JP3483309B2 - 強化ポリアミド樹脂組成物の製造法 - Google Patents
強化ポリアミド樹脂組成物の製造法Info
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Description
6又はその共重合体)と膨潤性フッ素雲母系鉱物とから
なる機械的強度、靭性、耐熱性及び寸法安定性に優れた
強化ポリアミド樹脂組成物の製造法に関するものであ
る。
繊維質や炭酸カルシウム等の無機充填材で強化した樹脂
組成物は広く知られている。しかし、これらの強化材は
ポリアミドとの親和性に乏しく、強化ポリアミドの機械
的強度や耐熱性は改良されるものの、靭性が低下し、ま
た繊維質で強化した樹脂組成物では成形品のそりが大き
くなるという問題がある。しかも、これら無機充填材で
強化した樹脂組成物では、充填剤を多量に配合しないと
機械的強度や耐熱性が向上しないという問題点があっ
た。
る試みとして、ポリアミドとモンモリロナイトに代表さ
れる粘土鉱物とからなる樹脂組成物が提案されている。
例えば、特開昭62− 74957号公報、特開平1−301750号
公報、同2− 86628号公報、同3−7729号公報には、ポ
リアミドとモンモリロナイトからなる樹脂組成物が開示
されている。
物の層間に侵入させることによって微細に均一分散した
複合体としようとするものであり、このような目的でモ
ンモリロナイトを用いる場合、上記の各公報に記載され
ているように、ポリアミドあるいはポリアミドを形成す
るモノマーにモンモリロナイトを配合する前に、これを
アミノ酸等の膨潤化剤と接触させることによってモンモ
リロナイトの層間距離を拡げるための処理が不可欠であ
った。したがって、当業界においては、このような処理
が不要で、従来のポリアミド樹脂の欠点を解消すること
ができる無機充填剤が強く求められていた。
本発明者らは、先にポリアミドを形成するモノマーに膨
潤性フッ素雲母系鉱物を添加して重合して強化ポリアミ
ド樹脂組成物を製造する方法を提案した(特願平5−31
4379号)。この方法によれば、モンモリロナイトに代表
される従来の粘土鉱物を用いる場合と異なり、膨潤化処
理を行うことなく、機械的強度、靭性、耐熱性及び寸法
安定性に優れた樹脂組成物を得ることができた。
得るには、10kg/cm2以上の圧力で重合する高圧重合法を
採用することが必要であり、特別な重合装置を必要とす
るという問題点があった。
(ナイロン6又はその共重合体)を形成するモノマーに
膨潤性フッ素雲母系鉱物を添加して重合して強化ポリア
ミド樹脂組成物を製造する方法において、高圧重合法を
採用しなくても優れた機械的強度、靭性、耐熱性及び寸
法安定性に優れた強化ポリアミド樹脂組成物を得ること
のできる方法を提供しようとするものである。
解決するもので、その要旨は、ポリアミド(ナイロン6
又はその共重合体)100重量部を形成する量のポリアミド
モノマーと膨潤性フッ素雲母系鉱物0.01〜100重量部を
膨潤作用を有する媒体を用いて調製した懸濁液又はスラ
リーとを混合し、 10kg / cm2 未満の圧力で制圧してポリ
アミドモノマーを重合することを特徴とする強化ポリア
ミド樹脂組成物の製造法にある。
ン6及びその共重合体であり、ナイロン6を形成するモ
ノマーは、ε−カプロラクタム及び/又は6−アミノカ
プロン酸である。
ルボン酸又はラクタム及びナイロン塩があり、具体的に
は、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、
パラアミノメチル安息香酸、ω−ラウロラクタム、ナイ
ロン46塩、ナイロン66塩ナイロン610塩、ナイロン
6T塩、ナイロン6I塩、メタキシリレンジアミンとア
ジピン酸との塩等が挙げられる。
重合体を製造する際に、モノマーに膨潤性のフッ素雲母
系鉱物の懸濁液又はスラリーを添加して重合する。
鉱物は次式で示される。 αMF・β(aMgF2 ・bMgO)・γSiO2 ここで、Mはナトリウム又はリチウムを表し、α、β、
γ、a及びbは各々係数を表し、 0.1≦α≦2、2
≦β≦3.5 、3≦γ≦4、0≦a≦1、0≦b≦1、a
+b=1である。
ては、タルクを出発物質として用い、これにアルカリイ
