JP6091804B2 - 樹脂組成物及び成形体 - Google Patents
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[1]
芳香族ビニル化合物由来の構造単位と、飽和炭化水素骨格の構造単位と、を含む共重合樹脂であり、1H−NMRスペクトルにおける0〜2.7ppmのピーク積分値を100としたとき、4.8〜5.7ppmのピーク積分値が0以上1.5以下である共重合樹脂(a)と、
下記(1)及び(2)の条件を共に満たすカーボンナノ繊維(b)と、
を含む樹脂組成物。
(1){(前記樹脂組成物中の前記カーボンナノ繊維(b)のアスペクト比)×(前記樹脂組成物中の前記カーボンナノ繊維(b)の含有率[質量%])/100}の値が、10より大きく20,000以下であり、前記アスペクト比が47以上である。
(2)前記樹脂組成物中の前記カーボンナノ繊維(b)の532nmにおけるラマン分光スペクトルにおいて、Gバンドピーク面積(G)に対するDバンドピーク面積(D)の比(D/G)が、0.3以上3.5以下である。
[2]
前記共重合樹脂(a)と、前記カーボンナノ繊維(b)とを、前記共重合樹脂(a)が流動状態となる温度以上で溶融混練して得られ、
前記カーボンナノ繊維(b)の溶融混練前のアスペクト比が、100以上50,000以下である、[1]に記載の樹脂組成物。
[3]
[1]又は[2]に記載の樹脂組成物よりなる成形体。
下記(1)及び(2)の条件を共に満たすカーボンナノ繊維(b)と、
を含む樹脂組成物;
(1){(樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b)のアスペクト比)×(樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b)の含有率[質量%])/100}の値が、8より大きく20,000以下である、
(2)樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b)の532nmにおけるラマン分光スペクトルにおいて、Gバンドピーク面積(G)に対するDバンドピーク面積(D)の比(D/G)が、0.3以上3.5以下である。
1)樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b)のアスペクト比
樹脂組成物1mgをトルエン50mLに十分に溶解させ、フィルター(MILLIPORE社製、メンブランフィルター、孔径0.025μm)に滴下して、フィルター上にカーボンナノ繊維(b)を取出した。走査型電子顕微鏡(日立社製、「S−4700」)を用いてフィルター上のカーボンナノ繊維(b)を観察撮影し、撮影画像を画像解析ソフト(Media Cybernetics,Inc.製、「Image−Pro Plus 5.0J」に取り込んだ。取り込んだ画像中、1本1本が完全に確認できるカーボンナノ繊維200本の繊維長とカーボンナノチューブの中央部の繊維径を測定し、それらの算術平均をとって、数平均繊維長と数平均繊維径を求めた。得られた数平均繊維長と数平均繊維径から、アスペクト比(数平均繊維長/数平均繊維径)を求めた。
樹脂組成物0.5gをテトラヒドロフラン又はシクロヘキサン50mLに十分に溶解させ溶液を得た。得られた溶液を遠心分離機(日立社製、「himac CP80WX」、25,000回転、40分間)にかけることで、カーボンナノ繊維(b)を溶液から分離した。そして、カーボンナノ繊維(b)から樹脂成分を十分に取り除くため、分離したカーボンナノ繊維(b)に上記溶媒50mLを再度加え、超音波洗浄機「BRANSON2510」で十分に分散させ、再度同様の条件にて遠心分離機でカーボンナノ繊維(b)を分離する操作を行った。この操作を5回繰り返した。その後、得られたカーボンナノ繊維(b)をスライドガラス上にサンプリングした後、ThermoScientific社製、顕微レーザラマン「NicoletAlmegaXR」を用い、レーザー波長532nmにおけるスペクトルを測定した。Dバンドピーク(1350〜1365cm-1)とGバンドピーク(1575〜1590cm-1)の波形分離を行い、Gバンドピークに対するDバンドピークのピーク面積比(D/G)を求めた。
上記「2)D/G」で、1回目の遠心分離操作で分離した溶液にメタノールを加え、樹脂成分を析出させ、析出物として得た。析出物を真空乾燥機で十分に乾燥(80℃、4時間)させ、測定試料とした。得られた測定試料25mgを重クロロホルム0.75mLに溶解させ、下記条件にて1H−NMR測定を行った。
装置:JEOL製「JNM ECA−500」
周波数:500MHz
積算回数:128回
繰り返し時間:6.7秒
測定温度:室温
化学シフト基準:重クロロホルム中のクロロホルム 7.26ppm
