JP6639529B2 - ポリアミド成形組成物及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明はエンジニアリングプラスチックの技術分野に関し、特に半芳香族ポリアミド樹脂、その製造方法及びそれで製造されるポリアミド成形組成物に関する。
PA6Tホモポリマーは1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸を重合してなるものであり、融点が分解温度より高い370℃に達するため、実用価値がない。
PA6Tホモポリマーの上記問題に対して、業界では一般的に、共重合と炭素鎖延長の2種の解決手段がある。共重合とは、重合系に、たとえばアジピン酸、セバシン酸等のほかのモノマーを添加することによって、PA6Tホモポリマーの融点を分解温度以下に低下させ、順調に加工できるようにすることであり、炭素鎖延長とは、ヘキサンジアミンを長炭素鎖ジアミンに変更することで、融点を低下させると同時にアミド結合濃度を低減させ、それにより加工性に優れて、吸水率が低いポリアミド樹脂を得ることである。
しかし、上記2種の解決方法は、処方設計工程から問題を解決するため、重合プロセス、ひいては装置を変更する必要がある場合は多く、高コストを招く。
本発明は研究をした結果、驚くべきことに、所定量のPA10TホモポリマーをPA6Tホモポリマーに添加することによって、PA6Tホモポリマーの融点を大幅に低下させて分解温度以下にし、それによりPA6Tホモポリマーの加工性を改善できることを見出した。
従来技術に存在する欠点及び欠点を克服するために、本発明の主な目的はPA6Tホモポリマーの融点を大幅に低下できる半芳香族ポリアミド樹脂を提供することにある。
本発明の別の目的は上記半芳香族ポリアミド樹脂の製造方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は、加工性を著しく改善し、且つ優れた表面特性を有するとともに、低吸水率を維持できる上記半芳香族ポリアミド樹脂を含むポリアミド成形組成物を提供することにある。
発明を解決するための手段
本発明は以下の技術案により実現される。
半芳香族ポリアミド樹脂は、重量比率で、成分として、
(A)1,10−デカンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA10Tホモポリマー20−95wt%と、
(B)1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA6Tホモポリマー5−80wt%とからなり、
(A)+(B)=100wt%である。
本発明の好ましい技術案として、前記半芳香族ポリアミド樹脂は、重量比率で、成分として、
(A)1,10−デカンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA10Tホモポリマー30−85wt%と、
(B)1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA 6Tホモポリマー15−70wt%とからなり、
(A)+(B)=100wt%である。
本発明のより好ましい技術案として、前記半芳香族ポリアミド樹脂は、重量比率で、成分として、
(A)1,10−デカンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA10Tホモポリマー40−70wt%と、
(B)1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA6Tホモポリマー30−60wt%とからなり、
(A)+(B)=100wt%である。
本発明の前記半芳香族ポリアミド樹脂は、ASTM D3418−2003に準じて融点が280℃−340℃、好ましくは285℃−320℃、より好ましくは290℃−310℃であり、PA6Tの融点よりも著しく低下し、PA6Tの加工性を改善する。
本発明の前記PA6Tホモポリマーは、たとえば、磁気カップリングミキサー、凝縮配管、ガス口、投入口、圧力防爆口を備えた圧力釜に、ヘキサンジアミン、テレフタル酸、安息香酸、次亜リン酸ナトリウム及び水を投入して、真空化して高純度窒素ガスを保護ガスとして導入し、撹拌しながら2時間かけて220℃に昇温し、反応混合物を220℃で1時間撹拌して、次に撹拌しながら反応物の温度を250℃に上昇し、250℃の恒温と3.6MPaの定圧で2時間反応させ続け、生成した水を除去することで圧力を一定に維持し、反応終了後、取り出して、プレポリマーを80℃で24時間真空乾燥させて、予備重合生成物を得て、前記予備重合生成物を290℃、50Paの真空条件下で固相増粘して、PA6Tホモポリマーを得るような、本分野の一般的な技術的手段により合成できる。
本発明の前記PA10Tホモポリマーは、磁気カップリングミキサー、凝縮配管、ガス口、投入口、圧力防爆口を備えた圧力釜に、デカンジアミン、テレフタル酸、安息香酸、次亜リン酸ナトリウム及び水を投入し、真空化して高純度窒素ガスを保護ガスとして導入し、撹拌しながら2時間かけて220℃に昇温し、反応混合物を220℃で1時間撹拌して、次に撹拌しながら反応物の温度を240℃に上昇し、240℃の恒温と3.0MPaの定圧で2時間反応させ続け、生成した水を除去することで圧力を一定に維持し、反応終了後、取り出して、プレポリマーを80℃で24時間真空乾燥させて、予備重合生成物を得て、前記予備重合生成物を250℃、50Paの真空条件下で固相増粘して、PA10Tホモポリマーを得るような、本分野の一般的な技術的手段により合成できる。
