JP3753742B2 - ポリカーボネート樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、ポリカーボネート樹脂組成物に関する。詳しくは、本発明は、複数の芳香族ポリカーボネート主鎖を包含してなるポリカーボネートであって、該複数のポリカーボネート主鎖は全体として、特定の複数の異種結合単位を該ポリカーボネート主鎖上に特定量有するポリカーボネート樹脂と、ゴム強化熱可塑性樹脂とからなるポリカーボネート樹脂組成物に関するものである。本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、優れた耐衝撃性と共に優れた成形性を有している。
従来技術
ポリカーボネートは、耐熱性、耐衝撃性、透明性などに優れたエンジニアリングプラスチックスとして、多くの分野において幅広く用いられている。その製造には従来よりホスゲン法が用いられてきた。しかしながら、ホスゲン法で製造されたポリカーボネートは、その製造時に毒性のホスゲンを使用することや、ポリカーボネートの熱安定性に悪影響を及ぼしたり、成形時の金型腐食を起こす残留塩化メチレン(溶媒)を含有する等の問題を有しており、近年は、上記のようなホスゲン法ポリカーボネートに付随する問題のないエステル交換法ポリカーボネートが注目されている。
従来、エステル交換法で製造されたポリカーボネートは、実験室的にはほとんど無色透明なものが得られるが、工業的にはわずかに黄味を帯びたものしか得られていないこと(プラスチック材料講座▲5▼ポリカーボネート樹脂、日本国日刊工業新聞社、昭和56年発行、66頁)や、ホスゲン法で得られるポリカーボネートに比べて分岐構造が多い、強度が劣る(脆性破壊性が大)という欠点を有していること(高分子、27巻、1978年7月号、521頁)が知られており、最近、これら欠点を改良するため、ポリカーボネートの構造面やプロセス面からの試みが行われている。また、分岐構造としては、ポリカーボネートがアルカリの作用をうけてKolbe-Schmitt反応に類似した反応によって生成した下記の反応式からエステル結合で成長し分岐や架橋をしていることが知られている(プラスチック材料講座▲5▼ポリカーボネート樹脂、日本国日刊工業新聞社、昭和56年発行、64頁,及びポリカーボネート樹脂ハンドブック、日本国日刊工業新聞社、1992年発行、49頁)。
構造面では、エステル交換法ポリカーボネートの分岐構造を低減する試みがなされている。例えば、分岐構造を持たないか、もしくは極力なくしたエステル交換法ポリカーボネートが日本国特開平5−105751号公報や日本国特開平5−202180号公報(米国特許第5,468,836号に対応)で提案されている。これら公報では、特定の触媒の組み合わせをもちいてエステル交換法で製造された、着色が無く、また、重合中の副反応により生成する分岐構造を持たない直鎖状ポリカーボネートが提案されている。また、日本国特開平7−18069号公報(米国特許第5,418,316号に対応)では、特定の触媒を用いることで上記反応式に示したKolbe-Schmitt型の分岐構造物が300ppm以下のポリカーボネートを製造する方法を提案している。しかしながら、これらは、副反応による分岐構造を無くしたために、色調は向上するものの、逆にエステル交換法ポリカーボネートの特徴である流動挙動の非ニュートン性が減少して、成形流動性が低下するという問題があった。
その為、日本国特開平5−271400号公報(米国特許第5,468,836号に対応)や日本国特開平5−295101号公報(米国特許第5,468,836号に対応)では、制御が極めて困難な副反応による分岐構造を、特定の触媒を用いることによって無くして色調を向上するとともに、多官能化合物を用いて積極的に特定の分岐構造を導入することが提案されており、流動挙動の非ニュートン性を増大させることによって中空成形性を改良したエステル交換法ポリカーボネートが開示されている。また、米国特許4,562,242号公報には、分岐剤として5−(ジメチルーp−ヒドロキシベンジル)サリチル酸を用いて成形流動性を改良する試みがなされている。しかしながら、多官能化合物を使用すると、架橋によりゲルが生成しやすいという問題が生じる。
従って、ゲルの生成しやすい多官能化合物を使用することなく、分岐構造を制御することで、色調や機械的物性に優れ、かつホスゲン法ポリカーボネートよりも流動挙動の非ニュートン性が大きく、成形流動性に優れるエステル交換法ポリカーボネートの出現が望まれていた。
一方、プロセス面からの改良では、例えば、いくつかの重合器を連結した連続製造法において、最終重合器として特殊な横型攪拌重合器(日本国特開平2−153923号公報)や2軸ベント押出機(日本国特公昭52−36159号公報、日本国特開昭63−23926号公報)を用いる方法がある。しかしながら、これら公報では、フェノールの脱離を促進することを目指しており、高分子量のポリカーボネートが容易に得られるものの、その物性は、機械的物性と成形流動性の両方を満足できるものではなかった。
また、ポリカーボネートの短所は成形流動性の低いことや耐衝撃強度の厚み依存性が大きいことであるが、ポリカーボネートとゴム強化熱可塑性樹脂とからなる樹脂組成物、特にポリカーボネート/ABSアロイはこれらの短所を改良できるため、現在、幅広い用途に用いられ、近年はノート型パソコンや携帯電話等のハウジング用途が増加している。しかしながら、ポリカーボネートとゴム強化熱可塑性樹脂とからなる樹脂組成物は、熱安定性が悪いという問題点があり、そのため、成形加工時の着色が大きくなり、製品の色調が変動する問題や、長期間連続成形を実施していると、金型のガス抜き部に腐食が発生するために、製品の表面光沢が減少したり、製品寸法が変化する問題があった。
その為、これまでに、ポリカーボネートとゴム強化熱可塑性樹脂とからなる樹脂組成物、特にポリカーボネート/ABSアロイの熱安定性を改善するために、多くの試みがなされている。例えば、該樹脂組成物の押出あるいは成形加工時に種々の酸化防止剤を添加し、熱劣化による着色を改善する方法(特開昭61−23640号公報等)が提案されているが、熱安定性の改良は不十分であり、熱安定性に乏しいことに起因する上記問題の解決はできていなかった。またこのような手法によっては、高温滞留時の衝撃強度の低下及び着色を防止する効果が不十分であった。
また、ゴム強化熱可塑性樹脂と混合するためのポリカーボネートを改良する試みはあるが、その多くが、ポリカーボネートの製造時に多官能化合物を分岐剤として用いることによって該樹脂組成物の機械的物性の改良を提案しているにすぎず、ポリカーボネートとゴム強化熱可塑性樹脂とからなる樹脂組成物の上記の熱安定性の問題を解決する試みは、ほとんど行われていないのが現状である。特開平4−239545(EP496258に対応)、特表平4−504137(WO90/10675に対応)、USP4677162、DE3149812等には、分岐を有するポリカーボネートとABSなどのゴム強化樹脂の組成物が述べられているが、これらの分岐を有するポリカーボネートは多官能化合物を分岐剤として得られたものであり、ポリカーボネートに関する先行技術に関連して述べたのと同じくゲルが生成しやすい問題がある。また樹脂組成物の成形性の改良がまだ不十分であった。エステル交換法ポリカーボネートとゴム強化樹脂とのアロイについては、例えば、特開平5−239331号公報では、重合後の溶融状態にあるポリカーボネートにABSを混合することで、ポリカーボネートが熱履歴を受ける回数を減少し、また、固体状態のポリカーボネートを溶融混練する際の剪断発熱を生じる回数を減少することによって、ポリカーボネートの熱劣化を防止して、熱安定性に優れた樹脂組成物を得ることが提案されているが、この方法では熱安定性の改良はまだ不十分であった。
さらに、これら樹脂組成物は、電気製品、コンピュータやワープロなどのOA機器のハウジング材として幅広く利用されているが、安全上のためこれらのハウジング材は高い難燃性が要求されることが多い。また、最近のOA機器の目覚ましい進歩に伴って機器の小型化、携帯化が進みハウジング材は軽量化のため薄肉で成形されることが多くなったためさらなる難燃化と成形性が重要な特性となっているが、上記した従来技術によって得られた組成物ではその難燃性と成形流動性は満足できるものではなかった。
一方、CRTの筐体や複写機などのほこりを嫌う用途においては、帯電防止も重要である。ポリカーボネート樹脂組成物への帯電防止性付与にあたっては、ポリアルキレンオキシドのような吸水性の化合物等を樹脂組成物に練り込む方法や、界面活性剤等を成型品表面に塗布する方法などが一般に行われている。しかし、吸水性化合物の混練では、機械的性質、耐熟性等の低下があり、また、塗布法では、効果の持続性が不十分である。
本発明の課題は、色調や機械的物性に優れ、かつホスゲン法ポリカーボネートより流動挙動の非ニュートン性が大きく、成形流動性に優れる特定のエステル交換法のポリカーボネート樹脂用いて、耐衝撃性と成形性が共に優れたポリカーボネート樹脂組成物を提供することにある。さらには、上記の優れた耐衝撃性と成形性に加えて、燃焼時の滴下防止性、高温加工時の滞留における耐衝撃性の保持、耐着色性、帯電防止性等に優れたポリカーボネート樹脂組成物を提供することにある。
発明の概要
本発明者らは、先に、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、複数の芳香族ポリカーボネート主鎖を包含してなるポリカーボネートであって、該複数のポリカーボネート主鎖が全体として、特定の複数の異種結合単位を該ポリカーボネート主鎖上に特定量有するポリカーボネートは、従来のポリカーボネートの欠点がなく、色調と、機械的強度に優れ、且つ、流動挙動の非ニュートン性が大きく成形流動性に極めて優れていることを見い出した。本発明者らの更なる研究の結果、このポリカーボネートと、ゴム状重合体に該ゴム状重合体とグラフト共重合可能な1種以上のビニル化合物をグラフト重合して得られるグラフト共重合体を含むゴム強化熱可塑性樹脂とからなるポリカーボネート樹脂組成物が耐衝撃性と共に成形性にも優れていることを見出し本発明に到達したものである。
更に本発明者らは、該ゴム強化熱可塑性樹脂のグラフト共重合体として、二重結合を分子内に有する少なくとも1種のラジカル重合可能な乳化剤の存在下での乳化グラフト重合によって得られたグラフト共重合体を用いることにより、高温加工時の滞留においても耐衝撃性の低下がなく、また、耐着色性に優れた樹脂組成物が得られることを見出した。
更に、本発明者らは、上記の本発明のポリカーボネート樹脂組成物に難燃剤を配合した樹脂組成物が耐衝撃性と成形性に優れるのみならず、難燃性に優れていることを見出した。また、難燃剤とポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の滴下防止剤を配合して得られる樹脂組成物が、従来の類似のポリカーボネート樹脂組成物に比較して、燃焼時における極めて優れたflaming particle滴下防止性を示すことを見出した。
更に、本発明者らは、上記の本発明のポリカーボネート樹脂組成物にポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルエステルアミド及びポリアミドイミドエラストマーから選ばれた帯電防止用樹脂を配合して得られた樹脂組成物が、耐衝撃性と成形性に優れるのみならず、優れた帯電防止性を示すこと、及び、この樹脂組成物に更に有機又は無機の電解質を配合することによりその帯電防止性が更に向上することを見出した。
従って、本発明の1つの目的は、耐衝撃性に優れかつ成形性に優れたポリカーボネート樹脂組成物を提供することにある。
本発明の他の目的の1つは、耐衝撃性と成形性に優れかつ高温加工時の滞留においても耐衝撃性の低下がなく、また、耐着色性に優れたポリカーボネート樹脂組成物を提供することにある。
本発明の更に他の1つの目的は、耐衝撃性と成形性に優れかつ難燃性に優れたポリカーボネート樹脂組成物を提供することであり、特に燃焼時のflaming particle滴下防止性に優れたポリカーボネート樹脂組成物を提供することにある。
本発明の更に他の1つの目的は、耐衝撃性と成形性に優れかつ優れた帯電防止性を示すポリカーボネート樹脂組成物を提供することにある。
本発明の上記及び他諸目的、諸特徴並びに諸利益は、添付の図面を参照しながら述べる次の詳細な説明及び請求の範囲、から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
図面において:
図1は実施例において使用される芳香族ポリカーボネートの製造システムの概略図である。
(符号の説明)
1A〜6A: 攪拌槽第一重合器(A)に関する符号
1B〜6B: 攪拌槽第一重合器(B)に関する符号
1C〜7C: 攪拌槽第二重合機(C)に関する符号
1D〜7D: 攪拌槽第三重合器(D)に関する符号
101A〜109A: ワイヤー接触流下式第一重合器に関する符号
101B〜109B: ワイヤー接触流下式第二重合器に関する符号
1A,1B: 重合原料用入口
1C,1D: プレポリマー用入口
2A,2B,2C,2D: ベント口
3A,3B: 攪拌槽型第一重合器(A)、(B)
3C: 攪拌槽型第二重合器(C)
3D: 攪拌槽型第三重合器(D)
4A,4B,4C,4D: 溶融プレポリマー
5A,5B,5C,5D: 出口
6A,6B,6C,6D: 攪拌機
7C,7D,8: 移送ポンプ
101A,101B: プレポリマー用入口
102A,102B: 多孔板
103A,103B: ワイヤー
104A,104B: ガス供給ポート
105A,105B: ベント口
106A: 移送ポンプ
106B: 排出ポンプ
107A,107B: 出口
108A,108B: ワイヤー接触流下式重合器本体
109A: 溶融プレポリマー
109B: 溶融ポリマー
発明の詳細な説明
本発明によれば、
(A)複数の芳香族ポリカーボネート主鎖を包含してなるポリカーボネート樹脂であって、各芳香族ポリカーボネート主鎖は下記式(1)でそれぞれ独立に表わされる複数の繰り返し単位を含み、
(式中Arは2価の炭素数5〜200の芳香族基を表す。)
且つ該複数のポリカーボネート主鎖は全体として少なくとも1つの異種結合単位(I)と少なくとも1つの異種結合単位(II)を該ポリカーボネート主鎖上に有し、該異種結合単位(I)は下記のグループ(2)の式群から選ばれる式で表わされ、
[式中、Ar’は3価の炭素数5〜200の芳香族基を表し、Ar”は4価の炭素数5〜200の芳香族基を表し、Xはそれぞれ式−ArOCOO−(Arは上記の通り)で表される繰り返し単位を含む、重量平均分子量214〜100,000のポリカーボネート鎖を表す。]
