JP4334392B2 - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
本発明の樹脂組成物は、電気・電子部品、OA部品、車両部品、機械部品などの幅広い分野に使用することができる。
ポリフェニレンエーテルとポリアミドからなるポリマーアロイへの耐衝撃性付与の為に、衝撃改良材として、エチレンプロピレンゴム、SBR、ポリブタジエン、ポリスチレン−ジエンゴムのジブロックあるいはトリブロック共重合体あるいはこれらの部分水素化物等を配合する技術は既に開示されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上述した技術では、充分に低温域における面衝撃特性を解決することができない。そこで、新たな技術の開発が待望されているのが現状であった。
ポリアミド(A)50〜90重量部およびポリフェニレンエーテル(B)10〜50重量部の合計100重量部に対して、少なくとも1個のスチレンブロックと少なくとも1個のブタジエンブロックからなるブロック共重合体(C)の2種類以上の混合物1〜35重量部からなる組成物であって、ブタジエン部の全水添率が20%以上80%未満、かつ水添されたビニル結合含量が10〜50重量%、水添された1、4結合含量が10〜30重量%であるブタジエン部二重結合を選択的に部分水添したブロック共重合体(C1)を、(C)成分中10〜90重量%、ブタジエン部の全水添率が98%以上である2種類以上のポリスチレン−水素添加ポリブタジエン−ポリスチレンブロック共重合体(C2)を、(C)成分中90〜10重量%の割合で含むことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物および射出成形体に関する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物を構成する各成分について詳しく述べる。
本発明で使用することのできる(A)成分のポリアミドの種類としては、ポリマー主鎖中にアミド結合{−NH−C(=O)−}を有するものであれば、いずれも使用することができる。
一般にポリアミドは、ラクタム類の開環重合、ジアミンとジカルボン酸の重縮合、アミノカルボン酸の重縮合などによって得られるが、これらに限定されるものではない。
上記ジアミンとしては大別して脂肪族、脂環式および芳香族ジアミンが挙げられ、具体例としては、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、トリデカメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、5−メチルナノメチレンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、1,4−ビスアミノメチルシクロヘキサン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン等が挙げられる。
ラクタム類としては、具体的にはε−カプロラクタム、エナントラクタム、ω−ラウロラクタムなどが挙げられる。
また、アミノカルボン酸としては、具体的にはε−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、8−アミノオクタン酸、9−アミノノナン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、13−アミノトリデカン酸などが挙げられる。
また、これらラクタム類、ジアミン、ジカルボン酸、ω−アミノカルボン酸を重合反応機内で低分子量のオリゴマーの段階まで重合し、押出機等で高分子量化したものも好適に使用することができる。
好ましいポリアミドは、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド6/6,6及び、それらの混合物である。
本発明におけるポリアミド樹脂はこれらに限定されるものではなく、分子量の異なる複数のポリアミド樹脂の混合物であっても良い。例えば数平均分子量15,000未満の低分子量ポリアミドと、15,000以上の高分子量ポリアミドとの混合物等である。
ポリアミドの末端基は、ポリフェニレンエーテルとの反応に関与する。ポリアミド樹脂は末端基として一般にアミノ基、カルボキシル基を有しているが、一般的にカルボキシル基濃度が高くなると、耐衝撃性が低下し、流動性が向上し、逆にアミノ基濃度が高くなると耐衝撃性が向上し、流動性が低下する。
また、末端のアミノ基の濃度としては少なくとも10ミリ当量/kgであることが好ましい。更に好ましくは30ミリ当量/kg以上である。
これらポリアミド樹脂の末端基の調整方法は、当業者には明らかであるような公知の方法を用いることができる。例えばポリアミド樹脂の重合時に所定の末端濃度となるようにジアミン類やジカルボン酸類、モノカルボン酸類などを添加する方法、あるいは、末端基の比率が異なる2種類以上のポリアミド樹脂の混合物により調整する方法等が挙げられる。
