JP6417529B2 - ポリアミド樹脂組成物及び成形体 - Google Patents
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Description
しかし、ポリアミド樹脂は熱や紫外線等により酸化劣化しやすいため、屋外に曝露される条件下での使用については制限がある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物を提供することを目的とするものである。
(A)ポリアミド樹脂と、
(B)銅化合物と、
(C)アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属のハロゲン化物と、
(D)カーボンブラックと、
(E)低次酸化チタンと、
を含有し、
(D)カーボンブラックの比表面積が300m2/g以下であることを特徴とする。
ポリアミド樹脂組成物中に含まれるハロゲン元素/銅元素のモル比は2/1〜50/1であることが好ましい。
(D)カーボンブラックのDBP吸油量は75cm3/100g以上であることが好ましい。
(D)カーボンブラックと(E)低次酸化チタンの質量比((D)カーボンブラック/(E)低次酸化チタン)は1/1〜20/1であることが好ましい。
ポリアミド樹脂組成物は(G)結晶化遅延剤をさらに含有することが好ましい。
成形体としては自動車外装部品により好適である。
〔ポリアミド樹脂組成物〕
本発明のポリアミド樹脂組成物は、(A)ポリアミド樹脂と、(B)銅化合物と、(C)アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属のハロゲン化物と、(D)カーボンブラックと、(E)低次酸化チタンと、を含有し、(D)カーボンブラックの比表面積が300m2/g以下であることを特徴とする。
以下、ポリアミド樹脂組成物の各構成要素について詳細に説明する。
(A)ポリアミド樹脂(以下、単にポリアミド樹脂あるいは(A)成分と記載する場合もある)とは、主鎖に−CO−NH−(アミド)結合を有する高分子化合物を意味する。
ポリアミド樹脂は、以下に限定されるものではないが、例えば、ラクタムの開環重合で得られるポリアミド樹脂、ω−アミノカルボン酸の自己縮合で得られるポリアミド樹脂、ジアミン及びジカルボン酸を縮合することで得られるポリアミド樹脂、並びにこれらの共重合物が挙げられる。これらのポリアミド樹脂は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。
ポリアミド樹脂の構成成分である単量体としてのラクタムとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ピロリドン、カプロラクタム、ウンデカラクタム、及びドデカラクタムが挙げられる。これらは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
まず、ジアミン(単量体)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヘキサメチレンジアミン及びペンタメチレンジアミン等の直鎖状の脂肪族ジアミン;2−メチルペンタンジアミン及び2−エチルヘキサメチレンジアミン等の分岐型の脂肪族ジアミン;p−キシリレンジアミン及びm−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン;シクロヘキサンジアミン、シクロペンタンジアミン及びシクロオクタンジアミン等の脂環式ジアミンが挙げられる。
上述した単量体としてのジアミン及びジカルボン酸は、それぞれ1種のみを単独で用いてもよく、2種以上の併用により縮合させてもよい。
上述したポリアミド樹脂は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリアミド樹脂における末端基の比は、アミノ基濃度/カルボキシル基濃度として、好ましくは9/1〜1/9であり、より好ましくは6/4〜1/9であり、さらに好ましくは5/5〜1/9である。末端基の比が上記範囲内である場合、本発明のポリアミド樹脂組成物の機械的強度を一層向上させることができる。
これらの成分の重合溶媒への添加時期については、末端調整剤として本来の機能を果たす限り特に限定されるものではなく、例えば、上述したポリアミド樹脂の原料を重合溶媒に添加する際に添加する方法が挙げられる。
これらは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらは1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらのモノカルボン酸化合物は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらのジカルボン酸化合物は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(B)銅化合物(以下、単に銅化合物あるいは(B)成分と記載する場合もある)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ハロゲン化銅化合物(ヨウ化銅、臭化第一銅、臭化第二銅、塩化第一銅など)、酢酸銅、プロピオン酸銅、安息香酸銅、アジピン酸銅、テレフタル酸銅、イソフタル酸銅、サリチル酸銅、ニコチン酸銅及びステアリン酸銅、並びにエチレンジアミン及びエチレンジアミン四酢酸などのキレート剤に銅の配位した銅錯塩が挙げられる。
これらは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリアミド樹脂組成物中の銅化合物の含有量が上記範囲内である場合、耐候性を一層向上させるとともに、銅の析出や金属腐食を効果的に抑制することができる。
