JPH0987096A - Lipophilic inorganic filler and composite resin composition - Google Patents
Lipophilic inorganic filler and composite resin compositionInfo
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- JPH0987096A JPH0987096A JP24816795A JP24816795A JPH0987096A JP H0987096 A JPH0987096 A JP H0987096A JP 24816795 A JP24816795 A JP 24816795A JP 24816795 A JP24816795 A JP 24816795A JP H0987096 A JPH0987096 A JP H0987096A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、膨潤性珪酸塩の層
間に有機カチオンをインターカレーションさせて親油化
処理をした成形用材料で、合成樹脂への充填材として使
用される親油性無機充填材に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a molding material obtained by intercalating an organic cation between layers of a swelling silicate and subjected to a lipophilic treatment, which is a lipophilic inorganic used as a filler for a synthetic resin. It relates to the filler.
【0002】[0002]
【従来の技術】樹脂組成物の耐熱性や剛性を向上させる
手段として、粘土鉱物を分散させることが行われる。粘
土鉱物の1つであるスメクタイト系の膨潤性珪酸塩は、
親水性でイオン交換作用を有し、バーミキュライトやマ
イカ等の層状珪酸塩よりも電荷密度が低く、層間引力が
弱いので水等の溶媒に対して膨潤しやすいことを特徴と
している。しかし、スメクタイト系の膨潤性珪酸塩を合
成樹脂にそのまま複合化しても、その親水性が合成樹脂
への分散性を低下させるため、複合化による補強効果は
十分に発揮されない。そこで、予め層間に有機物をイン
ターカレーションさせて親油化処理をし、合成樹脂との
親和性を良好にしておくことがなされる。しかしなが
ら、通常のスメクタイト系の膨潤性珪酸塩は、低結晶性
で結晶粒子径が約0.05μmと小さいために、親油化処
理して、合成樹脂中に分散したとしても分散粒子のアス
ペクト比が小さく、樹脂組成物の耐熱性や剛性を十分に
向上させることができなかった。2. Description of the Related Art Clay minerals are dispersed as a means for improving the heat resistance and rigidity of resin compositions. Smectite-based swelling silicate, one of the clay minerals,
It is hydrophilic and has an ion-exchange effect, has a lower charge density than layered silicates such as vermiculite and mica, and has a weak interlayer attraction, so that it is easily swelled in a solvent such as water. However, even if the smectite-based swelling silicate is compounded as it is with the synthetic resin, its hydrophilicity lowers the dispersibility in the synthetic resin, and therefore the reinforcing effect due to the compounding is not sufficiently exerted. Therefore, an organic substance is intercalated between the layers in advance to make it lipophilic to improve the affinity with the synthetic resin. However, ordinary smectite swelling silicates have low crystallinity and a small crystal particle size of about 0.05 μm, so even if they are lipophilicized and dispersed in a synthetic resin, the aspect ratio of the dispersed particles is small. However, the heat resistance and rigidity of the resin composition could not be sufficiently improved.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】土壌学における粘土の
定義は、土壌における最も小さい無機質粒子とされ、国
際土壌学会法によれば、多結晶体として2.0μm以下の
粒子と規定されている(参照:「粘土ハンドブック」第
二版 日本粘土学会編 第1項〜第6項 技報堂出
版)。即ち、このように細かい結晶粒の集合体であるス
メクタイト系の粘土鉱物を親油化処理して合成樹脂への
分散を改良しても、十分に複合強化された複合樹脂組成
物を得ることができなかった。この欠点を改良するため
に、高結晶性の層状化合物が検討されているが、その多
くは電気的に層を引き付ける力が強く(電荷密度が高
い)、十分に層間を膨潤させるためには、イオン交換に
要する有機カチオン量を増量せざるを得ない。しかる
に、多量の有機カチオンは樹脂組成物中でワックス的な
作用を引き起こし、樹脂組成物の耐熱性低下を招くおそ
れがある。[Problems to be Solved by the Invention] The definition of clay in soil science is defined as the smallest inorganic particle in soil, and according to the International Soil Society Law, it is defined as a particle of 2.0 μm or less as a polycrystal ( Reference: “Clay Handbook”, 2nd edition, edited by The Japan Clay Society, Sections 1-6, Gihodo Publishing). That is, even if the smectite-based clay mineral, which is an aggregate of such fine crystal grains, is subjected to lipophilic treatment to improve its dispersion in the synthetic resin, a sufficiently complex-reinforced composite resin composition can be obtained. could not. In order to improve this drawback, highly crystalline layered compounds have been studied, but most of them have a strong electric attraction force (high charge density), and in order to sufficiently swell the layers, There is no choice but to increase the amount of organic cation required for ion exchange. However, a large amount of organic cation may cause a wax-like action in the resin composition, resulting in a decrease in heat resistance of the resin composition.
【0004】すなわち、スメクタイトに類似した構造を
もつ層状珪酸塩を無機充填材として複合体にするとき、
その機能としては、(1)高結晶で充填材として高強度
を有する、(2)アスペクト比を高く保持する、(3)
少量の有機カチオンで層間が開きやすい、という要件が
必要とされる。しかし、このようなスメクタイト構造を
有する高結晶性の膨潤性珪酸塩についての研究はほとん
どなく、有機物インターカレーションの研究にいたって
は、これまで全く行われていないのが現状である。That is, when a layered silicate having a structure similar to smectite is used as an inorganic filler to form a composite,
Its functions include (1) high crystallinity and high strength as a filler, (2) keeping the aspect ratio high, (3)
The requirement is that the layers are easily opened with a small amount of organic cations. However, there is almost no research on highly crystalline swelling silicate having such a smectite structure, and at present, no research on organic intercalation has been carried out.
