JP5660892B2 - 耐衝撃性改良充填ポリカーボネート組成物の製造方法 - Google Patents

耐衝撃性改良充填ポリカーボネート組成物の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、耐衝撃性改良ポリカーボネート組成物の製造方法およびカーボンナノチューブ充填成形組成物であって、配合中のポリカーボネートの分子量の低減が先行技術で知られている方法に対して改良されるものに関する。
WO−A 2001/92381は、CNT凝集物の流体力学的装入によるポリマーマトリクスへの導入方法を記述している。このようにして凝集物のブレークアップ(breaking up)が行われる。
WO−A 2003/079375は、カーボンナノチューブの添加によって機械的にかつ電気的に改良された特性を示すポリマー材料を請求項に記載している。このカーボンナノチューブは洗浄によって触媒残留物および触媒補助物が取り除かれている。溶融物への混入によるそのような強化材料の製造方法もまた請求項に記載されている。
WO−A 2005/015574は、有機ポリマーおよび、ロープ様凝集物を形成しかつ少なくとも0.1%の不純物を含むカーボンナノチューブ(以下、「カーボンナノチューブ」または「CNT」という。)を含む組成物を開示している。これらの組成物は、電気抵抗の低減および最小ノッチ付き衝撃強さが認められる。CNTの混和方法であって、高い剪断力が適用される方法、およびマスターバッチを使用する方法もまた開示されている。
US 5591382 Aは、カーボンファイバーであって、その少なくともいくらかが凝集物の形態で存在するカーボンファイバーを含むポリマー組成物を開示している。これらの凝集物は、サイズ35μmを超えない。これらの組成物は、最小ノッチ付き衝撃強さと共に電気抵抗の低減が認められる。カーボンファイバーの凝集物が剪断力を使用する混和プロセスによってブレークアップされるポリマー組成物も開示している。
US 6265466 B1は、電磁遮蔽を提供するポリマー材料およびCNTで構成されるポリマー組成物、およびその製造方法を開示している。このプロセスは、CNTを配向させるための、例えば押出における、剪断力の使用を伴う。
JP−A 2006−083195は、CNTおよびポリオレフィンを含むポリカーボネート組成物を開示している。まず最初にポリオレフィンをCNTと混合し、次にポリカーボネートを添加するそれらの製造方法が請求項に記載されている。
従って、本発明の目的は、耐衝撃性改良ポリカーボネート組成物およびカーボンナノチューブ(以下、「CNT」または「繊維状グラファイト材料」という。)が充填された成形組成物であって、配合中のポリカーボネートの分子量の低減が先行技術で知られている方法に対して改良されているものの製造方法を提供することである。
意外なことに、配合中にポリカーボネートの分解反応によって引き起こされるポリカーボネートの分子量の低減が本発明による方法であって
(i) 第1工程において、CNT(成分C)を二軸押出機においてゴム含有ビニルコポリマー(成分B)および/またはゴムフリーのビニルコポリマー(成分D)と混合してCNTマスターバッチを得ること、
(ii) 第2工程において、第1工程からのCNTマスターバッチを二軸押出機において芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネート(成分A)および任意に追加量のBおよびDおよび要すれば添加剤(成分E)と混合すること、
を特徴とする方法によって減らされることがわかった。
好ましい態様において、第1工程は、温度240〜300℃、特に好ましくは260〜290℃において行われる。成分Cと、成分BとDとの重量部の合計と、の重量部の比は、好ましくは2:98〜25:75、特に好ましくは5:95〜20:80である。成分C、Bおよび/またはDは、同時にまたは連続的に、特に好ましくは同時に、二軸押出機に導入される。生じる材料は、好ましくは、第1工程後にグラニュール化される。
好ましい態様において、第2工程は、温度240〜300℃、特に好ましくは250〜280℃において行われる。成分、CNTマスターバッチ、Aおよび要すれば追加量のBおよびDおよび要すればEは、同時にまたは連続的に、特に好ましくは同時に添加される。
一般的に、混合は、本発明による方法の工程1および2において、先行技術による常套の速度および処理量で行われ、これらの特徴速度および処理量は本発明を限定しない。
本発明は、更に、
(i) ゴム含有ビニルコポリマー(成分B)および/またはゴムフリーのビニルコポリマー(成分D)、
(ii) 芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネート(成分A)、
(iii) カーボンナノチューブ(成分C)
を含む組成物であって、成分Aの平均分子量(M)が、成分AおよびBおよび/またはDを含み、成分Cを含まない対応組成物の成分Aの平均分子量(M)の95%〜100%であることを特徴とする組成物も提供する。
好ましい態様において、これらの組成物は、
A) 成分A、30〜94重量部、好ましくは49〜73重量部、
B) 成分B、5〜30重量部、好ましくは10〜20重量部、
C) 成分C、1〜10重量部、好ましくは2〜6重量部、および
D) 成分D、0〜30重量部、好ましくは15〜25重量部
を含み、ここで、重量部という表現は、いずれの場合も、A+B+C+Dの重量部の合計ベースであり、成分A+B+C+Dの重量部の合計が100に標準化されている。
成分A
