JPH0776656A - High polymer composite and production thereof - Google Patents

High polymer composite and production thereof

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JPH0776656A
JPH0776656A JP16198694A JP16198694A JPH0776656A JP H0776656 A JPH0776656 A JP H0776656A JP 16198694 A JP16198694 A JP 16198694A JP 16198694 A JP16198694 A JP 16198694A JP H0776656 A JPH0776656 A JP H0776656A
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Abstract

PURPOSE:To obtain the composite capable of remarkably improving ductility and impact strength in addition to improvement of strength and rigidity by covalently bonding a rigid chain part of the resultant rigid polymer to a flexible molecular chain of a thermoplastic polymer. CONSTITUTION:This composite consists of (A) a thermoplastic polymer as a matrix component and (B) a rigid polymer having a rigid-chain structure as a reinforcing component. The composite is obtained by blending (C) a monomer for forming the component B with the component A and/or the component A and (A') a thermoplastic polymer compatible with the component A at a specific ratio, polymerizing the component B in melted and kneaded state without any solvent and, simultaneously, covalently bonding the rigid chain part of the component B to a flexible molecular chain of a part of the component A and component A' by ester interchange, amide exchange, ester-amide exchange, then, melting and mixing the residual component A while suppressing reaction between different molecules. In this composite, the rigid chain part of the component B is finely dispersed as micro fiber on a molecular level into the component A.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性ポリマーからな
るマトリックスを剛直性ポリマーで分子レベルで分散補
強した高分子複合体およびその製法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer composite in which a matrix made of a thermoplastic polymer is dispersion-reinforced with a rigid polymer at a molecular level, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に高分子材料独特の性能は高次構
造によって発現されるが、その高次構造は、分子量、分
子量分布、結晶化度、配向度などの一次構造の影響をう
け、中でも分子構造に大きく依存する。従っておのずと
生じる力学的性質の限界を克服する方法として従来から
マクロ繊維強化複合材料が存在した。
2. Description of the Related Art Generally, the performance peculiar to polymer materials is expressed by a higher-order structure, which is affected by the primary structure such as molecular weight, molecular weight distribution, crystallinity and orientation. Above all, it depends largely on the molecular structure. Therefore, macrofiber-reinforced composite materials have heretofore been used as a method for overcoming the naturally occurring limitation of mechanical properties.

【0003】マクロ繊維強化複合材料に用いる高弾性
率、高強度のフィラメント状繊維としては、炭素繊維、
ガラス繊維、アラミド繊維などがある。しかしこれらの
繊維は通常、フィブリル、ミクロフィブリルの集合体で
あり、各所にミクロクラックの発生源となる欠陥を内蔵
している。例えば破壊クラックの伝搬路となる分子鎖末
端、ミクロフィブリル末端、または各繊維末端が外力を
受けた構造の中に平均応力よりも高い応力を受ける、す
なわち応力集中の原因となるのである。また、フィラメ
ント直径は10μm程度であるため外部応力を配向した
繊維間に均一に配分し繊維の極限性能を引き出すため
に、繊維−マトリックス界面での接着は十分に強くなけ
ればならない。
Carbon fibers, high-strength, high-strength filament fibers used for macro fiber-reinforced composite materials,
Examples include glass fiber and aramid fiber. However, these fibers are usually aggregates of fibrils and microfibrils, and have defects that are sources of microcracks incorporated in various places. For example, the molecular chain end, the microfibril end, or each fiber end, which is the propagation path of the fracture crack, receives a stress higher than the average stress in the structure subjected to the external force, that is, causes stress concentration. Further, since the filament diameter is about 10 μm, the adhesion at the fiber-matrix interface must be sufficiently strong in order to uniformly distribute the external stress between the oriented fibers and bring out the ultimate performance of the fibers.

