JP6267702B2 - ポリアミド樹脂組成物およびそれからなる成形品 - Google Patents
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Description
この傾向は特に酸素の存在下でリフロー工程を経た成形品に顕著である。リフロー工程前後で明度が低いことや、リフロー工程を経て黄変することは、表面実装プロセスのリフロー工程を経た成形品(例えば、USB3.0の規格に対応した青色コネクタや、LED周辺部材に用いられる白色コネクタなどの各種コネクタ等)として所望の色調のものを得る上で解決すべき課題であった。
〔1〕 融点が280〜330℃のポリアミド(A)100質量部に対して、下記式(1)または(2)で表される少なくとも1種のホスフィン酸塩(B)0.5〜80質量部と、下記式(3)または(4)で表される少なくとも1種の亜リン酸エステル(C)0.2〜2質量部とを含有するポリアミド樹脂組成物;
[式中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、またはアラルキル基を表す。R1およびR2、並びに、R3およびR4は互いに結合して隣接するリン原子とともに環を形成してもよい。R5はアルキレン基、シクロアルキレン基、アルキル基を有していてもよいアリーレン基、またはアラルキレン基を表す。Mm+は、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、NaおよびKからなる群より選ばれる少なくとも1種の原子のカチオンおよび/またはプロトン化した窒素塩基化合物を表す。mは1〜4の整数であり、nは1〜4の整数であり、xは1〜4の整数である。]
[式中、R6はアルキル基を表す。R7およびR8はそれぞれ独立して水素原子、またはアルキル基を表す。]
[式中、R9は単結合、またはアルキレン基を表す。R10〜R13は、それぞれ独立してアルキル基を表す。R14は、アルキル基、アリール基、アラルキル基、または下記式(5)を表す。]
[式中、R15〜R17はそれぞれ独立して水素原子、ヒドロキシ基、またはアルキル基を表す。nは1〜6の整数である。]
〔2〕 前記ポリアミド(A)100質量部に対して前記ホスフィン酸塩(B)を7〜30質量部含有する、〔1〕のポリアミド樹脂組成物;
〔3〕 前記亜リン酸エステル(C)が下記式(6)で表される化合物である、〔1〕または〔2〕のポリアミド樹脂組成物;
〔4〕 前記亜リン酸エステル(C)が下記式(7)で表される化合物である、〔1〕または〔2〕のポリアミド樹脂組成物;
〔5〕 ハロゲン系難燃剤を含有しない、〔1〕〜〔4〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物;
〔6〕 前記ホスフィン酸塩(B)の平均粒径が0.1〜100μmである、〔1〕〜〔5〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物;
〔7〕 前記ホスフィン酸塩(B)と前記亜リン酸エステル(C)との質量比((B)/(C))が3.5〜150である、〔1〕〜〔6〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物;
〔8〕 さらにフェノール系安定剤(D)を前記ポリアミド(A)100質量部に対して0.001〜7質量部含有する、〔1〕〜〔7〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物;
〔9〕 前記ポリアミド(A)100質量部に対して前記フェノール系安定剤(D)が0.2〜0.5質量部である、〔8〕のポリアミド樹脂組成物;
〔10〕 前記ポリアミド(A)が、芳香族ジカルボン酸単位と、脂肪族ジアミン単位とを有する、〔1〕〜〔9〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物;
〔11〕 前記脂肪族ジアミンが炭素数4〜18の脂肪族ジアミンである、〔10〕のポリアミド樹脂組成物;
〔12〕 前記ホスフィン酸塩(B)がジエチルホスフィン酸アルミニウムである、〔1〕〜〔11〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物;
〔13〕 さらに強化材(E)を含有する、〔1〕〜〔12〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物;
〔14〕 前記強化材(E)が繊維状強化材である、〔13〕のポリアミド樹脂組成物;および、
〔15〕 〔1〕〜〔14〕のいずれかのポリアミド樹脂組成物からなる成形品;