但し、該ポリカーボネート主鎖が複数の異種結合単位(I)を有する場合、複数の異種結合単位(I)は同じであっても異なっていてもよく、該異種結合単位(II)は下記のグループ(3)の式群から選ばれる式で表わされ、
[式中、Ar,Ar’及びXは上記の通りであり、Yはそれぞれ式−COO−Ar−O−(Arは上記の通り)で表される繰り返し単位を含む、重量平均分子量214から100、000のポリカーボネート鎖を表す。]
但し、該ポリカーボネート主鎖が複数の異種結合単位(II)を有する場合、複数の異種結合単位(II)は同じであっても異なっていてもよく、異種結合単位(I)と異種結合単位(II)の合計量が、繰り返し単位(1)のモル量基準で0.01〜0.3モル%の範囲にあり、上記X及びYのそれぞれは異種結合単位(I)及び(II)よりなる群から選ばれる少なくとも1つの異種結合単位を含んでいてもよく、重量平均分子量が5,000〜300,000の範囲にあることを特徴とするポリカーボネート樹脂5〜95重量部と、
(B)ゴム状重合体に、該ゴム状重合体とグラフト共重合可能な1種以上のビニル化合物をグラフト重合することを包含する方法によって得られるグラフト共重合体を含むゴム強化熱可塑性樹脂5〜95重量部、
からなることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物が提供される。
次に、本発明の理解を容易にするために、まず本発明の基本的特徴及び好ましい諸態様を列挙する。
1.(A)複数の芳香族ポリカーボネート主鎖を包含してなるポリカーボネート樹脂であって、各芳香族ポリカーボネート主鎖は下記式(1)でそれぞれ独立に表わされる複数の繰り返し単位を含み、
(式中Arは2価の炭素数5〜200の芳香族基を表す)
且つ該複数のポリカーボネート主鎖は全体として少なくとも1つの異種結合単位(I)と少なくとも1つの異種結合単位(II)を該ポリカーボネート主鎖上に有し、該異種結合単位(I)は下記のグループ(2)の式群から選ばれる式で表わされ、
[式中、Ar’は3価の炭素数5〜200の芳香族基を表し、Ar”は4価の炭素数5〜200の芳香族基を表し、Xはそれぞれ式−ArOCOO−(Arは上記の通り)で表される繰り返し単位を含む、重量平均分子量214〜100,000のポリカーボネート鎖を表す。]
但し該ポリカーボネート主鎖が複数の異種結合単位(I)を有する場合、複数の異種結合単位(I)は同じであっても異なっていてもよく、該異種結合単位(II)は下記のグループ(3)の式群から選ばれる式で表わされ、
[式中、Ar,Ar’及びXは上記の通りであり、Yはそれぞれ式−COO−Ar−O−で(Arは上記の通り)表される繰り返し単位を含む、重量平均分子量214から100、000のポリカーボネート鎖を表す。]
但し該ポリカーボネート主鎖が複数の異種結合単位(II)を有する場合、複数の異種結合単位(II)は同じであっても異なっていてもよく、異種結合単位(I)と異種結合単位(II)の合計量が、繰り返し単位(1)のモル量基準で0.01〜0.3モル%の範囲にあり、上記X及びYのそれぞれは異種結合単位(I)及び(II)よりなる群から選ばれる少なくとも1つの異種結合単位を含んでいてもよく、重量平均分子量が5,000〜300,000の範囲にあることを特徴とするポリカーボネート樹脂5〜95重量部と、
(B)ゴム状重合体に、該ゴム状重合体とグラフト共重合可能な1種以上のビニル化合物をグラフト重合することを包含する方法によって得られるグラフト共重合体を含むゴム強化熱可塑性樹脂5〜95重量部、
からなることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
2.ポリカーボネート樹脂(A)の繰返し単位(1)の85%以上が下記式(1’)で表わされることを特徴とする前項1に記載の樹脂組成物。
3.ポリカーボネート樹脂(A)の繰り返し単位(1)が下記式(1’)で表わされ、
該異種結合単位(I)が下記のグループ(2’)の式群から選ばれる式で表わされ、
[但し式中Xは、上記式(2)において定義した通りである]
該異種結合単位(II)が下記のグループ(3’)の式群:
[但し式中Xは上記式(2)において定義した通りであり、Yは上記式中(3)において定義した通りである]
から選ばれる式で表わされる
ことを特徴とする前項1記載の樹脂組成物。
4.ポリカーボネート樹脂(A)の異種結合単位(II)の量が、異種結合単位(I)の量に対して0.1〜30モル%の範囲にあることを特徴とする前項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。
5.ポリカーボネート樹脂(A)が芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルからエステル交換法によって製造されることを特徴とする前項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物。
6.ポリカーボネート樹脂(A)が、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルの溶融混合物、及び芳香族ジヒドロキシ化合物を炭酸ジエステルと反応させることを包含するプロセスによって得られる溶融プレポリマーとからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合原料を、複数の反応域において段階的エステル交換反応に付すことを包含し、該芳香族ジヒドロキシ化合物は下記式:
HO−Ar−OH
(式中Arは2価の炭素数5〜200の芳香族基を表す)
によって表され、該炭酸ジエステルは下記式:
(式中Ar3とAr4はそれぞれ1価の炭素数5〜200の芳香族基を有し、同じであっても異なっていても良い)
によって表わされる、ポリカーボネートの製造方法において、該重合原料の段階的エステル交換反応を、下記式(4)を満足する反応条件下で行なうことを特徴とする方法でつくられることを特徴とする前項1から5記載の樹脂組成物。
7.ゴム強化熱可塑性樹脂(B)のグラフト共重合体が、二重結合を分子内に有する少なくとも1種のラジカル重合可能な乳化剤の存在下で乳化グラフト重合によって製造されることを特徴とする前項1から6のいずれかに記載の樹脂組成物。
8.該樹脂組成物が、更に、成分(A)と成分(B)の合計100重量部に対して、0.1〜30重量部の(C)難燃剤を含有することを特徴とする前項1から7のいずれかに記載の樹脂組成物。
9.該樹脂組成物が、更に、成分(A)と成分(B)の合計100重量部に対して、0.5〜30重量部の(D)ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルエステルアミド及びポリアミドイミドエラストマーから選ばれた少なくとも1種の帯電防止用樹脂を含有することを特徴とする、前項1〜8のいずれかに記載の樹脂組成物。
10.該樹脂組成物が、更に、成分(A)と成分(B)の合計100重量部に対して、0.01〜10重量部の(E)有機電解質または無機電解質の中から選ばれた少なくとも1種の電解質を含有することを特徴とする、前項9に記載の樹脂組成物。
11.該難燃剤がハロゲン系難燃剤であることを特徴とする、前項8〜10のいずれかに記載の樹脂組成物。
12.該難燃剤がリン酸エステル系難燃剤であることを特徴とする、前項8〜10のいずれかに記載の樹脂組成物。
13.該難燃剤が縮合リン酸エステル系難燃剤であることを特徴とする、前項8〜10のいずれかに記載の樹脂組成物。
14.該樹脂組成物が、更に、該樹脂組成物100重量部に対して0.01〜3重量部のポリテトラフルオロエチレンを含有することを特徴とする、前項8、11、12、13のいずれかに記載の樹脂組成物。
15.該樹脂組成物が、更に、該樹脂組成物100重量部に対して0.1〜50重量部の充填剤を含有することを特徴とする、前項1〜14のいずれかに記載の樹脂組成物。
16.前項1〜15のいずれかに記載の樹脂組成物を成形して得られることを特徴とする成形品。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)は、複数の芳香族ポリカーボネート主鎖を包含してなるポリカーボネートであって、各芳香族ポリカーボネート主鎖は上記式(1)でそれぞれ独立に表わされる複数の繰り返し単位を含み、且つ該複数のポリカーボネート主鎖は全体として少なくとも1つの異種結合単位(I)と少なくとも1つの異種結合単位(II)を該ポリカーボネート主鎖上に有している。該異種結合単位(I)は上記のグループ(2)の式群から選ばれる式で表わされ、但し該ポリカーボネート主鎖が複数の異種結合単位(I)を有する場合、複数の異種結合単位(I)は同じであっても異なっていてもよく、該異種結合単位(II)は上記のグループ(3)の式群から選ばれる式で表わされ、但し該ポリカーボネート主鎖が複数の異種結合単位(II)を有する場合、複数の異種結合単位(II)は同じであっても異なっていてもよい。
上式(1)、及びグループ(2)の式群とグループ(3)の式群において、Arは2価の炭素数5〜200の芳香族残基を示し、Ar’は、該Arの水素原子1つが置換された3価の炭素数5〜200の芳香族残基であり、Ar''は該Arの水素原子2つが置換された4価の炭素数5〜200の芳香族残基である。二価の芳香族残基であるArは、例えば、フェニレン、ナフチレン、ビフェニレン、ピリジレンや、−Ar1−Q−Ar2−で表される2価の芳香族基である。Ar1及びAr2は、各々独立にそれぞれ炭素数5〜70を有する2価の炭素環式又は複素環式芳香族基を表し、Qは炭素数1〜30を有する2価のアルカン基を表す。
2価の芳香族基Ar1、Ar2においては、1つ以上の水素原子が、反応に悪影響を及ぼさない他の置換基、例えば、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、ビニル基、シアノ基、エステル基、アミド基、ニトロ基などによって置換されたものであっても良い。
複素環式芳香族基の好ましい具体例としては、1ないし複数の環形成窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を有する芳香族基を挙げる事ができる。
2価の芳香族基Ar1、Ar2は、例えば、置換又は非置換のフェニレン、置換又は非置換のビフェニレン、置換または非置換のピリジレンなどの基を表す。ここでの置換基は前述のとおりである。
2価のアルカン基Qは、例えば、下記式で示される有機基である。
(式中、R1、R2、R3、R4は、各々独立に水素、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、環構成炭素数5〜10のシクロアルキル基、環構成炭素数5〜10の炭素環式芳香族基、炭素数6〜10の炭素環式アラルキル基を表す。kは3〜11の整数を表し、R5及びR6は、各Zについて個々に選択され、お互いに独立に、水素または炭素数1〜6のアルキル基を表し、Zは炭素を表す。またR1、R2、R3、R4、R5、R6において、1つ以上の水素原子が反応に悪影響を及ぼさない範囲で他の置換基、例えばハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、ビニル基、シアノ基、エステル基、アミド基、ニトロ基等によって置換されたものであってもよい。)
このような2価の芳香族残基Arとしては、例えば、下記式で示されるものが挙げられる。
(式中、R7、R8は、各々独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、環構成炭素数5〜10のシクロアルキル基またはフェニル基であって、m及びnは1〜4の整数で、mが2〜4の場合には各R7はそれぞれ同一でも異なるものであってもよいし、nが2〜4の場合には各R8はそれぞれ同一でも異なるものであってもよい。)
さらに、2価の芳香族残基Arは、次式で示されるものであっても良い。
−Ar1−Z’−Ar2−
[式中、Ar1,Ar2は前述の通りで、Z’は単結合又は−O−,−CO−,−S−,−SO2−、−SO−、−COO−、−CON(R1)−などの2価の基を表す。ただし、R1は前述の通りである。]
このような2価の芳香族残基Arとしては、例えば、下記式で示されるものが挙げられる。
(式中、R7、R8、mおよびnは、前述の通りである。)
本発明で用いられる芳香族残基Ar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良い。
本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)の繰返し単位の好ましい例としては、下記の式(1’)で示される、ビスフェノールA由来の構造単位が挙げられる。
特に、繰返し単位(1)の85%以上が式(1’)で表わされる単位であることが好ましい。
また、異種結合単位(I)は、下記のグループ(2’)の式群から選ばれる式で表わされることが好ましい。
[但し式中、Xは、上記式(2)において定義した通りである。]
本発明においては、異種結合単位(I)は、複数のポリカーボネート主鎖全体で1つ以上含有されている。
また、異種結合単位(II)は、下記のグループ(3’)の式群から選ばれる式で表わされることが好ましい。
[但し式中、Xは、上記式(2)において定義した通りであり、Yは、上記式(3)において定義した通りである。]
本発明においては、異種結合単位(II)は、複数のポリカーボネート主鎖全体で1つ以上含有されている。
本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)は、異種結合単位(I)と異種結合単位(II)の合計量が、繰り返し単位(1)のモル量基準で0.01〜0.3モル%の範囲にある。異種結合単位(I)と(II)の合計量が上記範囲より少ないと、流動挙動の非ニュートン性が減少するために、高シェア下での流動性即ち成形流動性が低下し好ましくなく、上記範囲より多い場合には、引張伸度やIzod衝撃強度等の機械的物性が低下し好ましくない。
異種結合単位(I)と(II)の合計量は、好ましくは、0.02〜0.25モル%の範囲にあり、より好ましくは0.03〜0.2モル%の範囲にある。
また、本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)は、流動性と機械的物性のバランスの観点から、異種結合単位(II)の量が、異種結合単位(I)の量に対して0.1〜30モル%の範囲にあることが好ましく、より好ましくは0.1〜10モル%の範囲である。
