JPH0619020B2 - 耐熱性熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

耐熱性熱可塑性樹脂組成物

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JPH0619020B2
JPH0619020B2 JP9635884A JP9635884A JPH0619020B2 JP H0619020 B2 JPH0619020 B2 JP H0619020B2 JP 9635884 A JP9635884 A JP 9635884A JP 9635884 A JP9635884 A JP 9635884A JP H0619020 B2 JPH0619020 B2 JP H0619020B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、300〜400℃の温度領域において良好な
熱安定性および流動性を兼備し、かつ射出または押出成
形可能な芳香族ポリエーテルイミド樹脂(以下PEI樹
脂と略称する)の熱変形温度を改善することを目的とし
た樹脂組成物に関するものである。
〈従来の技術〉 米国デュポン社商標“ベスペルSP”およびアップジョ
ン社商標“ポリイミド2080”で代表されるポリイミ
ド樹脂は、耐熱性、機械的強度、耐薬品性、電気的特性
が極めて優れているが、溶融加工性がなく、溶融成形で
きないのに対し、 一般式 (ただし、Zは少なくとも1つの炭素6員環を含む3価
の芳香族残基、Arは2価の芳香族残基、Yは2価の芳
香族および/または脂肪族残基を示す) で表わされるPEI樹脂は、ポリアミド樹脂の仲間であ
りながら溶融成形が可能であり、優れた機械的強度、耐
薬品性、電気的特性を有するため、高性能工業材料部品
を生産性の高い成形方式で供給することが可能であり、
各方面から注目されている。
しかし、PEI樹脂は、ジフェニルエーテル結合に基づ
く良回転性構造を多用しているため、ポリイミド樹脂本
来の耐熱性が大巾に損なわれて、たとえば熱変形温度が
280℃以上の領域から200℃以下の領域に低下した
ため、熱特性と機械特性のバランスが悪く耐熱性樹脂と
してはやや実力不足の面が目立っている。
PEI樹脂とポリアミドイミド樹脂(以下PAI樹脂と
略称する)とのブレンド組成物は、既に公知である(特
開昭58−34828号公報)。
しかしながら、かかる組成物は、PEI樹脂とPAI樹
脂を溶液ブレンドして電線被覆エナメルワニスとするた
めのものであり、また、溶融成形できたとしても、圧縮
成形は可能であるが、射出成形や押出成形は不可能であ
った。従って、射出または押出成形可能なPAIとPE
Iとのブレンド組成物は未だ提供されていないのが現状
である。
従来、公知のPAIのほとんどのものは、次の(a)〜(d)
に示す通り、そもそも射出または押出成形に不適切なも
のである。
たとえば、無水トリメチット酸モノクロリドと4・4′−
ジアミノジフェニルメタンから合成される一般式 で表わされるPAI(たとえば特公昭49−4077号
公報記載)は、メチレン結合の不安定性に起因して熱分
解開始温度が300℃以下であり、耐熱特性が不満足な
上に、流動開始温度と熱分解温度が接近しすぎているた
め溶融成形(たとえば、射出成形、押出成形など)を行
なうことは困難である。
また、無水トリメリット酸クロリドと4・4′−ジアミノ
ジフェニルエーテルから合成される一般式 で表わされるPAI(たとえば、特公昭42−1563
7号公報記載)は、本質的に結晶性であり、その融点が
熱分解温度を越えるため溶融成形は実質上不可能であ
る。
また、無水トリメリット酸クロリドと4・4′−ジアミノ
ジフェニルスルホンから合成される一般式 で表わされるPAIは、4・4′−ジアミノジフェニルス
ルホンの重合活性が本質的に低いため、重合度の低い重
合体しか得られず、たとえ溶融成形できても実用的強度
を有する成形物品用樹脂素材としては実用性がない。
また、無水トリメリット酸とメタフェニレンジアミンか
ら合成される一般式 で表わされるPAI(たとえば特公昭49−4077号
公報記載)は、実用的耐熱特性を有し、しかも多少の溶
融流動性を有しているものの、溶融滞留時に三次元架橋
する傾向が強いために溶融成形することがかなりむつか
しく、たとえ成形できたとしても機械的特性が著しく悪
い成形体しか得られない。
すなわち、これらのPAIは、流動性または物理特性に
著しい害を与えるのでPEI樹脂用の添加剤としては不
適当なものであった。
