JP7370455B2 - 半芳香族ポリアミド樹脂組成物、およびその成形体 - Google Patents

半芳香族ポリアミド樹脂組成物、およびその成形体 Download PDF

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Description

本発明は、半芳香族ポリアミド樹脂組成物、およびその成形体に関する。
従来より、成形材料として、種々の半芳香族ポリアミド樹脂組成物が知られている。例えば特許文献1には、テレフタル酸に由来する成分単位50~100モル%およびテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸または炭素数6~18の直鎖状脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位0~40モル%からなるジカルボン酸単位(a)と、アルキレンジアミンに由来する成分単位(b)とを含む半芳香族ポリアミドと、変性弾性共重合体とからなるポリアミド組成物が開示されている。また、このような半芳香族ポリアミドと変性弾性重合体とからなるポリアミド組成物は、耐熱性や耐衝撃性に優れることも知られている(例えば特許文献2および3)。
近年では、自動車用部品に用いられる金属製部材を樹脂に置き換えて軽量化することが検討されている。ポリアミド樹脂は、金属より格段に軽量であり、優れた剛性、耐熱性および耐油性を有することから、自動車用部品を構成する樹脂材料として好適に用いられる。
自動車用部品を構成する樹脂材料としては、ポリアミド樹脂と、ガラス繊維とを含むポリアミド樹脂組成物(例えば特許文献4)や;半芳香族ポリアミド樹脂(A)と、比較的低密度の変性ポリオレフィン(B)と、銅化合物(C)と、有機系安定剤(D)とを含むポリアミド組成物(例えば特許文献5)が提案されている。
特開平4-108855号公報 特開平2-41318号公報 特開平5-98152号公報 特開平2-240160号公報 特開2010-202724号公報
これらのポリアミド樹脂組成物は、高温下でも良好な剛性、すなわち、高い強度を有するものの、柔軟性が低く、破断伸びが低いという問題があった。破断伸びが低いと、成形体を組み付けする際などに破損しやすい。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高い強度を有しつつ、高い破断伸びを有する半芳香族ポリアミド樹脂組成物およびその成形体を提供することを目的とする。
本発明は、以下の半芳香族ポリアミド樹脂組成物およびその成形体に関する。
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、示差走査型熱量計(DSC)により測定される融点が280~330℃である半芳香族ポリアミド樹脂(A)と、相対的に密度が低いオレフィン重合体(B1)と、相対的に密度が高いオレフィン重合体(B2)と、を含む半芳香族ポリアミド樹脂組成物であって、
前記半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、ジカルボン酸に由来する成分単位と、ジアミンに由来する成分単位とを含み、前記ジカルボン酸に由来する成分単位は、前記ジカルボン酸に由来する成分単位の総モル数に対して、45モル%以上のテレフタル酸に由来する成分単位を含み、前記ジアミンに由来する成分単位は、前記ジアミンに由来する成分単位の総モル数に対して、50~100モル%の炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位と、0~50モル%の炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位とを含み、
前記オレフィン重合体(B1)は、
不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性された、密度が0.80g/cm以上0.89g/cm未満である変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)、または、前記変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)と密度が0.80g/cm以上0.89g/cm未満の未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)との混合物であり、かつ前記オレフィン重合体(B1)の前記不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、0.01~5質量%であり、
前記オレフィン重合体(B2)は、
不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性された、密度が0.89~0.97g/cmである変性エチレン重合体(B2-1)と密度が0.89~0.97g/cmである未変性エチレン重合体(B2-2)の少なくとも一方からなり、かつ前記オレフィン重合体(B2)の前記不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、0~5質量%であり、
前記オレフィン重合体(B1)と前記オレフィン重合体(B2)の合計含有量は、前記半芳香族ポリアミド樹脂(A)、前記オレフィン重合体(B1)および前記オレフィン重合体(B2)の合計100質量部に対して10~30質量部であり、前記オレフィン重合体(B1)と前記オレフィン重合体(B2)の含有質量比(B1/B2)は、0.5≦B1/B2≦500を満たす。
本発明の成形体は、本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物を含む。
本発明によれば、高い強度を有しつつ、高い破断伸びを有する半芳香族ポリアミド樹脂組成物およびその成形体を提供することができる。
密度が低いオレフィン重合体(B1)は、柔軟性が高いため、得られる成形体の破断伸びが高いのに対し;密度が高いオレフィン重合体(B2)は、柔軟性が低いため、得られる成形体の破断伸びは低いことが知られている。
これに対して本発明者らは、低密度の特定のオレフィン重合体(B1)(不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位を含む低密度のオレフィン重合体)と、高密度のオレフィン重合体(B2)とを組み合わせ、かつその含有比を変えて検討したところ、含有比が特定の範囲である場合に、低密度の特定のオレフィン重合体(B1)を単独で使用した場合よりも、(成形体の強度を維持しつつ)柔軟性が顕著に高くなり、成形体の破断伸びが特異的に高くなることを見出した。
この理由は明らかではないが、以下のように考えられる。
低密度の特定のオレフィン重合体(B1)と高密度のオレフィン重合体(B2)とを特定の含有比で混合することで、低密度の特定のオレフィン重合体(B1)の相の中に、高密度のオレフィン重合体(B2)の相が分散した構造が形成される。このような構造が形成されることで、成形体の強度を高めつつも、破断伸びを顕著に高めることができると考えられる。以下、本発明の構成について説明する。
1.半芳香族ポリアミド樹脂組成物
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、半芳香族ポリアミド樹脂(A)と、オレフィン重合体(B1)と、オレフィン重合体(B2)とを少なくとも含む。
1-1.半芳香族ポリアミド樹脂(A)
半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、ジカルボン酸に由来する成分単位[a]と、ジアミンに由来する成分単位[b]とを含む。
ジカルボン酸に由来する成分単位[a]について:
ジカルボン酸に由来する成分単位[a]は、テレフタル酸に由来する成分単位を含む。テレフタル酸に由来する成分単位の含有量は、ジカルボン酸に由来する成分単位[a]の総モル数に対して、45モル%以上であり、好ましくは50~90モル%、より好ましくは55~80モル%である。
ジカルボン酸に由来する成分単位[a]は、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分に由来する単位(a-2)や炭素原子数4~20の脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位(a-3)をさらに含んでもよい。
テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸の例には、イソフタル酸、2-メチルテレフタル酸およびナフタレンジカルボン酸などが含まれる。これらの中でも、イソフタル酸が好ましい。
脂肪族ジカルボン酸は、炭素原子数4~20、好ましくは6~12のアルキレン基を有する脂肪族ジカルボン酸でありうる。そのような脂肪族ジカルボン酸の例には、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸およびセバシン酸が含まれる。これらの中でも、アジピン酸およびセバシン酸が好ましい。
テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分に由来する単位(a-2)と炭素原子数4~20の脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位(a-3)の合計含有量は、0~55モル%であり、好ましくは10~50モル%、より好ましくは20~45モル%である。
例えば、ジカルボン酸に由来する成分単位[a]が、少量の脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位(a-3)を含有することにより、半芳香族ポリアミド樹脂(A)の成形性がさらに向上しうる。特に、脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位の含有量が55モル%以下であり、テレフタル酸に由来する成分単位の含有量が45モル%以上である半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、吸水率が低く、融点も280℃以上となりやすい。このような半芳香族ポリアミド樹脂(A)から得られた成形体は、吸水による寸法変化が少なく、耐熱性も十分でありうる。
半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、上記成分単位以外に、少量のトリメリット酸あるいはピロメリット酸のような三塩基性以上の多価カルボン酸に由来する成分単位をさらに含有していてもよい。このような多価カルボン酸に由来する成分単位の含有量は、ジカルボン酸に由来する成分単位[a]の総モル数に対して、通常、0~5モル%でありうる。
ジアミンに由来する成分単位[b]について:
ジアミンに由来する成分単位[b]は、炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-1)を含む。
直鎖状アルキレンジアミンの例には、1,4-ジアミノブタン、1,6-ジアミノヘキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン、1,11-ジアミノウンデカンおよび1,12-ジアミノドデカンが含まれる。これらの中でも、1,6-ジアミノヘキサン、1,8-ジアミノオクタン、1,10-ジアミノデカンおよび1,12-ジアミノドデカンが好ましく、1,6-ジアミノヘキサンがより好ましい。
炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-1)の含有量は、ジアミンに由来する成分単位[b]の総モル数に対して、50~100モル%であり、好ましくは50~99モル%、より好ましくは50~98モル%である。
ジアミンに由来する成分単位[b]は、炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-2)をさらに含むことが好ましい。なお、分岐状アルキレンジアミンの炭素原子数は、特に限定しない限り、主鎖アルキレン基の炭素原子数と側鎖アルキル基の炭素原子数との合計である。
炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンの例には、1-ブチル-1,2-ジアミノ-エタン、1,1-ジメチル-1,4-ジアミノ-ブタン、1-エチル-1,4-ジアミノ-ブタン、1,2-ジメチル-1,4-ジアミノ-ブタン、1,3-ジメチル-1,4-ジアミノ-ブタン、1,4-ジメチル-1,4-ジアミノ-ブタン、2,3-ジメチル-1,4-ジアミノ-ブタン、2-メチル-1,5-ジアミノペンタン、2,5-ジメチル-1,6-ジアミノ-ヘキサン、2,4-ジメチル-1,6-ジアミノ-ヘキサン、3,3-ジメチル-1,6-ジアミノ-ヘキサン、2,2-ジメチル-1,6-ジアミノ-ヘキサン、2,2,4-トリメチル-1,6-ジアミノ-ヘキサン、2,4,4-トリメチル-1,6-ジアミノ-ヘキサン、2,4-ジエチル-1,6-ジアミノ-ヘキサン、2,3-ジメチル-1,7-ジアミノ-ヘプタン、2,4-ジメチル-1,7-ジアミノ-ヘプタン、2,5-ジメチル-1,7-ジアミノ-ヘプタン、2,2-ジメチル-1,7-ジアミノ-ヘプタン、2-メチル-4-エチル-1,7-ジアミノ-ヘプタン、2-エチル-4-メチル-1,7-ジアミノ-ヘプタン、2,2,5,5-テトラメチル-1,7-ジアミノ-ヘプタン、3-イソプロピル-1,7-ジアミノ-ヘプタン、3-イソオクチル-1,7-ジアミノ-ヘプタン、2-メチル-1,8-ジアミノオクタン、1,3-ジメチル-1,8-ジアミノ-オクタン、1,4-ジメチル-1,8-ジアミノ-オクタン、2,4-ジメチル-1,8-ジアミノ-オクタン、3,4-ジメチル-1,8-ジアミノ-オクタン、4,5-ジメチル-1,8-ジアミノ-オクタン、2,2-ジメチル-1,8-ジアミノ-オクタン、3,3-ジメチル-1,8-ジアミノ-オクタン、4,4-ジメチル-1,8-ジアミノ-オクタン、3,3,5-トリメチル-1,8-ジアミノ-オクタン、2,4-ジエチル-1,8-ジアミノ-オクタン、および5-メチル-1,9-ジアミノ-ノナンが含まれる。これらの中でも、炭素原子数1~2の側鎖アルキル基を1~2個有すると共に、主鎖の炭素原子数が4~10である分岐状アルキルジアミンが好ましく、2-メチル-1,5-ジアミノペンタンがより好ましい。
炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-2)の含有量は、0~50モル%であり、好ましくは1~45モル%、より好ましくは2~50モル%である。
このように、ジアミンに由来する成分単位[b]が、二種類の特定のアルキレンジアミンに由来する成分単位を上記のような量で含有することにより、半芳香族ポリアミド樹脂(A)の融点を、成形時に半芳香族ポリアミド樹脂組成物がガス焼けを引き起こさない程度にまで低下させうる。また、成形時の半芳香族ポリアミド樹脂組成物の溶融流動性を高めたり、成形体の高温下でのクリープ耐性を高めたりしうる。
ジアミンに由来する成分単位[b]が、炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-1)と炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-2)の両方を含む場合、炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-1)の含有量が99モル%以下であると、成形時の溶融流動性の顕著な低下が起きにくい。また、炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-2)の含有量が50モル%以下であると、半芳香族ポリアミド樹脂(A)の結晶化速度が遅くなりにくく、耐熱性が十分になりやすい。
ジカルボン酸に由来する成分単位[a]と、ジアミンに由来する成分単位[b]とで構成される繰り返し単位の例には、下記式[I-a]で表される繰り返し単位が含まれる。下記式中、Rは、側鎖を有することもある炭素原子数4~18のアルキレン基である。
Figure 0007370455000001
半芳香族ポリアミド樹脂(A)を構成する繰り返し単位の全部が上記[I-a]で表される繰り返し単位である必要はなく、上記のようなテレフタル酸に由来する成分単位(a-1)の一部が他のジカルボン酸成分で置き換わった繰り返し単位をさらに含んでいてもよい。
テレフタル酸成分以外のジカルボン酸に由来する成分単位の例には、前述の通り、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位(a-2)や脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位(a-3)が含まれる。
テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位(a-2)を有する繰り返し単位は、好ましくはイソフタル酸に由来する成分単位を有する繰り返し単位であり、下記式[I-b]で表すことができる。下記式中、Rは、前述の通りである。
Figure 0007370455000002
脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位(a-3)を有する繰り返し単位は、下記式[II]で表すことができる。下記式中、Rは、前述の通りであり、nは、通常2~18、好ましくは4~10の整数を表す。
Figure 0007370455000003
半芳香族ポリアミド樹脂(A)を構成する繰り返し単位は、ジアミンに由来する成分単位[b]として炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-1)と炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-2)とを有している。分岐状アルキルジアミンに由来する成分単位を有する繰り返し単位は、2-メチル-1,5-ジアミノペンタンに由来する成分単位を有する繰り返し単位であることが好ましく、下記式[III]で表すことができる。下記式中、Rは、その45~100モル%がp-フェニレン基であるという条件下で、p-フェニレン基、m-フェニレン基またはアルキレン基などの2価の炭化水素基である。
Figure 0007370455000004
半芳香族ポリアミド樹脂(A)の、濃硫酸中30℃の温度で測定される極限粘度[η]は、通常は、0.5~3.0dl/g、好ましくは0.5~2.8dl/g、より好ましくは0.6~2.5dl/gである。
半芳香族ポリアミド樹脂(A)の極限粘度[η]は、以下のようにして測定することができる。半芳香族ポリアミド樹脂(A)0.5gを96.5%硫酸溶液50mlに溶解させて、試料溶液とする。得られた溶液の、25℃±0.05℃の条件下での流下秒数を、ウベローデ粘度計を使用して測定し、下記式に基づき算出する。
[η]=ηSP/(C*(1+0.205ηSP))
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:ブランク硫酸の流下秒数(秒)
ηSP=(t-t0)/t0
また、半芳香族ポリアミド樹脂(A)の融点は、多くの場合、330℃を超えない。即ち、半芳香族ポリアミド樹脂(A)の融点は、通常は、280~330℃であり、好ましくは290~305℃である。さらに、半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、耐熱性が特に優れていると共に、吸水率が低く、成形体のアニールによる後結晶化が少ない。
半芳香族ポリアミド樹脂(A)のガラス転移温度は、通常は80℃以上、好ましくは90~150℃である。
例えば、半芳香族ポリアミド樹脂(A)の代表的なものとして、以下の(PA-i)および(PA-ii)を例示することができる。
(PA-i):式[I-a]の繰り返し単位と式[III]の繰り返し単位とを含むポリアミド。
なお、式[III]中のRは、p-フェニレン基である。この場合、式[I-a]の繰り返し単位が5~95モル%、好ましくは30~70モル%、最も好ましくは40~60モル%、式[III]の繰り返し単位が、95~5モル%、好ましくは70~30モル%、最も好ましくは60~40モル%の範囲にある。
(PA-ii):式[I-a]の繰り返し単位と、式[I-b]の繰り返し単位と、式[III]の繰り返し単位とを含むポリアミド。
なお、式[III]中のRは、p-フェニレン基である。この場合、式[I-a]の繰り返し単位が25~65モル%、好ましくは30~50モル%、式[I-b]の繰り返し単位が5~30モル%、好ましくは10~20モル%、式[III]の繰り返し単位が30~70モル%、好ましくは40~60モル%の範囲にある。
半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。例えば、ジカルボン酸に由来する成分単位[a]として、テレフタル酸に由来する成分単位(a-1)を含み、それ以外の成分単位(a-2)または(a-3)を含まない半芳香族ポリアミドと、テレフタル酸に由来する成分単位(a-1)とそれ以外の成分単位(a-2)または(a-3)とを含む半芳香族ポリアミド樹脂とを組み合わせてもよい。
また、ジアミンに由来する成分単位[b]として、直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-1)を含み、分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-2)を含まない半芳香族ポリアミド(A1)と、直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-1)と分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位(b-2)とを含む半芳香族ポリアミド樹脂(A2)とを組み合わせてもよい。これらの含有比(A2/A1)は、特に制限されないが、例えば0/100~100/0(モル比)、好ましくは50/50~100/0(質量比)でありうる。
半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、ジカルボン酸成分とジアミン成分との重縮合により製造することができる。具体的には、半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、テレフタル酸を含むジカルボン酸成分と、直鎖状アルキレンジアミンを含むジアミン成分とを水性媒体中に配合し、次亜リン酸ナトリウムなどの触媒の存在下に、加圧しながら加熱してポリアミド前駆体を製造し;次いでこのポリアミド前駆体を溶融混練することにより製造することができる。なお、ポリアミド前駆体を製造する際には、安息香酸のような分子量調整剤を配合することもできる。
1-2.オレフィン重合体(B1)
オレフィン重合体(B1)は、相対的に密度が低い(オレフィン重合体(B2)よりも密度が低い)オレフィン重合体である。オレフィン重合体(B1)は、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)であるか、または、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)と未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)との混合物である。
1-2-1.変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)
変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)は、不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたエチレン・α-オレフィン共重合体である。すなわち、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)は、不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位を含む。変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の変性部位(不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位)は、ポリアミド樹脂(A)の分子末端基(例えばアミノ基)と相互作用しやすいため、両者は相溶性が良好である。
不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位は、カルボン酸基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基およびケトン基などのヘテロ原子を含む官能基を有する。中でも、不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位は、カルボン酸基を有することが好ましく、無水マレイン酸基であることがより好ましい。
