JP5918050B2 - ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
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Description
一方、ポリアミド樹脂は耐熱性、耐油性、機械的強度に優れる材料であるが、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46等は吸水率が高く、冬季に道路の凍結防止のために撒かれる塩化カルシウムなどの融雪塩と接触した場合にクラックが発生し易く、特にチューブ形状のように薄肉で使用される用途については、前記クラック発生による製品性能の低下が顕著となる課題があった。
PA9T、PA10Tなどのポリアミド樹脂を非ハロゲン系難燃剤で難燃化する方法として、特許文献1には、ポリアミド樹脂/ポリフェニレンエーテル系樹脂組成物にホスフィン酸塩類を配合する方法が記載されている。また、特許文献2にはPA9Tにホスフィン酸塩類を配合した難燃性樹脂組成物が開示されている。
しかしながら、特許文献1及び2に開示された樹脂組成物に耐衝撃性改良材を配合した材料では、チューブ成形機内に樹脂が溶融滞留した際に増粘等により成形機内に樹脂が残留し易くなったり、残留した樹脂が熱劣化によって異物として混入したりするという課題があった。
〔1〕繰り返し単位中におけるアミド基1個当たりの炭素数が6.5〜13であり、末端アミノ基含量が1〜35μモル/gであるポリアミド樹脂(A)、
カルボン酸および/またはその誘導体で変性された耐衝撃性改良材(B)、及び
ホスフィン酸系化合物(C)を含んでなるポリアミド樹脂組成物であって、
前記ホスフィン酸系化合物(C)が、下式(1)で表されるホスフィン酸塩、下式(2)で表されるジホスフィン酸塩及びこれらの縮合物の中から選ばれる少なくとも1種であり、
前記ホスフィン酸系化合物(C)を、前記ポリアミド樹脂(A)及び前記耐衝撃性改良材(B)の合計量100質量部に対して5〜30質量部含有し、
さらに、前記ポリアミド樹脂(A)及び前記耐衝撃性改良材(B)の合計1g中における、ポリアミド樹脂(A)の末端アミノ基のモル数(M1)と、耐衝撃性改良材(B)が有するカルボキシル基および/またはその誘導体のモル数(M2)との和(M1+M2)が10μモル以上40μモル未満であり、かつM2が2.0μモル以上、30μモル未満である、ポリアミド樹脂組成物
〔2〕ポリアミド樹脂(A)の融点が260〜340℃である、上記〔1〕のポリアミド樹脂組成物;
〔3〕ポリアミド樹脂(A)を構成するモノマー全体に対して、炭素数4〜18の脂肪族ジアミンを10〜50モル%、芳香族ジカルボン酸を10〜50モル%含有する、上記〔1〕または〔2〕のポリアミド樹脂組成物;
〔4〕炭素数4〜18の脂肪族ジアミンが1,9−ノナンジアミンおよび/または2−メチル−1,8−オクタンジアミンである、上記〔3〕のポリアミド樹脂組成物;
〔5〕芳香族ジカルボン酸がテレフタル酸である、上記〔3〕または〔4〕のポリアミド樹脂組成物;
〔6〕上記〔1〕〜〔5〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物からなるチューブ状成形体;
〔7〕上記〔1〕〜〔5〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物からなるコルゲートチューブ;
〔8〕さらにチューブ表面に金属をコートしてなる上記〔7〕のコルゲートチューブ;
〔9〕上記〔7〕または〔8〕のコルゲートチューブからなる電線保護チューブ、
に関する。
以下、ポリアミド樹脂(A)、耐衝撃性改良材(B)およびホスフィン酸系化合物(C)について詳述する。
本発明で用いる前記ポリアミド樹脂(A)は、繰り返し単位中におけるアミド基1個当たりの炭素数が6.5〜13であり、末端アミノ基含量が1〜35μモル/gであるポリアミド樹脂であり、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンとジカルボン酸を主たる原料とする。
原料としては、例えば、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸;ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタム;1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、2−メチルペンタンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、2−メチルー1,8−オクタンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,11−ウンデカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、1,13−トリデカンジアミン、1,16−ヘキサデカンジアミン、1,18−オクタデカンジアミン、2,2,4(または2,4,4)−トリメチルヘキサンジアミン、5−メチルノナンジアミン等の脂肪族ジアミン;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、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、アミノエチルピペラジン等の脂環族ジアミン;メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン等の芳香族ジアミン;シュウ酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、2−メチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2−ジメチルグルタル酸、スペリン酸、3,3−ジエチルコハク酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸;1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,4−フェニレンジオキシジ酢酸、1,3−フェニレンジオキシジ酢酸、ジフェン酸、4,4’−オキシジ安息香酸、ジフェニルメタン−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルスルホン−4,4’−ジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。
本発明では、これらの原料から得られるポリアミド樹脂(A)(単独重合体または共重合体)を各々単独または混合物の形で、繰り返し単位中におけるアミド基1個当たりの炭素数が6.5〜13となる範囲で用いることができる。
末端封止率(%)=[(X−Y)/X]×100 (1)
本発明で用いる耐衝撃性改良材(B)は、カルボン酸および/またはその誘導体で変性された変性エラストマー類をいう。ベースとなるエラストマーの具体例としては、EPR(エチレン−プロピレン共重合体)、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン共重合体)、EBR(エチレン−ブテン共重合体)、EOR(エチレン−オクテン共重合体)等のオレフィン系エラストマー;SBS(スチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体)、SEBS(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体)、SEPS(スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体)、SIS(スチレン−イソプレン−スチレン共重合体)等のスチレン系エラストマー;EEA(エチレン−アクリル酸エチル共重合体)、EMA(エチレン−アクリル酸メチル共重合体)、EAA(エチレン−アクリル酸共重合体)、EMAA(エチレン−メタクリル酸メチル共重合体)等のα−オレフィン−(不飽和カルボン酸及び/又は不飽和カルボン酸エステル)共重合体、アイオノマー等が挙げられ、これらを2種類以上併用してもよい。また、変性エラストマーに加えて、未変性エラストマーを更に加えることで、酸変性量を調整することもできる。
本発明で用いるホスフィン酸系化合物(C)は、下記式(1)又は式(2)で表されるホスフィン酸塩及び/又はジホスフィン酸塩及び/又は、これらの縮合物をいう。
本発明で用いるホスフィン酸系化合物(C)には、本発明の効果を損なわなければ、未反応物あるいは副生成物が残存していてもよい。
末端アミノ基含量([NH2])とカルボキシル基および酸無水物基の含有量、成形品(試験片)の作製方法、酸素指数、曲げ弾性率、溶融粘度の変化、耐塩化カルシウム性の評価方法を以下に示す。
ポリアミド樹脂(A)1gをフェノール35mLに溶解し、メタノールを2mL混合し、試料溶液とした。チモールブルーを指示薬とし、0.01規定の塩酸水溶液を使用した滴定を実施し、末端アミノ基含量([NH2]、単位:μモル/g)を測定した。また、耐衝撃性改良材(B)のカルボキシル基および酸無水物基の含有量は、該耐衝撃性改良材(B)のペレット5gをトルエン170mLに溶解し、さらにエタノールを30mL加えて調製した試料溶液を用いて、フェノールフタレインを指示薬とし、0.1規定の水酸化カリウムエタノール溶液で中和滴定することにより求めた。
射出成形機(東芝機械製、型締力:80トン、スクリュー径:φ32mm)を使用して、融点よりも20〜30℃高いシリンダー温度、およびガラス転移温度よりも20〜30℃高い金型温度の条件下で、Tランナー金型を用いて、以下の実施例および比較例で得られたポリアミド組成物(ペレット)からISO多目的試験片A型ダンベルを作製した。そして、上記ISO多目的試験片A型ダンベルから直方体試験片(寸法:長さ×幅×厚さ=80mm×10mm×4mm)を切り出して、酸素指数評価用、曲げ弾性率評価用、耐衝撃性評価用、耐塩化カルシウム性評価用試験片とした。
上記(2)の方法で作製した試験片を用いて、JIS K7201−2に準じ、上端点火、酸素濃度増減量0.2%、23℃、50%RHの条件下で酸素指数を測定した。尚、測定には、キャンドル燃焼試験機D型(東洋精機製作所製)を用いた。
上記(2)の方法で作製した試験片を用いて、ISO 178に準じ、オートグラフ(島津製作所製)を使用して、23℃、50%RHの条件下において曲げ弾性率を測定した。
上記(2)の方法で作製した試験片を用いて、ISO 179/1eAに準じ、シャルピー衝撃試験機(東洋精機製作所製)を使用して、23℃、50%RHの条件下におけるノッチ付きシャルピー衝撃値を測定した。
メルトインデクサー(株式会社東洋精機製作所製)を使用して、測定温度320℃、荷重2.16kg、溶融時間4分および溶融時間15分の条件でポリアミド樹脂組成物のMFR値を測定し、比較した。なお、MFR値が溶融時間15分のほうが4分よりも大きい場合を正(+)、小さい場合を負(−)として表1及び2に記載した。
