JPH0455454A - 熱硬化性ポリアクリル酸組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱硬化性ポリアクリル酸組成物に関するもの
であり、更に詳しくは加熱下で予備成形した後に熱処理
することにより硬化させることのできる熱硬化性ポリア
クリル酸組成物に関するものであり、硬化した成形体は
高い弾性率を与える。

［従来の技術］ ポリアクリル酸金属塩の成形体が高弾性率であることは
既に知られている。しかしながら、多価の金属を用いた
ポリアクリル酸金属塩は不溶・不融であり、成形体を得
るには特殊な手法を必要とするため、成形コストが高く
なり、実用性に欠けていた。

すなわち、ポリアクリル酸金属塩を主要な成分とする成
形体を得る方法としては、ポリアクリル酸金属塩の粉末
を原料として高圧で圧縮成形する方法（特開昭６２−７
４９０５．７４９０６゜２５９８１８号公報等）と、ポ
リアクリル酸と金属酸化物との混合粉末を原料として加
熱して反応させながら加圧して成形体とする方法（Ｌ、
ＥＮｉｅｌｓｅｎ、Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ
ｉｎｇ　ａｎｄ　５ｃｉｅｎｃｅ、　９３５６　（１９
６９）等）が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記ポリアクリル酸金属塩の粉末を用いる場合は、緻密
な成形体を得るには真空下１万気圧前後で約１時間も加
熱・加圧する必要がある。また、成形圧力が高いために
金型の形状が制限された圧縮成形であるために複雑な形
状に対応できないという問題点があった。

上記ポリアクリル酸と金属酸化物の混合粉末を用いる場
合は、溶融したポリアクリル酸と固体の金属酸化物粉末
との反応にやはり１時間程度の加熱が必要である。しか
も反応過程で副生ずる水による成形体の膨れと反応阻害
を防止するために、１０００気圧程度で加圧しながらし
かも随時圧抜きをして水を除去するという操作が必要で
ある。

また、水分を成形体の中から除去する必要があるので大
きな成形体が得られないという問題点があった。

本発明は、ポリアクリル酸金属塩を主要な成分とする高
弾性率な成形体を容易に得ることが可能な熱硬化性ポリ
アクリル酸組成物を提供するものである。

［課題を解決するための手段１ 発明者らは上記の問題点を解決するために種々調査・検
討した結果、ポリアクリル酸と金属酸化物との混合粉末
に吸水性化合物を加えるならば、ポリアクリル酸と金属
酸化物との反応によりポリアクリル酸金属塩が生成する
際に副生ずる水を系内で吸収させることができるため、
賦形後の加熱によりポリアクリル酸金属塩を主要な成分
とする高弾性率な成形体となると考えるに至った。

すなわち本発明は、ポリアクリル酸と金属酸化物とセメ
ントとを、ポリアクリル酸中のアクリル酸単位１モルに
対し、金属酸化物がｌ／ｎ　（但し、ｎは金属酸化物の
金属原子の価数を示す。）ないし１モル、セメントが３
０〜１５０ｇの割合で、均一に混合した熱硬化性ポリア
クリル酸組成物である。

本発明の組成物は、加熱下で予備成形をした後に熱処理
することにより硬化させることができ、硬化した成形体
は高弾性率を与えることができる。

（ポリアクリル酸） ポリアクリル酸は、アクリル酸を重合したホモポリマー
ないしはアクリル酸に対して他のビニルモノマーを４０
重量％まで共重合又はブロックもしくはグラフト重合さ
せたものである。このポリマーの重合度は１００−１．
０００，０００であり、成形体を高強度にするためには
重合度が大きいほうが良いので、５００以上が好ましく
、予備成形時の溶融粘度は小さいほうが成形が容易なの
で、重合度は小さいほうが良＜５０．０００以下が好ま
しい。

（金属酸化物） 金属酸化物としては、溶融したポリアクリル酸と反応し
てポリアクリル酸金属塩となるものであれば何でも良い
が、反応性が高いという点から酸化亜鉛、酸化カルシウ
ム、酸化マグネシウムが好ましい、これらは混合して用
いても良い。

（セメント） セメントとしては、水硬性のものであれば何でも良いが
、安価であるという点からはポルトランドセメント、得
られる成形体が高弾性率になるという点からはアルミナ
セメントが好ましい。これらは混合して用いてもよい。

（混合比） ポリアクリル酸と金属酸化物との混合比は、フリーのポ
リアクリル酸が残らず且つ金属酸化物が未反応で残らな
い範囲が好ましいので、ポリアクノル酸中のアクリル酸
単位１モルに対し金ＩＩＥ酸化物１　／　ｎ〜１モルが
好ましい。すなわち、例えば、２価の金属酸化物は０．
５〜１モル、３価の金属酸化物では１／３〜１モルの範
囲である。

ポリアクリル酸とセメントとの混合比は、ポリアクリル
酸中のアクリル酸単位と金属酸化物との反応でアクリル
酸単位１モルに対して、最高１／２モルの水が発生する
ので、その水を吸収するためにセメントは最低でも約３
０ｇ、加熱下であることを考慮すると最高で約１５０ｇ
は必要となる。