【0004】こうしたマクロ繊維の構造欠陥や、界面の
接着の問題は、直径を微細化することによって致命的欠
陥の波及効果は減じられ、強度が向上する。つまり直径
を微細化することで局所的に応力が集中するのを防ぎ、
またアスペクト比L/D(LとDは強化繊維の長さと直
径)が大きな値となり接触表面積が増大し、マトリック
ス分子との界面の接着の問題が減じられるのである。そ
してその究極の姿はマトリックス中に分散した剛直性ポ
リマーであり、剛直性ポリマーの分子径をDとした場合
に容易に臨界アスペクト比を達成し、破断は分子鎖の共
有結合が破断する関係となり、マトリックス分子との界
面の接着が十分であれば、分子の理論強度を発現でき
る。また剛直鎖構造の強度発現に対する有効性は、その
分子構造からくる分子鎖の剛さに加え、発生する結晶も
分子鎖が折りたたまれず、分子鎖方向には高い強度を有
することに帰図する。通常折りたたみ鎖構造をとるもの
は、その折りたたみ部が欠陥となる。さらにその非晶部
は単位断面積に充填されている共有結合の数が少ないの
で、ここが破壊クラックの伝搬路となることも、剛直高
分子には強度発現に有利である。従って、強化材高分子
物質の分子鎖がある限度以上の剛直性を有する場合に、
マトリックス高分子中に微視的に一様に分散させること
ができると、少量の補強材高分子の添加で加工性の実現
的低下を伴わずに各種力学的性質の向上が期待できる。
With respect to such structural defects of macrofibers and the problem of interfacial adhesion, the ripple effect of a fatal defect is reduced and the strength is improved by reducing the diameter. In other words, by making the diameter finer, it is possible to prevent stress from being concentrated locally,
Further, the aspect ratio L / D (L and D are the length and diameter of the reinforcing fiber) becomes large, the contact surface area increases, and the problem of adhesion at the interface with the matrix molecules is reduced. And its ultimate form is a rigid polymer dispersed in a matrix, and when the molecular diameter of the rigid polymer is D, the critical aspect ratio is easily achieved, and breakage is a relationship that the covalent bond of the molecular chain is broken. If the adhesion of the interface with the matrix molecule is sufficient, the theoretical strength of the molecule can be expressed. Further, the effectiveness of the rigid linear structure for expressing strength is attributed to the rigidity of the molecular chain derived from the molecular structure and the fact that the generated crystal does not fold the molecular chain and has high strength in the molecular chain direction. In the case of a normal folding chain structure, the folded portion becomes defective. Further, since the amorphous part has a small number of covalent bonds filled in a unit cross-sectional area, it serves as a propagation path for a fracture crack, which is also advantageous for the rigid polymer to exert strength. Therefore, when the molecular chain of the reinforcing polymer substance has rigidity exceeding a certain limit,
If they can be dispersed microscopically and uniformly in the matrix polymer, the addition of a small amount of the reinforcing polymer can be expected to improve various mechanical properties without a practical reduction in processability.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来このような発想か
ら、特公昭61−5500号や公表特許昭55−500
440号によって高分子複合体の概念が提唱されてい
る。これら従来の高分子複合体は基本的にはポリマーと
ポリマーとを溶媒を用いて均一混合する方法であって、
それらのポリマーを非常に均一な状態で分散混合するこ
とは現在の技術レベルにおいて困難が多く、補強材(剛
直性高分子の塊)の直径が通常数μmを越えるものが多
い。また、溶媒を用いることが必須であり、溶媒との相
溶性のないものは基本的に用いることができない欠点が
ある。さらに溶媒を用いることは、現在種々の観点から
法律の規制の対象になっており、基本的には溶媒を用い
ない製造方法が好適であると考えられる。そこで、本発
明は溶媒を用いない製造方法によって、補強材(剛直性
ポリマー)が分子レベルで均一に分散し得るとともに、
さらに分子鎖末端の結合性や、ミクロ繊維とマトリック
スの接着性を向上させ、破壊に不利な条件を一掃するこ
とができる複合体を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Conventionally, from such an idea, Japanese Patent Publication No. 61-5500 and Japanese Patent Publication No. 55-500.
No. 440 proposes the concept of polymer composite. These conventional polymer composites are basically a method of uniformly mixing a polymer and a polymer using a solvent,
It is difficult to mix and disperse such polymers in a very uniform state at the present technical level, and in many cases, the diameter of the reinforcing material (lump of the rigid polymer) exceeds usually several μm. In addition, it is essential to use a solvent, and there is a drawback in that a solvent that is not compatible with the solvent cannot be used basically. Further, the use of a solvent is currently subject to legal regulation from various viewpoints, and it is considered that a production method that does not use a solvent is basically suitable. Therefore, the present invention, by the production method without using a solvent, the reinforcing material (rigid polymer) can be uniformly dispersed at the molecular level,
It is another object of the present invention to provide a composite which can improve the bondability of the molecular chain ends and the adhesiveness between the microfiber and the matrix and eliminate the disadvantageous conditions for destruction.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、補
強成分としての剛直鎖構造からなる剛直性ポリマー(B)
とマトリックス成分としての熱可塑性ポリマー(A)の2
種以上のポリマーからなる高分子多成分系複合材におい
て、上記補強成分の少なくとも1部が上記熱可塑性ポリ
マー(A)及び/又は該ポリマー(A)と相溶する熱可塑性
ポリマー(A’)と剛直性ポリマー(B)の共重合体からな
り、上記補強成分中の剛直鎖部分が上記マトリックス成
分(A)中にミクロ繊維として分子レベルで微分散し、こ
れと共有結合した上記熱可塑性ポリマー(A)及び/又は
(A’)の柔軟分子鎖部分が上記マトリックス成分(A)中
に略均一に溶け込んだ状態にある複合体を提供する。
That is, the present invention provides a rigid polymer (B) having a rigid linear structure as a reinforcing component.
And 2 of thermoplastic polymer (A) as matrix component
In a polymer multi-component composite material comprising one or more polymers, at least part of the reinforcing component is a thermoplastic polymer (A) and / or a thermoplastic polymer (A ′) compatible with the polymer (A). A rigid polymer (B) is a copolymer, and the rigid straight chain portion in the reinforcing component is finely dispersed in the matrix component (A) as a microfiber at a molecular level, and the thermoplastic polymer (covalently bonded thereto). A) and / or
Provided is a complex in which the flexible molecular chain portion of (A ') is dissolved in the matrix component (A) substantially uniformly.

