JP3162800B2 - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工業用材料、特に耐熱
性および耐薬品性ならびに高い摺動特性が要求される工
業用材料として有用な、フッ素樹脂とポリアリーレンス
ルフィドとを主成分とする熱可塑性樹脂組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ポリフッ化ビニリデンは耐薬品性に優る
ため、耐薬品性が要求される分野で広く用いられている
が、融点が約170℃と低く、約150℃を超える高温
条件下ではその強度が大巾に低下するため、耐熱性が要
求される分野では実用化されていない。
【0003】一方、ポリフェニレンスルフィド樹脂(以
下、PPS樹脂という。)で代表されるポリアリーレン
スルフィド樹脂(以下、PAS樹脂という。)は耐熱性
に優れている。PPS樹脂の融点は約280℃と高く、
150℃以上の高温下でも十分実用的に許容される機械
的性質を持っている。PAS樹脂は結晶性高分子であっ
て、比較的耐薬品性にも優れているが、ポリフッ化ビニ
リデンと比較すると耐薬品性に劣り、特にハロゲン化炭
化水素、硝酸等の溶媒に弱い。また、PAS樹脂は溶融
粘度が低いために押出成形性が悪く、パイプその他の押
出成形品を得るには好ましい樹脂材料とは言い難い。
【0004】耐熱性と耐薬品性に優れた工業材料を得る
ためにポリフッ化ビニリデンとPAS樹脂とを単にブレ
ンドしても、これら両樹脂は相溶性に劣るため、両樹脂
のブレンドから得られる成形品は機械的強度に劣るもの
であった。さらに、ポリフッ化ビニリデンとPAS樹脂
とのブレンドから得られる成形品は、摺動特性に劣って
おり、摺動材として利用することはできない。
【0005】本発明の目的は、ポリフッ化ビニリデンと
PAS樹脂とをベースとする樹脂組成物であって、両樹
脂の相溶性がより一層向上し、耐熱性および耐薬品性に
優るのみならず、機械的性質および摺動特性が非常に優
れた成形品とするのに適合する熱可塑性樹脂組成物を提
供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、(A)
AS樹脂5〜95重量%と(B)フッ素樹脂95〜5重
量%とからなる樹脂混合物100重量部および(C)
タクリル酸メチル重合体とα,β−不飽和酸のグリシジ
ルエステルの重合体とのグラフト共重合体1〜50重量
部からなる樹脂組成物であって、該フッ素樹脂(B)
(b−1)ポリフッ化ビニリデン5〜95重量%と(b
−2)四フッ化エチレンの単独重合体または共重合体9
5〜5重量%からなり、該グラフト共重合体(C)は、
その枝成分がエポキシ基を有し、かつ幹成分であるメタ
クリル酸メチル重合体に下記式
【化2】 (式中のRは水素、メチル基またはエチル基である)で
示されるα,β−不飽和酸のグリシジルエステルの重合
体を溶融混練することにより得られたグラフト共重合体
であることを特徴とする樹脂組成物によって達成され
る。
【0007】本発明で用いるPAS樹脂は、実質的に繰
り返し単位−R−S−(R:アリーレン基)からなるポ
リマーである。好ましくは、下記式
【化1】 で表わされる繰返し単位からなるポリパラフェニレンス
ルフィド樹脂、ならびにこの繰返し単位を70モル%以
上、より好ましくは90モル%以上含むランダム共重合
体およびブロック共重合体である。共重合体中の少量共
重合成分としては、下記式で表わさるアリーレンスルフ
ィド単位が挙げられる。
【0008】
【化2】
【0009】PAS樹脂には、一般に、特公昭45−3
368号公報で代表される製造法により得られる比較的
分子量の小さい重合体を、重合後酸素雰囲気下で加熱
し、または過酸化物等の架橋剤を添加して加熱すること
により架橋および高分子量化した、いわゆる熱架橋型P
AS樹脂、および特公昭52−12240号公報、特公
昭54−8719号公報、特開昭61−7332号公報
で代表される製造法により得られる直鎖状で高分子量の
重合体、いわゆる直鎖型PAS樹脂等があるが、本発明
では、いずれも使用することができる。
【0010】本発明で用いられるPAS樹脂の溶融粘度
は、射出成形や押出成形などの通常の方法で成形品を得
ることが可能であるば特に制限はないが、温度300
℃、ダイオリフィスL/D=10、荷重20kgで測定