本発明はさらに、1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA6Tホモポリマーと1,10−デカンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA10Tホモポリマーを所定の比率で高速混合機に投入して均一に混合した後、粉砕機に投入して5−10umの粉末に粉砕するステップと、粉末を主投入口から二軸押出機に加えて、押出して、冷却水で冷却させ、造粒して乾燥させて半芳香族ポリアミド樹脂を得るステップとを含む前記半芳香族ポリアミド樹脂の製造方法を開示する。
本発明はさらに、成分として、
半芳香族ポリアミド樹脂30−100重量部と、
補強フィラー0−70重量部と、
添加剤0−50重量部とを含み、
ポリアミド成形組成物の全重量に対して、前記補強フィラーの含有量は好ましくは10−50部、より好ましくは15−40部である上記半芳香族ポリアミド樹脂を含むポリアミド成形組成物を開示し、補強フィラーの含有量が低すぎる場合、ポリアミド成形組成物の力学的性質を劣化させ、補強フィラーの含有量が高すぎる場合、ポリアミド成形組成物の製品の表面に繊維露出が深刻になり、製品の外観に悪影響を及ぼす。
前記補強フィラーは、繊維状で、平均長さが0.01mm−20mm、好ましくは0.1mm−6mmであり、アスペクト比が5:1−2000:1、好ましくは30:1−600:1であり、繊維状補強フィラーの含有量が上記範囲内であれば、ポリアミド成形組成物は高熱変形温度と向上した高温剛性を示す。
前記補強フィラーは無機補強フィラー又は有機補強フィラーであり、
前記無機補強フィラーは、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、金属を被覆したガラス繊維、セラミック繊維、珪灰石繊維、金属炭化物繊維、金属硬化物繊維、ロックウール繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、石膏繊維又はホウ素繊維から選ばれる1種又は複数種であり、好ましくはガラス繊維であり、
ガラス繊維を使用することによって、ポリアミド成形組成物の成形性を向上させるだけでなく、たとえば引張強さ、曲げ強さ及び曲げ弾性率等の力学的性質を向上させ、さらにたとえば熱可塑性樹脂組成物による成形時の熱変形温度等の耐熱性を向上させる。
前記有機補強フィラーは芳香族ポリアミド繊維及び/又は炭素繊維から選ばれる。
前記補強フィラーは、たとえば粉末状、粒子状、板状、針状、織物又はフェルト状の非繊維状であり、平均粒子径が0.001μm−100μm、好ましくは0.01μm−50μmである。
当補強フィラーの平均粒子径が0.001μm未満であれば、ポリアミド樹脂の溶融加工性を劣化させ、補強フィラーの平均粒子径が100μmより大きければ、射出成形成形品の表面の外観が悪い。
上記補強フィラーは、チタン酸カリウムウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、珪灰石、ゼオライト、セリサイト、カオリン、雲母、タルク、粘土、パイロフィライト、ベントナイト、モンモリロナイト、リチウムモンモリロナイト、合成雲母、ロックウール、アルミノシリケート、アルミナ、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化ケイ素又はシリカから選ばれる1種又は複数種であり、その平均粒子径が吸着法により測定される。
これら補強フィラーは中空であってもよく、また、ベントナイト、モンモリロナイト、リチウムモンモリロナイト、合成雲母等の膨潤性層状珪酸塩に対し、有機アンモニウム塩で層間イオンをカチオン交換した有機化モンモリロナイトが使用可能である。
ポリアミド成形組成物に優れた機械的性質を付与するには、結合剤を用いて無機補強フィラーに機能化処理を行うことができる。
結合剤は、イソシアネート系化合物、オルガノシラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物から選ばれ、オルガノシラン系化合物が好ましく、
前記オルガノシラン系化合物は、エポキシ基含有アルコキシシラン化合物、メルカプト含有アルコキシシラン化合物、ウレイド基含有アルコキシシラン化合物、イソシアナト基含有アルコキシシラン化合物、末端アミノ基含有アルコキシシラン化合物、ヒドロキシ基含有アルコキシシラン化合物、炭素−炭素不飽和基含有アルコキシシラン化合物、酸無水物基含有アルコキシシラン化合物から選ばれる1種又は複数種である。
前記エポキシ基含有アルコキシシラン化合物は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランから選ばれる1種又は複数種であり、
前記メルカプト含有アルコキシシラン化合物は、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン及び/又はγ−メルカプトプロピルトリエトキシシランから選ばれ、
前記ウレイド基含有アルコキシシラン化合物は、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−ウレイドエチル)アミノプロピルトリメトキシシランから選ばれる1種又は複数種であり、
前記イソシアナト基含有アルコキシシラン化合物は、γ−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルエチルジメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルエチルジエトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルトリクロロシランから選ばれる1種又は複数種であり、
前記末端アミノ基含有アルコキシシラン化合物は、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランから選ばれる1種又は複数種であり、
前記ヒドロキシ基含有アルコキシシラン化合物は、γ−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン及び/又はγ−ヒドロキシプロピルトリエトキシシランから選ばれ、
