TWI593536B - 聚合物摻合物之製造方法、聚合物摻合物及成型品 - Google Patents

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TWI593536B TW101119050A TW101119050A TWI593536B TW I593536 B TWI593536 B TW I593536B TW 101119050 A TW101119050 A TW 101119050A TW 101119050 A TW101119050 A TW 101119050A TW I593536 B TWI593536 B TW I593536B
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Sadayuki Kobayashi
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Description

聚合物摻合物之製造方法、聚合物摻合物及成型品
本發明係關於聚合物摻合物之製造方法、聚合物摻合物及成型品。本發明尤其關於具有優異的耐熱性、耐濕熱性、機械特性且能使用於作為結構材料有用的聚合物摻合物之製造方法、聚合物摻合物及成型品。
包含2成分之樹脂而構成的聚合物摻合物,有非互溶系、互溶系、部分互溶系。互溶系,係2成分的樹脂在玻璃轉移溫度以上、熱分解溫度以下的實用的全部區域均互溶。非互溶系,係2成分的樹脂在全部區域都是非互溶。部分互溶系,係2成分之樹脂在某區域互溶,而在其他區域成為相分離狀態因而產生亞穩相(spinodal)分解。一般而言,互溶系聚合物摻合物中,係以分子級互溶,因此常會獲得混合之樹脂成分之中間性質。而為了發揮2成分之樹脂之特性,已有人積極在探討非互溶系、或部分互溶系之聚合物摻合物。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1揭示:藉由將聚碳酸酯樹脂、以及聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂加以亞穩相分解,而成為結構週期0.001~1μm之兩相連續結構、或粒子間距離0.001~1μm之分散結構,而藉此改善機械強度。專利文獻1記載之方法,係藉由在擠製機中施以剪切力,使得聚碳酸酯樹脂以及聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂互溶化,之後進行亞穩相 分解,而形成摻合物結構。
專利文獻2中揭示:藉由使得聚合物摻合物中之構成熱塑性樹脂成分中之至少1種熱塑性樹脂成分之前驅體為寡聚物或單體,而使與其餘的熱塑性樹脂成分互溶化,且藉由於2種樹脂共存下進行化學反應,以誘發亞穩相分解,藉此獲得控制結構微細且均勻的聚合物摻合物。
另一方面,為非互溶系的聚合物摻合物的情形,一般而言,具有1μm以上之分散徑且成為球狀分散,但近年來也有人嘗試將其分散徑微細化。
專利文獻3揭示:對於包含聚醚醯亞胺樹脂及聚伸苯基硫醚樹脂構成之非互溶系聚合物摻合物,提高熔融混練時之剪切力、以及添加互溶化劑,藉此使分散成為數平均分散粒徑1000nm以下,因而改善韌性。
專利文獻4、專利文獻5中揭示:使用對於使產生混沌式混合狀態為有效的螺桿,並且將在混練區之溫度以使用之樹脂當中的玻璃轉移溫度最高的樹脂作為基準,設定為較其玻璃轉移溫度高1~70℃的溫度,利用混沌式混合進行熔融混練,以獲得結構控制為微細且均勻的聚合物摻合物。
[專利文獻1]日本特開2003-286414號公報
[專利文獻2]國際公開2009/041335號
[專利文獻3]日本特開2009-46641號公報
[專利文獻4]日本特開2011-46936號公報
[專利文獻5]國際公開2011/013517號
專利文獻1記載之方法,當組合一般的成為非互溶的樹脂時,會有無法形成結構週期0.001~1μm之兩相連續結構、或無法形成粒子間距離0.001~1μm之分散結構的限制,而且難以均勻地施加剪力,會有分散相之均勻性下降的問題。
專利文獻2記載之方法亦為必需使至少其中之一之熱塑性樹脂成分之前驅體與其餘的熱塑性樹脂成分互溶化。所以,當組合非互溶的樹脂時,會有無法形成結構週期0.001~1μm之兩相連續結構、或無法形成粒子間距離0.001~1μm之分散結構的限制。
專利文獻3之方法獲得之結構體成為不均勻的球狀分散的狀態,關於耐熱性提高的效果不足。
專利文獻4、專利文獻5之方法,係使用至少1種成分之非晶性樹脂的混練方法。另一方面,組合結晶性樹脂彼此之聚合物摻合物中,玻璃轉移溫度低,若將混練區之溫度設定為高於玻璃轉移溫度1~70℃的溫度並進行熔融混練,則會受到結晶化的影響,於熔融混練中會有聚合物結晶化且無法吐出的問題。一般而言,將2成分以上之結晶性樹脂進行熔融混練時,係以使用之結晶性樹脂當中之熔點最高的樹脂作為基準,於其熔點以上之溫度進行熔融混練,但是,由於結晶性樹脂在熔點以上的溫度時黏度會急速下降,所以熔融黏度過低,無法成為混沌式混合狀態,獲得之結構體成為不均勻分散,關於耐熱性、耐濕熱性、機械特性之改良效果不足。又,若使 用非晶性樹脂,比起組合結晶性樹脂彼此的聚合物摻合物,耐久性、耐藥品性差,故欲當作要求耐久性的結構材料存在問題。
本發明之課題在於解決習知技術的問題,且對於組合結晶性樹脂彼此的聚合物摻合物中賦予優異的耐熱性、耐濕熱性、機械特性。
為了解決上述課題,本發明之聚合物摻合物之製造方法具有以下構成。亦即,一種聚合物摻合物之製造方法,係將至少2成分以上之非互溶的結晶性樹脂使用雙軸擠製機於過冷卻狀態利用混沌式混合予以熔融混練。
又,本發明之聚合物摻合物具有以下構成。亦即,一種聚合物摻合物,係將至少2成分以上之非互溶的結晶性樹脂予以熔融混練而得,且該聚合物摻合物中所分散之粒子之平均粒徑為0.001~1μm之分散結構,再者,於散射測定中,將散射強度相對於散射光之波數繪圖的光譜中,當令峰部半值寬(a)、該峰部之極大波數(b)時,0<(a)/(b)≦1.5。
再者,本發明之成型品具有以下構成。亦即,一種成型品,係包含上述聚合物摻合物而構成。
又,本發明之聚合物摻合物之製造方法,較佳為:前述混沌式混合,係於粒子追蹤法中當令線長度(L)、起始線長度(L0)時,假想線之伸長度的對數(lnL/L0)成為2以上之混沌式混合。
