JP5624421B2 - ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献3及び4に記載のポリカーボネート樹脂組成物に用いられるプロピレン系重合体はスラリー重合法により製造されたものに制限されており、気相重合法により製造されたプロピレン系重合体を用いると、ポリカーボネートの分子量が低下し、衝撃強度や伸びの著しく劣るものしか得られない。
この点に関して、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、気相重合法は一般的に洗浄工程を有していないため、従来の気相重合法により製造されたプロピレン系重合体には、残触媒や中和剤等の不純物が多く残存していたことがわかった。そして、本発明者らは、これら不純物がポリカーボネートを分解してポリカーボネートの分子量を低下させること、特に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等のアンモニウム塩やアミン塩の存在下ではポリカーボネートの分解がポリオレフィンとの相溶化に必要な量以上に進行してしまうことを見出した。
また、本発明者らが更に鋭意検討を重ねた結果、気相重合法等により製造されたポリオレフィン系樹脂に残存する不純物を無害化するために、酸化防止剤等の安定剤を、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂及びTMAH等と共に投入して溶融混練した場合には、酸化防止剤がTMAH等を不活性化してしまい、TMAH等が相溶化成分の生成を促進する機能を発揮することができなくなり、相溶化成分の生成量が少なくなり成形後の層状剥離や、衝撃強度の低下を招くことを見出した。
本発明は、このような知見に基づき、完成に至ったものである。
[1]工程(1):(A)芳香族ポリカーボネート樹脂、(B)エポキシ基又はグリシジル基を含有するポリオレフィン系樹脂及び/又はポリオレフィン系エラストマー、並びに(C)脂肪族アミン塩、芳香族アミン塩、アンモニウムヒドロキシド、ヒドロキシアンモニウム塩及び4級ホスホニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を押出機で溶融混練して反応させ、相溶化成分を含む中間生成物を製造する工程、及び
工程(2):前記押出機から前記(C)成分反応後の揮発分を除去した後、工程(1)で得られた中間生成物に、(D)ポリオレフィン系樹脂[ただし、前記(B)成分のポリオレフィン系樹脂を除く]及び(E)リン含有酸化防止剤を投入して溶融混練する工程
を含む、ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
[2]前記押出機が、供給口を2個以上有するベント付き押出機であり、ベントの上流側の供給口から前記(A)〜(C)成分を投入して溶融混練し、ベントから前記(C)成分反応後の揮発分を除去した後、ベントの下流側の供給口から前記(D)及び(E)成分を投入して溶融混練する、上記[1]に記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
[3]前記(D)及び(E)成分と共に(F)リン系難燃剤を投入して溶融混練する、上記[1]又は[2]に記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
[5]前記(A)、(B)及び(D)成分からなる樹脂成分100質量部に対して、前記(E)成分0.005〜1質量部を含む、上記[4]に記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
[6]前記(A)、(B)及び(D)成分からなる樹脂成分100質量部に対して、前記(F)成分1〜25質量部を含む、上記[5]に記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
[7]前記(A)芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が15000〜35000である、上記[1]〜[6]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
[8]前記(B)エポキシ基又はグリシジル基を含有するポリオレフィン系樹脂及び/又はポリオレフィン系エラストマーにおけるエポキシ基又はグリシジル基の含有量が1〜18質量%である、上記[1]〜[7]のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
[9]上記[1]〜[8]のいずれかに記載の製造方法により得られるポリカーボネート樹脂組成物。
[10]上記[9]に記載のポリカーボネート樹脂組成物を射出成形してなる成形体。