【0005】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、少ない有機カチオン量で十分な膨潤がなさ
れ、かつアスペクト比の高い親油性無機充填材によっ
て、耐熱性や剛性を向上させた複合樹脂材料を可能なら
しめるものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a composite in which heat resistance and rigidity are improved by a lipophilic inorganic filler which is sufficiently swelled with a small amount of organic cation and has a high aspect ratio. This is what makes resin materials possible.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の親油性無機充填
材は、一般式が下式で表され、単結晶粒子の平均粒子径
が2μm以上で、電荷密度が70〜250Å2/chargeの
スメクタイト構造をもつ膨潤性珪酸塩に、有機カチオン
がインターカレーションされてなることを特徴とするも
のである。 [Aa(XbYc)(Si4-dAld)O10(OH
eF2-e)] 但し、0.2≦a≦0.7、0≦b≦3、0≦c≦2、0
≦d≦4、0≦e≦2であり、Aは層間の交換性金属イ
オンであって、アルカリ金属イオンとアルカリ土類金属
イオンからなる群から選ばれる少なくとも1個のカチオ
ンであり、XとYは、スメクタイト構造内に形成される
八面体内に入るカチオンであって、Xは、Mg、Fe、
Mn、Ni、Zn、Liのうちの少なくとも1つ、Y
は、Al、Fe、Mn、Crのうちの少なくとも1つで
ある。The lipophilic inorganic filler of the present invention has a general formula represented by the following formula, the average particle size of single crystal particles is 2 μm or more, and the charge density is 70 to 250Å 2 / charge. It is characterized in that an organic cation is intercalated into a swelling silicate having a smectite structure. [A a (X b Y c ) (Si 4-d Al d ) O 10 (OH
e F 2-e )] where 0.2 ≤ a ≤ 0.7, 0 ≤ b ≤ 3, 0 ≤ c ≤ 2, 0
≦ d ≦ 4, 0 ≦ e ≦ 2, A is an interlayer exchangeable metal ion, and is at least one cation selected from the group consisting of alkali metal ions and alkaline earth metal ions, and X Y is a cation that enters the octahedron formed in the smectite structure, and X is Mg, Fe,
At least one of Mn, Ni, Zn, Li, Y
Is at least one of Al, Fe, Mn, and Cr.
【0007】請求項2記載の発明は、有機カチオンが、
1級から3級のアミン塩、4級アンモニウム塩、あるい
はアミノ酸塩類であり、膨潤性珪酸塩が、その層間への
有機カチオンのインターカレーションにより疎水化され
ていることを特徴とする請求項1記載の親油性無機充填
材である。According to the invention of claim 2, the organic cation is
A primary to tertiary amine salt, a quaternary ammonium salt, or an amino acid salt, wherein the swelling silicate is hydrophobized by intercalation of an organic cation between the layers. It is the lipophilic inorganic filler described.
【0008】請求項3記載の発明は、膨潤性珪酸塩の層
間にある金属カチオンが有機カチオンとイオン交換さ
れ、そのイオン交換比が0.3〜1.0で、かつ有機カチ
オン量が25〜195ミリ当量/100gであることを特徴
とする請求項1又は2記載の親油性無機充填材である。According to the third aspect of the present invention, the metal cations between the layers of the swelling silicate are ion-exchanged with the organic cations, the ion exchange ratio is 0.3 to 1.0, and the amount of the organic cations is 25 to. The lipophilic inorganic filler according to claim 1 or 2, wherein the content is 195 meq / 100 g.
【0009】本発明の複合樹脂組成物は、本発明の親油
性無機充填材が合成樹脂組成物中に分散されていること
を特徴とするものである。The composite resin composition of the present invention is characterized in that the lipophilic inorganic filler of the present invention is dispersed in a synthetic resin composition.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明で適用される膨潤性珪酸塩
は所謂スメクタイト構造を有するもので、例えば、モン
モリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ボルコ
ンスコアイト、サポナイト、鉄サポナイト、ヘクトライ
ト、ソーコナイト、ステブンサイト等の組成物が挙げら
れる。尚、膨潤性珪酸塩は厳格な意味でスメクタイト構
造を有する必要はなく、基本的な構造としてスメクタイ
ト構造を有し、かつ同様の作用を奏する類似構造のもの
も本発明の膨潤性珪酸塩とみなされることは勿論のこと
である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The swelling silicate applied in the present invention has a so-called smectite structure, and includes, for example, montmorillonite, beidellite, nontronite, volkonskoite, saponite, iron saponite, hectorite, sauconite, Examples include compositions such as stevensite. The swelling silicate need not have a smectite structure in a strict sense, and a swelling silicate having a similar structure having a smectite structure as a basic structure and having a similar action is also considered as the swelling silicate of the present invention. Of course, it will be done.
【0011】さらに本発明での膨潤性珪酸塩は次式を満
たすものが使用される。 [Aa(XbYc)(Si4-dAld)O10(OH
eF2-e)] 但し、0.2≦a≦0.7、0≦b≦3、0≦c≦2、0
≦d≦4、0≦e≦2である。Aは層間の交換性金属イ
オンであって、アルカリ金属イオンとアルカリ土類金属
イオンからなる群から選ばれる少なくとも1個のカチオ
ンである。例えば、Li、Na、K、Be、Mg、Ca
等が挙げられる。XとYは、スメクタイト構造内に形成
される八面体内に入るカチオンであって、Xは、Mg、
Fe、Mn、Ni、Zn、Liのうちの少なくとも1
つ、Yは、Al、Fe、Mn、Crのうちの少なくとも
1つである。Further, the swelling silicate used in the present invention is one which satisfies the following formula. [A a (X b Y c ) (Si 4-d Al d ) O 10 (OH
e F 2-e )] where 0.2 ≤ a ≤ 0.7, 0 ≤ b ≤ 3, 0 ≤ c ≤ 2, 0
≦ d ≦ 4 and 0 ≦ e ≦ 2. A is an interlayer exchangeable metal ion, and is at least one cation selected from the group consisting of alkali metal ions and alkaline earth metal ions. For example, Li, Na, K, Be, Mg, Ca
And the like. X and Y are cations that enter the octahedron formed in the smectite structure, and X is Mg,
At least one of Fe, Mn, Ni, Zn, Li
And Y is at least one of Al, Fe, Mn, and Cr.