又,本發明之聚合物摻合物之製造方法,較佳為: 前述過冷卻狀態,係將聚合物熔融部之後到模頭為止的混練溫度,以使用之結晶性樹脂之中玻璃轉移溫度最高的樹脂作為基準,設定在較其玻璃轉移溫度高75℃以上之溫度範圍,並且以使用之結晶性樹脂之中熔點最高之樹脂作為基準,設定為較其熔點低1~100℃之溫度範圍,而且使用的樹脂即使在使用之結晶性樹脂之中熔點最高之樹脂之熔點以下仍為熔融狀態。
再者,本發明之聚合物摻合物之製造方法,宜為前述結晶性樹脂係選自於聚醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂、聚乳酸樹脂、聚丙烯樹脂、聚甲基戊烯樹脂中之至少1種以上較佳。
又,本發明之聚合物摻合物,宜為前述結晶性樹脂係選自於聚醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂、聚乳酸樹脂、聚丙烯樹脂、聚甲基戊烯樹脂中之至少1種以上較佳。
又,本發明之聚合物摻合物,宜為選自於以下任一樹脂之組合較佳:聚醯胺樹脂與聚丙烯樹脂、聚乳酸樹脂與聚丙烯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂與聚丙烯樹脂、聚酯樹脂與聚丙烯樹脂、聚醯胺樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚酯樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚乳酸樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚丙烯樹脂與聚甲基戊烯樹脂。
本發明之成型品,宜為射出成型品、薄膜或薄片較佳。
本發明之聚合物摻合物,可藉由將2成分以上之非互溶的結晶性樹脂使用雙軸擠製機於過冷卻狀態以混沌式混合進行熔融混練而得,例如像聚醯胺樹脂與聚丙烯樹脂、或聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂與聚甲基戊烯樹脂般極性大有不同,於至今為止結構微細化困難之結晶性樹脂彼此組合之聚合物摻合物,首次達成結構微細化,且藉由控制為特定結構,能獲得具有優異耐熱性、耐濕熱性、機械特性之成型品。所以,本發明之聚合物摻合物,能有用於當作發揮優異之耐熱性、耐濕熱性、機械特性的結構材料。
[實施發明之形態]
以下對於本發明更詳細說明。
本發明係一種聚合物摻合物之製造方法,其特徵為:將至少2成分以上之非互溶的結晶性樹脂使用雙軸擠製機於過冷卻狀態利用混沌式混合予以熔融混練。
一般而言,當混合水等低黏性之流體時,藉由使流動亂流化能以良好效率混合。當混合高黏性之流體時,為了使流動亂流化需要巨大能量,所以難以將流動亂流化並且混合均勻。化學工學的領域中,有人在研究如何於層流狀態以良好效率且均勻混合的混合方法,近年來,開始有混沌式混合(chaotic mixing)之研究進展中。
針對混沌式混合加以說明。當考慮2種流體混合時,若解出對於起始之2種流體交界面上的所有點,以其位置作為起始值而支配流體粒子之運動之方程式,則能求取 交界面之時間發展。為了將2流體迅速混合,該交界面必需以小間隔折疊,所以交界面之面積必需急劇增加,起初必需將位在非常接近的交界面上之2點間的距離急劇增大。如此,以帶有支配流體運動之方程式之解且將2點間之距離隨時間以指數函數增大之混沌解之混合,稱為混沌式混合。混沌式混合記載於例如:Chaos,Solitons & Fractals Vol.6 p425-438。
混沌式混合,至今為止已使用在液體等流體的混合。本發明發現了混沌式混合在使用雙軸擠製機的熔融混練也有效,並且係關於能擴展到2成分以上之結晶性樹脂的製造方法。就將2成分以上之結晶性樹脂以混沌式混合予以熔融混練的方法而言,可藉由使用通常使用的周知雙軸擠製機,降低聚合物熔融部以後至模頭的混練溫度直到成為過冷卻狀態,並提高熔融黏度,以及使用對於發生混沌式混合狀態為有效的螺桿,以使產生摻合物成分重複延伸及折疊的混沌式混合。
在此,過冷卻狀態係指在使用之結晶性樹脂當中熔點最高的樹脂的熔點以下,使用的樹脂亦為熔融之狀態。成為過冷卻狀態之聚合物熔融部以後至模頭的混練溫度,視使用之結晶性樹脂之組合而有不同,但是以使用之結晶性樹脂當中玻璃轉移溫度最高的樹脂作為基準,設定溫度範圍為較其玻璃轉移溫度高75℃以上的溫度,並且以使用之結晶性樹脂當中熔點最高的樹脂作為基準,設定溫度範圍為比其熔點低1~100℃,且較佳為設定溫度範圍為低10~90℃,尤佳為設定溫度範圍為低10~70℃。
當混練溫度係設定為比使用之結晶性樹脂當中玻璃轉移溫度最高之樹脂之(玻璃轉移溫度+75℃)為低之溫度範圍時,結晶性樹脂會因為結晶化而固化,難以進行熔融混練。又,當混練溫度係設定為在使用之樹脂當中熔點最高之樹脂之熔點以上、及高於(熔點-1℃)之溫度範圍時,不會成為過冷卻狀態,熔融黏度會過低,不會成為混沌式混合,反之,若設定在比起(熔點-100℃)更低的溫度範圍時,結晶性樹脂會由於結晶化而固化,難以進行熔融混練,故為不佳。在此,玻璃轉移溫度,可藉由以差示掃描熱量計(DSC)從室溫開始以20℃/min的升溫速度升溫時產生之反曲點求取。又,在此,熔點可從以差示掃描熱量計(DSC)從室溫開始以20℃/min的升溫速度升溫時產生之熔解曲線之峰部溫度求得。
本發明中,混沌式混合,較佳為當於粒子追蹤法(particle tracking method)令線長度(L)、起始線長度(L0)時,假想線的伸長度的對數(lnL/L0)成為2以上之混沌式混合。當假想線的伸長度的對數(lnL/L0)大時,意指於支配流體之運動的方程式的解,2點之間的距離隨時間容易以指數函數增大。該粒子追蹤法,係利用於以時間t=0評價之螺桿之上游面之剖面內隨機決定1,000個粒子的起始位置,並將利用解析求取之評價之螺桿之速度場所伴隨的移動以模擬進行追蹤的方法,從各混練溫度的各粒子的座標的履歷的記錄,可求取令線長度(L)、起始線長度(L0)時之假想線的伸長度的對數(lnL/L0)。粒子追蹤法,記載於例如:Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics Vol.91,Issues 2-3,1 July 2000,p273-295。
