JP5637600B2 - 樹脂複合材料 - Google Patents
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−(CH2−CHX)− (1)
(式(1)中、Xはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基またはピレニル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)
で表されるビニル芳香族モノマー単位と、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルピリジン類、無水マレイン酸、マレイミド類およびビニルイミダゾール類からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される極性モノマー単位とを含有する芳香族ビニル共重合体とを備えており、原料黒鉛粒子、前記芳香族ビニル共重合体、過酸化水素化物、及び溶媒を含有する混合物に粉砕処理を施した後、前記溶媒を除去することによって得られる微細化黒鉛粒子、ならびに、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族系ポリマーを含有することを特徴とするものである。
先ず、本発明にかかる微細化黒鉛粒子について説明する。本発明にかかる微細化黒鉛粒子は、板状黒鉛粒子と、この板状黒鉛粒子に吸着した芳香族ビニル共重合体とを備えるものである。
−(CH2−CHX)− (1)
(式(1)中、Xはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基またはピレニル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)
で表されるビニル芳香族モノマー単位と他のモノマー単位とを含有するものである。
次に、本発明にかかる芳香族系ポリマーについて説明する。本発明にかかる芳香族系ポリマーは、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種のポリマーである。
本発明の樹脂複合材料は、前記微細化黒鉛粒子と、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族系ポリマーとを含有するものである。このように、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を含有させることによって、前記芳香族系ポリマーに、高い耐熱性を維持しながら、高い剛性と高い電気伝導性を付与することが可能となる。
スチレン(ST)36g、N−フェニルマレイミド(PM)4g、アゾビスイソブチロニトリル100mg、およびトルエン50mlを混合し、窒素雰囲気下、85℃で10時間重合反応を行なった。放冷後、クロロホルム−ヘキサンを用いて再沈殿により精製し、27gのST−PM(90:10)ランダム共重合体を得た。このST−PM(90:10)ランダム共重合体の数平均分子量(Mn)を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(カラム:Shodex GPC K−805LおよびShodex GPC K−800RL(ともに、昭和電工(株)製)、溶離液:クロロホルム)により測定し、標準ポリスチレンで換算したところ、5.3×104であった。
ポリスチレン(PS、アルドリッチ社製、数平均分子量1×105)900mgと調製例1で得られた微細化黒鉛粒子(G1)100mgとをクロロホルム10mlに添加し、撹拌によりポリスチレンを溶解させるとともに微細化黒鉛粒子を分散させ、得られた分散液に室温で30分間の超音波処理(出力:250W)を施した。次いで、分散液10mlを直径10cmのシャーレにキャストし、クロロホルムを除去してPS−G1樹脂複合材料を得た。このPS−G1樹脂複合材料にホットプレスを用いて150℃で5MPaのプレス処理を1分間施した。これら一連の操作(キャスト−プレス)を5回繰り返して、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS−G1(90:10)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレン(PS)の量を800mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を200mgに変更した以外は実施例1と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS−G1(80:20)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレン(PS)の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例1と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS−G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレン(PS)の量を500mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を500mgに変更した以外は実施例1と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS−G1(50:50)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレン(PS)の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例1と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS−G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレン(PS)の量を300mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を700mgに変更した以外は実施例1と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS−G1(30:70)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレン(PS)の量を200mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を800mgに変更した以外は実施例1と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS−G1(20:80)樹脂複合材料を得た。
調製例1で得られた微細化黒鉛粒子(G1)1000mgをクロロホルム10mlに添加し、撹拌により微細化黒鉛粒子を分散させ、得られた分散液に室温で30分間の超音波処理(出力:250W)を施した。次いで、分散液10mlを直径10cmのシャーレにキャストし、クロロホルムを除去して微細化黒鉛粒子を得た。この微細化黒鉛粒子にホットプレスを用いて150℃で5MPaのプレス処理を1分間施した。これら一連の操作(キャスト−プレス)を5回繰り返して、G1黒鉛粒子材料を得た。
ポリスチレン(PS、アルドリッチ社製、数平均分子量1×105)1000mgをクロロホルム10mlに添加し、撹拌によりポリスチレンを溶解させ、得られた溶液に室温で30分間の超音波処理(出力:250W)を施した。次いで、溶液10mlを直径10cmのシャーレにキャストし、クロロホルムを除去してポリスチレンを得た。このポリスチレンにホットプレスを用いて150℃で5MPaのプレス処理を1分間施した。これら一連の操作(キャスト−プレス)を5回繰り返して、PS樹脂材料を得た。
前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、黒鉛粒子(日本黒鉛工業(株)製「EXP−P」、粒子径1mm以下)200mgを用いた以外は実施例2と同様にして、PS−EXP−P(80:20)樹脂複合材料を得た。
前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、黒鉛粒子(日本黒鉛工業(株)製「UP−15N」、粒子径15μm)200mgを用いた以外は実施例2と同様にして、PS−UP−15N(80:20)樹脂複合材料を得た。
前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、カーボンブラック(三菱化学(株)製「MCF−1000」、粒子径18nm)200mgを用いた以外は実施例2と同様にして、PS−MCF(80:20)樹脂複合材料を得た。
前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、カーボンファイバー(日本グラファイトファイバー(株)製、商品名「グラノックCF15M」(直径9.5μm、長さ200μm)、商品名「グラノックCF03S」(直径9.1μm、長さ400μm)、または商品名「グラノックCF03Z」(直径10μm、長さ240μm))200mgを用いた以外は実施例2と同様にして、各商品名のカーボンファイバーについて、それぞれPS−CF(80:20)樹脂複合材料を得た。
前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、カーボンナノチューブ(昭和電工(株)製、商品名「VGCF」(外径150nm、長さ10〜20μm)、商品名「VGCF−X」(外径10〜15nm、長さ3μm)、または商品名「VGCF−S」(外径100nm、長さ10μm))200mgを用いた以外は実施例2と同様にして、各商品名のカーボンナノチューブについて、それぞれPS−VGCF(80:20)樹脂複合材料を得た。
前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、ガラス繊維(セントラル硝子(株)製、商品名「ECS03−615」(直径9μm、長さ3mm)または商品名「ECS03−631K」(直径13μm、長さ3mm))200mgを用いた以外は実施例2と同様にして、各商品名のガラス繊維について、それぞれPS−ECS(80:20)樹脂複合材料を得た。
実施例1〜7で調製したPS−G1樹脂複合材料、比較例2で調製したPS樹脂材料、または比較例3〜8で調製した各種樹脂複合材料をプレス型に入れ、190℃、5MPaでプレス成形を行い、長さ30mm、幅5mm、厚さ0.5mmの試験片を得た。一方、比較例1で調製したG1黒鉛粒子材料については、流動性がなく、試験片の作製が困難であった。
前記試験片の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。図5〜6には、実施例2で調製したPS−G1樹脂複合材料および比較例3で調製したPS−EXP−P樹脂複合材料からそれぞれ作製した試験片の断面のSEM写真を示す。