前記炭素−炭素不飽和基含有アルコキシシラン化合物は、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩から選ばれる1種又は複数種であり、
前記酸無水物基含有アルコキシシラン化合物は、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物であり、
前記オルガノシラン系化合物は、好ましくはγ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン又は3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物である。
常法により上記オルガノシラン系化合物を用いて無機補強フィラーを表面処理し、次にポリアミド樹脂と溶融混練して、前記ポリアミド成形組成物を製造することができる。
無機補強フィラーとポリアミド樹脂を溶融混練すると同時に、オルガノシラン系化合物を加えてその場混合を行うこともできる。
前記結合剤の使用量は、無機補強フィラーの重量に対して0.05wt%−10wt%、好ましくは0.1wt%−5wt%である。
結合剤の使用量が0.05wt%未満であれば、機械的性質の改良効果が不十分であり、結合剤の使用量が10wt%より大きければ、無機補強フィラーは凝集しやすく、且つポリアミド樹脂における分散が不良であるという懸念があり、最終的に機械的性質の低下を引き起こす。
前記添加剤は、難燃剤、耐衝撃性改良剤、ほかのポリマー、加工助剤から選ばれる1種又は複数種であり、
前記したほかのポリマーは、脂肪族ポリアミド、ポリオレフィンホモポリマー、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−アクリレート共重合体から選ばれる1種又は複数種であり、
前記加工助剤は、抗酸化剤、耐熱安定剤、耐候剤、離型剤、潤滑剤、顔料、染料、可塑剤、帯電防止剤から選ばれる1種又は複数種である。
前記難燃剤は、難燃剤又は難燃剤と難燃相乗剤の組成物であり、ポリアミド成形組成物の全重量に対して、含有量が好ましくは0−40部であり、難燃剤含有量が低下すぎる場合、難燃効果が悪くなり、難燃剤含有量が高すぎる場合、材料の機械的特性が低下する。
前記難燃剤は、ハロゲン系難燃剤又はノンハロゲン難燃剤であり、
前記ハロゲン系難燃剤は、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ビスフェノールAエポキシ樹脂、臭素化スチレン−無水マレイン酸共重合体、臭素化エポキシ樹脂、臭素化フェノキシ樹脂、デカブロモジフェニルエーテル、デカブロモビフェニル、臭素化ポリカーボネート、パーブロモトリシクロペンタデカン又は臭素化芳香族架橋ポリマーから選ばれる1種又は複数種であり、好ましくは臭素化ポリスチレンであり、
前記ノンハロゲン難燃剤は、窒素含有難燃剤、リン含有難燃剤又は窒素とリンを含有する難燃剤から選ばれる1種又は複数種であり、好ましくはリン含有難燃剤である。
前記リン含有難燃剤は、アリールモノホスフェート、アリールジホスフェート、アルキルホスホン酸ジメチル、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレンホスフェート、プロピルフェニル系ホスフェート、ブチルフェニル系ホスフェート又はホスフィン酸塩から選ばれる1種又は複数種であり、好ましくはホスフィン酸塩であり、
ホスフィン酸塩化合物は、たとえば下記式I及び/又はIIに示される化合物を代表とする。
Figure 0006639529
(式I及び式II中、R及びRは同じであっても、異なってもよく、それぞれ直鎖状又は分岐状C1−C6−アルキル基、アリール基又はフェニル基を示す。Rは直鎖状又は分岐状C1−C10−アルキレン基、C6−C10−アリーレン基、C6−C10−アルキルアリーレン基、C6−C10−アリールアルキレン基を示す。Mはカルシウム原子、マグネシウム原子、アルミニウム原子及び/又は亜鉛原子を示す。は2又は3、nは1又は3、xは1又は2である。)
ホスフィン酸塩化合物の具体例としては、ジメチルホスフィン酸カルシウム、ジメチルホスフィン酸マグネシウム、ジメチルホスフィン酸アルミニウム、ジメチルホスフィン酸亜鉛、エチルメチルホスフィン酸カルシウム、エチルメチルホスフィン酸マグネシウム、エチルメチルホスフィン酸アルミニウム、エチルメチルホスフィン酸亜鉛、ジエチルホスフィン酸カルシウム、ジエチルホスフィン酸マグネシウム、ジエチルホスフィン酸アルミニウム、ジエチルホスフィン酸亜鉛、メチル−n−プロピルホスフィン酸カルシウム、メチル−n−プロピルホスフィン酸マグネシウム、メチル−n−プロピルホスフィン酸アルミニウム、メチル−n−プロピルホスフィン酸亜鉛、メタンビス (メチルホスフィン酸)カルシウム、メタンビス(メチルホスフィン酸)マグネシウム、メタンビス(メチルホスフィン酸)アルミニウム、メタンビス(メチルホスフィン酸)亜鉛、ベンゼン−1,4−(ジメチルホスフィン酸)カルシウム、ベンゼン−1,4−(ジメチルホスフィン酸)マグネシウム、ベンゼン−1,4−(ジメチルホスフィン酸)アルミニウム、ベンゼン−1,4−(ジメチルホスフィン酸)亜鉛、メチルフェニルホスフィン酸カルシウム、メチルフェニルホスフィン酸マグネシウム、メチルフェニルホスフィン酸アルミニウム、メチルフェニルホスフィン酸亜鉛、ジフェニルホスフィン酸カルシウム、ジフェニルホスフィン酸マグネシウム、ジフェニルホスフィン酸アルミニウム、ジフェニルホスフィン酸亜鉛等を含み、好ましくはジメチルホスフィン酸カルシウム、ジメチルホスフィン酸アルミニウム、ジメチルホスフィン酸亜鉛、エチルメチルホスフィン酸カルシウム、エチルメチルホスフィン酸アルミニウム、エチルメチルホスフィン酸亜鉛、ジエチルホスフィン酸カルシウム、ジエチルホスフィン酸アルミニウム、ジエチルホスフィン酸亜鉛、より好ましくはジエチルホスフィン酸アルミニウムである。
