JPH06207102A - ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物 - Google Patents

ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物

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JPH06207102A
JPH06207102A JP397093A JP397093A JPH06207102A JP H06207102 A JPH06207102 A JP H06207102A JP 397093 A JP397093 A JP 397093A JP 397093 A JP397093 A JP 397093A JP H06207102 A JPH06207102 A JP H06207102A
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JP
Japan
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pps
group
polyphenylene sulfide
formula
carbon atoms
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JP397093A
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Hiroshi Inoue
洋 井上
Toshio Ohama
俊生 大浜
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性,耐薬品性,難燃性,靭性及び結晶化
特性に優れ、さらに成形加工時の発生ガス量も低減され
たポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を提供する。 【構成】 溶融粘度が10〜50000ポイズであるポ
リフェニレンスルフィド70〜99.5重量%とポリア
ルキレングリコール0.5〜30重量%の合計100重
量部に対し、芳香族アミン化合物を0.01〜5重量部
加えてなるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリフェニレンスルフィ
ド樹脂組成物に関するものであり、さらに詳しくは結晶
化速度が速く、強度,伸びが大きい等の靭性に優れ、熱
的にも安定なポリフェニレンスルフィド樹脂組成物に関
するものである。
【0002】ポリフェニレンスルフィド(以下PPSと
略す)は、その優れた耐熱性,耐薬品性を生かして電気
・電子機器部材,自動車機器部材として注目を集めてい
る。また、射出成形,押出成形等により各種成型部品,
フィルム,シート,繊維等に成形可能であり、耐熱性,
耐薬品性の要求される分野に幅広く用いられている。
【0003】
【従来の技術】PPSは
【0004】
【化4】
【0005】を主な構成単位とする重合体であり、その
製造方法としては特公昭45−3368号公報等に開示
されている様にジハロ芳香族化合物とアルカリ金属硫化
物とを極性非プロトン溶媒中で加熱,反応させる方法が
知られている。
【0006】しかしながら、この様な方法で製造された
PPSは、分子量が低くそのままでは射出成形等に使用
不可能であった。そこでこれらの問題点を解決するた
め、空気中でPPSを酸化硬化させ、分子量を高める方
法が米国特許3793256号公報等に開示されてい
る。しかしながらこの方法では、酸素による過度の酸化
架橋反応のためか得られたPPSは著しく着色し、ガラ
ス繊維等の繊維補強剤で強化しても脆い成形品しか得ら
れない等の問題点を有していた。
【0007】また、重合反応により直鎖状に高分子量化
する方法が特公昭52−12240号公報等に開示され
ている。これらの方法によって得られたPPSは、特公
昭45−3368号公報によって得られたPPSに比べ
ると多少靭性が改善されてはいるものの、まだ十分に満
足するレベルには達していない。
【0008】一方、PPSにエラストマーを添加するこ
とにより靭性を付与する方法が特開昭58−15475
7号公報等に開示されている。これらの方法によれば、
エラストマーを多量に添加することにより靭性の改善が
可能となるが、PPSが本来有している耐熱性,耐薬品
性,難燃性が消失してしまうため好ましくない。
【0009】また、特公昭45−3368号公報や特公
昭52−12240号公報の方法で得られたPPS、特
に結晶性であるポリ(p−フェニレンスルフィド)はガ
ラス転移温度が約90℃と比較的高く、また結晶化速度
も遅いため射出成形において成形品を得ようとする場
合、金型温度を130〜150℃に設定しなければ耐熱
性,寸法安定性に優れた良品が得られなかった。このこ
とは他の汎用エンジニアリングプラスチック、例えばナ
イロンやPBTが100℃以下の金型温度で成形できる
ことと比べると成形加工上のPPSの大きな欠点であ
り、PPSの用途拡大の阻害要因と考えられる。
【0010】この問題点を解決するために、先行技術と
して、少なくとも5Pa・sの溶融粘度を有するPPS
に最大分子量6000のオリゴマ−状エステルを添加す
る(特開昭62−45654号公報)、モノマ−性のカ