本發明中,對於混沌式混合狀態為有效之螺桿,較佳為於粒子追蹤法令線長度(L)、起始線長度(L0)時,假想線之伸長度的對數(lnL/L0)成為2以上之螺桿,更佳為成為3以上之螺桿,最佳為成為4以上之螺桿。
對於產生該混沌式混合狀態為有效的雙軸擠製機的螺桿,例如:包含捏合盤(kneading disc)且該捏合盤之盤前端側頂部與其後面側頂部夾的角度即螺旋角度θ,在螺桿之反旋轉方向處於0°<θ<90°之範圍內的扭轉捏合盤;或包含捏合盤,該捏合盤以分部瓣(fractional lobe)形狀為基盤,且軸偏心的分部瓣捏合區段(kneading block);或包含轉子,該轉子以分部瓣形狀作為基盤,且為軸偏心的分部混合元件(mixing element);或包含飛行螺桿且在該飛行螺桿之飛行部從螺桿前端側朝向後端側形成有樹脂通路之逆混合(back mixing)螺桿。藉由將選自於該等中之2種以上之螺桿交替地組合,能更有效地產生混沌式混合。
本發明中,同時進行混沌式混合及熔融混練之區(混沌式混合區)之合計長度,相對於雙軸擠製機之螺桿全長的比例宜為5~80%之範圍較佳,更佳為10~70%,更佳為15~60%之範圍。又,本發明中,雙軸擠製機之同時進行混沌式混合及熔融混練之區(混沌式混合區),宜不要不均勻存在於螺桿內之特定位置,而是配置在遍布整個全域。
本發明中,聚合物摻合物宜利用混沌式混合,重複 進行摻合物成分之延伸及折疊較佳。藉由進行混沌式混合,有時分散在聚合物摻合物中之粒子會微細化,且較佳為分散的粒子之平均粒徑成為0.001μm~1μm之特徵的分散結構的情況。在此,分散結構係指樹脂組成物中添加量最多的成分形成海相(連續相或基質(matrix)),且其他樹脂成分形成島相(分散的粒子)之所謂的海島結構,可利用例如:光學顯微鏡觀察或穿透型電子顯微鏡觀察予以確認。
本發明中,結晶性樹脂係指以差示掃描熱量計(DSC),從室溫以20℃/min的升溫速度升溫時觀察到產生之結晶熔解熱量為5J/g以上的樹脂。例如:聚醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂、聚乳酸樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚甲基戊烯樹脂、對排聚苯乙烯樹脂等聚烯烴系樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、聚縮醛樹脂、四氟化聚乙烯樹脂、結晶性聚醯亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚醚酮樹脂、聚酮樹脂等。
上述結晶性樹脂之中,理想者為聚醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂、聚乳酸樹脂、聚丙烯樹脂、聚甲基戊烯樹脂。
本發明中,2成分以上之非互溶的結晶性樹脂,係指在玻璃轉移溫度以上、熱分解溫度以下的實用的全部區域中未成為互溶狀態的結晶性樹脂的組合,亦即以不同的2成分以上之樹脂為主成分的相彼此形成0.001μm以上之相結構之結晶性樹脂之組合。是否互溶,可依例如:Polymer Alloys and Blends,Leszek A Utracki,hanser Publishers,Munich Viema New York,P64所記載,利用電子顯微鏡、差示掃描熱量計(DSC)、其他各種方法判斷。具體而言,若各熱塑性樹脂利用差示掃描熱量計(DSC)測定到的玻璃轉移溫度為單一即可判斷為互溶,且若觀察到多數玻璃轉移溫度,則可判斷該熱塑性樹脂之組合為非互溶。
本發明中,理想的結晶性樹脂的組合,可列舉:聚醯胺樹脂與聚丙烯樹脂、聚乳酸樹脂與聚丙烯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂與聚丙烯樹脂、聚酯樹脂與聚丙烯樹脂、聚醯胺樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚酯樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚乳酸樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚丙烯樹脂與聚甲基戊烯樹脂等。
上述聚醯胺樹脂,係包含具有醯胺鍵之高分子而構成之樹脂,係以胺基酸、內醯胺或二胺及二羧酸作為主原料者。其原料之代表例,可列舉:6-胺基己酸、11-胺基十一烷酸、12-胺基十二烷酸、對胺基甲基苯甲酸等胺基酸、ε-己內醯胺、ω-月桂內醯胺等內醯胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、2-甲基五亞甲基二胺、十一亞甲基二胺、十二亞甲基二胺、2,2,4-/2,4,4-三甲基六亞甲基二胺、5-甲基九亞甲基二胺、間二甲苯二胺、對亞二甲苯二胺、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、1,4-雙(胺基甲基)環己烷、1-胺基-3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、雙(3-甲基-4-胺基環己基)甲烷、2,2-雙(4-胺基環己基)丙烷、雙(胺基丙基)哌 、胺基乙基哌等脂肪族、脂環族、芳香族之二胺、及己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、2-氯對苯二甲酸、2-甲基對苯二甲酸、5-甲基間苯二甲酸、5-鈉磺基間苯二甲酸、六氫對苯二甲酸、六氫間苯二甲酸等脂肪族、脂環族、芳香族之二羧酸,在本發明中,可將從該等原料衍生之聚醯胺均聚物或共聚物分別單獨使用,或以混合物的形態使用。