また、ポリアミド樹脂の耐熱安定性を向上させる目的で公知となっている特開平1−163262号公報に記載されているような金属系安定剤も、問題なく使用することができる。
金属系安定剤および、又はアルカリ金属のハロゲン化塩の好ましい配合量は、合計量としてポリアミド樹脂の100重量部に対して、0.001〜1重量部である。
さらに、上記の他にポリアミドに添加することが可能な公知の添加剤等もポリアミド100重量部に対して10重量部未満の量で添加してもかまわない。
本発明で使用できる(B)成分のポリフェニレンエーテルとは、式(1)の構造単位からなる、ホモ重合体及び/または共重合体である。
本発明で用いるポリフェニレンエーテルの製造方法は特に限定されるものではなく、公知の方法が使用でき、例えば、米国特許第3306874号明細書、同第3306875号明細書、同第3257357号明細書及び同第3257358号明細書、特開昭50−51197号公報及び同63−152628号公報等に記載されている製造方法等を挙げることができる。
本発明においては、2種以上の還元粘度の異なるポリフェニレンエーテルをブレンドしたものであっても、何ら問題なく使用することができる。例えば、還元粘度0.45dl/g以下のポリフェニレンエーテルと還元粘度0.50dl/g以上のポリフェニレンエーテルの混合物、還元粘度0.40dl/g以下の低分子量ポリフェニレンエーテルと還元粘度0.50dl/g以上のポリフェニレンエーテルの混合物等が挙げられるが、もちろん、これらに限定されることはない。
また、本発明において使用できるポリフェニレンエーテルは、全部又は一部が変性されたポリフェニレンエーテルであっても構わない。
該変性されたポリフェニレンエーテルの製法としては、(1)ラジカル開始剤の存在下、非存在下で100℃以上、ポリフェニレンエーテルのガラス転移温度未満の範囲の温度でポリフェニレンエーテルを溶融させることなく変性化合物と反応させる方法、(2)ラジカル開始剤の存在下、非存在下でポリフェニレンエーテルのガラス転移温度以上360℃以下の範囲の温度でポリフェニレンエーテルと変性化合物とを溶融混練して反応させる方法、(3)ラジカル開始剤の存在下、非存在下でポリフェニレンエーテルのガラス転移温度未満の温度で、ポリフェニレンエーテルと変性化合物とを溶液中で反応させる方法等が挙げられ、これらいずれの方法でも構わないが、(1)及び(2)の方法が好ましい。
分子内に炭素−炭素二重結合とカルボン酸基、酸無水物基を同時に有する変性化合物としては、マレイン酸、フマル酸、クロロマレイン酸、シス−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸及びこれらの酸無水物などが挙げられる。特にフマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸が良好で、フマル酸、無水マレイン酸が特に好ましい。
また、これら不飽和ジカルボン酸のカルボキシル基の1個または2個がエステルになっているものも使用可能である。
これらの中でグリシジルアクリレート、グリシジルメタアクリレートが特に好ましい。
分子内に炭素−炭素二重結合と水酸基とを同時に有する変性化合物としては、アリルアルコール、4−ペンテン−1−オール、1,4−ペンタジエン−3−オールなどの一般式CnH2n−3OH(nは正の整数)の不飽和アルコール、一般式CnH2n−5OH、CnH2n−7OH(nは正の整数)等の不飽和アルコール等が挙げられる。
変性されたポリフェニレンエーテルを製造する際の変性化合物の添加量は、ポリフェニレンエーテル100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましく、更に好ましくは0.3〜5重量部である。
ラジカル開始剤を用いて変性されたポリフェニレンエーテルを製造する際の好ましいラジカル開始剤の量は、ポリフェニレンエーテル100重量部に対して0.001〜1重量部である。
該変性されたポリフェニレンエーテル中には、未反応の変性化合物及び/または、変性化合物の重合体が残存していても構わない。
また、変性されたポリフェニレンエーテル中に残存する変性化合物及び/または、変性化合物の重合体の量を減少させるために、該変性されたポリフェニレンエーテルを製造する際に、必要に応じてアミド結合及び/またはアミノ基を有する化合物を添加しても構わない。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、スチレン系熱可塑性樹脂をポリアミドとポリフェニレンエーテルの合計100重量部に対し、50重量部未満の量であれば配合しても構わない。本発明でいうスチレン系熱可塑性樹脂としては、ホモポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン(HIPS)、スチレン−アクリロニトリル共重合体(AS樹脂)、スチレン−ゴム質重合体−アクリロニトリル共重合体(ABS樹脂)等が挙げられる。
次に、本発明で使用することができる(C)成分のブロック共重合体について説明する。