ルボン酸エステルを添加する(特開昭62−23084
8号公報)、他のチオエ−テルを添加する(特開昭62
−230849号公報)、特定の芳香族リン酸エステル
を添加する(特開昭62−230850号公報、特開平
1−225660号公報)等の方法が知られている。し
かしながら、いずれの方法においても添加物の耐熱性が
乏しいため成形加工時に蒸発ガスや分解ガスが発生した
り、添加物が低分子量であるため成形品表面に移行し、
添加物が金型表面や成形品表面を汚染する等の問題があ
った。
【0011】先に我々は、特定のPPSにエポキシ基,
酸無水物基,カルボキシル基から選ばれた少なくとも1
つの官能基を有するポリアルキレングリコール(以下P
AGと略す)を配合することにより靭性に優れたPPS
組成物が得られることを見い出した(特開平4−103
661号公報)。
【0012】しかしながら、このPPS組成物は熱安定
性が十分ではなく、さらに特定のフェノール系安定剤を
添加することにより熱安定性は改善される(特開平4−
103664号公報)ものの、熱老化特性に関しては十
分満足できるレベルには達していない。
【0013】また、先に我々が出願した特定のPPSに
両末端アミノ基変性の特定のPAGを配合したPPS組
成物、さらに、このPPS組成物に特定のフェノ−ル系
安定剤を配合したPPS組成物は、従来のPPS/PA
G組成物の欠点であった熱老化特性については改善が見
られているが(特願平4−29023号参照)、この場
合でも成形加工時に発生するガスがPPS単体に比べて
多く、実用上不満足なものであった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特定のPP
Sに特定のPAGと特定の芳香族アミン化合物を配合し
てなるPPS組成物に関するもので、PPSの耐熱性,
耐薬品性,難燃性等の優れた性質に加え、結晶化速度が
速く、かつ靭性にも優れており、さらに従来のPPS/
PAG組成物の欠点であった成形加工時の発生ガスも低
減した組成物を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、10〜
50000ポイズの溶融粘度を有するポリフェニレンス
ルフィド70〜99.5重量%と下記式(I)および/
または(II)で示されるポリアルキレングリコール
0.5〜30重量%
【0016】
【化5】
【0017】
【化6】
【0018】(式中R1,R3は各々炭素数1〜6のアル
キル基,アリ−ル基または水素であり、R2は炭素数2
〜6のアルキレン基、R4は炭素数1〜24の有機基で
あり、l,m,nは5〜25000、kは0または1の
それぞれ整数を表わす)の合計100重量部に対し、下
記式(III)で示される芳香族アミン化合物を0.0
1〜5重量部
【0019】
【化7】
【0020】(式中Ar1,Ar2は炭素数6〜24のア
リ−ル基であり、Ar3は炭素数1〜24のアルキル
基,アリ−ル基または水素であり、pは0または1の整
数を表わす)加えてなるポリフェニレンスルフィド樹脂
組成物に関するものであり、以下詳細に説明する。
【0021】本発明で用いられるPPSは、溶融粘度が
10〜50000ポイズであれば特に制限はなく、特公
昭45−3368号公報等の公知の方法により得ること
ができ、結合単位:
【0022】
【化8】
【0023】で示される繰り返し単位を70モル%以
上、より好ましくは90モル%以上を含むものが好まし
い。さらに、繰り返し単位としてp−フェニレンスルフ
ィド単位を70モル%以上含有するPPSが特に好適に
用いられる。
【0024】その残りの繰り返し単位としては共重合可
能な単位であれば制限はなく、例えば、o−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,ジフ
ェニルスルフィドエーテル単位、ジフェニルスルフィド
スルホン単位,ジフェニルスルフィドケトン単位、ビフ
ェニルスルフィド単位、ナフタレンスルフィド単位、3
官能フェニレンスルフィド単位等が挙げられる。これら
の共重合単位は、ブロック共重合されていてもランダム
共重合されていてもよい。
【0025】好ましいPPSの具体例としては、ポリ
(p−フェニレンスルフィド)、ポリ(p−フェニレン
スルフィド)−ポリ(m−フェニレンスルフィド)ブロ
ック共重合体、ポリ(p−フェニレンスルフィド)−ポ
リスルホンブロック共重合体、ポリ(p−フェニレンス
ルフィド)−ポリフェニレンスルフィドスルホン共重合
体が挙げられる。
【0026】さらに好適なPPSとしては、その分子鎖
中または分子鎖末端に−NR2、−COOR、−OR、
O(CO)2 (ここでRは水素,炭素数1〜6の炭化水素基またはア
ルカリ金属を示す)から選ばれる少なくとも一種類の官
能基を有しているPPSであり、このような官能基導入
PPSの製造方法としては、特開昭57−90018号
公報、特開昭61−7249号公報、特開昭64−48
825号公報、特開昭64−48829号公報、特公表
平3−502474号公報等に記載されている方法が好
適に用いられる。このとき好ましい官能基導入量は、フ
ェニレンスルフィド単位当り0.1〜5モル%、さらに
好ましくは0.2〜3モル%である。
【0027】また、本発明において用いられるPPSの
溶融粘度は、高化式フローテスター(ダイス;内径0.
5mm,長さ2.0mm、荷重10kg)を用い、30
0℃で測定した値が10〜50000ポイズ、好ましく
は50〜30000ポイズの範囲である。
【0028】さらに、PPSは直鎖状のものであって
も、酸素共存下酸素架橋させたものであっても、また不
活性ガス雰囲気下、加熱処理を施したものであってもか
まわないし、さらにこれらの構造の混合物であってもか
まわない。
【0029】また、上記PPSは、脱イオン処理(酸洗
浄や熱水洗浄等)を行うことによりナトリウムイオンを
低減させたものであってもよい。
【0030】本発明で用いられるPAGは一般式(I)
または(II)で示されるPAGである。式中のR1
3は各々炭素数1〜6のアルキル基,アリ−ル基また
は水素であり(例えば水素、メチル基、エチル基、フェ
ニル基等)、R2は炭素数2〜6のアルキレン基であり
(例えばエチレン基、プロピレン基、ブチレン基等)、
4は炭素数1〜24、好ましくは炭素数6〜20の有
機基であり(例えば2,2−ジフェニルプロピル基、ジ
フェニルスルホン基、ビフェニル基等)、l,m,nは
5〜25000、kは0または1である。ここで式中の
4について有機基という表現があるが、これは炭化水
素基のみならず、R4中にエ−テル、ケトン、アミド、
スルホン等のヘテロ原子含有官能基を含んでいてもさし
つかえないことを意味するものである。また、式中の
l,m,nはPAGセグメントの重合度を示すもので、
l,m,nが5より小さいと耐熱性に乏しくなり、成形
加工時、ガスを多量に発生するばかりでなく、靭性に優
れた組成物が得がたいため好ましくない。一方、mが2
5000より大きくなるとPAGとPPSの相溶性が低
下し、結晶化速度を速める効果が少なくなるばかりでな
く、強度も低下してしまうため好ましくない。
【0031】上記PAGの若干の例としては、式(I)
ではメトキシポリエチレングリコールメタクリレ−ト、
フェノキシポリエチレングリコールアクリレ−ト、メト
キシポリエチレングリコールアクリレ−ト等が挙げられ
る。また、式(II)ではポリエチレングリコールジメ
タクリレ−ト、ポリプロピレングリコールジメタクリレ
−ト、2,2−ビス[4−(メタクリロキシポリエトキ
シ)フェニル]プロパン、ポリエチレングリコールジア
クリレ−ト、ポリプロピレングリコールジアクリレ−
ト、ポリテトラメチレングリコールジアクリレ−ト、
2,2−ビス[4−(アクリロキシポリエトキシ)フェ
ニル]プロパン等が挙げられる。
【0032】本発明で用いられるPAGの添加量は、P
PSとPAGの組成物に対して0.5〜30重量%、好
ましくは2〜20重量%が良好な結果を与える。添加量
が0.5重量%未満では靭性の改良効果が十分でなく、
逆に30重量%を超えるとPPS本来の耐熱性,耐薬品
性,難燃性等の優れた性質が消失してしまうため好まし
くない。
【0033】本発明で用いられる芳香族アミン化合物
は、一般式(III)で示されるものであり、式中のA
1,Ar2は炭素数6〜24のアリ−ル基であり(例え
ばフェニル基、ナフチル基、アントラニル基等)、Ar
3は炭素数1〜24のアルキル基,アリ−ル基または水
素であり(例えば水素、イソプロピル基、フェニル基、
ナフチル基等)、pは0または1である。
【0034】上記芳香族アミン化合物の若干の例として
は、ジフェニルアミン、1−(N−フェニルアミノ)ナ
フタレン、N,N´−ジフェニル−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、N,N´−ジ−2−ナフチル−p−フェ
ニレンジアミン、N−フェニル−p−フェニレンジアミ
ン、N−フェニル−N´−(1,3−ジメチルブチル)
−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N´−(1
−メチルヘプチル)−p−フェニレンジアミン等が挙げ
られる。
【0035】これら芳香族アミン化合物の前記PPS/
PAG組成物に対する添加量は、PPS/PAG組成物
100重量部に対し通常0.01〜5重量部であり、好
ましくは0.05〜3重量部である。添加量が0.01
重量部未満の場合には、成形加工時に発生するガス(P
AGの熱分解に起因するものと考えられる)の低減が十
分に達成されず、一方、5重量部を越える場合には、機
械的特性や成形性が悪化することがある。また、安定化
効果を一層高めるために通常安定剤として公知であるチ
オエーテル系の抗酸化剤、有機ホスファイト化合物、ヒ
ンダードアミン系安定剤を添加することもできる。
【0036】本発明のPPS/PAG/芳香族アミン化
合物組成物の製造方法としては、通常用いられている方
法が利用できるが、押出機等により溶融ブレンドする方
法が好ましい。
【0037】以上の様にして得られたPPS組成物は、
PPS本来の優れた耐熱性,耐薬品性,難燃性を保持し
た上に、伸び等の靭性を大幅に改善することができる。
