JP3718011B2

JP3718011B2 - 導電性樹脂組成物

Info

Publication number: JP3718011B2
Application number: JP26229996A
Authority: JP
Inventors: 正樹榎本
Original assignee: Riken Technos Corp
Current assignee: Riken Technos Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: JPH1092225A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性樹脂組成物に関し、さらに詳細には芳香族ポリカーボネート樹脂および導電性物質にオキサゾリン環含有化合物を配合することにより、耐熱性を損なうことなく、引張伸びおよび衝撃強度が著しく改善された導電性樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、導電性樹脂組成物は、電気・電子分野の部品や包装材料として広く利用されている。この導電性樹脂組成物としては、例えば各樹脂に対してカーボンブラック、カーボンファイバー、黒鉛、金属フィラー、金属繊維などの導電性物質を添加した導電性樹脂組成物が一般的に知られている。特に、カーボンブラックを複合化した導電性樹脂組成物は、経済性に優れることもあって、産業界を中心として広く利用されている。
【０００３】
ところで、樹脂に対してカーボンブラックを用いることにより比較的容易に導電性を付与することができるが、以下のような問題点が内在している。
すなわち、カーボンブラックは、非常に微粉末であるために表面活性が高く、多くの樹脂に対して本来的に相溶性が悪い。そのために、複合化に際しては、多くの機械的エネルギーを必要とするため、樹脂が過酷な熱的環境にさらされることが多い。また、導電性を得るためには、比較的多量のカーボンブラックの添加が必要となるため、樹脂が持っている本来の機械的性能が損なわれ易い状況にある。このように、樹脂に対して厳しい環境にあるため、最終的に複合化された樹脂組成物は、一般的に脆く、機械的強度が劣るという問題点がある。
【０００４】
この状況下にあって、カーボンブラックに着目した機械的強度の改良方法としては、例えばケッチエンブラックのように、ＤＢＰ吸油量が３００ｍｌ／１００ｇ以上のストラクチャーの発達したカーボンブラックを用いる方法がある。これらのカーボンブラックは、比較的少量の添加量で導電性を得ることが可能であり、樹脂に対する相対重量を低減することがきる。しかし、嵩比重が非常に小さいために、重量部数は少なくても体積分率としては大きく、得られる組成物の機械的強度は必ずしも満足できるものではない。
【０００５】
一方、機械的強度の低下を抑制するための方法として、第三成分の熱可塑性エラストマー、ゴム成分を添加する方法がある。この方法は、通常のフィラーを充填した樹脂の衝撃強度改質方法として広く用いられている一般的方法である。しかし、得られる組成物は、衝撃強度は改善される場合が多いものの、反面、剛性、熱変形温度が低下する割りには、衝撃特性はそれほど向上していないのが現状である。特に、耐熱性が要求される樹脂に対しては、添加量を制限せざるを得ない状況もあって満足できる状況にない。
また、カーボンブラックを複合した導電性ポリカーボネート樹脂は、汎用エンジニアリングプラスチックとして、近年、電気電子分野の部品および包装材料として用いられてきており、耐熱性や強度のバランスのみならず、経済性にも優れることから今後大いに需要が増加するものと考えられる。しかし、市販の導電性ポリカーボネート樹脂の多くは、耐熱性や強度特性が充分発揮されているとはいい難い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の技術的課題を背景になされたものであり、ポリカーボネート樹脂にカーボンブラックなどの導電性物質を配合して導電ポリカーボネート樹脂を得るに際し、特定の化合物を配合することによって、導電性ポリカーボネートの耐熱性、強度特性をさらに高めた樹脂組成物を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、芳香族ポリカーボネート樹脂（ａ）１００重量部、導電性物質（ｂ）５〜１５０重量部、（ａ）〜（ｂ）成分の合計１００重量部に対して、下記一般式（Ｉ）により表される２−オキサゾリン環含有化合物（ｃ）０．０１〜１０重量部を配合してなることを特徴とする導電性樹脂組成物である。
【０００８】
【化２】

