JP6413705B2 - 樹脂組成物及びその成形体 - Google Patents
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〔1〕 エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)、ゴム含有グラフト重合体(C)及びアルカリ金属と強酸との塩(D)を含む樹脂組成物であって、
エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量部に対して、脂肪酸の含有量が0.03質量部以下であり、カルシウムの含有量が0.0100質量部以下であり、
前記ゴム含有グラフト重合体(C)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量%中、0.25〜7.5質量%であり、
前記アルカリ金属と強酸との塩(D)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量部に対して、0.1質量部未満である樹脂組成物。
〔2〕 エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)、ゴム含有グラフト重合体(C)及びアルカリ金属と強酸との塩(D)を含む樹脂組成物であって、
ゴム含有グラフト重合体(C)中に含まれる脂肪酸の量が1質量%以下であり、
エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量部に対して、カルシウムの含有量が0.0100質量部以下であり、
前記ゴム含有グラフト重合体(C)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量%中、0.25〜7.5質量%であり、
前記アルカリ金属と強酸との塩(D)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量部に対して、0.1質量部未満である樹脂組成物。
〔3〕 前記ゴム含有グラフト重合体(C)が、アルカリ金属と強酸との塩(D)を含むゴムラテックスの存在下でビニル単量体を乳化重合して得られるゴム含有グラフト重合体ラテックスを、凝析剤を用いて凝析回収して又は噴霧回収して得られたものである前記〔1〕又は〔2〕に記載の樹脂組成物。
〔4〕 前記カルシウムの含有量が0.0002質量部以下である前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の樹脂組成物。
〔5〕 前記エンジニアリングプラスチック(A)が芳香族ポリカーボネート樹脂である前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の樹脂組成物。
〔6〕 前記アルカリ金属と強酸との塩(D)がナトリウムとスルホン酸との塩である前記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の樹脂組成物。
〔7〕 前記ガラス充填剤(B)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量%中、5〜40質量%である前記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の樹脂組成物。
〔8〕 前記ゴム含有グラフト重合体(C)が、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエン共重合ゴム及びシリコーン・アクリル複合ゴムから選ばれる一種以上のゴムを含む前記〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の樹脂組成物。
〔9〕 前記〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の樹脂組成物を成形してなる成形体。
本発明の樹脂組成物において、エンジニアリングプラスチック(A)としては、従来知られている各種の熱可塑性エンジニアリングプラスチックを用いることができる。本発明において、「エンジニアリングプラスチック」とは、0.45MPaの荷重下でISO−75に準拠した方法で測定した荷重たわみ温度(HDT)が100℃以上のものをいう。例えば、ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系重合体、シンジオタクチックポリスチレン、6−ナイロン、6,6−ナイロン等のナイロン系重合体、ポリアリレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタールを例示することができる。
本発明においてガラス充填剤(B)は、ケイ酸塩を主成分とする物質であり、層状珪酸塩、タルク、マイカ、シリカ等の多孔質粒子、ガラス(ガラス繊維、ミルドガラス、ガラスフレーク、ガラスビーズなど)等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物を構成するゴム含有グラフト重合体(C)は、「ゴム状重合体」に対して「ビニル系単量体」がグラフト重合されたものである。