本發明中,特別有用的聚醯胺樹脂的具體例,可列舉:聚己醯胺(尼龍6)、聚六亞甲基己二醯胺(尼龍66)、聚五亞甲基己二醯胺(尼龍56)、聚四亞甲基己二醯胺(尼龍46)、聚六亞甲基癸二醯胺(尼龍610)、聚五亞甲基癸二醯胺(尼龍510)、聚六亞甲基十二烷醯胺(尼龍612)、聚十一烷醯胺(尼龍11)、聚十二烷醯胺(尼龍12)、聚己醯胺/聚六亞甲基對苯二甲醯胺共聚物(尼龍6/6T)、聚六亞甲基己二醯胺/聚六亞甲基對苯二甲醯胺共聚物(尼龍66/6T)、聚六亞甲基己二醯胺/聚六亞甲基間苯二甲醯胺共聚物(尼龍66/6I)、聚六亞甲基己二醯胺/聚六亞甲基間苯二甲醯胺/聚己醯胺共聚物(尼龍66/6I/6)、聚六亞甲基對苯二甲醯胺/聚六亞甲基間苯二甲醯胺共聚物(尼龍6T/6I)、聚六亞甲基對苯二甲醯胺/聚十二烷醯胺共聚物(尼龍6T/12)、聚六亞甲基己二醯胺/聚六亞甲基對苯二甲醯胺/聚六亞甲基間苯二甲醯胺共聚物(尼龍66/6T/6I)、聚亞二甲苯己二醯胺(尼龍XD6)、聚六亞甲基對苯二甲醯胺/聚-2-甲基五亞甲基對苯二甲醯胺共聚物(尼龍6T/ M5T)、聚六亞甲基對苯二甲醯胺/聚五亞甲基對苯二甲醯胺共聚物(尼龍6T/5T)及該等之混合物或共聚物等。
尤理想者可列舉聚醯胺6、聚醯胺66、聚醯胺610、聚醯胺11、聚醯胺12、聚醯胺6/66共聚物、聚醯胺6/12共聚物等例。再者,該等聚醯胺樹脂視成型性、耐熱性、機械特性等必要特性,製成混合物使用在實用上亦為理想,但其中最佳為聚醯胺6、聚醯胺66、聚醯胺610、聚醯胺11、聚醯胺12。
該等聚醯胺樹脂的聚合度無特殊限制,在樣本濃度0.01g/ml的98%濃硫酸溶液中,於25℃測定到的相對黏度宜為1.5~7.0之範圍,尤其相對黏度1.8~6.0之範圍之聚醯胺樹脂為較佳。相對黏度為上述較佳範圍時,容易展現本發明之熱塑性樹脂組成物之特徵的優異衝撃吸收性,熱塑性樹脂組成物之熔融黏度適當,容易成型為成型體。
上述聚酯樹脂,可列舉以二羧酸(或其酯形成性衍生物)與二醇(或其酯形成性衍生物)作為主成分利用縮合反應獲得之聚合物或共聚物、或該等之混合物。
上述二羧酸,可列舉:對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、雙(對羧基苯基)甲烷、蒽二羧酸、4,4'-二苯醚二羧酸、5-鈉磺基間苯二甲酸等芳香族二羧酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸等脂肪族二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸等脂環二羧酸及該等酯之形成性衍生物等。又,二醇成分可列舉碳數2~20之脂肪族二醇,亦即,乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、 1,6-己二醇、十亞甲基二醇、環己烷二甲醇、環己二醇等、或分子量400~6,000之長鏈二醇,亦即聚乙二醇、聚-1,3-丙二醇、聚四亞甲基二醇等及該等之酯形成性衍生物等。
該等聚合物或共聚物之理想例,可列舉:聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚丁烯(對苯二甲酸酯/間苯二甲酸酯)、聚丁烯(對苯二甲酸酯/己二酸酯)、聚丁烯(對苯二甲酸酯/癸二酸酯)、聚丁烯(對苯二甲酸酯/癸烷二羧酸酯)、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯(對苯二甲酸酯/間苯二甲酸酯)、聚乙烯(對苯二甲酸酯/己二酸酯)、聚乙烯(對苯二甲酸酯/5-鈉磺基間苯二甲酸酯)、聚丁烯(對苯二甲酸酯/5-鈉磺基間苯二甲酸酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚環己烷二亞甲基對苯二甲酸酯等,從聚酯組成物之成型性,尤佳為聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚丁烯(對苯二甲酸酯/己二酸酯)、聚丁烯(對苯二甲酸酯/癸烷二羧酸酯)、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯(對苯二甲酸酯/己二酸酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚環己烷二亞甲基對苯二甲酸酯等,最佳為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯。
又,該等聚酯樹脂將鄰氯苯酚溶液於25℃測定時之固有黏度為0.36~1.60dl/g、尤其為0.52~1.35dl/g之範圍者,從機械特性、成型性之觀點為理想。
上述聚伸苯基硫醚樹脂,宜使用具有以下列結構式表示之重複單元之聚合物。
從耐熱性之觀點,宜為含以前述結構式表示之重複單元70莫耳%以上,更佳為含90莫耳%以上之聚合物。又,聚伸苯基硫醚樹脂其重複單元之約未達30莫耳%也可由具有下列任一結構之重複單元等構成。其中,使用對伸苯基硫醚/間伸苯基硫醚共聚物(間伸苯基硫醚單元20%以下)等時,從兼具成型加工性與阻隔性之觀點為較佳。
聚伸苯基硫醚樹脂,可藉由將聚鹵素芳香族化合物與硫醚化劑於極性有機溶劑中反應而獲得之聚伸苯基硫醚樹脂予以回收及後處理,而以高產率製造。具體而言,也可藉由日本特公昭45-3368號公報記載之獲得分子量較小的聚合物的方法、或日本特公昭52-12240號公報或日本特開昭61-7332號公報記載之獲得分子量較大之聚合物之方法等製造。也可將前述方法獲得之聚伸苯基硫醚樹脂利用實施於空氣中加熱而交聯/高分子量化、於氮 氣等鈍性氣體環境下或減壓下進行熱處理、利用有機溶劑、熱水、酸水溶液等進行洗滌、利用酸酐、胺、異氰酸酯、含官能基之二硫醚化合物等含官能基之化合物進行活化等各種處理後使用。
將聚伸苯基硫醚樹脂利用加熱予以交聯/高分子量化時之具體方法,例如有於空氣、氧氣等氧化性氣體環境下或前述氧化性氣體與氮氣、氬氣等鈍性氣體的混合氣體環境下,於加熱容器中在既定溫度加熱至獲得理想之熔融黏度的方法。加熱處理溫度通常選擇170~280℃,較佳為200~270℃。又,加熱處理時間通常選擇0.5~100hr,較佳為2~50hr。藉由控制此兩者,能獲得目標之黏度水平。加熱處理之裝置,可為通常的熱風乾燥機,也可為旋轉式或附有攪拌翼的加熱裝置,但為了使效率良好且更為均勻地處理,宜使用旋轉式或附有攪拌葉的加熱裝置較佳。