難燃剤としてのホスフィン酸塩化合物は市販品として容易に入手できる。市販品として入手できるホスフィン酸塩化合物の例は、クラリアント社(Clariant)製のEXOLIT OP1230、OP1311、OP1312、OP930、OP935等を含む。
本発明に係る上記半芳香族ポリアミド樹脂を含むポリアミド成形組成物は、ポリアミド成形組成物の全重量に対して、前記添加剤成分として、1種又は複数種の耐衝撃性改良剤を45wt%以下、好ましくは5wt%−30wt%含んでもよい。
前記耐衝撃性改良剤は、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブテン、ブタジエン及び/又はイソプレンとスチレン又はスチレン誘導体とほかの共重合モノマーとの共重合体、水素化共重合体、及び/又はグラフトにより無水物、(メタ)アクリル酸又はほかのエステルと共重合して製造された共重合体であってもよく、前記耐衝撃性改良剤はさらに、架橋弾性体コアを有するグラフトゴムであってもよく、前記架橋弾性体コアは、ブタジエン、イソプレン又はアルキルアクリレートで構成され、且つポリスチレンで構成されたグラフトシェルを有し、又は、非極性又は極性オレフィンホモポリマー又は共重合体、たとえばエチレンプロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジオレフィンゴム、又はエチレン−オクテンゴム、又はエチレン−酢酸ビニルゴム、又は、グラフトにより無水物、(メタ)アクリル酸又はそのエステルと共重合して得た非極性又は極性オレフィンホモポリマー又は共重合体であってもよく、前記耐衝撃性改良剤はさらに、カルボン酸官能化共重合体、たとえばポリ(エチレン−コ −(メタ)アクリル酸)又はポリ(エチレン−1−オレフィン−コ −(メタ)アクリル酸)であってもよく、その中でも、酸基が金属イオンで所定程度中和された共重合体を含め、1−オレフィンはアルケン又は4個以上の原子を有する不飽和(メタ)アクリレートである。
スチレンモノマー(スチレンとスチレン誘導体)とほかのビニル芳香族モノマーに基づく耐衝撃性改良剤は、アルケニル芳香族化合物と共役ジオレフィンから構成されるブロック共重合体、アルケニル芳香族化合物と共役ジオレフィンから構成される水素化ブロック共重合体、及びこれらタイプの耐衝撃性改良剤の組み合わせである。前記ブロック共重合体は、アルケニル芳香族化合物から誘導される少なくとも1種のブロックaと共役ジオレフィンから誘導される少なくとも1種のブロックbを含む。水素化ブロック共重合体の場合、脂肪族不飽和炭素−炭素二重結合の比率が水素化により低下する。好適なブロック共重合体は、直鎖構造を有するジブロック、トリブロック、テトラブロック及びポリブロック共重合体である。しかしながら、本発明によれば、分岐構造及びスター構造としてもよい。たとえばポリマー「側分岐状」からポリマー主鎖へのグラフト反応等の従来の方法により、分岐ブロック共重合体は得られ得る。
スチレンとともに使用する、又はスチレンとの混合物として使用できるほかのアルケニル芳香族化合物は、芳香環及び/又はC=C二重結合においてC1〜20炭化水素基又はハロゲン原子で置換されたビニル芳香族モノマーである。
アルケニル芳香族モノマーの実例は、スチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、エチルスチレン、t−メチルスチレン、ビニルトルエン、1,2−ジフェニルエチレン、1,1−ジフェニルエチレン、ビニルキシレンビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、ブロモスチレン、和クロロスチレン、及びその組み合わせである。好ましくはスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン及びビニルナフタレンである。
スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、エチルスチレン、t−メチルスチレン、ビニルトルエン、1,2−ジフェニルエチレン、1,1−ジフェニルエチレン、又はこれら物質の混合物が好ましく使用される。特に好ましくは、スチレンが使用される。しかしながら、アルケニルナフタレンが使用されてもよい。
使用可能なジオレフィンモノマーの実例は、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2、3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、イソプレン、クロロプレン及び1,3−ペンタジエンである。好ましくは1,3−ブタジエンとイソプレン、特に好ましくは1,3−ブタジエン(以下、略語でブタジエンを示す)である。
使用されるアルケニル芳香族モノマーは好ましくはスチレンを含み、使用されるジオレフィンモノマーは好ましくはブタジエンを含み、つまり好ましくはスチレン−ブタジエンブロック共重合体である。通常、前記ブロック共重合体はアニオン重合により既知の方式で製造される。
スチレンモノマーとジオレフィンモノマー以外、ほかのモノマーを同時に使用してもよい。使用されたモノマーの総量に対して、共重合モノマーの比率は好ましくは0−50wt%、特に好ましくは0−30wt%、特に好ましくは0−15wt%である。好適な共重合モノマーの実例はそれぞれ、アクリレート、特にアクリル酸C1〜C12アルキル、たとえばn−ブチルアクリレート又はアクリル酸2−エチルヘキシル;及びメタクリレート、特にメタクリル酸C1〜C12アルキル、たとえばメチルメタクリレート(MMA)である。ほかの使用可能な共重合モノマーは、(メタ)アクリロニトリル、グリシジル(メタ)アクリレート、ビニルメチルエーテル、ジオールのジアリルとジビニルのエーテル、ジビニルベンゼン及び酢酸ビニルである。
