JPH10310695A - 導電性ポリフェニレンエーテル−ポリアミド組成物並びにその製造方法 - Google Patents
導電性ポリフェニレンエーテル−ポリアミド組成物並びにその製造方法Info
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Abstract
−ポリアミドブレンドの提供。 【解決手段】 最初の段階において、ポリフェニレンエ
ーテル、耐衝撃性改良剤としての不飽和ポリマー及び官
能化剤化合物を、任意にはポリアミドの一部と共に、溶
融ブレンディングし、次いで、残りのポリアミド及び揮
発物含量の低い導電性カーボンブラックと溶融ブレンデ
ィングする。ポリアミド−6とポリアミド−66の混合
物のようなポリアミド混合物が用いられる。
Description
並びにその製造方法に関する。より具体的には、本発明
は延性でしかも塗料付着性に優れた導電性ブレンドの製
造に関する。
ブレンドは現在自動車外板部材のような物品の製造に広
く使われている。該ブレンドのこうした分野での使用
は、温度安定性及び耐衝撃性を始めとするポリフェニレ
ンエーテルの優れた特性と耐溶剤性を始めとするポリア
ミドの優れた特性との組合せにより、とりわけ好都合で
ある。かなり低い最小閾値を上回る割合のポリアミドを
含むポリフェニレンエーテルブレンドは特殊な相溶化段
階を講じなければ非相溶性であることが知られており、
したがってかかるブレンドは適当な相溶化化合物を添加
して製造するのが普通である。
も周知である。近年、その簡便さと環境面での利点、特
に揮発物の放出量を最小限にできることから、塗料の粉
体静電塗装法が一段と広く使用されるようになってい
る。粉体塗装をうまく行うには、樹脂製品が比較的高い
表面導電性を有していることが必要とされる。米国特許
第5484838号には、ポリマーブレンドに導電性カ
ーボンブラックを導入することによって熱伝導率を上昇
させる方法が記載されている。同様に、特開平2−20
1811号公報には、ポリフェニレンエーテル−ポリア
ミド組成物中、特にそのポリアミド連続相中に、導電性
カーボンブラックを導入することが記載されている。か
かるポリフェニレンエーテル−ポリアミド組成物のその
他の成分は普通は耐衝撃性改良剤であり、大抵はスチレ
ンとブタジエンやイソプレンのようなジエンとのブロッ
ク共重合体であり、該ブロック共重合体は後で水素添加
したものでもよい。上記公報に記載の通り、上記導電性
組成物は、最初にカーボンブラックをポリアミドとブレ
ンディングし、次いでポリフェニレンエーテル、耐衝撃
性改良剤及び相溶化剤を(任意にはポリスチレンと共
に)導入することによって製造される。
の公知の方法では、第一段階でポリフェニレンエーテ
ル、相溶化剤及び耐衝撃性改良剤を混ぜ合わせ、次にポ
リアミドとカーボンブラックを個別に(典型的には押出
機の一連の下流添加口から)添加する。この方法は、カ
ーボンブラックの添加に先立って相溶化ポリフェニレン
エーテル−ポリアミドブレンドが形成され、ブレンドの
形態(morphology)が改善されるという利点をもつ。
して延性が低い、換言すれば脆い、という特徴をもつこ
とが判明した。さらに、かかるブレンドに対する静電塗
装塗料の付着性にバラツキがみられる。欧州などで使わ
れている塗料と米国で使われている塗料では、前者が樹
脂ブレンド表面に一様に高い付着性を有しているのに対
して後者では有していないという点で、化学的差異が認
められる。
れかつ多種多様な静電塗装塗料に対する付着性の改善さ
れた導電性ポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレン
ドを提供することが重要である。
ンド及びその製造方法を提供する。この樹脂ブレンドは
所望通り高い延性を有していて、世界の多くの地域で使
われているものを始め多種多様な静電粉体塗膜に優れた
付着性をもつ。かかる樹脂ブレンドは押出機のような溶
融ブレンディング装置に1回通すことで製造し得る。
性樹脂組成物を製造するための方法に関するものであ
り、当該方法は I.(A)ポリフェニレンエーテル樹脂、(B)エチレン性
不飽和構造単位を40重量%以上含んでなる1種類以上
の耐衝撃性改良剤ポリマー、及び(C)溶融状態において
ポリフェニレンエーテル及びポリアミドと反応し得る非
高分子系官能化剤化合物の有効量、を溶融ブレンディン