〈発明が解決しようとする問題点〉 そこで本発明者らは、上記PEI樹脂の溶融成形性を著
しく低下させることなく、熱変形温度を改善することを
目的として鋭意検討を行なった結果、特定の分子構造を
有するPAI樹脂を配合することが極めて効果的である
ことを見出し本発明に到達した。
〈問題点を解決するための手段及び作用〉 すなわち、本発明は、 (イ)一般式 (ただし、Zは少なくとも1つの炭素6員環を含む3価
の芳香族残基、Arは2価の芳香族残基、Yは2価の芳香
族および/または脂肪族残基を示す)で表わされる繰返
し単位を主要構造単位として有する芳香族ポリエーテル
イミド樹脂および 一般式 または (ここで、Y′は次の構造および組成(ただし全体で1
00モル%)で構成される。
ただし、R1は炭素数1〜4のアルキル基、R2は炭素数1
〜4のアルキル基またはハロゲン原子、Xは−SO2
基、 aは1〜25、bは0または1〜4、cは0または1〜
2の整数を示す。)で表わされる非晶性熱可塑性芳香族
ポリアミドイミド樹脂からなり、全組成物中に占める割
合が(イ)芳香族ポリエーテルイミド樹脂65重量%を越
え99重量%以下および(ロ)非晶性熱可塑性芳香族ポリ
アミドイミド樹脂1重量%以上、35重量%未満からな
ることを特徴とする射出または押出成形用耐熱性熱可塑
性樹脂組成物を提供するものである。
本発明で用いられるPEI樹脂は一般式 で表わされる繰返し単位を主要単位とし、エーテル結合
とイミド結合の2者を必須の結合単位として構成される
重合体である。ここでZは少なくとも1つの炭素6員環
を含む3価の芳香族基であり、そのうちの2価は、2個
のカルボニル基がZ基のベンゼン環内の隣接する炭素原
子に結合している事によって特徴づけられる。たとえ
ば、 などの構造を具体的に列挙することができる。Arは少な
くとも1つの炭素6員環を含む2価の芳香族基であり、
たとえば、 (QはO、S、CO、SO、SO、炭素原子数1〜6
個のアルキル基を示す)などがあげられる。Yは2価の
芳香族および/または脂肪族残基を示し、たとえば、上
記Arと同一の官能基のほかに、 などがあげられる。
本発明の上記(I)式の定義にあてはまる好適なPEI樹
脂を、その構造式で例示すると次のようなものがあげら
れる。
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 本発明で耐熱性向上剤として用いられる非晶性熱可塑性
芳香族PAI樹脂は一般式 または で表わされる高分子主鎖中にイミド結合およびアミド結
合を必須成分として含有する芳香族重合体類であり、式
中、ZおよびArは上記(I)式と共通であり、Y′は合成
原料として用いるジアミン(またはジイソシアネート)
から誘導される残基を示し、次の構造および組成(だた
し全体で100%)で構成される。
(ただし、R1は炭素数1〜4のアルキル基、R2は炭素数
1〜4のアルキル基またはハロゲン原子、Xは−SO2
基、 aは1〜25、bは0または1〜4、cは0または1〜
2の整数を示す。) この式(II)および(III)の中でのイミド結合の一部(た
とえば30モル%未満)が、その閉環前駆体としてのア
ミド酸結合 の状態でとどまっているものも含まれる。上記式(II)で
示されるPAI樹脂はジメチルホルムアミド、ジメチル
アセトアミド、N−メチルピロリドン、クレゾールなど
の極性有機溶媒中で などの組合せを反応させることにより合成される。
また、上記式(III)で示されるPAI樹脂は、PAI樹
脂(II)の原料の または の一部を または で置換して反応させることにより合成される。
Y′単位の具体例としてはたとえば などがあげられる。
これらジアミン(またはジイソシアネート)残基Y′を
構成する成分中、(ii)の構造体が80モル%を越えると
PAIが次第に結晶性となって溶融成形性が著しく低下
するので配合剤として好ましくない。また(iii)の構造
体が60%を越えると、PAIの物性、特に強靱性が目
立って低下するので同様に配合剤として好ましくない。
本発明で使用される第2成分PAI樹脂の典型例として
特開昭49−129799号公報、特公昭56−161
71号公報および特開昭56−112933号公報に開
示された次の3種をあげることができる。
本発明の全組成物中に占める耐熱性向上剤としてのPA
I樹脂の割合は、PEI樹脂65重量%を越え99重量
%以下に対応して1重量%以下35重量%未満である。
PAI樹脂が1重量%未満では、耐熱性向上効果が実質
的に得られないので不適当である。また、PAI樹脂が
35重量%以上になると、組成物の加熱溶融時の流動性
が、もとのPEI樹脂のそれに比べて大巾に低下するた