に関する。
本発明で用いられるポリアミド(A)は、融点が280〜330℃であり、290〜330℃であることが好ましい。融点が上記範囲のものを用いることにより、十分な耐熱性を有するポリアミド樹脂組成物および成形品を得ることができる。
本発明で用いられるホスフィン酸塩(B)としては、下記式(1)または(2)で表されるホスフィン酸塩(B)の少なくとも1種を用いることができる。ホスフィン酸塩(B)を用いることにより、十分な難燃性を有するポリアミド樹脂組成物および成形品を得ることができる。
アラルキレン基としては、炭素数6〜10のものが好ましく、例えばフェニレンメチレン基等が挙げられる。
本発明で用いられる亜リン酸エステル(C)としては、式(3)または(4)で表される亜リン酸エステル(C)の少なくとも1種を用いることができる。亜リン酸エステル(C)を用いることにより、強度に優れたポリアミド樹脂組成物および成形品を得ることができる。また、ポリアミド樹脂組成物および成形品のリフロー工程前後での明度の低下およびリフロー工程を経て生じる黄変を抑制することができる。
なお、詳細な理由は定かではないが、前記ホスフィン酸塩(B)と亜リン酸エステル(C)を、ホスフィン酸塩(B)と亜リン酸エステル(C)質量比((B)/(C))=3.5〜 150の範囲で併用すると、リフロー工程を経ても黄変が特に小さくなる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、フェノール系安定剤(D)を含有していてもよい。フェノール系安定剤(D)と亜リン酸エステル(C)を併用することで、ポリアミド(A)にホスフィン酸塩(B)を含有させた場合に起こる、リフロー工程前後での明度の低下、およびリフロー工程を経ることによる黄変をより効果的に抑制できる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、強化材(E)を含有していてもよい。強化材(E)としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、液晶ポリマー(LCP)繊維、金属繊維、ホウ素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、炭酸カルシウムウィスカー、硫酸マグネシウムウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー、珪酸カルシウムウィスカー、黒鉛ウィスカー、ワラストナイト、セピオライト、ゾノトライト等の繊維状強化材;マイカ、ハイドロタルサイト、ガラスフレーク、クレー、モンモリロナイト、カオリン等の平板状強化材;シリカアルミナ、シリカ、アルミナ、酸化チタン、窒化ホウ素、チタン酸カリウム、ケイ酸カルシウム、硫酸マグネシウム、アスベスト、ガラスビーズ、グラファイト、二硫化モリブデン、フェノール樹脂粒子、架橋スチレン系樹脂粒子、架橋アクリル系樹脂粒子、アラミド粒子等の粉末状強化材等が挙げられる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、例えば二軸押出機を用いて、上記ポリアミド(A)、ホスフィン酸塩(B)および亜リン酸エステル(C)を溶融混練し、次いでペレット化することで製造でき、また、必要に応じて他の成分を混練してもよい。
本発明のポリアミド樹脂組成物を、射出成形、押出成形、プレス成形、ブロー成形、カレンダー成形、流延成形などの一般に熱可塑性樹脂組成物に対して用いられる成形方法で成形することにより、各種形状を有する成形品を製造できる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は様々な電子部品、自動車部品、家電製品、建築材料、サニタリー用品、スポーツ用品、雑貨等の製造に使用することができ、例えばコネクタ、スイッチ、センサー、ソケット、コンデンサー、ハードディスク部品、ジャック、ヒューズホルダー、リレー、コイルボビン、抵抗器、ICハウジング、LEDのリフレクタやハウジング、ギア、ベアリングリテーナー、スプリングホルダー、チェインテンショナー、ワッシャー、各種ハウジング、ウェイトローラー、ブレーカーパーツ、クラッチパーツ等が挙げられる。中でも、難燃性と表面実装工程に対応する耐熱性が要求される、表面実装型のコネクタ(カードコネクタ、B to Bコネクタ、FPCコネクタ、I/Oコネクタ、USBコネクタ、イヤフォンジャク、A/Vコネクタ等)、ソケット、カメラモジュール、電源部品、スイッチ、センサー、コンデンサー座板、ハードディスク部品、リレー、抵抗器、ヒューズホルダー、コイルボビン、ICハウジング、LEDのリフレクタ、またはハウジングに好適に使用することができる。