本発明の樹脂組成物中に含有されるアルカリ金属と強酸との塩(D)は、ゴム含有グラフト重合体(C)の重合の際に使用される乳化剤等としてゴム含有グラフト重合体(C)にあらかじめ含まれていてもよく、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)を含む樹脂組成物に対して後添加してもよい。
本発明において脂肪酸とは、カルボン酸を含む炭化水素化合物をいう。乳化剤として脂肪酸のアルカリ金属塩を用いた場合、得られたゴム含有グラフト重合体(C)のラテックス中に、強酸凝析剤として硫酸、リン酸などを加えると、乳化剤である脂肪酸のアルカリ金属塩が水溶性の低い脂肪酸へと変わる。その結果、ゴム含有グラフト重合体(C)と水が分離するので、ゴム含有グラフト重合体(C)を回収できる。よって、この場合は、製造したゴム含有グラフト重合体(C)中に脂肪酸が含まれている。脂肪酸はガラス充填剤とエンジニアリングプラスチックとの密着性に影響を与えることから、ゴム含有グラフト重合体(C)中に含まれる脂肪酸の量は1質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましく、0.25質量%以下であることがさらに好ましく、0.1質量%以下であることが特に好ましく、0.03質量%以下であることが最も好ましい。
グラフト重合によって得られたラテックス状態のゴム含有グラフト重合体(C)は、凝析し洗浄した後に乾燥することにより、または、噴霧回収することによって粉体として得ることができる。
本発明の樹脂組成物はエンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)を含む組成物である。
樹脂組成物中のカルシウムは、エンジニアリングプラスチック(A)とガラス充填剤(B)との密着性を低下させ、かつ成形時の熱劣化を増長し、また成形体の高温高湿下での耐加水分解性を悪化させる。しかし、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量部中に含まれるカルシウムが0.0100質量部以下(100ppm以下)であれば、上述の成形時の熱劣化や加水分解性は問題とならないため、衝撃強度や曲げ特性(弾性率・強度)が優れる。
[その他の添加剤等]
本発明の樹脂組成物の調製する際の各材料の配合方法としては、公知のブレンド方法が挙げられ、特に限定されない。例えばタンブラー、V型ブレンダー、スーパーミキサー、ナウターミキサー、バンバリーミキサー、混練ロール、押出機等で混合・混練する方法が挙げられる。また、例えば塩化メチレン等のエンジニアリングプラスチック(A)とガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の共通の良溶媒に溶解させた状態で混合する溶液ブレンド方法等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、公知の成形方法によって、所望形状の成形体とすることができる。樹脂組成物は、直接に、或いは溶融押出機で一旦ペレット状にしてから、押出成形法、射出成形法、圧縮成形法等によって成形することができる。成形体は、特に限定されず、自動車分野や家電分野等における各種部材(テレビフレーム、パソコンの筐体、車両用内装部材(インパネ等)、車両用外装部材(フェンダー、ピラー等)等)が挙げられる。
オクタメチルシクロテトラシロキサン97.5部、γ−メタクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン0.5部及びテトラエトキシシラン2.0部を混合してシロキサン混合物100部を得た。これに、脱イオン水180部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(DBSNa)0.67部を溶解した溶液を添加し、ホモミキサーにて10,000rpmで5分間攪拌した。次いで、ホモジナイザーに20MPaの圧力で2回通過させて、シロキサンラテックスを得た。
製造例1で得られたPOSi(S−1)のラテックス28.5部(仕込みモノマー成分として10部)を、冷却管、温度計、窒素導入管及び攪拌装置を備えたセパラブルフラスコに投入し、更に表1に示す「成分1」を添加、混合した。
表2に示す「成分1」を配合した水溶液を30℃に設定し、その水溶液中に製造例2で得られたラテックスを投入し、液温を80℃に昇温し、塩析した。凝集ポリマーを回収し、脱イオン水1500部に浸し、脱水する工程を2度繰り返し、80℃で一晩乾燥して、ゴム含有グラフト重合体(Csa−2)の粉体を得た。
製造例1で得られたPOSi(S−1)のラテックス28.5部(仕込みモノマー成分として10部)を、冷却管、温度計、窒素導入管及び攪拌装置を備えたセパラブルフラスコに投入し、更に表3に示す「成分1」を添加、混合した。
