JP7228109B1 - ポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法、ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物、及びポリアリーレンスルフィド樹脂成形品 - Google Patents
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- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Abstract
Description
前記PAS樹脂を精製して精製PAS樹脂を調製する工程(2)、及び
前記精製PAS樹脂の少なくとも一部から形成された試験片を評価する工程(3)、を有するPAS樹脂の製造方法であって、
工程(3)が、前記精製PAS樹脂を溶融させた溶融PAS樹脂を固化させることによって前記試験片を得る試験片作製工程(3-1)と、
前記試験片の表面のゼータ電位を、流動電位法によりpH7.8~8.2の条件下で測定するゼータ電位測定工程(3-2)と、
前記工程(3-2)により測定されたゼータ電位値が-50~-65mVの範囲のPAS樹脂を判別する判別工程(3-3)、を有する、PAS樹脂の製造方法である。
前記PAS樹脂のpH7.8~8.2における試験片の表面のゼータ電位値が-50~-65mVの範囲であることを特徴とする。
本実施形態に係るPAS樹脂の製造方法は、PAS樹脂を重合する工程(1)と、前記PAS樹脂を精製して精製PAS樹脂を調製する工程(2)と、前記精製工程を経て得られた精製PAS樹脂の少なくとも一部から作製した試験片を評価する工程(3)とを有する。そして、前記工程(3)は、前記精製PAS樹脂を溶融させて溶融PAS樹脂を調製した後、前記溶融PAS樹脂を固化させることによって前記試験片を得る試験片作製工程(3-1)と、前記試験片の表面のゼータ電位を、流動電位法によりpH7.8~8.2の条件下で測定するゼータ電位測定工程(3-2)と、前記工程(3-2)により測定されたゼータ電位値が-50~-65mVの範囲のPAS樹脂を判別する判別工程(3-3)、を有する。
・工程(1)(重合工程)
工程(1)は、PAS樹脂を重合する工程である。当該工程(1)は、特に制限されることはなく、目的物であるPAS樹脂の化学構造に応じて公知の重合方法を適用することができる。また、本実施形態における重合工程の好ましい態様としては、得られるPAS樹脂の少なくとも一部から形成された評価試料である試験片の表面のゼータ電位値が-50~-65mVの範囲を示しやすい特定の重合条件をさらに適用するものである。そこで以下、本実施形態に適用できる一般的な重合方法を説明した後、原料及び特定の重合条件を詳説する。
本実施形態に適用できるPAS樹脂の重合方法としては特に限定されないが、例えば(製造法1)硫黄と炭酸ソーダの存在下でジハロゲノ芳香族化合物を、必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加えて、重合させる方法、(製造法2)極性溶媒中でアルカリ金属硫化物及び/又はアルカリ金属水硫化物(以下、スルフィド化剤と略すことがある。)剤等の存在下にジハロゲノ芳香族化合物を、必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加えて、重合させる方法、(製造法3)p-クロルチオフェノールを、必要ならばその他の共重合成分を加えて、自己縮合させる方法、(製造法4)ジヨード芳香族化合物と単体硫黄を、カルボキシ基やアミノ基等の官能基を有していてもよい重合禁止剤の存在下、減圧させながら溶融重合させる方法、等が挙げられる。これらの方法のなかでも、(製造法2)の方法が汎用的であり好ましい。反応の際に、重合度を調節するためにカルボン酸やスルホン酸のアルカリ金属塩や、水酸化アルカリを添加しても良い。上記(製造法2)方法のなかでも、反応の際に、重合度を調節するためにカルボン酸やスルホン酸のアルカリ金属塩や、水酸化アルカリを添加しても良い。