將聚伸苯基硫醚樹脂於氮氣等鈍性氣體環境下或減壓下進行熱處理時之具體方法,例如有於氮氣等鈍性氣體環境下或減壓下於加熱處理溫度150~280℃,較佳為200~270℃、加熱時間0.5~100hr,較佳為2~50hr進行加熱處理之方法。加熱處理之裝置可為通常的熱風乾燥機也可為旋轉式或附有攪拌葉的加熱裝置,但為了以良好效率且更為均勻地處理,使用旋轉式或附有攪拌翼的加熱裝置為更佳。
本發明使用之聚伸苯基硫醚樹脂,宜為已施有洗滌處理之聚伸苯基硫醚樹脂較佳。該洗滌處理之具體方法 ,可列舉酸水溶液洗滌處理、熱水洗滌處理及有機溶劑洗滌處理等。該等處理也可組合2種以上之方法。
將聚伸苯基硫醚樹脂以有機溶劑洗滌時之具體方法,可列舉以下方法。亦即,洗滌使用之有機溶劑,只要是不具有將聚伸苯基硫醚樹脂予以分解之作用等者即可,無特殊限制,例如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺等含氮極性溶劑、二甲基亞碸、二甲基碸等亞碸、碸系溶劑、丙酮、甲乙酮、二乙酮、苯乙酮等酮系溶劑、二甲醚、二丙醚、四氫呋喃等醚系溶劑、氯仿、二氯甲烷、三氯乙烯、二氯乙烯、二氯乙烷、四氯乙烷、氯苯等鹵素系溶劑、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇、丙二醇、苯酚、甲酚、聚乙二醇等醇、苯酚系溶劑、苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴系溶劑等。該等有機溶劑之中,使用N-甲基吡咯烷酮、丙酮、二甲基甲醯胺、氯仿等較佳。該等有機溶劑,可使用1種或混合使用2種以上。利用有機溶劑洗滌之方法,有將聚伸苯基硫醚樹脂浸漬於有機溶劑中之等方法,視需要也可適當攪拌或加熱。針對以有機溶劑洗滌聚伸苯基硫醚樹脂時之洗滌溫度無特殊限制,可從常溫~約300℃的任意溫度選擇。洗滌溫度愈高,雖有洗滌效率提高的傾向,但通常於常溫~150℃之洗滌溫度即能獲得充分的效果。又,已歷經過有機溶劑洗滌之聚伸苯基硫醚樹脂,為了去除殘留的有機溶劑,宜以水或溫水洗滌數次較佳。
將聚伸苯基硫醚樹脂以熱水進行洗滌處理時之具體方法,可列舉以下方法。亦即,為了以熱水洗滌展現聚 伸苯基硫醚樹脂之理想的化學改性的效果,使用之水宜為蒸餾水或去離子水較佳。熱水處理之操作,通常係於既定量之水中投入既定量之聚伸苯基硫醚樹脂,於常壓或壓力容器內進行加熱、攪拌以進行。聚伸苯基硫醚樹脂與水之比例,以水愈多愈佳,但通常選擇相對於水1公升,聚伸苯基硫醚樹脂為200g以下之浴比。
又,以熱水進行洗滌處理時,宜以含有週期表之第II族之金屬元素之水溶液進行處理較佳。含有週期表之第II族之金屬元素之水溶液,係於上述水中添加有週期表之第II族之金屬元素之水溶性鹽者。具有週期表之第II族之金屬元素之水溶性鹽相對於水之濃度,宜為約0.001~5重量%之範圍較佳。
在此使用之週期表之第II族之金屬元素之理想金屬元素,可列舉Ca、Mg、Ba及Zn等,其他陰離子可列舉乙酸離子、鹵素化物離子、氫氧化物離子及碳酸離子等。更具體的理想化合物,可列舉乙酸Ca、乙酸Mg、乙酸Zn、CaCl2、CaBr2、ZnCl2、CaCO3、Ca(OH)2及CaO等,尤佳為乙酸Ca。
含有週期表之第II族之金屬元素之水溶液之溫度宜為130℃以上,更佳為150℃以上。針對洗滌溫度之上限無特別限制,使用通常之高壓釜時,一般以約250℃為其極限。
該含有週期表之第II族之金屬元素之水溶液之浴比,以重量比計,宜選擇相對於乾燥聚合物1為2~100之範圍,4~50之範圍更佳,5~15之範圍又更佳。
當將聚伸苯基硫醚樹脂以酸水溶液進行洗滌處理之情形,具體的方法可列舉如下。亦即,有將聚伸苯基硫醚樹脂浸漬於酸或酸之水溶液等之方法,視需要也可適當攪拌或加熱。使用之酸只要是不具有將聚伸苯基硫醚樹脂予以分解之作用者即可,不特別限制,可列舉:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等脂肪族飽和單元羧酸、氯乙酸、二氯乙酸等鹵素取代脂肪族飽和羧酸、丙烯酸、巴豆酸等脂肪族不飽和單元羧酸、苯甲酸、水楊酸等芳香族羧酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、鄰苯二甲酸、富馬酸等二羧酸、硫酸、磷酸、鹽酸、碳酸、矽酸等無機酸性化合物等。其中乙酸、鹽酸更佳。已歷經過酸處理之聚伸苯基硫醚樹脂,為了去除殘留的酸或鹽等,宜以水或溫水洗滌數次較佳。又,洗滌使用之水,為了不損及利用酸處理所得之聚伸苯基硫醚樹脂之理想的化學改性的效果,為蒸餾水或去離子水較佳。
本發明使用之聚伸苯基硫醚樹脂之灰分量,從賦予加工時之流動性或成型循環(cycle)等特性的觀點,宜為0.1~2重量%之較多量的範圍,0.2~1重量%之範圍更佳,0.3~0.8重量%之範圍又更佳。
在此,灰分量係指依以下方法求得之聚伸苯基硫醚樹脂中之無機成分量。
(1)在於583℃進行煅燒、冷卻的鉑皿中稱量聚伸苯基硫醚樹脂5~6g。
(2)將鉑皿與聚伸苯基硫醚樹脂同時於450~500℃進行預備煅燒。
(3)於設定在583℃的蒙孚爐(muffle)中同時放入鉑皿與經過預備煅燒之聚伸苯基硫醚試樣,進行約6hr煅燒直到完全灰化為止。
(4)於乾燥箱內冷卻後、稱量。
(5)由式:灰分量(重量%)=(灰分之重量(g)/試樣重量(g))×100計算灰分量。
本發明使用之聚伸苯基硫醚樹脂之熔融黏度,從賦予耐藥品性之改良及加工時之流動性等特性之觀點,宜選擇1~2,000Pa‧s(300℃、剪切速度1,000sec-1)之範圍,1~200Pa‧s之範圍更佳,1~50Pa‧s之範圍又更佳。在此的熔融黏度,係於剪切速度1,000sec-1之條件下使用噴嘴徑0.5mm、噴嘴長10mm之噴嘴,利用高化式流動試驗器測定之值。
成為本發明使用之聚伸苯基硫醚樹脂之有機系低聚合成分(寡聚物)量之指標的氯仿萃取量(聚合物10g/氯仿200mL、以Soxhlet進行5hr萃取處理時之殘差量計算),從賦予耐藥品性之改良及加工時之流動性等特性之觀點,宜為1~5重量%之較多的範圍,1.5~4重量%之範圍更佳,2~4重量%之範圍又更佳。