本発明による成分Aによる好適な芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネートは、文献で知られているかまたは文献で知られている方法によって製造可能である(芳香族ポリカーボネートの製造に関しては、例えば、Schnell,“Chemistry and Physics of Polycarbonates”,Interscience Publishers 1964年、およびDE−AS 1 495 626、DE−A 2 232 877、DE−A 2 703 376、DE−A 2 714 544、DE−A 3 000 610、DE−A 3 832 396参照。芳香族ポリエステルカーボネートの製造に関しては、例えば、DE−A 3 077 934参照。)。
芳香族ポリカーボネートの製造は、例えば、ジフェノールと、炭酸ハロゲン化物、好ましくはホスゲン、および/または芳香族ジカルボン酸二ハロゲン化物、好ましくはベンゼンジカルボン酸二ハロゲン化物と、を相界面法によって、要すれば連鎖停止剤、例えばモノフェノールを使用し、要すれば三官能性以上の分枝剤、例えばトリフェノールもしくはテトラフェノールを使用して、反応させることによって行われる。溶融重合法を使用してジフェノールと、例えばジフェニルカーボネートと、を反応させることによる製造も同様に可能である。
芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネートの製造に関するジフェノールは、好ましくは、式(I)
Figure 0005660892
(式中、
A は、単結合、C〜Cアルキレン、C〜Cアルキリデン、C〜Cシクロアルキリデン、−O、−SO、−CO、−S、−SO、C〜C12アリーレンであって、任意にヘテロ原子を含んでいてもよい別の芳香環が縮合していてもよいもの、または式(II)もしくは(III)
Figure 0005660892
の基であり、
Bは、それぞれ、C〜C12−アルキル、好ましくはメチル、ハロゲン、好ましくは塩素および/または臭素であり、
xは、それぞれ、互いに独立して、0、1または2であり、
pは、1または0であり、かつ、
およびRは、それぞれのXに関して個々に選択され、互いに独立して、水素またはC〜C−アルキル、好ましくは水素、メチルまたはエチルであり、
は、炭素であり、かつ、
mは、4〜7の整数、好ましくは4または5であり、但し、少なくとも一つの原子Xにおいて、RとRは同時にアルキルである。)
のジフェノールである。
好ましいジフェノールは、ヒドロキノン、レソルシノール、ジヒドロキシジフェノール、ビス−(ヒドロキシフェニル)−C〜C−アルカン、ビス−(ヒドロキシフェニル)−C〜C−シクロアルカン、ビス−(ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス−(ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス−(ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス−(ヒドロキシフェニル)スルホンおよびα,α−ビス(ヒドロキシフェニル)ジイソプロピル−ベンゼンおよびそれらの核臭素化および/または核塩素化誘導体である。
特に好ましいジフェノールは、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、ビスフェノールA、2,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキサン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホンおよびそれらの二−および四臭素化または塩素化誘導体、例えば2,2−ビス−(3−クロロ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、2,2−ビス−(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパンまたは2,2−ビス−(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパンである。2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン(ビスフェノールA)が特に好ましい。ジフェノールは単独で用いられても任意の混合物として用いられてもよい。ジフェノールは文献で既知であるかまたは文献で既知の方法によって得られる。
熱可塑性芳香族ポリカーボネートの製造に好適な連鎖停止剤は、例えば、フェノール、p−クロロフェノール、p−tert−ブチルフェノールまたは2,4,6−トリブロモフェノール、および更に長鎖アルキルフェノール、例えば4−[2−(2,4,4−トリメチルペンチル)]−フェノール、DE−A 2842005に記載の4−(1,3−テトラメチルブチル)−フェノールまたはアルキル置換基中に全部で8〜20個の炭素原子を有するモノアルキルフェノールもしくはジアルキルフェノール、例えば3,5−ジ−tert−ブチルフェノール、p−iso−オクチルフェノール、p−tert−オクチルフェノール、p−ドデシルフェノールおよび2−(3,5−ジメチルヘプチル)−フェノールおよび4−(3,5−ジメチルヘプチル)−フェノールである。用いられる連鎖停止剤の量は、それぞれ、一般的に、用いられる特定のジフェノールのモルの合計に対して、0.5mol%〜10mol%である。
熱可塑性芳香族ポリカーボネートの平均重量平均分子量(M、例えば、GPC、超遠心法または散乱光測定によって測定される。)は、10,000〜200,000g/mol、好ましくは15,000〜80,000g/mol、特に好ましくは24,000〜32,000g/molである。
熱可塑性芳香族ポリカーボネートは既知の方法で、好ましくは用いられるジフェノールの合計に対して0.05〜2.0mol%の三官能性以上の化合物(例えば、三以上のフェノール性基を有する化合物)の混和によって、分枝されうる。