上記(製造法2)方法のなかでも、ジハロゲノ芳香族化合物類、極性有機溶媒、及びスルフィド化剤を含む配合物が、(極性有機溶媒)/(スルフィド化剤)=0.02/1~0.9/1(モル比)の範囲になるように反応器に仕込み、好ましくは不活性ガス雰囲気下開放系で昇温を開始して、前記配合物を脱水し、かつ当該脱水の進行とともに固形物を析出させ、均一に各成分を分散させた低含水固形物を得た後、所定の温度に冷却して、必要により極性有機溶媒及び/又はジハロゲノ芳香族化合物類をさらに前記低含水固形物に添加し、不活性ガス雰囲気下にて重合を行う方法(特許3637543号公報参照。)や、固形のアルカリ金属硫化物及び非プロトン性極性有機溶媒の存在下でジハロゲノ芳香族化合物と必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加え、アルカリ金属水硫化物及び有機酸アルカリ金属塩を、硫黄源1モルに対して0.01~0.9モルの範囲の有機酸アルカリ金属塩及び反応系内の水分量を非プロトン性極性有機溶媒1モルに対して0.02モル以下の範囲にコントロールしながら反応させる方法(WO2010/058713号パンフレット参照。)が特に好ましい。
1)アルカリ金属カルボン酸塩またはハロゲン化リチウム等の重合助剤を使用する方法、
2)芳香族ポリハロゲン化合物等の分岐剤を使用する方法、
3)少量の水の存在下に重合反応を行い次いで水を追加してさらに重合する方法、
4)アルカリ金属硫化物と芳香族ジハロゲン化合物との反応中に、反応釜の気相部分を冷却して反応釜内の気相の一部を凝縮させ液相に還流させる方法、
5)ポリハロ芳香族化合物の存在下、アルカリ金属硫化物、又は、含水アルカリ金属水硫化物及びアルカリ金属水酸化物と、脂肪族環状構造を有するアミド、尿素またはラクタムとを、脱水させながら反応させて固形のアルカリ金属硫化物を含むスラリーを製造する工程、該スラリーを製造した後、更にN-メチル-2-ピロリドンなどの極性有機溶媒を加え、水を留去して脱水を行う工程、次いで、脱水工程を経て得られたスラリー中で、ポリハロ芳香族化合物と、アルカリ金属水硫化物と、前記脂肪族環状構造を有するアミド、尿素またはラクタムの加水分解物のアルカリ金属塩とを、N-メチル-2-ピロリドンなどの極性有機溶媒1モルに対して反応系内に現存する水分量が0.02モル以下で反応させて重合を行う工程を必須の製造工程として有する方法、が挙げられる。
本実施形態においては、前記工程(1)及び後述の工程(2)により得られるPAS樹脂の少なくとも一部から形成された評価試料である試験片の表面のゼータ電位値が、pH7.8~8.2(例えば、pH=8.0)において-50~-65mVの範囲を示すことが好ましい。前記試験片の表面のゼータ電位値が、pH7.8~8.2(例えば、pH=8.0)において-50~-65mVの範囲を示しやすい傾向に必要な特定の重合条件としては、以下の条件(a)~(c)が挙げられる。
(a)原料の仕込みから重合反応が終了するまでに使用した有機溶媒の総量が、硫黄源であるスルフィド化剤1molに対して1~6molの比率であることが好ましい。
(b)最初に仕込む有機溶媒の量が、硫黄源であるスルフィド化剤1molに対して、0.01~0.50molの比率であることが好ましい。
(c)工程(1)における重合反応後のPAS樹脂(又はスラリー)に酸又は水素塩を添加することが好ましい。より好ましくは、重合工程における重合反応後のPAS樹脂(又はスラリー)に酸又は水素塩を添加して、当該反応混合物のpHを7~11に調整する。
本実施形態において、工程(1)後に工程(2)の精製工程をさらに施すことが好ましい。本実施形態における工程(2)は、評価対象物であるPAS樹脂の化学構造などに応じて公知の精製処理を適用することができるが、工程(1)で得られたPAS樹脂を含有するスラリー又は前記スラリーの固形分である粗PAS樹脂に洗浄溶液を添加して洗浄処理、濾過処理及び乾燥処理を行う工程であることが好ましい。また、前記洗浄処理、濾過処理及び乾燥処理は、それぞれ任意前記処理を少なくとも1回又は複数回行うことができる。
本実施形態における工程(2)において、前記試験片の表面のゼータ電位値がpH7.8~8.2(例えば、pH=8.0)において-50~-65mVの範囲を示しやすい傾向に必要な特定の精製条件としては、以下の条件(d)~(f)が挙げられる。
(d)工程(2)において、所定量以上の酸溶液を用いて粗PAS樹脂を酸処理することが好ましい。より好ましくは、PAS樹脂の総重量の約2倍以上の酸溶液を用いて酸処理する。
(e)上記(d)の酸処理で使用する酸溶液のpHが6以下であることが好ましい。