工程(1):(A)芳香族ポリカーボネート樹脂、(B)エポキシ基又はグリシジル基を含有するポリオレフィン系樹脂及び/又はポリオレフィン系エラストマー、並びに(C)脂肪族アミン塩、芳香族アミン塩、アンモニウムヒドロキシド、ヒドロキシアンモニウム塩及び4級ホスホニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を押出機で溶融混練して反応させ、相溶化成分を含む中間生成物を製造する工程。
工程(2):前記押出機から前記(C)成分反応後の揮発分を除去した後、工程(1)で得られた中間生成物に、(D)ポリオレフィン系樹脂[ただし、前記(B)成分のポリオレフィン系樹脂を除く]及び(E)リン含有酸化防止剤を投入して溶融混練する工程。
工程(1)は、(A)〜(C)成分を押出機で溶融混練して反応させ、相溶化成分を含む中間生成物を製造する工程である。
具体的には、(A)〜(C)成分を押出機で溶融混練して反応させることで、まず、(A)成分である芳香族ポリカーボネート樹脂が、(C)成分である脂肪族アミン塩等によって分解され、末端にヒドロキシル基を有するポリカーボネート(以下、「PC−OH」ともいう)が製造される。ここで、(C)成分はポリカーボネートの分解剤として作用する。次いで、このPC−OHに対して、(C)成分によって反応性が高められた(B)成分であるエポキシ基又はグリシジル基を含有するポリオレフィン系樹脂及び/又はポリオレフィン系エラストマーが反応し、ポリオレフィン系樹脂及び/又はポリオレフィン系エラストマーとの相溶化成分が形成された芳香族ポリカーボネート樹脂(中間生成物)が製造される。
工程(2)は、前記押出機から前記(C)成分反応後の揮発分を除去した後、工程(1)で得られた相溶化成分を含む中間生成物に、(D)ポリオレフィン系樹脂及び(E)リン含有酸化防止剤を投入して溶融混練する工程である。また、必要により、(D)及び(E)成分と共に(F)リン系難燃剤を投入してもよい。
また、(E)成分であるリン含有酸化防止剤を工程(1)で投入すると、(C)成分である脂肪族アミン塩等を失活してしまい、(C)成分が相溶化生成の促進剤としての機能を発揮することができなくなる。
そのため、本発明では、工程(1)において(A)〜(C)成分を押出機で溶融混練して反応させて、ポリオレフィン系樹脂及び/又はポリオレフィン系エラストマーとの相溶化成分が形成された芳香族ポリカーボネート樹脂(中間生成物)を製造した後に、(D)及び(E)成分を投入して溶融混練する。これにより、(D)成分に含まれる残触媒などの不純物によって相溶化成分の製造が阻害されることがなく、衝撃強度に優れ、成形後に層状剥離しにくいポリカーボネート樹脂組成物を製造することができる。
図1に示される押出機1はベント式押出機であり、2個の供給口(ホッパー)A及びBを備えている。シリンダー2の中間部にベント3が設けられており、ベント3の上流側に供給口A、ベントの下流側に供給口Bが形成されている。シリンダー2の内部にはスクリュー(図示せず)が収容されており、スクリューは駆動装置(図示せず)により回転し、供給口から投入された材料を混練押出する。スクリューの本数は特に限定されず、単軸押出機でも二軸押出機でもよい。シリンダー2の末端には出口が設けられており、出口にはダイが取り付けられていてもよい。
スクリューの回転数は、特に限定されないが、通常50〜500rpmが適当である。また、溶融混練時の温度は、通常220〜320℃が適当である。
[(A)芳香族ポリカーボネート樹脂]
本発明における(A)成分である芳香族ポリカーボネート樹脂としては、2価フェノールとカーボネート前駆体との反応により製造される種々の芳香族ポリカーボネートを用いることができる。
特に、好ましい2価フェノールとしては、ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン系、特にビスフェノールA又はビスフェノールAを主原料としたものである。
(ηsp)/C=[η]+0.45×[η]2C
[η]=1.23×10-5M0.83
([η]は極限粘度、Cはポリマー濃度、Mは粘度平均分子量を示す。)
(B)成分におけるポリオレフィン系樹脂は、例えばエポキシ基又はグリシジル基を有するオレフィンの単独重合体、あるいはオレフィンとエポキシ基又はグリシジル基を有する不飽和単量体との共重合体、オレフィン重合体に対してエポキシ基又はグリシジル基を有する不飽和単量体を共重合したものであってもよく、このような共重合体はグラフト共重合体、ランダム共重合体、あるいはブロック共重合体であってもよい。