グして、第一の樹脂ブレンドを形成する段階、及び II.第一の樹脂ブレンドを、(D)(i)次式の構造単位:
を20重量%以上と、その残余をなす(ii)次式の構造単
位:
基である)から基本的になる1種類以上のポリアミドを
含んでなるポリアミド組成物、ただし、この段階で導入
される上記ポリアミドは微粒の形態にある、及び(E)揮
発物含量1.0重量%未満の導電性カーボンブラックの
有効量と溶融ブレンディングして、ポリアミドを連続相
として、ポリフェニレンエーテル、耐衝撃性改良剤ポリ
マー及びカーボンブラックを1又はそれ以上の分散相と
して含んでなる最終樹脂ブレンドであって、体電気抵抗
率(bulk electrical resistivity) が200kΩ・cm
以下で、落錘衝撃試験において23℃における全エネル
ギーが48J以上で完全脆性破壊以外の破壊モードであ
り、しかも最終樹脂ブレンドにおける試薬(D)と試薬
(A)、(B)及び(C)の合計量との重量比が約0.75以
上である最終樹脂ブレンドを形成する段階を含んでな
る。
造された導電性ポリフェニレンエーテル−ポリアミド組
成物である。
用されるポリフェニレンエーテル(「試薬」という用語
は本明細書中では該物質の関与する化学反応が実際に起
こるか否かとは無関係に用いられる)は、次式の構造単
位を複数含んでなる。
にハロゲン、第一又は第二低級アルキル(すなわち炭素
原子数7以下のアルキル)、フェニル、ハロアルキル、
アミノアルキル、炭化水素オキシ、或いは2以上の炭素
原子によってハロゲン原子と酸素原子とが隔てられてい
るハロ炭化水素オキシ基であり、各Q2 は独立に水素、
ハロゲン、第一又は第二低級アルキル、フェニル、ハロ
アルキル、炭化水素オキシ或いはQ1 について上記で定
義した通りのハロ炭化水素オキシである。大抵の場合、
各Q1 はアルキル又はフェニル、特にC1-4 アルキル基
であり、各Q2は水素である。
びコポリマー形ポリフェニレンエーテルのいずれも本発
明において使用し得る。好ましいホモポリマーは2,6
−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル単位を含むも
のである。好適なコポリマーには、かかる単位を(例え
ば)2,3,6−トリメチル−1,4−フェニレンエー
テル単位と共に含むランダムコポリマーがある。その
他、ポリフェニレンエーテルにビニル単量体又はポリス
チレンやエラストマーのようなポリマーをグラフトして
得られる部分を含んだポリフェニレンエーテル、並びに
低分子量ポリカーボネートやキノンや複素環式化合物や
ホルマールのようなカップリング剤を公知の方法で2本
のポリフェニレンエーテル鎖のヒドロキシ基と反応させ
てさらに高分子量のポリマーとしたカップリング化ポリ
フェニレンエーテル(ただし、実質量の遊離OH基が残
存していることを条件とする)も包含される。
ロホルム中で測定して、約0.25dl/gを超える極
限粘度数を有し、大抵は約0.25〜0.6dl/gの
範囲内、特に0.4〜0.6dl/gの範囲内の極限粘
度数を有する。ポリフェニレンエーテルは通例2,6−
キシレノールや2,3,6−トリメチルフェノールのよ
うな少なくとも1種類のモノヒドロキシ芳香族化合物の
酸化カップリングによって製造される。かかる酸化カッ
プリングには一般に触媒系が使用され、触媒系は通例、
銅、マンガン又はコバルト化合物のような少なくとも1
種類の重金属化合物を通常は他の各種の物質と組合せた
状態で含んでいる。
レンエーテルは、少なくとも1つのアミノアルキル含有
末端基を有する分子を含んでなるものである。アミノア
ルキル基は通例ヒドロキシ基に対してオルト位に位置す
る。かかる末端基を含んだ生成物は、ジ−n−ブチルア
ミンやジメチルアミンのような適当な第一又は第二モノ
アミンを酸化カップリング反応混合物の構成成分の一つ
として導入することによって得ることができる。同じく
しばしば存在しているのが4−ヒドロキシビフェニル末
端基であり、かかる末端基は、副生物のジフェノキノン
が特に銅−ハライド−第二又は第三アミン系に存在して
いるような反応混合物から典型的に得られる。実質的な
割合のポリマー分子(通例ポリマーの約90重量%にも
達するポリマー分子)が上記のアミノアルキル含有末端
基及び4−ヒドロキシビフェニル末端基の少なくともい
ずれかを含み得る。
が、本発明で使用し得るポリフェニレンエーテルには、