共役ジオレフィン以外、適切な場合には、水素化ブロック共重合体はさらに低級炭化水素部分、たとえばエチレン、プロピレン、1−ブテン、ジシクロペンタジエン又は非共役ジオレフィンを含む。水素化ブロック共重合体において、ブロックb由来の未還元脂肪族不飽和結合の比率は50%未満、好ましくは25%未満、特に10%未満である。ブロックa由来の芳族部分は25%以下の程度に還元される。スチレン−ブタジエン共重合体の水素化とスチレン−ブタジエン−スチレン共重合体の水素化により、水素化ブロック共重合体、すなわちスチレン−(エチレン−ブテン)ジブロック共重合体とスチレン−(エチレン−ブテン)−スチレントリブロック共重合体を得る。
ブロック共重合体は好ましくは20wt%−90wt%のブロックa、特に50wt%−85wt%のブロックaを含む。ジオレフィンは1,2−配向又は1,4−配向でブロックbに導入できる。
ブロック共重合体のモル質量は5000g/mol−500000g/mol、好ましくは20000g/mol−300000g/mol、特に40000g/mol−200000g/molである。
好適な水素化ブロック共重合体は、たとえば(Kratonポリマー)G1650、G1651及びG1652、並びに(Asahi Chemicals)H1041、H1043、H1052、H1062、H1141及びH1272のような市販品として入手できる製品である。
非水素化ブロック共重合体の実例は、ポリスチレン−ポリブタジエン、ポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)、ポリスチレン−ポリイソプレン、ポリ(α−メチルスチレン)−ポリブタジエン、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン(SBS)、ポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレン、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)ポリブタジエン−ポリ(α−メチルスチレン)、及びそれらの組み合わせである。
市販品として入手できる好適な非水素化ブロック共重合体は、商標(Phillips)、(Shell)、(Dexco)及び(Kuraray)の複数種の製品がある。
本発明に係る上記半芳香族ポリアミド樹脂を含むポリアミド成形組成物では、前記添加剤成分はさらにほかのポリマーを含んでもよく、前記したほかのポリマーは、脂肪族ポリアミド、ポリオレフィンホモポリマー、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−アクリレート共重合体から選ばれる。
前記脂肪族ポリアミドは、炭素数4−20の脂肪族二酸と脂肪族ジアミン、又は炭素数4−20のラクタム、又は炭素数4−20の脂肪族二酸、脂肪族ジアミン及びラクタムのポリマーのうちの1種又は複数種に由来するものを含むが、それらに制限されない。ポリヘキサメチレンアジパミド(PA66)、ポリカプロラクタム(PA6)、ポリヘキサメチレンセバシン酸アミド(PA610)、ポリデカメチレンセバカミド(PA1010)、アジピン酸−ヘキサンジアミン−カプロラクタム共重合体(PA66/6)、ポリウンデカンオラクタム(PA11)、ポリラウリルラクタム(PA12)、及びその2種又は複数種の混合物を含むが、それらに制限されない。
前記エチレン−α−オレフィン共重合体は好ましくはEP弾性体及び/又はEPDM弾性体(それぞれエチレン−プロピレンゴムとエチレン−プロピレン−ジオレフィンゴム)である。たとえば、弾性体は20wt%−96wt%、好ましくは25wt%−85wt%のエチレンを含有するエチレン−C3−C12−α−オレフィン共重合体に基づく弾性体であってもよく、ここで、特に好ましくは、C3−C12−α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン及び/又は1−ドデセンから選ばれるオレフィンを含み、特に好ましくは、ほかのはポリマーはエチレン−プロピレンゴム、LLDPE、VLDPEから選ばれる1種又は複数種を含む。
代替的にまたは追加的に(たとえば混合物に)、前記したほかのポリマーはさらに、エチレン−C3−C12−α−オレフィンと非共役ジオレフィンに基づく三元共重合体を含んでもよく、ここで、好ましくは、25wt%−85wt%のエチレンと10wt%以下の非共役ジオレフィンを含有し、特に好ましくは、C3−C12−α−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン及び/又は1−ドデセンから選ばれるオレフィンを含み、及び/又は、好ましくは非共役ジオレフィンは、ビシクロ[2.2.1]ヘプタジエン、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエンから選ばれ、及び/又は、特に5−エチリデンノルボルネンである。
エチレン−アクリレート共重合体は前記したほかのポリマーの成分としても使用できる。
前記したほかのポリマーのほかの利用可能な形態はそれぞれ、エチレン−ブテン共重合体とこれら系を含む混合物(ブレンド)である。
好ましくは、前記したほかのポリマーは無水物基を有する成分を含み、これらは主鎖ポリマーと、不飽和二酸無水物と、不飽和ジカルボン酸、又は不飽和ジカルボン酸のモノアルキルエステルとの熱反応又はフリーラジカル反応により、ポリアミドと効率よく結合できる濃度で導入され、ここで好ましくはマレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノブチル、フマル酸、アコニット酸及び/又はイタコン酸無水物から選ばれる試薬を使用する。好ましくは不飽和酸無水物0.1wt%−4.0wt%をC成分としての耐衝撃性成分にグラフトし、又は不飽和二酸無水物又はその前駆体とほかの不飽和モノマーを共にグラフトして実施する。通常、グラフト度は好ましくは0.1%−1.0%、特に好ましくは0.3%−0.7%である。ほかのポリマーとして、別の使用可能な成分はエチレン−プロピレン共重合体とエチレン−ブテン共重合体からなる混合物であり、ここで、無水マレイン酸グラフト度(MAグラフト度)は0.3%−0.7%である。