試料10mgをテトラヒドロフラン20mLに溶解させ、測定試料とした。標準ポリスチレンのクロマトグラフより検量線を作成し、試料の数平均分子量を求めた。
装置:東ソー社製、「HLC−8220」
カラム:東ソー社製、「TSKgel G6000HHR」、「TSKgel G5000HHR」、「TSKgel G4000HHR」
検出器:RI
溶離液:THF
温度:35℃
動的粘弾性装置として、GABO社製、「EPLEXOR」を用いた。引張モードで周波数10Hz、各測定温度(30℃、120℃、180℃)における貯蔵弾性率(E’)を測定した。高温における弾性率保持の指標としてE’(120℃)/E’(30℃)を、高温下での弾性率維持の指標としてE’(180℃)/E’(120℃)を用いた。
サンシャインウェザーメーターを用い、ブラックパネル温度63℃、スプレーサイクル18分/120分の条件で曝露を行った。曝露前後で引張試験を行って引張強さを評価した。曝露前の引張強さを100とし、曝露後の引張強さが95以上の場合を「○」と評価し、95未満の場合を「×」と評価した。
試験片の調製はJIS K6251の方法に準拠して行った。ダンベル状3号型に打ち抜いた試験片を、Instron社製、「5582型引張試験機」にセットして、23℃、下引張速度50mm/minの条件で測定し、引張強さを求めた。
1)共重合樹脂(a)
共重合樹脂(a−1):
まず、水添触媒の調製を行った。窒素置換した反応容器に乾燥、精製したシクロヘキサン1Lを仕込み、ビス(η5−シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド100mmolを添加し、十分に攪拌しながらトリメチルアルミニウム200mmolを含むn−ヘキサン溶液を添加して、室温にて約3日間反応させた。
攪拌機及びジャケット付きのオートクレーブを洗浄、乾燥、窒素置換し、そこに予め精製したスチレン15質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を投入した。次いで、n−ブチルリチウムとN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンを添加し、70℃で1時間重合した後、予め精製したブタジエン80質量部を含むシクロヘキサン溶液(濃度20質量%)を加えて70℃で1時間重合し、さらにスチレン15質量部を含むシクロヘキサン溶液を加えて70℃で1時間重合した。得られたブロック共重合体は、スチレン含有量が30質量%、数平均分子量は6×104であった。そして、得られたブロック共重合体に対して、上記にて調製した水添触媒をTiとして100ppmの割合となるように添加し、水素圧0.7MPa、温度75℃で水添反応を1時間行った。その後、メタノールを添加し、次に安定剤としてオクタデシル 3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートをブロック共重合体100質量部に対して0.3質量部添加して、ブロック共重合体(「ブロック共重合体−1」)を得た。
ブロック共重合体−1の1H−NMRスペクトルを測定したところ、0〜2.7ppmのピーク積分値を100としたときの4.8〜5.7ppmのピーク積分値は0.5であった。
スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体(SBS)「タフプレンT−125」(商品名、旭化成ケミカルズ社製、1H−NMRスペクトルにおける0〜2.7ppmのピーク積分値を100としたときの4.8〜5.7ppmのピーク積分値:43、スチレン含有量40%)
カーボンナノ繊維(b−1):多層、平均繊維長3μm、平均繊維径15nm、アスペクト比200、D/G=1.2
カーボンナノ繊維(b−2):多層、JST大阪府地域結集型共同研究事業製、高配向カーボンナノ繊維、平均繊維長100μm、平均繊維径10nm、アスペクト比1,000、D/G=1.0
カーボンナノ繊維(b−3):多層、平均繊維長1000μm、平均繊維径40nm、アスペクト比2,500、D/G=0.5
カーボンナノ繊維(b−4):多層、平均繊維長8μm、平均繊維径150nm、アスペクト比53、D/G=0.1
ローラーブレードを備えたブランベンダー社製、プラスチコーダー(内容量55mL)を用い、温度140℃、回転数30rpmの条件で、まず共重合樹脂(a−1)を約2分間混練した。その後、共重合樹脂(a−1)に対してカーボンナノ繊維(b−1)を表1に示す割合で加えて10分間混練し、樹脂組成物を得た。なお、共重合樹脂(a−1)とカーボンナノ繊維(b−1)の混練時の温度は140℃〜180℃であり、共重合樹脂(a−1)が流動状態となる温度であった。また、樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b−1)のアスペクト比は、60であった。得られた樹脂組成物を、東邦プレス社製、25トン油圧式成形機を用い、200℃、10MPa、2分間の条件で、厚さ2mmの平板に加工し、動的粘弾性測定と耐候性評価に供した。その結果を表1に示す。