従って、ポリアクリル酸／セメントの重量比としては１
１０．２５〜２．１の範囲になる。

（予備成形） 本発明の組成物は、１３０〜２００℃に加熱すると溶融
するので、粉末のままあるいは粉末を押し固めたベレッ
トを金型に充填し、それぞれ数分間づつの予熱・加圧・
冷却を行うことにより任意の形状にすることができる。

（後硬化） 本発明の組成物を予備成形したものは、１５０〜３００
℃で数時間熱処理することにより、ポリアクリル酸金属
塩を主要な成分とする高弾性率な成形体となる。予備成
形品はポリアクリル酸の軟化温度以上になると若干軟化
するので、形状を保持できるような枠で固定して熱処理
するのが好ましい。

［発明の効果］ 本発明の熱硬化性ポリアクリル酸組成物は、安価で成形
が容易であり、しかも得られる成形体は等方的で弾性率
が高い。

従って、本発明の組成物は、歯車、ギヤー、航空機材、
建築用構造材料、電子・電気材料として極めて有用であ
る。

［実施例］ 以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、言うまでも
なく本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは
ない。

実施例 重量平均重合度５０００のポリアクリル酸粉末７０ｇと
酸化亜鉛粉末４０ｇとアルミナセメント粉末１００ｇと
を、フラスコ中で約１時間窒素気流下で攪拌して均一に
混合した粉末を得た。これを組成物１とする。粉末形状
のままの組成物と、約５００気圧の圧力で押し固めたベ
レット状の組成物を作成した。

実施例２〜９ 粉末を表１に示す割合で秤量し、実施例１と同様に混合
して組成物２〜９を得た。粉末形状のままの組成物と、
実施例１と同様にして押し固めたベレットを作成した。

表１ ＣＡ：アルミナセメント Ｃ８：中庸ポルトランドセメント 実施例１０ ２００℃に加熱したホットプレスに、成形体形状が６３
．５Ｘ１２．７Ｘ３．１５ｍｍになる押込金型をセット
し、２００°Ｃに加熱しておき、加熱した押込金型に組
成物１を充填し、２分間予熱し、１分間約１００気圧で
加圧した後、水冷の冷却プレスで２分間冷却し、金型か
ら成形体を取り出した。これを予備成形品とする。予備
成形体は表面が滑らかであった。

予備成形品を１５０°Ｃに予熱した固定用金型にセット
し、オーブン中で３００℃まで９０分間で定速昇温し、
３００°Ｃで６０分間保ち硬化させ、室温まで放冷後、
金型から硬化した成形体を取り出した。

硬化した成形体は表面が平滑で予備成形品と重量・サイ
ズの変化はほとんど歓測されなかった。

赤外吸収スペクトルに見られる１７００ｃｍ−１近傍の
フリーのカルボン酸の吸収と１５５０ｃｍ−１近傍のカ
ルボン酸金属塩の吸収の比較より反応率は約９５％であ
った。

島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００に曲げ治具を
取り付け、スパン間距離５０ｍｍ、クロスヘツドスピー
ド５ｍｍ／分で曲げ試験を行った。

曲げ弾性率は３４．５ＧＰａ、曲げ強度はｏＩＧＰａで
あった。

実施例１１−１９ 表２に示す組成物を、表２に示す温度で予備成形し、他
の条件は実施例１Ｏと同様に予備成形・後硬化を行い硬
化した成形体を得た。実施例１゜と同様の条件で曲げ試
験を行い、表２に示す物性を得た。

表２ 比較例１ 重合度５０００のポリアクリル酸と塩化亜鉛とから、常
法により作成したアクリル酸単位と亜鉛との当量比が１
対１のポリアクリル酸亜鉛の粉末を、実施例１０と同様
の条件で成形を試みたが、予備成形ができず粉末のまま
であった。

比較例２ 比較例１のポリアクリル酸亜鉛の粉末を、実施例１０で
用いた押込金型に充填し、真空下２００℃で、６０００
気圧で６０分間加圧し、成形体を得た。実施例１０と同
様の条件で曲げ試験を行ったところ、曲げ弾性率は２９
．１ＧＰａ、曲げ強度は０．０９ＧＰａであり、高圧で
圧縮成形しなければならなかった。

比較例３ 重合度５０００のポリアクリル酸粉末７０ｇと酸化亜鉛
粉末４０ｇとを実施例１と同様の条件で調製した混合粉
末を、実施例１０と同様の条件で成形を試みたが、予備
成形に於てホットプレスから冷却プレスへ移動する過程
で予備成形品が発泡してしまった。

比較例４ 比較例３の混合粉末を実施例１０で用いた押込金型に充
填し、２００℃で３０分間、２５０℃で３０分間、３０
０℃で３０分間、１０００気圧で加圧しつつ随時圧抜き
を行い、放冷後に硬化した成形体を得た。実施例１０と
同様の条件で曲げ試験を行ったところ、曲げ弾性率は２
６．４ＧＰａ、曲げ強度は０．０８０Ｐａであり、成形
時に高圧で加圧しながら圧抜きを行い水を除去しなけれ
ばならなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリアクリル酸と金属酸化物とセメントとを、ポリアク
   リル酸中のアクリル酸単位１モルに対し、金属酸化物が
   １／ｎ（但し、ｎは金属酸化物の金属原子の価数を示す
   。）ないし１モル、セメントが３０〜１５０ｇの割合で
   混合した熱硬化性ポリアクリル酸組成物。