メトラー・トレド株式会社製の示差走査熱量分析装置(DSC822)を使用して、ポリアミド(A)10mgを窒素雰囲気下、350℃で2分間加熱して完全に融解させた後、10℃/分の速度で50℃まで冷却した。その後引続き10℃/分の速度で360℃まで昇温した時に現れる最も高温の吸熱ピークを測定し、これをポリアミド(A)の融点(℃)とした。
濃度が0.2g/dlのポリアミド(A)の濃硫酸溶液を調製し、ウベローデ粘度計を使用して30℃におけるηinhを測定した。
以下の実施例および比較例で作製したポリアミド樹脂組成物を用いて射出成形した板状の試験片(厚さ0.4mm、幅12.5mm、長さ125mm)を用いて、以下に示すUL−94規格の規定に準じて難燃性を評価した。厚さ0.4mmの試験片の上端をクランプで止めて試験片を垂直に固定し、下端に所定の炎を10秒間当てて離し、試験片の燃焼時間(1回目)を測定する。消火したら直ちに再び下端に炎を10秒間当てて離し、試験片の燃焼時間(2回目)を測定する。5片について同じ測定を繰り返し、1回目の燃焼時間のデータ5個と、2回目の燃焼時間のデータ5個の、計10個のデータを得る。10個のデータの合計をT、10個のデータのうち最大値をMとする。Tが50秒以下、Mが10秒以下でクランプまで燃え上がらず、炎のついた溶融物が落ちて12インチ下にセットした乾燥したコットンに着火することがなければ「V−0」、Tが250秒以下、Mが30秒以下でその他はV−0と同様の条件を満たせば「V−1」、Tが250秒以下、Mが30秒以下でクランプまで燃え上がらず、炎のついた溶融物が落ちて12インチ下のコットンに着火した場合には「V−2」となる。
以下の実施例および比較例で作製したポリアミド樹脂組成物を用いて、ASTM D638 Type1試験片の長手方向の中央部にウェルドが生じるように金型の長手方向の両端にゲートを設け、射出成形した。ASTM D638に準じて、得られた試験片のウェルド強度(MPa)を測定した。
以下の実施例および比較例で作製したポリアミド樹脂組成物を用いて射出成形した板状の試験片(30mm×10mm×0.5mm)の明度(L*)を、日本電色工業株式会社製分光色彩計SD5000を用いて光源としてD65を用い反射角2°で測定し、表面実装プロセスのリフロー工程前の成形品の明度の指標とした。該試験片を山陽精工株式会社製SMT Scope SP−5100にセットし、空気下で25℃から60秒で150℃まで昇温し、次いで90秒で180℃まで昇温し、次いで60秒で260℃まで昇温して260℃で20秒保持した後に、30秒かけて100℃まで冷却する、リフロー工程を想定した熱処理を行った。試験片を取り出して上記方法により明度(L*)を測定し、表面実装プロセスのリフロー工程後の成形品の明度の指標とした。
以下の実施例および比較例で作製したポリアミド樹脂組成物を用いて射出成形した板状の試験片(30mm×10mm×0.5mm)のb値を日本電色工業株式会社製分光色彩計SD5000を用いて光源としてD65を用い反射角2°で測定し、表面実装プロセスのリフロー工程前の成形品のb値とした。該試験片を山陽精工株式会社製SMT Scope SP−5100にセットし、空気下で25℃から60秒で150℃まで昇温し、次いで90秒で180℃まで昇温し、次いで60秒で260℃まで昇温して260℃で20秒保持した後に、30秒かけて100℃まで冷却する、リフロー工程を想定した熱処理を行った。試験片を取り出して上記方法によりb値を測定し、表面実装プロセスのリフロー工程後の成形品のb値とした。熱処理後のb値から熱処理前のb値を差し引き、表面実装プロセスのリフロー工程による黄変の指標とした。
・A−1:(PA9T)
テレフタル酸7882.7g、1,9−ノナンジアミン:2−メチル−1,8−オクタンジアミン=85:15(モル比)の混合物7742.9g、末端封止剤として安息香酸358.4g、次亜リン酸ナトリウム一水和物16.0g、および蒸留水4Lを、内容積40Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。2時間かけて内部温度を200℃に昇温した。この時、オートクレーブは2MPaまで昇圧した。その後2時間、内部温度を215℃に保ち、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。次いで、30分かけて圧力を1.2MPaまで下げ、プレポリマーを得た。このプレポリマーを6mm以下の大きさまで粉砕し、120℃、減圧下で12時間乾燥した。これを230℃、13.3Paの条件で10時間固相重合し、融点306℃、ηinh=0.78dl/gのポリアミド(A−1)を得た。
