JPH0713185B2 - 成形用樹脂組成物 - Google Patents

成形用樹脂組成物

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JPH0713185B2
JPH0713185B2 JP60101421A JP10142185A JPH0713185B2 JP H0713185 B2 JPH0713185 B2 JP H0713185B2 JP 60101421 A JP60101421 A JP 60101421A JP 10142185 A JP10142185 A JP 10142185A JP H0713185 B2 JPH0713185 B2 JP H0713185B2
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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、特に300〜400℃の温度領域において良好な溶
融熱安定性を有し、かつ炭素繊維を含有しながら成形性
が良好で外観のすぐれた成形品を得ることができる成形
用樹脂組成物に関するものである。
<従来の技術> 芳香族ポリエーテルイミド樹脂、芳香族ポリエーテルア
ミドイミド樹脂および芳香族ポリエーテルアミド樹脂な
どのエーテル結合単位を必須とし、アミド基および/ま
たはイミド基を含有する芳香族熱可塑性樹脂類(以下、
芳香族エーテルアミド・イミド樹脂類と称する)は、す
ぐれた耐熱性、摺動特性および機械的性質を有してお
り、高温下で使用する電気・電子機器部品、宇宙・航空
機器部品、自動車部品など巾広い用途に活用されてい
る。
しかしながら実際の実用用途には成形品を苛酷な強度お
よび摺動条件下で使用する場合が多いため、素材たる樹
脂には一層すぐれた機械強度および摺動特性が要求され
ている。
芳香族熱可塑性樹脂類の機械強度および摺動特性を同時
に改良するには一般的に炭素繊維チヨツプドストランド
(3mmカツト長以上)を溶融混練する方法が有効である
ことが知られており、その組成物そのものは公知であ
る。例えば長さ300〜1000μの炭素繊維を30重量%配合
した芳香族ポリアミドイミド樹脂が米国アモコ社から
“トーロン7030″という商標で市販されている。
<発明が解決しようとする問題点> この炭素繊維含有芳香族ポリアミドイミド樹脂を成形し
て得られる成形品は機械的強度が大巾に向上するが摺動
特性の向上効果は意外に小さい。また長さ300μ以上の
炭素繊維を多量に含有させた芳香族ポリアミドイミド樹
脂は、その成形加工性が低下し、成形品の表面兵活性お
よび外観が悪くなるという欠点を有しているため商品価
値が低くなっている。
<問題点を解決するための手段> そこで本発明者らは、芳香族ポリエーテルアミド・イミ
ド樹脂類の機械的強度、摺動特性および成形品の表面平
滑性を同時に改良すべく、鋭意検討した結果、長さ200
μ以下の炭素繊維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。
すなわち、本発明は (イ) 芳香族ポリエーテルイミド樹脂、芳香族ポリエ
ーテルアミドイミド樹脂および芳香族ポリエーテルアミ
ド樹脂から選ばれた1種以上の耐熱性熱可塑性樹脂およ
び (ロ) 炭素繊維 からなり、全組成物中の上記(イ)の割合が30〜97重量
%、上記(ロ)の割合が70〜3重量%であり、かつ全炭
素繊維中の長さ200μ以下の繊維の割合が30重量%以上
であることを特徴とする成形用樹脂組成物を提供するも
のである。
本発明で用いられるポリエーテルアミドイミド樹脂(以
下、PEAI樹脂と略称する)は好ましくは、一般式 で表わされる高分子主鎖中にエーテル結合、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は3官能基のうちの2官能基が隣
接炭素が結合されている3官能性芳香族基、Arは2価の
芳香族残基を示す。また、Y1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、好ましくは次の構造および組成(ただし全体で
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グン原子、Xは−SO2
基、 aは1〜25、bは0または1〜4、cは0または1〜
2、dは1〜100の整数を示す。) この前記式(I)、(II)の各々で示される構造(I)
および(II)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。ここでZの好
ましい例としては、 などの構造を具体的に列挙することができる。Arは少な
くとも一つの炭素6員環を含む2価の芳香族基であり、
たとえば、好ましくは、 (式中XはO、S、CO、SO2、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。
上記式(I)で示されるPEAI樹脂(I)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、クル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(II)で示されるPEAI樹脂(II)は、PEAI