したみかけの溶融粘度が概ね100ポアズ以上、50,
000ポアズ以下のものが、樹脂物性と成形性の面から
好ましい。本発明で用いられるポリフッ化ビニリデン
は、PAS樹脂と同様に、射出成形や押出成形などによ
って実用上支障のない機械的強度を有する成形品が得ら
れるのであれば格別限定されないが、一般に数平均分子
量10,000〜1,500,000のものが用いられ
る。
【0011】本発明で用いられる四フッ化エチレンの重
合体は、単独重合体または、四フッ化エチレンを主成分
とし、これと共重合可能な他のフッ素含有もしくは非含
有単量体を劣成分とする共重合体である。一般に、得ら
れる樹脂組成物の溶融成形性を向上する目的で共重合体
が用いられる。四フッ化エチレンと共重合される単量体
としては、パーフルオロアルキルビニルエーテル、ヘキ
サフルオロプロピレン、エチレン、クロロトリフルオロ
エチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニルなどが挙げ
られる。これら単量体の種類および量は、得られる樹脂
組成物の摺動特性が損なわない範囲で適宜設定すればよ
い。
【0012】PAS樹脂とフッ素樹脂との両樹脂に対し
相溶化剤として作用するメタクリル酸メチル重合体と
α,β−不飽和酸のグリシジルエステルの重合体とのグ
ラフト共重合体は、高分子論文集44巻2号89〜95
頁(1987年2月)記載の方法によって下記のように
作成することができる。すなわち、先ず、メタクリル酸
メチルと過酸化結合をもつ単量体とを共重合して過酸化
結合を側鎖にもつブロック共重合体またはランダム共重
合体を作成する。次いで、この共重合体にα,β−不飽
和酸のグリシジルエステルの重合体をグラフト共重合せ
しめる。
【0013】上記メタクリル酸メチルと過酸化結合含有
単量体との共重合は、乳化重合、懸濁重合、塊状重合、
溶液重合のいずれかの手法によってラジカル重合する
か、またはリビングアニオン重合することにより得るこ
とができる。過酸化結合をもつ単量体としては、例え
ば、次式
【化3】 で表される化合物が挙げられる。得られる共重合体中の
過酸化結合含有単量体単位の割合は、通常、0.1〜1
0重量%、好ましくは1〜5重量%の範囲であり、ま
た、共重合体の分子量は3,000〜1,000,00
0、好ましくは10,000〜500,000である。
メタクリル酸メチルと上記過酸化結合含有単量体との共
重合に際して、本発明の効果を損なわない範囲で、他の
単量体、例えば、アクリル酸メチル、スチレン、酢酸ビ
ニルなどを共重合せしめることができる。
【0014】α,β−不飽和酸のグリシジルエステルの
重合体も上記と同様なラジカル重合によって作成するこ
とができる。α,β−不飽和酸のグリシジルエステルと
しては下記式
【化3】 で表わされる化合物が用いられる。上記式中のRは水
素、メチル基またはエチル基であり、このグリシジルエ
ステルの具体例としては、メタクリル酸グリシジル、ア
クリル酸グリシジルおよびエチルアクリル酸グリシジル
が挙げられる。これらの中でメタクリル酸グリシジルが
最も好ましい。α,β−不飽和酸のグリシジルエステル
は単独で重合してもよく、または、エチレン、酢酸ビニ
ル、スチレン、メチルメタクリレートなどと共重合して
もよい。中でも、エチレン/メタクリル酸グルシジル共
重合体が好ましく、特に、メタクリル酸グリシジル含有
量が3〜30重量%、特に10〜20重量%であるエチ
レン/メタクリル酸グルシジル共重合体が最も好まし
い。α,β−不飽和酸のグリシジルエステルの重合体の
分子量は格別限定されないが、一般に、10,000〜
1,000,000、好ましくは20,000〜500,0
00の範囲のものが用いられる。
【0015】上記メタクリル酸メチルの重合体とα,β
−不飽和酸のグリシジルエステルの重合体とを所定の割
合で押出機、ニーダーなどを用いて高温下、好ましくは
180〜250℃、より好ましくは200〜230℃に
おいて溶融混練することによってメタクリル酸メチルの
重合体とα,β−不飽和酸のグリシジルエステルとのグ
ラフト共重合体が得られる。メタクリル酸メチルの重合
体とα,β−不飽和酸のグリシジルエステルの重合体と
の共重合比は、好ましくは95/5〜5/95(重量
比)、より好ましくは80/20〜20/80(重量