め成形加工性が悪くなり不適当である。
本発明の組成物には必要に応じて70重量%以下の範囲
で次のような充填剤類を含有させることができる。
(a)耐摩耗性向上剤:グラファイト、カーボランダム、
ケイ石粉、二硫化モリブデン、フッ素樹脂など、(b)補
強剤:ガラス繊維、カーボン繊維、ボロン繊維、炭化ケ
イ素繊維、カーボンウイスカー、アスベスト繊維、石
綿、金属繊維など、(c)難燃性向上剤:三酸化アンチモ
ン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムなど、(d)電気
特性向上剤:クレー、マイカなど、(e)耐トラッキング
向上剤:石綿、シリカ、グラファイトなど、(f)耐酸性
向上剤:硫酸バリウム、シリカ、メタケイ酸カリシウム
など、(g)熱伝導度向上剤:鉄、亜鉛、アルミニウム、
銅などの金属粉末、(h)その他:ガラスビーズ、ガラス
球、炭酸カルシウム、アルミナ、タルク、ケイソウ土、
水和アルミナ、マイカ、シラスバルーン、石綿、各種金
属酸化物、無機質顔料類など300℃以上で安定な合成
および天然の化合物類が含まれる。
本発明の組成物を混合調整するには、通常溶液混合法と
溶融混合法の2つの方法が用いられる。
溶液混合法は、第1成分PEI樹脂および第2成分PA
I樹脂をそれぞれ別々に非プロトン性の極性溶媒たとえ
ば、N−メチル−2−ピロリドン、N・N−ジメチルホル
ムアミド、N・N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
ホキシドなどに溶解して溶液を調製し、続いてその二種
類の液を混合することによって行なわれる。
また、溶融混合法は、通常のゴムまたはプラスチック類
を溶融ブレンドするのに用いられる装置、たとえば熱ロ
ール、バンバリーミキサー、ブラベンダー、押出機など
を利用することができる。混合操作は、均一な配合物が
得られるまで継続される。混合温度は、配合系が溶融可
能な温度以上、かつ配合系が熱分解しはじめる温度以下
に設定されるが、その温度は通常250〜400℃、好
ましくは300〜380℃の範囲から選択される。
本発明の組成物は均一溶融ブレンド体を形成し、生産性
の高い成形方法である射出成形または押出成形を行なう
ことが可能である。
本発明の組成物を成形して得られる成形物品は、耐熱
性、機械的特性、電気的特性、摺動特性、耐溶剤特性な
どのすぐれた性質を有しており、多くの用途に活用する
ことができる。
たとえば、自動車部品、電気・電子部品、給配水機器部
品、摺動部材などに有用な組成物を配合設計できる。
〈実施例〉 以下、実施例をあげて本発明をさらに詳述する。
なお、本実施例に示す%、比および部の値は、特にこと
わらない限りそれぞれ重量%、重量比および重量部を示
す。また、重合体の重合度指標である対数粘度は、溶
媒:N−メチル−2ピロリドン、温度:30℃、重合体
濃度0.5g/dの条件下に測定したものである。
実施例1〜3および比較例1〜2 まず、無水トリメリット酸モノクロリド、4・4′−スル
ホニルビス(パラフエニレンオキシ)ジアニリンおよび
4・4′−ジアミノジフエニルエーテル(102:50:
50モル比)を室温条件下、N・N′−ジメチルアセトア
ミド(DMAC)溶媒中で反応させて得られたポリアミ
ド酸を回収し、180〜230℃で加熱閉環させて次の
構造を有するPAI樹脂を合成した(これをPAI−A1
と略称する)。このPAI−A1の対数粘度は0.65で
あった。
別途、次の一般式で表わされるPEI樹脂(ゼネラルエ
レクトリック社製“ウルテム1000”)を準備した。
次に“ウルテム1000”ペレットおよびPAI−A1
粉末を第1表の組成でドライブレンドした後、ブラベン
ダープラストグラフ押出機(処理温度320〜350
℃)に供給して均一配合ペレットを得た。得られたぺレ
ットの溶融粘度を高化式フローテスター(温度330
℃、荷重150kg)で測定した結果は、第1表のとおり
であり、比較例2は溶融粘度が実施例1〜3のそれに比
べて格段に高く、成形加工性の悪いものであった。
続いて、上記で得られた配合ペレットを射出成形機(パ
レル温度330〜350℃、金型温度150〜220
℃、射出圧力800〜1300kg/cm2)にかけ射出成
形試験片を作成し、熱変形温度および曲げ強度を測定し
たところ、第1表のような結果を得た。第1表からわか
るように実施例1〜3は、PAI−A1配合量に応じて比
較例1よりも熱変形温度が顕著に向上した。
比較例3 実施例3のPAI−A1のかわりに、無水トリメリット酸
モノクロリドと4・4′−ジアミノジフエニルエーテルか