本発明における(C)成分は、脂肪族アミン塩、芳香族アミン塩、アンモニウムヒドロキシド、ヒドロキシアンモニウム塩及び4級ホスホニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも1種である。この(C)成分は、(A)成分である芳香族ポリカーボネート樹脂の分解を促進し、(B)成分であるエポキシ基又はグリシジル基を含有するポリオレフィン系樹脂及び/又はポリオレフィン系エラストマーの反応性を高め、ポリカーボネート分解物と(B)成分とからなる相溶化成分の生成量を増加することにより、(A)、(B)及び(D)成分の樹脂の相溶性を高め、機械的強度や剥離強度などを向上させるという機能を奏する。
脂肪族アミン塩及び芳香族アミン塩としては、特に限定されないが、例えば一般式R1R2R3N・1/nA1で表される化合物を用いることができる。式中、R1〜R3は、各々独立して水素原子、脂肪族基又は芳香族基を示す(ただし、R1〜R3すべてが同時に水素原子を示すことはない。)。具体的には、脂肪族アミン塩の場合、R1〜R3は、各々独立して水素原子又は脂肪族基を示す(ただし、R1〜R3すべてが同時に水素原子を示すことはない。)。芳香族アミン塩の場合、R1〜R3は、各々独立して水素原子、脂肪族基又は芳香族基を示す(ただし、R1〜R3の少なくとも1つは芳香族基を示す。)。A1は酸を表し、例えば塩酸、硫酸、硝酸、塩素酸、過塩素酸、酢酸、モノアルキル硫酸、スルホン酸化合物などである。nは、酸A1のアニオンの価数であり、例えば塩酸の場合はn=1、硫酸の場合はn=2である。
アンモニウムヒドロキシドとしては、特に限定されないが、例えば一般式R4R5R6R7N+・OH-で表される化合物を用いることができる。式中、R4〜R7は、各々独立して水素原子、又は炭素数1〜5の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示す(ただし、R4〜R7すべてが同時に水素原子を示すことはない。)。
アンモニウムヒドロキシドの具体例としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−プロピルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピルアンモニウムヒドロキシド等を挙げることができる。
ヒドロキシルアミン塩としては、特に限定されないが、例えば一般式R8R9NOH・1/mA2で表される化合物を用いることができる。式中、R8及びR9は、各々独立して水素原子、又は炭素数1〜5の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示す(ただし、R8及びR9が同時に水素原子を示すことはない。)。A2は酸を示し、mは酸A2のアニオンの価数である。
ヒドロキシルアミン塩の具体例としては、塩酸メチルヒドロキシルアミン、塩酸エチルヒドロキシルアミン、塩酸n−プロピルヒドロキシルアミン、塩酸イソプロピルヒドロキシルアミン、塩酸ジメチルヒドロキシルアミン、塩酸ジエチルヒドロキシルアミン等を挙げることができる。また、これらのヒドロキシルアミン塩における塩酸を他の酸、例えば硫酸、硝酸、酢酸、モノアルキル硫酸、スルホン酸化合物等に置換したヒドロキシルアミン塩等を挙げることができる。
4級ホスホニウム塩としては、特に限定されないが、例えば下記一般式(I)〜(III)のいずれかで表される化合物を用いることができる。
(PR4)+・(X2)- ・・・(I)
(PR4)+ 2・(Y2)2- ・・・(II)
〔(PR4)+O-〕n−P(=O)R”3-n ・・・(III)
上記一般式(I)〜(III)中、Rは有機基を示し、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基;シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基等のアリール基;ベンジル基等のアリールアルキル基等を示す。ただし、リン原子に結合する4つのRのうち少なくとも一つはアリール基である。4つのRは互いに同一でも異なっていてもよく、2つのRが結合して環構造を形成していてもよい。
上記一般式(II)中、Y2はCO3等の2価の対アニオンを示す(2個の1価の対アニオンの場合を含む)。
上記一般式(III)中、R”は炭化水素基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基又は水酸基を示し、R”が複数の場合、互いに同一でも異なっていてもよい。nは1〜3の整数を示す。
本発明における(D)成分であるポリオレフィン系樹脂は、前記(B)成分のエポキシ基又はグリシジル基を有するポリオレフィン系樹脂以外のポリオレフィン系樹脂であり、ポリオレフィン系の樹脂としては、前述したエチレンやプロピレン、ブテンなどのオレフィン類を単独で重合したものやこれらを共重合した重合体が挙げられる。
