JP6379821B2 - ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物、その製造方法、成形体、フィルム又はシート、電子写真用転写ベルトおよび画像形成装置 - Google Patents
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Landscapes
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Description
・ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)
本発明に使用するポリアリーレンスルフィド樹脂は、芳香族環と硫黄原子とが結合した構造を繰り返し単位とする樹脂構造を有するものであり、具体的には、下記式(1)
本発明に用いるポリアリーレンスルフィド樹脂は、300℃で測定した溶融粘度(V6)が5〜1000〔Pa・s〕の範囲であることが好ましく、さらに流動性および機械的強度のバランスが良好となることから5〜100〔Pa・s〕の範囲がより好ましく、特に5〜50〔Pa・s〕の範囲であることが特に好ましい。
本発明に用いるポリアリーレンスルフィド樹脂の非ニュートン指数は、本発明の効果を損ねない限り特に限定されないが、0.90〜2.00の範囲であることが好ましい。リニア型ポリアリーレンスルフィド樹脂を用いる場合には、非ニュートン指数が0.90〜1.50の範囲であることが好ましく、さらに0.95〜1.20の範囲であることがより好ましい。このようなポリアリーレンスルフィド樹脂は機械的物性、流動性、耐磨耗性に優れる。ただし、非ニュートン指数(N値)は、キャピログラフを用いて300℃、オリフィス長(L)とオリフィス径(D)の比、L/D=40の条件下で、剪断速度及び剪断応力を測定し、下記式を用いて算出した値である。
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)の製造方法としては、特に限定されないが、例えば1)硫黄と炭酸ソーダの存在下でジハロゲノ芳香族化合物を、必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加えて、重合させる方法、2)極性溶媒中でスルフィド化剤等の存在下にジハロゲノ芳香族化合物を、必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加えて、重合させる方法、3)p−クロルチオフェノールを、必要ならばその他の共重合成分を加えて、自己縮合させる方法、等が挙げられる。これらの方法のなかでも、2)の方法が汎用的であり好ましい。反応の際に、重合度を調節するためにカルボン酸やスルホン酸のアルカリ金属塩を添加したり、水酸化アルカリを添加しても良い。上記2)方法のなかでも、加熱した有機極性溶媒とジハロゲノ芳香族化合物とを含む混合物に含水スルフィド化剤を水が反応混合物から除去され得る速度で導入し、有機極性溶媒中でジハロゲノ芳香族化合物とスルフィド化剤とを、必要に応じてポリハロゲノ芳香族化合物と加え、反応させること、及び反応系内の水分量を該有機極性溶媒1モルに対して0.02〜0.5モルの範囲にコントロールすることによりポリアリーレンスルフィド樹脂を製造する方法(特開平07−228699号公報参照。)や、固形のアルカリ金属硫化物及び非プロトン性極性有機溶媒の存在下でジハロゲノ芳香族化合物と必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加え、アルカリ金属水硫化物及び有機酸アルカリ金属塩を、硫黄源1モルに対して0.01〜0.9モルの有機酸アルカリ金属塩および反応系内の水分量を非プロトン性極性有機溶媒1モルに対して0.02モルの範囲にコントロールしながら反応させる方法(WO2010/058713号パンフレット参照。)で得られるものが特に好ましい。ジハロゲノ芳香族化合物の具体的な例としては、p−ジハロベンゼン、m−ジハロベンゼン、o−ジハロベンゼン、2,5−ジハロトルエン、1,4−ジハロナフタレン、1−メトキシ−2,5−ジハロベンゼン、4,4’−ジハロビフェニル、3,5−ジハロ安息香酸、2,4−ジハロ安息香酸、2,5−ジハロニトロベンゼン、2,4−ジハロニトロベンゼン、2,4−ジハロアニソール、p,p’−ジハロジフェニルエーテル、4,4’−ジハロベンゾフェノン、4,4’−ジハロジフェニルスルホン、4,4’−ジハロジフェニルスルホキシド、4,4’−ジハロジフェニルスルフィド、及び、上記各化合物の芳香環に炭素原子数1〜18のアルキル基を有する化合物が挙げられ、ポリハロゲノ芳香族化合物としては1,2,3−トリハロベンゼン、1,2,4−トリハロベンゼン、1,3,5−トリハロベンゼン、1,2,3,5−テトラハロベンゼン、1,2,4,5−テトラハロベンゼン、1,4,6−トリハロナフタレンなどが挙げられる。また、上記各化合物中に含まれるハロゲン原子は、塩素原子、臭素原子であることが望ましい。
