JP6742109B2 - 樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本発明の好適な態様の1つは、(3)A成分が、総塩素含有量が50ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が8ppm以下であるポリアリーレンスルフィド樹脂であることを特徴とする上記構成1または2の樹脂組成物である。
以下、本発明の詳細について説明する。
本発明のA成分として使用されるポリアリーレンスルフィド樹脂としては、ポリアリーレンスルフィドと称される範疇に属するものであれば如何なるものを用いてもよい。
ポリアリーレンスルフィド樹脂としては、その構成単位として、例えばp−フェニレンスルフィド単位、m−フェニレンスルフィド単位、o−フェニレンスルフィド単位、フェニレンスルフィドスルホン単位、フェニレンスルフィドケトン単位、フェニレンスルフィドエーテル単位、ジフェニレンスルフィド単位、置換基含有フェニレンスルフィド単位、分岐構造含有フェニレンスルフィド単位、等よりなるものを挙げることができ、その中でも、p−フェニレンスルフィド単位を70モル%以上、特に90モル%以上含有しているものが好ましく、さらに、ポリ(p−フェニレンスルフィド)がより好ましい。
前記製造方法で用いられる代表的な固体硫黄としては、室温で8個の原子が連結されたシクロオクタ硫黄形態(S8)が挙げられる。しかしながら重合反応に用いられる硫黄化合物は限定されるものではなく、常温で固体または液体であればいずれの形態でも使用し得る。
また本発明のポリフェニレンスルフィド樹脂は、その他の重合方法によって得られたポリフェニレンスルフィド樹脂を含んでいてもよい。
本発明で使用されるオレフィン系共重合体としては特に制限はないが、エポキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、チオール基、イソシアネート基等の反応性官能基を含有していることが靭性向上の点から好ましい。具体的にはα−オレフィンとα、β−不飽和カルボン酸のアルキルエステルを主成分とするオレフィン系共重合体が好ましく使用され、中でもα−オレフィンとα、β−不飽和カルボン酸のグリシジルエステルとの共重合体が好適である。α−オレフィンとしては例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどが挙げられるが、中でもエチレンが好適に用いられる。また、これらα−オレフィンは2種以上を用いることもできる。α、β−不飽和カルボン酸のグリシジルエステルとしては例えば、アクリル酸グリシジルエステル、メタクリル酸グリシジルエステル、エタクリル酸グリシジルエステルなどが挙げられる。また、これら共重合体にはさらに、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチルなどのα、β−不飽和酸カルボン酸およびそのアルキルエステル、アクリロニトリル、スチレン等を共重合しても良い。これらのα−オレフィンとα、β−不飽和カルボン酸のグリシジルエステルとの共重合体の中でも、エチレングリシジルメタクリレート共重合体およびメチルアクリレート−エチレングリシジルメタクリレート共重合体から選ばれる少なくとも1種のエポキシ基含有オレフィン系共重合体が特に好適に用いられる。
B成分の含有量は、A成分100重量部に対し、1〜20重量部であり、好ましくは3〜18重量部、より好ましくは5〜15重量部である。B成分の含有量が1重量部未満では衝撃強度が劣り、20重量部を超えると発生ガス量が増大する。
本発明の樹脂組成物はC成分として有機アルカリ金属塩を含有することにより、機械強度を保持しつつ引張破断伸度を向上することができる。この効果は有機アルカリ金属塩から放出される金属イオンがポリアリーレンスルフィド樹脂とオレフィン系共重合体間の反応触媒として機能し、反応が促進された結果オレフィン系共重合体がポリアリーレンスルフィド樹脂中に微分散することで得られるものと考えられる。そのため有機アルカリ金属塩としては、有機スルホン酸のアルカリ金属塩が好適に使用される。また有機スルホン酸としては電子吸引性が高く金属イオンを放出しやすいことが好ましく、例えばパーフルオロプロパンスルホン酸、パーフルオロブタンスルホン酸等のアルカリ金属塩を使用すると効果が高く好ましい。