変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の含有量(変性量)は、オレフィン重合体(B1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量(平均変性量)が後述する範囲となるように設定されればよく、例えば0.05~5質量%であることが好ましい。変性量が0.05質量%以上であると、ポリアミド樹脂(A)と十分に相互作用しうるので、良好な相溶性が得られやすく、5質量%以下であると、相互作用が過剰となることによる溶融粘度の増大を抑制しうる。同様の観点から、変性量は、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)に対して0.1~3質量%であることが好ましく、0.1~2質量%であることがより好ましく、0.3~2質量%であることがさらに好ましい。
変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の含有量は、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)調製時の仕込み比から算出するか、または、NMR法で測定することができる。
H-NMR測定の場合、日本電子(株)製ECX400型核磁気共鳴装置を用い、溶媒は重水素化オルトジクロロベンゼンとし、試料濃度は20mg/0.6mL、測定温度は120℃、観測核はH(400MHz)、シーケンスはシングルパルス、パルス幅は5.12μ秒(45°パルス)、繰り返し時間は7.0秒、積算回数は500回以上とする条件である。基準のケミカルシフトは、テトラメチルシランの水素を0ppmとするが、他にも、重水素化オルトジクロロベンゼンの残存水素由来のピークを7.10ppmとしてケミカルシフトの基準値とすることでも同様の結果を得ることができる。官能基含有化合物由来のHなどのピークは、常法によりアサインしうる。
13C-NMR測定の場合、測定装置は日本電子(株)製ECP500型核磁気共鳴装置を用い、溶媒としてオルトジクロロベンゼン/重ベンゼン(80/20容量%)混合溶媒、測定温度は120℃、観測核は13C(125MHz)、シングルパルスプロトンデカップリング、45°パルス、繰り返し時間は5.5秒、積算回数は1万回以上、27.50ppmをケミカルシフトの基準値とする条件である。各種シグナルのアサインは常法を基にして行い、シグナル強度の積算値を基に定量を行うことができる。
変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の密度は、変性エチレン重合体(B2―1)よりも低い。具体的には、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)のJIS K7112に準拠して測定される密度は、0.80g/cm以上0.89g/cm未満であることが好ましい。変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の密度が0.80g/cm以上であると、得られる成形体の強度が損なわれにくく、0.89g/cm未満であると、得られる成形体に適度な柔軟性を付与し、破断伸びを高めうる。変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の密度は、同様の観点から、0.83g/cm以上0.89g/cm未満であることがより好ましく、0.85g/cm以上0.89g/cm未満であることがさらに好ましく、0.86g/cm以上0.89g/cm未満であることが最も好ましい。密度は、原料であるエチレン・α-オレフィン共重合体の合成時のエチレンやα-オレフィンの組成や重合温度、水素濃度などによって調整できる。
変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)のメルトフローレート(MFR:Melt Flow Rate)は、後述する変性エチレン重合体(B2―1)よりも大きいことが好ましい。
具体的には、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)のASTM D1238による190℃、2.16kg荷重におけるMFRは、0.01~20g/10分、好ましくは0.05~20g/10分である。
変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)は、前述の通り、原料としてのエチレン・α-オレフィン共重合体を、不飽和カルボン酸またはその誘導体でグラフト変性させて得られる。
(エチレン・α-オレフィン共重合体)
原料としてのエチレン・α-オレフィン共重合体は、エチレンと炭素原子数3~20のα-オレフィンとの共重合体である。エチレン・α-オレフィン共重合体における、エチレンに由来する成分単位の含有量は、70~99.5モル%、好ましくは80~99モル%である。
α-オレフィンの例には、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセンなどが含まれる。これらの中でも、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテンが好ましい。これらのα-オレフィンは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。エチレン・α-オレフィン共重合体における、α-オレフィンに由来する成分単位の含有量は、0.5~30モル%、好ましくは1~20モル%である。
(不飽和カルボン酸またはその誘導体)
不飽和カルボン酸の例には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸が含まれる。不飽和カルボン酸の誘導体の例には、酸無水物、エステル、アミド、イミド、金属塩が含まれ、具体的には、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸グリシジル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、フマル酸ジメチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、イタコン酸ジエチルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイン酸ジアミド、マレイン酸-N-モノエチルアミド、マレイン酸-N,N-ジエチルアミド、マレイン酸-N-モノブチルアミド、マレイン酸-N,N-ジブチルアミド、フマル酸モノアミド、フマル酸ジアミド、フマル酸-N-モノブチルアミド、フマル酸-N,N-ジブチルアミド、マレイミド、N-ブチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウムなどが含まれる。これらの中でも、無水マレイン酸が最も好ましい。
(グラフト変性)
グラフト変性は、従来公知の種々の方法で行うことができる。例えば、エチレン・α-オレフィン共重合体を押出機を用いて溶融させ、グラフトモノマーを添加してグラフト共重合させる溶融変性法で行ってもよいし、エチレン・α-オレフィン共重合体を溶媒に溶解させ、グラフトモノマーを添加してグラフト共重合させる溶液変性法で行ってもよい。いずれの場合にも、グラフトモノマーを効率よくグラフト共重合させるためには、ラジカル開始剤の存在下で反応を行うことが好ましい。
ラジカル開始剤の例には、有機ペルオキシド、有機ペルエステルなどが含まれ、具体的には、ベンゾイルペルオキシド、ジクロルベンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ-tert-ブチルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ペルオキシドベンゾエート)ヘキシン-3、1,4-ビス(tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ラウロイルペルオキシドなどの有機ペルオキシド;tert-ブチルペルアセテート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、tert-ブチルペルベンゾエート、tert-ブチルペルフェニルアセテート、tert-ブチルペルイソブチレート、tert-ブチルペル-sec-オクトエート、tert-ブチルペルピバレート、クミルペルビバレート、tert-ブチルペルジエチルアセテートなどの有機ペルエステル;アゾイソブチロニトリル、ジメチルアゾイソブチレートなどのアゾ化合物が含まれる。これらの中では、ジクミルペルオキシド、ジ-tert-ブチルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ペルオキシベンゾエート)ヘキシン-3、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、1,4-ビス(tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼンなどのジアルキルペルオキシドが好ましい。ラジカル開始剤は、原料としてのエチレン・α-オレフィン共重合体100質量部に対して、通常、0.001~1質量部の割合で用いられる。
1-2-2.未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)
未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)は、グラフト変性されていないエチレン・α-オレフィン共重合体である。未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)は、半芳香族ポリアミド樹脂組成物に、良好な溶融流動性を付与しうる。特に、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)単独では溶融流動性が低下しやすいが、これに未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)をさらに組み合わせることで、溶融流動性を高めることができる。
未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)の密度は、未変性エチレン重合体(B2―2)よりも低く、具体的には変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の密度の範囲と同様でありうる。
未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)は、そのような密度を有するものであればよく、特に制限されないが、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の原料として用いられるエチレン・α-オレフィン共重合体と同様でありうる。すなわち、未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)の組成や密度、メルトフローレートは、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の原料であるエチレン・α-オレフィン共重合体の組成や密度、メルトフローレートと同様の範囲でありうる。未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)は、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の原料であるエチレン・α-オレフィン共重合体と同じであってもよいし、異なってもよい。
1-2-3.物性
オレフィン重合体(B1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量(平均変性量)は、0.01~5質量%であることが好ましい。平均含有量が0.01質量%以上であると、半芳香族ポリアミド樹脂(A)への分散性を高めやすく、5質量%以下であると、オレフィン重合体(B1)と半芳香族ポリアミド樹脂(A)との相互作用が強くなりすぎないため、成形性が損なわれにくい。オレフィン重合体(B1)の、不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、同様の観点から、0.05~5質量%、好ましくは0.10~3質量%、さらに好ましくは0.10~2質量%、最も好ましくは0.30~2.0質量%である。