【0012】さらに、電荷密度が70〜250Å2/cha
rgeのものが適用される。さらには、70〜200Å2/
chargeであればより好ましい。電荷密度が70Å2/cha
rge未満であると、CECが大きくなり(chargeが大き
くなり)、スメクタイト構造をとらなくなり、250Å
2/chargeよりも大きいとCECが小さくなり、スメク
タイト組成からパイロフィライト組成に近づくので膨潤
性が失われ好ましくない。膨潤性スメクタイト結晶の電
荷密度は、例えば、カラム浸透法(参照:「粘土ハンド
ブック」第二版 日本粘土学会編 第576〜577頁
技報堂出版)や、メチレンブルー吸着法(日本ベント
ナイト工業会標準試験法、JBAS−107−91)等
の方法で層状化合物のカチオン交換容量(CEC)を測
定し、さらに透過型電子顕微鏡での観察から電子線回に
よる構造解析、あるいは粉末X線解析のリーベルト法に
よる構造解析の結果から格子定数を決定し、これらの結
果に基づいて単位格子あたりにある層間イオンの電荷と
して算出される。Further, the charge density is 70 to 250Å 2 / cha
The one of rge is applied. Furthermore, 70-200Å 2 /
More preferable is charge. Charge density is 70Å 2 / cha
When it is less than rge, CEC becomes large (charge becomes large) and the smectite structure is not taken, and 250 Å
When it is larger than 2 / charge, CEC becomes small and the smectite composition approaches the pyrophyllite composition, so that the swelling property is lost, which is not preferable. The charge density of the swellable smectite crystal is, for example, the column permeation method (see: “Clay Handbook”, Second Edition, The Clay Society of Japan, pp. 576-577, Gihodo Publishing Co., Ltd.), the methylene blue adsorption method (Japan Bentonite Industry Association standard test method, The cation exchange capacity (CEC) of the layered compound is measured by a method such as JBAS-107-91), and further the structure is analyzed by electron beam diffraction from the observation with a transmission electron microscope or the structure by the Libert method of powder X-ray analysis. The lattice constant is determined from the result of the analysis, and based on these results, it is calculated as the charge of the interlayer ion per unit lattice.
【0013】さらに、本発明での膨潤性珪酸塩は、その
単結晶粒子の平均粒子径が2μm以上のものが適用され
る。従来一般のスメクタイト結晶での粒子径は約0.0
5μmであり、また上述したように「粘土」といわれる
ものの上限は2μmとされることからも明らかなよう
に、本発明の膨潤性珪酸塩の粒子径は非常に大きいもの
であり、天然には存在しないものである。このように本
発明では、その粒子径が極めて大きいために、アスペク
ト比が大きくなり、これを用いた複合樹脂組成物の耐熱
性や剛性を飛躍的に高めることが可能となる。スメクタ
イト結晶の粒子径を測定する場合、これは非常に微小で
あり、光の波長以下の粒子サイズであり、また、水等の
溶媒によって層間が劈開しやすいという特性を有するの
で、溶媒中での沈降式粒度測定法や光散乱法では正確な
粒子径が測定できないので不適切である。そこで、透過
型電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡で結晶のa,b軸
方向を直接観察し、長短径比によって求める方法が採用
される。このような膨潤性珪酸塩は、例えば、ベルト式
高圧プレス、あるいはピストンシリンダ等の合成装置を
利用して、1000℃以上、3GPa以上という特別な
高温および高圧を用いることにより製造される。「FORM
ATION OF SMECTITECRYSTALS AT HIGH PRESSURES AND TE
MPERATURES (H.Yamada et al.,Clays &Clay Minerals,
42, 674-678(1994))を参照。Further, as the swelling silicate in the present invention, a single crystal particle having an average particle diameter of 2 μm or more is applied. The particle size of conventional smectite crystals is about 0.0
The particle size of the swellable silicate of the present invention is very large, which is 5 μm, and the upper limit of what is called “clay” is 2 μm as described above. It does not exist. As described above, in the present invention, since the particle size is extremely large, the aspect ratio becomes large, and it becomes possible to dramatically improve the heat resistance and rigidity of the composite resin composition using the same. When measuring the particle size of smectite crystals, this is very small, the particle size is less than or equal to the wavelength of light, and since it has the property that the interlayer is easily cleaved by a solvent such as water, The sedimentation type particle size measuring method and the light scattering method are not suitable because an accurate particle size cannot be measured. Therefore, a method of directly observing the a- and b-axis directions of the crystal with a transmission electron microscope and a scanning electron microscope and obtaining the ratio from the major axis to the minor axis is adopted. Such a swelling silicate is produced by using a belt type high pressure press or a synthesizing device such as a piston cylinder at a special high temperature and high pressure of 1000 ° C. or higher and 3 GPa or higher. "FORM
ATION OF SMECTITECRYSTALS AT HIGH PRESSURES AND TE
MPERATURES (H.Yamada et al., Clays & Clay Minerals,
42, 674-678 (1994)).