本発明における(D)成分の配合量は、引張強度及び弾性率と流動性及び耐薬品性とのバランスの観点から、(A)、(B)及び(D)成分の合計量中、好ましくは3〜40質量%、より好ましくは5〜35質量%であり、更に好ましくは7〜30質量%である。
本発明における(E)成分であるリン含有酸化防止剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸およびこれらのエステル等が挙げられ、例えばホスファイト系酸化防止剤やホスホナイト系酸化防止剤等が挙げられる。
ホスファイト系酸化防止剤としては、具体的にはトリフェニルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト等の亜リン酸エステル化合物が挙げられる。
また、その他のリン酸エステルとしてトリブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクロルフェニルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェート等が挙げられる。
本発明においては、以上の(A)〜(E)成分の他に、必要に応じて、難燃性の向上のために(F)リン系難燃剤を配合することができる。
(F)成分であるリン系難燃剤としては、赤リンやリン酸エステル系の難燃剤が挙げられ、リン酸エステル系の難燃剤としては、リン酸エステルのモノマー、オリゴマー、ポリマーあるいはこれらの混合物からなるものがあり、具体的には、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、トリ(2−エチルヘキシル)ホスフェート、ジイソプロピルフェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート、トリナフチルホスフェート、ビスフェノールAビスホスフェート、ヒドロキノンビスホスフェート、レゾルシンビスホスフェート、レゾルシノール−ジフェニルホスフェート、トリオキシベンゼントリホスフェート等又はこれらの置換体、縮合物等が挙げられる。
上記リン酸エステル系難燃剤は、2価のフェノール類及びAr・OHで表される1価のフェノール類(Arはアリール基を示す)とオキシ塩化リンとの反応によって得られる。
また、本発明においては、上記(A)〜(F)成分以外に、本発明の目的を損なわない範囲で各種添加剤を配合することができる。添加剤としては、紫外線吸収剤、光安定剤、難燃助剤、着色剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、離型剤及び滑剤等が挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、耐衝撃性、曲げ強度、流動性及び耐薬品性に優れるため、射出成形によりこれらの特性が要求される自動車部品、電子機器や情報機器のハウジング等として好適に利用することができる。
なお、以下において、GMAはグリシジルメタクリレートを示す。また、MIはメルトインデックス(230℃、21.18N)を示す。
(A)芳香族ポリカーボネート樹脂
A−1:タフロンFN3000A[商品名、出光興産(株)製、粘度平均分子量(Mv)=29300]
A−2:タフロンFN2600A[商品名、出光興産(株)製、粘度平均分子量(Mv)=25400]
B−1:エチレン−GMA共重合体[住友化学(株)製、商品名:ボンドファーストE、GMA含有量=12質量%]
B−2:ポリプロピレン−GMAグラフト共重合体[ポリプロピレンとGMAと有機過酸化物とをブレンドした後、バッチ式混練にて溶融混練して製造した。GMA含有量=9質量%]
C−1:テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)[多摩化学(株)製、TMAH2.38%水溶液をTMAHの割合が(A)、(B)及び(D)成分の合計量100質量部に対して、表1の配合量になるよう調製]
D−1:ポリプロピレンブロック共重合体[気相重合法により製造した。MI=10g/10分]
D−2:ポリプロピレンブロック共重合体[気相重合法により製造した。MI=4g/10分]
D−3:ポリプロピレンブロック共重合体[スラリー重合法により製造した。MI=30g/10分]
E−1:ホスファイト系酸化防止剤[(株)ADEKA製、商品名:アデカスタブPEP−36]
E−2:ホスファイト系酸化防止剤[(株)ADEKA製、商品名:アデカスタブPEC]
F−1:ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)[大八化学工業(株)製、商品名:CR−741]
押出機として、供給口を2個有するベント付き二軸押出機((株)日本製鋼所製、商品名:TEX−44)を用い、設定温度を250℃とし、スクリュー回転数300rpm、吐出量100kg/時で溶融混練を行い、樹脂組成物のペレットを製造した。