【0007】[0007]

【作用および発明の効果】本発明によれば、図1に示す
ように、無溶媒、溶融混合により剛直性ポリマーをマト
リックス中にミクロ繊維として分子レベルで微分散させ
ることができると同時に、補強成分である剛直性ポリマ
ーにマトリックスと同成分か相溶する成分の柔軟分子鎖
を共重合させ、剛直性ポリマーの分子鎖末端という応力
集中源をさらに減少させ、しかも柔軟分子鎖のマトリッ
クス中へのアンカー効果により補強繊維とマトリックス
の界面の接着性を強化することができるので、少量の剛
直成分の配合であっても強度・剛性の向上に加え、従来
では実現できなかった延性・耐衝撃性(破壊に要するエ
ネルギーで、応力−歪み曲線の占有面積で表現される)
を飛躍的に向上させることができる。また、本発明によ
れば、少量の剛直成分の配合であっても、強度・剛性の
向上に加え、従来の概念ではできなかった延性の飛躍的
向上が達成できる。
According to the present invention, as shown in FIG. 1, a rigid polymer can be finely dispersed in a matrix as a microfiber at a molecular level by solvent-free and melt mixing, and at the same time, a reinforcing component can be obtained. The rigid polymer, which is a rigid polymer, is copolymerized with a flexible molecular chain of the same component as the matrix or a compatible component, to further reduce the stress concentration source at the molecular chain end of the rigid polymer, and yet to anchor the flexible molecular chain into the matrix. Since the effect can strengthen the adhesiveness at the interface between the reinforcing fiber and the matrix, even if a small amount of a rigid component is added, the strength and rigidity are improved, and the ductility and impact resistance (breakage) that could not be achieved in the past were achieved. Energy required to express the stress-strain curve occupied area)
Can be dramatically improved. Further, according to the present invention, even if a small amount of a rigid component is blended, not only the strength and the rigidity can be improved, but also the ductility, which was not possible by the conventional concept, can be dramatically improved.

【0008】本発明ではポリマーを2種類、すなわち、
柔軟分子鎖を有する熱可塑性ポリマーと剛直分子鎖構造
を有する剛直性ポリマーとに分別している。本発明でい
う剛直性とは、高分子鎖を構成する結合が強固であり、
高分子鎖の占有断面積が小さく、かつ高分子鎖が伸びの
小さい分子構造から構成されていることを意味する。こ
の定義にあてはまるものであれば、剛直性といい得るこ
とができるが、より具体的にこれを表現すると理論結晶
弾性率Ecと破断時における理論強度σbの両方で表わす
ことができる。理論結晶弾性率Ecと理論強度σbcは次
のように定義される。 結晶弾性率Ecの理論値と破断時における理論強度σbc
の求め方:まず、1本の高分子鎖について考える。断面
積S,長さLの高分子鎖に力Fを加える。このとき△L
(=L−L0)伸長したとすると、引張り弾性率Eは E=σn/εn=(F/S)/(△L/L) (1) [式中、Eは引張り弾性率、σnは引張り応力(σn=F/
S)、およびεnは伸び歪みおよびεnは△L/Lを示
す。]破断時における理論強度はσbは σb=Fmax/S=(k1 D/8)12 /S (2) [式中、Fmaxは応力最大値、Dは結合エネルギーを示
す。
In the present invention, two types of polymers are used, namely,
It is classified into a thermoplastic polymer having a flexible molecular chain and a rigid polymer having a rigid molecular chain structure. The rigidity referred to in the present invention means that the bond forming the polymer chain is strong,
It means that the occupied cross-sectional area of the polymer chain is small and the polymer chain is composed of a molecular structure with a small elongation. If it is applicable to this definition, it can be said to be rigid, but if it is expressed more specifically, it can be expressed by both the theoretical crystal elastic modulus Ec and the theoretical strength σb at break. The theoretical crystal elastic modulus Ec and the theoretical strength σbc are defined as follows. Theoretical value of crystal elastic modulus Ec and theoretical strength at break σbc
How to obtain: First, consider one polymer chain. A force F is applied to a polymer chain having a cross section S and a length L. At this time △ L
(= L−L 0 ), the tensile modulus E is E = σn / εn = (F / S) / (ΔL / L) (1) [where E is the tensile modulus and σn is Tensile stress (σn = F /
S) and εn represent elongation strain and εn represents ΔL / L. ] Theoretical strength at break is .sigma.b is σb = Fmax / S = (k 1 D / 8) 1/2 / S (2) [ wherein, Fmax is the stress maximum, D is showing a binding energy.

【0009】剛直性ポリマーを力学物性の観点から指し
示すと、現在得られる情報としての理論結晶弾性率、理
論強度、実際の繊維についての引張弾性率、引張強度の
到達度より、次のように示せるであろう。
When a rigid polymer is pointed out from the viewpoint of mechanical properties, it can be shown as follows from theoretical crystal elastic modulus, theoretical strength, tensile elastic modulus of actual fiber, and degree of achievement of tensile strength as currently available information. Will.

【0010】[0010]

【表1】 理論値 到達値 理論結晶弾性率[GPa] 150以上 引張弾性率[GPa] 100以上 理論強度 [GPa] 2.0以上 引張強度 [GPa] 2.0以上 [Table 1] Theoretical value Reached value Theoretical crystal modulus [GPa] 150 or more Tensile modulus [GPa] 100 or more Theoretical strength [GPa] 2.0 or more Tensile strength [GPa] 2.0 or more

【0011】上記のような剛直性ポリマーの物理的条件
を充たすものの例としては、次の(化1)で示される繰り
返し単位構造を有するポリマーが挙げられる。
An example of the rigid polymer satisfying the physical condition is a polymer having a repeating unit structure represented by the following (Chemical formula 1).