C成分の含有量は、A成分100重量部に対し、0.01〜10重量部であり、好ましくは0.05〜7重量部、より好ましくは0.1〜5重量部である。C成分の含有量が0.01重量部未満の場合および10重量部を超えた場合、引張破断伸度が低下する。
本発明における樹脂組成物中には本発明の効果を損なわない範囲で、エラストマー成分を含むことができる。好適なエラストマー成分としては、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン系共重合体(ABS樹脂)、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体(MBS樹脂)およびシリコーン・アクリル複合ゴム系グラフト共重合体などのコア−シェルグラフト共重合体樹脂、あるいはシリコーン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーが挙げられる。
本発明の樹脂組成物は上記各成分を同時に、または任意の順序でタンブラー、V型ブレンダー、ナウターミキサー、バンバリーミキサー、混練ロール、押出機等の混合機により混合して製造することができる。好ましくは2軸押出機による溶融混練が好ましく、必要に応じて、任意の成分をサイドフィーダー等を用いて第2供給口より、溶融混合された他の成分中に供給することが好ましい。上記の如く押出された樹脂は、直接切断してペレット化するか、またはストランドを形成した後かかるストランドをペレタイザーで切断してペレット化される。ペレット化に際して外部の埃などの影響を低減する必要がある場合には、押出機周囲の雰囲気を清浄化することが好ましい。得られたペレットの形状は、円柱、角柱、および球状など一般的な形状を取り得るが、より好適には円柱である。かかる円柱の直径は好ましくは1〜5mm、より好ましくは1.5〜4mm、さらに好ましくは2〜3.5mmである。一方、円柱の長さは好ましくは1〜30mm、より好ましくは2〜5mm、さらに好ましくは2.5〜4mmである。
本発明の樹脂組成物の総ナトリウム含有量は、39ppm以下であり、好ましくは10ppm以下、より好ましくは8ppm以下である。39ppmを超える場合には、発生ガスが増加し、ウエルド強度が低下するだけではなく、高温高湿環境下において、ナトリウム金属と水分子の配位結合による樹脂の吸水量の増加によって耐湿熱性が低下する。
本発明の樹脂組成物を用いてなる成形品は、上記の如く製造されたペレットを成形して得ることができる。好適には、射出成形、押出し成形により得られる。射出成形においては、通常の成形方法だけでなく、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形(超臨界流体を注入する方法を含む)、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、多色成形、サンドイッチ成形、および超高速射出成形等を挙げることができる。また成形はコールドランナー方式およびホットランナー方式のいずれも選択することができる。また押出成形では、各種異形押出成形品、シート、フィルム等が得られる。シート、フィルムの成形にはインフレーション法や、カレンダー法、キャスティング法等も使用可能である。更に特定の延伸操作をかけることにより熱収縮チューブとして成形することも可能である。また本発明の樹脂組成物を回転成形やブロー成形等により成形品とすることも可能である。
(1)引張破断伸度
ISO527−1およびISO527−2(測定条件23℃)に準拠して測定した。測定には島津製作所製のオートグラフAG−X plus 50kNを使用し、引張速度は5mm/min、標線間距離は50mm、グリップ間距離は115mmで測定した。なお、この数値が大きいほど樹脂組成物の靭性が優れていることを意味する。
ISO179(測定条件23℃)に準拠して測定した。なお、試験片は、前記(1)と同条件で成形した。この数値が大きいほど樹脂組成物の衝撃が優れていることを意味する。なお、NB(Non−Break)は未破壊であり、衝撃強度が非常に優れていることを示す。
曲げ弾性率(ウエルド有)を幅13mm、長さ160mm、厚み1.5mmtの試験片を使用し測定した。ウエルドを有する試験片は、試験片の両側に設けたサイドゲートから充填させ試験片中央部にウエルドを作成した。得られた試験片をテンシロン万能試験機((株)オリエンテック 製 UCT−1T)にて支点間距離24mm、試験速度1mm/minの条件にて曲げ弾性率を測定した。この数値が大きいほど樹脂組成物のウエルド強度が優れていることを意味する。