上記(2)の方法で作成した試験片を用いて、以下のステップ1〜3を1サイクルとしたサイクル試験を繰り返し、成形品の表面にクラックが目視で確認されるサイクル数を測定した。
ステップ1:試験片を沸騰水に22時間浸漬する。
ステップ2:試験片を沸騰水から取り出し、10%塩化カルシウム水溶液を含んだガーゼを乗せて、80℃のオーブンに入れ、2時間静置する。
ステップ3:試験片をオーブンから取り出し、試験片表面のクラックを目視で観察する。クラックが無ければ、ステップ■に戻り、同様の操作を繰り返す。
<PA9T−1の合成:繰り返し単位におけるアミド基1個当りの炭素数=8.5>
テレフタル酸9870.6g(59.42モル)、1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンの混合物[前者/後者=50/50(モル比)]9497.4g(60.00モル)、安息香酸142.9g(1.17モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物19.5g(原料の総質量に対して0.1質量%)および蒸留水5リットルを内容積40リットルのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間攪拌し、2時間かけてオートクレーブ内部の温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は2MPaまで昇圧した。そのまま2時間反応を続けた後230℃に昇温し、その後2時間、230℃に温度を保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を2MPaに保ちながら反応させた。次に、30分かけて圧力を1MPaまで下げ、さらに1時間反応させて、ηinhが0.16dl/gのプレポリマーを得た。これを100℃、減圧下で12時間乾燥した後、ホソカワミクロン株式会社製フレーククラッシャーを使い2mm以下の粒径まで粉砕した。これを230℃、13Pa(0.1mmHg)にて10時間固相重合し、融点が265℃、ηinhが1.30dl/g、末端アミノ基含量([NH2])が10μモル/g、末端カルボキシル基含量が60μモル/g、末端封止率が46%である白色のポリアミドを得た。このポリアミドを「PA9T−1」と略称する。
テレフタル酸9868.1g(59.40モル)、1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンの混合物[前者/後者=50/50(モル比)]9734.8g(61.50モル)、安息香酸146.5g(1.20モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物19.7g(原料の総質量に対して0.1質量%)および蒸留水5リットルを内容積40リットルのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間攪拌し、2時間かけてオートクレーブ内部の温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は2MPaまで昇圧した。そのまま2時間反応を続けた後230℃に昇温し、その後2時間、230℃に温度を保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を2MPaに保ちながら反応させた。次に、30分かけて圧力を1MPaまで下げ、さらに1時間反応させて、ηinhが0.14dl/gのプレポリマーを得た。これを100℃、減圧下で12時間乾燥した後、ホソカワミクロン株式会社製フレーククラッシャーを使い、2mm以下の粒径まで粉砕した。これを230℃、13Pa(0.1mmHg)にて10時間固相重合し、融点が265℃、ηinhが1.20dl/g、末端アミノ基含量([NH2])が80μモル/g、末端カルボキシル基含量が5μモル/g、末端封止率が42%である白色のポリアミドを得た。このポリアミドを「PA9T−2」と略称する。
テレフタル酸9861.5g(59.36モル)、1,10−デカンジアミン10339.2g(60.00モル)、安息香酸156.3g(1.28モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物20.4g(原料の総質量に対して0.1質量%)および蒸留水5リットルを内容積40リットルのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間攪拌し、2時間かけてオートクレーブ内部の温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は2MPaまで昇圧した。そのまま2時間反応を続けた後230℃に昇温し、その後2時間、230℃に温度を保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を2MPaに保ちながら反応させた。次に、30分かけて圧力を1MPaまで下げ、さらに1時間反応させて、ηinhが0.16dl/gのプレポリマーを得た。これを100℃、減圧下で12時間乾燥した後、ホソカワミクロン株式会社製フレーククラッシャーを使い、2mm以下の粒径まで粉砕した。これを230℃、13Pa(0.1mmHg)にて10時間固相重合し、融点が318℃、極限粘度ηinhが1.30dl/g、末端アミノ基含量([NH2])が10μモル/g、末端カルボキシル基含量が58μモル/g、末端封止率が48%である白色のポリアミドを得た。このポリアミドを「PA10T」と略称する。
