JPH072906B2 - ポリフエニレンサルフアイド樹脂組成物 - Google Patents

ポリフエニレンサルフアイド樹脂組成物

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JPH072906B2
JPH072906B2 JP3898686A JP3898686A JPH072906B2 JP H072906 B2 JPH072906 B2 JP H072906B2 JP 3898686 A JP3898686 A JP 3898686A JP 3898686 A JP3898686 A JP 3898686A JP H072906 B2 JPH072906 B2 JP H072906B2
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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、改良された摺動性及び機械的特性を有するポ
リフェニレンサルファイド樹脂組成物に関するものであ
り、さらに詳しくはピッチ系炭素繊維と特定の芳香族化
合物を含むことにより極めて高度の潤滑性、耐摩耗性を
有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物に関する
ものである。
「従来技術及びその問題点」 ポリフェニレンサルファイド樹脂(以下PPS樹脂と略
す)は、極めて高度の耐熱性,耐薬品性,電気的性質,
耐燃焼性を有し、さらに強化充填剤等を用いて強化する
ことにより優れた機械的強度,剛性及び寸法安定性を示
すことが知られており、電気・電子部品,自動車部品,
機械部品さらにはギア,軸受,カムといった摺動機構部
品等の各種成形用途に広く用いられている。
PPS樹脂は、軸受等の摺動部材として使用する場合にお
いてポリテトラフルオロエチレン,ポリアミド,ポリア
セタール,ポリブチレンテレフタレート等の低速・低荷
重領域摺動部材に比べ、卓越した耐熱性,機械的強度を
有するゆえに高速・高負荷条件下での使用に耐え得る高
い負荷能力が期待でき、数多くの研究がなされている。
PPS樹脂自体は、自己潤滑性に乏しいため摺動性を付与
する目的から潤滑剤として、黒鉛,ポリテトラフルオロ
エチレン,二硫化モリブデン,鉱油,各種合成潤滑油等
を添加し、さらにガラス繊維,炭素繊維,金属繊維,芳
香族ポリアミド繊維等の強化充填剤を複合させる方法等
が開発されている。
すなわち、PPS樹脂に二硫化モリブデン及び炭素繊維を
複合させる方法(特公昭57-13586号),PPS樹脂に黒鉛,
ポリテトラフルオロエチレン,さらに液状潤滑油を添加
する方法(特公昭56-50124号),PPS樹脂に繊維状強化
材,鉱油,粉末状油担体を複合させる方法(特開昭58-1
52051号),PPS樹脂にポリテトラフルオロエチレン,芳
香族ポリアミド繊維等を配合する方法(特開昭58-21754
9号),PPS樹脂に炭素繊維,グリセリンの高級脂肪酸エ
ステルを添加する方法(特開昭58-74751号)等が知られ
ている。
しかしながらいずれの場合においても耐荷重性,摩擦特
性,耐摩耗性のバランスがとり得ず、高速・高荷重領域
に対応できないのが現状である。
すなわち、黒鉛,二硫化ポリブデン,ポリテトラフルオ
ロエチレン等の潤滑剤及びガラス繊維,炭素繊維等の強
化充填剤が各々添加・配合される場合、摺動特性上有利
な効果と同時に摩擦特性の低下又は耐荷重性,耐摩耗性
の低下等の不利な効果も発現せしめることとなり、この
相反する両効果を制御し得ないために、組成物全体とし
ての耐荷重性,摩擦特性,耐摩耗性のバランスに問題が
生じ、高速・高荷重領域のような厳しい条件下では耐用
性がない場合がほとんどである。
さらに、鉱油,シリコーンオイル,エステル系潤滑油等
を併用する場合においても、PPS樹脂の溶融温度が高い