本発明で用いる電気伝導性フィラーとしては、公知の物が使用できる。例えば、ニッケル、銅、金、銀、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、スズ、鉛、クロム、プラチナ、パラジウム、タングステン、モリブデンなどの金属材料およびこれら2種以上の合金、混合体、あるいはこれら金属の化合物で良好な電気伝導性を有するものや、人造黒鉛、天然黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、カーボンナノファイバーなどの炭素材料およびこれら2種以上の混合体が挙げられる。特に、銀粉、カーボンブラックは、安定した導電性を実現し易いため好ましい。
本発明に用いる無機潤滑剤(C)としては、金属石鹸、含フッ素樹脂、モリブデン化合物などが挙げられる。
ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物中における前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)と前記複合粒子(B)と無機潤滑剤(C)の割合は、本発明の効果を損なう範囲でなければ特に限定されるものではないが、優れた機械的強度や成形体の表面及び厚み方向における導電性のばらつきを抑制できる、安定して導電性を付与できる観点から、ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)100質量部に対して、前記複合粒子(B)が1〜100質量部の範囲であり、前記無機潤滑剤(C)が1〜40質量部の範囲であることが好ましく、さらに前記複合粒子(B)が5〜50質量部の範囲であり、前記無機潤滑剤(C)が1〜20質量部の範囲であることがより好ましい。
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内で、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、結晶核剤、紫外線防止剤、着色剤、難燃剤などの通常の添加剤および少量の他種ポリマーを配合することができる。更に、ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)の架橋度を制御する目的で、通常の過酸化剤および特開昭59−131650号公報に記載されているチオホスフィン酸金属塩などの架橋促進剤または特開昭58−204045号公報、特開昭58−204046号公報などに記載されているジアルキル錫ジカルボキシレート、アミノトリアゾールなどの架橋防止剤を配合することもできる。
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、例えば、以下に示す方法によって製造できる。
まず、ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)、電気伝導性フィラーをシリカで被覆した複合粒子(B)と無機潤滑剤(C)と、ならびに所望により他の添加剤や強化剤を含む混合物を溶融混練し、押出した混練物を冷却する。
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、射出成形法、圧縮成形法、押出し成形法、中空成形法などの公知慣用の成形法により、様々な部品・部材に成形することができ、例えば、コネクター、ソケット、リレー部品、コイルボビン、光ピックアップ、発振子、プリント配線板、コンピュータ関連部品、等の電気・電子部品;ICトレー、ウエハーキャリヤー、等の半導体製造プロセス関連部品;VTR、テレビ、アイロン、エアコン、ステレオ、掃除機、冷蔵庫、炊飯器、照明器具、等の家庭電気製品部品;ランプリフレクター、ランプホルダー、等の照明器具部品;コンパクトディスク、レーザディスク(登録商標)、スピーカー、等の音響製品部品;光ケーブル用フェルール、電話機部品、ファクシミリ部品、モデム、等の通信機器部品;分離爪、ヒータホルダー、等の複写機関連部品;インペラー、ファン、歯車、ギヤ、軸受け、モーター部品及びケース、等の機械部品;自動車用機構部品、エンジン部品、エンジンルーム内部品、電装部品、内装部品、等の自動車部品;マイクロ波調理用鍋、耐熱食器、等の調理用器具;床材、壁材などの断熱、防音用材料、梁、柱などの支持材料、屋根材、等の建築資材または土木建築用材料;航空機部品、宇宙機部品、原子炉などの放射線施設部材、海洋施設部材、洗浄用治具、光学機器部品、バルブ類、パイプ類、ノズル類、フィルター類、膜、医療用機器部品及び医療用材料、センサー類部品、サニタリー備品、スポーツ用品、レジャー用品などが挙げられる。
冷却を行い、所望により粉砕して得たポリアリーレンスルフィド樹脂組成物のペレットは、樹脂組成物中の導電性材料の均一分散が達成され、導電性に優れた、特に、成形体の表面及び厚み方向で導電性にばらつきを抑える性能を付与可能な樹脂組成物とすることができる。
JIS−Z8825に準拠し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(日機装株式会社 製 マイクロトラックMT3300EX II)により測定し、得られた写真像から任意の100点を測定し、体積分布基準の50%粒度(メジアン径)を測定した。
複合粒子中の電気伝導性フィラー(カーボンブラック)の一次粒子径は透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し、得られた写真像から任意の100点を測定し、体積分布基準の50%粒度(メジアン径)を測定した。
