JP3216248B2 - ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物 - Google Patents

ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物

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JP3216248B2
JP3216248B2 JP20434092A JP20434092A JP3216248B2 JP 3216248 B2 JP3216248 B2 JP 3216248B2 JP 20434092 A JP20434092 A JP 20434092A JP 20434092 A JP20434092 A JP 20434092A JP 3216248 B2 JP3216248 B2 JP 3216248B2
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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、靭性及び耐熱性に優
れ、かつ成形温度で発生するガス量の少ないポリフェニ
レンスルフィド樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリフェニレンスルフィドは、耐熱性、
難燃性、耐薬品性、成形性、電気特性などに優れた性質
を示す高性能樹脂として知られており、各種自動車部
品、電気・電子部品などの用途において広く使用されて
いる。
【0003】ポリフェニレンスルフィドは、ガラス繊
維、炭素繊維等の繊維状充填材、タルク、クレーやマイ
カ等の無機充填材を配合することにより、強度、剛性、
耐熱性、寸法安定性等の性能を大きく向上させることが
できる。しかし、ポリフェニレンスルフィドは、ナイロ
ン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリアセタール等のエンジニアリングプラスチックと比
較すると延性に乏しく、脆弱であるといった重大な欠点
を有している。そのため、多くの用途への適用が制限さ
れている。
【0004】従来、ポリフェニレンスルフィドの靭性や
耐衝撃性を改良するための技術として、柔軟性ポリマー
をブレンドすることは良く行われている。例えば、ポリ
フェニレンスルフィドに重合体ゴムを含有させる方法
(特開昭60−120753号公報等)が開示されてい
る。しかし、柔軟性ポリマーをブレンドするだけでは耐
衝撃性の改良効果は不充分である。
【0005】そこで、さらに耐衝撃性を改良するため
に、ポリフェニレンスルフィドと柔軟性ポリマーとの界
面の付着性を改善させた組成物が開示されている。例え
ば、ポリフェニレンスルフィドにエチレン−メタクリル
酸グリシジル共重合体を含有させる方法(特開昭58−
154757号公報等)や、アミノ基及び/又はアミド
基含有ポリフェニレンスルフィドにエポキシ基含有オレ
フィン系共重合体やカルボキシル基含有オレフィン系共
重合体を配合せしめてなる組成物(特開昭61−207
462号公報等)が開示されている。しかしながら、前
記公報記載の組成物のような従来のエポキシ基(例え
ば、メタクリル酸グリシジル)や不飽和カルボン酸又は
その無水物を含有する柔軟性ポリマーを使用した場合で
も、耐衝撃性の改良効果が不充分であり、さらに成形温
度で発生するガス量の増加のため、成形品の表面外観の
悪化を生じる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
フェニレンスルフィドの優れた耐熱性を保持しながら、
靭性を改良し、かつ成形温度で発生するガス量の少ない
樹脂組成物を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、硬化前及び後
の溶融粘度を調整し、さらにアミノ基を含有する特定の
ポリフェニレンスルフィドに、特定のエポキシ化合物を
共重合したα−オレフィン共重合体を配合した樹脂組成
物に関するものである。