ためにオイル自体の耐熱性の不足から混練時に分解・揮
散したり成形時に発泡したりして潤滑効果が全く発現さ
れないことが多い。
「問題点を解決するための手段」 本発明の目的は、PPS樹脂の優れた特性を生かした上で
耐荷重性,摩擦特性,耐摩耗性のバランスに優れ、従来
では対応できなかった高速・高荷重領域のような厳しい
条件下でも耐用し得る摺動部材用組成物を提供すること
にある。
すなわち、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、PPS樹
脂にピッチ系炭素繊維と特定の芳香族化合物を添加・配
合することにより、耐荷重性,摩擦特性,耐摩耗性のバ
ランスに極めて優れ、従来では対応できなかった高速・
高負荷領域のような厳しい条件下でも耐用し得る組成物
が得られ、本発明の目的を達成することを見出した。
本発明は、(A)ポリフェニレンサルファイド樹脂50〜
95重量%及び(B)ピッチ系炭素繊維5〜50重量%から
なる組成物(A)+(B)100重量部に対して(C)次
記の構造(1)を有する芳香族化合物0.01〜5重量部を
添加してなるポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を
提供するものである。
ここでl=1,2,3,4 m=0,1 n=0,1,2(置換アルキル基の数を表わす) R:全炭素数12〜18のアルキル基 本発明の組成物の最大の特徴は、耐荷重性,摩擦特性,
耐摩耗性のバランスに極めて優れ、従来の比較的低荷重
で高速な領域及び高荷重で比較的低速な領域はもちろ
ん、高速・高荷重の領域においても耐用できることにあ
る。
すなわち、従来強化充填剤として用いられたガラス繊維
及びPAN系炭素繊維等が耐荷重性を改善するものの摩擦
特性,耐摩耗性を大幅に低下させるのに対し、本発明に
おけるピッチ系炭素繊維は耐摩耗性において格段に優れ
た効果を発現せしめ、さらに繊維状であることより耐荷
重性においても向上せしめることができる。
さらに、潤滑剤として従来用いられた黒鉛,二硫化モリ
ブデン,ポリテトラフルオロエチレン等が摩擦特性を改
善するものの耐荷重性を低下させ、また従来併用された
鉱油,シリコーンオイル,エステル系オイルが耐熱性の
不足から摩擦特性を改良し得ないのに対し、本発明にお
ける芳香族化合物は、構造中の芳香環及び芳香環に連結
したエーテル結合に由来した極めて優れた耐熱性を有す
ることより、耐荷重性,耐摩擦性を低下されることなく
摩擦特性を飛躍的に向上させることができる。
従ってこれらにより、本発明の組成物における優れた耐
荷重性,摩擦特性,耐摩耗性のバランスが達成されるわ
けである。
さらに本発明の組成物は、ガラス繊維等で強化した組成
物に比べ真鍮,鉛,Al又はZnダイキャスト,熱硬化性樹
脂,各種プラスチックなどの相手材をひどく傷めるよう
な危険性が少ないという特徴を有する。
本発明に使用するPPS樹脂は一般式 で示される構成単位を90モル%以上含むものが好まし
く、その量が90モル%未満ではすぐれた特性の組成物は
得難い。このポリマーの重合方法としては、P-ジクロル
ベンゼンを硫黄と炭酸ソーダの存在化で重合させる方
法、極性溶媒中で硫化ナトリウムあるいは水硫化ナトリ
ウムと水酸化ナトリウム又は硫化水素と水酸化ナトリウ
ムの存在下で重合させる方法、P-クロルチオフェノール
の自己縮合などがあげられるが、N-メチルピロリドン、
ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒やスルホラン
等のスルホン系溶媒中で硫化ナトリウムとP-ジクロルベ
ンゼンを反応させる方法が適当である。この時に重合度
を調節するためにカルボン酸やスルホン酸のアルカリ金
属塩を添加したり、水酸化アルカリを添加することは好
ましい方法である。共重合成分として10モル%未満であ