また上記組成物は、結晶化速度が従来のPPSに比べ著
しく速いため、低温金型を用いても射出成形によって十
分に結晶化し、耐熱性に優れた成形品を得ることがで
き、さらに成形加工時の発生ガスについても低減が図れ
るものである。
【0038】また本発明のPPS組成物に必要に応じて
ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維等のセラミック繊
維、アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、金属繊
維、チタン酸カリウムウィスカー等の補強用充填剤や炭
酸カルシウム、マイカ、タルク、シリカ、硫酸バリウ
ム、硫酸カルシウム、カオリン、クレー、パイロフェラ
イト、ベントナイト、セリサイト、ゼオライト、ネフェ
リンシナイト、アタパルジャイト、ウォラストナイト、
PMF、フェライト、ケイ酸カルシウム、炭酸マグネシ
ウム、ドロマイト、三酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化
チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、二硫化モリブデ
ン、黒鉛、石こう、ガラスビーズ、ガラスパウダー、ガ
ラスバルーン、石英、石英ガラス等の無機充てん剤およ
び有機,無機顔料を配合することも可能である。
【0039】また、ワックス等の離型剤、シラン系,チ
タネート系のカップリング剤、滑剤、耐熱安定剤、耐候
性安定剤、発泡剤、防錆剤、イオントラップ剤、難燃
剤、難燃助剤等を必要に応じて添加してもよい。
【0040】さらに必要に応じて、ポリエチレン、ポリ
ブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリ
スチレン、ポリブテン、ポリα−メチルスチレン、ポリ
酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸エステ
ル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリ
ル、ナイロン6,ナイロン66,ナイロン610,ナイ
ロン12,ナイロン11,ナイロン46等のポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフ
タレート,ポリアリレート等のポリエステル、ポリウレ
タン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニ
レンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、
ポリアリルスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホ
ン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリ
アミドイミド、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、フッ
素樹脂などの単独重合体、ランダムまたはブロック,グ
ラフト共重合体の一種以上を混合して使用することもで
きる。
【0041】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、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。なお、本発明の実施例及び比較例における発生ガ
ス量とは、サンプルを所定量採取し、密閉系にて340
℃に20分保持した際に発生するガス量を定量(サンプ
ル1g当りの発生ガス量をmlで記載)したものであ
る。
【0042】参考例 本発明の実施例および比較例で使用したPPSの製造方
法を以下に示す。
【0043】攪拌機、脱水塔およびジャケットを装備す
る内容積530lの反応器にN−メチルピロリドン11
0lおよび硫化ナトリウム(純度:Na2S 60.2
重量%)61.1kgを仕込み、撹拌下ジャケットによ
り加熱し、内温が約200℃に達するまで脱水塔を通じ
て脱水を行った。この際、13.5lの主として水から
なる留出液を留去した。次いで、p−ジクロロベンゼン
68.0kgとN−メチルピロリドン48lを添加し、
2時間かけて225℃まで昇温し、225℃にて2時間
反応させた後、30分かけて250℃に昇温し、さらに
250℃で3時間反応させた。この時、圧力は10.5
kg/cm2まで上昇した。
【0044】反応終了後、反応混合液を攪拌機,ジャケ
ットおよび減圧ラインを装備する溶媒回収器に移した。
この際、N−メチルピロリドン30lを追加した。続い
て、減圧下で加熱して、主としてN−メチルピロリドン
からなる留出液200lを留去した。続いて、水200
lを添加して水スラリーとし、80℃で15分間加熱撹