表4に示す「成分1」を攪拌機および還流冷却管を備えた反応容器に仕込み、70℃で1.5時間加熱攪拌し、重合させた。引き続き、表4に示す「成分2」からなる混合物を1時間かけて滴下し、その後1時間加熱攪拌を続けて、酸基含有共重合体ラテックスを得た。
表5に示す「成分1」を80℃で溶解させた。次いで表5に示す「成分2」の水溶液を上記の溶液に投入し強制乳化させ、安定剤のエマルションを調製した。
(1)ブタジエン系ゴム質重合体ラテックス(R−1)の製造
第一単量体混合液として表6に示す「成分1」を容量70Lのオートクレーブ内に仕込み、昇温して、液温が43℃になった時点で、表6に示す「成分2」のレドックス系開始剤を添加して反応を開始し、その後さらに液温を65℃まで昇温した。重合開始から3時間後に表6に示す「成分3」の重合開始剤を添加し、その1時間後から「成分4」の第二単量体混合液、「成分5」の乳化剤水溶液、「成分6」の重合開始剤を8時間かけて連続的に滴下した。
製造例7で得られたブタジエン重合体含有ビニル重合体のラテックス243.9部に、製造例6の安定剤のエマルションを2.2部配合して、混合した。次いで、アトマイザー式噴霧乾燥機(大川原化工機(株)製、商品名;L−8型スプレードライヤー)を用いて、乾燥用加熱ガスの入口温度140℃及び出口温度65℃で噴霧乾燥して、ゴム含有グラフト重合体(Cba−4)の粉体を得た。
製造例7で得られたブタジエン重合体含有ビニル重合体のラテックスに243.9部に、製造例6の安定剤のエマルションを2.2部配合して混合した。さらにアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム(SS−L)を0.5部配合した。次いで、アトマイザー式噴霧乾燥機(大川原化工機(株)製、商品名;L−8型スプレードライヤー)を用いて、乾燥用加熱ガスの入口温度140℃及び出口温度65℃で噴霧乾燥して、ゴム含有グラフト重合体(Cba−5)の粉体を得た。
攪拌機を備えたオートクレーブ内に、表8に示す「成分1」を加え、オートクレーブ内の雰囲気を窒素置換した。次いで、表8に示す「成分2」加えて密封し、50℃に昇温した。次いで表8に示す「成分3」を含む酸化還元触媒水溶液を加えた後、55℃で8時間重合させることによりジエン系ゴム質重合体ラテックスを得た。得られたラテックスの粒子の質量平均粒子径は0.1μm、固形分は32.1%であった。
1.ナトリウム、カリウム、カルシウムイオン量の定量
各製造例で得られたゴム含有グラフト重合体中のイオン濃度を、以下の方法で測定した。先ず、試料0.25gを分解容器に量り取り、硝酸8mlをマイクロウエーブ(湿式分解)にて分解させ。冷却後、フッ化水素酸2mlを入れ、再度マイクロウエーブで処理し、蒸留水で50mlにメスアップし検液とした。この検液をICP発光分析装置(IRIS Interpid II XSP:Thermo社製)を用いてナトリウム、カリウム、カルシウムのイオン量を定量(ppm単位)した。表11に結果をまとめた。
各製造例で得られたゴム含有グラフト重合体中の脂肪酸の量を、以下の方法で測定した。先ず、試料0.2gを0.1%トリフロオロ酢酸(トルエン溶液)10mlで溶解した(80℃、60分間)。次に三フッ化ほう素メタノール1gを加え80℃、30分間でメチルエステル化処理を行った。蒸留水10mlとヘキサン10mlを加え二層分離させ、このヘキサン層の1μlをGCに注入し、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、アルケニルコハク酸ジカリウム、ロジン酸の量を測定した。測定値を試料質量当たりの濃度に換算した。表11に結果をまとめた。
1.樹脂組成物の製造
製造例2、3、4、8、9及び10で得られた各々のゴム含有グラフト共重合体、ガラス繊維配合芳香族ポリカーボネート(「ユーピロンGS2030M9001」(商品名)、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、公称ガラス繊維30%配合、芳香族ポリカーボネート樹脂のMv:20000)、及び、芳香族ポリカーボネート(商品名「ユーピロンS3000」、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、Mv:20000)を表12に示す組成で配合・混合した。各混合物をバレル温度310℃に加熱した脱揮式二軸押出機(池貝鉄工社製、PCM−30)に供給して混練し、ガラス繊維が27%配合された樹脂組成物のペレットを作製した。
各ペレットを住友射出成形機SE100DU(住友重機械工業(株)製)に供給し、シリンダー温度320℃、金型温度90℃にて、長さ80mm×幅10mm×厚さ4mmの成形体(試験片)を得た。シャルピー衝撃試験はISO−179−1に準拠し、ISO2818に準拠したTYPEAのノッチを刻んで測定した。