すなわち、オレフィン重合体(B1)は、不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する官能基が、半芳香族ポリアミド樹脂(A)の末端基と反応したり、相互作用したりする。そのため、オレフィン重合体(B1)の上記官能基を有する成分単位の平均含有量が一定以上であると、半芳香族ポリアミド樹脂(A)とオレフィン重合体(B1)とが結合したり、相互作用したりすることで、得られる成形体の靭性を高めやすい。なお、上記官能基を有する成分単位の平均含有量を5質量%以下とすることで、樹脂組成物の溶融流動性を損なわれにくくしうる。
オレフィン重合体(B1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、測定によって求めてもよいし、樹脂組成物の調製に用いるオレフィン重合体(B1)の組成から算出して求めてもよい。
例えば、オレフィン重合体(B1)の、不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、NMR法により測定することができる。測定条件は、後述する実施例と同様としうる。
オレフィン重合体(B1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、オレフィン重合体(B1)を構成する変性または未変性のエチレン・α-オレフィン共重合体の不飽和カルボン酸などに由来する成分単位の含有量(変性量)をxi(質量%)、オレフィン重合体(B1)中の変性または未変性のエチレン・α-オレフィン共重合体の含有量をMi(質量部)としたとき(iは、2以上の整数)、下記式(1)から求めることができる。
式(1):平均含有量(平均変性量)(質量%)=(Σxi*Mi/ΣMi)×100
例えば、オレフィン重合体(B1)が、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)(不飽和カルボン酸に由来する成分単位の含有量:x1(質量%))をM1(質量部)と、未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)(不飽和カルボン酸に由来する成分単位の含有量:x2(質量%))をM2(質量部)とを含む場合、オレフィン重合体(B1)の不飽和カルボン酸に由来する成分単位の平均含有量(平均変性量)={(x1*M1+x2*M2)/(M1+M2)}×100として求めることができる。なお、オレフィン重合体(B1)が1種類の変性エチレン・α-オレフィン共重合体のみからなる場合、オレフィン重合体(B1)の平均変性量は、変性エチレン・α-オレフィン共重合体の変性量と同じになる。
オレフィン重合体(B1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の含有量や、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)と未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)の含有比などによって調整することができる。
オレフィン重合体(B1)の平均密度は、オレフィン重合体(B2)よりも低い。具体的には、オレフィン重合体(B1)の平均密度は、前述と同様に、0.80g/cm以上0.89g/cm未満であることが好ましく、0.83g/cm以上0.89g/cm未満であることがより好ましく、0.85g/cm以上0.89g/cm未満であることがさらに好ましく、0.86g/cm以上0.89g/cm未満であることが最も好ましい。
オレフィン重合体(B1)の平均密度は、以下の式に基づいて算出してもよいし、または測定することができる。
オレフィン重合体(B1)を構成する変性または未変性のエチレン・α-オレフィン共重合体の密度をdi(質量%)、オレフィン重合体(B1)中の変性または未変性のエチレン・α-オレフィン共重合体の含有量をMi(質量部)としたとき(iは、2以上の整数)、下記式(2)から求めることができる。
式(2):平均密度(g/cm)=ΣMi/Σ(Mi/di)(di:各重合体の密度、Mi:各重合体の含有量(質量部)、i:重合体種の数)
1-3.オレフィン重合体(B2)
オレフィン重合体(B2)は、相対的に密度が高い(オレフィン重合体(B1)よりも密度が高い)オレフィン重合体である。オレフィン重合体(B2)は、変性エチレン重合体(B2-1)であるか、未変性エチレン重合体(B2-2)であるか、または、それらの混合物である。
中でも、半芳香族ポリアミド樹脂(A)やオレフィン重合体(B1)との相溶性を高める観点などから、オレフィン重合体(B2)は、変性エチレン重合体(B2-1)を含むことが好ましい。
1-3-1.変性エチレン重合体(B2-1)
変性エチレン重合体(B2-1)は、不飽和カルボン酸またはその誘導体でグラフト変性されたエチレン重合体である。すなわち、変性エチレン重合体(B2-1)は、不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位を含む。
変性エチレン重合体(B2-1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の含有量(変性量)は、オレフィン重合体(B2)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量(平均変性量)が後述の範囲となる程度であればよく、例えば0~5質量%、好ましくは、0.10~3質量%、さらに好ましくは0.10~2質量%、最も好ましくは0.30~1.5質量%でありうる。
変性エチレン重合体(B2-1)の密度は、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)よりも高い。具体的には、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B2-1)の密度は、0.89~0.97g/cmであることが好ましい。変性エチレン重合体(B2-1)の密度が0.89g/cm以上であると、得られる成形体の強度を高めやすく、0.97g/cm以下であると、得られる成形体の破断伸びが損なわれにくい。変性エチレン重合体(B2-1)の密度は、同様の観点から、0.89~0.96g/cmであることが好ましく、0.91~0.96g/cmであることがより好ましく、0.91~0.95g/cmであることがさらに好ましい。変性エチレン重合体(B2-1)の密度は、オレフィン重合体(B1)の密度と同じ方法で測定または算出できる。
変性エチレン重合体(B2-1)の融点は、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)よりも高い。具体的には、変性エチレン重合体(B2-1)の示差走査型熱量計(DSC)で測定される吸熱曲線の最大ピーク位置の温度(融点;Tm)は、90~127℃、好ましくは95~125℃である。融点は、変性エチレン重合体(B2-1)が変性エチレン・α-オレフィン共重合体である場合、例えば原料であるエチレン・α-オレフィン共重合体の合成時のエチレンやα-オレフィンの組成や触媒種、重合温度などによって調整できる。
変性エチレン重合体(B2-1)のMFRは、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)よりも低い。具体的には、変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B2-1)のASTM D1238による190℃、2.16kg荷重におけるMFRは、通常、0.01~100g/10分、好ましくは0.1~50g/10分、より好ましくは0.2~20g/10分である。
変性エチレン重合体(B2-1)は、変性エチレン単独重合体であってもよいし、変性エチレン・α-オレフィン共重合体であってもよい。中でも、オレフィン重合体(B1)との相溶性が得られやすい観点では、変性エチレン重合体(B2-1)は、変性エチレン・α-オレフィン共重合体であることが好ましい。
変性エチレン・α-オレフィン共重合体(変性エチレン重合体(B2-1))は、前述と同様にして、エチレン・α-オレフィン共重合体を、不飽和カルボン酸またはその誘導体でグラフト変性させて得られる。
(エチレン・α-オレフィン共重合体)
原料としてのエチレン・α-オレフィン共重合体は、エチレンと炭素原子数3~20のα-オレフィンとの共重合体である。
エチレン・α-オレフィン共重合体における、エチレンに由来する成分単位の含有量は、70モル%以上、好ましくは80~98モル%である。α-オレフィンに由来する成分単位の含有量は、0.5~30モル%、好ましくは2~20モル%である。
エチレン・α-オレフィン共重合体の密度や融点、MFRは、変性エチレン・α-オレフィン共重合体の密度や融点、MFRとそれぞれ同様の範囲である。
(不飽和カルボン酸またはその誘導体)
不飽和カルボン酸またはその誘導体は、前述と同様である。
1-3-2.未変性エチレン重合体(B2-2)
未変性エチレン重合体(B2-2)は、グラフト変性されていないエチレン重合体である。未変性エチレン共重合体(B2-2)は、半芳香族ポリアミド樹脂組成物に、良好な溶融流動性を付与しうる。
未変性エチレン重合体(B2-2)の密度は、未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)よりも高く、変性エチレン重合体(B2-1)の密度の範囲と同様でありうる。
未変性エチレン重合体(B2-2)は、そのような密度を有するものであればよく、特に制限されないが、例えば変性エチレン重合体(B2-1)の原料として用いられるエチレン重合体と同様でありうる。すなわち、未変性エチレン重合体(B2-2)の組成や密度、メルトフローレートは、変性エチレン重合体(B2-1)の原料であるエチレン重合体の組成や密度、メルトフローレートと同様の範囲でありうる。未変性エチレン重合体(B2-2)は、変性エチレン重合体(B2-1)の原料であるエチレン重合体と同じであってもよいし、異なってもよい。
未変性エチレン重合体(B2-2)は、未変性エチレン単独重合体であってもよいし、未変性エチレン・α-オレフィン共重合体であってもよく、オレフィン重合体(B1)との相溶性が得られやすい観点では、未変性エチレン・α-オレフィン共重合体であることが好ましい。
1-3-3.物性
オレフィン重合体(B2)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、0~5質量%でありうる。当該平均含有量が5質量%以下であると、オレフィン重合体(B1)と半芳香族ポリアミド樹脂(A)との相互作用が強くなりすぎないため、成形性が損なわれにくい。当該平均含有量は、分散性をさらに高める観点では、0.01~5質量%であることがより好ましい。当該平均含有量は、前述と同様に、式(1)により求めることができる。
オレフィン重合体(B2)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、変性エチレン重合体(B2―1)の変性量や、変性エチレン重合体(B2―1)と未変性エチレン重合体(B2―2)の含有比などによって調整することができる。オレフィン重合体(B2)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、オレフィン重合体(B1)の不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量と同じ方法で測定または算出できる。
(B1)と(B2)の含有質量比について:
オレフィン重合体(B1)とオレフィン重合体(B2)の含有質量比(B1/B2)は、0.5≦B1/B2≦500を満たすことが好ましい。B1/B2が0.5以上であると、(成形体の強度を損なうことなく)成形体に適度な柔軟性を付与でき、破断伸びを高めうる。B1/B2が500以下であると、成形体の強度が損なわれにくい。同様の観点から、0.5≦B1/B2≦99を満たすことがより好ましく、0.6≦B1/B2≦10を満たすことがさらに好ましく、1≦B1/B2≦10を満たすことがさらに好ましく、2≦B1/B2≦9であることが最も好ましい。