該ほかのポリマーに使用される上記可能な系は、混合物としても使用できる。
また、前記添加剤成分は官能基を有する成分を含んでもよく、前記官能基はたとえばカルボン酸基、エステル基、エポキシ基、オキサゾリニル基、カルボジイミド基、イソシアナト基、シラノール基、及びカルボキシレート基であり、又は、前記添加剤成分は上記官能基のうちの2種又は複数種の組み合わせを含んでもよい。前記官能基を有するモノマーは、共重合又は弾性体ポリオレフィンへのグラフトにより結合できる。
また、オレフィンポリマーに基づく耐衝撃性改良剤はさらに、不飽和シラン化合物グラフトによって変性してもよく、前記不飽和シラン化合物は、たとえばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセチルシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、又はアリルトリメトキシシランである。
弾性体ポリオレフィンは、直鎖、分岐状又はコアシェル構造を有するランダム、交互又はブロック共重合体であり、さらにポリアミドの端末基と反応可能な官能基を有し、このようにポリアミドと耐衝撃性改良剤に十分な相容性を提供する。
そのため、本発明の耐衝撃性改良剤は、オレフィン(たとえばエチレン、プロピレン、1−ブテン)のホモポリマー又は共重合体(たとえばポリブテン−1)、又は、オレフィンと共重合性モノマー(たとえば酢酸ビニル、(メタ)アクリレート、及びメチルヘキサジエン)の共重合体を含む。
結晶性オレフィンポリマーの実例は、低密度、中密度及び高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ−4−メチルペンテン、エチレン−プロピレンブロック共重合体、又はエチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−メチルヘキサジエン共重合体、プロピレン−メチルヘキサジエン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−ヘキセン共重合体、エチレン−プロピレン−メチルヘキサジエン共重合体、ポリ(エチレン−酢酸ビニル)(EVA)、ポリ(エチレン−アクリル酸エチル)(EEA)、エチレン−オクテン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−プロピレン−ジオレフィン三元共重合体、及び上記ポリマーの組み合わせである。
前記添加剤成分として使用可能な市販耐衝撃性改良剤の実例は以下のものがある。
TAFMER MC201:g−MA(−0.6%)67%EP共重合体(20mol%プロピレン)+33%EB共重合体(15mol%1−ブテン))の混合物:Mitsui Chemicals、日本。
TAFMER MH5010:g−MA(−0.6%)エチレン−ブテン共重合体;Mitsui。
TAFMER MH7010:g−MA(−0.7%)エチレン−ブテン共重合体;Mitsui。
TAFMER MH7020:g−MA(−0.7%)EP共重合体;Mitsui。
EXXELOR VA1801:g−MA(−0.7%)EP共重合体;Exxon Mobile Chemicals、US。
EXXELOR VA1803:g−MA(0.5−0.9%)EP共重合体、アモルファス、Exxon。
EXXELOR VA1810:g−MA(−0.5%)EP共重合体、Exxon。
EXXELOR MDEX 941l:g−MA(0.7%)EPDM、Exxon。
FUSABOND MN493D:g−MA(−0.5%)エチレン−オクテン共重合体、DuPont、US。
FUSABOND A EB560D:(g−MA)エチレン−n−ブチルアクリレート共重合体、DuPont ELVALOY、DuPont。
さらに、結合するカルボキシル基が金属イオンによりすべて互いに結合され又はある程度結合されているイオンポリマーは好ましい。
無水マレイン酸グラフト官能化ブタジエンとスチレンの共重合体、無水マレイン酸にグラフトして得た非極性又は極性オレフィンホモポリマー及び共重合体、及びカルボン酸官能化共重合体、たとえばポリ(エチレン−コー(メタ)アクリル酸)又はポリ(エチレン−コ −1−オレフィン−コ −(メタ)アクリル酸)は特に好ましく、その中でも、前記酸基は金属イオンによりある程度中和されている。
さらに、本発明の効果を損なわない範囲において、本発明のポリアミド樹脂には各種加工助剤、たとえば抗酸化剤及び/又は耐熱安定剤(ヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、ホスファイト系及びそれらの置換体、ハロゲン化銅、ヨウ素化合物等)、耐候剤(レゾルシノール系、サリチル酸エステル系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系等)、離型剤及び潤滑剤(脂肪族アルコール、脂肪族アミド、脂肪族ジアミド、ジウレア及びポリエチレンワックス等)、顔料(硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック等)、染料(ニグロシン、アニリンブラック等)、可塑剤(p−ヒドロキシ安息香酸オクチルエステル、N−ブチルベンゼンスルホンアミド等)、帯電防止剤(アルキル硫酸塩型アニオン系帯電防止剤、第四級アンモニウム塩型カチオン系帯電防止剤、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン等非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等)を任意の時点で添加してもよい。