ローラーブレードを備えたブランベンダー社製、プラスチコーダー(内容量55mL)を用い、温度160℃、回転数30rpmの条件で、まず共重合樹脂(a−1)を約2分間混練した。その後、共重合樹脂(a−1)に対してカーボンナノ繊維(b−1)を表1に示す割合で加えて10分間混練し、樹脂組成物を得た。なお、共重合樹脂(a−1)とカーボンナノ繊維(b−1)の混練時の温度は160℃〜200℃であり、共重合樹脂(a−1)が流動状態となる温度であった。また、樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b−1)のアスペクト比は、47であった。得られた樹脂組成物を、東邦プレス社製、25トン油圧式成形機を用い、200℃、10MPa、2分間の条件で、厚さ2mmの平板に加工し、動的粘弾性測定と耐候性評価に供した。その結果を表1に示す。
まず、共重合樹脂(a−1)の1%トルエン溶液を用意し、カーボンナノ繊維(b−2)を共重合樹脂(a−1)に対し表1に記載の割合となるように加えた後、室温下、超音波洗浄機「BRANSON2510」で1時間超音波照射した。照射後、溶液をシャーレに注ぎ、トルエンを揮発させ、樹脂組成物を得た。また、樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b−2)のアスペクト比は、10,000であった。さらに真空乾燥機(80℃×2時間)で乾燥後、松田製作所社製、圧縮成型機「C−37型加熱プレス機」を用い、温度220℃、加圧10MPa、加圧時間2分の条件で厚さ1.5mmの平板を作製し、動的粘弾性測定と耐候性評価に供した。その結果を表1に示した。
カーボンナノ繊維(b−3)を用いた以外は実施例3と同様の方法で平板を作製し、動的粘弾性測定と耐候性評価に供した。なお、樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b)のアスペクト比は、25,000であった。その結果を表1に示した。
カーボンナノ繊維(b−4)を用いた以外は実施例2と同様の方法で平板を作製し、動的粘弾性測定と耐候性評価に供した。なお、樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b)のアスペクト比は、27であった。その結果を表1に示した。
カーボンナノ繊維(b−1)を用いた以外は実施例3と同様の方法で平板を作製し、動的粘弾性測定と耐候性評価に供した。なお、樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b)のアスペクト比は、200であった。その結果を表1に示した。
共重合樹脂(a−2)を用いた以外は実施例1と同様の方法で平板を作製し、動的粘弾性測定と耐候性評価に供した。なお、樹脂組成物中のカーボンナノ繊維(b)のアスペクト比は、60であった。その結果を表1に示した。
Claims (3)
- 芳香族ビニル化合物由来の構造単位と、飽和炭化水素骨格の構造単位と、を含む共重合樹脂であり、1H−NMRスペクトルにおける0〜2.7ppmのピーク積分値を100としたとき、4.8〜5.7ppmのピーク積分値が0以上1.5以下である共重合樹脂(a)と、
下記(1)及び(2)の条件を共に満たすカーボンナノ繊維(b)と、
を含む樹脂組成物。
(1){(前記樹脂組成物中の前記カーボンナノ繊維(b)のアスペクト比)×(前記樹脂組成物中の前記カーボンナノ繊維(b)の含有率[質量%])/100}の値が、10より大きく20,000以下であり、前記アスペクト比が47以上である。
(2)前記樹脂組成物中の前記カーボンナノ繊維(b)の532nmにおけるラマン分光スペクトルにおいて、Gバンドピーク面積(G)に対するDバンドピーク面積(D)の比(D/G)が、0.3以上3.5以下である。 - 前記共重合樹脂(a)と、前記カーボンナノ繊維(b)とを、前記共重合樹脂(a)が流動状態となる温度以上で溶融混練して得られ、
前記カーボンナノ繊維(b)の溶融混練前のアスペクト比が、100以上50,000以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。 - 請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物よりなる成形体。
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