実施例1〜4では、表1に示した組成及び配合量の(A)〜(C)成分を、ベントの上流側の供給口Aから投入して溶融混練し、次いで、表1に示した組成及び配合量の(D)〜(F)成分をベントの下流側の供給口Bから投入して溶融混練を行った。
比較例1及び2では、表1に示した組成及び配合量の(A)〜(E)成分を、ベントの上流側の供給口Aから投入して溶融混練を行った。比較例3では、表1に示した組成及び配合量の(A)〜(D)成分を、ベントの上流側の供給口Aから投入して溶融混練し、次いで、表1に示した組成及び配合量の(F)成分をベントの下流側の供給口Bから投入して溶融混練を行った。
(1)引張強さ・引張弾性率・引張伸び率(試験片厚さ3.0mm)
JIS K 7162に準拠
(2)アイゾット衝撃強度(ノッチ付き)(試験片厚さ3.0mm)
JIS K 7110に準拠
(3)高速落錘衝撃試験(試験片70×70×3mmの平板)
1/2インチRの撃芯、7m/secの衝撃速度で測定した。
破壊面が延性の場合を○とし、破壊面が脆性の場合を×として評価した。
(4)表面剥離
試験片の180度折り曲げを5回実施し、試験片に剥離現象が生じているかどうかを、目視にて観察した。なお、細かなシワも剥離と判断した。
剥離が観察されない場合を○とし、少しでも剥離が観察されたものを×として評価した。
これに対し、前段で(A)〜(C)成分を投入し、後段で(D)〜(F)成分を投入して溶融混練した実施例1〜4では、気相重合法で製造されたポリオレフィンを用いても、衝撃強度に優れ、成形後に層状剥離しにくいポリカーボネート樹脂組成物を製造することができた。
Claims (8)
- 工程(1):(A)芳香族ポリカーボネート樹脂、(B)エポキシ基又はグリシジル基を含有するポリオレフィン系樹脂及び/又はポリオレフィン系エラストマー、並びに(C)脂肪族アミン塩、芳香族アミン塩、アンモニウムヒドロキシド、ヒドロキシアンモニウム塩及び4級ホスホニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を押出機で溶融混練して反応させ、相溶化成分を含む中間生成物を製造する工程、及び
工程(2):前記押出機から前記(C)成分反応後の揮発分を除去した後、工程(1)で得られた中間生成物に、(D)ポリオレフィン系樹脂[ただし、前記(B)成分のポリオレフィン系樹脂を除く]及び(E)リン含有酸化防止剤を投入して溶融混練する工程
を含む、ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法であって、
前記(A)成分50〜94質量%、前記(B)成分1〜30質量%、及び前記(D)成分3〜40質量%からなる樹脂成分100質量部に対して、前記(C)成分0.001〜1質量部及び前記(E)成分0.005〜1質量部を含むポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。 - 前記押出機が、供給口を2個以上有するベント付き押出機であり、ベントの上流側の供給口から前記(A)〜(C)成分を投入して溶融混練し、ベントから前記(C)成分反応後の揮発分を除去した後、ベントの下流側の供給口から前記(D)及び(E)成分を投入して溶融混練する、請求項1に記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
- 前記(D)及び(E)成分と共に(F)リン系難燃剤を投入して溶融混練する、請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
- 前記(A)、(B)及び(D)成分からなる樹脂成分100質量部に対して、前記(F)成分1〜25質量部を含む、請求項3に記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
- 前記(A)芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が15000〜35000である、請求項1〜4のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
- 前記(B)エポキシ基又はグリシジル基を含有するポリオレフィン系樹脂及び/又はポリオレフィン系エラストマーにおけるエポキシ基又はグリシジル基の含有量が1〜18質量%である、請求項1〜5のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法により得られるポリカーボネート樹脂組成物。
- 請求項7に記載のポリカーボネート樹脂組成物を射出成形してなる成形体。
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