイト、テトラ(C12~C15混合アルキル)-4,4'-イソプロピリデンジフェニルジホスファイト、4,4'-イソプロピリデンビス(2-tert-ブチルフェニル)-ジ(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ビフェニル)ホスファイト、テトラ(トリデシル)-1,1,3-トリス(2-メチル-5-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)ブタンジホスファイト、テトラ(トリデシル)-4,4'-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェニル)ジホスファイト、テトラ(C1~C15混合アルキル)-4,4'-イソプロピリデンジフェニルジホスファイト、トリス(モノ、ジ混合ノニルフェニル)ホスファイト、4,4'-イソプロピリデンビス(2-tert-ブチルフェニル)-ジ(ノニルフェニル)ホスファイト、9,10-ジ-ヒドロ-9-オキサ-9-オキサ-10-ホスファフェナンスレン-10-オキサイド、トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)ホスファイト、水素化-4,4'-イソプロピリデンジフェニルポリホスファイト、ビス(オクチルフェニル)-ビス(4,4'-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェニル))-1,6-ヘキサノールジホスファイト、ヘキサトリデシル-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)ジホスファイト、トリス(4、4'-イソプロピリデンビス(2-tert-ブチルフェニル))ホスファイト、トリス(1,3-ステアロイルオキシイソプロピル)ホスファイト、2、2-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)オクチルホスファイト、2,2-メチレンビス(3-メチル-4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)2-エチルヘキシルホスファイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチル-5-メチルフェニル)-4,4'-ビフェニレンジホスファイト、及びテトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,4'-ビフェニレンジホスファイト、3,9-ビス[2,6-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-メチルフェノキシ]-2,4,8,10-テトラオキサー3,9-ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン、3,9-ビス[2,4-ビス(1-メチル-1フェニルエチル)フェノキシ]-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5,5]ウンデカンが挙げられる。
これらは、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。
前記で列挙したものの中でも、ポリアミド樹脂組成物の耐熱エージング性の一層の向上及びガス発生量の低減という観点から、ペンタエリスリトール型ホスファイト化合物及び/又はトリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、3,9-ビス[2,6-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-メチルフェノキシ]-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン、3,9-ビス[2,4-ビス(1-メチル-1フェニルエチル)フェノキシ]-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5,5]ウンデカンが好ましい。ペンタエリスリトール型ホスファイト化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-フェニル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-メチル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-2-エチルヘキシル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-イソデシル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-ラウリル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-イソトリデシル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-ステアリル・ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル・シクロヘキシル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-ベンジル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル・エチルセロソルブ-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-ブチルカルビトール-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