ればメタ結合 エーテル結合 スルホン結合 ビフェニル結合 置換フェニルスルフィド結合 ここでRはアルキル、ニトロ、フェニル、アルコキシ基
を示す)、3官能フェニルスルフィド結合 などを含有していてもポリマーの結晶性、に大きく影響
しない範囲でかまわないが好ましくは共重合成分は5モ
ル%以下がよい。特に3官能性以上のフェニル、ビフェ
ニル、ナフチルスルフィド結合などを共重合に選ぶ場合
は3モル%以下、さらに好ましくは1モル%以下がよ
い。
かかるPPS樹脂は一般的な製造法、例えば(1)ハロゲ
ン置換芳香族化合物と硫化アルカリとの反応(米国特許
第2513188号明細書、特公昭44-27671号および特公昭45-
3368号参照)(2)チオフェノール類のアルカリ触媒又
は銅塩等の共存下における縮合反応(米国特許第327416
5号、英国特許第1160660号参照)(3)芳香族化合物を
塩化硫黄とのルイス酸触媒共存下に於ける縮合反応(特
公昭46-27255号、ベルギー特許第29437号参照)等によ
り合成されるものであり、目的に応じ任意に選択し得
る。
本発明の組成物におけるピッチ系炭素繊維は、一般的な
製法、例えば原料ピッチを熱処理の後溶融紡糸を行な
い、さらに酸化性雰囲気中200℃〜400℃で酸化・不融化
処理した後に不活性気体中1000℃〜1500℃で炭化高温焼
成して得る方法等によるものであり、ロービング,チョ
ップドストランド,又はミルドファイバー等のいずれの
形態のものでも使用できる。
本発明におけるピッチ系炭素繊維は、直径0.005〜0.03m
mなる範囲が、その長さは0.01〜100mm,好ましくは0.05
〜10mmなる範囲が適当である。
本発明の組成物におけるピッチ系炭素繊維の配合率は、
PPS樹脂50〜95重量%に対して5〜50重量%であり、ピ
ッチ系炭素繊維の配合率が5重量%未満の場合は本発明
の目的を達成することができず、また50重量%をこえる
と組成物の流動性が著しく低下するため好ましくない。
本発明の組成物における芳香族系化合物は次記の一般式
(1)で示される構造を有する。
ここでl=1,2,3,4 m=0,1 n=0,1,2(置換アルキル基の数を表わす) R:全炭素数12〜18のアルキル基 本発明における芳香族化合物は常温で液状を有し、構造
中に芳香環及び芳香環に連結したエーテル結合を有する
ことにより極めて優れた耐熱性,耐酸化性を有する。
本発明の組成物における芳香族化合物の例としては、ア
ルキル置換ジフェニルエーテル,アルキル置換トリフェ
ニルエーテル,テトラフェニルエーテル,アルキル置換
テトラフェニルエーテル,ジアルキル置換テトラフェニ
ルエーテルなどが挙げられる。
本発明の組成物における芳香族化合物の添加量は、PPS
樹脂とピッチ系炭素繊維からなる組成物100重量部に対
して0.01〜5重量部であり、添加量が0.01重量部未満の
場合は、摩擦特性改良の効果が発現されず、また5重量
部をこえると組成物の強度が低下し、さらにブリード現
象が生じるため好ましくない。
本発明の組成物は、本発明の目的を損なわない範囲でガ
ラス繊維,PAN系炭素繊維,チタン酸カリウム,アスベス
ト,炭化ケイ素,セラミック繊維,金属繊維,窒化ケイ
素,硫酸バリウム,硫酸カルシウム,カオリン,クレ
ー,バイロフィライト,ベントナイト,セリサイト,ゼ
オライト,マイカ,雲母,ネフェリンシナイト,タル
ク,アタルバルジャイト,ウオラストナイト,PMF,フェ
ライト,硅酸カルシウム,炭酸カルシウム,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,石コウ,ミルド
ガラス,ガラスビーズ,ガラスバルーン,石英砂等の強
化充填剤,黒鉛,二硫化モリブデン,ポリテトラフルオ
ロエチレン等潤滑剤およびその安定化剤を少量添加する
ことによって制約を受けない。
さらに本発明の組成物は、本発明の目的を損なわない範
囲で他の熱可塑性樹脂、例えばポリフェニレンエーテ
ル,ポリアミド,ポリカーボネート,ポリサルフォン,