【0014】本発明の親油性無機充填材は、このような
特異な膨潤性珪酸塩に対して有機カチオンをインターカ
レーションさせることにより得られる。本発明で用いる
有機カチオンとしては、特にその種類としては限定され
ないが、脂肪族第一アミン、脂肪族第二アミン、脂肪族
第3アミン及びこれらの塩化物、脂肪族第四級アンモニ
ウム塩、アミン化合物、アミノ酸誘導体、あるいはホス
ホニウム塩等の正電荷有機化合物等が好ましいが、炭素
数4以上の鎖を少なくとも1本有する四級アンモニウム
塩がさらに好ましい。具体的には、テトラブチルアンモ
ニウムイオン、テトレヘキシルアンモニウムイオン、ジ
ヘキシルジメチルアンモニウムイオン、ジオクチルジメ
チルアンモニウムイオン、ヘキサトリメチルアンモニウ
ムイオン、オクタトリメチルアンモニウムイオン、ドデ
シルトリメチルアンモニウムイオン、ヘキサデシルトリ
メチルアンモニウムイオン、オクタデシルトリメチルア
ンモニウムイオン、ドコセニルトリメチルアンモニウム
イオン、ヘキサデシルアンモニウムイオン、テトラデシ
ルジメチルベンジルアンモニウムイオン、オクタデシル
ジメチルベンジルアンモニウムイオン、ジオレイルジメ
チルアンモニウムイオン、ポリオキシエチレンドデシル
モノメチルアンモニウムイオン、アルキルアミノプロピ
ル四級化物等が挙げられる。The lipophilic inorganic filler of the present invention is obtained by intercalating an organic cation with such a peculiar swelling silicate. The kind of the organic cation used in the present invention is not particularly limited, but it is an aliphatic primary amine, an aliphatic secondary amine, an aliphatic tertiary amine and their chlorides, an aliphatic quaternary ammonium salt, an amine. A compound, an amino acid derivative, or a positively charged organic compound such as a phosphonium salt is preferable, and a quaternary ammonium salt having at least one chain having 4 or more carbon atoms is more preferable. Specifically, tetrabutylammonium ion, tetrehexylammonium ion, dihexyldimethylammonium ion, dioctyldimethylammonium ion, hexatrimethylammonium ion, octatrimethylammonium ion, dodecyltrimethylammonium ion, hexadecyltrimethylammonium ion, octadecyltrimethylammonium ion , Docosenyltrimethylammonium ion, hexadecylammonium ion, tetradecyldimethylbenzylammonium ion, octadecyldimethylbenzylammonium ion, dioleyldimethylammonium ion, polyoxyethylenedodecylmonomethylammonium ion, alkylaminopropyl quaternary compound and the like. .
【0015】この有機カチオンを膨潤性珪酸塩の層間に
インターカレートさせるイオン交換反応は、膨潤性珪酸
塩の粉末を水やアルコール等で十分に膨潤させた後、有
機カチオンを加え、攪拌し、膨潤性スメクタイト結晶の
層間の交換性金属イオンを有機イオンに置換させ、疎水
化(親油化)することによりなされる。親油性無機充填
材としては、その後、洗浄、濾過を繰返し、未置換の有
機カチオンを十分に除去、乾燥して得られる。The ion exchange reaction in which the organic cation is intercalated between the layers of the swelling silicate is performed by sufficiently swelling the powder of the swelling silicate with water, alcohol or the like, adding the organic cation, and stirring the mixture. It is made by substituting the exchangeable metal ions between the layers of the swelling smectite crystal with organic ions to make them hydrophobic (lipophilic). The lipophilic inorganic filler can be obtained by subsequently repeating washing and filtration to sufficiently remove the unsubstituted organic cation and drying.
【0016】このときの有機カチオンの添加量は、層状
珪酸塩単位重量あたりに有する交換性金属イオン量(C
EC)に対する有機カチオン数(当量)のイオン交換比
が0.3〜1.0になるように添加するのが好ましく、ま
たイオン交換比が、0.4〜0.8になるように添加する
ことはさらに好ましい。イオン交換比が0.3未満であ
ると、有機カチオン量が少ないために有機カチオンが均
一に層間にインターカレーションした親油性無機充填材
が得られないので、複合樹脂組成物の物性が安定せず、
1.0よりも高いと有機カチオン量が多くなるので、複
合樹脂組成物中でワックス的作用を引き起こすために耐
熱性を低下させてしまうからである。親油化処理された
無機充填材のイオン交換比は、以下の方法で求めること
ができる。層状珪酸塩100g当たりのカチオン交換容
量(CEC)を予め上記方法にて求めておき、層状珪酸
塩100g当たりに吸着した有機分子当量を示唆熱/熱
天秤測定(TG−DTA)装置等の熱重量測定装置にて
有機物の分解による重量減少から得られる。そのときの
イオン交換比は、次式で示される。The amount of organic cation added at this time is the amount of exchangeable metal ions (C) per unit weight of the layered silicate.
It is preferable to add such that the ion exchange ratio of the number (equivalent) of organic cations to EC) is 0.3 to 1.0, and the ion exchange ratio is 0.4 to 0.8. Is more preferable. If the ion exchange ratio is less than 0.3, a lipophilic inorganic filler in which organic cations are uniformly intercalated between layers cannot be obtained because the amount of organic cations is small, and thus the physical properties of the composite resin composition are stabilized. No
If it is higher than 1.0, the amount of organic cations will increase, so that it will cause a wax-like action in the composite resin composition, thus lowering the heat resistance. The ion exchange ratio of the lipophilically treated inorganic filler can be determined by the following method. The cation exchange capacity (CEC) per 100 g of the layered silicate is obtained in advance by the above method, and the equivalent weight of the organic molecule adsorbed per 100 g of the layered silicate is suggested. Obtained from the weight loss due to the decomposition of organic matter in the measuring device. The ion exchange ratio at that time is shown by the following equation.