-オクチルフェニル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-ノニルフェニル・ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-2,6-ジ-tert-ブチルフェニル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-2,4-ジ-tert-ブチルフェニル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-2,4-ジ-tert-オクチルフェニル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-2-シクロヘキシルフェニル-ペンタエリスリトールジホスファイト、2,6-ジ-tert-アミル-4-メチルフェニル-フェニル・ペンタエリストリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-アミル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、及びビス(2,6-ジ-tert-オクチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトが挙げられる。
これらは、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。
前記で列挙したペンタエリスリトール型ホスファイト化合物の中でも、ポリアミド樹脂組成物のガス発生量を低減させる観点から、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-アミル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、及びビス(2、6-ジ-tert-オクチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトよりなる群から選択される1種以上が好ましく、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトがより好ましい。
リン系熱安定剤を用いる場合、ポリアミド樹脂組成物中のリン系熱安定剤の含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、0.01質量部以上1.00質量部以下が好ましく、0.10質量部以上1.00質量部以下がより好ましい。リン系熱安定剤の含有量が前記の範囲内の場合、ポリアミド樹脂及び耐衝撃剤の熱劣化を抑制し、ポリアミド樹脂組成の耐熱性を一層向上させ、さらにガス発生量を低減させることができる。
アミン系熱安定剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、4-アセトキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-ステアロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-アクリロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(フェニルアセトキシ)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-ベンゾイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-ステアリルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-ベンジルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-フェノキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(エチルカルバモイルオキシ)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(シクロヘキシルカルバモイルオキシ)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(フェニルカルバモイルオキシ)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-カーボネート、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-オキサレート、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-マロネート、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-セバケート、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-アジペート、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-テレフタレート、1,2-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジルオキシ)-エタン、α,α'-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジルオキシ)-p-キシレン、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジルトリレン-2,4-ジカルバメート、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