(C)アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属のハロゲン化物(以下、単にハロゲン化物あるいは(C)成分と記載する場合もある)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ヨウ化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化リチウム、臭化リチウム、塩化リチウム、ヨウ化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化マグネシウム及び臭化マグネシウム、並びにこれらの混合物が挙げられる。
ここで、ハロゲン元素は、例えば(B)成分がハロゲン化銅の場合、ハロゲン化銅に由来するハロゲン元素と、(C)成分のハロゲン化物に由来するハロゲン元素の合計を意味する。
一方、モル比(ハロゲン元素/銅元素)が50/1以下である場合、靭性などの機械的な物性を殆ど損なうことなく、成形機のスクリュー等の腐食を防止できるため好適である。
(D)カーボンブラック(以下、単にカーボンブラックあるいは(D)成分と記載する場合もある)としては、その製造方法によりファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック等に分類され、その原料の違いにより、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、オイルブラック、ガスブラック等に分類されるが、本発明においては特に限定されずに使用することができる。
(E)低次酸化チタン(以下、単に低次酸化チタンあるいは(E)成分と記載する場合もある)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、一酸化チタン、三酸化二チタン、五酸化三チタン等のように、金属チタニウムと二酸化チタンを目的とする酸化物のTiとOの比率になるように化学量論的に混合し、不活性ガス中で焼成する方法により得られ、一般にTixO2x−1(x=1,2,3)で表されるものや、二酸化チタンを還元処理して得られ、一般にTiOy(y=1〜1.99)で表されるもの等が挙げられる。
質量比がこの範囲内である場合、本発明のポリアミド樹脂組成物において成形品外観を損なうことなく、耐候性を一層向上させることができるため好適である。
(F)無機充填材
本発明のポリアミド樹脂組成物においては、上述した(A)成分〜(E)成分に加え、(F)無機充填材(以下、無機充填材あるいは(F)成分と記載する場合もある)を、ポリアミド樹脂組成物にさらに含有させてもよい。
これらは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリアミド樹脂組成物を電気炉に入れて、含まれる有機物を焼却処理し、残渣分から、例えば100本以上の無機充填材を任意に選択し、SEM(Scanning Electron Microscope、走査型電子顕微鏡)で観察して、これらの無機充填材の繊維径及び粒子径を測定することにより数平均繊維径及び数平均粒子径を測定する。併せて、倍率1000倍でのSEM写真を用いて繊維長を計測することにより重量平均繊維長を求める。
特に、上記の列挙成分から選択される1種以上であることが好ましく、アミノシラン類がより好ましい。
繊維ストランドはロービングとしてそのまま使用してもよく、さらに切断工程を行いチョップドガラスストランドとして使用してもよい。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、成形品外観および機械的強度をより一層向上させる観点から、(G)結晶化遅延剤(以下、単に結晶化遅延剤あるいは(G)成分と記載する場合もある)をさらに含有させてもよい。
結晶化遅延剤は、ポリアミド樹脂に配合することにより、ポリアミド樹脂の結晶化温度を降下させる作用効果を有する物質である。結晶化温度はJIS K7121に準拠した示差走査熱量測定法(DSC法)によって求めることができる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、成形品外観をより一層向上させる観点から、(H)滑剤(以下、単に滑剤あるいは(H)成分と記載する場合もある)をさらに含有させてもよい。
滑剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、及び脂肪酸金属塩からなる群より選ばれる1種以上の脂肪酸化合物が挙げられる。
滑剤は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
脂肪酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、飽和又は不飽和の、直鎖状又は分岐状の、脂肪族モノカルボン酸が挙げられ、ステアリン酸、パルミチン酸、ベヘン酸、エルカ酸、オレイン酸、ラウリン酸、モンタン酸等が挙げられる。
アルコールとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、1,3−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、ラウリルアルコール等が挙げられる。
脂肪酸アミドとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、エチレンビスステアリルアミド、エチレンビスオレイルアミド、N−ステアリルステアリルアミド、N−ステアリルエルカアミド等が挙げられる。特に、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、エチレンビスステアリルアミド、及びN−ステアリルエルカアミドが好ましく、エチレンビスステアリルアミド及びN−ステアリルエルカアミドがより好ましい。
