JPS5935929B2 - ガラス繊維強化したポリカ−ボネ−ト - Google Patents

ガラス繊維強化したポリカ−ボネ−ト

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JPS5935929B2
JPS5935929B2 JP51045000A JP4500076A JPS5935929B2 JP S5935929 B2 JPS5935929 B2 JP S5935929B2 JP 51045000 A JP51045000 A JP 51045000A JP 4500076 A JP4500076 A JP 4500076A JP S5935929 B2 JPS5935929 B2 JP S5935929B2
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、0.5〜5重量のポリシロキサンを含有する
、ガラス繊維強化された、高分子の、熱可塑性芳香族ポ
リカーボネートに関する。
高分子の熱可塑性芳香族ポリカーボネートをガラス繊維
で強化し、たとえば熱可塑性成形用組成物の剛さを増加
させるということは公知である。
このような組成物はたとえば米国特許第3,577,3
78号に記載されている。
これらガラス繊維強化されたポリカーボネートの欠点は
、それらの靭性および弾性が未強化ポリカーボネートの
それと比較して貧弱である、ということである。この欠
点を補うため、たとえば助剤および添加剤を加えること
によるなど多くの試みがなされている。たとえば、米国
特許第3,640,943号においては、ガラス繊維強
化されたポリカーボネートのノツチ衝撃強さを改善する
ために、ポリシロキサン−ポリカーボネート・プロツク
共重合体を使用している。
この性質上の改善に関し米国特許第3,640,943
号、第1欄、第47行以降、に示された説明は、用いた
添加物(ポリシロキサンーポリカーボネートブロツク共
重合体)がガラス繊維と熱可塑性ポリカーボネートとの
間に適合性を与える中介物として作用する、というもの
である。この処理方法の欠点は、たとえば、ガラス繊維
を含有するポリカーボネートはその僅か二Ξの機械的性
質(ノツチ衝撃強さ)しか改善されないという事実にあ
る。今回、 A) 45〜89.5重量%の、式 〔式中、R,〜R4は同一または異種であり、それぞれ
H,Cl−C8アルキル、ClまたはBrを表わし、そ
してXはC1〜C8アルキレン、C2〜C8アルキリデ
ン、C5〜C,5シクロアルキレンまたはC5〜Cl5
シクロアルキリデンを表わす〕のジフエノール殊にジヒ
ドロキシジアリール−アルカンもしくは−シクロアルカ
ンに基づく、高分子の熱可塑性ポリカーボネート。
B) 10〜50重量%のガラス繊維、およびC) 0
.5〜5重量%、好ましくは1.5〜 4重量%の、2
0℃における粘度5 〜 300,000cStを有し
かつ好ましくは単量体(2)、一 〜ノ 〔式中、R’はH,.C,〜C6アルキルまたはフエニ
ルである〕の加水分解または共加水分解によつて得られ
る、オルガノポリシロキサン、から成り、そしてA+B
+Cの重量%合計は各場合に100であることを特徴と
する熱可塑性成形用組成物は驚くほど良好な性質組合せ
を有するということが見出された。
本発明の成形用組成物はガラス繊維強化されたポリカー
ボネートに対して典型的な剛性および寸法安定性と精度
、ならびに未強化ポリカーボネートに対して典型的な靭
性と弾性を示す。
米国特許第3,640,943号から考えれば、この効
果は、ポリカーボネートとポリシロキサンとの非適合性
のため、予想することのできないものであつた。本成形
用組成物のなお一層の利点は、高ガラス含量を有し、し
たがつて高弾性モジユラスおよび上記の良好な靭性と弾
性を有する成形物が上記組成物から容易に製造できる、
ということである。かくして、上記した諸性質の組合せ
により、工業的に入手しうる他の材料では従来満たすこ
とのできなかつた用途範囲に対して一つの材料が提供さ
れる。本発明の成形用組成物は、寸法安定性および優秀
な靭性と弾性に関して高度の要求が存在するところには
どこでも使用することができる。
更に、たとえば娯楽機械、たばこ自動販売機、パーキン
グメータ一、スイツチボツクスの底部、カメラ、双眼鏡
、あらゆる種類のシヤツシ一(たとえばスライド撮影機
、および電機測定機器のハウジング)の製造におけるよ
うな、一層の衝撃強さが要求されるところに、新たな用
途を期待することができる。本発明の組成物に使用する
高分子の熱可塑性芳香族ポリカーボネートは、ジフエノ
ール殊にジヒドロキシジアリール−アルカンもしくはー
シクカアルカンをホスゲンもしくは炭酸ジエステルと公
知方法にしたがつて反応させることにより得られるもの
であり、この反応に対しては未置換のジヒドロキシジア
リール−アルカンもしくは−シクロアルカンの他に、式