各ペレットを住友射出成形機SE100DU(住友重機械工業(株)製)に供給し、シリンダー温度320℃、金型温度90℃にて、長さ80mm×幅10mm×厚さ4mmの成形体(試験片)を得た。ISO−178に準拠し、曲げ速度を2mm/minで測定した。
シャルピー衝撃試験にて破断した試験片の破断面のSEM観察を実施し、芳香族ポリカーボネート樹脂とガラス繊維との密着性を評価した。図1〜図6に各実施例、比較例にて得られた成形体のシャルピー衝撃試験後の破断面をまとめた。
比較例1はガラス繊維27%の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物である。樹脂組成物中のガラス繊維の含有量を27%に固定して、ゴム含有グラフト重合体(Csa−2)を配合したものが比較例2である。ゴム含有グラフト重合体(Csa−2)はカルシウムを1850ppm含む。樹脂組成物中にゴム含有グラフト重合体(Csa−2)10%を配合した場合、芳香族ポリカーボネート樹脂、ガラス繊維、ゴム含有グラフト重合体の合計100部に対して、カルシウムの含有量は0.0185部であり、0.0100部を超える。そのためガラス繊維と芳香族ポリカーボネート樹脂との密着性を低下させた(図5)。密着性が低下するのでノッチ付シャルピー衝撃強度の改善もなく、逆に低下する。さらにガラス繊維配合による曲げ特性改善効果も著しく低減させる。
Claims (9)
- エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)、ゴム含有グラフト重合体(C)及びアルカリ金属と強酸との塩(D)を含む樹脂組成物であって、
エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量部に対して、脂肪酸の含有量が0.03質量部以下であり、カルシウムの含有量が0.0100質量部以下であり、
前記ゴム含有グラフト重合体(C)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量%中、0.25〜7.5質量%であり、
前記アルカリ金属と強酸との塩(D)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量部に対して、0.1質量部未満である樹脂組成物。 - エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)、ゴム含有グラフト重合体(C)及びアルカリ金属と強酸との塩(D)を含む樹脂組成物であって、
ゴム含有グラフト重合体(C)中に含まれる脂肪酸の量が1質量%以下であり、
エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量部に対して、カルシウムの含有量が0.0100質量部以下であり、
前記ゴム含有グラフト重合体(C)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量%中、0.25〜7.5質量%であり、
前記アルカリ金属と強酸との塩(D)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量部に対して、0.1質量部未満である樹脂組成物。 - 前記ゴム含有グラフト重合体(C)が、アルカリ金属と強酸との塩(D)を含むゴムラテックスの存在下でビニル単量体を乳化重合して得られるゴム含有グラフト重合体ラテックスを、凝析剤を用いて凝析回収して又は噴霧回収して得られたものである請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記カルシウムの含有量が0.0002質量部以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記エンジニアリングプラスチック(A)が芳香族ポリカーボネート樹脂である請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記アルカリ金属と強酸との塩(D)がナトリウムとスルホン酸との塩である請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記ガラス充填剤(B)の含有量が、エンジニアリングプラスチック(A)、ガラス充填剤(B)及びゴム含有グラフト重合体(C)の合計100質量%中、5〜40質量%である請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記ゴム含有グラフト重合体(C)が、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエン共重合ゴム及びシリコーン・アクリル複合ゴムから選ばれる一種以上のゴムを含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の樹脂組成物を成形してなる成形体。
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