オレフィン重合体(B2)の平均密度は、オレフィン重合体(B1)よりも高い。具体的には、オレフィン重合体(B2)の平均密度は、0.89~0.97g/cmであることが好ましく、0.89~0.96g/cmであることがより好ましく、0.91~0.96g/cmであることがさらに好ましく、0.91~0.95g/cmであることが最も好ましい。オレフィン重合体(B2)の平均密度は、オレフィン重合体(B1)の平均密度と同じ方法で測定または算出できる。
オレフィン重合体(B1)を構成する重合体の平均密度をd1、オレフィン重合体(B2)を構成する重合体の平均密度をd2としたとき、平均密度の差(d2-d1)は、0.015g/cm以上であることが好ましい。平均密度の差(d2-d1)が0.015g/cm以上であると、得られる成形体の破断伸びを一層高めやすい。平均密度の差(d2-d1)の上限値は、特に制限されないが、例えば1.50g/cmである。同様の観点から、平均密度の差(d2-d1)は0.03g/cm以上であることがより好ましく、0.05g/cm以上であることが更に好ましく、0.06g/cm以上であることが最も好ましい。
1-4.他の成分
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。他の成分の例には、無機充填材、有機充填材、有機難燃剤、酸化防止剤(耐熱安定剤)、熱安定剤、耐候性安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、顔料、染料、天然油、合成油およびワックスなどの添加剤が含まれる。また、他の耐熱性樹脂がさらに含まれてもよい。
[無機充填材(C)]
無機充填材(C)は、繊維状、粉状、粒状、板状、針状、クロス状、マット状の形状を有する無機充填材でありうる。
繊維状の無機充填材の例には、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維およびホウ素繊維が含まれる。これらの中でも、ガラス繊維が特に好ましい。ガラス繊維を使用することにより、成形性が向上すると共に、無機充填材を含有する成形体の強度(弾性率)などの機械的特性および熱変形温度などの耐熱特性が向上する。
繊維状の無機充填材の平均長さは、通常は、0.1~20mm、好ましくは0.3~6mmの範囲にあり、アスペクト比が、通常は10~2000、好ましくは30~600の範囲にある。平均長さおよびアスペクト比がこのような範囲内にある繊維状の無機充填材を使用することが好ましい。
繊維状の無機充填材の他、粉末状、粒状、板状、針状、クロス状、マット状の形状を有する他の充填材を使用することもできる。そのような他の充填材の例には、シリカ、シリカアルミナ、アルミナ、炭酸カルシウム、二酸化チタン、タルク、ワラストナイト、ケイソウ土、クレー、カオリン、球状ガラス、マイカ、セッコウ、ベンガラ、酸化マグネシウムおよび酸化亜鉛などの粉状或いは板状の無機化合物、チタン酸カリウムなどの針状の無機化合物が含まれる。これらの充填材は、2種以上混合して使用することもできる。
他の充填材の平均粒径は、通常0.1~200μm、好ましくは1~100μmの範囲内にある。
繊維状の充填材や他の充填材は、シランカップリング剤やチタンカップリング剤で処理して使用することもできる。
無機充填材(C)は、繊維状の充填材と他の充填材の少なくとも一方を含むことが好ましく、繊維状の充填材とタルクの少なくとも一方を含むことがより好ましい。
[有機充填材(D)]
有機充填材(D)の例には、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンテレフタルアミド、ポリパラフェニレンイソフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ジアミノジフェニルエーテルとテレフタル酸(イソフタル酸)との縮合物およびパラ(メタ)アミノ安息香酸の縮合物などの全芳香族ポリアミド;ジアミノジフェニルエーテルと無水トリメリット酸または無水ピロメリット酸との縮合物などの全芳香族ポリアミドイミド;全芳香族ポリエステル;全芳香族ポリイミド;ポリベンツイミダゾールおよびポリイミダゾフェナントロリンなどの複素環含有化合物;ならびに、ポリテトラフルオロエチレンなどから形成されている粉状、板状、繊維状またはクロス状物などの二次加工品が含まれる。
[有機難燃剤(E)]
有機難燃剤(E)は、臭素化スチレンモノマーから製造した下記式[IV]で表される成分単位を主要構成成分とするポリ臭素化スチレン、ポリエチレンエーテルの臭素化物、ポリスチレンの臭素化物などの有機難燃剤を配合することができる。下記式において、mは1以上5以下の数である。
Figure 0007370455000005
ポリ臭素化スチレンは二臭素化スチレン単位を60重量%以上含有しているものが好ましく、70重量%以上含有しているものが特に好ましい。二臭素化スチレン以外に一臭素化スチレンおよび/または三臭素化スチレンを40重量%以下、好ましくは30重量%以下共重合したポリ臭素化スチレンであってもよい。
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物において、上記有機難燃剤以外に酸化アンチモン、アンチモン酸ソーダ、酸化スズ、酸化鉄、酸化亜鉛、硝酸亜鉛の中から選ばれた少なくとも1種の難燃助剤を使用することができる。特にアンチモン酸ソーダ、とりわけ550℃以上の高温で熱処理した実質的に無水のアンチモン酸ソーダが好ましい。
[酸化防止剤(F)]
酸化防止剤(F)の例には、リン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤が含まれる。
リン系酸化防止剤の例には、9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキシド、トリフェニルホスファイト、2-エチルヘキシル酸ホスフェート、ジラウリルホスファイト、トリ-iso-オクチルホスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリラウリル-ジ-チオホスファイト、トリラウリル-トリ-チオホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(モノノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、1,1,3-トリス(2-メチル-ジ-トリデシルホスファイト-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、4,4′-ブチリデン-ビス(3-メチル-6-tert-ブチル)トリデシルホスファイト、4,4′-ブチリデン-ビス(3-メチル-6-tert-ブチル-ジ-トリデシル)ホスファイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)4,4′-ビスフェニレンジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリデシルホスファイト、トリステアリルホスファイト、2,2′-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ソルビット-トリス-ホスファイト-ジステアリル-モノ-C30-ジオールエステルおよびビス(2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトが含まれる。これらの中でも、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトール-ジ-ホスファイトおよびビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトール-ジ-ホスファイトなどのペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト系のリン系酸化防止剤、ならびに、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)4,4′-ビスフェニレンジホスファイトが含まれる。
フェノール系酸化防止剤の例には、3,9-ビス{2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニル]-1,1-ジメチルエチル}-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェノール、n-オクタデシル-3-(4′-ヒドロキシ-3′,5′-ジ-tert-ブチルフェノール)プロピオネート、スチレン化フェノール、4-ヒドロキシ-メチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2,5-ジ-tert-ブチル-ハイドロキノン、シクロヘキシルフェノール、ブチルヒドロキシアニゾール、2,2′-メチレン-ビス-(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2′-メチレン-ビス-(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4′-イソ-プロピリデンビスフェノール、4,4′-ブチリデン-ビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、1,1-ビス-(4-ヒドロオキシ-フェニル)シクロヘキサン、4,4′-メチレン-ビス-(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,6-ビス(2′-ヒドロオキシ-3′-tert-ブチル-5′-メチルメチルベンジル)4-メチル-フェノール、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロオキシ-5-tert-ブチル-フェニル)ブタン、1,3,5-トリス-メチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロオキシ-ベンジル)ベンゼン、テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロオキシフェニル)プロピオネート]メタン、トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロオキシフェニル)イソシアヌレート、トリス[β-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル-オキシエチル]イソシアネート、4,4′-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2′-チオビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4′-チオビス(2-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、およびN,N′-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチルフェノール-4-ヒドロキシシンナムアミド)が含まれる。
アミン系酸化防止剤の例には、4,4′-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、フェニル-α-ナフチルアミン、フェニル-β-ナフチルアミン、N,N′-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N,N′-ジ-β-ナフチル-p-フェニレンジアミン、N-シクロヘキシル-N′-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N′-イソプロピル-p-フェニレンジアミン、アルドール-α-ナフチルアミン、2,2,4-トリメチル-1,2-ジハイドロキノンのポリマーおよび6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンが含まれる。
硫黄系酸化防止剤の例には、チオビス(β-ナフトール)、チオビス(N-フェニル-β-ナフチルアミン)、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、ドデシルメルカプタン、テトラメチルチウラムモノサルファイド、テトラメチルチウラムジサルファイド、ニッケルジブチルジチオカルバメート、ニッケルイソプロピルキサンテート、ジラウリルチオジプロピオネートおよびジステアリルチオジプロピオネートが含まれる。