(1)においてヒドロキシル基に対しo−位置でアリー
ル基が置換されているようなものもまた適している。
これらポリカーボネートは公知方法にしたがつて分枝さ
せることもできる。本発明に適するポリカーボネートは
平均分子量(Mvv,=平均重量)10,000〜10
0,000好ましくは20,000〜 40,000を
有する。
この平均分子量はポリカーボネートの比粘度から測定す
ることができる(25℃のCH2Cl2中において、濃
度0.5重量%にて測定する)。適するジフエノールの
例はヒドロキノン、レゾルシノール、4,4’ −ジヒ
ドロキシジフエニル、ビス一(ヒドロキシフエニル)−
アルカン(たとえばC,〜C8−アルキレン−およびC
2〜C8−アルキリデンービスフエノール)、ビス一(
ヒドカキシフエニル)−シクロアルカン(たとえばC5
〜C6−シクロアルキレン−およびC5〜C6−シクロ
アルキリデンービスフエノール)、ビス一(ヒドロキシ
フエニル)スルフイド、ビス一(ヒドロキシフエニル)
エーテル、ビス一(ヒドロキシフエニル)ケトン、ビス
一(ヒドロキシフエニル)−スルホキシドまたはビス一
(ヒドロキシフエニル)−スルホン、ならびにα,α′
−ビス−(ヒドロキシフエニル)−ジイソプロピルベン
ゼンおよびその核がアルキル化もしくはハロゲン化され
ている対応化合物、である。
2,2−ビス−( 4 −ヒドロキシフエニル)−プロ
パン(ビスフエノールA)、2,2−ビス−( 4 −
ヒドロキシ−3,5−ジクロローフエニル)−プロパン
(テトラクロロビスフエノールA)、2,2−ビス−(
4 −ヒドロキシ− 3,5−ジプロモーフエニル)
−プロパン(テトラプロモビスフエノールA)、2,2
−ビス−( 4 −ヒドロキシ− 3,5−ジメチルー
フエニル)−プロパン(テトラメチルビスフエノールA
)、2,2−ビス−( 4 −ヒドロキシ−3−メチル
ーフエニル)−プロパン、および1,1−ビス−( 4
−ヒドロキシーフエニル)−シクロヘキサン(ビスフ
エノールZ)に基づくポリカーボネート、ならびに3個
の核をもつたビスフエノールたとえばα,d−ビス−(
4 −ヒドロキシ’ フエニル) − p −ジイソ
プロピルベンゼンに基づくポリカーボネートが好適であ
る。
ポリカーボネートの製造に適するその他ジフエノール類
は、米国特許第3,028,265号、第2,999,
835号、第3,148,172号、第. 3,271
,368号、第2,991,273号、第3,271,
367号、第3,280,078号、第3,014,8
91号および第2,999,846号、ならびにドイツ
公開公報第2,063,050号、第2,063,05
2号、第2,211,957号および第2,211,9
56号に記載されている。
本発明において、適当なガラス繊維はあらゆる市販され
ている種類のガラス繊維、即ちカツトガラスフイラメン
ト(長ガラス繊維および短ガラス繊維)、ローピングま
たはステーブルフアイバ一であり、これらは適当なサイ
ズ剤によりポリカーボネート適合性の仕上げを備えるも
のとする。
ガラスフイラメントの長さは、フイラメントが集束され
てフアイバ一を形成しているかどうかに拘らず、長ガラ
スの場合には601〜6關とすべきであり、そして短ガ
ラスの場合には最大長さは51(5,000μm)〜0
.05j1露(50μm)とすべきである。2つの種類
のガラス繊維が特に好適である:1.平均繊維長さ6,
000ttm、直径φ10μmおよび粉末(<50μm
)含量約1重量%を有する長ガラス繊維、および.平均
繊維長さ230μm、直径φ10ttmおよび粉末(<
50μm)含量5重量%を有する磨砕短ガラス繊維。
ガラス材料としては、アルカリを含まないアルミニウム
ー硼珪酸ガラス(「Eガラス」)またはアルカリ含有の
「Cガラス」を用いることができる。
適当なサイズ剤としては文献から公知のサイズ剤を使用
することができ、そして短ガラス繊維用として知られた
水サイズ(ドイツ公告公報第1,201,991号参照
)はポリカーボネート組成物に対して特に適しているこ
とが判つた。
ガラス繊維およびそれらのプラスチツクにおける使用特
にポリカーボネートにおける使用に関しての詳細は、「
ハロ・ハーゲン、ガラス繊維強化プラスチツク(Har
rOHagen,Glasfaserv−Erst過R
kteKunststOffe)」(Springer
−Verlag,Berlin,G6ttingen,
Heidelbe−Rg,l96l、殊に第182〜2
52頁)、および米国特許第3,577,378号(U
e2l59一Cip)から知られる。
本発明におけるオルガノポリシロキサンは工業的に知ら
れたものであり、たとえば単量体(2)〔式中、R’は
H,.Cl〜C6アルキルまたはフエニルを表わす〕の
加水分解または共加水分解によつて製造される。
この種の単量体はたとえばメチルトリクロロシラン、ジ
メチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フエ
ニルトリクロロシラン、ジフエニルジクロロシラン、ト
リフエニルクロロシラン、メチルフエニルジクロロシラ
ン、ジメチルフエニルクロロシラン、メチルジフエニル
クロロシラン、エチルトリクロロシラン、ジエチルジク
ロロシラン、またはトリエチルクロロシランである。本
発明に用いるべきオルガノポリシロキサンの粘度は20
℃において5〜300,000cStとすべきである。
20℃において5〜300,000cStの範囲の粘度
を有するポリジメチルシロキサン、および20℃におい
て5 〜 1,000cStの範囲の粘度を有するポリ
メチルフエニルシロキサンが好んで使・用される。
適当なオルガノポリシロキサンを作るための、式2のオ
ルガノハロゲノシランの加水分解または共加水分解は、
たとえば「ノル、シリコンの化学と技術(NOll,C
hemieundTe一ChnOlOgiederSi
licOne)」(1968,Ver1agChemi
e,Weinheim,Bergstra−Sse,第
5章第163〜168頁)の要約、或いは「ダブリユ一
・アール・ソレンソンおよびエフ’ダブリユ一 ・キ
ヤンベル:重合体化学における製造方法(WRSOTe
nsOnandF.WCamp−Bell:PrオPa
rativeMethOdenderPO一Iymer
enChemie月(1962,Ver1agChem
ie,Weinheiwv/Bergstrasse,
第5/章、第249〜253頁)の記述にしたがつて、
オルガノハロゲノシロキサンをたとえばエーテル溶液中
においてほゞ室温で激しく攪拌しながら過剰の水で加水
分解させることによつて、行なうことができる。3〜9
の重合度を有する或る環状生成物はジオルガノジハロゲ
ノシランの加水分解の際に生成することができ、そして
これらは次いで酸と縮合し、開環して高分子の線状生成
物を与える。
分子量およびしたがつて粘度範囲は所望に応じて常法に
より、たとえば分子量調節剤を用いて安めることができ
、この場合たとえはトリメチルシロキサンもしくはトリ
フエニルシロキサン末端基を有するオルガノポリシロキ
サンが生成する。
オルガノポリシロキサンの粘度は常法によつて、たとえ
ばヘプラー式落下球粘度計により測定される。−Siイ
末端基を有するようなポリシロキサンが特に適している
。この種の生成物およびその製造は、たとえば「ノル、
ワルタ一、シリコンの化学と’技術(NOll,Wal
ter,ChemieundTechnOlOgied
erSilicOne)」(1968,Ver1agC
hemie,Weinheim,Bergstra−
5sse,第5章、第162頁以降)或いは米国特許第
3,651,174号に記載されている。原理的には、
本成形用組成物を製造するための、成分A,BおよびC
の混合は2種の方法で行なうことができる。 101.
ポリカーボネートを、押出機中で温度260〜320℃
にて、オルガノポリシロキサンと混合し、そしてかく得
られたこの混合物に所望量のガラス繊維を公知方法によ
り、たとえば二ーダ一または二重スクリユー押出機中で
添加する。
152.ガラス繊維を、たとえば塩化メチレン中の、オ
ルガノポリシロキサンの希溶液で飽和せしめ、120℃
で減圧乾燥させる。
かく得られたガラス繊維一ポリシロキサン混合物を次い
で公知方法によりニーダ一または二重押出機中でポリカ
n−ボネート溶融物の中に混入する。原理的には、方
法1は一段階法によりポリカーボネートを、たとえば二
重スクリユー押出機のような通常の技術を用いて、ポリ
シロキサンおよびガラス繊維と均一に混合することによ
つても行な 25うことができる。
実施例において使用する出発物質は次の特徴を有する。
1.ポリカーボネートの製造 4,4’−ジヒドロキシジフエニル一2,2− 30プ
ロパン約454部およびp − Tert.−ブチルフ
エノール9.5部を水1.51中に懸濁させる。
攪拌機および気体導入管を備えた三首フラスコにおいて
、反応混合物に撹拌しながら窒素を15分間通すことに
より、反応混合物から酸素 35を除去する。次いで、
45%濃度の水酸化ナトリウム溶液355部および塩化
メチレン1,000部を加える。混合物を25℃に冷却
する。冷却によつてこの温度を保ちながら、ホスゲン2
37部を120分間かけて加える。45%濃度の水 u
酸化ナトリウム溶液75部の追加量を、ホスゲンの吸収
が始まつた後、15〜30分後に加える。
生成した溶液にトリエチルアミン1.6部を加え、そし
てこの混合物を更に15分間攪拌する。高度に粘稠な溶
液が得られ、その粘度を塩 I化メチレンの添加によつ
て調節する。水相を分 一離する。有機相を塩およびア
ルカリがなくなる −ーJメF;:ー一=::゛:=二゛
二エ 1ネートは、20℃における塩化メチレンの0.