-1,6-ジカルバメート、トリス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-ベンゼン-1,3,5-トリカルボキシレート、トリス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-ベンゼン-1,3,4-トリカルボキシレート、1-[2-{3-(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}ブチル]-4-[3-(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]2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、及び1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノールとβ,β,β',β'-テトラメチル-3,9-[2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン]ジエタノールとの縮合物が挙げられる。これらは、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。
アミン系熱安定剤を用いる場合、ポリアミド樹脂組成物中のアミン系熱安定剤の含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、0.01質量部以上1.00質量部以下が好ましく、0.10質量部以上1.00質量部以下がより好ましい。アミン系熱安定剤の含有量が前記の範囲内の場合、ポリアミド樹脂及び耐衝撃剤の熱劣化を抑制し、ポリアミド樹脂組成の耐熱性を一層向上させ、さらにガス発生量を低減させることができる。
[無機系耐熱剤]
無機系耐熱剤の種類としては、銅塩及び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等が挙げられる。
(銅塩)
前記で列挙した銅塩の中でも、好ましくはヨウ化銅、臭化第一銅、臭化第二銅、塩化第一銅及び酢酸銅よりなる群から選択される1種以上であり、より好ましくはヨウ化銅又は酢酸銅である。前記のより好ましい銅塩を用いた場合、ポリアミド樹脂の熱劣化をより抑制し、耐熱エージング性により優れ、且つ加工時のスクリューやシリンダー部の金属腐食(以下、単に「金属腐食」ともいう。)をより効果的に抑制できるポリアミド樹脂組成物が得られる。
(銅塩の含有量)
銅塩を用いる場合、ポリアミド樹脂組成物中の銅塩の含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、0.01質量部以上1.00質量部以下であることが好ましく、0.02質量部以上0.60質量部以下であることがより好ましい。銅塩の含有量が前記範囲内の場合、ポリアミド樹脂組成物の耐熱性を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。
また、前記の銅塩に由来する銅元素の含有濃度は、ポリアミド樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点から、ポリアミド10質量部に対し、10質量部以上2000質量部以下が好ましく、30質量部以上1500質量部以下がより好ましく、50質量部以上500質量部以下がさらに好ましい。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヨウ化カリウム、臭化カリウム、塩化カリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化ナトリウム、及びこれらの混合物が挙げられる。中でも、耐熱エージング性の向上及び金属腐食の抑制という観点から、ヨウ化カリウム又は臭化カリウムが好ましく、ヨウ化カリウムがより好ましい。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物を用いる場合、ポリアミド樹脂組成物中のアルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物の含有量は、(A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、0.05質量部以上20.00質量部以下が好ましく、0.10質量部以上10.00質量部以下がより好ましい。アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物の含有量が前記の範囲内の場合、ポリアミド樹脂組成物の耐熱エージング性が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。
前記で説明してきた安定剤の成分は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、ポリアミド樹脂組成物の耐熱エージング性を一層向上させる観点から、銅塩と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物との混合物が好適である。
銅塩と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物との割合は、ハロゲンと銅とのモル比(ハロゲン/銅)として、2/1以上40/1以下が好ましく、5/1以上30/1以下がより好ましい。前記した範囲内の場合、ポリアミド樹脂組成物の耐熱エージング性を一層向上させることができる。
前記のハロゲン/銅が上記下限値以上である場合、銅の析出及び金属腐食をより効果的に抑制することができる。一方、前記のハロゲン/銅が上記上限値以下である場合、機械的物性(靭性など)を殆ど損なうことなく、成形機のスクリュー等の腐食をより防止できる。