比)である。
【0016】本発明の熱可塑性樹脂組成物において、P
AS樹脂とフッ素樹脂との割合は95/5〜5/95
(重量比)、好ましくは90/10〜10/90(重量
比)であり、このフッ素樹脂はポリフッ化ビニリデン5
〜95重量%、好ましくは10〜90重量%と四フッ化
エチレンの単独重合体または共重合体から95〜5重量
%、好ましくは90〜10重量%からなる。本発明の熱
可塑性樹脂組成物中のPAS樹脂、ポリフッ化ビニリデ
ンおよび四フッ化エチレンの重合体の相対的割合が上記
範囲より小さいと、それぞれ耐熱性、耐薬品性および摺
動特性が許容水準より低下する。
【0017】相溶化剤であるメタクリル酸メチル重合体
とα,β−不飽和酸のグリシジルエステルの重合体との
グラフト共重合体の配合量は、フッ素樹脂とPAS樹脂
との合計100重量部に対し1〜50重量部、好ましく
は3〜20重量部である。このグラフト共重合体の配合
量が1重量部未満では、相溶性向上効果が認められず、
樹脂組成物は機械的性質および耐薬品性に劣る。逆に、
グラフト共重合体の配合量が50重量部を超えると樹脂
組成物の熱的性質および機械的性質が低下する。
【0018】本発明の樹脂組成物において、強度、耐熱
性、剛性および寸法安定性を改善するために、強化繊維
および/または無機充填材を配合することができる。強
化繊維としては、ガラス繊維、ポリアクリロニトリル系
およびピッチ系などの炭素繊維、グラファイト繊維、チ
タン酸カリウム繊維、炭化ケイ素繊維、アスベスト繊
維、セラミック繊維、ステンレス繊維などの無機金属繊
維や芳香族ポリアミド(アラミド)繊維などの有機繊維
が挙げられる。無機充填材としては、カリオン、クレ
ー、ベントナイト、ゼオライト、マイカ、雲母、タル
ク、ウオラストナイト、フェライト、ケイ酸カルシウ
ム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウ
ム、硫酸カルシウム、二硫化モリブデン、黒鉛、セッコ
ウ、ガラス、ビーズ、ガラス・バルーンなどが挙げられ
る。必要ならばシラン系、チタネート系またはアルミネ
ート系などのカップリング剤でこれらの強化繊維および
無機充填材の表面を予備処理したうえ使用することがで
きる。強化繊維および無機充填材の配合量は、PAS樹
脂、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレンの重合体
とからなる樹脂混合物100重量部に基づき、それぞれ
100重量部以下および80重量部以下が好ましい。
【0019】本発明の樹脂組成物には、本発明の目的達
成に支障のない範囲で熱安定剤、紫外線吸収剤、発泡
剤、難燃剤、着色剤、離型剤、ガス吸着剤等を含有せし
めることができる。
【0020】本発明の樹脂組成物は一般にペレットの形
態とされたうえ、主として射出成形および射出成形用の
成形原料として用いられる。ペレットの製造手段は特に
限定されるものではないが、PAS樹脂、ポリフッ化ビ
ニリデン、四フッ化エチレンの重合体、相溶化剤をタン
ブラーミキサー、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサ
ー、Vブレンダーなどを用いてドライブレンドした後、
ニーダー、バンバリーミキサー、単軸または二軸の押出
機を用いて溶融混練し、押出し、切断してペレットとす
る。溶融混練には、特に混練力の大きい単軸および二軸
押出機が好ましい。この場合の溶融混練温度は280℃
〜350℃、好ましくは290〜330℃である。
【0021】
【実施例】以下、本発明の樹脂組成物を実施例について
具体的に説明する。実施例において、樹脂組成物から得
られる成形品の耐熱性および機械的特性は、射出成形試
験片について次の方法に従って測定した。 曲げ弾性率 JIS K7203 引張強度 JIS K7113 熱変形温度 JIS K7207(18.6kg
荷重)
【0022】摺動特性としては、摩耗量W、摩擦係数μ
および限界PV値を評価した。それぞれの測定方法は次
のとおりである。シート状成形品を30mm×30mm
×3mmの大きさに切断し、摩擦面は研磨仕上げする。
相手材として機械構造用炭素鋼を用意し、内径20m
m、外径25.6mm、高さ15mmの円筒形とし、研
磨仕上げする。
【0023】オリエンテック社製円筒端面型摩擦・摩耗