【0008】すなわち本発明は、(a)加熱硬化前の溶
融粘度が400ポイズ以上で、加熱硬化後の溶融粘度が
500〜30000ポイズであり、かつフェニレンスル
フィド単位あたりアミノ基を0.05〜5モル%含有す
るポリフェニレンスルフィド60〜99.5重量%、
(b)下記一般式(1)で表されるエポキシ化合物を
0.5〜30重量%共重合してなるエチレン−α−オレ
フィン共重合体40〜0.5重量%、及び(c)繊維状
充填材及び/又は無機充填材0〜250重量部(上記
(a)と(b)との合計100重量部に対して)からな
ることを特徴とするポリフェニレンスルフィド樹脂組成
物である。
【0009】
【化2】 (R、R、Rは水素原子又は炭素数1〜12の炭
化水素基、mは1〜4の整数である)本発明で使用され
るアミノ基含有ポリフェニレンスルフィドのアミノ基の
含有量は、フェニレンスルフィド単位あたり0.05〜
5モル%が好ましい。特に好ましくは0.1〜3モル%
である。ポリフェニレンスルフィドのアミノ基含有量が
0.05モル%未満では、ポリフェニレンスルフィドに
アミノ基を含有させた効果が少なく、また5モル%を越
えると機械的強度の低下が見られ、好ましくない。
【0010】本発明で使用されるアミノ基含有ポリフェ
ニレンスルフィドは、加熱硬化前の溶融粘度(測定温度
300℃、荷重10kgの条件下、直径0.5mm、長
さ2mmのダイスを用いて高化式フローテスターで測
定)が400ポイズ以上、特に好ましくは500ポイズ
以上であり、加熱硬化後の溶融粘度は500〜3000
0ポイズ、特に好ましくは1000〜20000ポイズ
である。加熱硬化前の溶融粘度が400ポイズ未満や加
熱硬化後の溶融粘度が500ポイズ未満であると靭性の
改良効果が乏しく、加熱硬化後の溶融粘度が30000
ポイズを越えると成形加工がしづらくなる恐れがある。
また、加熱硬化しない場合は、成形温度で発生するガス
量が多くなるため好ましくない。
【0011】さらに、本発明に使用されるアミノ基含有
ポリフェニレンスルフィドはその構成単位として、
【0012】
【化3】 を70モル%以上、特に90モル%以上含有しているも
のが好ましい。
【0013】また、構成単位が30モル%未満、好まし
くは10モル%未満であれば、下記に示されるm−フェ
ニレンスルフィド単位、
【0014】
【化4】 o−フェニレンスルフィド単位、
【0015】
【化5】 フェニレンスルフィドスルホン単位、
【0016】
【化6】 フェニレンスルフィドケトン単位、
【0017】
【化7】 フェニレンスルフィドエーテル単位、
【0018】
【化8】 ジフェニレンスルフィド単位、
【0019】
【化9】 等の共重合単位を含有していてもさしつかえない。
【0020】本発明で使用されるアミノ基含有ポリフェ
ニレンスルフィドの製造方法は、特に限定されるもので
はないが、有機アミド溶媒中でアルカリ金属硫化物とジ
ハロベンゼンとを反応させる際に、アミノ基含有芳香族
ハロゲン化物を共存させて重合する方法が挙げられる。
【0021】アルカリ金属硫化物としては、硫化リチウ
ム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、
硫化セシウム及びそれらの混合物が挙げられ、これらは
水和物の形で使用してもさしつかえない。これらアルカ
リ金属硫化物は、水硫化アルカリ金属とアルカリ金属塩
基とを反応させることによって得られるが、ジハロベン
ゼンの重合系内への添加に先立ってその場で調製されて
も、また系外で調製されたものを用いてもさしつかえな
い。
【0022】アミノ基含有芳香族ハロゲン化物は、一般
式、
【0023】
【化10】 (Xはハロゲン、Yは水素、−NH基又はハロゲン、
Rは炭素数1〜12の炭化水素基、nは0〜4の整数で
ある)で示される化合物である。
【0024】その若干の例としては、m−フルオロアニ
リン、m−クロルアニリン、3,5−ジクロルアニリ
ン、3,5−ジアミノクロルベンゼン、2−アミノ−4
−クロルトルエン、2−アミノ−6−クロルトルエン、
4−アミノ−2−クロルトルエン、3−クロル−m−フ
ェニレンジアミン、m−ブロムアニリン、3,5−ジブ