ホモポリカーボネートとコポリカーボネートの両方が好適である。本発明による成分Aのコポリカーボネートの製造に、ヒドロキシアリールオキシ末端基を有するポリジオルガノシロキサンを、用いられるジフェノールの総量に対して1〜25wt.%、好ましくは2.5〜25wt.%使用することもまた可能である。これらは既知であり(US 3419634)、文献で知られている方法によって製造される。ポリジオルガノシロキサンを含むコポリカーボネートの製造は、DE−A 3334782に記述されている。
好ましいポリカーボネートは、ビスフェノールAホモポリカーボネートに加えて、ビスフェノールAと、好ましいかまたは特に好ましいと言及した別のジフェノール、特に2,2−ビス−(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、ジフェノールのモルの合計に対して15mol%以下とのコポリカーボネートである。
芳香族ポリエステルカーボネートの製造に関する芳香族ジカルボン酸二ハロゲン化物は、好ましくは、イソフタル酸、テレフタル酸、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸およびナフタレン−2,6−ジカルボン酸の二酸二塩化物である。
イソフタル酸の二酸二塩化物とテレフタル酸の二酸二塩化物との1:20〜20:1の比の混合物が特に好ましい。
更に、炭酸ハロゲン化物、好ましくはホスゲン、をポリエステルカーボネートの製造における二官能性酸誘導体として使用する。
芳香族ポリエステルカーボネートの製造に関する可能な連鎖停止剤は、既に言及したモノフェノールに加えて、更に、それらのクロロ炭酸エステル並びに芳香族モノカルボン酸の酸塩化物であって、任意にC〜C22−アルキル基によって、または、ハロゲン原子によって置換されていてもよいもの、並びに脂肪族C〜C22−モノカルボン酸塩化物である。
連鎖停止剤の量は、フェノール性連鎖停止剤の場合、ジフェノールのモルに対して、モノカルボン酸塩化物連鎖停止剤の場合、ジカルボン酸二塩化物のモルに対して、それぞれ、0.1〜10mol%である。
芳香族ポリエステルカーボネートは、組み込まれた芳香族ヒドロキシカルボン酸も含みうる。
芳香族ポリエステルカーボネートは、直鎖であっても既知の方法で分枝されていてもよい(これに関連して、DE−A 2940024およびDE−A 3007934参照。)。
使用されうる分枝剤は、例えば、三官能性以上のカルボン酸塩化物、例えばトリメシン酸三塩化物、シアヌル酸三塩化物、3,3’−,4,4’−ベンゾフェノン−テトラカルボン酸四塩化物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸四塩化物またはピロメリット酸四塩化物、0.01〜1.0mol%(用いられるジカルボン酸二塩化物に対する。)または三官能性以上のフェノール、例えばフロログルシノール、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプト−2−エン、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプタン、1,3,5−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ベンゼン、1,1,1−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−エタン、トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−フェニルメタン、2,2−ビス−[4,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキシル]−プロパン、2,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル−イソプロピル)−フェノール、テトラ−(4−ヒドロキシフェニル)−メタン、2,6−ビス−(2−ヒドロキシ−5−メチル−ベンジル)−4−メチル−フェノール、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−プロパン、テトラ−(4−[4−ヒドロキシフェニル−イソプロピル]−フェノキシ)−メタン、1,4−ビス−[4,4’−ジヒドロキシトリフェニル)−メチル]−ベンゼン、用いられるジフェノールに対して0.01〜1.0mol%である。フェノール性分枝剤はジフェノールと共に反応容器に提供され、酸塩化物分枝剤は酸二塩化物と共に導入されうる。
熱可塑性芳香族ポリエステルカーボネート中のカーボネート構造単位の含量は、任意に変えられうる。好ましくは、カーボネート基の含量は、エステル基とカーボネート基との合計に対して、100mol%以下、特に80mol%以下、特に好ましくは50mol%以下である。芳香族ポリエステルカーボネートのエステル分とカーボネート分は、どちらも、重縮合物中にブロックの形態で存在してもランダム分布で存在してもよい。
芳香族ポリカーボネートおよびポリエステルカーボネートの相対溶液粘度(ηrel)は、1.18〜1.4、好ましくは1.20〜1.32の範囲にある(塩化メチレン溶液100ml中のポリカーボネートまたはポリエステルカーボネート0.5gの溶液に対して25℃において測定。)。
熱可塑性芳香族ポリカーボネートおよびポリエステルカーボネートは、単独で用いられても任意の混合物において用いられてもよい。
成分B
成分Bは、
B.1 B.2上の少なくとも一種類のビニルモノマー、5〜95wt.%、好ましくは30〜90wt.%、
B.2 ガラス転移温度10℃未満、好ましくは0℃未満、特に好ましくは−20℃未満の一種類以上のグラフトベース、95〜5wt.%、好ましくは70〜10wt.%
の一種類以上のグラフトポリマーを含有する。