【0012】[0012]

【化1】 [Chemical 1]

【0013】式中、すべてのベンゼン環には置換基、例
えばアルキル基、ハロゲン等を有してもよい。このよう
な化学式で表わされる剛直性ポリマー中、本発明で使用
することができるための条件はモノマーが芳香族ヒドロ
キシ酸類、あるいは芳香族ジオール類と芳香族ジカルボ
ン酸類の組み合わせからなる全芳香族ポリエステルとそ
の誘導体、モノマーが芳香族アミノ酸類、あるいは芳香
族ジアミン類と芳香族ジカルボン酸類の組み合わせから
なる全芳香族ポリアミドとその誘導体が挙げられ、これ
らのモノマーの官能基の反応活性を高めるための変性を
施したものをものを使用して形成されるものを含み、p
−アセトキシ安息香酸とその誘導体(化2)をモノマー
とするポリオキシベンゾイル(ポリ−p−ベンゾエー
ト)(化3)、p−アセトアミド安息香酸とその誘導体
(化4)をモノマーとするポリ−p−ベンズアミドとそ
の誘導体(化5)の他、ポリ(p−フェニレンテレフタル
アミド)、ポリアゾメチン、ポリ(p−フェニレンピロメ
リトイミド)、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリベン
ゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール等が挙げら
れる。
In the formula, all benzene rings may have a substituent such as an alkyl group or halogen. In the rigid polymer represented by such a chemical formula, the condition for being usable in the present invention is that the monomer is an aromatic hydroxy acid, or a wholly aromatic polyester in which aromatic diols and aromatic dicarboxylic acids are combined. Derivatives and monomers include aromatic amino acids, or wholly aromatic polyamides consisting of a combination of aromatic diamines and aromatic dicarboxylic acids and derivatives thereof, and modified to enhance the reaction activity of the functional groups of these monomers. Including those formed by using the applied one, p
-Polyoxybenzoyl (poly-p-benzoate) (Chemical Formula 3) using acetoxybenzoic acid and its derivative (Chemical Formula 2) as monomers, and poly-p- using p-acetamidobenzoic acid and its derivative (Chemical Formula 4) as monomers. In addition to benzamide and its derivative (Formula 5), poly (p-phenylene terephthalamide), polyazomethine, poly (p-phenylenepyromellitimide), polybenzobisoxazole, polybenzobisthiazole, polybenzoxazole and the like can be mentioned. .

【0014】[0014]

【化2】 式中、XはH、Cl、CH3、C65を表す。[Chemical 2] In the formula, X represents H, Cl, CH 3 or C 6 H 5 .

【0015】[0015]

【化3】 式中、XはH、Cl、CH3、C65を表す。[Chemical 3] In the formula, X represents H, Cl, CH 3 or C 6 H 5 .

【0016】[0016]

【化4】 式中、XはH、Cl、CH3、C65を表す。[Chemical 4] In the formula, X represents H, Cl, CH 3 or C 6 H 5 .

【0017】[0017]

【化5】 式中、XはH、Cl、CH3、C65を表す。[Chemical 5] In the formula, X represents H, Cl, CH 3 or C 6 H 5 .

【0018】本発明で用いる熱可塑性ポリマー(A)およ
び(A’)は前記剛直性ポリマーの範ちゅうに入らない、
一般のポリマーが挙げられるが、特にその分子鎖中にエ
ステル結合か、アミド結合、あるいはその両者を有した
ポリマーであって、分子鎖末端にカルボキシル基、アミ
ノ基、水酸基およびこれらの反応活性を高めるための変
性を施した官能基を有するものが好ましく、そのような
ポリマーの例としてはナイロン6、ナイロン66などの
ポリアミド類、ポリカーボネート、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などのポリエス
テル類が挙げられる。
The thermoplastic polymers (A) and (A ') used in the present invention are not included in the above rigid polymer category.
Typical polymers include polymers having an ester bond, an amide bond, or both in the molecular chain, which enhances the carboxyl group, amino group, hydroxyl group and their reaction activity at the molecular chain end. A polymer having a modified functional group is preferable, and examples of such a polymer include polyamides such as nylon 6 and nylon 66, polyesters such as polycarbonate, polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.

【0019】熱可塑性ポリマー(A)とそれに相溶する熱
可塑性ポリマー(A’)との代表的な組み合わせとして次
のものが挙げられる。ナイロン6およびナイロン66に
対して芳香族系ナイロン(商品名MXD−6:三菱ガス
化学株式会社製造)が挙げられる。ポリカーボネートに
対してはポリ−ε−カプロラクトン、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が挙げられ
る。ポリエチレンテレフタレートに対してはポリエステ
ルカーボネート、ビスフェノールAポリカーボネートが
挙げられる。ポリブチレンテレフタレートに対してはポ
リビスフェノールA−テレフタレート、ビスフェノール
Aポリカーボネートが挙げられる。
Typical combinations of the thermoplastic polymer (A) and the compatible thermoplastic polymer (A ') are as follows. Aromatic nylon (trade name MXD-6: manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) can be mentioned for nylon 6 and nylon 66. Examples of polycarbonate include poly-ε-caprolactone, polybutylene terephthalate, and polyethylene terephthalate. Examples of polyethylene terephthalate include polyester carbonate and bisphenol A polycarbonate. Examples of polybutylene terephthalate include polybisphenol A-terephthalate and bisphenol A polycarbonate.