ら合成される一般式 で表わされるPAIを配合してブラベンダープラストグ
ラフ押出機で溶融ブレンドしたところ、PAI成分が全
く溶融しないために、極めて不均質なペレットしか得ら
れなかった。
比較例4 実施例3のPAI−A1のかわりに、無水トリメリット酸
モノクロリドと4・4′−ジアミノジフエニルメタンから
合成される一般式 で表わされるPAIを配合してブラベンダープラストグ
ラフ押出機で溶融ブレンドしたところ、PAI成分の熱
安定性が悪く、熱分解による発泡が起ったため、スムー
スなペレット化ができなかった。
比較例5 実施例3のPAI−A1のかわりに、無水トリメリット酸
モノクロリドとメタフェニレンジアミンから合成される
一般式 で表わされるPAIまたは、無水トリメリット酸モノク
ロリドと4・4′−ジアミノジフエニルスルホンから合成
される一般式 で表わされるPAIを配合してブラベンダープラストグ
ラフ押出機で溶融ブレンドしたところ、一応均一ペレッ
ト化は可能であったが、配合ペレットの成形品の曲げ強
度は300〜600kg/cm2のレベルまで大巾に低下
し、実用性のないものであった。
実施例4 まず、実施例1と同一のPEI樹脂(ゼネラルエレクト
リック社製“ウルテム1000”)20部をN−メチル
−2−ピロリドン80部に溶解してPEI溶液を調製し
た。別途一般式 (m/n=70/30モル比)で表わされるPAI樹脂
(アモコ社製“トーロン4000T”、対数粘度0.5
3)20部をN−メチル−2−ピロリドン80部に溶解
してPAI溶液を調製した。
次にPEI溶液とPAI溶液を70/30比で混合した
後、大量の水中に投入して重合体を回収し、洗浄/脱水
/乾燥してPEI/PAI=70/30比の配合組成物
を得た。続いて、この配合組成物を30mmφ単軸押出機
(処理温度320〜360℃)に供給してペレット化し
た後、実施例1と同一の射出成形機にかけて成形試験片
を作成して物性を測定したところ、熱変形温度は220
℃、曲げ強度は1500kg/cm2であり、比較例1に比
べて曲げ強度を維持したまま、熱変形温度を目立って向
上させる効果が得られた。
実施例5 一般式 で表わされるPEI樹脂(対数粘度0.56)25部を
N・N−ジメチルアセトアミド75部に溶解してPEI溶
液を調製した。
別途一般式 で表わされるPAI樹脂(対数粘度0.51)25部を
N・N−ジメチルアセトアミド75部に溶解してPAI溶
液を調製した。次にPEI溶液とPAI溶液を3/1比
で混合後、大量の水中に投入して重合体を回収し、洗浄
/脱水/乾燥してPEI/PAI=75/25比の配合
組成物を得た。続いて実施例1と同様の条件下に押出ペ
レット化および射出成形して成形試験片を作成し、熱変
形温度を測定したところ220℃であり、PEI樹脂1
00%系の180℃よりも40℃も向上したものであっ
た。
〈発明の効果〉 本発明の樹脂組成物により、300〜400℃の温度領
域において、良好な熱安定性および流動性を兼備しかつ
射出または押出成形可能な芳香族PEI樹脂の熱変形温
度を改善することが可能となった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ)一般式 (ただし、Zは少なくとも1つの炭素6員環を含む3価
    の芳香族残基、Arは2価の芳香族残基、Yは2価の芳
    香族および/または脂肪族残基を示す)で表わされる繰
    返し単位を主要構造単位として有する芳香族ポリエーテ
    ルイミド樹脂および (ロ)一般式 または (ここで、Y′は次の構造および組成(ただし全体で1
    00モル%)で構成される。 ただし、Rは炭素数1〜4のアルキル基、Rは炭素
    数1〜4のアルキル基またはハロゲン原子、Xは−SO
    −基、 aは1〜25、bは0または1〜4、cは0または1〜
    2の整数を示す。)で表わされる非晶性熱可塑性芳香族
    ポリアミドイミド樹脂からなり、全組成物中に占める割
    合が(イ)芳香族ポリエーテルイミド樹脂65重量%を
    越え99重量%以下および(ロ)非晶性熱可塑性芳香族
    ポリアミドイミド樹脂1重量%以上、35重量%未満か
    らなることを特徴とする射出または押出成形用耐熱性熱
    可塑性樹脂組成物。
JP9635884A 1984-05-16 1984-05-16 耐熱性熱可塑性樹脂組成物 Expired - Lifetime JPH0619020B2 (ja)

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