JPH07113022A - 熱可塑性有機高分子物質マトリックス中への無機フィラー分散方法 - Google Patents

熱可塑性有機高分子物質マトリックス中への無機フィラー分散方法

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JPH07113022A
JPH07113022A JP28453793A JP28453793A JPH07113022A JP H07113022 A JPH07113022 A JP H07113022A JP 28453793 A JP28453793 A JP 28453793A JP 28453793 A JP28453793 A JP 28453793A JP H07113022 A JPH07113022 A JP H07113022A
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JP
Japan
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inorganic filler
organic polymer
thermoplastic organic
matrix
treated
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JP28453793A
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Takumi Tanaka
巧 田中
Eiichi Tsuruta
栄一 鶴田
Yoshitetsu Waki
祥哲 脇
Takeshi Ikemoto
猛 池本
Nobuhiro Nogami
信弘 野上
Akio Hamamoto
秋雄 浜元
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Daito Kasei Kogyo Co Ltd
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Daito Kasei Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 無機フィラーの機能性を保持しながら、無機
フィラーが凝集体を形成することなく熱可塑性有機高分
子物質のマトリックス中に均一に分散することを目的と
する。 【構成】 ポリエチレンテレフタレートの溶融時にその
ポリエチレンテレフタレートのマトリックス中に、微粒
子酸化チタンの表面にメチルハイドロジエンポリシロキ
サンを処理してその微粒子酸化チタンを混合分散させる
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性有機高分子物
質マトリックス中への無機フィラー分散方法に関し、よ
り詳しくは熱可塑性有機高分子物質のマトリックス中に
無機フィラーを均一に分散させる方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、熱可塑性有機高分子物質のマトリ
ックス中に無機フィラーを分散させるに際しては、熱可
塑性有機高分子物質の重合時または重合後等における溶
融時においてその熱可塑性有機高分子物質に対して無機
フィラーをそのまま混合分散させる方法が行われてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述さ
れた方法においては、溶融状態の熱可塑性有機高分子物
質おける無機フィラーの混合による分散中に、無機フィ
ラーが凝集を起こして均一に分散されないという問題点
がある。また、熱可塑性有機高分子物質におるけ無機フ
ィラーの混合分散時には均一に分散されてもその無機フ
ィラーを含む熱可塑性有機高分子物質を繊維、フィルム
等に溶融成形加工するに際して、無機フィラーが凝集す
るという問題点がある。
【0004】本発明は、このような問題点を解消するこ
とを目的として、無機フィラーの耐摩耗性、保温性また
は気体吸着性等の機能性を保持しながら、無機フィラー
が凝集体を形成することなく熱可塑性有機高分子物質の
マトリックス中に均一に分散し、更には分散後の無機フ
ィラーを含む熱可塑性有機高分子物質の溶融成形加工に
際しても無機フィラーが凝集しない熱可塑性有機高分子
物質マトリックス中への無機フィラー分散方法を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述のよ
うな問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、無
機フィラーの凝集が無機フィラーの有する電荷による電
気的吸引作用にもとづく事実を見い出し、この知見にも
とづき本発明を成すに至ったものである
【0006】要するに、本発明による熱可塑性有機高分
子物質マトリックス中への無機フィラー分散方法は、熱
可塑性有機高分子物質の溶融時にその熱可塑性有機高分
子物質のマトリックス中に、無機フィラーの表面に一般
【化2】 で示されるシリコン化合物を処理してその無機フィラー
を混合分散させることを特徴とするものである。
【0007】
【作用】無機フィラーを前述の一般式で示されるシリコ
ン化合物により表面処理を施すことで無機フィラーの有
する電荷がそのシリコン化合物によって電気的に中和さ
れ、無機フィラーの凝集が阻止される。
【0008】無機フィラーを前記シリコン化合物で表面
処理を施すに際しては、このシリコン化合物を適当な溶
媒、例えばn−ヘキサン、塩化メチレン,1,1,1−
トリクロロエタン等に溶解させ、このシリコン化合物が
溶解する溶解液中に無機フィラーを添加混合した後に溶
媒のみを蒸発除去して表面処理を施す方法、または無機
フィラーを高速攪拌装置(ヘンシェルミキサ、スーパー
ミキサー)で強攪拌中に前記シリコン化合物の液体を滴
下あるいはスプレー噴霧することによって表面処理を施
す方法がある。いずれの方法に際しても最後に一定時間
に亘って高温加熱処理を行って前記シリコン化合物の低
分子量物を除去することによって、熱可塑性有機高分子
物質に無機フィラーを混合分散させるときにその熱可塑
性有機高分子物質の特性を阻害しないように、また無機
フィラーへの表面処理が安定化するようにすることは必
須である。また、高温加熱処理に際して、前記シリコン
化合物の一般式中におけるR1 、R2 が水素である場合
には、隣接するシリコン化合物間において脱水反応を起
こし無機フィラーの表面において網目構造を有する物質
にそれらシリコン化合物が変わり、シリコン化合物によ
る無機フィラーの表面処理が一層安定化されるようにな
る。なお、前述の反応は、次のようである。
【化3】
【0009】ところで、前記シリコン化合物の表面処理
量は、無機フィラーの重量に対して重量比において0.