グラフトベースB.2の平均粒度(d50値)は、一般的には、0.05〜10μm、好ましくは0.1〜5μm、特に好ましくは0.2〜1μmである。
モノマーB.1は、好ましくは、
B.1.1 ビニル芳香族化合物および/または核置換ビニル芳香族化合物(例えばスチレン、αメチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン)および/または(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル(例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート)、50〜99重量部と、
B.1.2 ビニルシアニド(不飽和ニトリル、例えばアクリロニトリルおよびメタクリロニトリル)および/または(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル、例えばメチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、および/または不飽和カルボン酸の誘導体(例えば無水物およびイミド)、例えば無水マレイン酸およびN−フェニル−マレイミド、1〜50重量部と、
の混合物である。
好ましいB.1.1モノマーは、モノマースチレン、α−メチルスチレンおよびメチルメタクリレートの少なくとも一種類から選択され、好ましいB.1.2モノマーは、モノマーアクリロニトリル、無水マレイン酸およびメチルメタクリレートの少なくとも一種類から選択される。特に好ましいモノマーは、B.1.1スチレンおよびB.1.2アクリロニトリルである。
Bグラフトポリマーに好適なB.2グラフトベースは、例えばジエンゴム、EP(D)Mゴム、すなわちエチレン/プロピレンおよび任意にジエンベースのゴム、アクリレート、ポリウレタン、シリコーン、クロロプレンおよびエチレン/ビニルアセテートゴムである。別の好適なベースは、シリコーンゴムとアクリレートゴムとの混合物であって、例えばこれらの2つのタイプのゴムが物理的混合物として存在するか、または、例えばシリコーンゴムとアクリレートゴムとがそれらの製造の結果として相互浸透ネットワーク(interpenetrating network)を形成しているか、または例えばシリコーンゴムとアクリレートゴムとがコア−シェル構造を有するグラフトベースを形成している、混合物である。
好ましいB.2グラフトベースは、ジエンゴム、例えばブタジエンおよびイソプレンベースのゴム、またはジエンゴムの混合物またはジエンゴム同士もしくはそれらと別の共重合性モノマー(例えば、B.1.1およびB.1.2に記載のもの。)との混合物のコポリマーであり、但し、成分B.2のガラス転移温度は10℃未満、好ましくは0℃未満、特に好ましくは−10℃未満である。純粋なポリブタジエンゴムが特に好ましい。
特に好ましいBポリマーは、例えば、DE−OS 2 035 390(=US−PS 3 644 574)またはDE−OS 2 248 242(=GB−PS 1 409 275)またはUllmanns Enzyklopaedie der Technischen Chemie,第19巻(1980年),280頁以降に記述されているようなABSポリマー(エマルジョン、バルクおよびサスペンジョンABS)である。B.2グラフトベースのゲル含量は、少なくとも30wt.%、好ましくは少なくとも40wt.%(トルエン中で測定。)である。
Bグラフトコポリマーは、フリーラジカル重合によって、例えばエマルジョン、サスペンジョン、溶液またはバルク重合によって、好ましくはエマルジョンまたはバルク重合によって製造される。
特に好適なグラフトゴムは、US−P 4 937 285に従って有機ヒドロペルオキシドとアスコルビン酸との開始剤システムを用いるレドックス開始によるエマルジョン重合法によって製造されるABSポリマーである。
既に知られているように、グラフトモノマーは、グラフト反応中にグラフトベースに必ずしも完全にグラフトされるわけではないので、本発明によると、Bグラフトポリマーは、更に、グラフトベースの存在下におけるグラフトモノマーの(共)重合によって得られる生成物および更に処理中に得られる生成物も意味すると理解される。
BポリマーのB.2による好適なアクリレートゴムは、好ましくは、アクリル酸アルキルエステルの、要すればB.2に対して40wt.%以下の別の重合性エチレン性不飽和モノマーとの、ポリマーである。好ましい重合性アクリル酸エステルとしては、C〜C−アルキルエステル、例えばメチル、エチル、ブチル、n−オクチルおよび2−エチルヘキシルエステル;ハロゲンアルキルエステル、好ましくはハロゲンC〜Cアルキルエステル、例えばクロロエチルアクリレート、およびこれらのモノマーの混合物が挙げられる。
架橋のために、一よりも多くの重合性二重結合を有するモノマーを共重合してもよい。架橋モノマーの好ましい例は、C原子を3〜8個有する不飽和モノカルボン酸と、C原子を3〜12個有する不飽和一価アルコールまたはOH基2〜4個とC原子2〜20個とを有する飽和ポリオールと、のエステル、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、アリルメタクリレート;ポリ不飽和複素環化合物、例えばトリビニルおよびトリアリルシアヌレート;多官能性ビニル化合物、例えばジ−およびトリビニルベンゼン;および更にトリアリルホスフェートおよびジアリルフタレートである。好ましい架橋モノマーは、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジアリルフタレートおよび少なくとも三つのエチレン性不飽和基を有する複素環化合物である。特に好ましい架橋モノマーは、環状モノマートリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアクリロイルヘキサヒドロ−s−トリアジンおよびトリアリルベンゼンである。架橋モノマーの量は、B.2グラフトベースに対して、好ましくは0.02〜5wt.%、特に0.05〜2wt.%である。少なくとも三つのエチレン性不飽和基を有する環状架橋モノマーの場合、量をB.2グラフトベースの1wt.%未満に制限することが有利である。