ポリスチレンの代わりにポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)(PPE、アルドリッチ社製、数平均分子量5×104)900mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE−G1(90:10)樹脂複合材料を得た。
ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)(PPE)の量を800mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を200mgに変更した以外は実施例8と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE−G1(80:20)樹脂複合材料を得た。
ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)(PPE)の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例8と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE−G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)(PPE)の量を500mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を500mgに変更した以外は実施例8と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE−G1(50:50)樹脂複合材料を得た。
ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)(PPE)の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例8と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE−G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)(PPE)の量を300mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を700mgに変更した以外は実施例8と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE−G1(30:70)樹脂複合材料を得た。
ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)(PPE)の量を200mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を800mgに変更した以外は実施例8と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE−G1(20:80)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレンの代わりに、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)(PPE、アルドリッチ社製、数平均分子量5×104)1000mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は比較例2と同様にして、PPE樹脂材料を得た。
実施例8〜14で調製したPPE−G1樹脂複合材料、または比較例9で調製したPPE樹脂材料をプレス型に入れ、300℃、5MPaでプレス成形を行い、長さ30mm、幅5mm、厚さ0.5mmの試験片を得た。
ポリスチレン(PS、アルドリッチ社製、数平均分子量1×105)300mgとポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)(PPE、アルドリッチ社製、数平均分子量5×104)700mgとを混合してクロロホルム10mgに溶解させ、得られた溶液をシャーレにキャストして25℃で乾燥した後、真空乾燥を施してPS30PPE70樹脂組成物を得た。
PS30PPE70樹脂組成物の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例15と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS30PPE70−G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
PS30PPE70樹脂組成物の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例15と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS30PPE70−G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレンの量を500mgに、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)の量を500mgに変更した以外は実施例15と同様にして、PS50PPE50樹脂組成物を得た。
PS50PPE50樹脂組成物の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例18と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS50PPE50−G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
PS50PPE50樹脂組成物の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例18と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS50PPE50−G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレンの量を700mgに、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)の量を300mgに変更した以外は実施例15と同様にして、PS70PPE30樹脂組成物を得た。
PS70PPE30樹脂組成物の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例21と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS70PPE30−G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
PS70PPE30樹脂組成物の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例21と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS70PPE30−G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
ポリスチレンの代わりに、実施例15と同様にして調製したPS30PPE70樹脂組成物1000mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は比較例2と同様にして、PS30PPE70樹脂材料を得た。
ポリスチレンの代わりに、実施例18と同様にして調製したPS50PPE50樹脂組成物1000mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は比較例2と同様にして、PS50PPE50樹脂材料を得た。
ポリスチレンの代わりに、実施例21と同様にして調製したPS70PPE30樹脂組成物1000mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は比較例2と同様にして、PS70PPE30樹脂材料を得た。
実施例15〜22で調製した各種樹脂複合材料、または比較例10〜12で調製した各種樹脂材料をプレス型に入れ、300℃、5MPaでプレス成形を行い、長さ30mm、幅5mm、厚さ0.5mmの試験片を得た。
Claims (5)
- 水酸基、カルボキシル基およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基が表面に結合している板状黒鉛粒子と、前記官能基を介して前記板状黒鉛粒子に吸着した、下記式(1):
−(CH2−CHX)− (1)
(式(1)中、Xはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基またはピレニル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)
で表されるビニル芳香族モノマー単位と、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルピリジン類、無水マレイン酸、マレイミド類およびビニルイミダゾール類からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される極性モノマー単位とを含有する芳香族ビニル共重合体とを備えており、原料黒鉛粒子、前記芳香族ビニル共重合体、過酸化水素化物、及び溶媒を含有する混合物に粉砕処理を施した後、前記溶媒を除去することによって得られる微細化黒鉛粒子、ならびに
ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族系ポリマー
を含有することを特徴とする樹脂複合材料。 - 前記微細化黒鉛粒子の含有量が0.1〜80質量%であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂複合材料。
- 前記芳香族系ポリマーが、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの混合物であり、
前記混合物中のポリスチレン含有量が20〜80質量%であることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂複合材料。 - 40℃における貯蔵弾性率が2GPa以上であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の樹脂複合材料。
- 表面の単位長さ当たりの電気抵抗が104Ω/cm以下であることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の樹脂複合材料。
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