<(F)その他成分>
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、上記(A)~(C)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、(F)その他成分を更に含有することができる。
(F)その他成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、紫外線吸収剤、光劣化防止剤、可塑剤、滑剤、離型剤、核剤、難燃剤、着色剤、黒色染料以外の染色剤、カーボンブラック以外の顔料、他の熱可塑性樹脂等が挙げられる。
(F)その他の成分は、それぞれ性質が大きく異なるため、各成分についての、本実施形態の効果をほとんど損なわない好適な含有量は様々である。そして、当業者であれば、前記したその他の成分ごとの好適な含有量を容易に設定可能である。
<ポリアミド樹脂組成物の製造方法>
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、(B)耐衝撃材と、(C)黒色染料と、(D)カーボンブラックと、必要応じて、前記(E)~(F)成分と、を混合することにより製造することができる。
前記(A)~(D)の各成分、及び、必要に応じて、前記(E)~(F)の各成分と、の混合方法としては、例えば、以下の(1)又は(2)の方法等が挙げられる。
(1)前記(A)~(D)の各成分、及び、必要に応じて、前記(E)~(F)の各成分を、ヘンシェルミキサ-等を用いて混合し溶融混練機に供給し混練する方法。
(2)単軸又は二軸押出機で、前記(A)~(D)の各成分、及び、必要に応じて、前記(E)~(F)成分を、予めヘンシェルミキサ-等を用いて混合して(A)~(D)の各成分、及び、必要に応じて、前記(E)~(F)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する方法。
ポリアミド樹脂組成物を構成する成分を溶融混練機に供給する方法は、すべての構成成分を同一の供給口に一度に供給してもよく、構成成分をそれぞれ異なる供給口から供給してもよい。
溶融混練の温度は、(A)ポリアミド樹脂の融点より1℃以上100℃以下程度高い温度が好ましく、(A)ポリアミド樹脂の融点より10℃以上70℃以下程度高い温度がより好ましい。
混練機での剪断速度は100sec-1以上程度が好ましい。また、混練時の平均滞留時間は0.5分間以上5分間以下程度が好ましい。
溶融混練を行う装置としては、公知の装置であればよく、例えば、単軸又は二軸押出機、バンバリーミキサー、溶融混練機(ミキシングロール等)等が好ましく用いられる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物を製造する際の各成分の配合量は、上述したポリアミド樹脂組成物における各成分の含有量と同様である。
≪成形品≫
本実施形態の成形品は、上述した押出成形用ポリアミド樹脂組成物を成形してなる。
本実施形態の成形品は、柔軟性、耐薬品性及び耐退色性に優れる。
本実施形態の成形品は、上述した押出成形用ポリアミド樹脂組成物を、公知の装置を用いて押出成形して得ることができる。
成形品の形状としては、例えば、ペレット、板状、繊維状、ストランド状、フィルム又はシート、中空形状等が挙げられ、中空形状又はフィルム状の押出成形品が好ましく、中空形状の押出成形品がより好ましい。中空形状の押出成形品としては、例えば、パイプ、チューブ、ホース等が挙げられる。
また、中空形状を有する成形品としてより具体的には、以下に限定されるものではないが、例えば、自動車用、機械工業用、電気及び電子用、産業資材用、工業材料用、日用及び家庭品用等の各種用途の材料部品等が挙げられる。また、押出用途の成形品(押出成形品)等に好適に用いることができる。中でも、本実施形態の成形品は、自動車用材料部品又は押出成形品に好適に用いられる。
自動車用材料部品としては、特に限定されるものではないが、例えば、吸気系部品、冷却系部品、燃料系部品等が挙げられる。
自動車吸気系部品としては、特に限定されるものではないが、例えば、エアインテークマニホールド、インタークーラーインレット等が挙げられる。
自動車冷却系部品としては、特に限定されるものではないが、例えば、アウトレットパイプ、エアコンホース、バッテリー冷却パイプ等が挙げられる。
自動車燃料系部品では、特に限定されるものではないが、例えば、燃料デリバリーパイプ、燃料チューブ、ガソリンタンクケース等が挙げられる。
押出成形品としては、特に限定されるものではないが、例えば、棒や、チューブ、ホース等の中空成形品等が挙げられる。
以下、具体的な実施例及び比較例を挙げて本発明について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<構成成分>
以下、ポリアミド樹脂組成物の各構成成分について説明する。
[(A)ポリアミド樹脂]
A-1:ポリアミド612(PA612)(旭化成社製、型番:レオナ4102、融点215℃、硫酸相対粘度2.2、アミノ基末端濃度40μmol/g、カルボキシ基末端濃度93μmol/g)
A-2:ポリアミド612(PA612)(旭化成社製、型番:レオナ4400、融点215℃、硫酸相対粘度3.6、アミノ基末端濃度14μmol/g、カルボキシ基末端濃度52μmol/g)
A-3:ポリアミド610(PA610)(旭化成社製、型番:レオナ3100、融点225℃、硫酸相対粘度2.3、アミノ基末端濃度41μmol/g、カルボキシ基末端濃度86μmol/g)