1%未満であると、本発明の目的が達成されずに無機フ
ィラーが凝集するようになり、また30%を超えるとシ
リコン化合物の一部が無機フィラーの表面から熱可塑性
有機高分子物質中に溶け出しその熱可塑性有機高分子物
質の特性を阻害させることになる。なお、無機フィラー
としては微粒子状のものが好ましい。
【0010】前記熱可塑性有機高分子物質としては、例
えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリ
ロトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポ
リオキシメチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイ
ロン6、ナンロン66、ポリカーボネート、ポリブチレ
ンテレフタレート等がある。また、前記無機フィラーと
しては、例えば酸化チタン、酸化アルミニウム、シリ
カ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マイカ、タルク、
カオリン、酸化鉄、窒化ホウ素等がある。さらに、前記
一般式で示されるシリコン化合物としては、例えばジメ
チルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、
メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルプロピル
ポリシロキサン、プロピルハイドロジェンポリシロキサ
ン、パーフルオロジプロピルポリシロキサン等がある。
なお、前記無機フィラーを表面処理を施す場合には、前
述のシリコン化合物のうちから1種または2種以上を混
合して表面処理に用いても良い。
【0011】
【実施例】次に、本発明による熱可塑性有機高分子物質
マトリックス中への無機フィラー分散方法の具体的実施
例について説明する。 (実施例1)まず、平均粒子径0.1μmの微粒子酸化
チタンの重量に対して重量比において5%となるメチル
ハイドロジェンポリシロキサンを塩化メチレンに溶解さ
せてメチルハイドロジェンポリシロキサンの塩化メチレ
ンによる10%の溶解液とし、この10%の溶解液中に
前述の微粒子酸化チタンを添加して2時間に亘って混合
した後に塩化エチレンのみを蒸発除去し、最後に175
℃に加熱し約12時間に亘って放置することでメチルハ
イドロジェンポリシロキサンで表面処理が施された微粒
子酸化チタンを準備した。次に、ポリエチレンテレフタ
レートを2軸のエクストルーダを用いて加工温度280
℃に溶融し、この溶融されたポリエチレンテレフタレー
トにそのポリエチレンテレフタレートの重量に対して重
量比において20%となるように前記2軸のエクストル
ーダのシリンダの途中に取付けられている重量サイドフ
ィーダによって前述の表面処理が施された微粒子酸化チ
タンを添加し混練して押出すことによって、表面処理が
施された重量比において20%の微粒子酸化チタンを含
むポリエチレンテレフタレートのマスターペレットを得
た。このときのポリエチレンテレフタレートにおける微
粒子酸化チタンの分散状態は非常に良好で図1に示され
ているように走査型電子顕微鏡観察において目立った凝
集は見られなかった。
【0012】また、前記マスターペレットにそのマスタ
ーペレットの容量に対して5倍容量のポリエチレンテレ
フタレートを添加してタンブラによって混合し、最終的
に重量比において4%の微粒子酸化チタンを含むポリエ
チレンテレフタレートとして押出し成形機において再溶
融してフィルムを溶融成形加工した。このときに、押出
し成形機の溶融押出口のフィルター部において微粒子酸
化チタンの凝集による詰まりは見られず、約2週間に亘
ってフィルターを変えることなく加工ができた。この加
工されたフィルムにおける微粒子酸化チタンの分散は極
めて良好であって、図2に示されているように走査型電
子顕微鏡観察において目立った凝集は見られなかった。
【0013】(実施例2)実施例1と同様にして重量比
において10%のメチルハイドロジェンポリシロキサン
の表面処理が施された平均粒子径0.05μmの炭酸カ
ルシウムを得て、この表面処理が施された炭酸カルシウ
ムを実施例1と同様にポリエチレンテレフタレートの重
量に対して重量比において30%となるようにそのポリ
エチレンテレフタレートに添加し溶融混練して表面処理
が施された重量比において30%の炭酸カルシウムを含