【０００９】
〔ただし、一般式（Ｉ）中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数１〜１０のアルキル基置換もしくは非置換フェニル基、炭素数２〜１０のアルキレン基または１，３−もしくは１，４−フェニレン基、Ｒ_１〜Ｒ_８は同一または異なる水素原子または炭素数１〜１０のアルキル基を示す。〕
上記２−オキサゾリン環含有化合物（ｃ）は、該２−オキサゾリン環含有化合物を、スチレン、アクリロニトリルなどのビニルモノマーと共重合させた共重合体、あるいは、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマーなどのポリマーに１分子当たり１個以上の活性点において、グラフト共重合させた高分子化合物をも包含する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において、芳香族ポリカーボネート樹脂（ａ）は、市販の一般的製品を用いることができる。例えば、三菱瓦斯化学（株）製、商品名「ユーピロン」、帝人化成（株）製、商品名「パンライト」、三菱化学（株）製、商品名「ノバレックス」、住友ダウ（株）製、商品名「カリバー」などを挙げることができる。
【００１１】
次に、本発明において使用される導電性物質（ｂ）としては、例えばカーボンブラック、カーボンファイバーなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。
このうち、カーボンブラックとしては、オイルファーネス法によって製造されるカーボンブラックとして新日鉄化学（株）製、商品名「ニテロン」、東海カーボン（株）製、商品名「シースト」、コロンビアカーボン社製、商品名「ＣＯＮＤＵＣＴＥＸ」などがあり、アセチレンガスから製造される電気化学（株）製、商品名「アセチレンブラック」、ケッチエン法によって製造されるライオン（株）製、商品名「ケッチエンブラック」などを挙げることができる。
また、カーボンファイバーの具体例には、ピッチ系カーボンファイバーとして、三菱化学（株）製「ダイアリード」、日東紡績（株）製「ザイラス」など、また、ＰＡＮ系カーボンファイバーとして、東邦レーヨン製「ベスファイト」などが挙げられる。
【００１２】
次に、本発明において用いられる２−オキサゾリン環含有化合物（ｃ）とは、２−オキサゾリン環を有する化合物の総称である。
この２−オキサゾリン環含有化合物（ｃ）の具体例としては、１個の２−オキサゾリン環を有する化合物として、例えば、Ｎ−アセチルエチレンイミンから合成することができる２−メチル−２−オキサゾリン、Ｎ−メタクリロイルエチレンイミンから合成することができる２−イソプロペニル−２−オキサゾリン、Ｎ−ベンゾイルエチレンイミンから合成することができる２−フェニル−２−オキサゾリンなどが挙げられる。
また、２個の２−オキサゾリン環を有する化合物として、以下の化合物を挙げることができる。
▲１▼２，２′−（１，２−エチレン）−ビス（２−オキサゾリン）
▲２▼２，２′−（１，４−ブチレン）−ビス（２−オキサゾリン）
▲３▼２，２′−（１，３−フェニレン）−ビス（２−オキサゾリン）
▲４▼２，２′−（１，４−フェニレン）−ビス（２−オキサゾリン）
▲５▼２，２′−（１，４−フェニレン）−ビス（５−メチル−２─オキサゾリン）
上記化合物中、▲３▼もしくは▲４▼のフェニレンビスオキサゾリンが、実用上好適に使用することができる。
【００１３】
この他、２−オキサゾリン環含有化合物配合の例示として、２−オキサゾリン環含有化合物を共重合させた高分子化合物を挙げることでき、例えば、スチレン系モノマーなどと２−エチル−２−オキサゾリンを１〜５モル％共重合させた（数平均分子量７０，０００〜８０，０００）日本触媒化学（株）製、商品名「エポクロス」などが知られている。
【００１４】
本発明の導電性樹脂組成物における各成分の配合割合は、（ａ）成分、すなわち芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対する（ｂ）成分、すなわち導電性物質（カーボンブラック、カーボンファイバー）の量が５〜１５０重量部、好ましくは１５〜８０重量部、さらに好ましは２０〜５０重量部である。（ｂ）成分が５重量部未満であると、必要な導電性を得ることができず、一方、１５０重量部を超えると、加工上困難な状況になるため好ましくない。
【００１５】
また、２−オキサゾリン環含有化合物（ｃ）の配合量は、（ａ）〜（ｂ）両成分の合計１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部、好ましくは０．１〜５重量部、さらに好ましくは０．３〜２重量部である。０．０１重量部未満では、充分な強度改質効果が得られず、一方、１０重量部を超えると、極度の粘度低下や成形表面へのブリードアウトなどが起こるので好ましくない。
【００１６】
本発明の組成物には、上記の成分以外に公知の各種添加剤を配合することができる。その例としては、ガラス繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズ、チタン酸カリウム、ケイ酸アルミニウム、酸化亜鉛およびそれらのウィスカー、炭酸カルシウム、タルク、マイカなどの強化材、増量剤が挙げられる。この他にも、例えば着色剤、離型剤、滑剤、酸化防止剤、核形成剤などを必要に応じて適宜配合することできる。
【００１７】