【0020】本発明の高分子複合体は剛直性ポリマー
(棒状補強材に相当)が分子レベルで微分散しており、し
かもその長手方向に直角に切断した断面の直径が0.0
7μm以下であるのが好ましい。棒状補強材の断面の直
径とは、複合体中の剛直性ポリマーが集まった部分(屈
曲性ポリマーのマトリックス中に棒状の剛直性ポリマー
が密集した部分)を長手方向に直角に切断し、その切断
した断面の面積を芯円に補正した場合の直径を意味す
る。
The polymer composite of the present invention is a rigid polymer.
(Corresponding to a rod-shaped reinforcing material) is finely dispersed at the molecular level, and the diameter of the cross section cut at right angles to its longitudinal direction is 0.0.
It is preferably 7 μm or less. The diameter of the cross section of the rod-shaped reinforcing material means the portion where the rigid polymer in the composite is gathered (the portion where the rod-shaped rigid polymer is dense in the matrix of the flexible polymer), cut at a right angle to the longitudinal direction, and cut. It means the diameter when the area of the cross section is corrected to a center circle.

【0021】上述のように棒状補強材(剛直性ポリマー
部分)の長手方向に直角に切断した断面の直径が0.07
μm以下であるためには、本発明の特徴的な製造方法を
用いるのが好ましい。
As described above, the diameter of the cross section of the rod-shaped reinforcing member (rigid polymer portion) cut at right angles to the longitudinal direction is 0.07.
In order to have a thickness of not more than μm, it is preferable to use the characteristic manufacturing method of the present invention.

【0022】本発明の方法としては、補強成分としての
剛直鎖構造からなる剛直性ポリマー(B)とマトリックス
成分としての熱可塑性ポリマー(A)の2種以上のポリマ
ーからなる高分子多成分系複合材を製造するにあたり、
剛直性ポリマー(B)を形成するためのモノマーと、熱可
塑性ポリマー(A)又は熱可塑性ポリマー(A)及び該ポリ
マー(A)と相溶する熱可塑性ポリマー(A’)とを所定の
割合で配合し、無溶媒、溶融混練状態で、上記剛直性ポ
リマー(B)を重合すると同時に、該剛直性ポリマー(B)
の剛直鎖部分と上記熱可塑性ポリマー(A)及び/又は
(A’)の一部の柔軟分子鎖をエステル交換、アミド交換
あるいはエステルーアミド交換反応により共有結合さ
せ、次いで残りの熱可塑性ポリマーを異分子間反応を抑
制して溶融混合することを特徴としている。剛直性ポリ
マーを形成するためのモノマーの具体的な例としては例
えばポリマーがポリ(p−オキシベンゾイル)の場合に
は、p−アセトキシ安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸ク
ロリド、p−ヒドロキシ安息香酸フェニル等、ポリ(p−
ベンズアミド)の場合には、p−アセトアミノ安息香酸、
p−アミノ安息香酸クロリド等が挙げられる。
As the method of the present invention, a polymer multicomponent composite comprising two or more polymers of a rigid polymer (B) having a rigid linear structure as a reinforcing component and a thermoplastic polymer (A) as a matrix component. In manufacturing the material,
A monomer for forming the rigid polymer (B), a thermoplastic polymer (A) or a thermoplastic polymer (A) and a thermoplastic polymer (A ') compatible with the polymer (A) in a predetermined ratio. The rigid polymer (B) is blended and polymerized in a solvent-free, melt-kneaded state at the same time as the rigid polymer (B).
Rigid-chain portion and the thermoplastic polymer (A) and / or
It is characterized in that a part of the flexible molecular chain of (A ') is covalently bonded by transesterification, transamidation or transesterification, and then the remaining thermoplastic polymer is melt-mixed while suppressing intermolecular reaction. . Specific examples of the monomer for forming the rigid polymer include, for example, when the polymer is poly (p-oxybenzoyl), p-acetoxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid chloride, phenyl p-hydroxybenzoate. , Poly (p−
Benzamide), p-acetaminobenzoic acid,
p-aminobenzoic acid chloride and the like can be mentioned.