本発明においては、ポリカーボネート中の繰返し単位(1)及び異種結合単位(I)と(II)の定量は、該ポリカーボネートを完全加水分解して、後述の実施例に記載の条件で逆相液体クロマトグラフィーを用いて行なう。ポリカーボネートの加水分解はPolymer Degradation and Stability 45(1994),127〜137に記載されているような常温での加水分解法が、操作が容易で分解過程での副反応もなく、完全にポリカーボネートを加水分解できるので好ましい。
本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)は、重量平均分子量が5,000〜300,000の範囲にある。上記範囲より重量平均分子量が小さい場合は、機械的強度が小さくて好ましくなく、上記範囲より大きい場合は流動性が低下して好ましくない。
好ましくは、重量平均分子量が7,000〜100,000の範囲にあり、より好ましくは10,000〜80,000の範囲にある。また、ポリマーの末端分子構造は特に限定されないが、ヒドロキシル基、アリールカーボネート基、アルキルカーボネート基から選ばれた1種以上の末端基とすることができる。ヒドロキシル基は、用いた芳香族ジヒドロキシ化合物から誘導される末端である。
アリールカーボネート末端基は、下記式で表される。
(式中Ar3は1価の炭素数5〜200の芳香族残基であり、芳香環は置換されていてもよい。)
アリールカーボネート末端基の具体例としては、例えば、下記式で表わされるものが挙げられる。
アルキルカーボネート末端基は、下記式で表される。
(式中、R7'は炭素数1〜20の直鎖もしくは分岐アルキル基を表す。)
アルキルカーボネート末端基の具体例としては、例えば下記式で表わされるものが挙げられる。
これらの中で、フェニルカーボネート基、p−t−ブチルフェニルカーボネート基、p−クミルフェニルカーボネート基等が好ましく用いられる。また、ヒドロキシ基末端と他の末端とのモル比は、特に限定されず、用途に応じて0:100〜100:0の範囲で用いられる。しかし、耐熱性や耐熱水性を向上するためには、ヒドロキシ基末端は極力少ない方が好ましい。
次に、本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)の好ましい製造方法について説明する。本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)の好ましい製造方法は、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルの溶融混合物と、及び芳香族ジヒドロキシ化合物を炭酸ジエステルと反応させることを包含するプロセスによって得られる溶融プレポリマーとからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合原料を、複数の反応域において段階的エステル交換反応に付すことを包含し、該芳香族ジヒドロキシ化合物は下記式:
HO−Ar−OH
(式中、Arは2価の炭素数5〜200の芳香族基を表す。)
によって表わされ、該炭酸ジエステルは下記式:
(式中、Ar3とAr4はそれぞれ1価の炭素数5〜200の芳香族基を表し、同じであっても異なっていても良い。)
によって表わされる、ポリカーボネートの製造方法において、該重合原料の段階的エステル交換反応を、下記式(4)を満足する反応条件下で行なうことを特徴とする方法である。
本発明において芳香族ジヒドロキシ化合物とは、下記の式で表わされる化合物である。
HO−Ar−OH
(式中、Arは2価の炭素数5〜200の芳香族基を表す。)
本発明で用いられる芳香族ジヒドロキシ化合物は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。また、これら芳香族ジヒドロキシ化合物は、不純物としての塩素原子とアルカリまたはアルカリ土類金属の含有量が少ない方が好ましく、出来れば実質的に含有していないことが好ましい。
本発明で用いられる炭酸ジエステルは、下記式で表される。
(式中、Ar3とAr4はそれぞれ1価の炭素数5〜200の芳香族基を表し、同じであっても異なっていても良い。)
Ar3及びAr4は、1価の炭素環式又は複素環式芳香族基を表すが、このAr3、Ar4において、1つ以上の水素原子が、反応に悪影響を及ぼさない他の置換基、例えば、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、ビニル基、シアノ基、エステル基、アミド基、ニトロ基などによって置換されたものであっても良い。Ar3、Ar4は同じものであっても良いし、異なるものであっても良い。
1価の芳香族基Ar3及びAr4の代表例としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ピリジル基を挙げる事ができる。これらは、上述の1種以上の置換基で置換されたものでも良い。
好ましいAr3及びAr4としては、それぞれ例えば、下記式で表わされるものなどが挙げられる。
炭酸ジエステルの代表的な例としては、下記式で示される置換または非置換のジフェニルカーボネート類を挙げる事ができる。
(式中、R9およびR10は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10を有するアルキル基、炭素数1〜10を有するアルコキシ基、環構成炭素数5〜10のシクロアルキル基又はフェニル基を示し、p及びqは1〜5の整数で、pが2以上の場合には各R9はそれぞれ異なるものであっても良いし、qが2以上の場合には、各R10はそれぞれ異なるものであっても良い。)
このジフェニルカーボネート類の中でも、非置換のジフェニルカーボネート及び、ジトリルカーボネートやジ−t−ブチルフェニルカーボネートのような低級アルキル置換ジフェニルカーボネートなどの対称型ジアリールカーボネートが好ましいが、特にもっとも簡単な構造のジアリールカーボネートであるジフェニルカーボネートが好適である。
これらの炭酸ジエステル類は単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。また、これら炭酸ジエステルは、塩素原子とアルカリまたはアルカリ土類金属の含有量が少ない方が好ましく、出来れば実質的に含有していないことが好ましい。
芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの使用割合(仕込比率)は、用いられる芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルの種類や、重合温度その他の重合条件及び得ようとするポリカーボネートの分子量や末端比率によって異なり、特に限定されない。炭酸ジエステルは芳香族ジヒドロキシ化合物1モルに対して、通常0.9〜2.5モル、好ましくは0.95〜2.0モル、より好ましくは0.98〜1.5モルの割合で用いられる。
本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)中の異種結合単位(I)及び異種結合単位(II)は、重合反応過程で発生させてポリカーボネート中に導入する。
また、本発明においては、本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)が製造できる限り、分岐構造を導入するための芳香族多価ヒドロキシ化合物を少量併用してもよいし、末端変換や分子量調節のために芳香族モノヒドロキシ化合物や脂肪族アルコールを併用してもよい。
本発明において、エステル交換法とは、上記化合物を触媒の存在もしくは非存在下で、減圧下及び/又は不活性ガスフロー下で加熱しながら溶融状態又は固体状態でエステル交換反応にて重縮合する方法をいい、その重合方法、装置等には制限はない。例えば、攪拌槽型反応器、薄膜反応器、遠心式薄膜蒸発反応器、表面更新型二軸混練反応器、二軸横型攪拌反応器、濡れ壁式反応器、自由落下させながら重合する多孔板型反応器、ワイヤーに沿わせて落下させながら重合するワイヤー接触流下式重合器等を用い、これらを単独もしくは組み合わせることで容易に製造できる。また、溶融状態でエステル交換反応を行いプレポリマーを製造した後、固相状態で減圧下及び/又は不活性ガスフロー下で重合度を高める固相重合法でも製造できる。また、これらの反応器の材質に特に制限はないが、反応器の少なくとも内壁面を構成する材質は、通常ステンレススチールやニッケル、ガラス等から選ばれる。
上記の種々の反応器、特に、自由落下させながら重合する多孔板型反応器、及びワイヤーに沿わせて落下させながら重合するワイヤー接触流下式重合器についは、欧州特許出願公開第0 738 743 A1号などを参照することができる。
本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)の製造方法においては、上記で定義した条件下でエステル交換法を行う限り、その反応方式は特に限定されない。通常、ポリカーボネートを製造するためのエステル交換の反応温度は、通常50〜350℃、好ましくは100〜300℃の温度の範囲で選ばれる。一般に、上記範囲より高い温度では、得られるポリカーボネートの着色が大きく且つ熱安定性にも劣る傾向にあり、上記範囲より低い温度では、重合反応が遅く実用的でないことが知られている。
上記のように、本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)の好ましい製造方法においては、重合原料の段階的エステル交換法において、重合原料の温度と滞留時間との関係を、式(4)が満足されるように制御することが必要である。
温度と滞留時間との関係で決まる式(4)中の
の値が上記範囲(0.2〜1.2)より大きいと、引張伸度やIzod衝撃強度等の機械的物性が低下して好ましくなく、上記範囲より小さいと、成形流動性が低下して好ましくない。
より好ましくは、0.3〜1.0の範囲である。
エステル交換法によるポリカーボネートの連続製造においては、複数の反応域において重合原料の段階的エステル交換反応を行ない、温度や滞留時間及び反応圧力を段階的に変えるのが一般的であるが、(4)式は、反応域のk×T×Hの総和を示している。例えば、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルの溶解混合槽、攪拌槽型反応器、遠心式薄膜蒸発反応器及び表面更新型二軸混練反応器を連結して連続重合した場合の
は、(溶解混合槽でのk×T×H)+(溶解混合槽から攪拌槽型反応器までの配管でのk×T×H)+(攪拌槽型反応器でのk×T×H)+(攪拌槽型反応器から遠心式薄膜蒸発反応器までの配管のk×T×H)+(遠心式薄膜蒸発反応器でのk×T×H)+(遠心式薄膜蒸発反応器から表面更新型二軸混練反応器までの配管のk×T×H)+(表面更新型二軸混練反応器でのk×T×H)+(表面更新型二軸混練反応器から抜き出しノズルまでの配管のk×T×H)となり、配管までを含めた全ての反応域での総和を示している。この場合、i番目の反応域とは、各混練槽や反応器及びそれを連結する配管の各段階や各工程をいう。反応器と反応器を結ぶ配管の途中に加熱器がある場合は、反応器と加熱器までの配管、加熱器、加熱器と反応器までの配管をそれぞれi番目の反応域とする。重合原料の平均温度は、i番目の反応域内での温度の平均値をいい、温度が明らかに数段階に分かれていれば、その各段階に分割して、それぞれi番目の反応域として、該段階での平均温度を用いてもよい。平均温度の測定については、反応器や配管に設置した1つ以上の温度計の温度を平均してもよいし、温度計を設置していない場合には、ジャケットの熱媒やヒーターの温度を用いてもよい。また、ジャケットの出入り口温度の平均値を用いてもよい。ヒーターや熱媒の設定温度を用いてもよい。平均滞留時間は各i番目の反応域でのポリカーボネートの保有量/1時間当たりの通過量もしくは抜き出し量で計算される。
また、反応圧力は、溶融重合中のポリカーボネートのの分子量によっても異なり、数平均分子量が1,000以下の範囲では、50mmHg〜常圧の範囲が一般に用いられ、数平均分子量が1,000〜2,000の範囲では、3mmHg〜80mmHgの範囲が、数平均分子量が2,000以上の範囲では、10mmHg以下、特に5mmHg以下が用いられる。
また、エステル交換法による重合は、触媒を加えずに実施する事ができるが、重合速度を高めるため、所望ならば触媒の存在下で行われる。重合触媒としては、この分野で用いられているものであれば特に制限はないが、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物類;水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素テトラメチルアンモニウムなどのホウ素やアルミニウムの水素化物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、第四級アンモニウム塩類;水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カルシウムなどのアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水素化合物類;リチウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カルシウムメトキシドなどのアルカリ金属及びアルカリ土類金属のアルコキシド類;リチウムフェノキシド、ナトリウムフェノキシド、マグネシウムフェノキシド、LiO−Ar'''−OLi、NaO−Ar'''−ONa(Ar'''はアリーレン基)などのアルカリ金属及びアルカリ土類金属のアリーロキシド類;酢酸リチウム、酢酸カルシウム、安息香酸ナトリウムなどのアルカリ金属及びアルカリ土類金属の有機酸塩類;酸化亜鉛、酢酸亜鉛、亜鉛フェノキシドなどの亜鉛化合物類;酸化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリフェニル、(R1R2R3R4)NB(R1R2R3R4)または(R1R2R3R4)PB(R1R2R3R4)で表されるアンモニウムボレート類またははホスホニウムボレート類(R1、R2、R3、R4は前記の説明通り)などのホウ素の化合物類;酸化ケイ素、ケイ酸ナトリウム、テトラアルキルケイ素、テトラアリールケイ素、ジフェニル−エチル−エトキシケイ素などのケイ素の化合物類;酸化ゲルマニウム、四塩化ゲルマニウム、ゲルマニウムエトキシド、ゲルマニウムフェノキシドなどのゲルマニウムの化合物類;酸化スズ、ジアルキルスズオキシド、ジアルキルスズカルボキシレート、酢酸スズ、エチルスズトリブトキシドなどのアルコキシ基またはアリーロキシ基と結合したスズ化合物、有機スズ化合物などのスズの化合物類;酸化鉛、酢酸鉛、炭酸鉛、塩基性炭酸塩、鉛及び有機鉛のアルコキシドまたはアリーロキシドなどの鉛の化合物;第四級アンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩、第四級アルソニウム塩などのオニウム化合物類;酸化アンチモン、酢酸アンチモンなどのアンチモンの化合物類;酢酸マンガン、炭酸マンガン、ホウ酸マンガンなどのマンガンの化合物類;酸化チタン、チタンのアルコキシドまたはアリーロキシドなどのチタンの化合物類;酢酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ジルコニウムのアルコキシド又はアリーロキシド、ジルコニウムアセチルアセトンなどのジルコニウムの化合物類などの触媒を挙げる事ができる。