【数1】 [Equation 1]
【0017】また、得られた親油性無機充填材における
有機カチオン量は、その無機成分(膨潤性珪酸塩)10
0gに対しての有機カチオン当量で表すと、25〜19
5ミリ当量/100gであることが好ましく、50〜150
ミリ当量/100gであればさらに好ましい。25ミリ当量/
100g未満であると、合成樹脂に分散させたときに良好な
分散性を示さないので、複合樹脂組成物の機械的強度お
よび耐熱性の改善が不十分であり、195ミリ当量/100
gよりも大きいと、有機カチオンが複合樹脂組成物中で
ワックス的な作用を引き起こし、耐熱性を低下させてし
まうので好ましくない。The amount of organic cation in the obtained lipophilic inorganic filler is determined by the amount of the inorganic component (swelling silicate) 10
Expressed as an organic cation equivalent relative to 0 g, it is 25 to 19
It is preferably 5 meq / 100 g, 50 to 150
It is more preferable if it is milliequivalent / 100 g. 25 meq /
If it is less than 100 g, it does not exhibit good dispersibility when dispersed in a synthetic resin, so that the mechanical strength and heat resistance of the composite resin composition are insufficiently improved, and 195 meq / 100
When it is larger than g, the organic cation causes a wax-like action in the composite resin composition and reduces heat resistance, which is not preferable.
【0018】上記本発明の親油性無機充填材は、合成樹
脂組成物中に分散させた複合樹脂組成物として使用に供
される。上記親油化無機充填材を分散させる樹脂組成物
としては、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーが適
用される。例えば、熱可塑性ポリマーとしては、高密度
ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリ
エチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重
合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン
共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−メ
タクリレート共重合体、アイオノマー樹脂等のポリオレ
フィン系樹脂、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリア
ミド11、ポリアミド12、非晶性ポリアミド及びポリ
メタクリルイミド等のポリアミド系樹脂及び又はその共
重合体、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹
脂、ポリスチレン、スチレン−クリロニトリル共重合
体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合
体、ポリアクリロニトリル等のスチレン、アクリロニト
リル系樹脂、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン
−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン−共重合体、ス
チレンエチレンブテン3元共重合体、エチレン酢酸ビニ
ル共重合体、エチレン−メタクリレート共重合体ポリカ
ーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリアセター
ル、ポリサルホン樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ
化ビニルデン等のハロゲン含有樹脂等が挙げられる。こ
れらは、単独あるいは複数の組合わせにポリマーアロイ
であってもよい。また、熱硬化性ポリマーとしては、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂等が挙げ
られる。The lipophilic inorganic filler of the present invention is used as a composite resin composition dispersed in a synthetic resin composition. A thermoplastic polymer and a thermosetting polymer are applied as the resin composition in which the lipophilic inorganic filler is dispersed. For example, as the thermoplastic polymer, high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene copolymer, ethylene-hexene copolymer, ethylene vinyl acetate copolymer Polymers, ethylene-methacrylate copolymers, polyolefin resins such as ionomer resins, polyamide 6, polyamide 66, polyamide 11, polyamide 12, polyamide resins such as amorphous polyamide and polymethacrylimide, and / or copolymers thereof, Polyester resins such as aliphatic polyester, aromatic polyester, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-acrylonitrile Butadiene copolymer, styrene such as polyacrylonitrile, acrylonitrile resin, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene copolymer, ethylene-hexene-copolymer, styrene-ethylenebutene terpolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer Examples thereof include polymers, ethylene-methacrylate copolymer polycarbonates, polyphenylene ethers, polyacetals, polysulfone resins, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, and other halogen-containing resins. These may be a polymer alloy alone or in a combination of plural kinds. Examples of the thermosetting polymer include epoxy resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, melamine resin, urethane resin and urea resin.
【0019】[0019]
【実施例】以下に、本発明の実施例を示すが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these examples.
【0020】まず、以下に示す充填材1〜7を調製し
た。尚、充填材1〜4が本発明の親油性無機充填材に該
当するものであり、中でも充填材1〜3が特に好ましい
とされるものである。First, the following fillers 1 to 7 were prepared. The fillers 1 to 4 correspond to the lipophilic inorganic filler of the present invention, and the fillers 1 to 3 are particularly preferable.
【0021】〔充填材1〕原料として、Na2CO3、A
l2O3、MgO、SiO2を用い、スメクタイト組成で
の配合後、ベルト高圧プレスにて1000℃、3GPa
加圧、20分保持して急冷し、構造式が[Na0.4(Al1.61
Mg0.33)Si4O10(OH)2]の高圧合成モンモリロナイト結晶
を得た。本単結晶粒子の粒子径は、透過型電子顕微鏡観
察によれば、9.5〜80.3μmの粒子径分布を有し、
平均粒子径は18μmであった。CECは100ミリ当
量/100g、電荷密度は140Å2/chargeであった。この
高圧合成モンモリロナイト結晶の50gを蒸留水の入っ
たビーカに浸漬し、約60℃で攪拌しながら、4級アン
モニウム塩であるオクタデシルトリメチルアンモニウム
クロライド(日本油脂(株)製「ニッサンカチオン」)
水溶液を添加し、よく攪拌し、均質な懸濁液に調製し
た。両者の混合比を有機カチオン数/高圧合成モンモリ
ロナイト結晶層間のナトリウムイオン数比が1.0にな
るように調製した。[Filler 1] As a raw material, Na 2 CO 3 , A
l 2 O 3 , MgO, and SiO 2 were used, and after blending with a smectite composition, a belt high pressure press was pressed at 1000 ° C. and 3 GPa.
