JPS58222135A - 導電性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子部品、包装材料、ハウジング材料、床
材、電磁波遮蔽材料、自動車部品等のプラスチック関係
の用途において、今日広範囲Ｃ１利用されている導電性
樹脂組成物に関する。

従来より、この種の導電性樹脂組成物としては、カーボ
ンブラックや黒鉛等の導電性を有する固体粉末を樹脂中
に混練したものが知られているが、体積固有抵抗１０５
０ｍ以下の用途では、例えばポリエチレン中Ｃ−カーボ
ンブラックを混練したものはそのままでは押出成形や射
出成形の際に成形が困難であり、ゴム状物質を添加して
その混線性や成形性を改善しており、物性の低下は避け
られない。

近年、このような導電性樹脂組成物に配合する固体粉末
素材としてカーボンブラックの１種であるケッチェンブ
ラックが開発され、他のカーボンブラック、例えばアセ
チレンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック
、サーマルブラック、チャンネルブラック、ロールブラ
ック、ディスクブラック等と比較して非常に優れた導電
性を発揮し、低添加量で優れた導電性材料を与え、しか
も、混練時Ｃ二おける導電度の低下が少ないという特長
を有している。このため、今日では高い導電性が要求さ
れる分野（二おいてこのケッチェンブラックが導電性樹
脂組成物に使用する導電性固体粉末としてその主流を占
めている。

しかしながら、このつ′ツテエンブラックは他のカーボ
ンブラック（ニルべて極めて高価であり、また、樹脂組
成物の導電性を向上させる目的でこのケッチェンブラッ
クの配合割合を高くすると、製品コストが高くなるばか
りでなく、得られる樹脂組成物の混練性や成形性が低下
し、しかも、引張強度や曲げ強度等の機械的強度も低下
するという問題がある。

このような問題は、単にケッチェンブラックＣ二ついて
だけでなく、他のカーボンブラックや黒鉛等の導電性固
体粉末（二ついても同様であり、従来の導電性樹脂組成
物は、その導電性能、特に機械的強度を犠牲（−するこ
となく得られる導電性能において必ずしも満足し得るも
のではなかった。

本発明者等は、かかる観点（二鑑み、単に導電性能（−
優れているというだけではなくて機械的強度においても
優れており、しかも、製品コストも安価である導電性樹
脂組成物について鋭意研究を重ねた結果、ポリスチレン
系樹脂に配合される導電性固体粉末としてカーボンブラ
ックと黒鉛とを併用し、これらを所定の割合で配合する
こと（二より目的を達成し得ることを見い出し、本発明
（二到達したものである。

すなわち、本発明は、ポリスチレン系樹脂５０〜９０重
量係と、カーボンブラフ２０５〜３０重量係と、黒鉛３
〜４０重量％とを含有する導電性樹脂組成物を提供する
ことであり、また、好ましい実施態様としては、ポリス
チレン系樹脂（−配合されるカーボンブラック及び／又
は黒鉛がその固体表面を樹脂で被覆された樹脂被覆粉末
として配合されることであり、また、カーボンブラック
がケッチェンブラックである。

本発明（−おいて、ポリスチレン系樹脂としては、例え
ば、ポリスチレン、ポリメチルスチレン、ポンクロロス
チレン等のように、スチレン、メチルスチレン、クロロ
スチレン等のスチレン系単ｉ　体をそれ単独で重合して
得られる重合体のほかに、これらのスチレン系単量体と
、これと共重合し得る他の単量体やエラストマー等との
共重合体が包含される。スチレン系単量体と共重合し得
る他の単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メ
タクリニトリル等のアクリロニトリル類、アクリル酸、
メタクリル酸等の不飽和カルボン酸類、アクリル酸メチ
ル、メタクリル酸メチル等の不飽和カルボン酸エステル
類、クロロプレン、ブタジェン、イソプレン等のジエン
類、１−ブテン、１−ペンテンのようなオレフィン類、
その他無水マレイン酸のようなα、β−不飽和カルボン
酸又はその無水物等を挙げることができ、また、スチレ
ン系単量体と共重合し得るエラストマーとしては、ブタ
ジェンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム等のポ
リジエンエラストマーヤ、スチレン−ブタジェンゴム等
のスチレンージエンエラストマーヤ、スチレン−ブタジ
ェン−スチレンゴム等の分子構造中にポリジエンブロッ
クを有するブロック共重合体エラストマー等を挙げるこ
とができる。