任意に、アクリル酸エステルに加えて、B.2グラフトベースの製造に役立ちうる好ましい「別の」重合性エチレン性不飽和モノマーは、例えば、アクリロニトリル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリルアミド、ビニルC〜C−アルキルエーテル、メチルメタクリレートおよびブタジエンである。B.2グラフトベースとして好ましいアクリレートゴムは、ゲル含量が少なくとも60wt.%のエマルジョンポリマーである。
B.2による別の好適なグラフトベースは、グラフト活性部位を有するシリコーンゴム、例えばDE−OS 3704657、DE−OS 3704655、DE−OS 3631540およびDE−OS 3631539に記述されているもの、である。
B.2グラフトベースのゲル含量は、好適な溶媒中で25℃において決定される(M.Hoffmann,H.Kroemer,R.Kuhn,Polymeranalytik I und II,Georg Thieme−Verlag,シュトゥットゥガルト1977年)。
平均粒度d50は、それぞれその上下に50wt.%の粒子が存在する直径である。これは、超遠心測定によって決定されうる(W.Scholtan,H.Lange,Kolloid,Z.und Z.Polymere 250(1972年),782−1796)。
成分C
カーボンナノチューブ(CNT)は、好ましくは炭素含量が95%よりも多い円筒状カーボンチューブであって、アモルファスカーボンを含まないものであると理解される。これらのカーボンナノチューブは、好ましくは外径が3〜80nm、特に好ましくは5〜20nmである。外径の平均値は、好ましくは13〜16nmである。円筒状カーボンナノチューブの長さは、好ましくは0.1〜20μm、特に好ましくは1〜10μmである。カーボンナノチューブは、好ましくは2〜50、特に好ましくは3〜15のグラファイト層(「ストラタム(strata)」または「ウォール」ともいう。)からなり、その最小内径は2〜6nmである。これらのカーボンナノチューブは、例えば「カーボンファイバー」または「中空カーボンファイバー」ともいう。
本発明によって使用されるCNTの製造は、一般的に知られている(例えば、US−A 5 643 502およびDE−A 10 2006 017 695参照。)。製造は、好ましくはDE−A 10 2006 017 695に開示されている方法に従って、特に好ましくはDE−A 10 2006 017 695の実施例3に開示されている方法に従って行われる。
成分D
成分Dは、1種類以上の熱可塑性ビニル(コ)ポリマーD.1および/またはポリアルキレンテレフタレートD.2を含有する。
ビニル芳香族化合物、ビニルシアニド(不飽和ニトリル)、(メタ)アクリル酸(C〜C)アルキルエステル、不飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸の誘導体(例えば、無水物およびイミド)の群からの少なくとも1種類のモノマーのポリマーがD.1ビニル(コ)ポリマーとして好適である。(コ)ポリマーであって、
D.1.1 ビニル芳香族化合物および/または核置換ビニル芳香族化合物、例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン、および/または(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル、例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、50〜99重量部、好ましくは60〜80重量部と、
D.1.2 ビニルシアニド(不飽和ニトリル)、例えばアクリロニトリルおよびメタクリロニトリル、および/または(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル、例えばメチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、および/または不飽和カルボン酸、例えばマレイン酸、および/または不飽和カルボン酸の誘導体(例えば無水物およびイミド)、例えば無水マレイン酸およびN−フェニルマレイミド、1〜50重量部、好ましくは20〜40重量部と
の(コ)ポリマーが特に好適である。
D.1ビニル(コ)ポリマーは、樹脂様で、熱可塑性でかつゴムフリーである。D.1.1スチレンとF.1.2アクリロニトリルとのコポリマーが特に好ましい。
D.1の(コ)ポリマーは既知であり、フリーラジカル重合によって、特にエマルジョン、サスペンジョン、溶液またはバルク重合によって、製造されうる。(コ)ポリマーの平均分子量M(重量平均、光散乱または沈降によって決定される。)は、好ましくは、15,000〜200,000である。
成分D.2のポリアルキレンテレフタレートは、芳香族ジカルボン酸またはその反応性誘導体(例えばジメチルエステルもしくは無水物)と、脂肪族、脂環式または芳香脂肪族ジオールと、の反応生成物、並びにこれらの反応生成物の混合物である。
好ましいポリアルキレンテレフタレートは、テレフタル酸基をジカルボン酸成分に対して少なくとも80wt.%、好ましくは少なくとも90wt.%含み、かつ、エチレングリコール基および/またはブタン−1,4−ジオール基をジオール成分に対して少なくとも80wt.%、好ましくは少なくとも90mol%含む。