テレフタル酸7558.1g、1,10−デカンジアミン8082.2g、末端封止剤として安息香酸343.7g、次亜リン酸ナトリウム一水和物16.0g、および蒸留水4Lを、内容積40Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。2時間かけて内部温度を200℃に昇温した。この時、オートクレーブは2MPaまで昇圧した。その後2時間、内部温度を215℃に保ち、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。次いで、30分かけて圧力を1.2MPaまで下げ、プレポリマーを得た。このプレポリマーを6mm以下の大きさまで粉砕し、120℃、減圧下で12時間乾燥した。これを230℃、13.3Paの条件で10時間固相重合し、融点317℃、ηinh=0.80dl/gのポリアミド(A−2)を得た。
テレフタル酸5248.7g、アジピン酸3777.7g、1,6−ヘキサンジアミン6523.7g、末端封止剤として安息香酸433.9g、次亜リン酸ナトリウム一水和物16.0g、および蒸留水4Lを、内容積40Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。2時間かけて内部温度を200℃に昇温した。この時、オートクレーブは2MPaまで昇圧した。その後2時間、内部温度を215℃に保ち、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。次いで、30分かけて圧力を1.2MPaまで下げ、プレポリマーを得た。このプレポリマーを6mm以下の大きさまで粉砕し、120℃、減圧下で12時間乾燥した。これを230℃、13.3Paの条件で10時間固相重合し、融点310℃、ηinh=0.82dl/gのポリアミド(A−3)を得た。
アジピン酸8740.2g、1,6−ヘキサンジアミン6792.1g、末端封止剤として安息香酸451.8g、次亜リン酸ナトリウム一水和物16.0g、および蒸留水4Lを、内容積40Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。2時間かけて内部温度を200℃に昇温した。この時、オートクレーブは2MPaまで昇圧した。その後2時間、内部温度を215℃に保ち、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。次いで、30分かけて圧力を1.2MPaまで下げ、プレポリマーを得た。このプレポリマーを6mm以下の大きさまで粉砕し、120℃、減圧下で12時間乾燥した。これを230℃、13.3Paの条件で10時間固相重合し、融点262℃、ηinh=0.80dl/gのポリアミド(A−4)を得た。
・B−1:Exolit OP 1230(クラリアント社製、ジエチルホスフィン酸アルミニウム、数平均粒径25μm)
・C−1:IRGAFOS 168(BASF社製)
・C−2:SUMILIZER GP(住友化学株式会社製)
・D−1:IRGANOX 1098(BASF社製)
・D−2:SUMILIZER GA−80(住友化学株式会社製)
・E−1:ガラス繊維「CS 3G−225」(日東紡績株式会社製、断面形状:円形、3mmチョップストランド、繊維径9.5μm)
・E−2:ガラス繊維「CSH 3PA−870」(日東紡績株式会社製、断面形状:繭型、3mmチョップストランド)
・PEP−36(株式会社ADEKA製、3,9−ビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ) −2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン)
・GSY−P101(大崎工業社製、テトラキス(2,4−ジtert−ブチル−5−メチルフェニル)[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジイルビスホスホナイト)
・ミクロンホワイト#5000S(林化成株式会社製、タルク)
・ハイワックス 200P(三井化学株式会社製、ポリプロピレンワックス)
表1に示す割合で、プラスチック工学研究所製二軸押出機(スクリュー径30mmφ、L/D=32、回転数150rpm、吐出量10kg/h)を用いてポリアミド(A)の融点より10〜30℃高いシリンダー温度で溶融混練し、溶融混練されたポリアミド樹脂組成物をストランド状に押出し、冷却後切断してペレット状のポリアミド樹脂組成物を得た。ホスフィン酸塩(B)、亜リン酸エステル(C)および(C)以外のリン系安定剤はサイドフィーダーより供給し、その他の成分はドライブレンドして一括して最上流部のホッパーより供給した。得られたペレット状ポリアミド樹脂組成物から射出成形により各種試験片を作製し、各種物性を測定した。その結果を表1に示した。