【0023】本発明では特に無溶媒で溶融混練状態で重
合させることを必要とする。具体的には熱可塑性ポリマ
ー(AおよびA’)と剛直性ポリマー(B)を形成するモノ
マーとを反応器中又は2軸押し出し機等で溶融混練し、
例えばp−アセトキシ安息香酸をモノマーとした場合は
温度を250〜300℃にすることでモノマーの重合と
同時に熱可塑性ポリマーとの交換反応を進行させる。続
く残りの熱可塑性ポリマー(A)の溶融混合は上述の反応
が抑制される温度250℃以下において行うことにより
所望の複合材を得ることができる。この工程は2軸押出
機などでの連続プロセスにも対応させることができ、シ
リンダ前半を所定の重合反応と交換反応が生じる温度に
設定し、後半はこうした反応が進行しない温度に設定し
て調整すればよい。例えば、p−アセトキシ安息香酸
や、p−アセトアミノ安息香酸をモノマーとする剛直性
ポリマー(B)、ポリオキシベンゾイル、ポリ(p−ベン
ズアミド)の場合では、シリンダ前半を250〜300
℃に設定し、後半を250℃以下で共重合体A−B又は
A’−Bと熱可塑性ポリマーAが溶融する温度に設定す
ることで所定の材料を得ることができる。もちろん本発
明方法による限り、本発明に係る材料調整に使用する加
工機に制約はない。
In the present invention, it is particularly necessary to carry out polymerization in a melt-kneaded state without using a solvent. Specifically, the thermoplastic polymer (A and A ') and the monomer forming the rigid polymer (B) are melt-kneaded in a reactor or by a twin-screw extruder,
For example, when p-acetoxybenzoic acid is used as the monomer, the temperature is set to 250 to 300 ° C. to accelerate the exchange reaction with the thermoplastic polymer simultaneously with the polymerization of the monomer. The subsequent melt mixing of the remaining thermoplastic polymer (A) can be carried out at a temperature of 250 ° C. or lower at which the above reaction is suppressed to obtain the desired composite material. This process can be applied to continuous processes such as twin-screw extruders, and the first half of the cylinder is set to a temperature at which a predetermined polymerization reaction and exchange reaction occur, and the second half is set to a temperature at which such a reaction does not proceed. do it. For example, in the case of p-acetoxybenzoic acid, the rigid polymer (B) containing p-acetaminobenzoic acid as a monomer, polyoxybenzoyl, and poly (p-benzamide), the cylinder first half is 250 to 300.
A predetermined material can be obtained by setting the temperature to 250 ° C. and setting the latter half to a temperature at which the copolymer AB or A′-B and the thermoplastic polymer A melt at 250 ° C. or lower. Of course, as long as the method of the present invention is used, there is no restriction on the processing machine used for material adjustment according to the present invention.

【0024】本発明の溶融混練時に、必要に応じて添加
剤や重合開始剤等を配合してもよい。
At the time of the melt-kneading of the present invention, additives, polymerization initiators, etc. may be added if necessary.

【0025】[0025]

【実施例】本発明を実施例によりさらに詳細に説明す
る。本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail by way of examples. The present invention is not limited to these examples.

【0026】実施例1 撹拌機、窒素導入管、留出管を備えた反応器中に、ナイ
ロン−6 50gを投入し、窒素雰囲気下225℃で溶
融させた。そこにp−アセトキシ安息香酸50gを逐次
投入し、両者を均一に混合した。温度を260℃に徐々
に昇温し、反応を開始させた。この温度で4時間混練反
応させ、脱酢酸重合とエステル−アミド交換反応を進行
させた。この時減圧することで副生する酢酸と水を系外
に除去した。その後210℃まで昇温し、窒素雰囲気下
のまま12時間後重合した。こうして得られた反応生成
物を粉砕後、アセトンおよびメタノールで洗浄した。こ
の反応生成物ナイロン/POB(ポリオキシベンゾイ
ル)(重量比50/50)は偏光顕微鏡下、溶融時に光
学異方性を示さなかった。また、ナイロン−6の融点以
上で溶融することを確認した。
Example 1 In a reactor equipped with a stirrer, a nitrogen introducing tube and a distilling tube, 650 g of nylon-6 was placed and melted at 225 ° C. under a nitrogen atmosphere. 50 g of p-acetoxybenzoic acid was sequentially added thereto, and both were uniformly mixed. The temperature was gradually raised to 260 ° C. to start the reaction. Kneading reaction was carried out at this temperature for 4 hours to proceed deacetic acid polymerization and ester-amide exchange reaction. At this time, by reducing pressure, acetic acid and water produced as by-products were removed to the outside of the system. Then, the temperature was raised to 210 ° C., and the polymerization was carried out for 12 hours in a nitrogen atmosphere. The reaction product thus obtained was ground and then washed with acetone and methanol. This reaction product nylon / POB (polyoxybenzoyl) (weight ratio 50/50) did not show optical anisotropy when melted under a polarizing microscope. In addition, it was confirmed that it melts at the melting point of nylon-6 or higher.

【0027】実施例1−1 ナイロン/POB(50/50)反応生成物0.028
g、ナイロン−6 1.372g(重量比98/2)
を、ミニチュア射出成形機(MINI−MAXMOLD
ER CS−183MMX、Custom Scien
tific Instruments.INC.)にて
230℃×4min、混練し、両者を均一にブレンドす
る。ブレンドして得られたナイロン−6/POB(重量
比99/1)複合体は、このミニチュア混練機からテス
トピース金型に射出成形し、引張試験用サンプルを得
た。
Example 1-1 Nylon / POB (50/50) reaction product 0.028
g, nylon-6 1.372 g (weight ratio 98/2)
A miniature injection molding machine (MINI-MAXMOLD
ER CS-183MMX, Custom Science
tific Instruments. INC. ) At 230 ° C. × 4 min, and both are uniformly blended. The nylon-6 / POB (weight ratio 99/1) composite obtained by blending was injection molded into a test piece mold from this miniature kneader to obtain a tensile test sample.