51%溶液として測定したときの比粘度が1.29〜1
.30である。
これはほゞ分子量32,000に −:2:リーニ=:
ー”″一“。一””″ I下記のポリカーボネートを用
いた。A) 2,2−ビス−( 4 −ヒドロキシフエ
ニル)一プロパン(ビスフエノールA)に基づきか:禁
−占度131を有する芳香族ポリカーボネ 1B)ビス
フエノールA9Oモル%および2,2:;ニ一’,:□
:。
:.−’,は=:;二。’.:゜ニニ 1.フエノール
A)10モル%に基づき、かつ比 I粘度1.30を有
する芳香族ポリカーボネート。C)ビスフエノールA7
Oモル%および2,2一ビス一( 4 −ヒドロキシ−
3,5−ジメチルフエニル)−プロパン(テトラメチ
ルビスフエノールA)30モル%に基づき、かつ比粘度
1.32を有する芳香族ポリカーボネート。.ガラス繊
維 :D)磨砕した短ガラス繊維;平均繊維長230μ
m、直径10μm、粉末含量(<50μm)5%0E)
長ガラス繊維;平均繊維長6』]罵、直径10μm、粉
末含量(<50ttm)約1%011。
オルガノポリシロキサンオルガノポリシロキサンの製造 人 ジメチルジクロロシラン200meを、CaCl2
管が備えられた滴下管から、タービン翼によつて激しく
撹拌されている15〜20℃の水6007neにゆつく
り滴加する。
添加が完了したら、油状の有機層をエーテル150mj
!,中に溶解させ、水相から分離し、そしてMgSO4
上で乾燥させる。
溶媒を蒸発させた後、油状残渣が残り、このものは主と
して重合度nが3〜9の環状生成物から成つているが、
その他に更に線状画分および恐らく高分子の環状画分を
も含有する。混合物の各個の成分を分離するため、約1
00−の全残渣を分別蒸留にかける。
各個の化合物の大凡の含量゛およびそれらの沸点は次の
通りである:n = 3:0.5%、134℃/760
真篇Hy(融点64℃);n=4:42,b)175℃
/760鷹□H.9、 74℃/20翼罵HI(融点1
7.5℃);n二5:6.7%、101℃/20nHI
(融点−38℃);およびn = 6:1.6%、12
8℃/20真□Hfl(融点−3℃)。Ξ量体および四
量体は常圧で容易に蒸留することができる。全生成物の
約半分はΞ量体乃至六量体から成つている。B.より高
度の分子蒸留残渣は粘稠な油状物であり、このものを緩
徐な窒素気流中において金属浴より350℃まで加熱し
て、三量体および四量体画分にまで熱分解させる。35
0℃までの温度で、極く微量が留出する。
350〜400℃の間でフラスコ中の液体は沸騰し始め
、その後135〜210℃の留出液が出る。
400℃の加熱を比較的長時間続けるならば、殆んど全
てのフラスコ内容物が留出する。
全部で約40meの留出物は液体と結晶との混合物であ
る。これは約44%程度の環状Ξ量体と24%程度の環
状四量体とから成り、残余は五量体およびそれ以上の多
量体(011−GOmers)から成つている。存在す
る混合物は、Aに記載したように、分別することができ
る。C.フラスコまたは瓶に、オクタメチルシクロテト
ラシロキサン20?Ne)濃H2SO43.7およびエ
ーテル10ゴを充填し、そして反応容器を密閉し、室温
で1日間振盪する。
次いで、エーテル20−および水10WLeを高度粘稠
な混合物に加え、そして混合物を1時間振盪する。次い
で水層を抜き、そしてエーテル溶液をH2OlO−づつ
で3回洗浄し、無水K2CO3土で乾燥させる。次いで
、クラィゼンフラスコによりエーテルを溶液から留去し
、そして蒸留フラスコ内の温度を金属浴によつて310
℃に高め、こゝで少量の留分が出る。フラスコ内の残渣
は透明な粘稠油状物から成つており、これは各種の炭化
水素中またはエーテル中に可溶である。精製した四量体
〔(CH3)2Si0〕4を出発物質として使用する場
合、シクロヘキサン中において結氷点降下により分子量
を測定すると、約2,740という値が得られ、これは
37個の(CH3)2S10構造単位に相当する。下記
のポリシロキサンを使用した。
F)−Si−0H末端基を有しかつ20℃において30
cStの粘度を有するポリジメチルシロキサン。
G) 20℃における100cStの粘度と20℃にお
ける0.97I/C!1L3の密度とを有するポリジメ