触媒を用いる場合、これらの触媒は1種だけで用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。また、これらの触媒の使用量は、原料の芳香族ジヒドロキシ化合物に対して、通常10-8〜1重量%、好ましくは10-7〜10-1重量%の範囲で選ばれる。
本発明におけるポリカーボネート樹脂(A)は、特定の複数の異種結合単位を特定量含有しているために、色調や機械的物性に優れるだけでなく、流動挙動の非ニュートン性が大きく、成形流動性に優れており、広範な用途に使用することができ、特に本発明におけるゴム強化熱可塑性樹脂(B)と組み合わせて本発明の樹脂組成物を得るのに適している。
次に、本発明に用いられるゴム強化熱可塑性樹脂(B)の製造方法について述べる。本発明におけるゴム強化熱可塑性樹脂(B)はゴム状重合体にグラフト重合可能なビニル化合物をグラフト重合させて得ることができるが、このグラフト重合過程においてビニル化合物の単独重合で生じるビニル重合体が含まれてもかまわない。また、本発明においては、ビニル重合体をグラフト重合とは別に製造して上記のグラフト重合体と配合してもよい。本発明におけるゴム強化熱可塑性樹脂(B)中に含まれるビニル重合体のうち、少なくとも1重量%のビニル重合体がゴム状重合体にグラフトしていることが好ましい。
本発明に使用するゴム状重合体としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ブタジエン−スチレン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体などの共役ジエン系ゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリル酸エチル重合体、アクリル酸ブチル重合体などのアクリル系ゴムなどであるが、好ましくは、共役ジエン系ゴムであるポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体およびブタジエン−アクリロニトリル共重合体である。また、これらは2種以上組み合わせて用いることができる。
ゴム強化熱可塑性樹脂(B)中のゴム状重合体の含有量は5〜60重量%で、好ましくは10〜50重量%である。5重量%未満では耐衝撃性が得られず、また60重量%を越えると成形加工時の流動性や成形品の光沢が低下し好ましくない。
ゴム強化熱可塑性樹脂(B)中のゴム状重合体の好ましい粒子径については、海島構造を有するゴム強化熱可塑性樹脂(B)において海部を構成するビニル重合体の種類により異なるため特に限定されないが、例えばABS樹脂の場合、グラフト重合させる前の粒子で測定して粒子径が0.15〜0.6μmで、好ましくは0.2〜0.5μm、さらに好ましくは0.25〜0.45μmである。粒子径が0.15μmより小さいと耐衝撃性が得られず、また0.6μmを越えると得られる樹脂組成物から製造した成型品の光沢値が低下する。
本発明に用いるゴム状重合体粒子にグラフト共重合可能なビニル化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、パラメチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルアクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート類、アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル酸類、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物、無水マレイン酸等のα,β−不飽和カルボン酸、N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系化合物、グリシジルメタクリレート等のグリシジル基含有化合物があげられるが、好ましくは、芳香族ビニル化合物、アルキル(メタ)アクリレート類、シアン化ビニル化合物、マレイミド系化合物であり、さらに好ましくは、スチレン、アクリロニトリル、N−フェニルマレイミド、ブチルアクリレートである。
これらのビニル化合物は単独あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ゴム強化熱可塑性樹脂(B)に含まれることのできるビニル重合体としては、スチレン、α−メチルスチレン、パラメチルスチレン等の芳香族ビニル化合物の重合体、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルアクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート類の重合体、アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル酸類の重合体、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物の重合体、無水マレイン酸等のα,β−不飽和カルボン酸無水物の重合体、N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系化合物の重合体、グリシジルメタクリレート等のグリシジル基含有化合物の重合体及びこれらの化合物の共重合体があげられるが、好ましくは、芳香族ビニル化合物、アルキル(メタ)アクリレート類、シアン化ビニル化合物、マレイミド系化合物の重合体及びこれらの化合物の共重合体であり、さらに好ましくは、スチレン、アクリロニトリル、N−フェニルマレイミド、ブチルアクリレートの重合体及びこれらの化合物の共重合体である。
これらのビニル化合物の重合体及び共重合体は単独あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においてゴム強化熱可塑性樹脂(B)の製造方法としては、特に限定はされないが、乳化重合で製造されたゴム状重合体ラテックスにビニル化合物をグラフト重合させる乳化グラフト重合法、および、上記の乳化グラフト重合で得たグラフト共重合体を含む反応混合物に、さらにビニル化合物を加え、ひき続き溶液重合や懸濁重合で更にグラフト重合を行なう、二段重合法などが例示される。これらは、連続式、バッチ式、セミバッチ式いずれも可能である。また、上記の方法であらかじめ高ゴム含量のグラフト重合体をつくり、後に塊状重合、乳化重合や懸濁重合で製造したグラフト重合時に用いたビニル化合物を主成分とする熱可塑性樹脂を配合して目的のゴム含有量にする方法もとられる。
本発明におけるゴム強化熱可塑性樹脂(B)を製造する方法としては、ゴム状重合体を乳化重合で製造した後、引き続いてビニル化合物を開始剤、分子量調節剤等とともに連続的に添加してゆくことによってグラフトする乳化グラフト重合法が好ましい。
また、重合時のpHにも特に限定はないが、中性付近(pH7〜9)がグラフト反応の面から好ましい。
ゴム強化熱可塑性樹脂(B)を乳化グラフト重合法によって製造する際に好ましく使用される分子内に二重結合を有するラジカル重合可能な乳化剤(以下、重合性乳化剤と称す)とは、化合物中に親水基および疎水基を有し、気−液、液−液、固−液界面張力を低下させる能力のある化合物のうち、化合物中に二重結合を1つ以上有し、特に、共役ジエン系ゴム、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物および/または(メタ)アクリル酸エステル化合物とラジカル共重合可能なものを言う。重合性乳化剤の親水基はアニオン性、ノニオン性、カチオン性のいずれでも良いが、好ましくはアニオン性、さらに好ましくはノニオン性、アニオン性両方の性質を有するものである。
乳化グラフト重合時に重合性乳化剤とともに非重合性乳化剤を用いても良いが、使用量はゴム状重合体の製造に使用された非重合性乳化剤との合計が共役ジエン系ゴム100重量部に対し4.0重量部以下にすべきである。4.0重量部を越えると、ゴム強化熱可塑性樹脂の耐衝撃性の低下、剛性の低下、高温成形時の光沢の低下、成形時の金型汚染や樹脂の着色の原因となり好ましくない。ここで言う非重合性乳化剤とは、一般に乳化重合用として用いられる乳化剤でよく、ロジン酸塩、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩等のアニオン性乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のノニオン性乳化剤があげられる。
本発明で好ましく使用する重合性乳化剤の例としては、下記式(6)〜(9)、(27)、(30)及び(32)で表わされるものがあげられるが、これらにより限定されるものではない。
まず下記(6)式で表される、重合性乳化剤があげられる。
[式中、X6は(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基または1−プロペニル基を示す。Y6は水素、または−SO3M6(M6は水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表される硫酸エステル塩形成基、または−CH2COOM6(M6は水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表されるカルボン酸塩、または下記(6’)式で表されるリン酸モノエステル塩形成基を示す。R6'は炭素数1〜18のアルキル基、アルケニル基もしくはアラルキル基、R6''は水素または炭素数1〜18のアルキル基、アルケニル基もしくはアラルキル基、R6'''は水素またはプロペニル基、A6は炭素数2〜4のアルキレン基または置換アルキレン基、mは1〜200の整数を示す。]
(式中、各M6'は水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムであり、各M6'は同一のものでも異なるものでもよい。)
(6)式で表される重合性乳化剤の具体例としては、下記(10)〜(13)式があげられる。
(式中、M10は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを表し、nは1〜100の整数を表す。)
(式中、M11は、アルカリ金属、アルカリ土類金属を表し、nは1〜100の整数を表す。)
(式中、nは、10〜200の整数を表す。)
(式中、M13は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを表し、nは1〜100の整数を表す。)
他の例として、下記(7)式で表される(メタ)アリルグリセリルエーテル誘導体および(メタ)アクリルグリセリルエステル誘導体があげられる。
[式中、X7は、(メタ)アリル基または(メタ)アクリロイル基を示す。Y7は、水素、または−SO3M7(M7は、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表される硫酸エステル塩形成基、または−CH2COOM7'(M7'は、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属を示す。)で表されるカルボン酸塩、または上記(6’)式で表されるリン酸モノエステル塩形成基、または、下記(6”)式で表される基を示す。Z7は、炭素数8〜30のアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキルアリール基、置換アルキルアリール基、アラルキルアリール基、置換アラルキルアリール基、アシル基または置換アシル基を示す。A7は、炭素数2〜4のアルキレン基または置換アルキレン基、mは0〜100、nは0〜50の整数を示す。]
(式中、M6''は、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムまたは炭素数2〜4のアルキレンオキサイド単位を有してもよい炭素数8〜30のアルキル基であり、M6'''は、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムである。)
(7)式の例として、下記(14)〜(20)式があげられる。
[式中、M14は、水素または−SO3M14'(M14'はアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表される硫酸エステル塩形成基を表し、Z14は炭素数8〜30のアルキル基、アルキルアリール基を示し、mは0〜100の整数を示す。]
(式中、M15は、アルカリ金属、アルカリ土類金属を表し、Z15は炭素数8〜30のアルキル基、アルキルアリール基を示し、mは0〜100の整数を示す。)
[式中、Y16は下記(16’)式を示す。]
(式中、M16'は炭素数2〜4のアルキレンオキサイド単位を有して良い炭素数8〜30のアルキル基であり、M16''はアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムである。)
(式中、R17は、炭素数4〜30の置換基を有しても良いアルキル基を、M17は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシルアルキルアンモニウムを示す。)
(7)式で表される重合性乳化剤のうち、好ましい構造は(14)式および(16)式で表される重合性乳化剤である。(16)式の更に好ましい具体例としては(40)式、(41)式が例示できる。
又、他の例として、下記(8)式で表されるコハク酸誘導体があげられる。
[式中、X8は、(メタ)アリル基または(メタ)アクリロイル基を示す。B8、B8'は、次に表されるY8またはZ8を示し、B8、B8'は、異なるものである。Y8は、M8または−SO3M8(M8は水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表される硫酸エステル塩形成基を示す。Z8は、炭素数8〜30のアルキル基またはアルケニル基を示す。A8は、炭素数2〜4のアルキレン基、置換基を有するアルキレン基であり、m、nは0〜50の整数である。]