[他の耐熱性樹脂(G)]
他の耐熱性樹脂(G)の例には、PPS(ポリフェニレンスルフィド)、PPE(ポリフェニルエーテル)、PES(ポリエーテルスルフォン)、PEI(ポリエーテルイミド)、LCP(液晶ポリマー)およびこれらの樹脂の変性物が含まれる。特にポリフェニレンスルフィドが好ましい。
1-5.半芳香族ポリアミド樹脂組成物の組成
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物において、半芳香族ポリアミド樹脂(A)の含有量は、(A)、(B1)、および(B2)の合計100質量部に対して65~90質量部であることが好ましく、70~85質量部であることがより好ましく、73~83質量部であることがさらに好ましく、73~80質量部であることが最も好ましい。半芳香族ポリアミド樹脂(A)の含有量が一定以上であると、成形体の強度や耐熱性を高めやすく、一定以下であると、成形体の強度や耐熱性が損なわれにくい。
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物において、オレフィン重合体(B1)とオレフィン重合体(B2)の合計含有量は、(A)、(B1)、および(B2)の合計100質量部に対して10~30質量部であることが好ましく、15~30質量部であることがより好ましく、17~27質量部であることがさらに好ましく、20~27質量部であることが最も好ましい。オレフィン重合体(B1)の含有量が一定以上であると、得られる成形体の破断伸びを高めやすく、一定以下であると、成形体の強度が損なわれにくい。
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、前述の通り、無機充填材(C)や酸化防止剤(F)をさらに含んでもよい。
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物において、無機充填材(C)の含有量は、(A)、(B1)および(B2)の合計100質量部に対して0~200質量部、好ましくは0.01~100質量部、さらに好ましくは1~50質量部である。無機充填材(C)の含有量が一定以上であると、成形体の強度を高めやすく、一定以下であると、樹脂組成物の溶融流動性が損なわれにくい。
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物において、酸化防止剤(F)の含有量は、(A)、(B1)および(B2)の合計100質量部に対して0~2質量部、好ましくは0.1~5質量部、さらに好ましくは0.1~1.0質量部である。酸化防止剤(F)の含有量が一定以上であると、成形体の熱劣化などを抑制しやすく、一定以下であると、着色などを生じにくい。
1-6.半芳香族ポリアミド樹脂組成物の製造方法
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、任意の方法で製造することができる。例えば、本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、オレフィン重合体(B1)およびオレフィン重合体(B2)を準備する工程と、準備したオレフィン重合体(B1)およびオレフィン重合体(B2)と、半芳香族ポリアミド樹脂(A)とを溶融混練する工程と、必要に応じてさらに造粒若しくは粉砕する工程とを経て製造することができる。
また、溶融混練する工程の前に、少なくとも半芳香族ポリアミド樹脂(A)、オレフィン重合体(B1)およびオレフィン重合体(B2)を混合する工程をさらに行ってもよい。混合方法としては、例えばヘンシェルミキサー、Vブレンダー、リボンブレンダー若しくはタンブラーブレンダーなどでありうる。
なお、本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、オレフィン重合体(B1)やオレフィン重合体(B2)を構成する各重合体と、半芳香族ポリアミド樹脂(A)とを同時に溶融混練する工程を経て製造することもできる。
2.成形体
本発明の成形体は、本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物を含む。
すなわち、上記のようにして調製した半芳香族ポリアミド樹脂組成物を用いて、通常の溶融成形法、例えば圧縮成形法、射出成形法または押し出し成形法などにより、所望の形状の成形体を製造することができる。
例えば、本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物を、シリンダ温度が350~300℃程度に調整された射出成形機に投入して溶融状態にして、所定の形状の金型内に導入することにより成形体を製造することができる。
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物を用いて製造される成形体の形状は、特に制限はなく、用途に応じて種々の形状をとりうる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、各種成形体、好ましくは自動車内外装部品、エンジンルーム内部品および自動車電装部品を形成するための樹脂としても好適である。本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物から得られる成形体の例には、ラジエータグリル、リアスポイラー、ホイールカバー、ホイールキャップ、カウルベント・グリル、エアアウトレット・ルーバー、エアスクープ、フードバルジ、フェンダーおよびバックドアなどの自動車用外装部品;シリンダーヘッド・カバー、エンジンマウント、エアインテーク・マニホールド、スロットルボディ、エアインテーク・パイプ、ラジエータタンク、ラジエータサポート、ウォーターポンプ・インレット、ウォーターポンプ・アウトレット、サーモスタットハウジング、クーリングファン、ファンシュラウド、オイルパン、オイルフィルター・ハウジング、オイルフィラー・キャップ、オイルレベル・ゲージ、タイミング・ベルト、タイミング・ベルトカバーおよびエンジン・カバーなどの自動車用エンジンルーム内部品;フューエルキャップ、フューエルフィラー・チューブ、自動車用燃料タンク、フューエルセンダー・モジュール、フューエルカットオフ・バルブ、クイックコネクター、キャニスター、フューエルデリバリー・パイプおよびフューエルフィラーネックなどの自動車用燃料系部品;シフトレバー・ハウジングおよびプロペラシャフトなどの自動車用駆動系部品;スタビライザーバー・リンケージロッドなどの自動車用シャシー部品;ウインドーレギュレータ、ドアロック、ドアハンドル、アウトサイド・ドアミラー・ステー、アクセルペダル、ペダル・モジュール、シールリング、軸受、ベアリングリテーナー、ギアおよびアクチュエーターなどの自動車用機能部品;ワイヤーハーネス・コネクター、リレーブロック、センサーハウジング、エンキャプシュレーション、イグニッションコイルおよびディストリビューター・キャップなどの自動車用エレクトロニクス部品;汎用機器(刈り払い機、芝刈り機およびチェーンソーなど)用燃料タンクなどの汎用機器用燃料系部品;ならびにコネクターおよびLEDリフレクタなどの電気電子部品、建材部品、各種筐体、外装部品などが含まれる。
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物の成形体は、良好な強度と破断伸びとを有する。したがって、自動車用燃料タンク、クイックコネクター、ベアリングリテーナー、汎用機器用燃料タンク、フューエルキャップ、フューエルフィラーネック、フューエルセンダー・モジュール、ホイールキャップ、フェンダーまたはバックドア、各種筐体、外装部品などに好適である。各種筐体、外装部品としては、小型筐体、外装成形品、携帯電話筐体が挙げられ、特に携帯電話筐体として好ましく使用することができる。また、本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物が電子回路を相互に連結するコネクター製造用の樹脂としても好ましく用いられる。
以下、実施例を参照して本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は実施例の記載に限定されない。
1.構成材料
1-1.半芳香族ポリアミド樹脂(A)
<半芳香族ポリアミド(PA-1)の調製>
1,6-ジアミノヘキサン2800g(24.1モル)、テレフタル酸2184g(13.2モル)、アジピン酸1572g(10.8モル)、触媒として次亜リン酸ナトリウム5.67g(3.35×10-3モル)、分子量調整剤として安息香酸36.5g(00.30モル)、およびイオン交換水409mlを内容量13.6Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。190℃から攪拌を開始し、3時間かけて内部温度を250℃まで昇温した。このとき、オートクレーブの内圧を3.02MPaまで昇圧した。このまま1時間反応を続けた後、オートクレーブ下部に設置したスプレーノズルから大気放出して低次縮合物を抜き出した。その後、低次縮合物を室温まで冷却後、粉砕機で1.5mm以下の粒径まで粉砕し、110℃で24時間乾燥した。得られた低次縮合物の水分量は3000ppm、極限粘度[η]が0.15dl/gのポリアミド前駆体5440gを得た。
次いで、このポリアミド前駆体を乾燥させ、二軸押出機を用いてシリンダー設定温度330℃で溶融重合して半芳香族ポリアミド(PA-1)を得た。
得られた半芳香族ポリアミド(PA-1)の組成は、ジカルボン酸に由来する成分単位中のテレフタル酸に由来する成分単位の含有量は55モル%、アジピン酸に由来する成分単位の含有量は45モル%であり、ジアミンに由来する成分単位中の1,6-ジアミノヘキサンに由来する成分単位の含有量は100モル%であった。また、半芳香族ポリアミド(PA-1)の極限粘度[η]は1.0dl/gであり、融点Tmは310℃であった。
<半芳香族ポリアミド(PA-2)の調製>
1,6-ヘキサンジアミン2800g(24.1モル)、テレフタル酸2780g(16.7モル)、イソフタル酸1190g(7.17モル)、安息香酸34.3g(0.3モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物5.7gおよび蒸留水576gを、内容量13.6Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。190℃から攪拌を開始し、3時間かけて内部温度を250℃まで昇温した。このとき、オートクレーブの内圧を3.02MPaまで昇圧した。このまま1時間反応を続けた後、オートクレーブ下部に設置したスプレーノズルから大気放出して低次縮合物を抜き出した。その後、低次縮合物を室温まで冷却後、粉砕機で1.5mm以下の粒径まで粉砕し、110℃で24時間乾燥した。得られた低次縮合物の水分量は3000ppm、極限粘度[η]は0.14dl/gであった。
次に、この低次縮合物を、スクリュー径30mm、L/D=36の二軸押出機にて、バレル設定温度330℃、スクリュー回転数200rpm、6kg/hの樹脂供給速度で溶融重合させて、半芳香族ポリアミド樹脂(PA-2)を得た。
得られた半芳香族ポリアミド(PA-2)の組成は、ジカルボン酸に由来する成分単位中のテレフタル酸に由来する成分単位の含有量は70モル%、イソフタル酸に由来する成分単位の含有量は30モル%であり、ジアミンに由来する成分単位中の1,6-ジアミノヘキサンに由来する成分単位の含有量は100モル%であった。また、半芳香族ポリアミド(PA-2)の極限粘度[η]は1.0dl/gであり、融点Tmは330℃であった。
<半芳香族ポリアミド(PA-3)の調製>
1,6-ジアミノヘキサン979g(8.43モル)、2-メチル-1,5-ジアミノペンタン979g(8.43モル)、テレフタル酸2800g(16.9モル)、触媒として次亜リン酸ナトリウム4.00g(3.8×10-2モル)、およびイオン交換水406mlを内容量13.6Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。190℃から攪拌を開始し、3時間かけて内部温度を250℃まで昇温した。このとき、オートクレーブの内圧を3.02MPaまで昇圧した。このまま1時間反応を続けた後、オートクレーブ下部に設置したスプレーノズルから大気放出して低次縮合物を抜き出した。その後、低次縮合物を室温まで冷却後、粉砕機で1.5mm以下の粒径まで粉砕し、110℃で24時間乾燥した。得られた低次縮合物の水分量は3000ppm、極限粘度[η]が0.15dl/gのポリアミド前駆体3933gを得た。