脂肪酸と塩を形成する金属元素としては、元素周期律表の第1族元素(アルカリ金属)、第2族元素(アルカリ土類金属)、第3族元素、亜鉛、アルミニウム等が挙げられる。金属元素としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属;アルミニウム;が好ましい。
これら脂肪酸金属塩は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
その他の成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光劣化防止剤、可塑剤、離型剤、核剤、難燃剤、着色剤、染色剤や顔料などを添加してもよいし、他の熱可塑性樹脂を混合してもよい。
ここで、その他の成分は、それぞれ性質が大きく異なるため、各成分についての、本発明の効果をほとんど損なわない好適な含有率は様々である。そして、当業者であれば、上記した他の成分ごとの好適な含有率は容易に設定可能である。
本発明のポリアミド樹脂組成物の製造方法としては、以下に制限されないが、例えば、単軸又は多軸の押出機によって(A)成分を溶融させた状態で、(B)成分、(C)成分、(D)成分、及び(E)成分を混練する方法を用いることができる。
本発明の成形体は、上述した本発明のポリアミド樹脂組成物を成形してなり、例えば、ポリアミド樹脂組成物を射出成形することにより得られる。
本発明の成形体は、例えば、自動車用、機械工業用、電気・電子用、住設用、産業資材用、工業材料用、日用・家庭品用等の種々の成形体や部品として好適に使用できる。特に屋外に曝露される自動車用、住設用等の部品に好適であり、自動車外装部品により好適に使用できる。
以下、実施例及び比較例で行った評価の方法について説明する。
<成形品外観>
実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂組成物のペレットを、射出成形機(PS−40E:日精樹脂株式会社製)を用いて、80×80×3mm厚の平板試験片を製造した。その際、充填時間を1秒、保圧時間9秒、冷却時間15秒、金型温度80℃、溶融樹脂温度280℃に設定した。得られた平板試験片の表面光沢を、光沢計(VG7000:日本電色工業株式会社製)を用いてJIS Z8741に準拠して、入射角60度で測定した。
上記により表面光沢を測定した平板成形片を、キセノンアーク式促進耐候試験機(Ci4000:アトラス社製)を用いてISO 4894−2に準拠し、ブラックパネル温度63℃、水噴霧時間12分、水噴霧停止時間108分のサイクルで促進耐候試験を実施した。試験時間1,000時間後の平板試験片の表面光沢を測定し、光沢保持率を算出した。
実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂組成物のペレットを、射出成形機(PS−40E:日精樹脂株式会社製)を用いて、80×80×3mm厚(片面シボ加工:棚澤八光製TH113)の平板試験片を製造した。その際、充填時間を1秒、保圧時間9秒、冷却時間15秒、金型温度80℃、溶融樹脂温度280℃に設定した。得られた平板試験片のシボ面を試験面とし、キセノンアーク式促進耐候試験機(Ci4000:アトラス社製)を用いてISO 4894−2に準拠し、ブラックパネル温度63℃、水噴霧時間12分、水噴霧停止時間108分のサイクルで促進耐候試験を実施した。試験前、試験時間1,000時間後及び1,500時間後の平板試験片を、色差計(SE6000:日本電色工業株式会社製)を用いて、JIS Z8722に準拠して色調を測定し、試験前から試験後の色調変化ΔEを求めた。
実施例及び比較例で得られたポリアミド樹脂組成物のペレットを、射出成形機(PS−40E:日精樹脂株式会社製)を用いて、ISO 3167に準拠しつつ、多目的試験片(A型)の成形片を製造した。その際、射出及び保圧時間25秒、冷却時間15秒、金型温度80℃、溶融樹脂温度290℃に設定した。得られた多目的試験片(A型)を用いて、ISO 527に準拠しつつ引張速度5mm/分で引張試験を行い、引張強度を測定した。
(A)ポリアミド樹脂(PA)
(PA−1)ポリアミド66/6I、下記製造例1のポリアミド
(PA−2)ポリアミド66/6I/6、下記製造例2のポリアミド
(PA−3)ポリアミドMXD6、三菱瓦斯化学社製ポリアミドMXD6#6000
(B)ヨウ化銅(以下、CuIと略記)和光純薬工業社製の試薬
(C)ヨウ化カリウム(以下、KIと略記)和光純薬工業社製の試薬
(CB−1)三菱化学株式会社製三菱(登録商標)カーボンブラック#3050B
平均一次粒子径:50nm、窒素吸着比表面積:50m2/g、
DBP吸油量:175cm3/100g
(CB−2)三菱化学株式会社製三菱(登録商標)カーボンブラック#30
平均一次粒子径:30nm、窒素吸着比表面積:74m2/g、
DBP吸油量:113cm3/100g
(CB−3)三菱化学株式会社製三菱(登録商標)カーボンブラック#45
平均一次粒子径:24nm、窒素吸着比表面積:120m2/g、
DBP吸油量:53cm3/100g
(CB−4)三菱化学株式会社製三菱(登録商標)カーボンブラック#650B
平均一次粒子径:22nm、窒素吸着比表面積:124m2/g、
DBP吸油量:114cm3/100g
(CB−5)三菱化学株式会社製三菱(登録商標)カーボンブラック#950
平均一次粒子径:16nm、窒素吸着比表面積:260m2/g、
DBP吸油量:79cm3/100g