Claims (15)
- 融点が280〜330℃のポリアミド(A)100質量部に対して、下記式(1)または(2)で表される少なくとも1種のホスフィン酸塩(B)0.5〜80質量部と、下記式(3)または(4)で表される少なくとも1種の亜リン酸エステル(C)0.2〜2質量部とを含有するポリアミド樹脂組成物。
[式中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、またはアラルキル基を表す。R1およびR2、並びに、R3およびR4は互いに結合して隣接するリン原子とともに環を形成してもよい。R5はアルキレン基、シクロアルキレン基、アルキル基を有していてもよいアリーレン基、またはアラルキレン基を表す。Mm+は、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、NaおよびKからなる群より選ばれる少なくとも1種の原子のカチオンおよび/またはプロトン化した窒素塩基化合物を表す。mは1〜4の整数であり、nは1〜4の整数であり、xは1〜4の整数である。]
[式中、R6はアルキル基を表す。R7およびR8はそれぞれ独立して水素原子、またはアルキル基を表す。]
[式中、R9は単結合、またはアルキレン基を表す。R10〜R13は、それぞれ独立してアルキル基を表す。R14は、アルキル基、アリール基、アラルキル基、または下記式(5)を表す。]
[式中、R15〜R17はそれぞれ独立して水素原子、ヒドロキシ基、またはアルキル基を表す。nは1〜6の整数である。] - 前記ポリアミド(A)100質量部に対して前記ホスフィン酸塩(B)を7〜30質量部含有する、請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記亜リン酸エステル(C)が下記式(6)で表される化合物である、請求項1または2に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記亜リン酸エステル(C)が下記式(7)で表される化合物である、請求項1または2に記載のポリアミド樹脂組成物。
- ハロゲン系難燃剤を含有しない、請求項1〜4のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記ホスフィン酸塩(B)の平均粒径が0.1〜100μmである、請求項1〜5のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記ホスフィン酸塩(B)と前記亜リン酸エステル(C)との質量比((B)/(C))が3.5〜150である、請求項1〜6のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- さらにフェノール系安定剤(D)を前記ポリアミド(A)100質量部に対して0.001〜7質量部含有する、請求項1〜7のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記ポリアミド(A)100質量部に対して前記フェノール系安定剤(D)が0.2〜0.5質量部である、請求項8に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記ポリアミド(A)が、芳香族ジカルボン酸単位と、脂肪族ジアミン単位とを有する、請求項1〜9のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記脂肪族ジアミンが炭素数4〜18の脂肪族ジアミンである、請求項10に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記ホスフィン酸塩(B)がジエチルホスフィン酸アルミニウムである、請求項1〜11のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- さらに強化材(E)を含有する、請求項1〜12のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記強化材(E)が繊維状強化材である、請求項13に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1〜14のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物からなる成形品。
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