むポリエチレンテレフタレートのマスターペレットを得
た。このときのポリエチレンテレフタレートにおける炭
酸カルシウムの分散状態は非常に良好で図3に示されて
いるように走査型電子顕微鏡観察において目立った凝集
は見られなかった。次に、このマスターペレットにその
マスターペレットの容量に対して10倍容量のポリエチ
レンテレフタレートを添加して実施例1と同様に混合
し、押出し成形機において再溶融してフィルムを溶融成
形加工した。このときに、実施例1と同様に押出し成形
機の溶融押出口のフィルター部の詰まりは見られず、約
2週間に亘って連続してフィルムの加工ができ、この加
工されたフィルムにおける炭酸カルシウムの分散状態は
極めて良好であって、図4に示されているように走査型
電子顕微鏡観察において目立った凝集は見られなかっ
た。
【0014】(実施例3)平均粒子径約5μmのセリサ
イトの重量に対して重量比において20%となるメチル
フェニルポリシロキサンによりそのセリサイトに表面処
理を施す際に、所定量のセリサイトを高速攪拌混合機中
において回転数を1500rpmとして強攪拌し、この
強攪拌中に所定量のメチルフェニルポリシロキサンをス
プレーによって噴霧し約30分間に亘って混合して前述
のメチルフェニルポリシロキサンで表面処理が施された
セリサイトを準備した。次に、低密度ポリエチレンを2
軸のエクストルーダを用いて加工温度190℃に溶融
し、実施例1と同様にして表面処理が施された重量比に
おいて50%のセリサイトを含む低密度ポリエチレンの
マスターペレットを得た。続いて、このマスターペレッ
トにそのマスターペレットの容量に対して10倍容量の
低密度ポリエチレンを添加してタンブラによって混合
し、最終的に重量比において5%のセリサイトを含む低
密度ポリエチレンとして実施例1と同様に押出し成形機
において再溶融してフィルムを加工した。このときに、
押出し成形機の溶融押出口のフィルター部においてセリ
サイトの凝集による詰まりは見られず、約2週間に亘っ
てフィルターを交換することなくフィルムを連続加工で
きた。この加工されたフィルムにおけるセリサイトの分
散は極めて良好であって、走査型電子顕微鏡観察におい
て目立った凝集は見られなかった。
【0015】(比較例1)表面処理が施されない平均粒
子径0.1μmの微粒子酸化チタンを用いて実施例1と
同様にしてマスターペレットを得、フィルムに加工した
際、押出し成形機の溶融押出口のフィルター部における
フィルターは約8〜10時間で交換しなければならない
程詰まりが生じた。このマスターペレットのポリエチレ
ンテレフタレートにおける微粒子酸化チタンの分散状態
は悪く図5に示されているように走査型電子顕微鏡観察
において微粒子酸化チタンの凝集が見られた。また、加
工されたフィルムにおける微粒子酸化チタンの凝集も、
図6に示されているように走査型電子顕微鏡観察におい
て見られた。
【0016】(比較例2)表面処理が施されない平均粒
子径0.05μmの炭酸カルシウムを用いて実施例2と
同様にしてマスターペレットを得、フィルムに加工した
際、押出し成形機の溶融押出口のフィルター部における
フィルターは比較例1と同様に約8〜10時間で交換し
なければならない程詰まりが生じた。このマスターペレ
ットのポリエチレンテレフタレートにおける炭酸カルシ
ウムの分散状態は悪く図7に示されているように走査型
電子顕微鏡観察において炭酸カルシウムの凝集が見られ
た。また、加工されたフィルムにおける微粒子酸化チタ
ンの凝集も、図8に示されているように走査型電子顕微
鏡観察において見られた。
【0017】(比較例3)表面処理が施されない平均粒
子径約5μmのセリサイトを用いて実施例3と同様にし
てマスターペレットを得、フィルムに加工した際、押出
し成形機の溶融押出口のフィルター部におけるフィルタ
ーは比較例1,2と同様に約8〜10時間で交換しなけ
ればならない程詰まりが生じた。また、加工されたフィ
ルムにおける微粒子酸化チタンの凝集が走査型電子顕微
鏡観察において見られた。
【0018】(比較例4)平均粒子径0.1μmの微粒
子酸化チタンの重量に対して重量比において50%とな
るメチルハイドロジェンポリシロキサンでもって実施例
1と同様にしてメチルハイドロジェンポリシロキサンで
表面処理が施された微粒子酸化チタンを準備し、この表
面処理が施された微粒子酸化チタンを実施例1と同様に
2軸のエクストルーダを用いてポリエチレンテレフタレ
ートの重量に対して重量比において20%となるように