オンをインターカレーションしてフッ素雲母系鉱物を得
る方法がある。この方法ではタルクに珪フッ化アルカリ
あるいはフッ化アルカリを混合し、磁性ルツボ内で 700
〜1200℃で短時間加熱処理することによってフッ素雲母
系鉱物が得られる。本発明で用いる膨潤性のフッ素雲母
系鉱物は特にこの方法で製造されたものが好ましい。
はフッ化アルカリの量は、混合物の10〜35重量%となる
ようにすることが好ましく、この範囲を外れると膨潤性
フッ素雲母系鉱物の生成率が低下する。
は、珪フッ化アルカリあるいはフッ化アルカリのアルカ
リ金属は、ナトリウム又はリチウムとすることが必要で
ある。
いし併用してもよい。アルカリ金属のうち、カリウムの
場合には膨潤性のフッ素雲母系鉱物が得られないので好
ましくないが、ナトリウム又はリチウムと併用し、かつ
限定された量であれば膨潤性を調節する目的で用いるこ
とも可能である。
工程において、アルミナを少量配合し、生成する膨潤性
フッ素雲母系鉱物の膨潤性を調節することも可能であ
る。
ミノカルボン酸、ナイロン塩、水分子等の極性分子ある
いは陽イオンを層間に吸収することにより、層間距離が
拡がり、あるいはさらに膨潤へき開して、超微細粒子と
なる特性を意味し、前記の式で表されるフッ素雲母系鉱
物はこのような膨潤性を示すものである。
以下、厚さが 0.1μm 以下で、X線粉末法で測定したC
軸方向の層厚さが9〜20Åのものが好ましい。
アミド 100重量部に対して0.01〜100 重量部、好ましく
は 0.1〜20重量部、最適には1〜10重量部の範囲になる
ようにポリアミドの重合時に配合される。この配合量が
あまり少ないと機械的強度、耐熱性、寸法安定性の改良
効果が十分発揮されず、多すぎると靭性の低下が大きく
なる。
ラリーとして、ポリアミドを形成するモノマーと混合し
て重合することが必要である。これにより、膨潤性フッ
素雲母系鉱物がポリアミド中に十分細かく分散し、本発
明の効果が顕著に現れる。
リーとするための媒体は、膨潤作用(膨潤性フッ素雲母
系鉱物の層間に侵入し、その層間を広げる作用)を有
し、かつ、ポリアミドの重合反応を妨げないものであれ
ばよく、具体的には、水が好ましい。なお、この媒体
に、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、リン
酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウムのような分散
剤を添加してもよい。
リーを調製するには、膨潤性フッ素雲母系鉱物と媒体と
を所定の割合で、ホモミキサー等の攪拌混合機に投入
し、強く攪拌すればよい。懸濁液又はスラリーにおける
膨潤性フッ素雲母系鉱物の濃度は、膨潤性フッ素雲母系
鉱物及び媒体の種類により異なるが、通常、4〜30重量
%となるようにすることが好ましい。この濃度が低すぎ
ると、重合する際に媒体の除去に時間がかかり、重合時
間を長くする必要があるので好ましくない。一方、この
濃度をあまり高くすると、膨潤性フッ素雲母系鉱物を均
一に分散させることが困難である。
を形成するモノマーと膨潤性フッ素雲母系鉱物の懸濁液
又はスラリーとを所定の割合で混合し、通常のナイロン
6の重合に準じた条件で重合すればよい。重合時の圧力
は、高圧にする必要がなく、制圧時の圧力は10kg/cm2
未満でよい。
う必要があり、溶媒として96%硫酸を用い、温度25℃、
濃度1g/dlの条件で求めた相対粘度で 1.5〜5.0 の範
囲のものが得られるようにすることが好ましい。相対粘
度があまり小さいものでは、樹脂組成物の機械的性能が
低下し、大きすぎると樹脂組成物の成形性が急速に低下
するので好ましくない。なお、溶融重合後、必要に応じ
て固相重合を行ってもよい。
を大きく損なわない限りにおいて、顔料、熱安定剤、酸
化防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、離型剤、強化材等
を添加することも可能である。熱安定剤や酸化防止剤と
しては、例えばヒンダードフェノール類、リン化合物、
ヒンダードアミン類、イオウ化合物、銅化合物、アルカ
リ金属のハロゲン化物あるいはこれらの混合物を使用す
ることができる。特に銅化合物やアルカリ金属のハロゲ