(f)工程(2)において、140~260℃の熱水を、PAS樹脂の総重量の1.5~10倍で熱水洗浄することが好ましい。
本実施形態における工程(3)は、工程(1)及び(2)を経て得られたPAS樹脂の少なくとも一部から作製した試験片を評価する工程である。そして、当該工程(3)は、試験片作製工程(3-1)、ゼータ電位測定工程(3-2)及び判別工程(3-3)を有する。換言すると、本実施形態における工程(3)は、工程(1)~(2)により得られたPAS樹脂の少なくとも一部から試験片(=評価試料)を作製して、当該試験片を所定の条件下でゼータ電位測定することにより、前記試験片の表面物性を評価して前記PAS樹脂の物性を把握する工程である。そのため、本実施形態における工程(3)では、PAS樹脂から形成した評価試料である試験片の表面のゼータ電位値をもって、試験片の原料のPAS樹脂の化学的特性を定量化する。これにより、上記工程(1)~(2)により得られたPAS樹脂を全量評価する必要はなく、上記工程(1)~(2)により得られたPAS樹脂を評価すれば足りうる。本実施形態における工程(3)により、所定の範囲のゼータ電位値を有するPAS樹脂を特定することができるため、PAS樹脂の表面特性を高精度に定量化し、判別及び選別することができる。
工程(3-1)は、工程(1)及び工程(2)により得られたPAS樹脂を溶融して溶融PAS樹脂を調製した後、当該溶融PAS樹脂を固化させることによって試験片を作製する工程である。換言すると、本実施形態における試験片作製工程は、工程(1)~(2)により得られたPAS樹脂の少なくとも一部を採取して一度溶融させた後、溶融したPAS樹脂を固化させることにより、所定の形状及び表面特性を有する試験片を作製する工程である。より溶融状態に即した評価を行う観点から、本実施形態の試験片は、非晶状態であることが好ましい。
(i)試験片であるPAS樹脂フィルムのDSC測定において、40℃から350℃までの温度範囲を20℃/分で昇温する際に、100℃~200℃の間に結晶化に伴う発熱ピークが確認されないこと。
本実施形態において、PAS樹脂を溶融して溶融PAS樹脂を調製する方法は、、PAS樹脂を加熱溶融できるものであれば特に制限されることはなく、公知の加熱手段を採用できる。具体的には、ホットプレート、熱風・冷風循環式恒温オーブン、マイクロ波又は(遠)赤外線ヒーター、又はホットプレスなどが挙げられる。また、上記加熱手段を用いてPAS樹脂を加熱する場合の加熱時間は、PAS樹脂が溶融されていれば特に制限されることはなく、例えば30秒~10分程度である。PAS樹脂を溶融する温度としては、PAS樹脂の融点以上であればよく、好ましくは300℃以上400℃以下である。PAS樹脂は200℃以上の温度で酸化架橋反応が進むため、非酸化性の不活性ガス雰囲気中で熱溶融してもよい。
工程(3-1)において、溶融PAS樹脂を固化する方法は、冷却により溶融PAS樹脂を固化する方法が挙げられる。上記冷却は、自然放冷又は急速冷却が挙げられ、急速冷却が好ましい。当該冷却の方法としては、公知の冷却手段を採用できる。当該冷却手段としては、例えば、表面温度を調節できるロール(冷却ロール)、エアナイフ、水中への浸漬(水槽等)、35℃以下の金属材料との直接又は間接的接触が挙げられる。
本実施形態における試験片はゼータ電位測定の被測定物の一例であって、ゼータ電位測定毎にその測定値自体に極力影響を及ぼさないような一定の外観的基準(一定の形状又は大きさ等)を設ける必要がある。そのため、本実施形態の工程(3-1)では、ゼータ電位測定の便宜上、一定の形状、大きさ及び厚みを備えた試験片を被測定物として作製している。本実施形態における試験片は、ゼータ電位測定毎にその測定値自体に極力影響を及ぼさない限り特に制限されることはないと考えられる。
工程(3-2)は、上記試験片作製工程により得られた試験片の表面のゼータ電位を、流動電位法により測定する工程である。ゼータ電位値をPAS樹脂の表面特性の指標とすることにより、比較的簡便に評価試料の表面物性を測定することができ、かつPAS樹脂の物性を容易に把握することができる。また、PAS樹脂の同試料についてゼータ電位値を複数回測定した場合、従来のMFRを用いた粘度上昇度測定と比べて、ゼータ電位値は測定による振れ幅(変動係数)が小さい。