電気伝導性フィラー(1)〜(4)の水分散液(フィラー固形分:25質量%+ポリカルボン酸型高分子界面活性剤:1.7質量%)をジルコニアビーズミルにより調製した。この水分散液にテトラメトキシシラン及びコロイダルシリカ(日本化学工業社製:シリカドール(登録商標)30)を混合し、混合ゾルを得た。さらに、フィラー、シリカ、分散剤等の固形分が18.4%になるように純水を使って混合ゾルを希釈した。混合ゾルの無機固形分中のフィラーの含有率は、50〜78質量%の範囲であった。
電気伝導性フィラー(2):カーボン(電気化学工業株式会社製「デンカブラックHS−100」平均粒子径48nm)
電気伝導性フィラー(3):カーボン(ライオン株式会社製「ライオナイトEC200L」平均粒子径40nm)
ポリフェニレンスルフィド樹脂(DIC株式会社製「MA−520」300℃における溶融粘度V6p約120〔Pa・s〕、非ニュートン指数0.99、カルボキシ基含有量44μmol/g、アルカリ金属塩9.6μmol/g)3280質量部、複合粒子(b1〜4)600質量部、無機潤滑剤(c1)120質量部をタンブラーで均一に混合し、配合材料とした。
実施例1〜4において、「複合粒子(b1〜4)600質量部、無機潤滑剤(c1)として二硫化モリブデン(株式会社ダイゾー製二硫化モリブデンパウダー「M−5」(平均粒子径1.5μm))120質量部」の代わりに、「電気伝導性フィラー(1)〜(3)300質量部」を用いたこと以外は同様にして、比較用導電フィルム(1〜3)を作製し、各種評価を実施した。その結果を、表3に示した。
ポリフェニレンスルフィド樹脂(DIC株式会社製「MA−520」300℃における溶融粘度V6p約120〔Pa・s〕、非ニュートン指数0.99、カルボキシ基含有量44μmol/g、アルカリ金属塩9.6μmol/g)3260質量部、複合粒子(b1〜4)600質量部、無機潤滑剤(c1)として二硫化モリブデン(株式会社ダイゾー製二硫化モリブデンパウダー「M−5」(平均粒子径1.5μm))120質量部、シランカップリング剤として3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング社製「OFS−6040」)20質量部をタンブラーで均一に混合し、配合材料とした。ただし、シランカップリング剤は予め56v/v%アルコール含有水溶液140質量部で希釈したものを用いた。その後、株式会社日本製鋼所製ベント付き2軸押出機「TEX−30」に前記配合材料を投入し、樹脂成分吐出量15kg/hr、スクリュー回転数200(rpm)、樹脂成分の吐出量(kg/hr)とスクリュー回転数(rpm)との比率(吐出量/スクリュー回転数)=0.075(kg/hr/rpm)、最大トルク40(A)、設定樹脂温度310℃で溶融混練して樹脂組成物のペレット(5〜8)を得た。
実施例5〜8において、「複合粒子(b1〜4)600質量部、無機潤滑剤(C1)として二硫化モリブデン(株式会社ダイゾー製二硫化モリブデンパウダー「M−5」(平均粒子径1.5μm))120質量部」の代わりに、「電気伝導性フィラー(1)〜(3)300質量部」を用いたこと以外は同様にして、比較用導電性フィルム(4〜6)を作製し、各種評価を実施した。その結果を、表5に示した。
実施例1、2、5、6において、「無機潤滑剤(C1)として二硫化モリブデン(株式会社ダイゾー製二硫化モリブデンパウダー「M−5」(平均粒子径1.5μm))120質量部」の代わりに、「無機フィラー(c2)として球状シリカ(株式会社アドマテックス製「SO−C2」(平均粒子径0.5μm))120質量部」を用いたこと以外は同様にして、比較用導電フィルム(7〜10)を作製し、各種評価を実施した。その結果を、表6に示した。
フィルムを15×110mmに切り出し、測定温度23℃、標線間距離50mm、試験速度10mm/minで、引張試験機(AGS−5kNX:株式会社 島津製作所製)により、引張強度を測定した。
(光沢値の測定)
光沢計「VG2000」(日本電色製)で光沢の測定を行い、その結果をグロスで示した。光沢の測定条件は入射角20度とした。
表面抵抗率(Ω/□)及び体積抵抗率(Ω・cm)は、三菱化学株式会社製の抵抗測定器「ハイレスタUP・URSブローブ」を用いて23℃、55%RH環境下で測定した。実施例1〜5及び比較例1〜2で作製したフィルムを、縦方向に長さ300mmにカットしたベルトをサンプルとし、該サンプルの幅方向に等ピッチで任意の3ヶ所、縦方向に任意の4カ所の合計12ヶ所について、印加電圧100V、10秒後に表面抵抗率及び体積抵抗率をそれぞれ測定し、その平均値の常用対数値で示した。なお該測定サンプルは23℃、55%RH環境下で24時間放置してから測定した。
上記12ヶ所の最大値と最小値の差をΔρsとした。
上記12ヶ所の最大値と最小値の差をΔρvとした。
上記12ヶ所について、印加電圧100V、250V、500Vにおける表面抵抗率及び体積抵抗率を測定し、その平均値を算出した。
印加電圧100V、500Vの表面抵抗率の差を電圧依存性(Δρs100−500)とした。
印加電圧100V、500Vの体積抵抗率の差を電圧依存性(Δρv100−500)とした。
Claims (12)
- ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)と、電気伝導性フィラーをシリカで被覆した複合粒子(B)と有機または無機潤滑剤(C)とを含有し、
該複合粒子(B)は、平均粒子径が0.1〜20μmの範囲であり、マトリックス(シリカ)中に電気伝導性フィラーの2粒子以上が分散した分散体であり、
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が、ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)100質量部に対して、前記複合粒子(B)が1〜100質量部の範囲であり、前記有機または無機潤滑剤(C)が1〜40質量部の範囲であることを特徴とするポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。 - 前記複合粒子(B)は、シリカをマトリックスとして、当該マトリックス中に前記電気伝導性フィラーの2粒子以上が分散した分散体である請求項1記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 前記複合粒子(B)の平均粒子径が0.1〜20μmの範囲である請求項1又は2記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 前記複合粒子(B)中の電気伝導性フィラーの一次粒子の平均粒子径が0.01〜10μmの範囲である請求項1記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 前記複合粒子(B)中の導電性フィラーがカーボンブラックである請求項1記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 前記無機潤滑剤(C)が、二硫化モリブデンまたはその酸化物である請求項1記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 前記ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が、ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)と、電気伝導性フィラーをシリカで被覆した複合粒子(B)と有機または無機潤滑剤(C)とを溶融混練して得られるものである請求項1〜6の何れか一項に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 請求項1記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を成形して得られる成形体。
- 請求項1記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を成形して得られるフィルム又はシート。
- ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)と、電気伝導性フィラーをシリカで被覆した複合粒子(B)と有機または無機潤滑剤(C)とを含有するポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を環状に押出成形して得られる電子写真用転写ベルトであって、
該複合粒子(B)は、平均粒子径が0.1〜20μmの範囲であり、マトリックス(シリカ)中に電気伝導性フィラーの2粒子以上が分散した分散体であり、
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が、ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)100質量部に対して、前記複合粒子(B)が1〜100質量部の範囲であり、前記有機または無機潤滑剤(C)が1〜40質量部の範囲である電子写真用転写ベルト。 - 請求項10記載の電子写真用転写ベルトを備えた画像形成装置。
- ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)と、電気伝導性フィラーをシリカで被覆した複合粒子(B)と有機または無機潤滑剤(C)とを溶融混練するポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の製造方法であって、
該複合粒子(B)は、平均粒子径が0.1〜20μmの範囲であり、マトリックス(シリカ)中に電気伝導性フィラーの2粒子以上が分散した分散体であり、
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が、ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)100質量部に対して、前記複合粒子(B)が1〜100質量部の範囲であり、前記有機または無機潤滑剤(C)が1〜40質量部の範囲であることを特徴とするポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の製造方法。
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