本発明の組成物を製造する方法としては、特に制限はなく通常の方法を用いることができる。すなわち、一般的な方法として、例えば（ａ）、（ｂ）および（ｃ）成分を、スーパーミキサー、タンブラーなどの混合装置を用いて一括ブレンド溶融混練する方法のほか、（ｂ）成分のみ別フィードしながら溶融混練する方法などがある。
【００１８】
溶融混練装置としては、単軸押出機、２軸押出機、バンバリーミキサー、ローラー、ニーダーなどを挙げることができるが、本発明の組成物の製造には、押出機を好適に使用することができる。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
なお、実施例中における部および％は、特に断らない限り、重量基準である。また、実施例および比較例に用いた各種成分は、以下のとおりである。
（ａ）成分
ポリカーボネート樹脂として、三菱瓦斯化学（株）製、商品名「ユーピロンＳ−１０００」、「ユーピロンＳ−２０００」を用いた。
（ｂ）成分
カーボンブラックは、ストラクチャーの発達したカーボンブラックの例として、ライオン（株）製、商品名「ケッチエンブラック６００ＪＤ」および「ケッチエンブラックＥＣ」を用いた。
また、多量に添加しなければならないカーボンブラックの例として、オイルファーネス法で製造されたコロンビアカーボン社製、商品名「ＣＯＮＤＵＣＴＥＸ９７５」を用いた。
【００２０】
（ｃ）成分
２−オキサゾリン環含有化合物の例として、２，２′−（１，３−フェニレン）−ビス（２−オキサゾリン）を配合した、武田薬品工業（株）製、商品名「ＣＰレジン１、３ＰＢＯ」を用いた。
また、比較例に用いたエラストマーブレンドタイプの例として、三菱瓦斯化学（株）製、商品名「ユーピロンＳ−２０００」をベースにし、無水マレイン酸で変性した変性ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー〔住友化学（株）製「ボンダインＨＸ８１４０」〕を用いた。
【００２１】
実施例１〜６
サンプルペレットの調製
実施例１〜６に供するサンプルペレットを以下のごとく調製した。
（ａ）成分のポリカーボネート樹脂をあらかじめ１２０℃で１２時間真空乾燥し、乾燥後、（ａ）、（ｃ）成分をタンブラーミキサーにより予備ドライブレンドし、（ｂ）成分とともに２フィード方式で、２軸押出機により２６０℃の加工温度で溶融混練し、ペレットを作成した。
【００２２】
物性測定
上記サンプルペレットを型締め圧力８０ｔｏｎの射出成形機により、シリンダー温度２７０℃、金型温度１００℃で成形を行い、試験片を作成した。試験片を室温２３±２℃、５０％ＲＨ中で２４時間調整後、引張伸び、アイゾット衝撃強度、熱変形温度の測定を行った。
ここで、引張特性はＡＳＴＭＤ６３８、アイゾット衝撃強度はＡＳＴＭＤ２５６、１／４ｉｎ厚の試験片ノッチ付き、熱変形温度はＡＳＴＭＤ６４８、荷重１８．６ｋｇに準じて測定を行った。
これらの測定結果を実施例１〜実施例６として、表１に示す。
本発明の導電性樹脂組成物（実施例１〜６）は、ストラクチャーの発達したカーボンブラックによる改良方法やエラストマーによる改良方法よりも、強度特性が優れていることが分かる。
【００２３】
比較例１〜６
サンプルペレットの調製
比較例１〜比較例４に供するサンプルペレットは、（ａ）成分と（ｂ）成分を実施例と同様に、２フィード方式で２軸押出機により２６０℃の加工温度で溶融混練し、ペレットを作成した。比較例５〜６の市販タイプは、ペレットを入手しそのまま使用した。
物性測定
実施例１と同様に試験片を作成、物性測定を行った。
これらの測定結果を、比較例１〜比較例６として、表２に示す。
比較例は、いずれも２−オキサゾリン環を有する化合物を配合しない例示である。すなわち、比較例１、比較例２はそれぞれ実施例１および実施例２に、比較例３は実施例４に、比較例４は実施例５に対応したものであり、また、比較例５および比較例６は、エラストマーを配合したものであり、いずれも引張伸び、アイゾット衝撃強度が低下しており、本発明の効果が得られないことが分かる。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
＊）エラストマーブレンド
【発明の効果】
本発明の導電性樹脂組成物によれば、特定の化合物を配合することによって、導電性ポリカーボネートの耐熱性、強度特性をさらに高めることができる。
従って、本発明の導電性樹脂組成物は、複写機、ＯＡ機器関係、電子部品のコンテナ関係、ＩＣトレー、ＩＣキャリアテープ、ハウジング収納ケース、磁気メディア関係などに有用である。

Claims

芳香族ポリカーボネート樹脂（ａ）１００重量部、導電性物質（ｂ）５〜１５０重量部、（ａ）〜（ｂ）成分の合計１００重量部に対して、下記一般式（Ｉ）により表される２−オキサゾリン環含有化合物（ｃ）０．０１〜１０重量部を配合してなることを特徴とする導電性樹脂組成物。

〔ただし、一般式（Ｉ）中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数１〜１０のアルキル基置換もしくは非置換フェニル基、炭素数２〜１０のアルキレン基または１，３−もしくは１，４−フェニレン基、Ｒ_１〜Ｒ_８は同一または異なる水素原子または炭素数１〜１０のアルキル基を示す。〕
（ｃ）成分が、２−オキサゾリン環含有化合物、２−オキサゾリン環含有化合物をビニルモノマーと共重合させた共重合体および２−オキサゾリン環含有化合物をポリマーにグラフト共重合させた高分子化合物の群から選ばれた１種である請求項１に記載の導電性樹脂組成物。