(8)式の具体例としては、下記式(21)〜(24)があげられる。
更に、他の例として、下記(9)式で表される化合物があげられる。
[式中、X9は、(メタ)アリル基または(メタ)アクリロイル基を示す。Y9は、水素、または−SO3M9(M9は水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表される硫酸エステル塩形成基、または−CH2COOM9(M9は水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウム)で表されるカルボン酸塩を示す。各R9は、水素、または炭素数1〜25のアルキル基で、それぞれ同一であっても異なってもよく、各R9'は、炭素数1〜25のアルキル基、ベンジル基、またはスチリル基を示し、それぞれ同一であっても異なってもよく、pは0〜2の整数を示す。A9は、炭素数2〜4のアルキレン基、置換基を有するアルキレン基であり、m、nは0〜50の整数を示す。]
(9)式の具体例としては、下記式(25)、(26)があげられる。
[式中、M25は水素またはアルカリ金属を示す。A25、R25およびR25'は各々、上記(9)式において定義したA9、R9及びR9'と同じであり、mは1〜200の整数を示す。]
[式中、M26は水素またはアルカリ金属を示す。A26、R26及びR26'は各々、上記(9)式において定義したA9、R9及びR9'と同じであり、mは1〜200の整数を示す。]
(9)式の更に好ましい具体例としては(36)〜(39)式が例示できる。
更に、他の例として、下記(27)式で表される(メタ)アリルエーテル誘導体および(メタ)アクリルエステル誘導体があげられる。
[式中、X27は,(メタ)アリル基または(メタ)アクリロイル基を示す。Y27は、水素、またはメチル基、または−SO3M27(M27は水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表される硫酸エステル塩形成基、または−CH2COOM27(M27は、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表されるカルボン酸塩、または式(6’)で表されるリン酸モノエステル塩形成基を示す。Z27は、炭素数8〜30のアルキル基を示す。A27は、炭素数2〜4のアルキレン基または置換アルキレン基、mは0〜20、nは0〜50の整数を示す。]
式(27)の具体例としては,下記式(28)、(29)があげられる。
更に、他の例として、下記式(30)で表されるジオール化合物があげられる。
(式中、A30は炭素数2〜4のアルキレン基であり、R30は炭素数8〜24の炭化水素基であり、R30'は水素またはメチル基であり、mおよびnはm+nが0〜100の間の値となるようなそれぞれ0〜100の数であり、M30は水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムである。)
式(30)の具体例として、下記式(31)があげられる。
[式中、M31は、上記(30)式において定義したM30と同じである。]
更に、他の例として、下記式(32)で表せる化合物があげられる。
X32−Z32−Y32またはX32−Z32−O(A32O)n−Y32(32)
[式中、X32は、(メタ)アリル基、(メタ)アリロキシ基または(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基または下記式(32’)を示す。Y32は水素、または−SO3M32(M32は、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表される硫酸エステル塩形成基、または−CH2COOM32(M32は、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは炭素数1〜4のヒドロキシアルキルアンモニウムを示す。)で表されるカルボン酸塩、または式(6’)で表されるリン酸モノエステル塩形成基、または、式(6”)で表されるスルホコハク酸モノエステル塩形成基を示す。Z32は炭素数6〜30の置換基を有してもよいアルキレン基を示す。A32は炭素数2〜4のアルキレン基または置換アルキレン基、n、mは0〜50の整数を示す。]
(式中R32'、R32''は水素またはメチル基を表す。)
式(32)の具体例として、下記式(33)〜(35)があげられる。
CH2=CHCH2−C12H24−O(CH2CH2O)10−CH2COONa(33)
これらの重合性乳化剤のうち、好ましくは(6)式、(7)式、(8)式、(9)式で表される重合性乳化剤であり、特に好ましくは(6)式で表される重合性乳化剤である。
また、(6)式で表される重合性乳化剤の具体例としては、下記(42)〜(46)式が特に好ましい。
本発明におけるゴム強化熱可塑性樹脂(B)を製造するために乳化重合を行なった場合に得られる重合体ラテックスは、通常無機系塩析剤により凝析し脱水回収される。用いられる塩析剤に制限はないが、具体的には硫酸アルミ、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸等があげられる。脱水回収後に樹脂中に含まれる残留塩析剤由来成分が少ないほど好ましい。
上記成分(A)及び(B)からなる本発明の樹脂組成物に、更に、難燃剤(C)を配合することにより、耐衝撃性と成形性に優れ、かつ優れた難燃性を持つポリカーボネート樹脂組成物を得ることができる。
本発明において用いることができる難燃剤(C)とは、いわゆる一般の難燃剤であり、リン系化合物やハロゲン系有機化合物の他、メラミン等の窒素含有有機化合物、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の無機化合物、酸化アンチモン、酸化ビスマスを用いることができる。また、酸化亜鉛、酸化スズなどの金属酸化物、赤リン、ホスフィン、次亜リン酸、亜リン酸、メタリン酸、ピロリン酸、無水リン酸などの無機系リン化合物、カーボンファイバー、グラスファイバー、などの繊維、膨張黒鉛、シリカ、シリカ系ガラス溶融物などが用いられるが、好ましくはリン系化合物、またはハロゲン系有機化合物および、ハロゲン系有機化合物と酸化アンチモンの併用である。
ハロゲン系有機化合物としては、一般のハロゲン系難燃剤および含ハロゲンリン酸エステル全般を指す。例えば、ハロゲン系有機化合物としては、ヘキサクロロペンタジエン、ヘキサブロモジフェニル、オクタブロモジフェニルオキシド、トリブロモフェノキシメタン、デカブロモジフェニル、デカブロモフェニルオキシド、オクタブロモジフェニルオキシド、テトラブロモビスフェノールA、テトラブロモフタルイミド、ヘキサブロモブテン、ヘキサブロモシクロドデカン等があるが好ましくは、下記(47)の構造を有するハロゲン系有機化合物であり、特に好ましいのは下記(48)のハロゲン系有機化合物である。
[式中、nは0または自然数、X47は独立に塩素、または臭素を示し、i,j,k,lはそれぞれ1〜4の整数であり、R47およびR47'は、それぞれ独立に水素、メチル基、下式(49)で示されるエポキシプロピル基、フェニル基または下式(50)で示される基を示す。]
(式中、mは0、1、2または3を示す。)
[式中、nは0または自然数、R48およびR48'はともに式(49)のエポキシプロピル基、フェニル基または下式(51)で表される基を表す。]
(式中、mは0、1、2または3を示す。)
一方、含ハロゲンリン酸エステルとしては、トリス・クロロエチルホスフェート、トリス・ジクロロプロピルホスフェート、トリス・β−クロロプロピルホスフェート、トリス(トリブロモフェニル)ホスフェート、トリス(ジブロモフェニル)ホスフェート、トリス(トリブロモネオペンチルホスフェート)およびこれらの縮合リン酸エステル等があるが、好ましくは、トリス(トリブロモネオペンチルホスフェート)、トリス(トリブロモフェニル)ホスフェート、トリス(ジブロモフェニル)ホスフェートである。これらのハロゲン系有機化合物は1種類でも、2種類以上組み合わせて用いることもできる。
リン酸エステル系難燃剤としては、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、メチルジブチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート、ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェートなどのリン酸エステルや、これらを各種置換基で変成した化合物がある。
本発明の樹脂組成物に用いられる縮合リン酸エステル系難燃剤は、下記式(52)で表される。
(式中、nは1〜10の整数であり、Ar5〜Ar8は各々独立に、フェニル基、トリル基またはキシリル基である。また、nが2以上の場合、複数あるAr8は各々同一でも異なってもよい。また、R52は下記式A1〜A4から選ばれる基である。)
上記(52)式で表される縮合リン酸エステル系難燃剤のなかで好ましいものは、下記の式(53)〜(56)で表されるものであり、これらのリン酸エステル化合物は難燃効果および耐熱性が特に優れる。
(式中、Ar5'、Ar6'、Ar8'は各々同一または異なっており、フェニル基、トリル基、または、2,6−キシリル基以外のキシリル基であり、R'=A4である。)
これらは単独または2種類以上を併用して用いることができる。
難燃剤の配合量は必要な難燃性のレベルに応じて決められるが、樹脂組成物の成分(A)と成分(B)の合計100重量部に対して、0.1〜30重量部であることが必要である。0.1重量部未満では必要な難燃効果が発揮されない。30重量部を超えると樹脂の機械的強度を低下させる。好ましくは1〜25重量部の範囲であり、特に好ましい範囲としては3〜22重量部である。難燃剤としてハロゲン系化合物を用いる場合、難燃効果を高める為に難燃助剤を用いることが出来る。難燃助剤として好ましくは、元素周期律表におけるV族に属する元素を含む化合物で、具体的には、窒素含有化合物、リン含有化合物、酸化アンチモン、酸化ビスマスが挙げられる。また、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化スズなどの金属酸化物も効果的である。この中でも特に好ましくは、酸化アンチモンであり、具体的には三酸化アンチモン、五酸化アンチモンがあげられる。これらの難燃助剤は樹脂中への分散を改善する目的および/または樹脂の熱的安定性を改善する目的で表面処理を施されているものを用いてもよい。
難燃助剤の添加量は、樹脂組成物の(A)と(B)の合計100重量部に対して0.5〜20重量部が好ましい。0.5重量部未満の場合、難燃助剤の効果が十分でなく、20重量部を越える場合、樹脂の機械的強度および加工流動性が低下する。より好ましくは1〜15重量部で、特に好ましくは1〜10重量部である。
本発明においては、難燃剤に滴下防止剤を併用することが、難燃性の向上、特に燃焼時の滴下防止性を向上させるために好ましい。
滴下防止剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のパーフルオロアルカンポリマー、シリコンゴム、アクリル−シリコン複合ゴムなどがあげられる。これらのなかで特に好ましいのはPTFEである。
PTFEとしては、例えば、米国特許第2393967号、第3671487号,第3723373号等に記載されているものを用いることが出来る。
PTFEの好ましい添加量は樹脂成分[成分(A)+成分(B)]100重量部に対し0.01〜5重量部である。0.01重量部未満では、滴下防止性が十分でなく、また5重量部を越えると、機械的特性の低下や成形性の低下が起こる。
本発明において所望により用いることのできる、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルエステルアミド、ポリアミドイミドエラストマーから選ばれる帯電防止用樹脂(D)について説明する。
成分(D)としてのこれらの化合物の混練により、機械的性質、耐熱性等の低下も少なく、低い表面抵抗率を維持することができ、これによって効果の持続する帯電防止効果が達成される。
ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルエステルアミドとしては、ポリアミド成分及び/又はポリエステル成分とポリアルキレンオキシド単位を有する化合物との反応から得られるブロックまたはグラフト共重合体等が挙げられる。ポリアミド成分としては、例えば、ω−アミノカプロン酸、ω−アミノエナント酸、ω−アミノカプリル酸、ω−アミノペルゴン酸、ω−アミノカプリン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸等のアミノカルボン酸、あるいは、ε−カプロラクタム、エナントラクタム等のラクタム、および、ヘキサメチレンジアミン−アジピン酸塩、ヘキサメチレンジアミン−セバシン酸塩、ヘキサメチレンジアミン−イソフタル酸塩等のジアミン−ジカルボン酸の塩の組み合わせおよびそれらの混合物が挙げられ、好ましくは、カプロラクタム、12−アミノドデカン酸、ヘキサメチレンジアミン−アジピン酸塩の組み合わせである。
ポリエステル成分としては、例えば、ジカルボン酸としてイソフタル酸、テレフタル酸、フタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、3−スルホイソフタル酸ナトリウム等の芳香族ジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−ジカルボキシメチルシクロヘキサン等の脂環式カルボン酸、および、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸の一種または二種以上の混合物と脂肪族ジオールとして、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール等の一種または二種以上の混合物の組み合わせが挙げられ、好ましくは、ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、セパシン酸、および、デカンジカルボン酸、ジオールとしては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオールの組み合わせである。