次いで、このポリアミド前駆体を乾燥させ、二軸押出機を用いてシリンダー設定温度330℃で溶融重合して半芳香族ポリアミド(PA-3)を得た。
得られた半芳香族ポリアミド(PA-3)の組成は、ジカルボン酸に由来する成分単位中のテレフタル酸に由来する成分単位の含有量は100モル%であり、ジアミンに由来する成分単位中の1,6-ジアミノヘキサンに由来する成分単位の含有量は50モル%、2-メチル-1,5-ジアミノペンタンに由来する成分単位の含有量は50モル%であった。また、半芳香族ポリアミド(PA-3)の極限粘度[η]は1.0dl/gであり、融点Tmは300℃であった。
<半芳香族ポリアミド(PA-4)の調製>
1,9-ノナンジアミン1567g(9.90モル)、2-メチル-1,8-オクタンジアミンを391g(2.47モル)、テレフタル酸2800g(16.9モル)、触媒として次亜リン酸ナトリウム4.00g(3.78×10-2モル)、およびイオン交換水406mlを内容量13.6Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。190℃から攪拌を開始し、3時間かけて内部温度を250℃まで昇温した。このとき、オートクレーブの内圧を3.02MPaまで昇圧した。このまま1時間反応を続けた後、オートクレーブ下部に設置したスプレーノズルから大気放出して低次縮合物を抜き出した。その後、低次縮合物を室温まで冷却後、粉砕機で1.5mm以下の粒径まで粉砕し、110℃で24時間乾燥した。得られた低次縮合物の水分量は3000ppm、極限粘度[η]が0.99dl/gのポリアミド前駆体3960gを得た。
次いで、このポリアミド前駆体を乾燥させ、二軸押出機を用いてシリンダー設定温度330℃で溶融重合して半芳香族ポリアミド(PA-4)を得た。
得られた半芳香族ポリアミド(PA-4)の組成は、ジカルボン酸に由来する成分単位中のテレフタル酸に由来する成分単位の含有量は100モル%、ジアミンに由来する成分単位中の1,9-ジアミノノナンに由来する成分単位の含有量は87.3モル%であり、2-メチル-1,8-ジアミノオクタンに由来する成分単位の含有量は12.7モル%であった。また、半芳香族ポリアミド(PA-4)の極限粘度は0.99dl/gであり、融点Tmは303℃であった。
半芳香族ポリアミド樹脂(PA-1)~(PA-4)の極限粘度[η]および融点Tmは、それぞれ以下の方法で測定した。
[極限粘度[η]]
得られた半芳香族ポリアミド樹脂の極限粘度[η]は以下のようにして測定した。半芳香族ポリアミド樹脂0.5gを96.5%硫酸溶液50mlに溶解させた。得られた溶液の、25℃±0.05℃の条件下での流下秒数を、ウベローデ粘度計を使用して測定し、「数式:[η]=ηSP/(C(1+0.205ηSP))」に基づき算出した。
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:ブランク硫酸の流下秒数(秒)
ηSP=(t-t0)/t0
[融点Tm]
半芳香族ポリアミド樹脂の融点Tmは、JIS K7121に準じて測定した。具体的には、PerkinElemer社製DSC7を用いて、10℃/分の速度で昇温してDSCの吸熱曲線を求め、最大ピーク位置の温度を融点Tmとした。
半芳香族ポリアミド樹脂(PA-1)~(PA-4)の組成および物性を表1に示す。
Figure 0007370455000006
1-2.オレフィン重合体(B1)
(重合体(B1-1))
<変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-1-1)の調製>
Ti系触媒を用いて、エチレン・1-ブテン共重合体(PO-2-1)を調製した。
エチレン・1-ブテン共重合体(PO-2-1)のエチレン含有量は81モル%であり、密度は0.861g/cmであり、MFR(ASTM D 1238、190℃、2.16kg荷重)は0.5g/10分であった。
上記調製したエチレン・1-ブテン共重合体(PO-2-1)100質量部、無水マレイン酸1.2質量部、および過酸化物[商品名パーヘキシン-25B、日本油脂(株)製]0.06質量部をヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物を230℃に設定した65mmφの一軸押出機で溶融グラフト変性して、変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-1-1)を得た。
<変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-1-2)の調製>
無水マレイン酸の添加量を0.6質量部に変更した以外は変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-1-1)と同様にして、変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-1-2)を得た。
<変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-1-3)の調製>
無水マレイン酸の添加量を2.4質量部に変更した以外は変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-1-1)と同様にして、変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-1-3)を得た。
<変性エチレン・プロピレン共重合体(PO-1-4)の調製>
Ti系触媒を用いて、エチレン・プロピレン共重合体(PO-2-2)を調製した。
エチレン・プロピレン共重合体(PO-2-2)のエチレン含有量は81モル%であり、密度は0.869g/cmであり、MFR(ASTM D 1238、190℃、2.16kg荷重)は0.6g/10分であった。
上記調製したエチレン・プロピレン共重合体(PO-2-2)100質量部、無水マレイン酸1.2質量部、および過酸化物[商品名パーヘキシン-25B、日本油脂(株)製]0.06質量部をヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物を230℃に設定した65mmφの一軸押出機で溶融グラフト変性して、変性エチレン・プロピレン共重合体(PO-1-4)を得た。
(重合体(B1-2))
<未変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-2-1)>
上記エチレン・1-ブテン共重合体(PO-2-1)を用いた。
<未変性エチレン・プロピレン共重合体(PO-2-2)>
上記エチレン・プロピレン共重合体(PO-2-2)を用いた。
1-3.オレフィン重合体(B2)
(重合体(B2-1))
<変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-3-1)の調製>
Ti系触媒を用いてエチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-1)を調製した。
エチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-1)のエチレン含有量は98.6モル%であり、密度は0.948g/cmであり、MFR(ASTM D 1238、190℃、2.16kg荷重)は0.1g/10分であった。
上記調製したエチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-1)100質量部、無水マレイン酸0.8質量部、および過酸化物[商品名パーヘキシン-25B、日本油脂(株)製]0.07質量部をヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物を230℃に設定した65mmφの一軸押出機で溶融グラフト変性して、変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-3-1)を得た。
<変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-3-2)の調製>
Ti系触媒を用いてエチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-2)を調製した。
エチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-2)のエチレン含有量は96.1モル%であり、密度は0.920g/cmであり、MFR(ASTM D 1238、190℃、2.16kg荷重)は0.3g/10分であった。
上記調製したエチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-2)100質量部、無水マレイン酸0.8質量部、および過酸化物[商品名パーヘキシン-25B、日本油脂(株)製]0.07質量部をヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物を230℃に設定した65mmφの一軸押出機で溶融グラフト変性して、変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-3-2)を得た。
<変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-3-3)の調製>
Ti系触媒を用いてエチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-3)を調製した。
エチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-3)のエチレン含有量は95.5モル%であり、密度は0.919g/cmであり、MFR(ASTM D 1238、190℃、2.16kg荷重)は0.2g/10分であった。
上記調製したエチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-3)100質量部、無水マレイン酸0.8質量部、および過酸化物[商品名パーヘキシン-25B、日本油脂(株)製]0.07質量部をヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物を230℃に設定した65mmφの一軸押出機で溶融グラフト変性して、変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-3-3)を得た。
(重合体(B2-2))
<未変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-1)>
上記エチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-1)を用いた。
<未変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-2)>
上記エチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-2)を用いた。
<未変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-3)>
上記エチレン・1-ブテン共重合体(PO-4-3)を用いた。
オレフィン重合体(B1)の組成および物性を表2に示し、およびオレフィン重合体(B2)を構成する各共重合体の組成および物性を表3に示す。
Figure 0007370455000007
Figure 0007370455000008
各共重合体の変性量、密度およびMFRは、それぞれ以下の方法で測定した。
[変性量]
各共重合体の無水マレイン酸に由来する成分単位の含有量(変性量)(質量%)は、NMR法にて測定した。測定条件は、下記の通りである。
測定装置:核磁気共鳴装置(ECP500型、日本電子(株)製)
観測核:13C(125MHz)
シーケンス:シングルパルスプロトンデカップリング
パルス幅:4.7μ秒(45°パルス)
繰り返し時間:5.5秒
積算回数:1万回以上
溶媒:オルトジクロロベンゼン/重水素化ベンゼン(容量比:80/20)混合溶媒
試料濃度:55mg/0.6mL
測定温度:120℃
ケミカルシフトの基準値:27.50ppm
[密度]
密度は、密度勾配管を用いて、JIS K7112に準拠し、温度23℃で測定した。
[MFR]