<耐衝撃性改良材−1>
無水マレイン酸変性エチレン−ブテン共重合体(三井化学製、タフマーMH7020、酸無水物基の含有量:100μモル/g)
<耐衝撃性改良材−2>
無水マレイン酸変性エチレン−ブテン共重合体(三井化学製、タフマーMH7010、酸無水物基の含有量:50μモル/g)
リン酸塩類:ジエチルホスフィン酸アルミニウム(クラリアント製、エクソリットOP930(以下、「Exolit」と略記))
<ポリアミド46:繰り返し単位におけるアミド基1個当りの炭素数=5>
DSM製「スタニルTW300」:融点が290℃、ηinhが1.54dl/g、末端アミノ基含量が16μモル/g。
<耐衝撃性改良材−3>
エチレン−ブテン共重合体(三井化学製、タフマーA1050S、酸無水物基の含有量:0μモル/g)
ポリアミド樹脂(A)、耐衝撃性改良材(B)およびホスフィン酸系化合物(C)を下記の表1、2に示す割合で予備混合した後、同方向回転二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−26SS」)の供給口に一括投入して融点よりも30℃高いシリンダ温度の条件下に溶融混練した後にストランド状に押出し、冷却、切断してペレット状のポリアミド樹脂組成物を製造した。得られたペレットを用いて、各種物性評価を行った。結果を以下の表1、2に示す。
耐衝撃性改良材−2の代わりに耐衝撃性改良材−3を用いた以外は実施例7と同様にしてポリアミド樹脂組成物を製造した。得られたペレットを用いて、各種物性評価を行った。結果を以下の表2に示す。
PA9T−1の代わりにPA10Tを用いた以外は実施例5と同様にしてポリアミド樹脂組成物を製造した。得られたペレットを用いて、各種物性評価を行った。結果を以下の表2に示す。
一方、末端アミノ基量が多く、(M1+M2)が40μモル/g以上であるポリアミド樹脂を用いた比較例2〜5では、溶融粘度が増加し、成形機内での樹脂の滞留が起こり易くなることが分かった。
Claims (9)
- 繰り返し単位中におけるアミド基1個当たりの炭素数が6.5〜13であり、末端アミノ基含量が1〜35μモル/gであるポリアミド樹脂(A)、
カルボン酸および/またはその誘導体で変性された耐衝撃性改良材(B)、及び
ホスフィン酸系化合物(C)を含んでなるポリアミド樹脂組成物であって、
前記ホスフィン酸系化合物(C)が、下式(1)で表されるホスフィン酸塩、下式(2)で表されるジホスフィン酸塩及びこれらの縮合物の中から選ばれる少なくとも1種であり、
前記ホスフィン酸系化合物(C)を、前記ポリアミド樹脂(A)及び前記耐衝撃性改良材(B)の合計量100質量部に対して5〜30質量部含有し、
さらに、前記ポリアミド樹脂(A)及び前記耐衝撃性改良材(B)の合計1g中における、ポリアミド樹脂(A)の末端アミノ基のモル数(M1)と、耐衝撃性改良材(B)が有するカルボキシル基および/またはその誘導体のモル数(M2)との和(M1+M2)が10μモル以上40μモル未満であり、かつM2が2.0μモル以上、30μモル未満である、ポリアミド樹脂組成物(但し、ポリアミド樹脂(A)の末端アミノ基の全モル数(M I )と耐衝撃性改良材(B)が有するカルボキシル基および酸無水物基の全モル数(M II )との比(M I /M II )が2.0〜9.0であるものを除く)。
[式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、直鎖状もしくは分岐状の炭素数1〜6のアルキル基または炭素数6のアリール基を表し、R3は直鎖状もしくは分岐状の炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、炭素数6〜10のアルキルアリーレン基又は炭素数6〜10アリールアルキレン基を表し、Mはカルシウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、ビスマス、マンガン、ナトリウム、カリウムおよびプロトン化された窒素塩基から選ばれる少なくとも1種を表し、mは1、2または3であり、nは1、2または3であり、xは1または2である。] - ポリアミド樹脂(A)の融点が260〜340℃である、請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
- ポリアミド樹脂(A)を構成するモノマー全体に対して、炭素数4〜18の脂肪族ジアミンを10〜50モル%、芳香族ジカルボン酸を10〜50モル%含有する、請求項1または2に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 炭素数4〜18の脂肪族ジアミンが1,9−ノナンジアミンおよび/または2−メチル−1,8−オクタンジアミンである、請求項3に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 芳香族ジカルボン酸がテレフタル酸である、請求項3または4に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物からなるチューブ状成形体。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物からなるコルゲートチューブ。
- さらにチューブ表面に金属をコートしてなる請求項7に記載のコルゲートチューブ。
- 請求項7または8に記載のコルゲートチューブからなる電線保護チューブ。
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