本実施形態におけるゼータ電位は、流動電位法を用いてpHが7.8~8.2の範囲内で測定される。流動電位法によるゼータ電位は、試験片と電解溶液との固液界面の電気二重層を形成することにより生じる、前記試験片の表面近傍における電解溶液の層流と前記試験片から遠位における電解溶液の層流との層流の差、電解溶液の粘度、及び電解溶液の誘電率を計測して、ヘルムホルツ-スモルコフシキの式から算出される。以下、図1を用いて流動電位法によるゼータ電位の測定について説明する。
(上記式(I)及び(II)中、Istrは流動電流を表し、Ustrは流動電位を表し、Δpは差圧を表し、ηは電解溶液の粘度を表し、εr×ε0は電解質溶液の誘電率を表し、KBは電気伝導率を表し、L/Aは流路のパラメータを表す。)
からゼータ電位(ζ)が算出される。
本実施形態において、ゼータ電位の測定に使用可能な電解溶液としては、1価-1価電解質を含有する水溶液が好ましく、例えば、塩化カリウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液、塩化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化リチウム水溶液が挙げられる。
・電解溶液の種類:KCl水溶液
・電解溶液に用いる超純水:ASTM Iグレード
・電解溶液の濃度:1mmol/L
・電解溶液の伝導度:14~15mS/m
・測定温度:20~28℃
・pH:7.8~8.2
・セルの種類:クランプセル
・セルの材質:PVDF
・セルと試験片(評価試料)との間隔:100~120μmに調整
・測定圧力範囲:200~450mbar
本実施形態における工程(3-3)は、前記ゼータ電位測定工程により測定されたゼータ電位値が-50~-65mVの範囲のPAS樹脂を判別する判別工程である。工程(3-3)の好適な態様は、ゼータ電位測定工程によりpH7.8~8.2(例えばpH=8.0)の条件下で測定されたゼータ電位値が、-50~-65mVの範囲に含まれるか否かを判別する判別工程でありうる。
次に、PAS樹脂組成物について説明する。本実施形態に係るPAS樹脂組成物は、上述の工程(1)~(3)を経て得られた、pH7.8~8.2における試験片表面のゼータ電位が-50~-65mVの範囲であるPAS樹脂と、反応性官能基を有する物質と、を含有する、PAS樹脂組成物である。
本実施形態に係るPAS樹脂組成物は、シランカップリング剤を配合することが好ましい。当該シランカップリング剤としては、本発明の効果を損ねなければ特に限定されないが、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシル基及びカルボキシル基の塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の基と反応し得る官能基を有するシランカップリング剤が好ましいものとして挙げられる。係る官能基としては、エポキシ基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、メルカプト基、イソシアネート基、オキサゾリン基、及び、式:R(CO)O(CO)-又はR(CO)O-(式中、Rは炭素原子数1~8のアルキル基を表す。)で表される基が挙げられる。このようなシランカップリング剤としては、例えば、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等のエポキシ基含有アルコキシシラン化合物、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トリエトキシシラン、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等のイソシアナト基含有アルコキシシラン化合物、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等のアミノ基含有アルコキシシラン化合物、γ-ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン等の水酸基含有アルコキシシラン化合物が挙げられる。