MFRは、ASTM D1238に準拠し、190℃で2.16kgの荷重にて測定した。単位は、g/10minである。
1-4.他の成分
<無機充填材(C)>
タルク(平均粒子径1.6μm)
<酸化防止剤(F)>
フェノール系酸化防止剤
2.半芳香族ポリアミド樹脂組成物の調製
(実施例1~13、および比較例1~14)
表4、5または6に示される組成となるように、半芳香族ポリアミド樹脂(A)、オレフィン重合体(B1)(PO-1-1~PO-1-4およびPO-2-1~PO-2-2)、オレフィン重合体(B2)(PO-3-1~PO-3-3およびPO-4-1~PO-4-3)、無機充填材(C)および酸化防止剤(F)を、タンブラーブレンダーにて混合した後、30mmφのベント式二軸スクリュー押出機を用いて300~335℃のシリンダー温度条件で溶融混練した。その後、混練物をストランド状に押出し、水槽で冷却させた。その後、ペレタイザーでストランドを引き取り、カットして、ペレット状の半芳香族ポリアミド樹脂組成物を得た。
オレフィン重合体(B1)および(B2)の平均変性量は、表4、5または6に示される組成と表2または3の値を用いて、前述の式(1)から算出し、平均密度は、前述の式(2)から算出した。
得られた半芳香族ポリアミド樹脂組成物の、引張破断強度および引張破断伸び率、ならびに曲げ強度および曲げ弾性率を、それぞれ以下の方法で評価した。
[引張破断強度、引張破断伸び率]
得られたポリアミド樹脂組成物を、下記の射出成形機を用いて、下記成形条件で成形して、厚み3.2mmのASTMダンベル型試験片Type Iを得た。
(成形条件)
成形機:東芝機械製 EC75N-2A
成形機シリンダー温度:ポリアミド樹脂組成物の融点(Tm)+10℃
金型温度:50℃
射出設定速度:100mm/sec得られた試験片を、温度23℃、窒素雰囲気下で24時間放置した。次いで、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で引張試験を行い、引張破断強度(MPa)および引張破断伸び率(%)を測定した。
[曲げ強度、曲げ弾性率]
得られた半芳香族ポリアミド樹脂組成物を、下記の成形条件で射出成形し、長さ:127mm、幅:12.7mm、厚さ:3.2mmの試験片を作製した。
成形機:東芝機械製 EC75N-2A
成形機シリンダー温度:(Tm+10)℃、金型温度:50℃
得られた試験片を、温度23℃、窒素雰囲気下で24時間放置した。次いで、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で曲げ試験機:NTESCO社製 AB5、スパン51mm、曲げ速度5mm/分で曲げ試験を行い、曲げ強度(MPa)および曲げ弾性率(MPa)を測定した。
実施例1~9および参考例1の評価結果を表4に示し、実施例10および比較例1~10の評価結果を表5に示し、実施例11~13および比較例11~14の評価結果を表6に示す。
Figure 0007370455000009
Figure 0007370455000010
Figure 0007370455000011
表3および5に示されるように、オレフィン重合体(B1)とオレフィン重合体(B2)の合計含有量を、(A)、(B1)および(B2)の合計100質量部に対して10~30質量部とし、かつ含有質量比(B1/B2)を0.5以上99以下とした実施例1~9および11~13、ならびに含有質量比(B1/B2)を100とした実施例10では、(特に、半芳香族ポリアミド樹脂(A)の種類およびB1とB2の合計含有量が同程度のもの同士で対比したときに)いずれも高い強度(引張破断強度、曲げ強度)を有しつつ、引張破断伸びが高いことがわかる。
これに対し、表4および5に示されるように、オレフィン重合体(B1)とオレフィン重合体(B2)の合計含有量を、(A)、(B1)および(B2)の合計100質量部に対して10質量部未満とした比較例1および2は、引張破断伸びが著しく低いことがわかる。一方、オレフィン重合体(B1)とオレフィン重合体(B2)の合計含有量を、(A)、(B1)および(B2)の合計100質量部に対して30質量部超とした比較例3では、押出成形ができなかった。これは、オレフィン重合体(B1)やオレフィン重合体(B2)に含まれる変性エチレン・1-ブテン共重合体(PO-1)および(PO-3)と、半芳香族ポリアミド樹脂(A)との相互作用が強くなりすぎたためと考えられる。
また、(B2)を含まない比較例1および8~13は、成形体の強度が著しく低いことがわかる。一方、(B1)を含まないか、または、含有質量比(B1/B2)が0.5未満である比較例4、6および14は、成形体の引張破断伸びが低いことがわかる。
本出願は、2020年3月31日出願の特願2020-63404に基づく優先権を主張する。当該出願明細書に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
本発明の半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、高い強度を有しつつ、高い破断伸びを有する半芳香族ポリアミド樹脂組成物を提供することができる。当該樹脂組成物は、例えば自動車用部品の成形に特に好適に用いられる。

Claims (11)

  1. 示差走査型熱量計(DSC)により測定される融点が280~330℃である半芳香族ポリアミド樹脂(A)と、
    オレフィン重合体(B)と
    を含む半芳香族ポリアミド樹脂組成物であって、
    前記半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、ジカルボン酸に由来する成分単位と、ジアミンに由来する成分単位とを含み、
    前記ジカルボン酸に由来する成分単位は、前記ジカルボン酸に由来する成分単位の総モル数に対して、45モル%以上のテレフタル酸に由来する成分単位を含み、
    前記ジアミンに由来する成分単位は、前記ジアミンに由来する成分単位の総モル数に対して、50~100モル%の炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位と、0~50モル%の炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位とを含み、
    前記オレフィン重合体(B)のうち、密度が0.80g/cm 以上0.89g/cm 未満のオレフィン重合体をオレフィン重合体(B1)、密度が0.89~0.97g/cm であるオレフィン重合体をオレフィン重合体(B2)としたときに、
    前記オレフィン重合体(B1)は、
    不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性された変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)、または、前記変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-1)と未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B1-2)との混合物であり、かつ
    前記オレフィン重合体(B1)の前記不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、0.01~5質量%であり、
    前記オレフィン重合体(B2)は、
    不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性された変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B2-1)と未変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B2-2)の少なくとも一方からなり、かつ
    前記オレフィン重合体(B2)の前記不飽和カルボン酸またはその誘導体に由来する成分単位の平均含有量は、0~5質量%であり、
    前記オレフィン重合体(B1)と前記オレフィン重合体(B2)の合計含有量は、前記半芳香族ポリアミド樹脂(A)、前記オレフィン重合体(B1)および前記オレフィン重合体(B2)の合計100質量部に対して10~30質量部であり、
    前記オレフィン重合体(B1)と前記オレフィン重合体(B2)の含有質量比(B1/B2)は、0.5≦B1/B2≦500を満たす、
    半芳香族ポリアミド樹脂組成物。
  2. 前記オレフィン重合体(B2)は、前記変性エチレン・α-オレフィン共重合体(B2-1)を含む、
    請求項1に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物。
  3. 前記オレフィン重合体(B1)を構成する重合体の平均密度をd1、前記オレフィン重合体(B2)を構成する重合体の平均密度をd2としたとき、平均密度の差(d2-d1)は0.015g/cm以上である、
    請求項1又は2に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物。
  4. 前記平均密度の差(d2-d1)は0.06g/cm 以上である、
    請求項3に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物
  5. 前記ジアミンに由来する成分単位は、
    前記ジアミンに由来する成分単位の総モル数に対して、50~99モル%の前記炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位と、1~50モル%の前記炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位とを含む、
    請求項1~4のいずれか一項に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物。
  6. 前記炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンは、1,6-ジアミノヘキサンである、
    請求項1~5のいずれか一項に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物。
  7. 前記炭素原子数4~18の分岐状アルキレンジアミンは、2-メチル-1,5-ジアミノペンタンである、
    請求項1~6のいずれか一項に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物。
  8. 前記半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、
    前記炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位を含み、前記分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位を含まない半芳香族ポリアミド樹脂(A1)と、
    前記炭素原子数4~18の直鎖状アルキレンジアミンに由来する成分単位と、前記分岐状アルキレンジアミンに由来する成分単位とを含む半芳香族ポリアミド樹脂(A2)と
    を含み
    前記半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、前記半芳香族ポリアミド樹脂(A2)又は前記半芳香族ポリアミド樹脂(A2)を、(A)成分、(B1)成分及び(B2)成分の合計100質量部に対して65~90質量部含む
    請求項1に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物
  9. 前記半芳香族ポリアミド樹脂組成物は、前記オレフィン重合体(B1)と前記オレフィン重合体(B2)以外のオレフィン重合体を含まない、
    請求項1~8のいずれか一項に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物
  10. 無機充填材(C)をさらに含む、
    請求項1~のいずれか一項に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物。
  11. 請求項1~10のいずれか一項に記載の半芳香族ポリアミド樹脂組成物を含む、
    成形体。
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