構造単位及び副次的な化学的特徴の変化とは無関係に、
現在公知のすべてのポリフェニレンエーテルが包含され
る。試薬(B)の耐衝撃性改良剤ポリマーは、ポリフェニ
レンエーテル−ポリアミドブレンドの衝撃強さを改善す
ることが知られているポリマーで、エチレン性不飽和構
造単位(すなわち、ポリマー鎖中エチレン性不飽和炭素
−炭素結合を含む単位)を40重量%以上、好ましくは
60重量%含んでなるものであれば、どんなものでもよ
い。かかる単位はブタジエンやイソプレンのようなジエ
ンから誘導されることが最も多い。好適なポリマーの例
は、耐衝撃性ポリスチレン;ポリイソプレンやポリブタ
ジエンのようなポリジエン;ジエン構造単位が完全には
水素添加されていないジブロック及びトリブロックコポ
リマーを始めとするスチレン−ジエンブロックポリマ
ー;カルボン酸基又はその官能性誘導体基(無水物基、
エステル基、アミド基又はイミド基など)をもつ剛性シ
ェルと不飽和ゴム状コアとを有するコア−シェルポリマ
ーである。好ましい耐衝撃性改良剤は、カルボン酸基も
その官能性誘導体基も含まないものであり、特に上述の
スチレン−ジエンブロックコポリマーである。
ェニレンエーテル及び/又はポリアミドと反応して共重
合形分子を形成し得る官能基を(普通少なくとも2つ)
有する幾つかの公知の非高分子系化合物のいずれでもよ
い。かかる官能基には、カルボン酸基、酸無水物基、ア
ミド基、エステル基、オルトエステル基、エポキシド
基、オレフィン基、ハロトリアジン基、ホスフェート
基、ヒドロキシ基及びアミノ基が包含される。好ましく
は、成分(C)は成分(A)及び成分(D)のいずれとも反応
し得る基を少なくとも1つ含有する。例示的な官能性化
合物としては、無水マレイン酸、フマル酸、クエン酸及
びグリシジルメタクリレートがあるが、クエン酸が好ま
しいことが多い。
ド−6(すなわち、ポリ(ε−アミノカプロアミド))
又はそれとポリアミド−66(すなわち、ポリ(ヘキサ
メチレンアジパミド))との混合物である。このポリア
ミド組成物は20重量%以上、好ましくは25〜60重
量%のポリアミド−6を含んでなり、その存在はカーボ
ンブラックの配合に起因する延性の低下をある程度補う
のに必要である。その他の点では、ポリアミドの性状は
さほど重要でないと考えられる。その例示的な相対粘度
及びアミン末端基濃度はそれぞれ約25〜60及び35
〜130μeq/gである。
の導電性カーボンブラックである。これは好ましくは約
900m2/g以上、最も好ましくは約1100m2/g以
上の表面積を有する。市販品として入手し得る好適なカ
ーボンブラックには、アクゾ・ケミカルズ社(Akzo Chem
icals)製のKetjen EC600JDがある。その
他の有用な導電性材料には、ハイパーイオン・カタリス
ト(Hyperion Catalyst) から入手可能なもののような炭
素フィブリルがある。
び(C)を溶融ブレンディングすることである。回分式で
も連続式でも、どんな溶融ブレンディング法も使用し得
る。大抵は、一軸又は二軸押出機を用いての押出操作を
用いるのが好ましく、上記試薬は押出機の供給口を通し
て導入される。試薬(A)、(B)及び(D)の割合は、最終
樹脂ブレンド中の試薬(D)の試薬(A)と(B)の合計量に
対する重量比が約0.7以上、好ましくは約0.9〜
1.25となるものである。大抵は試薬(B)は最終樹脂
組成物の約5〜20%、試薬(C)は約0.5〜2.0%
をなす。
される物質は、最終樹脂ブレンドの1又はそれ以上の分
散相を最終的に形成するものである。段階Iで形成され
る第一の樹脂ブレンドに、試薬(D)全体の約80%以
下、好ましくは約65%以下をなす第一部分を導入する
ことも本発明の範囲に属し、しかも好ましいことが多
い。このような試薬(D)の第一部分を含有させることの
一つの効果は、試薬(D)の第一部分が存在していないと
ブレンディング温度で分解してしまう可能性のある試薬
(B)の熱安定性が至適化されることである。
(E)及び残りの試薬(D)を含めた残余の成分と溶融ブレ
ンディングする。試薬(E)は粉体として導入してもよい
が、試薬(D)の第二部分の一部に濃縮物として導入する
のが好都合であることが多く、該濃縮物は通例約10〜
25重量%の試薬(E)を含んでなる。使用する試薬(E)
の量は組成物に望ましい導電性を賦与するのに必要な量
であり、大抵は最終樹脂ブレンド100部当たり約1.