本実施形態に係るPAS樹脂組成物は、エラストマーを配合することが好ましい。前記エラストマーを含むことによって、PAS樹脂組成物の靭性や耐冷熱衝撃性をより高めることができる。同様の観点から、前記エラストマーとして熱可塑性エラストマーを用いることが好ましい。前記熱可塑性エラストマーとしては、本発明の効果を損ねなければ特に限定されないが、熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリオレフィン系エラストマー、フッ素系エラストマー及びシリコーン系エラストマー等が挙げられる。
本実施形態に係るPAS樹脂組成物は、エポキシ樹脂を配合することが好ましい。当該エポキシ樹脂としては、本発明の効果を損ねなければ特に限定されず、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型のようなビスフェノール型エポキシ樹脂;クレゾールノボラック、フェノールノボラックのようなノボラック型エポキシ樹脂;環状脂肪族型エポキシ樹脂;グリシジルエステル型エポキシ樹脂;グリシジルアミノ型エポキシ樹脂;ポリアリーレンエーテル構造を有するエポキシ樹脂等が挙げられ、中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
本実施形態に係るPAS樹脂組成物は、表面処理された無機充填剤を配合することが好ましい。これら無機充填剤としては本発明の効果を損なうものでなければ公知慣用の材料を用いることもでき、例えば、繊維状のものや、粒状や板状などの非繊維状のものなど、さまざまな形状の無機充填剤等が挙げられる。具体的には、ガラス繊維、炭素繊維、シランガラス繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、金属繊維、チタン酸カリウム、炭化珪素、珪酸カルシウム、ワラストナイト等の繊維、天然繊維等の繊維状充填剤が使用でき、またガラスビーズ、ガラスフレーク、硫酸バリウム、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、セリサイト、マイカ、タルク、アタパルジャイト、フェライト、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、ゼオライト、ミルドファイバー、硫酸カルシウム等の非繊維状充填剤も使用できる。無機充填剤を表面処理する表面処理剤としては、具体的には、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、シラン系化合物、チタネート系化合物、ボラン処理、セラミックコート等があげられる。なかでも、エポキシ系化合物またはシラン系化合物が好ましい。
本実施形態に係るPAS樹脂組成物は、要求される性能に応じて、前記PAS樹脂以外の合成樹脂、色剤、帯電防止剤、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線安定剤、紫外線吸収剤、発泡剤、難燃剤、難燃助剤、防錆剤、及びカップリング剤等の添加剤(以下、「その他の成分」という。)を含むことができる。前記その他の成分は、例えば、前記PAS樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上であり、好ましくは1000質量部以下で、本発明の効果を損なわないよう目的や用途に応じて適宜調整して用いればよい。
次に、PAS樹脂組成物の製造方法について説明する。本実施形態に係るPAS樹脂組成物の製造方法は、上述の工程(1)~(3)を経て得られたPAS樹脂と、反応性官能基を有する物質とを配合し、溶融混練する工程を有し、かつ、前記PAS樹脂のpH7.8~8.2における試験片の表面のゼータ電位値が-50~-65mVの範囲であるを特徴とする。
前記必須成分及び任意成分を、配合及び混練する方法としては、特に限定されないが、必須成分と必要に応じて任意成分を配合して、溶融混錬する方法、より詳しくは、必要に応じてタンブラー又はヘンシェルミキサー等で均一に乾式混合し、次いで、二軸押出機に投入して溶融混練する方法が挙げられる。
また、溶融混練機への各成分の添加、混合は同時に行ってもよいし、分割して行っても良い。例えば、前記成分のうち、添加剤を添加する場合は、前記二軸混練押出機のサイドフィーダーから該押出機内に投入することが分散性の観点から好ましい。かかるサイドフィーダーの位置は、前記二軸混練押出機のスクリュー全長に対する、該押出機樹脂投入部(トップフィーダー)から該サイドフィーダーまでの距離の比率が、0.1以上であることが好ましく、0.3以上であることがより好ましい。また、かかる比率は0.9以下であることが好ましく、0.7以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る成形品は、上述した本実施形態に係るPAS樹脂組成物を溶融成形してなる。また、本実施形態に係る成形品の製造方法は、上述した本実施形態に係るPAS樹脂組成物の製造方法により得られたPAS樹脂組成物を、溶融成形する工程を有することを特徴とする。