添加して溶融混練して押出したとき、溶融状態でポリエ
チレンテレフタレートの粘度が極端に低下し、ペレット
化することができなかった。
【0018】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、無機フィラーの耐摩耗性,保温性または気体吸着性
等の機能性を保持しながら、無機フィラーの有する電荷
がシリコン化合物によって電気的に中和されることから
無機フィラーが凝集することなく熱可塑性有機高分子物
質のマトリックス中に均一に分散するとともに、分散後
の無機フィラーを含む熱可塑性有機高分子物質の溶融成
形加工に際しても無機フィラーは凝集することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による熱可塑性有機高分子物質マトリッ
クス中への無機フィラー分散方法の第1実施例について
マスタペレットの電子顕微鏡写真図である。
【図2】本発明による熱可塑性有機高分子物質マトリッ
クス中への無機フィラー分散方法の第1実施例について
フィルムの電子顕微鏡写真図である。
【図3】本発明による熱可塑性有機高分子物質マトリッ
クス中への無機フィラー分散方法の第2実施例について
マスタペレットの図1に対応する表面カット状態の電子
顕微鏡写真図である。
【図4】本発明による熱可塑性有機高分子物質マトリッ
クス中への無機フィラー分散方法の第2実施例について
フィルムの図2に対応する電子顕微鏡写真図である。
【図5】比較例1の図1に対応する表面カット状態の電
子顕微鏡写真図である。
【図6】比較例1の図2に対応する電子顕微鏡写真図で
ある。
【図7】比較例2の図1に対応する表面カット状態の電
子顕微鏡写真図である。
【図8】比較例2の図2に対応する電子顕微鏡写真図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野上 信弘 京都府八幡市男山長沢26−10 (72)発明者 浜元 秋雄 大阪府大東市灰塚4−8−3

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性有機高分子物質の溶融時にその
    熱可塑性有機高分子物質のマトリックス中に、無機フィ
    ラーの表面に一般式 【化1】 で示されるシリコン化合物を処理してその無機フィラー
    を混合分散させることを特徴とする熱可塑性有機高分子
    物質マトリックス中への無機フィラー分散方法。
  2. 【請求項2】 前記シリコン化合物は、前記無機フィラ
    ーの重量に対して重量比において0.1%以上で30%
    以下であることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性
    有機高分子物質マトリックス中への無機フィラー分散方
    法。
  3. 【請求項3】 前記無機フィラーは、微粒子状であるこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載の熱可塑性有機
    高分子物質マトリックス中への無機フィラー分散方法。
JP28453793A 1993-10-18 1993-10-18 熱可塑性有機高分子物質マトリックス中への無機フィラー分散方法 Withdrawn JPH07113022A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006137782A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Asahi Kasei Chemicals Corp ポリアセタール樹脂組成物
JP2009191192A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Hayashi Kasei Kk 表面改質無機充填材および樹脂組成物
WO2010137725A1 (ja) * 2009-05-26 2010-12-02 宇部興産株式会社 ポリアミド樹脂組成物

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JP5494659B2 (ja) * 2009-05-26 2014-05-21 宇部興産株式会社 ポリアミド樹脂組成物

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