ポリアルキレンオキシド単位を有する化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチレンオキシドとテトラメチレンオキシドのブロックまたはランダム共重合体、および、それらのジアミンまたはジカルボン酸が挙げられ、一種または二種以上用いられる。これらの中でもポリエチレングリコールが好ましい。
ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルエステルアミドの合成反応としては、例えば、ポリアミド成分及び/又はポリエステル成分とポリアルキレンオキシド単位含有化合物の反応が挙げられ、ポリアルキレンオキシド単位含有化合物の末端基に応じて、エステル反応またはアミド反応が考えられる。また、反応に応じてジカルボン酸やジアミン等の第三成分を用いることもできる。
ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸等の芳香族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸が挙げられ、一種または二種以上用いられる。好ましくは、テレフタル酸、イソフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸である。
ポリアミドイミドエラストマーとしては、(a)カプロラクタム、(b)三価または四価のポリカルボン酸、及び(c)ポリオキシエチレングリコール叉はポリオキシエチレングリコールを主体とするポリオキシアルキレングリコールとの混合物から成り、しかも、(a)成分と(b)成分とからハードセグメントとなるポリアミドイミドが得られ、これらがソフトセグメントである(c)成分のポリオキシアルキレングリコールとエステル結合で連結されたマルチブロック型の共重合体である。
この(b)成分としては、アミノ基と反応して少なくとも1つのイミド環を形成しうる三価または四価の芳香族ポリカルボン酸、あるいはこれらの酸無水物が用いられる。
(b)成分として用いる三価のトリカルボン酸としては、具体的には、1,2,4−トリメット酸、1,2,5−ナフタレントリカルボン酸、2,6,7−ナフタレントリカルボン酸、3,3’,4−ジフェニルトリカルボン酸、ベンゾフェノン−3,3’,4−トリカルボン酸、ジフェニルスルホン−3,3’,4−トリカルボン酸、ジフェニルエーテル−3,3’,4−トリカルボン酸などが挙げられる。
また、四価のテトラカルボン酸としては、具体的にはピロメリット酸、ジフェニル−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸、ベンゾフェノン−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸、ジフェニルスルホン−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸、ジフェニルエーテル−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸などが挙げられる。
これらのポリカルボン酸は、そのカルボン酸基がグリコール成分(c)のヒドロキシル基に対して実質的に等モル、すなわち、0.9〜1.1倍モルの範囲になるような量で用いられる。
ハードセグメントであるポリアミドイミドは、エラストマーの耐熱性、強度、硬度、ポリアミドイミドエラストマーと混練するポリカーボネート樹脂(A)及びゴム強化熱可塑性樹脂(B)との相溶性に寄与するものであり、このエラストマー中のポリアミドイミド含有量は、15〜70重量%であることが好ましい。この含有量が15重量%未満ではエラストマーの強度が低くなり、ポリアミドイミドエラストマーを成分(A)と成分(B)に混練したとき、衝撃強度が低くなるので好ましくないし、70重量%を超えると相溶性が悪くなったり、帯電防止効果が低くなったりするので好ましくない。
また、ポリアミドイミドの分子量は、相対粘度(ポリマー0.5gをメタクレゾールに全体が100mlになるように溶解し、30℃で毛細管粘度計を用いて測定)で1.2以上3以下であることが好ましく、より好ましくは1.2以上、2.5以下である。ポリアミドイミドの分子量が相対粘度で1.2未満となると融点が低くなり、耐熱性が低下するし、また相対粘度で3を超えると混練するポリカーボネート樹脂(A)及びゴム強化熱可塑性樹脂(B)との相溶性が低くなるので好ましくない。
耐熱性を向上させるため、ポリアミドイミドにさらにイミド環を導入するのに(d)ジアミンを併用する場合には、前記ポリカルボン酸はグリコール成分(c)とジアミン成分(d)の合計モル数に対して0.9〜1.1倍モルで用いる。
この(d)成分のジアミンとしては、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミンなどが挙げられる。この使用量はグリコール成分(c)の1倍モル以下とすることが好ましく、これよりも多く用いると均質なエラストマーが得られにくくなり、混練するポリカーボネート樹脂(A)及びゴム強化熱可塑性樹脂(B)との相溶性が低下するので好ましくない。
ポリアミドイミドエラストマー中の(c)成分としては、ポリエチレングリコールあるいはポリエチレングリコールとポリエチレングリコール以外のポリアルキレングリコールとの混合物が用いられる。
使用するポリエチレングリコールの数平均分子量(OH価を測定しそれから計算で求めた分子量)は、特に制限はないが、500〜5000の範囲内であるのが好ましい。500より小さいと、エラストマーの成分にもよるが、融点が低くなったりして耐熱性が不足してくることがあるので好ましくない。また、5000を超えると、強靭なエラストマーを形成しにくくなりポリカーボネート樹脂(A)及びゴム強化熱可塑性樹脂(B)に混練したときに、衝撃強度の低下や剛性の低下などが生じることがあるので好ましくない。
ポリエチレングリコールと併用することのできるポリアルキレングリコールとしては、グリコール成分の50重量%未満で、数平均分子量が500〜5000のポリテトラメチレングリコール、変性ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを用いることができる。
変性ポリテトラメチレングリコールとしては、通常のポリテトラメチレングリコールの−(CH2)4−O−の一部を−R−O−で置き換えたものが挙げられる。ここで、Rは炭素数2〜10のアルキレン基であり、例えば、エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基などが挙げられる。変性量については特に制限はないが、変性ポリテトラメチレングリコール中の−R−O−結合量換算で通常3〜50重量%の範囲で選ばれる。また、この変性量や変性ポリ前記アルキレン基の種類は、得られる本発明のポリカーボネート樹脂組成物の要求特性、例えば低温耐衝撃性、帯電防止性、耐熱性などによって適宜選ばれる。
この変性ポリテトラメチレングリコールは、例えばヘテロポリ酸を触媒とするテトラヒドロフランとジオールとの共重合や、ジオール又はジオールの縮合物である環状エーテルとブタンジオールとの共重合などによって製造することができる。
ポリアミドイミドエラストマーの製造法に関しては、均質なアミドイミドエラストマーが製造できる方法であればどのような方法でもよく、例えば、次の方法などが用いられる。
カプロラクタム成分(a)、芳香族ポリカルボン酸成分(b)及びグリコール成分(c)とを、(b)成分と(c)成分が実質上等モルになる割合で混合し、反応系の水分含有量を0.1〜1重量%に保ちながら、150〜300℃、より好ましくは180〜280℃で重合する方法である。本方法では、脱水縮合させる際に、反応温度を段階的に昇温させることもできる。
この際、一部のカプロラクタムは未反応で残るが、これは減圧下で留去して反応混合物から除く。この未反応のカプロラクタムを除いた後の反応混合物は、必要に応じて減圧下200〜300℃、より好ましくは230〜280℃で後重合することによりさらに重合させることができる。
この反応方法では脱水縮合の過程でエステル化とアミド化を同時におこさせることにより、粗大相分離(macro−phase separation)することを防止し、これにより均質で透明なエラストマーを生成させる。これがポリアミドイミドエラストマーをポリカーボネート樹脂(A)及びゴム強化熱可塑性樹脂(B)に混練した場合に、優れた相溶性を発揮し、良好な帯電防止性、機械的特性、表面光沢などをもたらす要因の1つでもあると考えられる。
エステル化反応とカプロラクタムの重合とを同時に起こさせ、しかもそれぞれの反応速度をコントロールして、透明性を有し、かつ均質なエラストマーを得るためには、生成する水を系外に除去して、反応系の水分含有量を0.1〜1重量%の範囲に保持して重合させるのが好ましい。この水分含有量が1重量%を超えるとカプロラクタムの重合が優先して粗大相分離を生じ、一方、0.1重量%未満ではエステル化が優先してカプロラクタムが反応せず、所望の組成のエラストマーが得られない。この水分含有量はエラストマーに望まれる物性に応じて前記範囲内で適宜選ばれる。
また、この反応では、所望に応じ、反応の進行に伴い反応系中の水分含有量を漸次減少させるようにしてもよい。この水分含有量のコントロールは、例えば反応温度、不活性ガスの導入流量、減圧度のような反応条件の制御や反応器構造の変更によって行うことができる。
ポリアミドイミドエラストマーの重合度は、必要に応じて任意に変えることができるが、相対粘度(0.5gを全体で100mlになるようにメタクレゾールに溶解した溶液を30℃で毛細管粘度計を用いて測定)が1.5以上になるようにするのが好ましい。1.5より低いと、機械的物性を十分に発現することができないし、ポリカーボネート樹脂(A)及びゴム強化熱可塑性樹脂(B)に混錬した場合に、機械的物性が不足することがある。好ましい相対粘度は上記条件で測定して1.6以上である。
ジアミン(d)を併用する場合に、1段で反応させる方法と2段で反応させる方法のいずれかで行うことができる。前者はカプロラクタム(a)、ポリカルボン酸成分(b)、グリコール成分(c)、及びジアミン成分(d)を同時に仕込み、反応させる方法である。また、後者は、ポリカルボン酸成分(b)とジアミン成分(d)を先に反応させ、次いでカプロラクタム(a)とグリコール成分(c)とを合わせて反応させる方法である。
ポリアミドイミドエラストマーを製造する際に、エステル化触媒を重合促進剤として用いることができる。
この重合促進剤としては、例えばリン酸、ポリリン酸、メタリン酸などのリン化合物;テトラブチルオルソチタネートなどのテトラアルキルオルソチタネート;ジブチルスズラウレートなどのスズ系触媒;酢酸マンガンなどのマンガン系触媒;三酸化アンチモンなどのアンチモン系触媒;酢酸鉛などの鉛系触媒などが好適である。触媒の添加時期は重合初期でもよいし、また重合中期でもよい。
また、得られたポリアミドイミドエラストマーの熱安定性を高めるために、各種の耐熱老化防止剤、酸化防止剤などの安定剤を用いることができ、これらは重合の初期、中期、末期のどの段階で添加してもよい。
この安定剤としては、例えばN,N’−ヘキサメチレン−ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシケイ皮酸アミド)、4,4’−ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)などの各種ヒンダードフェノール類;N,N’−ビス(β−ナフチル)−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、ポリ(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン)などの芳香族アミン類;塩化銅、ヨウ化銅などの銅塩;ジラウリルチオジプロピオネートなどのイオウ化合物やリン化合物などが挙げられる。
任意成分である上記の帯電防止用樹脂(D)に加えて、成分(E)として有機電解質及び/または無機電解質を更に配合すると、帯電防止性が著しく向上した樹脂組成物が得られる。
該有機電解質としては、酸性基を有する有機化合物及びその金属塩、有機アンモニウム塩、有機ホスホニウム塩等が挙げられる。該酸性基を有する有機化合物及びその金属塩としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ドデシルフェニルエーテルジスルホン酸、ナフタリンスルホン酸、ナフタリンスルホン酸とホルマリンの縮合物、ポリスチレンスルホン酸等の芳香族スルホン酸、ラウリルスルホン酸等のアルキルスルホン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、ポリアクリル酸等の有機カルボン酸、亜リン酸ジフェニル、リン酸ジフェニル等の有機リン酸及びそれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩が挙げられる。
遊離酸の形でも効果を発現するが、好ましくはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩の形で用いた方がよく、例えば、ナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム塩等が好ましい。
有機アンモニウム塩としては、例えば、トリメチルオクチルアンモニウムブロミド、トリメチルオクチルアンモニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、トリオクチルメチルアンモニウムブロミド等の四級アンモニウム塩が挙げられ、有機ホスホニウム塩としては、例えば、アミルトリフェニルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムブロミド等の四級ホスホニウム塩が挙げられる。
また、無機電解質としては、例えば、AgNO3、BeSO4、CaCl2、Ca(NO3)2、CdCl2、Cd(NO3)2、CoCl2、CrCl2、CsCl、CuCl2、Cu(NO3)2、CuSO4、FeCl2、KBr、KH2PO4、KSCN、KNO3、LiCl、LiOH、LiNO3、MgCl2、Mg(NO3)2、MgSO4、MnCl2、MnSO4、NH4Cl、NH4NO3、(NH4)2SO4、NaBr、Na2CO3、NaH2PO4、NaNO3、NiSO4、Pb(NO3)2、PrCl3、RbCl、RbNO3、Zn(NO3)2、ZnSO4等が挙げられる。
ポリカーボネート樹脂(A)とゴム強化熱可塑性樹脂(B)の割合は、必要とする機械的強度、剛性、成形加工性、耐熱性に応じて決められるが、成分(A)が5〜95重量部、成分(B)は5〜95重量部の範囲にあることが必要である。好ましくは、成分(A)が20〜85重量部、成分(B)が15〜80重量部であり、さらに好ましくは、成分(A)が25〜80重量部、成分(B)が20〜75重量部である。
ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルエステルアミド、ポリアミドイミドエラストマーから選ばれる帯電防止用樹脂(D)の配合量は、ポリカーボネート樹脂(A)とゴム強化熱可塑性樹脂(B)の合計100重量部に対して、0.5〜30重量部であり、好ましくは、3〜20重量部である。0.5重量部未満では帯電防止性が不足し、30重量部を越えると樹脂が柔軟になり、機械的物性が劣る。
有機電解質または無機電解質(E)の配合量は、ポリカーボネート樹脂(A)とゴム強化熱可塑性樹脂(B)の合計100重量部に対して0.01〜10重量部であり、好ましくは、0.1〜5重量部である。0.01重量部未満では帯電防止効果が充分発現せず、10重量部を越えると機械的物性の低下、金型腐食、金型付着物(モールドデポジット)の発生等を生じる。
本発明の樹脂組成物を各成分から製造する方法は、従来から公知の方法を用いることが出来、特に限定されない。例えば、各成分をヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ターンブルミキサー、リボンブレンダー等で均一に混合した後、単軸押出機や二軸押出機、バンバリーミキサー等で溶融混練する方法や、溶融状態のポリカーボネートに、混合槽、スタチックミキサー、単軸押出機、二軸又は多軸押出機等を用いて混合する方法等がある。また、その際、本発明の効果が得られる限り、公知の安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、着色剤等の添加剤を加えることは任意である。中でも、リン系安定剤の併用は好ましい。
本発明の樹脂組成物に所望により用いることのできる充填剤としては、ガラスファイバー、ガラスフレーク、カーボンファイバー、タルク、マイカ等を挙げることができる。これらの種類は、必要とする機械的強度、剛性、成形加工性、耐熱性に応じて決めればよい。また、配合量は成分(A)と成分(B)の合計100重量部に対して1〜50重量部の範囲であればよい。
さらに、本発明の樹脂組成物からなる成形品の成形方法は特に限定されないが、押し出し成形、圧縮成形、射出成形、ガスアシスト成形等があげられる。成形品の例としては、ホイールキャップ、スポイラー、自動車のインパネ及びノート型パソコンや携帯電話のハウジング等が挙げられる。
発明を実施するための最良の形態
以下実施例にて、本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明は実施例により限定されるものではない。各項目の評価は、以下の方法で測定した。
(ポリカーボネート樹脂の特性)
(1)重量平均分子量
ゲルパーミエーション クロマトグラフィー(GPC)にて測定した。
装置:東ソー HLC−8020
溶媒:THF
カラム:東ソー TSKゲル(T5000HXL+T4000HXL)
(2)繰り返し単位(1)及び異種結合単位(I)と(II)の定量
ポリカーボネート55mgをテトラヒドロフラン2mlに溶解した後、5規定の水酸化カリウムメタノール溶液を0.5ml添加し、室温で2時間攪拌して完全に加水分解した。
その後、濃塩酸0.3mlを加え、逆相液体クロマトグラフィーで測定した。
逆相液体クロマトグラフィーは、UV検出器として991L型機(米国、ウォーターズ社製)、Inertsil ODS−3カラム(登録商標:日本国、ジーエルサイエンス社製)、溶離液としてメタノールと0.1%リン酸水溶液からなる混合溶離液を用い、カラム温度25℃、メタノール/0.1%リン酸水溶液比率を20/80からスタートし100/0までグラジエントする条件下で測定し、検出は波長300nmのUV検出器を用いて行い、標準物質の吸光係数から定量した。[標準物質としては、式(1’)〜(3’)の構造単位を加水分解した構造に相当するヒドロキシ化合物を用いた。]
(物性測定方法)
(3)IZOD衝撃強度
ペレットを成形温度260℃、金型温度65℃で成形し、試験片を得た。試験は、ASTM−D256に基づき、1/2インチ×1/8インチ×5/2インチのノッチ付き試験片にて実施した。(単位はKg・cm/cm)
(4)表面抵抗率
1/8インチ厚の平板を用い、室温23℃、湿度50%RH雰囲気下で測定した。測定には、日本国、東亜電波工業(株)社製の極絶縁計SM−10E型を用いた。(単位はΩ)
(5)MFR
溶融流動性の指標であり、ASTM−D1238に準拠した方法で測定した。荷重10kg、溶融温度220℃の条件で10分間あたりの押出量(g/10分)から求めた。(単位はg/10分)
(6)滞留IZOD衝撃強度
ペレットを260℃に設定した成形機に投入し、得られた溶融樹脂を成形機内に260℃で40分滞留させ、その後金型温度65℃で成形し、試験片を得た。試験は、ASTM−D256に基づき、1/2インチ×1/8インチ×5/2インチのノッチ付き試験片にて実施した。(単位はKg・cm/cm)
(7)滞留着色度
ペレットを成形温度260℃、金型温度65℃で成形し、参照試験片とした。続いて、ペレットを240℃に設定した成形機に投入し、得られた溶融樹脂を成形機内に240℃で30分滞留させ、同様に成形し試験片を得た。試験片と参照試験片の大きさは共に、縦216mm×横12.6mm×厚さ3.2mmである。試験は、ASTM−D1925に基づき、日本国、スガ試験機社製SMカラーコンピューター、モデルSM−5を用い、参照試験片に対する該試験片の黄色度(yellowness index)の差[ΔYI=(試験片のYI)−(参照試験片のYI)]の測定を行った。サンプルの測定位置は中央部とした。
(8)難燃性
UL 94規格20MM垂直燃焼試験(厚み1/16インチ)に基づく試験により、評価した。この試験においては、V−0又はV−1と評価されているときは火種の滴下がなく、火種の落下が認められたときはV−2と評価される。
以下に実施例に用いる配合剤を説明する。なお、部は重量部である。
<ポリカーボネート樹脂>
(PC−1)
図1に示すようなシステムを用いて、溶融エステル交換法によって芳香族ポリカーボネート組成物を製造した。図1のシステムは、第一、第二及び第三攪拌重合工程、第一及び第二ワイヤー接触流下式重合工程から構成される。
各容積が100リットルで、アンカー型攪拌翼を有する攪拌槽型第一重合器3A及び3Bにおいてバッチ方式で第一攪拌重合工程を行い、容積が50リットルで、アンカー型攪拌翼を有する攪拌槽型第二及び第三重合器3C及び3Dにおいて第二及び第三攪拌重合工程を連続的に行う。
第一及び第二ワイヤー接触流下式重合工程を、ワイヤー接触流下式第一重合器108A及び108Bにおいて連続的に行った。第二ワイヤー接触流下式重合工程において、ワイヤー接触流下式第二重合器108Bを用いる。ワイヤー接触流下式第一及び第二重合器は各々、ジグザグに配列した孔径7.5mmの孔を50個有する多孔板を備えている。ワイヤー接触流下式第一及び第二重合器の各々において、自由落下させずにワイヤーに沿ってつまりワイヤーに接触して流下するように、50本の1mm径のSUS316L製ワイヤー状ガイドが、多孔板の各孔からワイヤー接触流下式重合器108の底部の貯蔵部へ垂直に釣り下げてある。具体的には、各ワイヤー103はその上端部で、多孔板102上に設置されている支持棒(図示しない)に固定され、多孔板102の孔(図示しない)を通って下方に延びている。ワイヤー接触流下式第一及び第二重合器の各々において、ワイヤーに接触して流下する距離は8mである。
攪拌槽型第一重合器3A及び3Bでの重合は、反応温度は180℃、反応圧力は大気圧で、窒素ガス流量は1リットル/hrで行った。
芳香族ジヒドロキシ化合物としてのビスフェノールAと炭酸ジエステルとしてのジフェニルカーボネート(対ビスフェノールAモル比1.04)とよりなる重合原料80kgを、触媒としてビスフェノールAのジナトリウム塩(ナトリウム原子換算で、重合原料中のビスフェノールAに対して25重量ppb)を用いて、撹拌槽型第一重合器3Aに仕込んだ。撹拌槽型第一重合器3A中のモノマー混合物を溶融状態で重合し、4時間撹拌してプレポリマー4Aを得た。出口5Aを開き、プレポリマー4Aを、窒素ガス流量5kg/hrで50リットルの容積を持つ撹拌槽型第二重合器3Cへ供給した。
攪拌槽型第一重合器3Aにおいて得られたプレポリマー4Aを攪拌槽型第二重合器3Cに供給しながら、攪拌槽型第一重合器3Aでの重合と同様に攪拌槽型第一重合器3Bを運転してビスフェノールA及びジフェニルカーボネートを重合し、プレポリマー4Bを得た。
攪拌槽型第一重合器3Aが空になると、重合器3Aの出口5Aを閉じて重合器3Bの出口5Bを開き、プレポリマー4Bを流量5kg/hrで攪拌槽型第一重合器3Bから攪拌槽型第二重合器3Cに供給した。次いで、上記と同じ重合原料を重合器3Aに仕込んだ。攪拌槽型第一重合器3Bで得られたプレポリマー4Bを攪拌槽型第二重合器3Cへ供給しながら、重合器3Aを運転し、仕込んだモノマーを上記と同様に重合した。
攪拌槽型第一重合器3A及び3Bにおけるバッチ重合及び重合器3A及び3Bから攪拌槽型第二重合器3Cへのプレポリマー4A及び4Bの交互供給を上記と同様に行い、プレポリマー(プレポリマー4A又はプレポリマー4Bのいずれかを交互に)を攪拌槽型第二重合器3Cに連続的に供給した。
攪拌槽型第二重合器3Cにおいて、プレポリマー4A及び4Bを攪拌槽型第一重合器3A及び3Bから交互に供給し、反応温度230℃、反応圧力100mmHg,窒素ガス流量2リットル/hrの重合条件下で、プレポリマー4A及び4Bについて更に、連続的に撹拌槽型重合を行い、プレポリマー4Cを得た。
攪拌槽型第二重合器3Cにおけるプレポリマー4Cの容量が20リットルに達した後、内容量20リットルを一定に保つように、プレポリマー4Cの一部を連続的に攪拌槽型第三重合器3Dに供給した。
攪拌槽型第三重合器3Dにおいて、プレポリマー4Cを攪拌槽型第二重合器3Cから交互に供給し、反応温度240℃、反応圧力10mmHg,窒素ガス流量2リットル/hrの重合条件下で、プレポリマー4Cについて更に、連続的に撹拌槽型重合を行い、プレポリマー4Dを得た。
攪拌槽型第三重合器3Dにおけるプレポリマー4Dの容量が20リットルに達した後、内容量20リットルを一定に保つように、プレポリマー4Dの一部を連続的にワイヤー接触流下式第一重合器108Aに供給した。プレポリマー4Dは、入口101Aを通って重合器108Aへ供給した。
ワイヤー接触流下式第一重合器108Aにおいて、反応温度245℃、反応圧力1.5mmHg、窒素ガス流量4リットル/hrの重合条件でプレポリマー4Dのワイヤー接触流下式重合を連続的に行いプレポリマー109Aを得た。
ワイヤー接触流下式第一重合器108Aの底部におけるプレポリマー109Aの容量が10リットルに達した後、その底部におけるプレポリマー109Aが10リットルの容量を保つように、プレポリマー109Aの一部をワイヤー接触流下式第二重合器108Bに連続的に供給した。
ワイヤー接触流下式第二重合器108Bにおいて、反応温度245℃、反応圧力0.3mmHg、窒素ガス流量2リットル/hrの重合条件で、連続的にワイヤー接触流下式重合を行い、ポリカーボネート組成物109Bを得た。
ワイヤー接触流下式第二重合器108Bの底部におけるポリカーボネート109Bの容量が10リットルに達した後、その底部におけるプレポリマー109Bが10リットルの容量を保つように、排出ポンプ106Bを用い出口107Bを通ってポリカーボネート109Bを重合器108Bからストランドとして連続的に抜き出した。得られたストランドをストランドカットを用いて切断しペレットを得た。
各攪拌型重合器、各ワイヤー接触流下式重合器、各配管における温度、滞留時間及び(ki×Ti×Hi)の値を表1に示す。また
の値も表1に示す。得られたポリカーボネートの重量平均分子量は26、800であった。
更に、逆相液体クロマトグラフィーの結果から、得られたポリカーボネートは異種単位(I)として式(2’)−(a)で表される単位及び異種単位(II)として式(3’)−(d)で表される単位を含有し、式(3’)−(d)で表される単位の量が、式(2’)−(a)で表される単位の量に対して0.05モル%であり、式(2’)−(a)で表される単位及び及び式(3’)−(d)で表される単位の合計量が、繰り返し単位(1)のモル量基準で0.09モル%であることがわかった。
(PC−2)
重量平均分子量が26,800のホスゲン法で製造された市販ポリカーボネート。
<ゴム強化熱可塑性樹脂>
(B−1)
アクリロニトリル成分 24重量%
ブタジエン成分 10重量%
スチレン成分 66重量%
からなるABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂)
(B−2)
アクリロニトリル成分 24重量%
ブチルアクリレートゴム成分 20重量%
スチレン成分 56重量%
からなるAAS樹脂(アクリロニトリル−ブチルアクリレート−スチレン樹脂)
(B−3)
アクリロニトリル成分 18重量%
ブタジエン成分 20重量%
スチレン成分 50重量%
N−フェニルマレイミド成分 12重量%
からなるゴム強化熱可塑性樹脂
<共役ジエン系ゴムの製造>
(ゴムラテックスS−1)
イオン交換水60部にt−ドデシルメルカプタン0.2部、ロジン酸カリウム0.7部、牛脂ケン化石ケン0.3部、過硫酸ナトリウム0.25部、水酸化ナトリウム0.1部、炭酸水素ナトリウム0.35部、を溶解した水溶液を調製し、この水溶液及び1,3−ブタジエン97.0部、アクリロニトリル3.0部を、内部を真空に脱気した50リットルオートクレーブに投入し、65℃にて重合を行った。
重合開始後10時間目から20時間目の間に、ロジン酸カリウム0.3部、牛脂ケン化石ケン0.1部、過硫酸ナトリウム0.1部、水酸化ナトリウム0.05部、炭酸水素ナトリウム0.15部をイオン交換水50.0部に溶解した水溶液をオートクレーブに連続添加しながら重合を継続した。この組成の合計を表2に(S−1)として示した。
連続添加終了後、重合系を80℃に昇温し、重合開始後26時間目に冷却し重合を終了した。重合後、スチームを吹込んで未反応モノマーを除去した。透過型電子顕微鏡(TEM)写真により求めたラテックスの重量平均粒子径は0.28ミクロンであった。また、ラテックスのpHは10.1であった。
<グラフト共重合体の製造>
(R−1)
イオン交換水100部にロジン酸カリウム0.3部を溶解した水溶液とゴムラテックスS−1(固形分)40部を10リットル反応器に入れ、気相部を窒素置換した後、この初期溶液を70℃に昇温した。次に表3に示す組成からなる水溶液(i)と単量体混合液(iii)、さらに式(42)で表される重合性乳化剤を含んだ水溶液(ii)を反応器に5時間にわたり連続的に添加した。添加終了後、1時間温度を保ち、反応を完結させた。