好ましいポリアルキレンテレフタレートは、テレフタル酸基に加えて、C原子を8〜14個有する別の芳香族もしくは脂環式ジカルボン酸またはC原子を4〜12個有する脂肪族ジカルボン酸の基、例えば、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸およびシクロヘキサン二酢酸の基、20mol%以下、好ましくは10mol%以下を含みうる。
好ましいポリアルキレンテレフタレートは、エチレングリコール基またはブタン−1,4−ジオール基に加えて、C原子を3〜12個有する別の脂肪族ジオールまたはC原子を6〜21個有する脂環式ジオール、例えば、プロパン−1,3−ジオール、2−エチルプロパン−1,3−ジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタン−1,5−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、3−エチルペンタン−2,4−ジオール、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオール、2−エチルヘキサン−1,3−ジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、ヘキサン−2,5−ジオール、1,4−ジ−(β−ヒドロキシエトキシ)−ベンゼン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン、2,4−ジヒドロキシ−1,1,3,3−テトラメチルシクロブタン、2,2−ビス−(4−β−ヒドロキシエトキシフェニル)−プロパンおよび2,2−ビス−(4−ヒドロキシプロポキシフェニル)−プロパンの基、20mol%以下、好ましくは10mol%以下を含みうる(DE−A 2407674、2407776、2715932)。
ポリアルキレンテレフタレートは、相対的に少量の3−もしくは4−価アルコールまたは3−もしくは4−塩基カルボン酸の組み込みによって分枝されうる(例えばDE−A 1900270およびUS−PS 3692744に記載されている。)。好ましい分枝剤の例は、トリメシン酸、トリメリット酸、トリメチロールエタンおよびトリメチロールプロパンおよびペンタエリトリトールである。
ポリアルキレンテレフタレートであって、テレフタル酸およびその反応性誘導体(例えば、それらのジアルキルエステル)とエチレングリコールおよび/またはブタン−1,4−ジオールと、だけから製造されたポリアルキレンテレフタレート、およびこれらのポリアルキレンテレフタレートの混合物が特に好ましい。
ポリアルキレンテレフタレートの混合物は、ポリエチレンテレフタレート1〜50wt.%、好ましくは1〜30wt.%と、ポリブチレンテレフタレート50〜99wt.%、好ましくは70〜99wt.%と、を含有する。
好ましく使用されるポリアルキレンテレフタレートの極限粘度は、一般的に、0.4〜1.5dl/g、好ましくは0.5〜1.2dl/gである(フェノール/o−ジクロロベンゼン(1:1重量部)中で25℃においてUbbelohde粘度計で測定される。)。
ポリアルキレンテレフタレートは、既知の方法で製造されうる(例えば、Kunststoff−Handbuch,第VIII巻,695頁以降,Carl−Hanser−Verlag,ミュンヘン1973年参照。)。
別の添加剤、成分E
本発明の組成物は、成分Eとして別の添加剤を含みうる。特に、常套のポリマー添加剤、例えば難燃剤(例えば、有機リンまたはハロゲン化合物、特にビスフェノールAベースのオリゴホスフェート)、アンチドリップ剤(例えば、フッ素化ポリオレフィン、シリコーンおよびアラミド繊維の物質種の化合物。)、滑剤および離型剤、例えばペンタエリトリトールテトラステアレート、成核剤、帯電防止剤、安定剤、CNTと異なる充填剤および強化剤(例えば、タルク、グラスファイバー、マイカ、カオリン、CaCOおよびガラスフレーク(glass flakes))、並びに染料および顔料(例えば、二酸化チタンまたは酸化鉄)が成分Eによる別の添加剤として可能である。
例えば、本発明による組成物は、成分E)による添加剤、0.01〜30重量部、好ましくは0.1〜15重量部(いずれの場合も、成分A+B+C+Dの重量部の合計100重量部に対する。)を含む。
本発明は、更に、本発明による方法によって得られる組成物も提供する。
これらの成形組成物はあらゆる種類の成形品の製造に使用されうる。これらは、射出成形、押出およびブロー成形プロセスによって製造されうる。加工の別の形態は、予め製造されたシートまたはフィルムからの熱成形による成形品の製造である。
そのような成形品の例は、あらゆるタイプのフィルム、プロファイル、ハウジング部品、例えば屋内電気器具、例えばジュースプレス、コーヒーマシーン、ミキサー、用のもの;事務機器、例えばモニター、フラットスクリーン、ノートパソコン、プリンター、コピー機用のもの;建設部門用のシート、チューブ、電気設備の電線管、ウィンドウ、ドアおよび別のプロファイル(内部作業および外部適用)、および電気および電子部品、例えばスイッチ、プラグおよびソケット、および乗物の車体および商用車の内部部品、特に自動車分野用のものである。
特に、本発明による成形組成物は、例えば以下の成形品または成形部品の製造にも使用されうる:鉄道車両、船舶、航空機、バスおよび別の動力車用の内部部品、小型変圧器を含む電気装置のハウジング、情報の処理および伝達用装置のハウジング、医療機器用のハウジングおよびクラッディング、マッサージ機器およびそのハウジング、子供用乗物玩具、フラットウォールパネル、安全装置用ハウジング、断熱輸送容器、衛生器具および浴室備品用の成形品、送風機の開口用カバー格子、および園芸設備用ハウジング。
以下の実施例は、本発明の更なる説明の役割を果たす。
成分A
重量平均分子量M27500g/mol(GPCによって決定)のビスフェノールAベースの直鎖ポリカーボネート。