樹脂(I)の原料の で置換して反応させることにより合成される。
Y1単位の好ましい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90モル%を越えるとPE
AIが次第に結晶性となつて溶融成形性が著しく低下する
ので好ましくない。また(iii)および(iv)の構造体
が60%を越えると、PEAIの物性等に強靭性が目立つて低
下し、組成物の力学特性を減退させるので実用上価値が
ない。
本発明で使用されるPEAI樹脂の好ましい典型例として次
の3種をあげることができる。
本発明で用いられる芳香族ポリエーテルイミド樹脂(以
下PEI樹脂と略称する)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
芳香族重合体である。ここでいうZ及びArは上記(I)
式及び(II)式で示すものと同じである。その代表的な
好ましい例としては、次のような構造式からなるものが
あげられる。
本発明で用いられる芳香族ポリエーテルアミド樹脂(以
下、PEA樹脂と略称する)は一般式 で表わされる繰返し単位を主要構成単位とする芳香族重
合体(ここでいうArはいずれも(II)式で定義されたも
のと同じ)である。その好ましい代表例として次のよう
な構造式からなるものが挙げられる。
本発明で用いられる炭素繊維は太さ0.1〜50(好ましく
は1〜20)μ、かつ、組成物中における繊維長分布が20
0μ以下、好ましくは150μ以下30重量%以上、好ましく
は50重量%以上という特徴を有する特定のものであり、
通称ミルドフアイバーとして分類される炭素繊維であ
る。
繊維長分布が200μ以下30重量%以下では成形品の表面
平滑性が顕著に低下するため不適当である。炭素繊維の
好適な例として次のものを挙げることができる。
(1) “トレカ"MLD−30 (長さ30μ、径7μφ、東レ) (2) “トレカ"MLD−70 (長さ70μ、径7μφ、東レ) (3) “トレカ"MLD−100 (長さ100μ、径7μφ、東レ) 本発明の組成物は芳香族ポリエーテルアミド・イミド類
97〜30重量%および炭素繊維3〜70重量%で構成されて
いる。炭素繊維配合量が3重量%より少ないと摺動特性
および機械的性質の改良効果が小さいため好ましくな
い。また70重量%以上では成形が困難になるので好まし
くない。
本発明の組成物には必要に応じて0〜70重量%の範囲で
次のような充填剤類を追加含有させることができる。
(a)耐摩耗性向上剤:グラフアイト、カーボランダ
ム、ケイ石粉、二硫化モリブデン、フツ素樹脂など、
(b)補強剤:ガラス繊維、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)耐トラツキング向
上剤:石綿、シリカ、グラフアイトなど、(f)耐酸性
向上剤:硫酸バリウム、シリカ、メタケイ酸カルシウム
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、シラスバレーン、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。
本発明の組成物を加熱溶融混合調製するにあたつては、
通常のゴムまたはプラスチツク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。混同温度は300〜400(好ましくは320〜380)℃が適
当である。芳香族ポリエーテルアミド・イミド樹脂類、
炭素繊維(ミルドフアイバー)および必要に応じて添加
される充填剤類は各々別々に溶融混合機に供給すること
が可能であり、また、あらかじめこれら原料類を乳鉢、
ヘンシエルミキサー、ボールミル、リボンブレンダーな
どを利用して予備混合してから溶融混合機に供給するこ
ともできる。また3成分系溶融混合するにあたつては炭
素繊維(ミルドフアイバー)、芳香族ポリエーテルアミ
ド・イミド樹脂類および充填剤類の一括3者溶融ブレン
ドを行なう方式でも製造することができる。
本発明の組成物は均一溶融ブレンド体を形成し、射出成
形または押出成形を行なうことが可能であるが、その他
の圧縮成形、焼結成形などに適用してもなんらさしつか
えない。
<実施例> 以下、本発明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、本実施例で用いた重合体の重合度指標である対数
粘度の測定は、溶媒:N−メチル−2−ピロリドン、ポリ
マー濃度:0.5g/dl、温度:30℃の条件下に行なつた。
実施例1〜4および比較例1〜2 酸クロリド法による低温溶液重合で合成した式 で示される対数粘度0.60のPEAI樹脂および炭素繊維(東
レ社“MLD−30"、長さ30μ、径7μφ)を第1表の組成
でドライブレンドしたのち、ブラベンダープラストグラ
フエクストルダーに供給して処理温度340〜350℃、スク
リユー回転数50rpmで溶融混練して均一溶融ブレンドペ
レツトを得た。
次に上記で得た均一溶融ブレンドペレツトを温度360
℃、圧力150〜200kg/cm2で圧縮成形して130mmφの円板
成形品を作成した。成形品は良好な外観を有し、表面光
沢性のすぐれたものであつた。