本発明で使用することができる(C)成分のブロック共重合体は、スチレン化合物を主体とする重合体ブロックとブタジエン化合物を主体とする重合体ブロックから構成されるブロック共重合体である。
スチレン化合物の具体例としてはスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられ、これらから選ばれた1種以上の化合物が用いられるが、中でもスチレンが特に好ましい。
これらの中でもA−B−A型、A−B−A−B型がより好ましい。これらはもちろん混合物であっても構わない。
本発明においては、(C)成分の一部が、(C1)スチレン化合物とブタジエン化合物のブロック共重合体のブタジエン部の二重結合を選択的に部分水素添加されたブロック共重合体であることが必要である。(C1)成分の好ましい配合量は、(C)成分の合計量100重量%に対し、10〜90重量%であり、より好ましくは20〜80重量%である。
本発明の(C1)成分の部分水素添加されたブロック共重合体の水素添加率は20%以上80%未満であり、好ましくは20%以上50%未満である。
これらのブロック共重合体の水素添加率、水素添加されたビニル結合含有量、水素添加された1、4結合含有量は、特開平8−245839号公報に記載されている方法で求めることができる。
この場合、例えばスチレン化合物ブロック中にランダムに少量のブタジエン化合物もしくは他の化合物が結合されているブロックの場合であっても、該ブロックの50重量%がスチレン化合物より形成されていれば、スチレン化合物を主体とするブロック共重合体とみなす。また、ブタジエン化合物の場合においても同様である。
本発明でいう数平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定装置[GPC SYSTEM21:昭和電工(株)製]を用いて、紫外分光検出器[UV−41:昭和電工(株)製]で測定し、標準ポリスチレンで換算した数平均分子量のことを指す。測定条件は次のとおりである。
溶媒:クロロホルム
温度:40℃
カラム:サンプル側(K−G,K−800RL,K−800R)
リファレンス側(K−805L×2本)
流量:10ml/分
測定波長:254nm
圧力;15〜17kg/cm2
この時、重合時の触媒失活による低分子量成分が検出されることがあるが、その場合は分子量計算に低分子量成分は含めない。通常、計算された正しい分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)は1.0〜1.2の範囲内である。
Mn(a)={Mn×a/(a+b)}/N
[上式中において、Mn(a)はスチレン化合物を主体とする一つの重合体ブロックの数平均分子量、Mnはブロック共重合体の数平均分子量、aはブロック共重合体中のすべてのスチレン化合物を主体とする重合体ブロックの重量%、bはブロック共重合体中のすべてのブタジエン化合物を主体とする重合体ブロックの重量%、そしてNはブロック共重合体中のスチレン化合物を主体とする重合体ブロックの数を表す。]
また、本発明で使用するブロック共重合体は、全部又は一部が変性されたブロック共重合体であっても構わない。
ここでいう変性されたブロック共重合体とは、分子構造内に少なくとも1個の炭素−炭素二重結合または、三重結合及び少なくとも1個のカルボン酸基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、又はグリシジル基を有する、少なくとも1種の変性化合物で変性されたブロック共重合体を指す。
また、本発明に使用するブロック共重合体中には、パラフィンを主成分とするオイルをあらかじめ混合したものを用いても構わない。パラフィンを主成分とするオイルをあらかじめ混合する事により、樹脂組成物の加工性を向上させることができる。この際の好ましいパラフィンを主成分とするオイルの量は、取り扱い性を考慮するとブロック共重合体100重量部に対して、1〜70重量部である。
これら、パラフィンを主成分とするオイルは市販されており、例えば出光興産(株)製のPW380等が挙げられる。
本発明における、(A)ポリアミド、(B)ポリフェンレンエーテル、(C)ブロック共重合体の量比は、ポリアミド50〜90重量部、ポリフェニレンエーテル10〜50重量部の合計100重量部に対して、ブロック共重合体1〜35重量部である。好ましくは、ポリアミド50〜70重量部、ポリフェニレンエーテル30〜50重量部の合計100重量部に対して、ブロック共重合体1〜35重量部である。
本発明で使用可能な導電性材料としては、非導電材料に導電性を付与する目的のために使用されるカーボンのような非金属性のものが好ましい。
カーボンの例としては、例えばケッチェンブラックインターナショナル社から入手可能なケッチェンブラック(EC,EC−600JD,ECP,ECP−600JD)や、ハイペリオンキャタリシスインターナショナル社から入手可能なカーボンフィブリル(BNフィブリル)を挙げることができる。特に国際公開特許WO94/23433号公報に開示されているようなカーボンフィブリルが好ましい。