上述聚乳酸樹脂,係以L-乳酸及/或D-乳酸作為主要構成成分之聚合物,但在不損及本發明目的之範圍,也可含有乳酸以外之其他共聚合成分,具體的其他共聚合成分單元,例如:多元羧酸、多元醇、羥基羧酸、內酯等,具體而言可列舉草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、富馬酸、環己 烷二羧酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、5-鈉磺基間苯二甲酸、5-四丁基鏻磺基間苯二甲酸等多元羧酸類、乙二醇、丙二醇、丁二醇、庚二醇、己二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、1,4-環己烷二甲醇、新戊二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、雙酚A、對於雙酚加成環氧乙烷而得之芳香族多元醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亞甲基二醇等多元醇類、甘醇酸、3-羥基丁酸、4-羥基丁酸、4-羥基戊酸、6-羥基己酸、羥基苯甲酸等羥基羧酸類、乙交酯(glycolide)、ε-己內酯乙交酯、ε-己內酯、β-丙內酯、δ-丁內酯、β-或γ-丁內酯、新戊內酯、δ-戊內酯等內酯類等。該等共聚合成分可單獨使用,也可使用2種以上。
為了以聚乳酸樹脂獲得高耐熱性,乳酸成分之光學純度以較高為理想,總乳酸成分之中,L體或D體含80莫耳%以上較佳,再者含90莫耳%以上較佳,含95莫耳%以上尤佳。
聚乳酸樹脂之製造方法,可使用已知的聚合方法,例如:可採用從乳酸直接聚合之法、經由交酯(lactide)之開環聚合法等。聚乳酸樹脂之分子量或分子量分布,只要是實質上能成型加工即可,無特殊限定,重量平均分子量較佳為1萬以上,更佳為4萬以上,尤佳為8萬以上。在此所指之重量平均分子量,係使用六氟異丙醇作為溶劑以凝膠滲透層析(GPC)測定之聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)換算之重量平均分子量。
上述聚丙烯樹脂,可使用一般使用在成型材料之用 途者,例如聚丙烯均聚物、丙烯與乙烯及/或α-烯烴之無規或嵌段共聚物,例如乙烯-丙烯無規共聚物、乙烯-丙烯嵌段共聚物等。又,為聚丙烯均聚物之情形,可使用同排聚合物、雜排聚合物、對排聚合物等任一者。又,該聚丙烯樹脂可使用一種或併用二種以上。
聚丙烯樹脂包含經α,β-不飽和羧酸或其衍生物改性之改性聚丙烯樹脂時,從與其他結晶性樹脂之互溶的提高之觀點為較佳,能使分散於聚合物摻合物中之粒子以均勻性更高且微細地控制。在此使用之α,β-不飽和羧酸或其衍生物,有:丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、伊康酸、檸康酸、希米酸(himic acid)、雙環(2,2,2)辛-5-烯-2,3-二羧酸、1,2,3,4,5,8,9,10-八氫萘-2,3-二羧酸、雙環(2,2,1)辛-7-烯-2,3,5,6-四-二羧酸、7-氧雜雙環(2,2,1)庚-5-烯-2,3-二羧酸等。又,不飽和羧酸之衍生物,有酸酐、酯、醯胺、醯亞胺及金屬鹽,例如:馬來酸酐、伊康酸酐、檸康酸酐、希米酸酐、馬來酸單甲酯、富馬酸單甲酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、二甲胺基丙基丙烯醯胺、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、馬來酸單醯胺、馬來酸二醯胺、馬來酸-N,N-二乙基醯胺、馬來酸-N-單丁基醯胺、馬來酸-N,N-二丁基醯胺、富馬酸-N,N-二丁基醯胺、馬來醯亞胺、N-丁基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸鈉、丙烯酸鉀等。該等不飽和羧酸或其衍生物,也可混合2種以上使用。又,使用馬來酸酐較佳。
上述聚甲基戊烯樹脂,係以4-甲基戊烯-1作為主要 構成成分之聚合物,係丙烯二聚化獲得之4-甲基戊烯-1佔全部構成成分之70莫耳%以上的聚合物,視需要可以製作為將小於30莫耳%之其他成分進行共聚合或接枝聚合之聚合物。本發明尤其有用的聚甲基戊烯樹脂,係4-甲基戊烯-1之均聚物及小於30莫耳%之乙烯、丙烯、丁烯-1、己烯-1、異丁烯、苯乙烯與4-甲基戊烯-1之共聚物。
聚甲基戊烯樹脂含有經α,β-不飽和羧酸或其衍生物改性之改性聚甲基戊烯樹脂時,從提高與其他結晶性樹脂之互溶的之觀點為較佳,能將分散於聚合物摻合物中之粒子以更高均勻性且微細地控制。在此使用之α,β-不飽和羧酸或其衍生物,有:丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、伊康酸、檸康酸、希米酸、雙環(2,2,2)辛-5-烯-2,3-二羧酸、1,2,3,4,5,8,9,10-八氫萘-2,3-二羧酸、雙環(2,2,1)辛-7-烯-2,3,5,6-四-二羧酸、7-氧雜雙環(2,2,1)庚-5-烯-2,3-二羧酸等。又,不飽和羧酸之衍生物,有:酸酐、酯、醯胺、醯亞胺及金屬鹽,例如:馬來酸酐、伊康酸酐、檸康酸酐、希米酸酐、馬來酸單甲酯、富馬酸單甲酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、二甲胺基丙基丙烯醯胺、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、馬來酸單醯胺、馬來酸二醯胺、馬來酸-N,N-二乙基醯胺、馬來酸-N-單丁基醯胺、馬來酸-N,N-二丁基醯胺、富馬酸-N,N-二丁基醯胺、馬來醯亞胺、N-丁基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸鈉、丙烯酸鉀等。該等不飽和羧酸或其衍生物也可混合使用2種以上。又,宜使用馬來酸酐。
本發明中,針對2成分以上之結晶性樹脂之組成不特別限制,但樹脂組成物中添加量最多的成分(A)、以及添加量次多之成分(B)之重量比(A)/(B),宜為90/10~50/50較佳,更佳為85/25~50/50,尤佳為80/20~50/50。
其次針對本發明之聚合物摻合物說明。
本發明,係至少將2成分以上之非互溶的結晶性樹脂予以熔融混練而得之聚合物摻合物,且分散於該聚合物摻合物中之粒子之平均粒徑為0.001~1μm之分散結構,再者,於散射測定中,當將散射強度相對於散射光之波數繪圖而得之光譜中,令峰部半值寬(a)、該峰部之極大波數(b)時,滿足0<(a)/(b)≦1.5之聚合物摻合物。