また、本発明において導電性固体粉末として使用される
カーボンブラックとしては、従来公知のケッチェンブラ
ック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ラン
プブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、
ロールブラック、ディスクブラック等を挙げることがで
きる。これらのカーボンブラックのうち特（二好ましい
ものは、導電性に優れており、低添加量で優れた導電性
材料を与え、かつ、混練時における導電性の低下が少な
いものとして知られているケッチェンブラックである。

さらに、導電性固体粉末としてカーボンブラックと併用
される黒鉛としては、天然黒鉛でも、また、人造黒鉛で
もよい。カーボンブラックはその粒度が１５〜６００ｍ
μと細かく、一方、黒鉛は粒子であってそれ自体の導電
性はカーボンブラックよリ高い。本発明（−おいては、
両者を併用することＣ−より単独では期待し得ない成形
性の良好な高導電性の樹脂組成物が得られる。

本発明において導電性固体粉末として使用されるカーボ
ンブラック及び黒鉛は、その固体表面を何らの処理する
ことなくポリスチレン系樹脂に配合して混練すること（
−より導電性樹脂組成物とすることもできるが、好まし
くはその固体表面を樹脂で被覆してなる樹脂被覆粉末と
して配合されることである。この固体表面を樹脂で被覆
する方法としては、従来一般Ｃ−知られている界面重合
法、ｉｎ　５ｉｔｕ重合法、液中硬化被覆法、水溶液か
らの相分離法、有機溶液からの相分離法、液中乾燥法、
融解分散冷却法、内包物交換法、粉床法、気中懸濁被覆
法、スプレードライング法、真空蒸着法、静電合体法等
があるが、好ましいのは、固体表面にビニル系樹脂をグ
ラフト重合１′キせるか、あるいは、固体表面（二電荷
を付与し得る金属塩を吸着させて後この金属塩と反対の
電荷を有するオリゴマー及び／又はポリマーの１種又は
２種以上を含有する樹脂溶液又は分散液に接触させる方
法である。

上記カーボンブラック及び／又は黒鉛の固体表面にビニ
ル系樹脂をグラフト重合させる方法としては、ラジカル
重合開始剤の存在下で種々の重合法、例えば、塊状重合
法、溶液重合法等で行うことができるが、亜硫酸イオン
を生成せしめる化合物の存在下（二本性媒質中で導電性
固体粉末とビニル系単量体とを懸濁重合させる方法が特
に好ましく、又、懸濁重合の媒質としては水が一般的で
あるがこれ（二限定されず水とメタノールとの混合物な
ど水性媒質を用いることができる。また懸濁重合（二お
ける重合開始剤としては、水性媒質中（二おいて亜硫酸
イオンを生成せしめる化合物、たとえば、二酸化イオウ
ガスの吹き込み、亜硫酸水溶液、あるいは、亜硫酸水素
ソーダ、亜硫酸水素アンモン等の亜硫酸塩、さらには過
硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム
などの過硫酸塩などを単独又は混″合して用いることが
できる。

か（して得られる樹脂被覆粉末は、固体粉末の表面のフ
リーラジカルに対する活性点Ｃ二、重合反応により生成
するビニル系樹脂の一部が化学的（ニゲラフト結合され
ているものである。

この目的で使用されるビニル系単量体としては、アクリ
ル酸、メタクリル酸、α−クロルアクリル酸、イタコン
酸、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸等の不飽和
カルボン酸等のイオン解離性ビニル系単量体や、塩化ビ
ニル、フッ化ビニルのようなハロゲン化ビニルや、スチ
レン、α−メチルスチレンのようなスチレン化合物、酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニルのような脂肪族ビニルエ
ステルや、アクリル酸メチル、メタクリル酸ラウリルの
ような不飽和カルボン酸エステル等の非イオン解離性ビ
ニル単量体を挙げることができる。これらのビニル系単
量体のうち特Ｃ二好ましいものは、ポリスチレン系樹脂
（二対して相溶性を有するビニル系樹脂となるもので、
このようなビニル系単量体をグラフト重合させることで
ある。そして、この導電性固体粉末の表面（−グラフト
重合（−よって樹脂被覆させる際の樹脂量は、固体粉末
Ｃ二対して０．１〜３０重量％、好ましくは０，５〜１
５重量％である。