拌した後、遠心分離してポリマーを回収した。
【0045】さらに、ポリマーを溶媒回収器に戻し、水
200lを添加し、180℃で30分間加熱撹拌を行
い、冷却後、遠心分離機でポリマー粉末を回収した。
尚、この操作を2回繰り返した。
【0046】得られたポリマーをジャケット付きリボン
ブレンダーに移し乾燥を行った。このPPSを一部サン
プリングし、溶融粘度を高化式フローテスター(ダイ
ス;直径0.5mm,長さ2.0mm)を用いて300
℃、10kg荷重で測定したところ、820ポイズであ
った。サンプリング終了後、攪拌下空気を400l/時
間の流量で流しながら265℃に昇温し、15時間硬化
処理を行った。硬化終了後の溶融粘度は16000ポイ
ズであった。
【0047】実施例1〜5 参考例で得たPPSと2,2−ビス[4−(メタクリロ
キシポリエトキシ)フェニル]プロパン(NKエステル
BPE−500(平均分子量800)、NKエステルB
PE−1300(平均分子量1700);新中村化学
製、それぞれ以下PEG−I,PEG−IIと略す)、
メトキシポリエチレングリコ−ルメタクリレ−ト(ライ
トエステル041MA(平均分子量1400);共栄社
油脂製、以下PEG−IIIと略す)から選ばれたPA
G一種類及びN,N´−ジ−β−ナフチル−p−フェニ
レンジアミン(以下A−1と略す)、N−フェニル−p
−フェニレンジアミン(以下A−2と略す)、N−フェ
ニル−N´−イソプロピル−p−フェニレンジアミン
(以下A−3と略す)から選ばれた芳香族アミン化合物
一種類とを表1に示す組成で均一にブレンドした後、ラ
ボプラストミル(東洋精機製)を用いて300℃で10
分間溶融混練した。混練後のサンプルを所定量秤量し、
前述の方法により発生ガス量を評価した。また、同様に
混練を行って得られたサンプルを用いて射出成形(シリ
ンダー温度330℃、金型温度140℃)により試験片
を作成し、ASTM D638に従い引張強度、伸びを
測定した。さらに、上述の混練後のサンプル10mgを
Al製DSCサンプル容器に入れて密封し、320℃で
5分間加熱溶融させた後、急冷させた非晶サンプルを用
い、DSCにて10℃/分の昇温速度で昇温することに
より、ガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tc)を
測定した。結果を表1にまとめて示す。
【0048】比較例1 参考例で得られたPPSのみを実施例と同様の操作で混
練し、同様の評価を行った。結果を表1に示すが、PA
Gを添加しないと発生ガス量は少ないものの実施例に比
べ伸びが小さく、結晶化速度も遅いことがわかる。
【0049】比較例2〜4 参考例で得られたPPSとPEG−I、PEG−IIま
たはPEG−IIIとを実施例と同様の操作で混練し、
同様の評価を行った。結果を表1に示すが、芳香族アミ
ン化合物を添加しないと実施例に比べ発生ガス量が多い
ことがわかる。
【0050】
【表1】
【0051】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のPPS組成物は、従来のPPSの欠点であった脆さ及
び結晶化速度の遅さを改善するとともに熱的にも安定化
されているため、従来のPPS/PAG組成物に比べ成
形加工時の発生ガスが少ないという特徴を有しており、
電気・電子部品や自動車部品として用いるのに極めて有
用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】10〜50000ポイズの溶融粘度を有す
    るポリフェニレンスルフィド70〜99.5重量%と下
    記式(I)および/または(II)で示されるポリアル
    キレングリコール0.5〜30重量% 【化1】 【化2】 (式中R1,R3は各々炭素数1〜6のアルキル基,アリ
    −ル基または水素であり、R2は炭素数2〜6のアルキ
    レン基、R4は炭素数1〜24の有機基であり、l,
    m,nは5〜25000、kは0または1のそれぞれ整
    数を表わす)の合計100重量部に対し、下記式(II
    I)で示される芳香族アミン化合物を0.01〜5重量
    部 【化3】 (式中Ar1,Ar2は各々炭素数6〜24のアリ−ル基
    であり、Ar3は炭素数1〜24のアルキル基,アリ−
    ル基または水素であり、pは0または1の整数を表わ
    す)加えてなるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
JP397093A 1993-01-13 1993-01-13 ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物 Pending JPH06207102A (ja)

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