5〜5.0部(phr)、好ましくは約2.0〜3.0
部(phr)の範囲内にある。
る試薬(D)と試薬(A)、(B)及び(C)の合計量との重量
比が約0.75以上となるように調整される。大抵は、
該重量比は0.75〜1.1の範囲内である。試薬(D)
の段階IIで導入される部分が微粒の形態にある(すなわ
ちペレットではなく粉体である)ことが、特に試薬(D)
と試薬(E)が別々に導入されるときには、重要である。
これを行わないと、概して非常に導電性の低い組成物が
生じる。
レンドにその他の材料を導入してもよい。かかる材料に
は、ポリアミド又は組成物全体のための安定剤がある。
典型的なブレンディング設定温度は約250〜300℃
である。押出に際して真空ベントを使ってもよい。本発
明の方法は優れた延性と高い導電性をもつ組成物を確実
に製造できるので特に有益である。特に、体電気抵抗率
が200kΩ・cm以下、通常100kΩ・cm以下
で、落錘衝撃試験において23℃における全エネルギー
が少なくとも48J、通常50J以上であると同時に、
完全に脆性であるよりは優れた延性特性をもつのが本発
明の組成物の典型的特徴である。
分率はすべて重量基準である。使用したポリフェニレン
エーテルは極限粘度数(クロロホルム中25℃)が0.
46dl/gのポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェ
ニレンエーテル)であった。耐衝撃性改良剤は約30%
のスチレン単位を含んでなるスチレン−ブチレン−スチ
レントリブロックコポリマーであった。使用したポリア
ミド−6種は相対粘度約40でアミン末端基濃度が88
〜120meq/gのものであった。
機での押出によって相溶化ポリフェニレンエーテル−ポ
リアミドブレンドを製造した。各々の押出機は上流供給
口と下流供給口を備えており、上流供給口は常圧ベント
し、下流供給口は真空ベントした。
剤、クエン酸、及びポリアミド−6の一部は上流供給口
から導入し、カーボンブラック及び残余のポリアミド並
びに表I、表II及び表III に示す幾つかの特定の例では
微量の滑剤/緻密化剤を下流で導入した。少量の安定化
剤もブレンドに配合したが、これらの安定化剤及び滑剤
/緻密化剤がブレンドの延性もしくは導電性に何の影響
もないことは経験の示すところである。押出温度は27
5〜293℃の範囲内にあった。
ッチ付きアイゾット衝撃強さ(ASTM D256
法)、落錘(ダイナタップ)衝撃強さ(ASTM D3
763法)及び引張伸びを求めた。落錘衝撃試験におけ
る破壊モードは完全脆性(1)から完全延性(5)まで
である。体電気抵抗率試験は、試験片の両端を折り取っ
た後の引張試験標本の一部で行った。両端を導電性塗料
でペイントし、マルチメーターで抵抗を測定し、標本の
面積と長さの商を掛けることによって体抵抗率に換算し
た。
IIに示す。表III は各種対照試料の結果を示しており、
これらの対照試料はカーボンブラックの存在の有無、ポ
リアミド−6の存在の有無、連続相と分散相の重量比、
下流で導入したポリアミドの物理的状態並びにカーボン
ブラックの割合及び導入順序などのパラメーターにおい
て本発明とは異なる。衝撃試験の結果はヤード・ポンド
単位系で測定し、メートル単位系に換算した。
望ましい物理的及び電気的性質又はそれに近い性質を有
していること、並びに多くが好ましい性質を有している
ことが明らかであろう。表III に示す対照試料の結果か
ら幾つかの結論を導くことができる。まず、カーボンブ
ラックの存在しない対照例1及び2は優れた物理的性質
を有していた。一方、色々な試薬の割合を有するがポリ
アミド−6を全く含んでいない対照例3及び5は望まし
い体抵抗率を有していたが、延性に劣っていた。ポリア