本発明の成形品を得るために、本発明のポリアミド樹脂又はポリアミド樹脂組成物を射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成形、溶融紡糸、膜成形等のいずれかの成形方法で成形できる。これら成形品成を所望した形状に成形して、自動車部材、機械部材等の樹脂成形品等に用いることができる。具体的な用途としては、自動車エンジン冷却水系部品、特にラジエータタンクのトップ及びベース等のラジエータタンク部品、クーラント貯蔵タンク、ウォータパイプ、ウォーターポンプハウジング、ウォーターポンプインペラ、バルブ等のウォーターポンプ部材等自動車エンジン室内で冷却水と接触下で使用される部品;スイッチ類、超小型スライドスイッチ、DIPスイッチ、スイッチのハウジング、ランプソケット、結束バンド、コネクター、コネクターのハウジング、コネクターのシェル、ICソケット類、コイルボビン、ボビンカバー、リレー、リレーボックス、コンデンサーケース、モータの内部品、小型モータケース、ギアカム、ダンシングプーリー、スペーサー、インシュレータ、ファスナー、バックル、ワイヤークリップ、自転車ホイール、キャスター、ヘルメット、端子台、電動工具のハウジング、スターターの絶縁部分、スポイラ、キャニスター、ラジエータタンク、チャンバータンク(Chamber tank)、リザーバータンク、フューズボックス、エアークリーナーケース、エアコンファン、ターミナルのハウジング、ホイールカバー、吸排気パイプ、ベアリングリテーナー、シリンダーヘッドカバー、インテークマニホールド、ウォーターパイプインペラ(waterpipe impeller)、クラッチレリーズ、スピーカー振動板、耐熱容器、電子レンジ部品、電気炊飯器部品、印刷機インクリボンガイド器等に代表される電気/電子関連部品、自動車/車両関連部品、家電/事務電気製品部品、コンピュータ関連部品、ファクシミリ/コピー機関連部品、機械関連部品、及びほかの各種用途に有用である。
従来技術に比べ、本発明は下記有益な効果を有する。
本発明では、所定量のPA10TホモポリマーをPA6Tホモポリマーに加えることによって、PA6Tホモポリマーの融点を著しく低下させて分解温度以下にし、それによりPA6Tホモポリマーの加工性を改善して、製造された半芳香族ポリアミド樹脂の融点を低下させ、正常に加工することができ、該半芳香族ポリアミド樹脂で構成されたポリアミド成形組成物は、加工性に優れ、且つ優れた表面特性を有する。
以下、具体的な実施形態を用いて本発明をより説明するが、以下の実施例は本発明の好適な実施形態であり、本発明の実施形態は下記実施例により制限されない。
PA6Tホモポリマーの合成
磁気カップリングミキサー、凝縮配管、ガス口、投入口、圧力防爆口を備えた圧力釜に、ヘキサンジアミン400g(3.44mol)、テレフタル酸548g(3.30mol)、安息香酸11.3g(0.09mol)、次亜リン酸ナトリウム1.0g及び水410gを投入した。真空化して高純度窒素ガスを保護ガスとして導入し、撹拌しながら2時間かけて220℃に昇温し、反応混合物を220℃で1時間撹拌して、次に撹拌しながら反応物の温度を250℃に上昇した。250℃の恒温と3.6MPaの定圧で2時間反応させ続け、生成した水を除去することで圧力を一定に維持した。反応終了後、取り出して、プレポリマーを80℃で24時間真空乾燥させて、予備重合生成物を得た。前記予備重合生成物を290℃、50Paの真空条件下で固相増粘して、PA6Tホモポリマーを得た。その融点は370℃、相対粘度は2.33であった。
PA10Tホモポリマーの合成
磁気カップリングミキサー、凝縮配管、ガス口、投入口、圧力防爆口を備えた圧力釜に、デカンジアミン400g(2.32mol)、テレフタル酸370.5g(2.23mol)、安息香酸10.3g(0.08mol)、次亜リン酸ナトリウム1.0g及び水340gを投入した。真空化して高純度窒素ガスを保護ガスとして導入し、撹拌しながら2時間かけて220℃に昇温し、反応混合物を220℃で1時間撹拌して、次に撹拌しながら反応物の温度を240℃に上昇した。240℃の恒温と3.0MPaの定圧で2時間反応させ続け、生成した水を除去することで圧力を一定に維持した。反応終了後、取り出して、プレポリマーを80℃で24時間真空乾燥させて、予備重合生成物を得た。前記予備重合生成物を250℃、50Paの真空条件下で固相増粘して、PA10Tホモポリマーを得た。その融点は316℃、相対粘度は2.35であった。
本発明に使用されるほかの原料はすべて市販品である。
特性のテスト方法
半芳香族ポリアミド樹脂の融点のテスト方法:ASTM D3418−2003参照。
具体的なテスト方法:Perkin Elmer Dimond DSC分析装置を用いてサンプルの融点をテストする。窒素ガス雰囲気で、流速を40mL/minとし、テスト時に、まず10℃/minで340℃に昇温して、340℃で2min保温し、次に10℃/minで50℃に冷却させ、さらに10℃/minで340℃に昇温し、このときの吸熱ピーク温度を融点Tとする。
ポリアミド成形組成物成形品の表面特性については、表面粗さRでキャラクタリゼーションし、そのテストは中華人民共和国国家標準GB10610−89『触針式機器による表面粗さの測定規則及び方法』に従って行う。具体的には、サンプルを射出成形して100mm×100mm×2mmの成形品を得るステップと、広州市広測定計器有限公司製のJB−6C触針式粗さ計を用いて表面粗さの数値Rをテストするステップとを含む。Rは大きいほど、表面は粗い。