表3中の略語は次の通りである。
SFS:ソジウムフォルムアルデヒドスルホキシレート、EDTA:エチレンジアミンテトラ酢酸二ナトリウム、t−DM:t−ドデシルメルカプタン、CHP:クメンハイドロパーオキサイド。
次に、作成したグラフト共重合体ラテックスに、酸化防止剤を添加した後、硫酸アルミニウムを加え凝固させ、水洗浄、脱水した後、加熱乾燥し、グラフト共重合体粉末(GRCと称す)を得た。
(R−2)
R−1で水溶液(ii)中に含まれる重合性乳化剤を表3に記したものにした以外は、R−1と同様に重合し、R−1と同様に処理しGRCを得た。
(R−3)
表3に示した組成を10リットル反応器に入れ、気相部を窒素置換した後、この初期溶媒を70℃に昇温した。次に水溶液(i)と単量体混合液(iii)、水溶液(ii)を反応器に5時間にわたり連続的に添加した。添加終了後、1時間温度を保ち、反応を完結させ、R−1と同様に処理しGRCを得た。
<ビニル重合体の製造>
(T−1)
トルエン(溶媒)30重量部、スチレン36重量部、アクリロニトリル34重量部及び、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート0.05重量部からなる反応溶液を調製し、この反応溶液を10l反応槽に連続的に供給して、重合温度120℃で平均滞留時間が1.1時間になるように連続溶液重合した。抜き出された反応液は、250℃、10mmHgの高真空に保たれた揮発分除去装置へ導入し、未反応単量体、有機溶剤を脱気回収し、共重合体(T−1)はペレットとして回収した。得られた共重合体T−1の組成は、IRスペクトルより、アクリロニトリル40重量%、スチレン60重量%であった。またメチルエチルケトン中で測定した還元粘度(共重合体T−1の0.617重量%溶液、30℃)は0.41であった。
<難燃剤>
(FR−1)
明細書記載の式(48)で表され、
n=0又は自然数、R48とR48'は式(51)に記載の基で表される化合物であって、軟化温度が105℃である難燃剤。
(FR−2)
トリフェニルホスフェート
(FR−3)
明細書記載の式(52)で表され、R52=A4、nの平均値が1.5であり、Ar5〜Ar8がフェニル基である難燃剤。
(FR−4)
以下の方法で合成した、式(53)を主成分とする縮合リン酸エステル系難燃剤。
ビスフェノールA114g(0.5モル)、オキシ塩化リン154g(1.0モル)、及び無水塩化マグネシウム1.4g(0.015モル)を攪拌機・還流管付きの500ml四つ口フラスコに仕込み、窒素気流下70〜140℃にて4時間反応させた。反応終了後、反応温度を維持しつつ、フラスコを真空ポンプにて200mmHg以下に減圧し、未反応のオキシ塩化リンをトラップにて回収した。ついでフラスコを室温まで冷却し、2,6−キシレノール61g(0.5モル)、及び無水塩化アルミニウム2.0g(0.015モル)を加え、100〜150℃に加熱して4時間反応させた。ついでフラスコを室温まで冷却し、フェノール141g(1.5モル)を加え、100〜150℃に加熱して4時間保持し、反応を完結させた。そのままの温度で1mmHgまで減圧し、未反応のフェノール類を溜去した。反応時に発生する塩化水素ガスは水酸化ナトリウム水溶液にて捕集し、中和滴定によりその発生量を測定して反応の進行をモニターした。生成した粗リン酸エステルを蒸留水で洗浄した後、濾紙(日本国、アドバンテック東洋(株)社製#131)により固形分を除去した。真空乾燥して淡黄色透明な精製物を得た。
GPC測定(日本国、(株)島津製作所製、LC−10A、カラム:日本国、(株)東ソー製、東ソーTSkgel ODS−80T、溶媒:メタノール/水 90/10)の結果、式(53)成分の純度は63重量%であった。
〈帯電防止用樹脂〉
(ポリエーテルエステルアミド)
日本国、三洋化成(株)社製 ペレスタット6321
〈電解質〉
(アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ)
日本国、東京化成工業(株)社製ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(ハード型)
〈滴下防止剤〉
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)
平均粒度(ASTM−D1457に準拠して測定)が500μm、融点(JIS−K6891に準拠して測定)が327℃であるもの。
〈ガラスファイバー〉
シランカップリング剤処理された、直径13ミクロンのガラスファイバー。
実施例1〜20、比較例1〜13
以上のように調製した樹脂を表4〜6に掲げる組成(単位は重量部)でブレンドし、シリンダー温度が240℃に設定された2軸押出機(ZSK−25、ドイツ国、W&P社製)で混練造粒し、ペレットを得て、評価を行った。
実施例21〜24
以上のように調製した樹脂を表5に掲げる組成(単位は重量部)でブレンドし、シリンダー温度が240℃に設定された2軸押出機(ZSK−25、ドイツ国、W&P社製)で混練造粒した。ただし、ガラスファイバーは押出機先端付近よりサイドフィードした。これによって得られたペレットで、評価を行った。
実施例1〜24と比較例1〜13の結果を表4〜6にまとめる。
実施例25〜38、45、46、比較例14〜21
以上のように調製した樹脂を表7〜9に掲げる組成(単位は重量部)でブレンドし、シリンダー温度が240℃に設定された2軸押出機(ZSK−25、ドイツ国、W&P社製)で混練造粒し、ペレットを得て、評価を行った。
実施例39〜44
以上のように調製した樹脂を表8に掲げる組成(単位は重量部)でブレンドし、シリンダー温度が240℃に設定された2軸押出機(ZSK−25、ドイツ国、W&P社製)で混練造粒した。ただし、ガラスファイバーは押出機先端付近よりサイドフィードした。これによって得られたペレットで、評価を行った。これらの結果を表7〜9にまとめる。
実施例1〜6等と比較例1〜6等の比較に見られるように、本発明の組成物は、特定の異種結合を有しないポリカーボネート樹脂を用いた組成物に比べ、MFRで表される流動性に優れ、成形加工性のよいことがわかる。またIZOD耐衝撃性にも優れている。
また実施例7〜14等と比較例7〜10等の比較に見られるように、難燃処方を施した本発明の組成物は、特定の異種結合を有しないポリカーボネート樹脂を用いた組成物に比べ、IZOD耐衝撃性や成形加工性に優れるだけでなく、UL94難燃評価でV−0を達成しており、比較例(V−2)に対し滴下防止性に優れていることがわかる。
また実施例15等に見られるように、帯電防止用樹脂とアルキルベンゼンスルホン酸ソーダの添加により、表面抵抗率の低下がみられ、帯電防止性に優れた組成物が得られている。
また実施例25〜44と、実施例45、46、比較例14〜21の比較に見られるようにゴム強化熱可塑性樹脂のグラフト共重合体のグラフト重合時に分子内に二重結合を有するラジカル重合可能な特定の乳化剤を用いた系は、上記の特徴に加え、滞留後のIZOD耐衝撃性が高く且つΔYIが小さく、加熱滞留時の耐衝撃性の低下、着色が少ないことがわかる。
産業上の利用可能性
本発明の樹脂組成物に用いるポリカーボネート樹脂(A)は、特定の複数の異種結合を特定量有しているので、成分(A)とゴム強化熱可塑性樹脂(B)との組成物である本発明の樹脂組成物は、耐衝撃性に優れ且つ成形性にも優れている。またゴム強化熱可塑性樹脂(B)として、重合性乳化剤を用いて乳化グラフト重合法で合成したグラフト共重合体を用いた場合には、加熱滞留時の耐衝撃性の低下と、着色が少ない。又、成分(A)と(B)に難燃剤(C)と更に滴下防止剤を配合した組成物は類似の従来のポリカーボネート組成物に比べて、極めて優れた燃焼時の滴下防止性を示す。このような優れた特徴を持った本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、ホイールキャップ、スポイラー、自動車のインパネ及びノート型パソコンや携帯電話のハウジング等の広範な用途に有利に使用することができる。
Claims (16)
- (A)複数の芳香族ポリカーボネート主鎖を包含してなるポリカーボネート樹脂であって、各芳香族ポリカーボネート主鎖は下記式(1)でそれぞれ独立に表わされる複数の繰り返し単位を含み、
(式中Arは2価の炭素数5〜200の芳香族基を表す)
且つ該複数のポリカーボネート主鎖は全体として少なくとも1つの異種結合単位(I)と少なくとも1つの異種結合単位(II)を該ポリカーボネート主鎖上に有し、該異種結合単位(I)は下記のグループ(2)の式群から選ばれる式で表わされ、
[式中、Ar’は3価の炭素数5〜200の芳香族基を表し、Ar”は4価の炭素数5〜200の芳香族基を表し、Xはそれぞれ式−ArOCOO−(Arは上記の通り)で表される繰り返し単位を含む、重量平均分子量214〜100,000のポリカーボネート鎖を表す。]
但し該ポリカーボネート主鎖が複数の異種結合単位(I)を有する場合、複数の異種結合単位(I)は同じであっても異なっていてもよく、該異種結合単位(II)は下記のグループ(3)の式群から選ばれる式で表わされ、
[式中、Ar,Ar’及びXは上記の通りであり、Yはそれぞれ式−COO−Ar−O−(Arは上記の通り)で表される繰り返し単位を含む、重量平均分子量214から100、000のポリカーボネート鎖を表す。]
但し該ポリカーボネート主鎖が複数の異種結合単位(II)を有する場合、複数の異種結合単位(II)は同じであっても異なっていてもよく、異種結合単位(I)と異種結合単位(II)の合計量が、繰り返し単位(1)のモル量基準で0.01〜0.3モル%の範囲にあり、上記X及びYのそれぞれは異種結合単位(I)及び(II)よりなる群から選ばれる少なくとも1つの異種結合単位を含んでいてもよく、重量平均分子量が5,000〜300,000の範囲にあることを特徴とするポリカーボネート樹脂5〜95重量部と、
(B)ゴム状重合体に、該ゴム状重合体とグラフト共重合可能な1種以上のビニル化合物をグラフト重合することを包含する方法によって得られるグラフト共重合体を含むゴム強化熱可塑性樹脂5〜95重量部、
からなることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。 - ポリカーボネート樹脂(A)の異種結合単位(II)の量が、異種結合単位(I)の量に対して0.1〜30モル%の範囲にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。
- ポリカーボネート樹脂(A)が芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルからエステル交換法によって製造されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物。
- ポリカーボネート樹脂(A)が芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルの溶融混合物、及び芳香族ジヒドロキシ化合物を炭酸ジエステルと反応させることを包含するプロセスによって得られる溶融プレポリマーとからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合原料を、複数の反応域において段階的エステル交換反応に付すことを包含し、該芳香族ジヒドロキシ化合物は下記式:
HO−Ar−OH
(式中Arは2価の炭素数5〜200の芳香族基を表す)
によって表され、該炭酸ジエステルは下記式:
(式中Ar3とAr4はそれぞれ1価の炭素数5〜200の芳香族基を表し、同じであっても異なっていても良い)
によって表わされる、ポリカーボネートの製造方法において、該重合原料の段階的エステル交換反応を、下記式(4)を満足する反応条件下で行なうことを特徴とする方法でつくられることを特徴とする請求項1から5記載の樹脂組成物。
- ゴム強化熱可塑性樹脂(B)のグラフト共重合体が、二重結合を分子内に有する少なくとも1種のラジカル重合可能な乳化剤の存在下で乳化グラフト重合によって製造されることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 該樹脂組成物が、更に、成分(A)と成分(B)の合計100重量部に対して、0.1〜30重量部の(C)難燃剤を含有することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 該樹脂組成物が、更に、成分(A)と成分(B)の合計100重量部に対して、0.5〜30重量部の(D)ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルエステルアミド及びポリアミドイミドエラストマーから選ばれた少なくとも1種の帯電防止用樹脂を含有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 該樹脂組成物が、更に、成分(A)と成分(B)の合計100重量部に対して、0.01〜10重量部の(E)有機電解質または無機電解質の中から選ばれた少なくとも1種の電解質を含有することを特徴とする、請求項9に記載の樹脂組成物。
- 該難燃剤がハロゲン系難燃剤であることを特徴とする、請求項8〜10のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 該難燃剤がリン酸エステル系難燃剤であることを特徴とする、請求項8〜10のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 該難燃剤が縮合リン酸エステル系難燃剤であることを特徴とする、請求項8〜10のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 該樹脂組成物が、更に、該樹脂組成物100重量部に対して0.01〜3重量部のポリテトラフルオロエチレンを含有することを特徴とする、請求項8、11、12、13のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 該樹脂組成物が、更に、該樹脂組成物100重量部に対して0.1〜50重量部の充填剤を含有することを特徴とする、請求項1〜14のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜15のいずれかに記載の樹脂組成物を成形して得られることを特徴とする成形品。
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