JP6640983B2 - 溶融状態で安定なポリ(アリーレン−エーテル−ケトン)(paek)から製造される組成物 - Google Patents
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Description
− いずれの含浸も、ポリマーをその融点より高く、しばしば空気の存在下で溶融することによって行われる。したがって、ポリマーマトリックスは、熱酸化現象に対してあまり感受性であってはならないことが理解される。さらに、揮発性有機化合物が生成される場合、これは、最終複合材料の特性に有害であり得る多孔性の形成を伴う含浸における欠陥をもたらし得る。
− 又は溶媒経路が使用される。しかし、PAEKは、少数の、一般に高度に酸性の有機溶媒か又は高温条件下でジフェニルスルホンなどの重質溶媒にのみ溶解する。この種の溶媒を使用することの難しさに加えて、それを完全に除去することは非常に困難であり、これは揮発性有機化合物と同じ困難さを生じさせる可能性がある。
− 又は最後に、「Wet impregnation as route to unidirectional carbon fibre reinforced thermoplastic composites manufacturing(一方向炭素繊維強化熱可塑性複合体の製造経路としての湿式含浸)」というタイトルの文献(K.K.C.Ho et al., Plastics, Rubber and Composites, 2011, Vol. 40, No. 2, p. 100-107)に記載されているように、PAEK粉末の水性懸濁液がより一般的に使用される。したがって、例えばPAEK粉末及び界面活性剤の懸濁液が使用され、これは、例えば炭素繊維又はガラス繊維上に堆積される。繊維をオーブンに通して水を蒸発させ、その後ポリマーが溶融して炭素繊維をコーティングするように、典型的には400℃を超える高温でダイ に入れる。その後、得られた予備含浸したストリップを使用し、それらを再び高温で加熱することによって複合体を形成する。
したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点の少なくとも一つを克服することである。特に、本発明の目的は、熱酸化に対して溶融状態で安定であり、揮発性有機化合物の放出を生じないPAEKをベースとする組成物を提案することである。
− 有機金属リン酸塩は、以下の式:
{式中、Rは、R’と異なっていてもいなくてもよく、R及びR’は、1〜9個の炭素を有する1以上の基で置換されているか又は無置換の1以上の芳香族基で形成されており、R及びR’は場合により、互いに直接結合しているか、又は以下の基:
−C(CH3)2−;
−C(CF3)2−;−SO2−;−S−;−CO−;−O−
から選択される少なくとも1の基によって分離されており、Mは、周期律表のIA族又はIIA族の元素を表す}
を有し;
− 有機金属リン酸塩は、リン酸2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ナトリウムであり;
− 組成物中の有機金属リン酸塩の割合は、10ppmから50000ppm、好ましくは100から5000ppmの割合であり;
− より詳細には、PAEKをベースとする組成物は、次のポリマー:PEKK、PEEK、PEEKK、PEKEKK、PEEEK又はPEDEKのうちの1つをベースとする組成物であり;
− より詳細には、PAEKをベースとする組成物は、ポリ(エーテルケトンケトン)(PEKK)組成物であり;
− より詳細には、PAEKをベースとする組成物は、PEKKをベースとする組成物であり、PEKKに加えて、次のポリマー:PEK、PEEKEK、PEEK、PEEKK、PEKEKK、PEEEK、PEDEKの少なくとも1を組成物の50重量%未満、好ましくは組成物の30重量%以下の含有量で含み;
− 組成物は、少なくとも1種のフィラー及び/又は少なくとも1種の他の添加剤も含み;
− 組成物は、溶融状態で安定であり;
− 有機金属リン酸塩又は有機金属リン酸塩の混合物は、前記組成物内の核形成剤としても作用する。
(-Ar−X-)及び(-Ar1−Y-)
の単位を含み、上式中、
Ar及びAr1は各々、二価の芳香族ラジカルを表し;
Ar及びAr1は、好ましくは1,3−フェニレン、1,4−フェニレン、4,4’−ビフェニレン、1,4−ナフチレン、1,5−ナフチレン、及び2,6−ナフチレンから選択され;
Xは、電子求引性基を表し、好ましくはカルボニル基及びスルホニル基から選択され;
Yは、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基(−CH2−及びイソプロピリデンなど)から選択される基を表し;
これらの単位X及びYにおいて、基Xの少なくとも50%、好ましくは少なくとも70%、より詳細には少なくとも80%がカルボニル基であり、基Yの少なくとも50%、好ましくは少なくとも70%、より詳細には少なくとも80%が酸素原子である。
好ましい実施態様によれば、基Xの100%がカルボニル基を表し、基Yの100%が酸素原子である。
− 以下の式IA、式IBの単位及びそれらの混合物を含むポリ(エーテルケトンケトン)(PEKKとも称される)
− 以下の式IIAの単位を含むポリ(エーテルエーテルケトン)(PEEKとも称される)
同様に、以下の式IIBの通り、エーテル及びケトンにおいて、これらの構造にパラ配列(para sequence)を導入することも可能である。
配列は完全にパラであってもよいが、以下のように部分的に又は完全にメタ配列を導入することも可能である。
あるいは
又は、以下の式Vのオルト配列
− 以下の式VIの単位を含むポリ(エーテルケトン)(PEKとも称される)