次に上記円板成形品を165℃で1日、245℃で1日続いて
260℃で2日の熱処理をしたのち、切削加工してテスト
ピースを作成し摺動特性および機械的強度を測定したと
ころ第1表のような結果を得た。
第1表の結果から明らかなように実施例1〜4の場合、
炭素繊維“MLD−30"を配合しない比較例1に比較して、
摺動特性および機械的強度の改良効果が顕著であつた。
実施例1、2、3、4の順に炭素繊維“MLD−30"の配合
量が増加するにつれて、摺動特性および機械的強度が改
良されるが、それにつれて流動性および成形品の外観が
悪くなる。そして比較例2に示したように炭素繊維配合
量を75%に大巾に増加すると流動性が大巾に低下して、
溶融押出しができなかつた。
実施例5および比較例3 式 で示されるPEAI樹脂(アモコ社“Torlon−4000T")70部
および炭素繊維(東レ社“MLD−100"、長さ100μ、径7
μφ)30部をドライブレンドしたのち、45mmφ2軸押出
機(処理温度300〜350℃)に供給し、溶融混練して均一
配合ペレツトを得た。
次に上記で得た均一配合ペレツトを射出成形機(バレル
温度330〜350℃、射出圧力1800kg/cm2、金型温度200
℃)にかけて物性試験片を作成した。成形品は良好な外
観を有し、表面光沢性のすぐれたものであつた。
次に上記成形品を165℃×1日、245℃×1日および260
℃×2日の熱処理をしたのち、物理的特性を測定したと
ころ、第2表の結果を得た。
第2表の結果から明からなように本実施例組成物は炭素
繊維を配合しない比較例3と比較して、摺動特性および
機械的強度の改良効果が顕著であつた。また、表面光沢
の低下もほとんどみられなかつた。
比較例4 実施例5と同一のPEAI樹脂70部および繊維長6mmの炭素
繊維(東レ(株)製“T008A")30部を実施例5と同様の
方法で溶融混練したのち射出成形を行なつたが、成形品
の表面の大部分がスリガラス状態になり、光沢のよい成
形品は得られなかつた。成形品を超薄切片にカツトし
て、光顕観察したところ、繊維長は200μ〜1500μ(平
均約700μ)に分布していた。
次に上記成形品を実施例5と同一条件の熱処理をしたの
ち物性を測定したところ、第2表の結果を得た。
第2表の結果から明らかなように比較例4組成物は実施
例5と比較して摺動特性改良効果が意外に小さなもので
あつた。
実施例6および比較例5 式 で示されるPEI樹脂(ゼネラルエレクトリツク社“Ultem
−1000")60部および炭素繊維(東レ社“MLD−70"、長
さ70μ、径7μφ)40部をドライブレンドしたのち、実
施例5と同様の方法で溶融混練したのち、射出成形機
(処理温度300〜360℃)にかけて物性試験片を作成し
た。成形品は良好な外観および表面光沢性のすぐれたも
のであつた。
次に上記成形品の摺動特性および機械的強度を測定した
ところ第3表の結果を得た。
第3表の結果から明らかなように本実施例組成物は炭素
繊維を配合しない比較例5と比較して、摺動特性および
機械的強度の改良効果が顕著であつた。
実施例7および比較例6 4,4′−2,2−プロピスビス(p−フエニレンオキシ)ジ
アニリンとイソフタル酸ジクロリドとの等モル混合物か
ら溶液重合により合成した式 で示され、対数粘度0.98の特性を有するPEA樹脂および
実施例1と同一の炭素繊維を第4表の組成でドライブレ
ンド後、実施例1と同一の方法で溶融混練して均一配合
ペレツトを得た。
次に上記均一配合ペレツトを温度350℃、圧力180kg/cm2
で圧縮成形して成形試験片を作成した。成形品は良好な
外観を有し、表面光沢性のすぐれたものであつた。
次に上記成形品の摺動特性および機械的強度を測定した
ところ、第4表の結果を得た。
第4表の結果から明らかなように本実施例組成物は、比
較例6のPEA樹脂単独の物性値と比較して、摺動特性お
よび機械的強度の改良効果が顕著であつた。
<発明の効果> 本発明の組成物は、特に300〜400℃の温度領域において
良好な熱安定性を有し、かつ成形性が良好で圧縮成形、
押出成形、射出成形方法で容易に外観良好な成形物品を
得ることができる。
本発明の組成物は耐熱性、摺動特性、機械的特性などの
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・電子機器部品、給配水機
器部品、摺動部品などに使用できる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ) 芳香族ポリエーテルイミド樹脂、
    芳香族ポリエーテルアミドイミド樹脂および芳香族ポリ
    エーテルアミド樹脂から選ばれた1種以上の耐熱性熱可
    塑性樹脂および (ロ) 炭素繊維 からなり、全組成物中の上記(イ)の割合が30〜97重量
    %、上記(ロ)の割合が70〜3重量%であり、かつ全炭
    素繊維中の長さ200μ以下の繊維の割合が30重量%以上
    であることを特徴とする成形用樹脂組成物。
JP60101421A 1985-05-15 1985-05-15 成形用樹脂組成物 Expired - Fee Related JPH0713185B2 (ja)

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