【0028】実施例1−2〜6 実施例1−1と同様にしてナイロン−6/POB(重量
比98.5/1.5)、(重量比98/2)、(重量比9
7.5/2.5)、(重量比95/5)、(重量比90/
10)の各複合体を調整し、引張試験用サンプルを作成
した。
Examples 1-2 to 6 Nylon-6 / POB (weight ratio 98.5 / 1.5), (weight ratio 98/2), (weight ratio 9) in the same manner as in Example 1-1.
7.5 / 2.5), (weight ratio 95/5), (weight ratio 90 /
Each composite of 10) was adjusted and the sample for the tensile test was created.

【0029】上記のようにして得られた引張りテスト用
サンプルを次の方法により引張り強度テストを行った。 引張り試験機(MINI−MAX TENSILE T
ESTER CS−183TE、Custom Sci
entific Instruments.INC) 引張り速度 0.566cm/min テスト用サンプル標線間距離L=0.9cm、径D=0.
1587cm、 ひずみ速度0.629/min、測定温度 22℃ その物性測定結果を表2に、代表物性の応力−歪み曲線
を図2に示す。
The tensile test samples thus obtained were tested for tensile strength by the following method. Tensile tester (MINI-MAX TENSILE T
ESTER CS-183TE, Custom Sci
Entity Instruments. INC) Tension speed 0.566 cm / min Distance between test sample gauge lines L = 0.9 cm, diameter D = 0.
1587 cm, strain rate 0.629 / min, measurement temperature 22 ° C. The physical property measurement results are shown in Table 2, and the stress-strain curve of typical physical properties is shown in FIG.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】上記結果から明らかなように、ポリ(p−
オキシベンゾイル)の分子レベルの複合化により、ナイ
ロン6の強度、弾性率、および伸びが飛躍的に向上し
た。
As is clear from the above results, poly (p-
Oxybenzoyl) compounding at the molecular level dramatically improved the strength, elastic modulus, and elongation of nylon 6.

【0032】実施例2 ポリカーボネート/ポリオキシベンゾイル(PC/PO
B) 撹拌機、窒素導入管、留出管を備えた反応器中に、ポリ
カーボネート、30gとp−アセトキシ安息香酸、30
gを投入し、撹拌しながら、窒素雰囲気中で210℃に
昇温し、両者を均一に混合した。温度を280℃まで徐
々に昇温し、反応を始めた。この温度で約3時間混練反
応し、脱酢酸重合とエステル交換反応を進行させた。こ
の時窒素フローすることで副生する酢酸と水を系外に除
外した。こうして得られた反応生成物ポリカーボネート
/POB(重量比50/50)は、マトリックスとする
ポリカーボネートが溶融する240℃で、溶融する。
Example 2 Polycarbonate / polyoxybenzoyl (PC / PO
B) Polycarbonate, 30 g, and p-acetoxybenzoic acid, 30 in a reactor equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube, and a distillation tube.
g was added, the temperature was raised to 210 ° C. in a nitrogen atmosphere while stirring, and both were uniformly mixed. The temperature was gradually raised to 280 ° C. to start the reaction. A kneading reaction was carried out at this temperature for about 3 hours to advance deacetic acid polymerization and transesterification reaction. At this time, by flowing nitrogen, acetic acid and water produced as by-products were excluded from the system. The reaction product polycarbonate / POB (weight ratio 50/50) thus obtained melts at 240 ° C. at which the matrix polycarbonate melts.

【0033】実施例2−1 ポリカーボネート/POB(50/50)反応生成物
0.14g、ポリカーボネート、1.26gを、ミニチ
ュア混練機(MINI−MAX MOLDERCS−1
83MMX,Custom Scientific I
nstruments.INC.)にて、240℃×4
min.混練し、両者を均一にブレンドする。ブレンド
して得られたポリカーボネート/POB(重量比95/
5)複合体は、このミニチュア混練機からテストピース
金型に射出成形し、引張試験用サンプルを得た。
Example 2-1 Polycarbonate / POB (50/50) reaction product (0.14 g), polycarbonate (1.26 g) was mixed with a miniature kneader (MINI-MAX MODELCS-1).
83MMX, Custom Scientific I
nstruments. INC. ), 240 ° C x 4
min. Knead and blend both uniformly. Polycarbonate / POB obtained by blending (weight ratio 95 /
5) The composite was injection molded into a test piece mold from this miniature kneader to obtain a tensile test sample.

【0034】実施例2−2〜3 実施例2−1と同様にして、ポリカーボネート/POB
(重量比90/10)、(97/3)、の各複合体を調
製し、引張試験用サンプルを作った。同様に比較として
ポリカーボネートの引張試験用サンプルも成形した。上
記のようにして得られた引張試験用サンプルを次の方法
により引張試験を行った。 引張り試験機(MINI−MAX TENSILE T
ESTER CS−183TE(C.S.I. In
c.) 引張り速度 0.566cm/min サンプル標線間距離L=0.9cm、径D=0.158
7cm ひずみ速度0.629/min、測定温度22℃ その物性測定結果を表3に、代表物性の応力−ひずみ曲
線を図3に示す。
Examples 2 to 2 Polycarbonate / POB was prepared in the same manner as in Example 2-1.
Each composite of (weight ratio 90/10) and (97/3) was prepared to prepare a sample for tensile test. Similarly, a sample for tensile test of polycarbonate was also molded for comparison. The tensile test sample thus obtained was subjected to a tensile test by the following method. Tensile tester (MINI-MAX TENSILE T
ESTER CS-183TE (CSI In
c. ) Tensile speed 0.566 cm / min Distance between sample marked lines L = 0.9 cm, diameter D = 0.158
7 cm strain rate 0.629 / min, measurement temperature 22 ° C. The physical property measurement results are shown in Table 3, and the stress-strain curve of representative physical properties is shown in FIG.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】上記結果から明らかなように、ポリ(p−
オキシベンゾイル)の分子レベルの複合化により、ポリ
カーボネートの強度・弾性率・伸びとも飛躍的に向上す
ることが確認できた。
As is clear from the above results, poly (p-
It has been confirmed that the compounding of (oxybenzoyl) at the molecular level dramatically improves the strength, elastic modulus, and elongation of polycarbonate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係るミクロ繊維強化複合材の内部構
成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal structure of a microfiber-reinforced composite material according to the present invention.