ロムアニリン、m−ヨードアニリン及びそれらの混合物
が挙げられる。特に3,5−ジアミノクロルベンゼンと
3,5−ジクロルアニリンが好ましい。
【0025】ジハロベンゼンとしては、p−ジクロルベ
ンゼン、p−ジブロモベンゼン、p−ジヨードベンゼ
ン、m−ジクロルベンゼン、m−ジブロモベンゼン、m
−ジヨードベンゼン、1−クロル−4−ブロモベンゼン
などが挙げられる。
【0026】また、アルカリ金属硫化物及び(ジハロベ
ンゼン+アミノ基含有芳香族ハロゲン化物)の仕込量
は、モル比で(アルカリ金属硫化物):(ジハロベンゼ
ン+アミノ基含有芳香族ハロゲン化物)=1.00:
0.90〜1.10の範囲とすることが好ましい。
【0027】重合溶媒としては、極性溶媒が好ましく、
特に非プロトン性で高温でアルカリに対して安定な有機
アミドが好ましい溶媒である。有機アミドの若干の例と
しては、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメ
チルホルムアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、N−
メチル−ε−カプロラクタム、N−エチル−2−ピロリ
ドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル
イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、スルホラ
ン、テトラメチル尿素等及びその混合物が挙げられる。
【0028】また、溶媒として使用される有機アミドの
量は、重合によって生成するポリマーに対し150〜3
500重量%、好ましくは250〜1500重量%とな
る範囲で使用することができる。重合は200〜300
℃、好ましくは220〜280℃にて0.5〜30時
間、好ましくは1〜15時間撹拌下にて行われる。
【0029】得られたポリマーは、熱水による処理や酸
処理を施されたのち洗浄することも可能である。
【0030】上記の方法によって得られたポリマーは、
酸素雰囲気下及び/又は不活性ガスでの加熱処理により
硬化することが必要である。非酸化性の不活性ガスとし
ては、ヘリウム、アルゴン、窒素、二酸化炭素、水蒸気
等又はこれらの混合物が挙げられるが、経済的見地から
すれば窒素が好ましい。好ましい条件として、空気雰囲
気下及び/又は窒素雰囲気下、温度範囲200〜270
℃で1〜24時間処理することが挙げられる。
【0031】本発明で使用されるエチレン−α−オレフ
ィン共重合体は、エチレンとエチレン以外のα−オレフ
ィンとの共重合体に特定のエポキシ化合物を0.5〜3
0重量%共重合させたものである。
【0032】本発明に用いられるエチレン−α−オレフ
ィン共重合体の幹ポリマーであるエチレンとエチレン以
外のα−オレフィンとの共重合体は、エチレンとプロピ
レン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、4−
メチルペンテン−1等のα−オレフィンの1種以上との
共重合体であり、特にエチレン−プロピレン共重合体が
好ましい。
【0033】また、特定のエポキシ化合物とは、一般式
(1)で示される化合物である。α−オレフィン共重合
体におけるエポキシ化合物の共重合量は0.5〜30重
量%、特に3〜20重量%が好ましく、0.5重量%未
満では目的とする改良効果が得られず、30重量%を越
えると共重合体自体の成形性及び機械的性質が低下する
ため好ましくない。
【0034】このエポキシ化合物をエチレン−α−オレ
フィン共重合体に共重合する方法としては、エチレン−
α−オレフィン共重合体、エポキシ化合物及び過酸化物
のようなラジカル発生剤を混合し、溶融押出法で共重合
する方法、適当な溶媒中に懸濁又は溶解したエチレン−
α−オレフィン共重合体にエポキシ化合物及びラジカル
発生剤を添加し、加熱することによって共重合する方法
等の公知の方法が挙げられる。
【0035】上記エチレン−α−オレフィン共重合体の
配合量は0.5〜40重量%、特に5〜30重量%が好
ましく、0.5重量%未満では靭性の改良効果が得られ