ISO527−1およびISO527−2に準拠した引張試験片を、超加速寿命試験装置((株)平山製作所製 PC−305III/V)に入れ、温度120℃、湿度100%RH、処理時間500時間にて処理を行った。得られた試験片の引張破断応力をISO527−1およびISO527−2(測定条件23℃)に準拠して測定した。測定した湿熱処理前の引張破断応力および湿熱処理後の引張破断応力より下記式を用いて、湿熱処理後の保持率を算出した。この数値が大きいほど樹脂組成物の耐湿熱性が優れていることを意味する。
湿熱処理後の保持率(%)=[(湿熱処理後の引張破断応力)/(湿熱処理前の引張破断応力)]×100
示差熱天秤((株)リガク製 TG−DTA8121)にて、ペレットを窒素雰囲気下320℃で30分間保持した際の重量減少率を測定した。この数値が小さいほど発生ガス量が少ないことを意味する。
ポリアリーレンスルフィド樹脂、オレフィン系共重合体および有機アルカリ金属塩を表1記載の各配合量で、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練してペレットを得た。ベント式二軸押出機は(株)日本製鋼所製:TEX−30XSST(完全かみ合い、同方向回転)を使用した。押出条件は吐出量12kg/h、スクリュー回転数150rpm、ベントの真空度3kPaであり、また押出温度は第一供給口からダイス部分まで300℃とした。得られたペレットを130℃で6時間、熱風循環式乾燥機にて乾燥した後、射出成形機(東芝機械(株)製:IS−150EN)によりシリンダー温度300℃、金型温度150℃の条件で評価用の試験片を成形した。樹脂組成物の総塩素含有量は、ペレットをAr/O2気流中にて900℃にて燃焼処理し、発生したガスを吸収液に吸収させ、イオンクロマトグラフ法(IC法)により定量した。樹脂組成物の総ナトリウム含有量は、ペレットに硫酸を添加して灰化後、硫酸水素カリウムで融解し、希硝酸に溶解させ純水で定容した後、ICP発光分析法(ICP−AES法)により定量分析を行った。測定装置はバリアン製、ICP−AES VISTA−MPXを使用した。
表1中の記号表記の各成分は下記の通りである。
PPS−1:製造方法1で得られたカルボキシル基末端ポリフェニレンスルフィド樹脂
[製造方法1]
パラジヨードベンゼン5130g及び硫黄450gに、反応開始剤としてメルカプトベンゾチアゾール4gを含む反応物を180℃に加熱して完全に溶融および混合した後、温度を220℃に昇温し、且つ、圧力を350Torrに降圧した。得られた混合物を、最終温度および圧力が各々300℃および1Torr以下となるように温度及び圧力を段階的に変化させつつ、重合反応を進行した。前記重合反応が80%進行した時(重合反応の進行程度は粘度による相対比率((現在粘度/目標粘度)×100%)の方法で確認した。)、重合停止剤としてメルカプトベンゾチアゾールを25g添加して反応を行った。1時間後、4−ヨード安息香酸51g添加して窒素雰囲気下で10分間反応を行い、0.5Torr以下に徐々に真空度を上げてさらに1時間反応を行った後反応を終了し、カルボキシル基を主鎖末端に含むポリアリーレンスルフィド樹脂を製造した。得られたポリアリーレンスルフィドのFT−IRスペクトルにて、1600〜1800cm−1のカルボキシル基ピークの存在を確認した。また、1400〜1600cm−1で現れる芳香環伸縮ピークの高さ強度を100%としたとき、前記1600〜1800cm−1のピークの相対的高さ強度は3.4%であった。総塩素含有量は20ppm以下(検出限界以下)、総ナトリウム含有量は7ppmであった。
[製造方法2]
パラジヨードベンゼン300g及び硫黄27gに、重合停止剤としてジフェニルジスルフィド0.6g(最終的に重合されたPPSの重量に基づいて0.65重量%の含量)を投入して180℃に加熱して完全にそれらを溶融及び混合した後、温度を220℃に昇温し、且つ、圧力を200Torrに降圧した。得られた混合物を、最終温度及び圧力が夫々320℃及び1Torrとなるように温度及び圧力を段階的に変化させつつ、8時間重合反応させてポリフェニレンスルフィド樹脂を製造した。総塩素含有量は20ppm以下(検出限界以下)、総ナトリウム含有量は7ppmであった。