チルシロキサン。
H) 20℃における200cStの粘度、20℃にお
ける1.03f1/CWL3の密度および1.466の
屈折率を有するポリメチルフエニルシロキサン。
実施例 1〜12 120℃で24時間乾燥させた芳香族ポリカーボネート
を温度300〜330℃にて二重スクリユー押出機中で
溶融させた。
次いで、ポリシロキサンで飽和せしめ次いで乾燥せしめ
たガラス繊維をポリカーボネート溶融物中に計り込むか
、或いはガラス繊維とポリシロキサンとを別々にポリカ
ーボネート溶融物中へ直接に計り入れた。重合体ストラ
ンドを水冷し、顆粒化し、そしてポリカーボネートに関
する通常の技術により射出成形物に変えた。実施例1〜
12のガラス強化されたポリカーボネートの組成を第1
表に示し、そしてそれらの特性の幾つかを第2表に要約
する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (a)ジフェノールに基づく高分子の熱可塑性ポリ
    カーボネート45〜89.5重量%、(b)ガラス繊維
    10〜50重量%、および(c)20℃における粘度が
    5〜300,000cStであり、単量体(2)▲数式
    、化学式、表等があります▼▲数式、化学式、表等があ
    ります▼(2a)(2b) ▲数式、化学式、表等があります▼ (2c) 〔式中、R^1はH、C_1〜C_6アルキルまたはフ
    ェニルである〕の加水分解または共加水分解によつて得
    られるオルガノポリシロキサン0.5〜5重量%から成
    り、(a)+(b)+(c)の重量%の合計がどの場合
    でも100であることを特徴とする熱可塑性成形用組成
    物。 2 1.5〜4重量%の成分(c)が存在する、特許請
    求の範囲第1項記載の熱可塑性成形用組成物。 3 成分(a)が、式(1) ▲数式、化学式、表等があります▼(1)〔式中、R_
    1〜R_4は同一でも異なつていてもよく、H、C_1
    〜C_8アルキル、ClまたはBrを表わし、そしてX
    はC_1〜C_8アルキレン、C_2〜C_8アルキリ
    デン、C_5〜C_1_5シクロアルキレンまたはC_
    5〜C_1_5シクロアルキリデンを表わす〕のジヒド
    ロキシジアリール−アルカンまたは−シクロアルカンに
    基づいたポリカーボネートから成つている、特許請求の
    範囲第1または2項記載の熱可塑性成形用組成物。 4 ポリカーボネートが平均分子量10,000〜10
    0,000を有する、特許請求の範囲第1〜3項記載の
    熱可塑性成形用組成物。 5 ポリカーボネートが平均分子量20,000〜40
    ,000を有する、特許請求の範囲第4項記載の熱可塑
    性成形用組成物。 6 ポリカーボネートが2,2−ビス−(4−ヒドロキ
    シフェニル)−プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロ
    キシ−3,5−ジブロモフェニル)−プロパン、2,2
    −ビス−(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル
    )−プロパン、および/または2,2−ビス−(4−ヒ
    ドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−プロパンに基
    づいている、特許請求の範囲第1〜5項記載の熱可塑性
    成形用組成物。 7 ガラス繊維が長さ60〜6mmの長ガラスフィラメ
    ントまたは最大長さ5〜0.05mmの短ガラスフィラ
    メントである、特許請求の範囲第1〜6項記載の熱可塑
    性成形用組成物。 8 オルガノポリシロキサンが20℃において5〜30
    0,000cStの粘度を有するポリジメチルシロキサ
    ンまたは20℃において5〜1,000cStの粘度を
    有するポリメチルフェニルシロキサンである、特許請求
    の範囲第1〜7項記載の熱可塑性成形用組成物。
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