試験機を用いて摩擦速度60cm/sにて荷重を5kg
から30kgに変えたときの摩耗量W〔試験片の重量減
少(mg)〕を測定した。また、次式(1)によって摩
擦力F(kgf)を算出し、さらに摩擦力Fの測定結果
から次式(2)によって摩擦係数μを求めた。 摩擦力F=(R・f)/r (1) R:ロードセル中心と回転中心との距離(mm) f:ロードセル中心直下における荷重(kgf) r:相手材の半径(外径) 摩擦係数μ=F/P (2) P:荷重(kgf) また、限界PV値は摩擦速度60cm/sの条件下に荷
重を高めたときに、摩擦面が溶融し、摩擦係数が上昇し
始める時の荷重から算出した。
【0024】使用した樹脂は以下の通りである。 PAS樹脂:トープレン社製PPS「トープレンT−
7」 〔300℃溶融粘度7000ポアズ(ダイオリフィスL
/D=10、荷重20kgで測定〕 ポリフッ化ビニリデン(PVDF):ソルベー社製So
lef1010 ポリ四フッ化エチレン:ダイキン社製L−5 メタクリル酸メチル重合体30重量%とエチレン/メタ
クリル酸グリシジル共重合体70重量%とのグラフト共
重合体(EGMA−g−PMMA):日本油脂社製モデ
イパーA4200、230℃におけるメルトフローレー
ト0.7g/min、d=0.993g/cm3
【0025】各成分をドライブレンドした後45mmφ
二軸押出機を用いて300℃にて溶融混練し、ペレット
とした。ペレットは300℃、金型温度140℃にて射
出成形して試験片を作成し、その特性を評価した(実施
例1〜7)。結果を表1に示す。比較のために、ポリ四
フッ化エチレンとEGMA−g−PMMAを含まない樹
脂組成物について同様に評価した。結果を表2に示す
(比較例1〜3)。
【0026】
【作用および発明の効果】本発明で用いるメタクリル酸
メチル重合体とα,β−不飽和酸のグリシジルエステル
の重合体とのグラフト共重合体は、そのグリシジルエス
テル部分がPAS樹脂の分子末端の−SH基と反応し、
また、共重合体中のメタクリル酸メチル部分がフッ素樹
脂、特にポリフッ化ビニリデンに対して大きな相溶性を
示す。従って、本発明の樹脂組成物中のPAS樹脂とポ
リフッ化ビニリデンとが相溶してアロイを形成し、これ
から形成される成形品は、ポリフッ化ビニリデンが本来
有する耐薬品性、耐溶剤性とPAS樹脂が本来有する優
れた機械的性質、耐熱性を兼備している。しかも、メタ
クリル酸メチル重合体とα,β−不飽和酸のグリシジル
エステルの重合体とのグラフト共重合体と四フッ化エチ
レンの共重合体とを含むことによって、摺動特性と機械
的性質とが格段と向上する。従って、本発明の樹脂組成
物から得られる成形品は、ローラー、歯車、軸受などの
ように低摩擦特性および低摩耗特性が要求される部材と
して有用である。
【表1】
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−62853(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 81/00 - 81/02 C08L 27/12 - 27/18 C08L 51/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)ポリアリーレンスルフィド樹脂5
    〜95重量%と(B)フッ素樹脂95〜5重量%とから
    なる樹脂混合物100重量部および(C)メタクリル酸
    メチル重合体とα,β−不飽和酸のグリシジルエステル
    の重合体とのグラフト共重合体1〜50重量部からな
    樹脂組成物であって、該フッ素樹脂(B)(b−1)
    ポリフッ化ビニリデン5〜95重量%と(b−2)四フ
    ッ化エチレンの単独重合体または共重合体95〜5重量
    %からなり、該グラフト共重合体(C)は、その枝成分
    がエポキシ基を有し、かつ幹成分であるメタクリル酸メ
    チル重合体に下記式 【化1】 (式中のRは水素、メチル基またはエチル基である)で
    示されるα,β−不飽和酸のグリシジルエステルの重合
    体を溶融混練することにより得られたグラフト共重合体
    であることを特徴とする樹脂組成物。
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