導電性材料の配合方法に関して特に制限はないが、例えば、粉体のままポリフェニレンエーテルとともに加える方法、粉体のままポリアミドとともに加える方法、米国特許5741846号明細書及び米国特許5977240号明細書に書かれてあるようにポリアミドとポリフェニレンエーテルを相溶化させた後に粉体のまま加える方法等が挙げられる。
いずれにしても得られるポリアミド−ポリフェニレンエーテル混合物は改良された相溶性を示す事が望ましい。
本発明の組成物において使用することのできる相溶化剤の例としては、特開平8−48869号公報及び特開平9−124926号公報等に詳細に記載されており、これら公知の相溶化剤はすべて使用可能であり、併用使用も可能である。
本発明の組成物において使用することのできる相溶化剤の好ましい量は、ポリアミドとポリフェニレンエーテルの混合物100重量部に対して0.1〜20重量部であり、より好ましくは0.1〜10重量部である。
本発明においては、無機充填材を添加しても構わない。
本発明において使用できる無機充填材としては、タルク、カオリン、ゾノトライト、ウォラストナイト、酸化チタン、チタン酸カリウム、ガラス繊維等が挙げられ、中でもウォラストナイトが好適に使用できる。
さらに、本発明のウォラストナイトは1000℃での加熱減量が1.5重量%以下のものが好ましい。
これらウォラストナイトの好ましい量比は、(A)〜(C)成分の合計量100重量部に対して2〜80重量部である。より好ましくは2〜70重量部であり、さらに好ましくは5〜60重量部である。
本発明では、上記した成分の他に、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じて付加的成分を添加しても構わない。
ポリエステル、ポリオレフィン、エチレン−α−オレフィン共重合体等の他の熱可塑性樹脂、無機充填材と樹脂との親和性を高める為の公知の密着改良剤、難燃剤(ハロゲン化された樹脂、シリコーン系難燃剤、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、有機燐酸エステル化合物、ポリ燐酸アンモニウム、赤燐など)、滴下防止効果を示すフッ素系ポリマー、可塑剤(オイル、低分子量ポリオレフィン、ポリエチレングリコール、脂肪酸エステル類等)及び、三酸化アンチモン等の難燃助剤、着色用カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等の導電性付与材、帯電防止剤、各種過酸化物、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等である。
これらの成分の具体的な添加量は、(A)〜(C)成分の合計量100重量部に対して、合計で100重量部を超えない範囲である。
この際の溶融混練温度は特に限定されるものではないが、通常240〜360℃の中から好適な組成物が得られる条件を任意に選ぶことができる。
本発明の好ましい熱可塑性樹脂組成物の製造方法としては、上流側供給口と下流側供給口を備えた二軸押出機を用い、上流側供給口より(B)成分と(C)成分を供給し溶融混練した後、下流側供給口より(A)成分を供給し溶融混練する方法等が挙げられる。
このようにして得られる本発明の組成物は、従来より公知の種々の方法、例えば、射出成形により各種部品の成形体として成形できる。
(使用した原料)
実施例等において使用した原料は次のとおりである。
(A)ポリアミド
ポリアミド66(以下、PA66と略記)
数平均分子量=14,000
末端アミノ基濃度=30ミリ等量/kg
末端カルボキシル基濃度=100ミリ等量/kg
ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)(旭化成ケミカルズ(株)製)
(B−1)ポリフェニレンエーテル(以下、PPEと略記)
還元粘度:0.42dl/g
(0.5g/dl、クロロホルム溶液、30℃測定)
(B−2)無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテル(以下、M−PPEと略記)
PPE100重量部に対して、ラジカル開始剤0.1重量部および無水マレイン酸1.5重量部を添加し、二軸押出機を用いてシリンダー温度320℃で溶融混練してM−PPEを作製した。
なお、無水マレイン酸の付加率は、0.5%であった。
(C−1)ポリスチレン−部分水素添加ポリブタジエン−ポリスチレン
(以下、SBBS−1と略記)
数平均分子量=77,100
スチレン成分の合計含有量=30重量%
ポリスチレンブロック1個あたりの数平均分子量=11,600
ポリブタジエンブロック1個あたりの数平均分子量=53,900
ポリブタジエン部分の水素添加率=77%
ブタジエン部分のビニル含有量=44重量%
水素添加ビニル結合含量=42重量%
水素添加1,4結合含量=33重量%
(以下、SBBS−2と略記)
数平均分子量=98,000
スチレン成分の合計含有量=30重量%
ポリスチレンブロック1個あたりの数平均分子量=14,700
ポリブタジエンブロック1個あたりの数平均分子量=68,600