Pressurized, held for 20 minutes and quenched, the structural formula is [Na 0.4 (Al 1.61
Mg 0.33 ) Si 4 O 10 (OH) 2 ] high pressure synthetic montmorillonite crystals were obtained. According to a transmission electron microscope observation, the particle size of the present single crystal particles has a particle size distribution of 9.5 to 80.3 μm,
The average particle size was 18 μm. The CEC was 100 meq / 100 g, and the charge density was 140Å 2 / charge. 50 g of this high-pressure synthetic montmorillonite crystal was dipped in a beaker containing distilled water and stirred at about 60 ° C. while being quaternary ammonium salt octadecyltrimethylammonium chloride (Nippon Oil & Fat Co., Ltd. “Nissan cation”).
Aqueous solution was added and stirred well to prepare a homogeneous suspension. The mixing ratio of both was adjusted so that the ratio of the number of organic cations / the number of sodium ions between the high-pressure synthetic montmorillonite crystal layers was 1.0.
【0022】この懸濁液を洗浄、遠心分離、凍結乾燥後
粉砕して層間化合物として使用した。インターカレーシ
ョンの確認の為、X線解析装置(理学、RINT200
0)を用いて粉末X線回析法による膨潤性珪酸塩の底面
間隔d(001)の測定、さらに層間金属カチオンと4
級アンモニウム塩のイオン交換比の確認のため、示唆熱
/熱天秤測定(理学、TAS200)を用い、熱重量測
定を行った。この粉末X線回析の測定では、オクタデシ
ルトリメチルアンモニウムクロライドのインターカレー
ションによって膨潤性珪酸塩の底面間隔が10Åから3
7Åに増加することが確認された。また、層間の金属カ
チオンと有機カチオンのイオン交換比を確認するため
に、熱重量測定を行った。その結果、イオン交換比は
0.7で、オクタデシルトリメチルアンモニウム量は、
膨潤性珪酸塩の無機成分に対して70ミリ当量/100gで
あった。以上の結果をまとめて表1に示す。This suspension was washed, centrifuged, freeze-dried and then pulverized to be used as an intercalation compound. X-ray analyzer (Science, RINT200) for confirmation of intercalation
0) was used to measure the bottom spacing d (001) of the swelling silicate by the powder X-ray diffraction method.
In order to confirm the ion exchange ratio of the quaternary ammonium salt, thermogravimetric measurement was performed using a suggestive heat / thermobalance measurement (Rigaku, TAS200). In the powder X-ray diffraction measurement, the bottom spacing of the swelling silicate was 10Å to 3 due to the intercalation of octadecyltrimethylammonium chloride.
It was confirmed to increase to 7Å. Further, thermogravimetric measurement was performed to confirm the ion exchange ratio between the metal cation and the organic cation between the layers. As a result, the ion exchange ratio was 0.7 and the amount of octadecyltrimethylammonium was
It was 70 meq / 100 g with respect to the inorganic component of the swelling silicate. The above results are summarized in Table 1.
【0023】〔充填材2〕充填材1において、有機カチ
オンとして、テトラブチルアンモニウムクロライドを層
間にインターカレーションさせた。[Filler 2] In Filler 1, tetrabutylammonium chloride as an organic cation was intercalated between layers.
【0024】〔充填材3〕充填材1において、膨潤性珪
酸塩を分散した水溶液中に有機カチオン量の添加量を2
00ミリ当量/100gにして親油性無機充填材を調製し
た。[Filler 3] In the filler 1, the amount of organic cation added is 2 in the aqueous solution in which the swelling silicate is dispersed.
A lipophilic inorganic filler was prepared with a volume of 00 meq / 100 g.
【0025】〔充填材4〕充填材1において膨潤性珪酸
塩を分散した水溶液中に有機カチオン量を10ミリ当量
/100g添加して親油性無機充填材を調製した。[Filler 4] The amount of organic cation is 10 milliequivalent in the aqueous solution in which the swelling silicate is dispersed in the filler 1.
/ 100 g was added to prepare a lipophilic inorganic filler.
【0026】〔充填材5〕充填材1において、層状珪酸
塩として結晶粒子径が0.2μm未満で、CECが約90
meq/100g、電荷密度が140Å2/chargeで、構造式が
[Na0.33(Al1.67Mg0.33)(Si4O10)OH2]で示される天然
モンモリロナイト(クニミネ工業(クニピアF))を用
いて充填材1と同様の処理を行った。[Filler 5] In Filler 1, the layered silicate has a crystal grain size of less than 0.2 μm and a CEC of about 90.
Using natural montmorillonite (Kunimine industry (Kunipia F)) with meq / 100g, charge density of 140Å 2 / charge and structural formula of [Na 0.33 (Al 1.67 Mg 0.33 ) (Si 4 O 10 ) OH 2 ]. The same treatment as that for the filler 1 was performed.
【0027】〔充填材6〕充填材1において、膨潤性珪
酸塩として平均結晶粒子径が約12μmで、CECが約
234ミリ当量/100g、電荷密度が49Å2/chargeで、
構造式が[NaMg2.5(Si4O10)F2]で示されるフッ素型四
ケイ素雲母(トピー工業「DP−DM」)を用いて充填
材1と同様の処理を行った。[Filler 6] In the filler 1, the swelling silicate has an average crystal particle diameter of about 12 μm, a CEC of about 234 meq / 100 g, and a charge density of 49Å 2 / charge.