同様に、配列は完全にパラであってもよいが、部分的に又は完全にメタ配列(以下の式VII及びVIII)を導入することも可能である。
又は
− 以下の式IXの単位を含むポリ(エーテルエーテルケトンケトン)(PEEKKとも称される)
同様に、以下の式IIBの通り、エーテル及びケトンにおいて、これらの構造にパラ配列を導入することも可能である。
− 以下の式Xの単位を含むポリ(エーテルエーテルエーテルケトン)(PEEEKとも称される)
同様に、以下の式XIの通り、エーテル及びケトンにおいて、これらの構造にメタ配列だけでなくビフェノール配列も導入することが可能である。
{上式中、Rは、R’と異なっていてもいなくてもよく、R及びR’は、1〜9個の炭素を有する1以上の基で置換されているか又は無置換の1以上の芳香族基で形成されており、R及びR’は場合により、互いに直接結合しているか、又は次の基:−CH2−;−C(CH3)2−;−C(CF3)2−;−SO2−;−S−;−CO−;−O−から選択される少なくとも1の基によって分離されており、Mは、周期律表のIA族又はIIA族の元素を表す。}
PEKKをベースとするいくつかの組成物を調製した。安定化剤を含まない、PEKKの対照組成物CTを、重縮合反応による従来の合成方法によって調製した。
を1000ppmの量で組み込んだ。
EV%=(30分時点の粘度−初期粘度)/初期粘度×100
PEKKをベースとするいくつかの化合物をコンパウンディング技術により調製した。押出機を用い、PEKKをベースとしたくいくつかの組成物から異なる化合物を製造する。380℃、窒素下及び空気下での、異なる組成物の挙動を比較した。
PEKKをベースとするいくつかの組成物を調製した。安定化剤を含まない、PEKKの対照組成物CTを、重縮合反応による従来の合成方法によって調製した。他の組成物はPEKKをベースとし、それぞれが異なる含有量で無水リン酸三ナトリウムを含む。
PEKKをベースとするいくつかの組成物を調製した。安定化剤を含まない、PEKKの対照組成物CTを、重縮合反応による従来の合成方法によって調製した。他の組成物はPEKKをベースとし、それぞれが異なる対アニオンを有するリン酸二水素塩を含む。
さらに、PAEKをベースとする組成物に組み込まれるリン酸塩は、熱的に非常に安定である。実際、リン酸塩については、測定された重量損失は、水の損失に相当する。例えばリン酸一ナトリウムを用いると、その後に起こる現象は、以下の式(A)の通り、脱水及び二量体化である。
異なる試料E1〜E3による、非等温条件でのDSCに関するプロトコールは第一に、温度を20℃で安定させることにある。その後、温度を、毎分20℃の勾配で380℃まで徐々に上げ、その後毎分20℃の逆勾配によって徐々に下げて再び20℃にする。
半結晶化時間を測定するために、試料E1〜E3について等温条件下でもDSC分析を実施した。この目的のために、等温DSCのプロトコールは、次の3つの工程を含む。すなわち第1の工程は、まず温度を20℃で安定させることにあり、続いて第2の工程は、その温度を毎分20℃の勾配で380℃まで徐々に上げることにある。最後に、その温度を毎分20℃の勾配により380℃から315℃まで下げ、その後温度を315℃で1時間安定させる。
Claims (12)
- 有機金属リン酸塩又は有機金属リン酸塩の混合物を含むことを特徴とする、ポリ(アリーレンエーテルケトン)(PAEK)をベースとする組成物。
- 有機金属リン酸塩がリン酸2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ナトリウムであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物。
- 組成物中の有機金属リン酸塩の割合が10ppmから50000ppm、好ましくは100から5000ppmであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- PAEKをベースとする組成物が、より具体的には 次のポリマー:PEKK、PEEK、PEEKK、PEKEKK、PEEEK又はPEDEKのうちの1種をベースとする組成物であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
- PAEKをベースとする組成物が、より具体的にはポリ(エーテルケトンケトン)(PEKK)組成物であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
- PAEKをベースとする組成物が、より具体的にはPEKKをベースとする組成物であり、かつ、PEKKに加えて次のポリマー:PEK、PEEKEK、PEEK、PEEKK、PEKEKK、PEEEK、PEDEKのうちの少なくとも1種を、組成物の50重量%未満、好ましくは組成物の30重量%以下の含有量で含む、請求項6に記載の組成物。
- 少なくとも1種のフィラー及び/又は少なくとも1種の添加剤も含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
- 溶融状態で安定であることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の組成物。
- 有機金属リン酸塩又は有機金属リン酸塩の混合物が、前記組成物内の核形成剤としても作用することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物を用いて、レーザー焼結、熱溶解積層法、成形、射出成形、押出、熱成形、回転成形、圧縮成形、コンパウンディング又は含浸から選択される技術によって製造される物体。
- 溶融状態でポリ(アリーレンエーテルケトン)(PAEK)をベースとする組成物を安定化させるための有機金属リン酸塩の使用。
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