本実施形態に係る成形品を用いた製品は、特に限定されることはなく、以下のような各種用途に利用可能である。例えば、コネクタ・プリント基板・封止成形品などの電気・電子部品、ランプリフレクター・各種電装部品などの自動車部品、各種建築物や航空機・自動車などの内装用材料、あるいはOA機器部品・カメラ部品・時計部品などの精密部品等の射出成形・圧縮成形品、あるいは繊維・フィルム・シート・パイプなどの押出成形・引抜成形品、3Dプリンタ造形品等として幅広く利用可能である。
・PPS樹脂の製造
実施例(1-1) PPS樹脂の重合
圧力計、温度計、コンデンサ、デカンタを連結した撹拌翼及び底弁付き150Lオートクレーブにp-ジクロロベンゼン(p-DCB)22.050kg(150モル)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)2.974kg(30モル)、68%NaSH12.362kg(150モル)、及び48%NaOH12.500kg(150モル)を供給し、撹拌しながら窒素雰囲気下で173℃まで昇温した。水12.353kgを留出させた後、釜を密閉した。その際、共沸により留出したp-DCBはデカンタ-で分離して、随時釜内に戻した。脱水終了後、オートクレーブ内温を160℃まで冷却し、NMP29.486kg(297モル)を供給した後、220℃まで昇温して2時間撹拌し、続いて250℃まで昇温して1時間撹拌した。最終圧力は0.28MPaであった。反応後、オートクレーブの底弁を開いて、減圧状態のまま撹拌翼付き150L真空撹拌乾燥機にNMPを抜き取り、続いて、減圧下150℃で2時間撹拌してNMPを十分除去し、粉末状のPPS樹脂と塩類との混合物(A-1)を得た。
前記混合物(A-1)417gに70℃のイオン交換水1000gを加え、20分間撹拌したのちろ過する工程を2回繰り返した。得られた含水ケーキと、イオン交換水600gを撹拌機付き1Lオートクレーブに供給し、160℃で30分間撹拌した。室温に冷却後、ろ過して得られた含水ケーキに、さらに70℃のイオン交換水800gを加え、ろ過した。得られた含水ケーキと、イオン交換水600gを撹拌機付き1Lオートクレーブに仕込み、220℃で30分間撹拌を行い、室温に冷却後、ろ過して得た含水ケーキに70℃のイオン交換水600gを加えろ過した。その後、20℃でpH4の炭酸水600gを加えてろ過し、さらに70℃のイオン交換水600gを加え、ろ過した。得られた含水ケーキを120℃の熱風循環乾燥機で6時間乾燥して、白色粉末状のPPS樹脂を得た。同様の操作を繰り返し、3ロットのPPS樹脂を得た。
得られたPPS樹脂を0.5g計量し、ガラスファイバー入りの2枚のポリテトラフルオロエチレン樹脂シート(日東電工株式会社製 ニトフロン)の間に挟み、予め350℃に加熱してあるホットプレートを用いて1分間加熱した。この際、前記PPS樹脂が溶融してくるため、厚みが0.1cmになるよう、上から350℃に加熱した金属板でプレスし、フィルム状にした。前記フィルム状のPPS樹脂をさらに1分間加熱した後、フィルム状の溶融PPS樹脂を挟んだ2枚のポリテトラフルオロエチレン樹脂シートをホットプレートから室温(28℃)の金属板の上に移し、即時に上から室温(28℃)の金属板で挟み、室温(28℃)に至るまで冷却して前記溶融PPS樹脂を固化させた。その後、固化したフィルム状のPPS樹脂を5cm×3cmにカットして、非晶状態の試験片を得た。試験片が非晶状態であることは、DSC測定によって確認した。試験片の表面をアセトンで脱脂した後、固体専用ゼータ電位計であるSurPASS3(Anton Paar社)を用いて、以下の測定条件下で流動電位法にて、試験片の表面のゼータ電位値をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。
「測定条件」
・電解液:1mmol/LのKCl水溶液
・測定温度:22~26℃
・pH:8.0