【図2】 マトリックス樹脂のみの応力−歪み曲線と本
発明に係るミクロ繊維強化複合材(実施例1)の代表的
な応力−歪み曲線を対比して示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a stress-strain curve of only a matrix resin and a typical stress-strain curve of a microfiber-reinforced composite material (Example 1) according to the present invention in comparison.

【図3】 マトリックス樹脂のみの応力−歪み曲線と本
発明に係るミクロ繊維強化複合材(実施例2)の代表的
な応力−歪み曲線を対比して示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a stress-strain curve of only a matrix resin and a typical stress-strain curve of a microfiber-reinforced composite material (Example 2) according to the present invention in contrast.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 補強成分としての剛直鎖構造からなる剛
直性ポリマー(B)とマトリックス成分としての熱可塑性
ポリマー(A)の2種以上のポリマーからなる高分子多成
分系複合材において、上記補強成分の少なくとも1部が
上記熱可塑性ポリマー(A)及び/又は該ポリマー(A)と
相溶する熱可塑性ポリマー(A’)と剛直性ポリマー(B)
の共重合体からなり、上記補強成分中の剛直鎖部分が上
記マトリックス成分(A)中にミクロ繊維として分子レベ
ルで微分散し、これと共有結合した上記熱可塑性ポリマ
ー(A)及び/又は(A’)の柔軟分子鎖部分が上記マトリ
ックス成分(A)中に略均一に溶け込んだ状態にあること
を特徴とする高分子複合体。
1. A polymer multi-component composite material comprising two or more polymers of a rigid polymer (B) having a rigid linear structure as a reinforcing component and a thermoplastic polymer (A) as a matrix component, wherein At least a part of the components is a thermoplastic polymer (A) and / or a thermoplastic polymer (A ') compatible with the polymer (A) and a rigid polymer (B).
The rigid linear portion in the reinforcing component is finely dispersed in the matrix component (A) as a microfiber at the molecular level, and is covalently bonded to the thermoplastic polymer (A) and / or ( A polymer composite characterized in that the flexible molecular chain portion of A ') is dissolved in the matrix component (A) substantially uniformly.
【請求項2】 剛直性ポリマー(B)から形成される棒状
補強材の長手方向に直角に切断した断面の直径が0.0
7μm以下である請求項1記載の高分子複合体。
2. A rod-shaped reinforcing member formed of the rigid polymer (B) has a cross-sectional diameter of 0.0 at a right angle to the longitudinal direction.
The polymer composite according to claim 1, which has a thickness of 7 μm or less.
【請求項3】 補強成分としての剛直鎖構造からなる剛
直性ポリマー(B)とマトリックス成分としての熱可塑性
ポリマー(A)の2種以上のポリマーからなる高分子多成
分系複合材を製造するにあたり、剛直性ポリマー(B)を
形成するためのモノマーと、熱可塑性ポリマー(A)又は
熱可塑性ポリマー(A)及び該ポリマー(A)と相溶する熱
可塑性ポリマー(A’)とを所定の割合で配合し、無溶
媒、溶融混練状態で、上記剛直性ポリマー(B)を重合す
ると同時に、該剛直性ポリマー(B)の剛直鎖部分と上記
熱可塑性ポリマー(A)及び/又は(A’)の一部の柔軟分
子鎖をエステル交換、アミド交換あるいはエステルーア
ミド交換反応により共有結合させ、次いで残りの熱可塑
性ポリマーを異分子間反応を抑制して溶融混合すること
を特徴とする高分子複合体の製法。
3. A process for producing a polymer multi-component composite material comprising two or more polymers of a rigid polymer (B) having a rigid linear structure as a reinforcing component and a thermoplastic polymer (A) as a matrix component. A predetermined ratio of the monomer for forming the rigid polymer (B), the thermoplastic polymer (A) or the thermoplastic polymer (A) and the thermoplastic polymer (A ') compatible with the polymer (A). In the solvent-free, melt-kneaded state, the rigid polymer (B) is polymerized, and at the same time, the rigid linear portion of the rigid polymer (B) and the thermoplastic polymer (A) and / or (A ′) A polymer composite characterized in that a part of the flexible molecular chains of the polymer are covalently bonded by transesterification, amide exchange or ester-amide exchange reaction, and then the remaining thermoplastic polymer is melt-mixed while suppressing intermolecular reaction. Manufacturing method .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101134459B1 (en) * 2009-12-10 2012-04-13 한국건설기술연구원 Cement concrete making method using micro and macro fiber and the cement concrete, the paving method therewith

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