また、カーボンブラック及び／又は黒鉛の固体表面に電
荷を付与し得る金属塩を吸着させた後この金属塩ど反対
の電荷を有するオリゴマー及び／又はポリマーの１種又
は２種以上を含有する樹脂溶液又は分散液に接触させる
方法において、使用される金属塩としては、Ａｇ　Ｉ　
＋　ＦｅＣＡ３　＋　Ｆｅ２Ｏ３＋　’ＷｉｇＣＡａ　
□ＡＩＪＣＵ３．Ｆｅ（ＯＴ（）３　、Ｆｅ　８０４　
、Ｎａ２ＳＯ４等の陽電荷付与物質あるいはＢａＣＡｚ
等の陰電荷付与物質を挙げることができ、また、使用さ
れるオリゴマー及び／又はポリマーの１種又は２種以上
を含有する樹脂溶液又は分散液としては、例えばアクリ
ル系、メタクリル系重合体又は共重合体エマルジョン、
アクリルΦスチレン系共重合体エマルジョン、エチレン
−アクリル系共重合体水溶液、エポキシ樹脂水溶液、フ
ェノール樹脂水溶液等を挙げることができる。これらの
樹脂水溶液又は樹脂分散液として特（−好ましいものは
、ポリスチレン系樹脂（二対して相溶性を有する樹脂の
水溶液又は分散液であり、このようなものとしては例え
ばエチレン轡アクリル系共重合体水溶液や、ブチル、ラ
ウリル、ステアリル等のエステル基を有するアクリル系
共重合体エマルジョン等がある。このようＣ二して得ら
れる樹脂被覆粉末における樹脂量は、固体粉末に対して
０１〜３０重量％、好ましくは０．５〜１５重量％であ
る。

なお、導電性固体粉末を樹脂被覆するのは、カーボンブ
ラック及び黒鉛の双方であってもよく、また、いずれか
一方であってもよい。

本発明の導電性樹脂組成物を構成するポリスチレン系樹
脂、カーボンブラック及び黒鉛の配合割合は、この導電
性樹脂組成物に対して要求される導電性能、混線性や成
形性等の物性、機械的強度等により変更されるものであ
るが、本発明の目的を達５５．する上で、通常ポリスチ
レン系樹脂５０〜９０重量％、カーボンブラック０．５
〜３０重量％及び黒鉛３〜４０重量％であり、好まし１
・（は、ポリスチレン系樹脂６０〜９０重量％、カーボ
ンブラック１〜２０重量％及び黒鉛５〜３０重量％であ
る。ポリスチレン系樹脂が５０重量％以下では、導電性
能（二ついては満足し得る物性を与えるが、押出成形や
射出成形が困難になる。また、９０重量％を越えると導
電性能において満足できる物性が得られない。また、黒
鉛が３重量％以下では、高価なケッチェンブラックに代
えて黒鉛を併用することによ、る経済的効果Ｃ−乏しく
、また、４０重８％を越えると導電性の向上という効果
よりもむしろ押出成形性の低下が顕著Ｃ二なる。さら（
二、カーボンブラックの添加量が０５重量％よりも少い
と導電性の向上を図るのが難かしくなり、また、３ＯＮ
量チよりも多くなると成形性に問題が生じる。

なお、導電性の面から考慮すると、カーボンブラックと
してアセチレンブラックを用いる場合には５重量係以上
、ファーネスブラックやサーマルブラックを用いる場合
には１０重量％以上が望ましい。また、カーボンブラッ
クは黒鉛（ニルべて高価であるため、黒鉛を添加するこ
とによりカーボンブラックの使用量をできるだけ減らす
ことが経済的（−みて有利である。

本発明においては、カーボンブラックや黒鉛な樹脂被覆
すること（二より樹脂被覆粉末としてポリスチレン系樹
脂Ｃ二配合する場合、樹脂被覆した樹脂量はポリスチレ
ン系樹脂の一部として計算し、また、カーボンブラック
や黒鉛については添加した樹脂被覆粉末からこの樹脂量
を差し引いて計算した。