A treatment similar to that of the filler 1 was performed using a fluorine-type tetrasilicon mica (Topy Industry “DP-DM”) having a structural formula of [NaMg 2.5 (Si 4 O 10 ) F 2 ].
【0028】〔充填材7〕充填材6に用いた膨潤性珪酸
塩を粉砕して平均粒子径を1.3μmにしたのものを用い
て充填材1と同様の処理を行った。[Filler 7] The swelling silicate used as the filler 6 was pulverized to have an average particle diameter of 1.3 μm, and the same treatment as that of the filler 1 was performed.
【0029】[0029]
【表1】 [Table 1]
【0030】上記各充填材を用いて以下に示す各複合樹
脂組成物を調製し、得られた複合樹脂組成物から、AS
TM規格に準じ、曲げ弾性率及び熱変形試験用金型によ
るプレス成形によって試験片を作製した。得られた複合
材料の曲げ弾性率(kg/cm2)、Izod衝撃試験(kg・cm
/cm2:23℃)、熱変形温度(℃)を測定した。測定
結果を表2に示した。尚、曲げ弾性率はASTM D7
90(乾燥状態、23℃、2.5mm/min)に準じて測定
した。Izod衝撃試験ASTM D256(乾燥状態、2
3℃)に準じて測定した。また、熱変形温度は、AST
M D648に従って行ったもので、0.0464kg/m
m2(66psi)のファイバストレスが作用するように、
試験片の中央部に5分間荷重をかけ、2±0.2℃/min
の速さで昇温して測定した。Each composite resin composition shown below was prepared using each of the above-mentioned fillers, and AS was prepared from the composite resin composition thus obtained.
According to the TM standard, a test piece was prepared by press molding with a bending elastic modulus and thermal deformation test die. Flexural modulus (kg / cm 2 ) of the obtained composite material, Izod impact test (kg · cm
/ Cm 2 : 23 ° C) and the heat distortion temperature (° C) were measured. The measurement results are shown in Table 2. The flexural modulus is ASTM D7
90 (dry state, 23 ° C., 2.5 mm / min). Izod impact test ASTM D256 (dry state, 2
(3 ° C). The heat distortion temperature is AST
According to MD648, 0.0464kg / m
As the fiber stress of m 2 (66 psi) acts,
A load is applied to the center of the test piece for 5 minutes, 2 ± 0.2 ° C / min
The temperature was raised at the rate of.
【0031】〔実施例1〕上記調製した充填材1の親油
性無機充填材と合成樹脂とを混練した。合成樹脂として
は、熱可塑性樹脂である、溶融粘度(温度:250℃、
剪断速度:100sec-1の条件でフローテスタにて測
定)が10000poiseのポリアミド6(三菱エンジニ
アリングプラスチックス(株)製「ノバミッド」)を用
いた。このポリアミド6の95重量%に上記親油性無機
充填材を6.1重量%(内、膨潤性珪酸塩成分:5.0重
量%)配合して、ヘンシェルミキサで予めドライブレン
ドし、二軸押出機(東洋精機(株)製「ラボプラストミ
ル」)にて260℃で加熱、混練し、複合樹脂組成物を
得た。Example 1 The lipophilic inorganic filler of the filler 1 prepared above and a synthetic resin were kneaded. The synthetic resin is a thermoplastic resin and has a melt viscosity (temperature: 250 ° C.,
A polyamide 6 (“Novamid” manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd.) having a shear rate of 100 sec −1 (measured by a flow tester) of 10,000 poise was used. To 95% by weight of this polyamide 6, 6.1% by weight (inclusive, swelling silicate component: 5.0% by weight) of the above lipophilic inorganic filler was added, dry blended beforehand with a Henschel mixer, and twin screw extrusion. The mixture was heated and kneaded at 260 ° C. with a machine (“Laboplast Mill” manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) to obtain a composite resin composition.
【0032】〔実施例2〕充填材2の6.1重量%とポ
リアミド6を95重量%を配合、混練し、実施例1と同
様の処理、評価を行った。 〔実施例3〕充填材1とメルトフローレート(MFR、
JIS K6758に従い、荷重2.16kg、温度230℃にて測
定)38g/10分、CE/M15%のポリプロピレンブロ
ックコポリマー(昭和電工(株)製「ショウアロマーM
K810」)を用いて、実施例1と同様の処理、評価を
行った。Example 2 6.1 wt% of the filler 2 and 95 wt% of polyamide 6 were mixed and kneaded, and the same treatment and evaluation as in Example 1 were performed. [Example 3] Filler 1 and melt flow rate (MFR,
According to JIS K6758, load 2.16 kg, temperature 230 ° C) 38 g / 10 min, C E / M 15% polypropylene block copolymer (Showa Denko Mfg. "Show Allomer M
K810 ") was used to perform the same treatment and evaluation as in Example 1.
【0033】〔実施例4〕充填材3を用いたこと以外は
実施例1と同様の処理、評価を行った。 〔実施例5〕充填材4を用いたこと以外は実施例1と同
様の処理、評価を行った。Example 4 The same treatment and evaluation as in Example 1 were carried out except that the filler 3 was used. [Example 5] The same treatment and evaluation as in Example 1 were carried out except that the filler 4 was used.