ミド−6全部をペレットとして下流で導入した対照例4
は甚だ高い体抵抗率を有していた。同じ性質は、カーボ
ンブラックの割合も比較的低い対照例6、並びにカーボ
ンブラックを上流で導入した対照例7及び8においても
みられる。
料で粉体塗装した。塗料は樹脂に良好に付着した。不飽
和耐衝撃性改良剤の代わりに、完全に水素添加して飽和
した以外は同様の構造をもつポリマー混合物を用いた対
照試料では、塗料付着性が非常に悪かった。
Claims (8)
- 【請求項1】 導電性樹脂組成物を製造するための方法
であって、当該方法が I.(A)ポリフェニレンエーテル樹脂、 (B)エチレン性不飽和構造単位を40重量%以上含んで
なる1種類以上の耐衝撃性改良剤ポリマー、及び (C)溶融状態においてポリフェニレンエーテル及びポリ
アミドと反応し得る非高分子系官能化剤化合物の有効
量、を溶融ブレンディングして、第一の樹脂ブレンドを
形成する段階、及び II.第一の樹脂ブレンドを、 (D)(i)次式の構造単位: 【化1】 から基本的になる1種類以上のポリアミドを20重量%
以上と、その残余をなす (ii)次式の構造単位: 【化2】 (ただし、R1 〜R3 の各々はアルキレン基である)か
ら基本的になる1種類以上のポリアミドを含んでなるポ
リアミド組成物、ただし、この段階で導入される上記ポ
リアミドは微粒の形態にある、及び (E)揮発物含量1.0重量%未満の導電性カーボンブラ
ックの有効量と溶融ブレンディングして、ポリアミドを
連続相として、ポリフェニレンエーテル、耐衝撃性改良
剤ポリマー及びカーボンブラックを1又はそれ以上の分
散相として含んでなる最終樹脂ブレンドであって、体電
気抵抗率が200kΩ・cm以下で、落錘衝撃試験にお
いて23℃における全エネルギーが48J以上で完全脆
性破壊以外の破壊モードであり、しかも最終樹脂ブレン
ドにおける試薬(D)と試薬(A)、(B)及び(C)の合計量
との重量比が約0.75以上である最終樹脂ブレンドを
形成する段階を含んでなる、標記方法。 - 【請求項2】 前記最終樹脂ブレンドの体電気抵抗率が
100kΩ・cm以下で、落錘衝撃試験における全エネ
ルギーが50J以上である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 最終樹脂ブレンドにおける試薬(D)と試
薬(A)、(B)及び(C)の合計量との重量比が約0.75
〜1.25の範囲内にある、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 試薬(B)の割合が最終樹脂ブレンドを基
準にして約5%以上である、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 段階Iにおいて試薬(A)、(B)及び
(C)、及び試薬(D)全体の約75重量%以下の第一の部
分をブレンディングし、段階IIにおいて残りの試薬(D)
を第二の部分として微粒の形態で導入する、請求項1記
載の方法。 - 【請求項6】 試薬(E)が試薬(D)の前記第二部分の一
部に濃縮物として導入される、請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 試薬(E)の割合が最終樹脂ブレンド10
0部当たり約1.5〜5.0部の範囲内にある、請求項
1記載の方法。 - 【請求項8】 試薬(E)の割合が最終樹脂ブレンド10
0部当たり約2.0〜3.0部の範囲内にある、請求項
1記載の方法。
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US08/818991 | 1997-03-17 |
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