ポリエーテルサルフォン,ポリアリレート,ポリアセタ
ール,ポリエーテルエーテルケトン,ポリブチレンテレ
フタレート,ポリエチレンテレフタレート,ポリアミド
イミド,ポリエーテルイミドなどを1種類以上少量ブレ
ンドすることができる。
また本発明の組成物には、各種熱安定剤,着色剤,発泡
剤,核剤,離難剤,中和剤等を1種類以上少量添加する
ことができる。
本発明の組成物は種々の公知の方法で調製することがで
きる。例えばPPS樹脂と本発明における芳香族化合物を
あらかじめヘンシェルミキサー又はタンブラー等で混合
の後さらにピッチ系炭素繊維を混合する,又は全原料を
一括して混合する等の操作の後、一軸又は二軸の押出機
等に供給して260℃〜260℃で溶融混練してペレットの形
で得ることができる。
本発明の組成物は、電気・電子機器部品,機械・機器部
品,自動車部品等の特に各種摺動部品用として適用され
るものであるが、その優れた摺動特性と機械的性質から
ピストンリング,ベアリング,コンプレッサーベーン,
スラストワッシャー,回転体断熱スリーブ,プリンター
部品等の工業材料として有用である。
「発明の効果」 本発明の樹脂組成物は、耐荷重性,摩擦特性,耐摩耗性
のバランスに極めて優れ、従来では対応できなかった高
速・高荷重領域のような厳しい条件下でも耐用し得る高
度の摺動特性を有するものである。
「実施例」 以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明する。
尚、本実施例中に示す機械的特性及び摺動特性の試験値
は、下記の規格・方法によるものである。
参考例1(PPS樹脂の合成) 50スケールのオートクレーブにN-メチルピロリドンをモ
ル比で70、硫化ナトリウム9水塩を0.99、安息香酸ナト
リウムを0.60、水酸化ナトリウムを0.15モルの比で仕込
み(50モルスケール)窒素気流中で210℃まで昇温し脱
水率110%まで脱水を行なった。系を160℃まで冷却後P-
ジクロルベンゼンをモル比10で仕込み封をした後窒素で
内圧を25kg/cm2まで加圧した。昇温温度を調節しながら
重合による発熱をコントロールし270℃まで昇温し5時
間撹拌下に重合を行なった。内圧は17kg/cm2に上昇して
いた。次に系を冷却後放任し、内容物を大量の水中へ注
ぎフレーク状のポリマーを回収した。ポリマーは熱水と
アセトンによる洗浄をくり返して最終的に70%の収率で
白色フレーク状であった。
このPPS樹脂パウダーをリボンブレンダーに投入し、270
℃で空気を吹き込みながら撹拌し、パウダー状態でPPS
を一部架橋せしめて最終的に固有粘度が0.3になるまで
加熱処理した。
実施例1〜5及び比較例1〜7 参考例1で合成したPPS樹脂を用い、第1表に示す原料
を表中の配合割合で均一に混合した後、65mm押出機にて
330℃で溶融混練しペレットを得た。このペレットをイ
ンラインスクリュー式の3オンス射出成形機(東芝機械
製)を用いシリンダー温度330℃,金型温度150℃,射出
圧力1000kg/cm2,射出スピード中速にて各測定用テスト
ピースを成形し、機械的特性,摺動特性を評価した。こ
の結果を第1表に示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A) ポリフェニレンサルファイド樹脂
    50〜95重量%および (B) ピッチ系炭素繊維5〜50重量%からなる組成物
    (A)+(B)100重量部に対して (C) 下記構造(1)を有する芳香族化合物0.01〜5
    重量部を添加してなるポリフェニレンサルファイド樹脂
    組成物。 (記) ここでl=1,2,3,4 m=0,1 n=0,1,2(置換アルキル基の数を表わす) R:全炭素数12〜18のアルキル基
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