(CB−6)三菱化学株式会社製三菱(登録商標)カーボンブラック#2300
平均一次粒子径:15nm、窒素吸着比表面積:320m2/g、
DBP吸油量:64cm3/100g
(F)ガラス繊維(以下、GFと略記)日本電気硝子株式会社製ECS03T−275H
(G.結晶化遅延剤)
(Dye−1)ニグロシン、オリヱント化学工業株式会社製NUBIAN(登録商標)BLACK TH−807
(Dye−2)銅フタロシアニン系染料、C.I.ソルベントブルー67
(H)滑剤(以下、waxと略記)クラリアント社製リコモントNaV101
ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩、ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸の等モル塩をそれぞれ80:20の質量比で投入し、投入した全原料と同量の純水を加え、重合缶内を充分窒素置換した後、撹拌しながら加温を開始した。缶内圧力は最大2.0MPa(G)に調整しながら最終到達温度は270℃とし、水浴中に吐出したポリマーをストランドカッターでペレタイズした。
ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩、ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸の等モル塩、ε−カプロラクタムをそれぞれ80:15:5の質量比で投入し、投入した全原料と同量の純水を加え、重合缶内を充分窒素置換した後、撹拌しながら加温を開始した。缶内圧力は最大2.0MPa(G)に調整しながら最終到達温度は270℃とし、水浴中に吐出したポリマーをストランドカッターでペレタイズした。
押出機の上流側から1番目のバレルに上流側供給口を有し、かつ9番目のバレルに下流側供給口を有する、L/D(押出機のシリンダーの長さ/押出機のシリンダー径)=48(バレル数:12)の二軸押出機[ZSK−26MC:コペリオン社製(ドイツ)]を用いた。二軸押出機において、上流側供給口からダイまでを280℃、スクリュー回転数250rpm、及び吐出量25kg/時間に設定した。
かかる条件下で、下記表1の上欄に記載された割合に従い、上流側供給口より、ポリアミド樹脂(PA)、CuI、KI、CB、TiO、結晶化遅延剤、並びwaxをそれぞれ供給し、下流側供給口よりGFを供給した。そして、これらを溶融混練することでポリアミド樹脂組成物のペレットを製造した。
得られたポリアミド樹脂組成物を、上記の溶融樹脂温度及び金型温度で成形し、成形品外観、耐候光沢保持率、耐候変色性、及び引張強度を評価した。
これらの評価(計数)結果などを下記表1に示す。
成形品外観(表面光沢)は数値が大きい程、成形品外観に優れることを示す。
耐候光沢保持率は数値が大きい程、色調変化ΔEは数値が小さい程、耐候性に優れることを示す。
また、引張強度は数値が大きい程、機械的強度に優れることを示す。
Claims (12)
- (A)ポリアミド樹脂と、
(B)銅化合物と、
(C)アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属のハロゲン化物と、
(D)カーボンブラックと、
(E)低次酸化チタンと、
を、含有し、
前記(D)カーボンブラックと前記(E)低次酸化チタンの質量比が1/1〜20/1であり、
前記(D)カーボンブラックの比表面積が300m2/g以下であるポリアミド樹脂組成物。 - 前記(A)ポリアミド樹脂が、ポリアミド6、ポリアミド46、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド6T、ポリアミド6I及びポリアミドMXD6、並びにこれらの少なくとも1種を構成成分として含む共重合ポリアミドからなる群より選択された1種以上である請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記(B)銅化合物がハロゲン化銅化合物である請求項1又は2に記載のポリアミド樹脂組成物。
- ポリアミド樹脂組成物中に含まれるハロゲン元素/銅元素のモル比が、2/1〜50/1である、請求項1、2又は3に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記(D)カーボンブラックの平均一次粒子径が18nm以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記(D)カーボンブラックのDBP吸油量が75cm3/100g以上である請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記(E)低次酸化チタンがTiOm(m=1.0〜1.99)である請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記(D)カーボンブラックの含有量がポリアミド樹脂組成物100質量%に対して0.1〜3質量%、前記(E)低次酸化チタンの含有量がポリアミド樹脂組成物100質量%に対して0.01〜1質量%である請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- (F)無機充填材をさらに含有する請求項1〜8のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- (G)結晶化遅延剤をさらに含有する請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物を成形してなる成形体。
- 自動車外装部品である請求項11に記載の成形体。
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