成分B
成分Bは、成分B−1 50wt.%と成分B−2 50wt.%との混合物である。
成分B−1:
バルク法で製造された、スチレン72wt.%とアクリロニトリル28wt.%とで構成される、重量平均分子量M 130kg/mol(GPCによって決定。)のコポリマー。
成分B−2:
粒子状架橋ポリブタジエンゴム(平均粒径d50=0.35μm)57wt.%(ABSポリマーに対する。)の存在下における、アクリロニトリル27wt.%とスチレン73wt.%との混合物43wt.%(ABSポリマーに対する。)のエマルジョン重合によって製造されたABSポリマー。
成分C
成分C−0:
製造:
活性成分マンガン(37wt.%)とコバルト(43wt.%)と支持材料酸化マンガン(10wt.%)と酸化アルミニウム(10wt.%)とからなる触媒500mgを内径49mmの石英ガラス流動床反応器に入れる。触媒粒子の直径は、100μm〜125μmである。反応器を外側から温度650℃まで加熱する。不活性にした後、エチレン40容積%と、水素40容積%と、窒素20容積%とからなる温度25℃のガス混合物をこの反応器の下端のガラスフリットを通じて装置に入れる。操作条件のもとでのガス排出チューブ速度は31.64cm/秒である。カーボンナノチューブがこの触媒上に生じ、その結果として、触媒粒子はブレークし、カーボンナノチューブと触媒残留物との凝集粒子が生じる。反応器中のガラスフリットよりも1cm、5cmおよび15cm上の温度を観測する。約15分後、フリットの1cm上の温度において透明の液滴が観測される。31分後、反応が完了する。不活性にして冷却した後、生成物81gが反応器からとれ、平均外径d0.5 1.283μmかつ最大外径d0.9 1.625μmがレーザー回折測定を用いて測定される。とれる生成物は、炭素含量が95%よりも多く、アモルファスカーボンを含まない円筒状カーボンチューブの凝集物である。カーボンナノチューブの外径は5〜20nmであり、外径の平均は13〜16nmである。円筒状カーボンナノチューブの長さは0.1〜20μmである。このカーボンナノチューブは、3〜15のグラファイト層からなり、最小内径は2〜6nmである。
成分D
バルク法によって製造される、スチレン77wt.%とアクリロニトリル23wt.%との、重量平均分子量M 130kg/mol(GPCによって決定。)のコポリマー。
成分E
E−1:滑剤/離型剤としてのペンタエリトリトールテトラステアレート
E−2:ホスファイト安定剤、Irganox(登録商標)B900、Ciba Speciality Chemicals
E−3:無水クエン酸
比較例1の成形組成物の製造:
それぞれ表1に重量の割合で示される成分A、B、DおよびEを二軸押出機(ZSK−25)(Werner und Pfleiderer)で、温度260℃において速度225rpmかつ処理量20kg/時間において混合し、次にグラニュール化する。全ての成分を二軸押出機に同時に導入する。
比較例2〜4の成形組成物の製造:
(i)第1工程:成分C−1の製造(比較)
成分C−0 15wt.%と成分A 85wt.%とを速度225rpmの二軸押出機(ZSK−25)(Werner und Pfleiderer)に処理量13kg/時間かつ温度280℃において同時に供給し、混合し、次にグラニュール化し、それによってCNTマスターバッチC−1を得る。
(ii)第2工程
CNTマスターバッチC−1を二軸押出機(ZSK−25)(Werner und Pfleiderer)において表1に示される重量の割合の別の成分A、B、DおよびEと温度260℃において速度225rpmかつ処理量20kg/時間において混合し、次にグラニュール化する。全ての成分を二軸押出機に同時に導入する。
本発明による実施例5〜7の成形組成物の製造:
(i)第1工程:成分C−2の製造(本発明による。)
成分C−0 15wt.%と成分B 72.25wt.%および成分C 12.75wt.%を速度225rpmの二軸押出機(ZSK−25)(Werner und Pfleiderer)に処理量10kg/時間かつ温度280℃において同時に供給し、混合し、次にグラニュール化し、これによってCNTマスターバッチC−2を得る。
(ii)第2工程:
CNTマスターバッチC−2を二軸押出機(ZSK−25)(Werner und Pfleiderer)において別の成分A、B、DおよびEと、それぞれ表1に示される重量比で、速度225rpmかつ処理量20kg/時間において、温度260℃で混合し、次にグラニュール化する。全ての成分を二軸押出機に同時に導入する。
成形組成物のポリカーボネート成分のM の分析評価および低減の計算:
GPCを用いてそれぞれの場合の生じる成形組成物のポリカーボネート成分の平均分子量(M)を決定する(ビスフェノールAポリカーボネートからの標準に対する。)。
比較例1のポリカーボネート成分の平均分子量とそれぞれの場合のCNT含有成形組成物のポリカーボネート成分の平均分子量との差を、生じる成形組成物のポリカーボネート成分の平均分子量の低減(ΔM)の尺度として決定する。本発明の技術的目的によると、目標は、ΔMの値をできるだけ低くすることである。
Figure 0005660892
比較例2〜4と比較して本発明による方法(実施例5〜7)が、生じる成形組成物中のポリカーボネート成分の平均分子量(M)の低減を明らかに低くすることがこれらの実施例および比較例からわかる。最も高いカーボンナノチューブ(CNT)含量であっても、本発明による方法(実施例7)を使用すると、ポリカーボネート成分の平均分子量(M)の低減がほんのわずか(すなわち、小さなΔM値)であり、一方、比較例では、最も低いカーボンナノチューブ含量(比較例2)であっても、生じる成形組成物中のポリカーボネート成分のMはより明確に低下する(高いΔM値)。