圧力計、温度計、コンデンサを連結した撹拌翼及び底弁付き150Lオートクレーブに、フレーク状含水硫化ソーダ(60.3重量%Na2S)19.413kgと、NMP45.0kgとを供給した。窒素気流下で攪拌しながら209℃まで昇温させ、水4.644kgを留出させた(残存する水分量は硫化ソーダ1モル当り1.13モル)。その後、オートクレーブを密閉して180℃まで冷却し、p-DCB22.185kg及びNMP18.0kgを供給しながら、更に冷却した。液温150℃において、窒素ガスによりオートクレーブ内をゲージ圧0.1MPaに加圧して、再度加熱を開始した。液温200℃から250℃まで3時間かけて昇温させ、250℃で1時間保持して反応させた後、水0.635kgを加圧注入し、220℃まで40分かけて冷却した。その後、更に冷却を続け、200℃においてシュウ酸・2水和物0.284kg(2.25モル)とNMP0.663kgを加圧注入した。更に冷却を続け、100℃において、底弁を開いて反応スラリーを150L平板ろ過機に移送し、120℃で加圧ろ過した。続いて、NMP16kgを加え、加圧ろ過した。ろ過後、撹拌翼付き150L真空乾燥機を用いて、減圧下150℃で2時間撹拌してNMPを除去し、粉末状のPPS樹脂と塩類の混合物(B-1)を得た。
該混合物(B-1)417gに70℃のイオン交換水1000gを加え、20分間撹拌したのちろ過した。この操作をさらに1回繰り返したのち、得られた含水ケーキとイオン交換水600gを撹拌機付き1Lオートクレーブに供給し、160℃で30分間撹拌した。室温に冷却後、ろ過して、得られた含水ケーキに70℃のイオン交換水600gを加えてさらにろ過を行った。得られた含水ケーキを120℃の熱風循環乾燥機で6時間乾燥して、白色粉末状のPPS樹脂を得た。同様の操作を繰り返し、3ロットのPPS樹脂を得た。
実施例1と同様の方法で、得られたPPS樹脂の試験片の表面のゼータ電位値をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。
実施例1-1と同様の方法で実施した。
洗浄に使用したイオン交換水の温度及び撹拌温度を全て70℃としたこと以外は実施例1-2にと同様に実施し、白色粉末状のPPS樹脂を得た。同様の操作を繰り返し、3ロットのPPS樹脂を得た。
実施例1と同様の方法で、得られたPPS樹脂の試験片の表面のゼータ電位値をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。
冷却時、200℃においてシュウ酸・2水和物を添加しなかったこと以外は実施例2-1と同様の方法で実施した。
実施例2-1と同様の方法で実施した。同様の操作を繰り返し、3ロットのPPS樹脂を得た。
実施例1と同様の方法で、得られたPPS樹脂の試験片の表面のゼータ電位値をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。
PPS樹脂のエポキシシラン添加時の粘度上昇度を測定し、粘度上昇度が9.0~9.1倍のPPS樹脂のロットを選別した。また、実施例1と同様の方法で、選別したPPS樹脂の試験片の表面のゼータ電位値をそれぞれ測定した。結果を表1に示す
実施例1~2及び比較例1~3で得られた各PPS樹脂100質量部、エラストマー10質量部及びシランカップリング剤0.8質量部を配合した。その後、株式会社日本製鋼所製ベント付2軸押出機「TEX-30α(製品名)」にこれら配合材料を投入し、樹脂成分吐出量30kg/hr、スクリュー回転数200rpm、設定樹脂温度320℃で溶融混練して樹脂組成物のペレットを得た。ガラス繊維は50質量部をサイドフィーダーから投入し、それ以外の材料はタンブラーで予め均一に混合しトップフィーダーから投入した。得られた樹脂組成物のペレットを140℃ギヤオーブンで2時間乾燥した後、射出成形することで各種試験片を作製し、下記の試験を行った。
ゼータ電位測定用に作製したフィルム状のPPS樹脂試験片から4mg分取し、示差走査熱量計(DSC)であるパーキンエルマー製DSC8500により、40℃から350℃まで20℃/分で昇温した。100℃~200℃の間における樹脂の結晶化に伴う発熱ピークが観測されないことから、各フィルム状の試験片が非晶状態であることを確認した。