聚合物摻合物,藉由發揮各原料之樹脂之長處,並彌補短處,可展現相較於單一樹脂更為優異的特性。此時,重要者為在分散結構中之粒子之尺寸以及均勻性。本發明之聚合物摻合物中,分散於分散結構之粒子之平均粒徑為0.001μm~1μm。分散之粒子之平均粒徑若超過1μm,則僅會展現各原料之物性,難以彌補短處。另一方面,若分散結構中之已分散之粒子之平均粒徑小於0.001μm,會喪失原料樹脂之特性。又,已分散之粒子之平均粒徑宜為0.001μm~0.9μm,0.001μm~0.75μm又更佳。
在此所指之平均粒徑,為從電子顯微鏡照片求得之長徑之數平均粒徑,可由圖像解析求取。又,也可從照片直接測定50個粒子之長徑,並求其數平均值。
平均粒徑,可藉由將從例如丸粒、壓製成型品、薄 膜、薄片或射出成型品等切削而得之試樣利用光學顯微鏡或穿透型電子顯微鏡觀察。
進行熔融混練時,藉由反複進行摻合物成分之延伸及折疊之混沌式混合,可將2成分以上之非互溶的聚合物摻合物之分散相微細化,且可成為於相結構中,分散於聚合物摻合物中之粒子之平均粒徑為0.001~1μm之控制為高均勻性的特徵的分散結構。
平均粒徑之尺寸即使為0.001~1μm,當有部分結構有大型的部分等時,例如受衝撃時,有時會以其為起點而有破壞進行等,造成無法獲得原本的聚合物摻合物的特性的情形。因此分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性係為重要。該均勻性,於平均粒徑為0.001μm以上未達0.1μm之聚合物摻合物之情形,可藉由小角X射線散射測定,於平均粒徑為0.1μm以上1μm以下之聚合物摻合物之情形,可藉由光散射測定予以評價。小角X射線散射與光散射,由於能分析之分散結構尺寸不同,所以需視分析之聚合物摻合物之分散結構尺寸而適當區分使用。小角X射線散射測定及光散射測定可獲得關於其分布的資訊,具體而言,由此等測定獲得之光譜中的散射極大之峰部之擴展型式,係對應於粒徑之均勻性。
本發明中,作為均勻性之指標,於平均粒徑為0.001μm以上小於0.1μm之聚合物摻合物之情形,係以小角X射線散射測定,為平均粒徑0.1μm以上1μm以下之聚合物摻合物之情形,係以光散射測定,並著重於將散射強度相對於散射光之波數繪圖而得之光譜之散射極大峰 部半值寬。峰部之半值寬,有隨峰部極大波數之增加而增大的傾向,所以本發明中,將由峰部之半值寬(a)、峰部極大波數(b)計算而得之(a)/(b)之值作為粒徑之均勻性之指標。為了展現優異的機械特性等物理特性,宜以粒徑之均勻性高者較佳。
本發明之聚合物摻合物,於散射測定中,當將散射強度相對於散射光之波數繪圖而得之光譜中,令峰部半值寬(a)、該峰部之極大波數(b)時,滿足0<(a)/(b)≦1.5。(a)/(b)超過1.5時,粒徑之均勻性低、關於耐熱性、耐濕熱性、機械特性之改良效果低,另一方面,當(a)/(b)為0(亦即無峰部)之情形,有以下問題:粒徑完全無均勻性,關於耐熱性、耐濕熱性、機械特性之改良效果減低。
又,(a)/(b)宜滿足0<(a)/(b)≦1.4較佳,0<(a)/(b)≦1.3又更佳。
本發明中,峰部之半值寬係指從峰部之頂點(點A)劃出平行於圖縱軸之直線,且定出該直線與光譜之基線的交點(點B)時,連結(點A)與(點B)之線段之中點(點C)中的峰部寬度。在此,峰部之寬係指與基線平行且通過(點C)之直線上之寬。
光散射測定、小角X射線繞射測定中,需將樣本製成薄膜狀。薄膜化可利用微切割刀等切出切片,或以加熱壓製。光散射裝置之情形,可藉由將聚合物摻合物夾入厚度約0.1mm之蓋玻片並進行加熱壓製而簡便地獲得薄膜狀試樣。為小角X射線繞射之情形,由於蓋玻片有時會 吸收X射線故需注意。加熱壓製之情形,若加熱過度、或壓製時間長,有時視樣本有結構大型化的情形,所以需謹慎決定壓製條件。又,結晶性樹脂之情形,由於可能因為結晶化而改變摻合物結構,所以需於加熱壓製後快速急冷,將結構予以固定化。
製備為薄膜狀的樣本,係測定中心部分。當樣本相對於測定裝置之試樣支座尺寸而言過大時,將樣本從中心部分切出並測定。樣本之厚度,係重疊多數樣本調整為最適厚度,以儘可能獲得大的訊號強度。訊號強度與樣本厚度成比例增加,但是測定光之吸收也依循Lanbert-Beer之法則相對於試樣厚度以指數函數的增加,且依其分,訊號強度減少,所以需因應兩者之均衡性決定試樣厚度。
又,由組合折射率差小之聚合物而構成之聚合物摻合物,由於訊號強度小,測定困難。於如此的情形,視需要以碘、RuO4、OsO4等染色試藥處理亦為有效。
本發明之聚合物摻合物之製造方法使用之聚合物摻合物中,在不損及本發明目的之範圍,也可更含有各種添加劑。又,本發明之聚合物摻合物中,在不損及本發明目的之範圍,也可更含有各種添加劑。
該等添加劑,例如:滑石、高嶺土、雲母、黏土、皂土、絹雲母、鹼性碳酸鎂、玻璃屑片、玻璃纖維、碳纖維、石綿纖維、岩綿、矽砂、矽灰石、玻璃珠等強化材、非板狀填充材、或抗氧化劑(磷系、硫系等)、紫外線吸收劑、熱安定劑(受阻酚系等)、酯交換反應抑制劑 、無機系結晶核劑(滑石等)、有機系結晶核劑(山梨醇衍生物、脂肪族羧酸醯胺等)、滑劑、脫模劑、抗靜電劑、結塊防止劑、含染料及顏料之著色劑、難燃劑(鹵素系、磷系等)、難燃助劑(三氧化銻所代表之銻化合物、氧化鋯、氧化鉬等)、発泡劑、偶聯劑(含環氧基、胺基巰基、乙烯基、異氰酸酯基一種以上之矽烷偶聯劑或鈦偶聯劑)、抗菌劑等。
本發明之聚合物摻合物可成型製成成型品。理想的成型方法,為射出成型法、薄膜成型法、薄片成型法、膨發成型法、吹塑成型法,尤佳為射出成型法、薄膜成型法、薄片成型法。包含本發明之聚合物摻合物而構成之成型品,例如:射出成型品、薄膜、片等。又,包含本發明之聚合物摻合物構成之成型品,為藉由施以將薄膜或薄片疊層、波板狀之加工、表面塗覆等後加工而得之成型品亦為較佳。
本發明之成型品,耐熱性、耐濕熱性、機械特性顯著優良,因此可理想地適用在汽車零件、電性電子零件、包裝材料等各種用途。
[實施例]
以下舉實施例說明本發明。實施例、比較例係以下列方法實施測定方法。
[穿透型電子顯微鏡照片]
針對使用超微切割刀切出超薄切片而得之樣本,使用日立製作所(股)製H-7100型穿透型電子顯微鏡,放大10,000倍,進行結構的觀察。