PPS−3:ポリフェニレンスルフィド樹脂(DIC製 DIC−PPS MA−505、総塩素含有量2200ppm、総ナトリウム含有量160ppm)
PPS−4:PPS−2 80wt%およびPPS−3 20wt%を上記2軸押出し機にて溶融混練しポリフェニレンスルフィド樹脂を得た。総塩素含有量は330ppm、総ナトリウム含有量は26ppmであった。
PPS−5:PPS−2 60wt%およびPPS−3 40wt%を上記2軸押出し機にて溶融混練しポリフェニレンスルフィド樹脂を得た。総塩素含有量は870ppm、総ナトリウム含有量は67ppmであった。
B−1:エチレングリシジルメタクリレート共重合体(住友化学(株)製 ボンドファースト BF−E)
B−2:メチルアクリレート−エチレングリシジルメタクリレート共重合体(住友化学(株)製 ボンドファースト BF−7M)
<C成分>
C−1:パーフルオロブタンスルホン酸カリウム塩(DIC(株)製 メガファック F−114P)
Claims (10)
- (A)ポリアリーレンスルフィド樹脂(A成分)100重量部に対し、(B)エチレングリシジルメタクリレート共重合体およびメチルアクリレート−エチレングリシジルメタクリレート共重合体から選ばれる少なくとも1種のエポキシ基含有オレフィン系共重合体(B成分)1〜20重量部および(C)有機アルカリ金属塩(C成分)0.01〜10重量部を含有するポリアリーレンスルフィド樹脂組成物であり、樹脂組成物の総塩素含有量が500ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が39ppm以下であることを特徴とする樹脂組成物。
- A成分が、総塩素含有量が500ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が39ppm以下であるポリアリーレンスルフィド樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
- A成分が、総塩素含有量が50ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が8ppm以下であるポリアリーレンスルフィド樹脂であることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- A成分が、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)で表される分散度(Mw/Mn)が2.7以上であるポリアリーレンスルフィド樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。
- A成分が、カルボキシル基およびアミノ基から選ばれる少なくとも1種の末端基構造を有するポリアリーレンスルフィド樹脂であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物。
- C成分が、有機スルホン酸アルカリ金属塩であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂組成物。
- C成分が、パーフルオロアルキルスルホン酸カリウム金属塩であることを特徴とする請求項6記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の樹脂組成物からなる成形品。
- (A)ポリアリーレンスルフィド樹脂(A成分)100重量部に対し、(B)エチレングリシジルメタクリレート共重合体およびメチルアクリレート−エチレングリシジルメタクリレート共重合体から選ばれる少なくとも1種のエポキシ基含有オレフィン系共重合体(B成分)1〜20重量部および(C)有機アルカリ金属塩(C成分)0.01〜10重量部を含有し、総塩素含有量が500ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が39ppm以下であるポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の製造方法。
- A成分が、ジヨードアリール化合物、固体硫黄、並びに重合停止剤および/または重合反応触媒を、極性溶媒を使用せずに直接加熱して重合させる方法によって得られるポリアリーレンスルフィド樹脂であることを特徴とする請求項9記載の樹脂組成物の製造方法。
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