上記ポリスチレン系樹脂、カーボンブラック及び黒鉛を
含有する導電性樹脂組成物の調製は、上記配合割合の範
囲内でコニーダ、パンバリーミギサ、ミキシングロール
、加圧ニーダ等の適宜のブレンダを用いて常法により均
一に混合し混練し、ペレット状（−成形するのが好まし
く、これらのペレットは、プレス成形、押出成形、射出
成形、シーテイング等（二より所望の製品（−成形され
る。

また、この導電性樹脂組成物の調製（−際しては、ポリ
スチレン系樹脂に通常添加される難燃剤、顔料、可塑剤
、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、架橋剤、湿潤剤
、その他力−ボンブラックや黒鉛とポリスチレン系樹脂
との間の密着性を向上させるための改質剤等を使用する
ことができる。

本発明（−よれば、ポリスチレン系樹脂（二配合される
導電性固体粉末としてカーボンブラックと黒鉛とを併用
すること（二より、単Ｃニカーポンブラックのみを使用
した場合（−比べて、引張強度や曲げ強度等の機械的強
度の低下を招くことなくその導電性能を著るしく向上さ
せることができ、しかも、導電性樹脂組成物を廉価に提
供することができる。

次に、本発明方法を実施例及び比較例Ｃ−基づいて具体
的（−説明する。

〔実施例１〜５、比較例１〜６〕 ポリスチレン系樹脂として耐衝撃性ポリスチレン（新日
本製鉄化学工業（株）製画品名：エスチレンＨ−６３）
を用い、これに第１表Ｃ示す割合で平均粒径８０ｍμの
ケッチェンブラック（日本イージー（株）製）、平均粒
径２０μの天然黒鉛又はこれら両者の混合物を配合し、
ミキシングロールを用いて１５０’Ｃで均一に加熱混練
し、これを加圧プレス（−でプレス温度２００℃及びプ
レス圧力４０ｋｇ／ｃｍ２の条件で１（転）厚の試験片
に成形し、得られた各試験片（二ついて体積固有抵抗を
測定した。結果な第１表に示す。

第１表 〔実施例６、比較例７．８〕 上記各実施例で使用したケッチェンブラック９００重量
部を水１５００重量部中に加え、攪拌しながらこレニス
チレン１００重量部とジビニルベンゼン３重量部、重合
開始剤としてＦｅＣＡ３１０重量部、過硫酸カリウム２
０重量部及び亜硫酸水素ナトリウム２゜重量部を添加し
、６５℃で５時間反応させ、９５０重量部の樹脂被覆ケ
ッチェンブラックを得た。

また、上記各実施例で使用した天然黒鉛９７０重量部を
、スチレン３０重量部とした以外は上記ケッチェンブラ
ックと全（同様にして樹脂被覆し、１００３重量部の樹
脂被覆黒鉛を得た。

ポリスチレン系樹脂としてポリスチレン（新日本製鉄化
学工業（株）製画品名：エステレンＧ−８２）を用い、
これ（二第２表に示す割合で未処理ケッチェンブラック
、樹脂被覆ケッチェンブラック、樹脂被覆黒鉛又はこれ
らの混合物を配合し、加圧ニーダ−を用いて２１０℃で
１時間加熱混練し、成形温度２３０℃で射出成形して試
験成形品を得、これら各試験成形品（二ついて引張強度
、曲げ強度及び体積固有抵抗を求めた。結果を第２表Ｃ
−示す。

第２表 αカ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリスチレン系樹脂５０〜９０重量％と、カーボ
   ンブラン２０５〜３０重量係と、黒鉛３〜４０重量％と
   を含有することを特徴とする導電性樹脂組成物。
2. （２）カーボンブラック及び／又は黒鉛は、その固体表
   面にビニル系単量体をグラフト重合させて得られる樹脂
   被覆粉末として配合される特許請求の範囲第１項記載の
   導電性樹脂組成物。
3. （３）カーボンブラック及び／又は黒鉛は、その固体表
   面に電荷を付与し得る金属塩を吸着させた後、この金属
   塩と反対の電荷を有するオリゴマー及び／又はポリマー
   の１種又は２種以上を含有する樹脂溶液又は分散液（二
   接触させることにより樹脂で被覆してなる樹脂被覆粉末
   として配合する特許請求の範囲第１項記載の導電性樹脂
   組成物。
4. （４）カーボンブラックがケッチェンブラックである特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか（一記載の
   導電性樹脂組成物。