ず、40重量%を越えるとポリフェニレンスルフィド自
体の優れた耐熱性や耐溶剤性が低下するため好ましくな
い。
【0036】本発明においては、前記(a)+(b)を
含む樹脂成分100重量部に対して0〜250重量部の
繊維状充填材及び/又は無機充填材を配合することがで
きる。繊維状充填材及び/又は無機充填材の配合量が2
50重量部を越えると成形品の耐衝撃性などの機械的性
質が低下する恐れがある。
【0037】上記繊維状充填材及び無機充填材として
は、従来公知の繊維状充填材及び無機充填材、すなわ
ち、ガラス繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、シリカ
繊維、アルミナ繊維、炭化硅素繊維、ジルコニア繊維、
チタン酸カルシウム繊維、ウォラストナイト、硫酸カル
シウム繊維、アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維
等の繊維状充填材や、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、タルク、マイカ、クレー、シリカ、アルミナ、カオ
リン、ゼオライト、石膏、硅酸カルシウム、硅酸マグネ
シウム、硫酸カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウ
ム、カーボンブラック、黒鉛、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化
銅、ガラスビーズ、ガラスパウダー、ガラスバルーン、
石英及び石英ガラス等の無機充填材が挙げられる。
【0038】また、これらの充填剤は2種以上を併用す
ることも可能であり、さらに必要によりシラン系又はチ
タン系等のカップリング剤で予備処理して使用すること
もできる。
【0039】本発明の樹脂組成物は、公知の種々の方法
で製造可能である。原料の樹脂は、乾燥粉体のまま予め
タンブラー、ヘンシェルミキサー、ボールミル、リボン
ブレンダー等のような混合機で混合したり、あるいはこ
れをさらに熱処理によって硬化したものを用いる。この
ように調製した乾燥粉体又はペレットをブレンダー等に
おいて混合し、用いた樹脂をさらに溶融混合することに
より樹脂組成物を製造する。さらに、原料の樹脂を別々
に溶融混合機に供給し、溶融混合して樹脂組成物を製造
してもよい。溶融混合は、ニーダー、バンバリーミキサ
ー、押出機等で250〜350℃の温度で溶融混練する
等の方法により可能である。特に制限はないが、操作性
を考慮すると押出機を用いるのが好ましい。
【0040】さらに、本発明の樹脂組成物は、本発明の
目的を損なわない範囲で、従来公知の離型剤、滑剤、熱
安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、発泡
剤、防錆剤、イオントラップ剤、難燃剤、難燃助剤、染
料,顔料等の着色剤、帯電防止剤などの添加剤、ワック
スや少量の他のポリマーを1種以上併用してもよい。
【0041】該添加物の添加方法は、任意の方法をとる
ことができる。例えば、組成物の形成前又は形成中に個
々の樹脂に添加する方法、組成物の形成後に、あるいは
組成物を融解する際に添加する方法等がある。
【0042】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもので
はない。
【0043】参考例1(アミノ基含有ポリフェニレンス
ルフィドの合成1) 15lオートクレーブに、N−メチル−2−ピロリドン
(以下、NMPと略す)を5l仕込み、120℃に昇温
した後、NaS・2.8HO 1866gを仕込
み、約2時間かけて撹拌しながら徐々に205℃まで昇
温して、水を407g留去させた。この系を140℃ま
で冷却した後、p−ジクロルベンゼンを2080g加え
て、225℃に昇温し、3時間重合させた後、250℃
に昇温した。温度が250℃に達したときに、NMP5
0mlに3,5−ジアミノクロルベンゼン 20.2g
(p−ジクロルベンゼンと3,5−ジアミノクロルベン
ゼンの合計量に対して約1モル%添加)を溶かした溶液
を系内に圧入し、さらに250℃にて3時間重合した。