Claims (16)

  1. (i) 第1工程において、カーボンナノチューブ(CNT)(成分C)を二軸押出機においてゴム含有ビニルコポリマー(成分B)および/またはゴムフリーのビニルコポリマー(成分D)と混合し、CNTマスターバッチを得ることであって、
    前記成分Bが、
    B.1 B.2上の少なくとも一種類のビニルモノマー、5〜95wt.%
    B.2 ガラス転移温度10℃未満の一種類以上のグラフトベース、95〜5wt.%の一種類以上のグラフトポリマーを含有し、
    前記モノマーB.1が、
    B.1.1 ビニル芳香族化合物および/または核置換ビニル芳香族化合物および/または(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル、50〜99重量部と、
    B.1.2 ビニルシアニドおよび/または(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル、不飽和カルボン酸の無水物およびイミド、1〜50重量部と、
    の混合物からなり、
    前記成分Dが、熱可塑性ビニル(コ)ポリマーD.1およびポリアルキレンテレフタレートD.2からなる群から選択され、
    前記D.1ビニル(コ)ポリマーが
    D.1.1 ビニル芳香族化合物および/または核置換ビニル芳香族化合物および/または(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル、50〜99重量部、
    D.1.2 ビニルシアニドおよび/または(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステルおよび/または不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸無水物およびイミド、1〜50重量部、を含有するものであり、
    (ii) 第2工程において、第1工程からのCNTマスターバッチを二軸押出機において芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネート(成分A)および要すれば追加量のBおよびDおよび要すれば別の添加剤(成分E)と混合すること

    を包含し、ポリカーボネートの分子量の低減を改善することを特徴とする、カーボンナノチューブ(CNT)充填耐衝撃性改良ポリカーボネート組成物の製造方法。
  2. 第1工程を温度240〜300℃において行うことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 第1工程において、成分Cの重量部と、成分BとDとの重量部の合計と、の比が2:98〜25:75であることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
  4. 第1工程において、成分C、Bおよび/またはDを二軸押出機に同時に導入することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 第2工程を温度240〜300℃において行うことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 第2工程において、成分CNTマスターバッチ、成分Aおよび要すれば追加量の成分BおよびDおよび要すればEを同時にまたは連続的に供給することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 第1工程後に生じる混合物をグラニュール化することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 成分E)が、難燃剤、ドリップ防止剤、滑剤および離型剤、成核剤、帯電防止剤、安定剤、CNTと異なる充填剤および強化剤、並びに染料および顔料からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  9. 前記B.1少なくとも一種のビニルモノマーが30〜90重量%の量で存在する請求項1記載の方法。
  10. 前記B.2少なくとも一種のグラフトベースが70〜10重量%の量で存在する請求項1記載の方法。
  11. 前記D.1.2がマレイン酸を含有する請求項1記載の方法。
  12. 前記で製造されたポリカーボネートが成分A中の芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネートの平均分子量の95〜100%である分子量を有する請求項1記載の方法。
  13. 前記で製造されたポリカーボネートが成分A中の芳香族ポリカーボネートおよび/または芳香族ポリエステルカーボネートの平均分子量の95〜98%である分子量を有する請求項1記載の方法。
  14. 該製造されたポリカーボネート組成物が
    成分A、30〜94重量部、
    成分B、5〜30重量部、
    成分C、1〜10重量部、および
    成分D、0〜30重量部
    を含み、成分A+B+C+Dの重量部の合計が100に標準化されている、請求項12に記載の組成物。
  15. 該製造されたポリカーボネート組成物が
    成分A、49〜73重量部、
    成分B、10〜20重量部、
    成分C、2〜6重量部、および
    成分D、15〜25重量部
    を含み、成分A+B+C+Dの重量部の合計が100に標準化されている、請求項12に
    記載の組成物。
  16. 前記カーボンナノチューブが、外径3〜80nm、長さ0.1〜20μm、グラファイト層2〜50および最小内径2〜6nmを有する請求項1記載の方法。
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