A-4:ポリアミド6(PA6)(宇部興産社製、型番:SF1013A、融点225℃、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-5:ポリアミド6(PA6)(宇部興産社製、型番:1030、融点225℃、硫酸相対粘度4.0、アミノ基末端濃度32μmol/g、カルボキシ基末端濃度46μmol/g)
A-6:ポリアミド12(PA12)(融点175℃、硫酸相対粘度1.9、アミノ基末端濃度33μmol/g、カルボキシ基末端濃度45μmol/g)※A-6については、上記物性となるように、公知の方法により合成した。
各ポリアミド樹脂の融点は、ISO 11357に準じて、PERKIN-ELMER社製のDiamond DSCを用いて測定した。
各ポリアミド樹脂の96%硫酸相対粘度は、ISO 307に従って測定した。
各ポリアミド樹脂のアミノ基末端濃度は、中和滴定により以下のとおり測定した。
まず、得られたポリアミド3.0gを90質量%フェノ-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。
各ポリアミド樹脂のカルボキシ基末端濃度は、中和滴定により以下のとおり測定した。
まず、得られたポリアミド4.0gをベンジルアルコ-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-ルフタレイン指示薬の変色から決定した。
[(B)耐衝撃材]
B-1:無水マレイン酸グラフトエチレン-ブテン共重合体(三井化学社製、商品名「TafmerMD715」、酸変性率0.75%)
B-2:無水マレイン酸グラフトエチレン-ブテン共重合体(三井化学社製、商品名「TafmerMH5040」、酸変性率2.0%)
B-3:無水マレイン酸グラフトエチレン-プロピレンジエン共重合体(DUPONT社製、商品名「FusabondN416」、酸変性率0.9%)
B-4:エチレン-ブテン共重合体(三井化学社製、商品名「TafmerDF605」)
B-5:エチレン-プロピレンジエン共重合体(三井化学社製、商品名「三井EPT3092PM」)
[(C)黒色染料]
C-1:ニグロシン(オリエント化学工業社製、商品名「ヌビアンブラックTN-870」)
[(D)カーボンブラック]
D-1:カーボンブラック(一次粒子径:13nm)
[(E)耐熱剤]
E-1:ヨウ化第一銅(和光純薬工業社製)
E-2:ヨウ化カリウム(和光純薬工業社製)
E-3:Irganox1098(BASF社製)
<物性の測定方法>
[物性1]
(比COOHEL/NH2PA
耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELは、中和滴定により以下のとおり測定した。耐衝撃材4.0gをトルエン50mLに溶解した。次いで、得られた溶液を用い、0.1NのKOHエタノール溶液で滴定を行い、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。
ポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAは、中和滴定により以下のとおり測定した。
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。
得られた耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELをポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAで除することで、COOHEL/NH2PAを算出した。
<評価方法>
[評価1]
(押出加工性)
芝浦機械社製、二軸押出機TEM26SX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、(B)耐衝撃材、(C)黒色染料、及び(D)カーボンブラックと、必要に応じて(E)耐熱材と、を予めブレンドしたもの、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とした。ストランドを30℃の水に1.5m浸漬することで冷却し、ペレタイザーでペレタイズして、ポリアミド樹脂組成物を得た。前記ポリアミドの製造工程において、押出加工性を以下の評価項目について、評価した。
1.ストランド切れ回数
二軸押出機の設定温度をポリアミドの融点+40℃、吐出量25kg/hrの条件でポリアミド樹脂組成物を10kg製造し、押出加工時のストランド切れの回数を測定し、以下の評価基準に従い、評価した。ストランド切れが0回であると、押出加工性に優れると評価した。
(評価基準)
○:ストランド切れがない
△:ストランド切れの回数が1回
×:ストランド切れの回数が2回以上
2.ストランドカット不良
前記条件でポリアミド樹脂組成物を製造した際のペレット形状を測定し、以下の評価基準に従い、評価した。切断不良のポリアミド樹脂組成物の質量が0質量%であると、押出加工性に優れると評価した。
(評価基準)
○:切断不良のポリアミド樹脂組成物の質量が0質量%
△:切断不良のポリアミド樹脂組成物の質量が0質量%超5質量%以内
×:切断不良のポリアミド樹脂組成物の質量が5質量%超
[評価2]
(押出成形性)
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、外径16mm、内径13mmの中空形状のパイプを押出成形機(BELLAFORM社製、BH45-25D)を用いて、シリンダー温度240℃以上260℃以下、引取速度7.0m/minに設定して押出成形性を行った。成形品の断面の肉厚をノギスで測定し、最大値(Tmax)と最小値(Tmin)を求めた。肉厚の最大値と最小値の比(Tmax/Tmin)を計算し、肉厚均一性を以下の基準で判断した。Tmax/Tminが小さいほど肉厚のばらつきが小さく、押出成形性に優れると評価した。
(評価基準)
5:(Tmax/Tmin)≦1.05