【0044】重合終了後、室温まで冷却したスラリーを
一部サンプリングし、濾別して、濾液中に残存する未反
応の3,5−ジアミノクロルベンゼンをガスクロマトグ
ラフィー(島津製作所製 GC−12A)で測定した。
3,5−ジアミノクロルベンゼンの転化率は38%であ
った。また、残りのスラリーは大量の水中に投入してポ
リマーを析出させ、濾別、純水による洗浄を行った後、
一晩加熱真空乾燥を行うことによりポリマーを単離し
た。得られたポリマーの溶融粘度(測定温度300℃、
荷重10kg条件下、直径0.5mm、長さ2mmのダ
イスを用いて高化式フローテスターにより測定)は50
0ポイズであった。さらに、このポリマーを空気雰囲気
下、235℃で2時間加熱硬化させ、溶融粘度8000
ポイズのポリマーを得た。この様にして得られたアミノ
基含有ポリフェニレンスルフィドをPPS−Aとする。
【0045】 参考例2(非酸化性の不活性ガスによる加熱硬化) 参考例1と同様にして合成した未加熱硬化のアミノ基含
有ポリフェニレンスルフィドを窒素雰囲気下、230℃
で10時間加熱硬化させ、溶融粘度1500ポイズのポ
リマーを得た。この様にして得られたアミノ基含有ポリ
フェニレンスルフィドをPPS−Bとする。
【0046】参考例3(アミノ基含有ポリフェニレンス
ルフィドの合成2) p−ジクロルベンゼン 2080g、3,5−ジクロル
アニリン 22.9g(p−ジクロルベンゼンと3,5
−ジクロルアニリンの合計量に対して約1モル%添加)
を添加し、250℃まで1時間20分かけて昇温、25
0℃にて3時間重合したことを除いては、参考例1と同
様の操作にてアミノ基含有ポリフェニレンスルフィドを
製造した。得られたポリマーの溶融粘度は480ポイズ
であった。また、濾液中に残存する未反応の3,5−ジ
クロルアニリンをガスクロマトグラフィーで測定したと
ころ、3,5−ジクロルアニリンの転化率は75%であ
った。さらに、このポリマーを空気雰囲気下、235℃
で2時間加熱硬化させ、溶融粘度7800ポイズのポリ
マーを得た。この様にして得られたアミノ基含有ポリフ
ェニレンスルフィドをPPS−Cとする。
【0047】参考例4(アミノ基含有ポリフェニレンス
ルフィドの合成4) p−ジクロルベンゼン 2110g、3,5−ジアミノ
クロルベンゼン 20.6g(p−ジクロルベンゼンと
3,5−ジアミノクロルベンゼンの合計量に対して約1
モル%添加)を添加し、250℃まで1時間20分かけ
て昇温、250℃にて3時間重合したことを除いては、
参考例1と同様の操作にてアミノ基含有ポリフェニレン
スルフィドを製造した。得られたポリマーの溶融粘度は
110ポイズであった。また、濾液中に残存する未反応
の3,5−ジアミノクロルベンゼンをガスクロマトグラ
フィーで測定したところ、3,5−ジアミノクロルベン
ゼンの転化率は36%であった。さらに、このポリマー
を空気雰囲気下、235℃で2時間加熱硬化させ、溶融
粘度8000ポイズのポリマーを得た。この様にして得
られたアミノ基含有ポリフェニレンスルフィドをPPS
−Dとする。
【0048】 参考例5(ポリフェニレンスルフィドの合成) p−ジクロルベンゼン 2100g(アミノ基含有芳香
族ハロゲン化物を添加しないで)を添加し、他は参考例
1と同様の操作にて重合を行った。得られたポリマーの
溶融粘度は550ポイズであった。さらに、このポリマ
ーを空気雰囲気下、235℃で2時間加熱硬化させ、溶
融粘度8000ポイズのポリマーを得た。この様にして
得られたポリフェニレンスルフィドをPPS−Eとす
る。
【0049】参考例6(多量のアミノ基を含有するポリ
フェニレンスルフィドの合成) p−ジクロルベンゼン 1789g、m−クロルアニリ
ン 280g(p−ジクロルベンゼンとm−クロルアニ
リンの合計量に対して約15モル%添加)を添加し、2
50℃まで1時間20分かけて昇温、250℃にて3時
間重合したことを除いては参考例1と同様の操作にてア
ミノ基含有ポリフェニレンスルフィドを製造した。得ら
れたポリマーの溶融粘度は低すぎて測定できなかった。
また、濾液中に残存する未反応のm−クロルアニリンを