ン化物が最も効果的である。強化材としては、例えばク
レー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、ワラストナ
イト、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、ケイ酸カ
ルシウム、アスベスト、アルミン酸ナトリウム、アルミ
ン酸カルシウム、アルミノ珪酸ナトリウム、珪酸マグネ
シウム、ガラスバルーン、カーボンブラック、酸化亜
鉛、三酸化アンチモン、ゼオライト、ハイドロタルサイ
ド、金属繊維、金属ウイスカー、セラミックウイスカ
ー、チタン酸カリウムウイスカー、窒化ホウ素、グラフ
ァイト、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられる。これら
の添加剤は、重合時あるいは得られた樹脂組成物を溶融
混練又は溶融成形する際に加えられる。
の重合体と混合して用いることもできる。そのような重
合体の具体例としては、ポリブタジエン、ブタジエン−
スチレン共重合体、アクリルゴム、エチレン−プロピレ
ン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、
天然ゴム、塩素化ブチルゴム、塩素化ポリエチレン等の
エラストマー及びこれらの無水マレイン酸等による酸変
性物、スチレンー無水マレイン酸共重合体、スチレン−
フェニルマレイミド共重合体、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリ
塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレ
ンテレフタレート、ポリアリレート、ポリアセタール、
ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリフェニレン
サルファイド、ポリエーテルスルホン、フェノキシ樹
脂、ポリフェニレンエーテル、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリテト
ラフルオロエチレン等がある。
常の成形加工方法で目的の成形品とすることができる。
例えば射出成形、押出成形、吹き込み成形、焼結成形等
の熱溶融成形法や有機溶媒溶液から流延法により薄膜と
する方法が採用できる。
械的強度、耐熱性及び寸法安定性がポリアミド単独の場
合に比べて顕著に改良され、また吸水による機械的性質
や寸法の変化が少ない。この樹脂組成物は、その優れた
性能により、電気・電子機器分野におけるスイッチやコ
ネクター等の機構部品やハウジング類、自動車分野にお
けるアンダーボンネット部品や外装部品、外板部品ある
いはリフレクター等の光学部品等、あるいは機械分野に
おけるギアやベアリングリテーナー等として使用され
る。
説明する。なお、実施例及び比較例で用いたフッ素雲母
及び測定法は次のとおりである。 1.フッ素雲母 ボールミルにより平均粒径が2μm となるように粉砕し
たタルクと平均粒径が2μm の表1に示す珪フッ化物を
表1に示す割合(重量部)で混合し、これを磁性ルツボ
に入れ、電気炉で1時間 800℃に保持し、M−1、M−
2及びM−3のフッ素雲母を合成した。
線粉末法で測定した結果、原料タルクのC軸方向の厚さ
9.2Åに対応するピークは消失し、膨潤性フッ素雲母の
生成を示す12〜16Åに対応するピークが認められた。
(M−3は非膨潤性フッ素雲母である。
定した。 (3) 熱変形温度(HDT) ASTM D648 に基づいて、荷重18.6kg/cm2及び 4.5kg/cm2
で測定した。 (4) 寸法変化 厚さ2mm、幅50mmの正方形の試験片を用い、吸水処理に
よる厚さと縦、横の寸法変化を測定し、その平均値を寸
法変化とした。 (5) 吸水率 上記と同じ試験片を用い、吸水処理後の重量変化から求
めた。なお、吸水処理は、試験片を60℃、95%RHの条件
で24時間処理して行った。
スラリー濃度となるようにホモミキサーに投入し、表2
に示す攪拌条件で攪拌し、スラリーS−1〜S−4を得
た。
母が5重量部となる量のスラリーS−1〜S−4とを内
容量30リットルの反応缶に入れ、攪拌しながら 260℃に
加熱し、5kg/cm2 の圧力まで昇圧した。その後、常圧