4:1.05<(Tmax/Tmin)≦1.10
3:1.10<(Tmax/Tmin)≦1.15
2:1.15<(Tmax/Tmin)≦1.20
1:1.20<(Tmax/Tmin
[成形品の製造]
実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂組成物のペレットを、窒素気流中で乾燥し、ポリアミド樹脂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樹脂組成物のペレットを、射出成形機(日精樹脂株式会社製、NEX-50IV)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:280℃とした。
[評価3]
(曲げ弾性率)
多目的試験片(A型)を用いて、ISO527に準拠して引張試験を行い、曲げ弾性率を(GPa)を測定した。曲げ速度は2mm/minとした。曲げ弾性率が1.5GPa以下であると、柔軟性に優れ、二次加工性に優れると評価した。
[評価4]
(耐退色性)
多目的試験片(A型)を80℃の温水中に2週間浸漬し、試験前後の色差の変化ΔE00を測色色差計(日本電色社製、ZE6000)で測定し、ΔE00を以下の基準で判断した。ΔE00が5.5以下であると、色差の変化が小さく退色性に優れると評価した。
[評価5]
(耐薬品性:40質量%塩化カルシウム水溶液耐性)
多目的試験片(A型)をΦ16mm×100mmの試験片に切り出した。切り出した試験片を、40質量%塩化カルシウム溶液(水:エタノール=1:1(質量比)、無水塩化カルシウム40質量%)に浸漬した。15分後に試験片を取り出し、水洗後、風乾した試験片の外観を目視で評価した。試験片の白化部分の面積が小さいほど塩化カルシウム水溶液耐性に優れると評価した。
(評価基準)
◎:試験片の白化した部分の面積が25%以下
○:試験片の白化した部分の面積が25%超50%以下
△:試験片の白化した部分の面積が50%超75%以下
×:試験片の白化した部分の面積が75%超
<ポリアミド樹脂組成物の製造>
[実施例1]
(ポリアミド樹脂組成物P-a1の製造)
芝浦機械社製、二軸押出機TEM26SX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、(B)耐衝撃材、(C)黒色染料、(D)カーボンブラック、(E)耐熱材を予めブレンドしたものと、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。
[実施例2~13及び比較例1~5]
(ポリアミド樹脂組成物P-a2~P-a13及びP-b1~P-b5の製造)
各構成成分の種類及び含有量を各表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-b5のペレットを得た。
実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂組成物のペレットを用いて、各種物性の測定を行い、前記方法により成形品を製造し、評価を行った。評価結果を下記表に示す。
Figure 2023050581000001
Figure 2023050581000002
Figure 2023050581000003
表1~2から、ポリアミド樹脂組成物P-a1~P-a13(実施例1~13)は、押出加工性及び押出成形性、並びに、成形品としたときの柔軟性、退色性、及び耐薬品性の全てが優れていた。
また、(A)成分及び(B)成分の配合比が異なるポリアミド樹脂組成物P-a1、P-a6、及びP-a7(実施例1、6、及び7)の比較において、(A)成分の配合比が増加するほど、押出成形性及び成形品としたときの耐退色性により優れる傾向がみられ、一方、(B)成分の配合比が増加するほど、柔軟性により優れる傾向がみられた。
また、(C)成分及び(D)成分の合計配合量が異なるポリアミド樹脂組成物PA-a3~PA-a5(実施例3~5)の比較において、(C)成分及び(D)成分の合計配合量が増加するほど、成形品としたときの耐退色性により優れる傾向がみられた。
また、耐熱材の配合有無が異なるポリアミド樹脂組成物P-a4及びPA-a9(実施例4及び9)の比較において、耐熱材を配合することで、成形品としたときの柔軟性により優れる傾向がみられた。
また、(A)成分の種類が異なるポリアミド樹脂組成物PA-a4、PA-a11、及びPA-a12(実施例4、11、及び12)の比較において、単量体単位あたりの平均炭素数が9であるポリアミド樹脂を含むポリアミド樹脂組成物PA-a4及びPA-a11(実施例4及び11)では、押出成形性及び成形品としたときの耐退色性により優れる傾向がみられ、一方、単量体単位あたりの平均炭素数が8であるポリアミド樹脂を含むポリアミド樹脂組成物PA-a12(実施例12)では、成形品としたときの柔軟性により優れる傾向がみられた。
また、(A)成分中のポリアミド樹脂A-1とA-4の配合比が異なるポリアミド樹脂組成物PA-a4、PA-a10、及びPA-a13(実施例4、10、及び13)の比較において、ポリアミド樹脂A-1の配合比が増加するほど、柔軟性により優れる傾向がみられた。
一方、表3から、ポリアミド樹脂組成物P-b1~P-b5(比較例1~5)は、押出加工性及び押出成形性、並びに、成形品としたときの柔軟性、退色性、及び耐薬品性について全て優れるものは得られなかった。
具体的には、単量体単位あたりの平均炭素数が6であるポリアミド樹脂を含み、単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂及び(D)成分を含まないポリアミド樹脂組成物P-b1(比較例1)は、押出加工性が劣っていた。また、押出成形自体は可能であるものの、肉厚均一性が十分ではなく、押出成形性も劣り、成形品としたときの柔軟性、退色性、及び耐薬品性が劣っていた。