エポキシシランを添加して溶融混練した際の、前後の粘度変化から、溶融粘度上昇度を算出した。エポキシシランはγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.0%(対PPS樹脂固形分質量比)を用いた。溶融混練は、ラボプラストミル(20-200C、R-60タイプミキサー使用、株式会社東洋精機製作所製)を用いて、320℃、100rpmで、5分間行った。溶融粘度上昇度は、次式より算出した。結果を表1に示す。
粘度上昇度(倍率)=(エポキシシラン添加後のMFR)/(エポキシシラン未添加時のMFR)
得られたペレットをシリンダー温度310℃に設定した住友重機製射出成形機(SE-75D-HP)に供給し、金型温度140℃に温調したISO Type-Aダンベル片成形用金型を用いて射出成形を行い、ISO Type-Aダンベル片を得た。なお、ウェルド部を含まない試験片となるよう1点ゲートから樹脂を射出して作製したものとした。得られた試験片を用いて、ISO 527-1および2に準拠した測定方法で引張強度を測定した。結果を表1に示す。
(3)と同様に作製した試験片の中央部分を長さ80mm、幅10mm、厚さ4mmの棒状に切り出したものを耐衝撃性試験片とし、ISO179-1/1eUに準拠した方法でシャルピー衝撃試験を行い、衝撃強さ(kJ/m2)の測定を行った。結果を表1に示す。
Claims (5)
- ポリアリーレンスルフィド樹脂を重合する工程(1)、
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂を精製して精製ポリアリーレンスルフィド樹脂を調製する工程(2)、及び、
前記精製ポリアリーレンスルフィド樹脂の少なくとも一部から形成された試験片を評価する工程(3)、を有するポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法であって、
工程(3)が、前記精製ポリアリーレンスルフィド樹脂を溶融させた溶融ポリアリーレンスルフィド樹脂を固化させることによって前記試験片を得る試験片作製工程(3-1)と、
前記試験片の表面のゼータ電位を、流動電位法によりpH7.8~8.2の条件下で測定するゼータ電位測定工程(3-2)と、
前記工程(3-2)により測定されたゼータ電位値が-50~-65mVの範囲のポリアリーレンスルフィド樹脂を判別する判別工程(3-3)とを有し、
pH7.8~8.2におけるゼータ電位値が-50~-65mVの範囲である、ポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法。 - 前記ゼータ電位値が-50~-65mVの範囲内となるよう、前記工程(1)又は前記工程(2)において、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂に酸を添加する、請求項1に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法。
- 前記工程(2)が、工程(1)で得たポリアリーレンスルフィド樹脂を、140℃~260℃かつ前記ポリアリーレンスルフィド樹脂の総重量に対して1.5~10倍量の熱水で洗浄する工程を有するものである、請求項1又は2に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法。
- 前記請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法で得られたポリアリーレンスルフィド樹脂と、反応性官能基を有する物質とを配合して、溶融混練する工程を有し、かつ、
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂のpH7.8~8.2における試験片の表面のゼータ電位値が-50~-65mVの範囲である、ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の製造方法。 - 前記請求項4に記載の製造方法で得られたポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を溶融成形する工程を含む、ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
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