吸水率のテスト方法:サンプルを射出成形して20mm×20mm×2mmの成形品を得て、重量をa0とする。次に95℃の水に入れて240h放置した後、重量を秤量してa1とする。吸水率=(a1−a0)/a0*100%とする。
半芳香族ポリアミド樹脂A−GとA’の製造
PA10TホモポリマーとPA6Tホモポリマーを、表1の比率で高速混合機において均一に混合した後、イ坊市精華粉末工程装置有限公司製のAB10型ジェット粉砕装置に投入して5−10umの粉末に粉砕し、該粉末を主投入口から二軸押出機に加えて、押出して、冷却水で冷却させ、造粒して乾燥させて半芳香族ポリアミド樹脂を得た。得られた半芳香族ポリアミド樹脂の融点は表1に示される。
Figure 0006639529
表1から明らかなように、樹脂A−Gでは、所定量のPA10TホモポリマーをPA6Tホモポリマーに添加することによって、PA6Tホモポリマーの融点を著しく低下させて分解温度以下にし、製造された半芳香族ポリアミド樹脂の融点を低下させ、正常に加工することができる。
実施例1−8及び比較例1−2:ポリアミド成形組成物の製造
表2の処方に従って、半芳香族ポリアミド樹脂、補強フィラー、添加剤を高速混合機において均一に混合した後、主投入口から二軸押出機に投入して、補強フィラーをサイド供給秤からサイド供給した。押出して、冷却水で冷却させ、造粒して乾燥させて前記ポリアミド組成物を得た。各特性結果は表2に示される。
Figure 0006639529
表2から明らかなように、同じ成形組成物の処方では、本発明の半芳香族ポリアミド樹脂を含むポリアミド成形組成物は、加工性に優れ、且つ優れた表面特性を有する。純粋なPA6Tは融点が分解温度より高いため、加工できないのに対して、樹脂A’は、PA6T含有量が高すぎることから、分解温度に近く、溶融時に大量の小分子気体が放出して、製品の表面粗さを向上させ、表面特性が劣化する。

Claims (6)

  1. (A)1,10−デカンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA10Tホモポリマー20−95wt%と、(B)1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA6Tホモポリマー5−80wt%とからなり、(A)+(B)=100wt%であり、また、ASTM D3418−2003に準じて融点が290℃−310℃である半芳香族ポリアミド樹脂のポリアミド成形組成物であって、
    成分として、
    半芳香族ポリアミド樹脂30−100重量部と、
    補強フィラー15−40重量部と、
    添加剤0−50重量部とを含み、
    前記補強フィラーは、繊維状で、平均長さが0.1mm−6mm、アスペクト比が30:1−600:1である
    ことを特徴とするポリアミド成形組成物。
  2. 前記半芳香族ポリアミド樹脂が、
    (A)1,10−デカンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA10Tホモポリマー30−85wt%と、
    (B)1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA 6Tホモポリマー15−70wt%とからなり、
    (A)+(B)=100wt%である
    請求項1に記載のポリアミド成形組成物
  3. 前記半芳香族ポリアミド樹脂が、
    (A)1,10−デカンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA10Tホモポリマー40−70wt%と、
    (B)1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA6Tホモポリマー30−60wt%とからなり、
    (A)+(B)=100wt%である
    請求項2に記載のポリアミド成形組成物
  4. 請求項1ないし3のいずれかに記載のポリアミド成形組成物の製造方法であって、
    前記半芳香族ポリアミド樹脂の製造には、
    1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA6Tホモポリマーと1,10−デカンジアミンとテレフタル酸から誘導されるPA10Tホモポリマーを所定の比率で高速混合機において均一に混合した後、粉砕機に投入して5−10umの粉末に粉砕し、粉末を主投入口から二軸押出機に投入して、押出して、冷却水で冷却させ、造粒して乾燥させて半芳香族ポリアミド樹脂を得る
    ことを特徴とするポリアミド成形組成物の製造方法。
  5. 前記補強フィラーは無機補強フィラー又は有機補強フィラーであり、
    前記無機補強フィラーは、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、金属を被覆したガラス繊維、セラミック繊維、珪灰石繊維、金属炭化物繊維、金属硬化物繊維、ロックウール繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、石膏繊維又はホウ素繊維から選ばれる1種又は複数種であり、
    前記有機補強フィラーは芳香族ポリアミド繊維及び/又は炭素繊維から選ばれる
    請求項1ないし3のいずれかに記載のポリアミド成形組成物。
  6. 前記添加剤は、難燃剤、耐衝撃性改良剤、ほかのポリマー、加工助剤から選ばれる1種又は複数種であり、
    前記難燃剤は、ハロゲン系難燃剤又はノンハロゲン難燃剤であり、
    前記したほかのポリマーは、脂肪族ポリアミド、ポリオレフィンホモポリマー、エチレン−α−オレフィン共重合体又はエチレン−アクリレート共重合体から選ばれる1種又は複数種である
    請求項1ないし3のいずれかに記載のポリアミド成形組成物。
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