単量体単位あたりの平均炭素数が12であるポリアミド樹脂を含み、単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂及び(C)成分を含まないポリアミド樹脂組成物P-b2(比較例2)は、ストランドのカット不良が発生し、押出加工性が劣っていた。また、押出成形自体は可能であるものの、肉厚の均一性が十分ではなく、押出成形性も劣っていた。
ポリアミド樹脂組成物P-b3及びP-b4(比較例3及び4)は、ポリアミド樹脂組成物P-a12(実施例12)の配合から、それぞれ(D)カーボンブラック又は(C)黒色染料を除いたものであるが、耐退色性が悪化していた。
ポリアミド樹脂組成物P-a1、P-a6、及びP-a7(実施例1、6、及び7)と、P-b5(比較例5)と、を比較すると、(A)ポリアミド樹脂と(B)耐衝撃材を適切な量含有することで、押出加工性及び押出成形性に優れることがわかった。
以上のことから、特定の量の(A)~(D)成分、及び、特定の量の、単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂を含むポリアミド樹脂組成物のみが、押出加工性及び押出成形性、並びに、成形品としたときの柔軟性、退色性、及び耐薬品性について全て優れることが明らかとなった。
本実施形態の押出成形用ポリアミド樹脂組成物によれば、押出加工性及び押出成形性に優れ、且つ、成形品としたときの柔軟性、耐薬品性及び耐退色性に優れる押出成形用ポリアミド樹脂組成物を提供することができる。本実施形態の成形品は、前記押出成形用ポリアミド樹脂組成物を成形してなり、柔軟性、耐薬品性及び耐退色性に優れる。本実施形態の成形品は、自動車用、機械工業用、電気・電子用、産業資材用、工業材料用、日用及び家庭品用等の各種部品の材料として利用することができる。

Claims (12)

  1. (A)ポリアミド樹脂及び(B)耐衝撃材の合計質量100質量部に対して、
    55質量部以上85質量部以下の前記(A)ポリアミド樹脂と、
    15質量部以上45質量部以下の前記(B)耐衝撃材と、
    0.01質量部以上0.50質量部以下の(C)黒色染料と、
    0.05質量部以上0.50質量部以下の(D)カーボンブラックと、
    を含む、押出成形用ポリアミド樹脂組成物であって、
    前記(A)ポリアミド樹脂100質量部に対して、60質量部以上の、単量体単位あたりの平均炭素数が6超10以下のポリアミド樹脂を含む、押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
  2. 前記(B)耐衝撃材が、マレイン酸グラフトエチレン-α-オレフィン共重合体である、請求項1に記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
  3. 前記(A)ポリアミド樹脂及び前記(B)耐衝撃材の合計100質量部に対して、前記(C)黒色染料と前記(D)カーボンブラックの合計質量が0.10質量部超である、請求項1又は2に記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
  4. 前記(B)耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELと前記(A)ポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAの比COOHEL/NH2PAが0.30以上1.50以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
  5. 前記(B)耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELと前記(A)ポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAの比COOHEL/NH2PAが0.30以上1.20以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
  6. 前記(B)耐衝撃材のカルボキシ基濃度COOHELと前記(A)ポリアミド樹脂のアミノ末端基濃度NH2PAの比COOHEL/NH2PAが0.30以上1.00以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
  7. 前記(A)ポリアミド樹脂及び前記(B)耐衝撃材の合計100質量部に対して、0.01質量部以上3.00質量部以下の(E)耐熱剤を更に含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物。
  8. 請求項1~7のいずれか一項に記載の押出成形用ポリアミド樹脂組成物を成形してなる、成形品。
  9. 前記成形品が中空形状である、請求項8に記載の成形品。
  10. 前記成形品の形状が、パイプ、チューブ、ホース、又はフィルムである、請求項8に記載の成形品。
  11. 前記成形品が、自動車用材料部品である、請求項8~10のいずれか一項に記載の成形品。
  12. 前記自動車用材料部品が、エアコンホース、又はバッテリー冷却パイプである、請求項11に記載の成形品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024010008A1 (ja) * 2022-07-04 2024-01-11 Ube株式会社 ポリアミド樹脂組成物、それを含むフィルム及びフィルム積層体、並びにペレット混合物

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