まで放圧し、 260℃で相対粘度が約2.60となるまで重合
した。重合の終了した時点で反応生成物をストランド状
に払い出し、冷却、固化後、切断して強化ナイロン6樹
脂組成物からなるペレットとした。得られたペレットを
95℃の熱水で処理して精練し、乾燥した。このペレット
を射出成形機に供給し、シリンダー温度 260℃、金型温
度70℃で射出成形して試験片を成形した。得られた試験
片について、性能評価を行った結果を表3に示す。
の圧力を表4に示すように5kg/cm2から15kg/cm2まで変
えて重合した他は実施例1と同様にして強化ナイロン6
樹脂組成物のペレットを得た。実施例1と同様にして試
験片を成形し、得られた試験片を用いて性能評価を行っ
た結果を表4に示す。
重量%となるようにホモミキサーに投入し、攪拌速度 3
000rpmで20分間攪拌し、スラリーを得た。このスラリー
を用いた他は実施例1と同様にして強化ナイロン6樹脂
組成物のペレットを得た。実施例1と同様にして試験片
を成形し、得られた試験片を用いて性能評価を行った結
果を表4に示す。
6又はその共重合体)を形成するモノマーに膨潤性フッ
素雲母系鉱物を添加して重合して強化ポリアミド樹脂組
成物を製造する方法において、高圧重合法を採用しなく
ても優れた機械的強度、靭性、耐熱性及び寸法安定性に
優れた強化ポリアミド樹脂組成物を得ることが可能にな
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 ポリアミド(ナイロン6又はその共重合
体)100重量部を形成する量のポリアミドモノマーと膨潤
性フッ素雲母系鉱物0.01〜100重量部を膨潤作用を有す
る媒体を用いて調製した懸濁液又はスラリーとを混合
し、 10kg / cm2 未満の圧力で制圧してポリアミドモノマ
ーを重合することを特徴とする強化ポリアミド樹脂組成
物の製造法。 - 【請求項2】 膨潤性フッ素雲母系鉱物が、タルクとナ
トリウム及び/又ははリチウムの珪フッ化物もしくはフ
ッ化物の混合物を加熱して得られたものである請求項1
記載の強化ポリアミド樹脂組成物の製造法。 - 【請求項3】 膨潤性フッ素雲母系鉱物が、タルク90〜
65重量%とナトリウム及び/又はリチウムの珪フッ化物
又はフッ化物10〜35重量%との混合物を加熱して得られ
たものである請求項1記載の強化ポリアミド樹脂組成物
の製造法。
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JP19680694A JP3483309B2 (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | 強化ポリアミド樹脂組成物の製造法 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0859822A JPH0859822A (ja) | 1996-03-05 |
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JP19680694A Expired - Fee Related JP3483309B2 (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | 強化ポリアミド樹脂組成物の製造法 |
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JP (1) | JP3483309B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP4761501B2 (ja) * | 2003-09-24 | 2011-08-31 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | ポリアミド樹脂組成物の製造方法 |
-
1994
- 1994-08-22 JP JP19680694A patent/JP3483309B2/ja not_active Expired - Fee Related
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