ポリブタジエン部分の水素添加率=30%
ブタジエン部分のビニル含有量=13重量%
水素添加ビニル結合含量=12重量%
水素添加1,4結合含量=17重量%
(以下、SEBS−1と略記)
数平均分子量=99,100
スチレン成分の合計含有量=29重量%
ポリスチレンブロック1個あたりの数平均分子量=14,400
ポリブタジエンブロック1個あたりの数平均分子量=70,300
ポリブタジエン部分の水素添加率=98%以上
(以下、SEBS−2と略記)
数平均分子量=113,000
スチレン成分の合計含有量=60重量%
ポリスチレンブロック1個あたりの数平均分子量=33,900
ポリブタジエンブロック1個あたりの数平均分子量=45,200
ポリブタジエン部分の水素添加率=98%以上
導電性カーボンブラック(以下、KBと略記)商品名:ケッチェンブラックEC−600JD
(ケッチェンブラックインターナショナル社製)
(E)相溶化剤
無水マレイン酸(三菱化学(株)製)
(測定方法)
以下に、低温での面衝撃特性の測定方法について述べる。
得られた樹脂組成物ペレットを、東芝IS−80EPN成形機(シリンダー温度を280℃、金型温度を80℃に設定)にて90mm×50mm、厚さ2.5mmの平板成形片を成形した。得られた成形片を−30℃の恒温槽中に少なくとも2時間放置し冷却した。冷却した成形片を恒温槽から取り出して直ぐに測定を行った。測定には、落錘グラフィックインパクトテスター((株)東洋精機製)を用い、ホルダ径φ40mm、ストライカー径12.7mm、ストライカー重量6.5kgを使用し、高さ128cmから衝撃試験を行い、全吸収エネルギーを測定した。
押出機上流側に1カ所、下流側に1カ所の供給口を有する二軸押出機[ZSK−25:ウェルナー&フライデラー社製(ドイツ)]を用いて、シリンダー温度270℃設定下で、90重量部のポリアミドと10重量部の導電性カーボンブラックを溶融混練し、マスターバッチ(以下、PA/KB−MBと略記)を作製した。
続いて、同様の二軸押出機を用いて、シリンダー温度300℃に設定した条件下で、上流側供給口よりポリフェニレンエーテル、ブロック共重合体を供給し溶融混練した後、下流側供給口よりポリアミド、導電性カーボンブラックマスターバッチを供給して、樹脂組成物ペレットを作製した。得られた樹脂組成物ペレットを成形し、低温面衝撃を測定した。測定値を組成と共に表1に併記した。
表1より、樹脂組成物中に部分的に水素添加されたブロック共重合体を配合することで、低温での面衝撃特性を向上することが可能であった。
Claims (7)
- ポリアミド(A)50〜90重量部およびポリフェニレンエーテル(B)10〜50重量部の合計100重量部に対して、少なくとも1個のスチレンブロックと少なくとも1個のブタジエンブロックからなるブロック共重合体(C)の2種類以上の混合物1〜35重量部からなる組成物であって、ブタジエン部の全水添率が20%以上80%未満、かつ水添されたビニル結合含量が10〜50重量%、水添された1、4結合含量が10〜30重量%であるブタジエン部二重結合を選択的に部分水添したブロック共重合体(C1)を、(C)成分中10〜90重量%、ブタジエン部の全水添率が98%以上である2種類以上のポリスチレン−水素添加ポリブタジエン−ポリスチレンブロック共重合体(C2)を、(C)成分中90〜10重量%の割合で含むことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
- (C1)成分が、スチレンブロック含量10〜40重量%およびブタジエンブロック含量60〜90重量%であり、かつブタジエンブロックのビニル結合含量が10〜50重量%であるポリスチレン−ポリブタジエンブロック共重合体を選択的に部分水添したブロック共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- (C)成分が、少なくとも2個のスチレンブロックと少なくとも1個のブタジエンブロックからなるブロック共重合体の2種類以上の混合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 組成物中の(C)成分のスチレンブロックの数平均分子量が5,000以上30,000未満であり、かつ、ブタジエンブロックの数平均分子量が50,000以上100,000未満であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- (C)成分が、数平均分子量120,000未満のブロック共重合体のみから構成される混合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 導電性材料(D)を、(A)〜(C)成分の合計100重量部に対して3重量部未満の量で含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とする射出成形体。
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