ガスクロマトグラフィーで測定したところ、m−クロル
アニリンの転化率は38%であった。さらに、このポリ
マーを空気雰囲気下、235℃で10時間加熱硬化さ
せ、溶融粘度6600ポイズのポリマーを得た。この様
にして得られたアミノ基含有ポリフェニレンスルフィド
をPPS−Fとする。
【0050】実施例1〜4 参考例で得られた各種ポリフェニレンスルフィド(PP
S−A、B及びC)にエチレン−プロピレン共重合体/
エポキシ化合物(エポキシ化合物にN−[4−(2,3
−エポキシプロポキシ)−3,5−ジメチルベンジル]
アクリルアミドを使用、重量比90/10)共重合体
(共重合体Iとする)及びガラス繊維を表1に示す割合
で混合し、二軸押出機により300℃で溶融混練を行
い、ペレット化した。得られたペレットを300℃で射
出成形してテストピースを作製し、アイゾット衝撃強度
(ASTM D−256に準拠して測定、ノッチ付)、
及び熱変形温度(ASTM D−648に準拠して測
定、荷重18.6kg/cm)を測定した。ガス発生
量は、得られたペレットを150℃で2時間乾燥後、示
差熱天秤(理学電機社製 TG−DTA)により窒素流
量50ml/分、昇温速度10℃/分で室温より昇温さ
せ、350℃に到達した時のサンプル1g当たりの重量
減少量により求めた。表1に結果を示す。実施例1〜4
では靭性と耐熱性に優れ、ガス発生量が少ない。
【0051】比較例1〜2 参考例1で得られたPPS−Aとガラス繊維を表1に示
す割合で混合し、実施例1と同様な実験を行った。結果
を表1に示す。
【0052】比較例3〜5 参考例4〜6で得られた各種ポリフェニレンスルフィド
(PPS−D、E及びF)、共重合体I及びガラス繊維
を表1に示す割合で混合し、実施例1と同様な実験を行
った。結果を表1に示す。
【0053】比較例6〜7 参考例1で得られたPPS−A、共重合体I及びガラス
繊維を表1に示す割合で混合し、実施例1と同様の実験
を行った。結果を表1に示す。
【0054】比較例8〜9 参考例1で得られたPPS−Aにメタクリル酸グリシジ
ル変性エチレン−プロピレン共重合体(メタクリル酸グ
リシジルの変性量10重量%、共重合体IIとする)又
は未変性のエチレン−プロピレン共重合体(共重合体I
IIとする)、さらにガラス繊維を表1に示す割合で混
合し、実施例1と同様な実験を行った。結果を表1に示
す。
【0055】
【表1】
【0056】
【発明の効果】本発明によれば、加熱硬化前及び後の溶
融粘度を調整し、さらにアミノ基を含有した特定のポリ
フェニレンスルフィドに、特定のエポキシ化合物を共重
合したエチレン−α−オレフィン共重合体を配合するこ
とにより、ポリフェニレンスルフィド本来の耐熱性を保
持し、靭性が改良され、かつガス発生量の少ないポリフ
ェニレンスルフィド樹脂組成物を得ることができる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)加熱硬化前の溶融粘度が400ポイ
    ズ以上で、加熱硬化後の溶融粘度が500〜30000
    ポイズであり、かつフェニレンスルフィド単位あたりア
    ミノ基を0.05〜5モル%含有するポリフェニレンス
    ルフィド60〜99.5重量%、(b)下記一般式
    (1)で表されるエポキシ化合物を0.5〜30重量%
    共重合してなるエチレン−α−オレフィン共重合体40
    〜0.5重量%、及び(c)繊維状充填材及び/又は無
    機充填材0〜250重量部(上記(a)と(b)との合
    計100重量部に対して)からなることを特徴とするポ
    リフェニレンスルフィド樹脂組成物。 【化1】 (R、R、Rは水素原子又は炭素数1〜12の炭
    化水素基、mは1〜4の整数である)
JP20434092A 1992-07-09 1992-07-09 ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物 Expired - Fee Related JP3216248B2 (ja)

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