【0034】〔比較例1〕充填材5を用いたこと以外は
実施例1と同様の処理、評価を行った。 〔比較例2〕充填材5の親油性無機充填材と実施例3で
用いたポリプロピレンを用いて同様の処理、評価を行っ
た。 〔比較例3〕充填材6を用いたこと以外は実施例1と同
様の処理、評価を行った。 〔比較例4〕充填材7を用いたいこと以外は実施例1と
同様の処理、評価を行った。Comparative Example 1 The same treatment and evaluation as in Example 1 were carried out except that the filler 5 was used. [Comparative Example 2] The same treatment and evaluation were performed using the lipophilic inorganic filler as the filler 5 and the polypropylene used in Example 3. [Comparative Example 3] The same treatment and evaluation as in Example 1 were carried out except that the filler 6 was used. [Comparative Example 4] The same treatment and evaluation as in Example 1 were carried out except that the filler 7 was used.
【0035】[0035]
【表2】 [Table 2]
【0036】表2から、本実施例に用いた親油性無機充
填材は、比較例の親油性無機充填材に比較して、曲げ弾
性率、Izod衝撃強度、熱変形温度に優れている複合樹脂
組成物を可能ならしめていることがわかる。From Table 2, the lipophilic inorganic filler used in this example is a composite resin which is superior in flexural modulus, Izod impact strength and heat distortion temperature to the lipophilic inorganic filler of the comparative example. It can be seen that the composition makes possible.
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明の親油性無機充填材であると、合
成樹脂組成物中に分散させると、少量の有機カチオンで
も分散性がよく、しかもアスペクト比を増大させること
ができるので、高い剛性及び耐熱性と優れた耐衝撃性を
有する複合樹脂組成物を実現することができる。The lipophilic inorganic filler of the present invention, when dispersed in a synthetic resin composition, has good dispersibility even with a small amount of organic cations and can increase the aspect ratio. Further, a composite resin composition having heat resistance and excellent impact resistance can be realized.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 堅志 神奈川県川崎市川崎区千鳥町3−2 昭和 電工株式会社川崎樹脂研究所内 (72)発明者 細川 輝夫 神奈川県川崎市川崎区千鳥町3−2 昭和 電工株式会社川崎樹脂研究所内 (72)発明者 井上 浩文 神奈川県川崎市川崎区千鳥町3−2 昭和 電工株式会社川崎樹脂研究所内 (72)発明者 茂木 義博 神奈川県川崎市川崎区千鳥町3−2 昭和 電工株式会社川崎樹脂研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenshi Tamura 3-2 Chidori-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Kawasaki Resin Research Laboratory, Showa Denko KK (72) Teruo Hosokawa 3 Chidori-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa -2 Showa Denko KK Kawasaki Resin Research Laboratory (72) Inventor Hirofumi Inoue 3-2 Chidori-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Showa Denko Corporation Kawasaki Resin Research Laboratory (72) Inventor Yoshihiro Mogi Chidori, Kawasaki-shi, Kanagawa 3-2 Machi Showa Denko Co., Ltd. Kawasaki Resin Research Laboratory
Claims (4)
均粒子径が2μm以上で、電荷密度が70〜250Å2/
chargeのスメクタイト構造をもつ膨潤性珪酸塩に、有機
カチオンがインターカレーションされてなることを特徴
とする親油性無機充填材。 [Aa(XbYc)(Si4-dAld)O10(OH
eF2-e)] 但し、0.2≦a≦0.7、0≦b≦3、0≦c≦2、0
≦d≦4、0≦e≦2であり、 Aは層間の交換性金属イオンであって、アルカリ金属イ
オンとアルカリ土類金属イオンからなる群から選ばれる
少なくとも1個のカチオンであり、 XとYは、スメクタイト構造内に形成される八面体内に
入るカチオンであって、Xは、Mg、Fe、Mn、N
i、Zn、Liのうちの少なくとも1つ、Yは、Al、
Fe、Mn、Crのうちの少なくとも1つである。1. The general formula is represented by the following formula, the average particle size of single crystal particles is 2 μm or more, and the charge density is 70 to 250Å 2 /
A lipophilic inorganic filler comprising an organic cation intercalated into a swelling silicate having a charge smectite structure. [A a (X b Y c ) (Si 4-d Al d ) O 10 (OH
e F 2-e )] where 0.2 ≤ a ≤ 0.7, 0 ≤ b ≤ 3, 0 ≤ c ≤ 2, 0
≦ d ≦ 4, 0 ≦ e ≦ 2, A is an interlayer exchangeable metal ion, and is at least one cation selected from the group consisting of alkali metal ions and alkaline earth metal ions, and X Y is a cation that enters the octahedron formed in the smectite structure, and X is Mg, Fe, Mn, N.
At least one of i, Zn, and Li, Y is Al,
It is at least one of Fe, Mn, and Cr.
塩、4級アンモニウム塩、あるいはアミノ酸塩類であ
り、 膨潤性珪酸塩が、その層間への有機カチオンのインター
カレーションにより疎水化されていることを特徴とする
請求項1記載の親油性無機充填材。2. The organic cation is a primary to tertiary amine salt, quaternary ammonium salt, or amino acid salt, and the swelling silicate is hydrophobized by intercalation of the organic cation between the layers. The lipophilic inorganic filler according to claim 1, wherein
が有機カチオンとイオン交換され、そのイオン交換比が
0.3〜1.0で、かつ有機カチオン量が25〜195ミ
リ当量/100gであることを特徴とする請求項1又は2記
載の親油性無機充填材。3. The metal cations between the swelling silicate layers are ion-exchanged with organic cations, the ion exchange ratio is 0.3 to 1.0, and the amount of organic cations is 25 to 195 meq / 100 g. The lipophilic inorganic filler according to claim 1 or 2, characterized in that it is present.
樹脂組成物中に分散されていることを特徴とする複合樹
脂組成物。4. A composite resin composition, wherein the lipophilic inorganic filler according to claim 1 is dispersed in a synthetic resin composition.
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