[從粒子追蹤法求取之lnL/L0]
使用日本製鋼所(股)製、擠製機內CAE解析軟體SCREWFLOW-MULTI,於時間t=0在螺桿之上游面之剖面內隨機決定1,000個粒子的起始位置,並利用模擬追蹤伴隨解析求得之評價之螺桿之速度場的移動,從在混練溫度的各粒子的座標的履歷記錄,求取當令長度(L)、起始線長度(L0)時假想線之伸長度的對數(lnL/L0)。
[從光散射光譜測定之(a)/(b)、相結構之形狀]
將聚合物摻合物夾入於厚度0.1mm之蓋玻片並進行加熱壓製,以製作薄膜狀試樣,於夾持在蓋玻片的狀態進行光散射測定。光散射,係使用大塚電子(股)製DYNA-300,依以CCD照相機曝光1min獲得之一維數據為基礎,以波數為橫軸、散射強度為縱軸進行繪圖,並從繪製之圖中之峰部半值寬(a)、峰部極大波數求得(a)/(b)。第1圖顯示相結構之示意圖。表中將實施例、比較例觀察到的相結構的形狀顯示於第1圖之(a)、(b)。例如:實施例1顯示第1圖(a)之相結構。
[耐熱性(DTUL)試驗]
依據ASTM D648,使用安田精機製作所(股)製148-HDD-6S,於升溫速度120℃/hr、負荷0.46MPa測定負荷撓曲溫度。
[拉伸伸長度]
依據ASTM D638,將1/8inch(3.175mm)ASTM1號啞鈴狀試驗片使用Orientec(股)製UTA-2.5T,於23℃、50%RH之環境下於試樣標點間距離100mm、拉伸速度 10mm/min進行測定。
[耐衝撃性]
依據ASTM D256,進行附切口(notch)之Izod衝撃試驗。使用之試驗片厚度為3.2mm,試驗於23℃、50%RH之環境下進行。將測定7根的平均值作為耐衝撃性。
[彎曲彈性係數]
依據ASTM D790,將厚度1/8inch(3.175mm)的彎曲試驗片使用Orientec(股)製RTA-1T,於23℃、50%RH之環境下評價彎曲彈性係數。
[拉伸強度、拉伸伸長度、拉伸彈性係數]
將聚合物摻合物以10sec、1.5MPa進行加熱壓製,製作薄片(厚度0.3mm)。從薄片切出長度×寬度×厚度=50mm×10mm×0.3mm的樣本,並使用Orientec(股)製UTA-2.5T,以夾頭間距離20mm、拉伸速度100mm/min進行測定。
[耐濕熱性(彎曲彈性係數)]
依據ASTM D790,將厚度1/8inch(3.175mm)之彎曲試驗片於溫度60℃、相對濕度95%之恆溫恆濕器中處理24hr後,使用Orientec(股)製RTA-1T於23℃、50%RH之環境下評價彎曲彈性係數。
[耐濕熱性(拉伸伸長度)]
將聚合物摻合物以10sec、1.5MPa進行加熱壓製,製作薄片(厚度0.3mm)。從薄片切出長度×寬度×厚度=50mm×10mm×0.3mm的樣本,將獲得之樣本於溫度120℃、相對濕度100%之恆溫恆濕器中處理24hr後,使用Orientec(股)製UTA-2.5T,以夾頭間距離20mm、拉伸速度 100mm/min進行測定。
[耐濕熱性(拉伸強度)]
將聚合物摻合物以10sec、1.5MPa進行加熱壓製,製作薄片(厚度0.3mm)。從薄片切出長度×寬度×厚度=50mm×10mm×0.3mm的樣本,將獲得之樣本於溫度120℃、相對濕度100%之恆溫恆濕器中處理24hr後,使用Orientec(股)製UTA-2.5T,以夾頭間距離20mm、拉伸速度100mm/min進行測定。
實施例‧比較例中,使用以下所示之樹脂。
PA-1:尼龍6樹脂(東麗(股)製、“Amilan”CM1001)、熔點225℃、玻璃轉移溫度47℃
PA-2:尼龍610樹脂(東麗(股)製、“Amilan”CM2001)、熔點225℃、玻璃轉移溫度40℃
PP-1:聚丙烯樹脂(Primepolymer(股)製、“Primepolypro”J108M)、熔點165℃、玻璃轉移溫度-20℃
PP-2:聚丙烯樹脂(Primepolymer(股)製、“Primepolypro”E111G)、熔點165℃、玻璃轉移溫度-20℃
改性PP:酸改性聚丙烯樹脂(DuPont(股)製、“Fusabond”P613)、熔點162℃、玻璃轉移溫度-25℃
PET:聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(東麗(股)製、F20S)、熔點264℃、玻璃轉移溫度80℃、固有黏度0.65
PMP:聚甲基戊烯樹脂(三井化學(股)製、“TPX”DX820)、熔點236℃、玻璃轉移溫度30℃
改性PMP:酸改性聚甲基戊烯樹脂(三井化學(股)製、“TPX”MM-101B)、熔點232℃、玻璃轉移溫度25℃
無機填充劑使用滑石(日本Talc(股)製、“Micro-ace”P-6)。
[混沌式混合區1]
於實施例1~3、5~7、9~17、19~20、比較例1~2中,混沌式混合區1,係將如以下交替組合而成之區:包含捏合盤,且該捏合盤之盤前端側之頂部與後面側之頂部成的角度即螺旋角度θ,在螺桿之反旋轉方向處於0°<θ<90°之範圍內的扭轉捏合盤,以及包含飛行螺桿且於該飛行螺桿之飛行部從螺桿前端側朝後端側形成有樹脂通路之逆混合螺桿。
[混沌式混合區2]
於實施例4、8、18、21~22中,混沌式混合區2,係將如以下交替組合而成之區:包含捏合盤且該捏合盤以分部瓣形狀為基盤且軸偏心的分部瓣捏合區段;以及包含轉子且該轉子以分部瓣形狀為基盤且係軸偏心之分部混合元件。
(實施例1~4、比較例1~6)
將表1記載之組成之原料對於螺桿轉速定為100rpm的雙軸螺桿擠製機(日本製鋼所(股)製TEX30XSSST)(L/D=45.5(又,在此的L係從原料供給口至吐出口的長度。))供給,並將聚合物熔融部以後到排氣孔為止的套筒(barrel)溫度調整為如表1記載之溫度。將從模吐出後的腸線(catgut)立即於冰水中急速冷卻,固定結構之後以切股機(strand cutter)切成丸粒而獲得丸粒。比較例2,套筒設定溫度低,於熔融混練時聚合物固化,未能熔融混練。
實施例1~3與比較例1~2,使用跨全區域配置之螺桿構成(A1類型),使得相對於擠製機之螺桿全長,進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區1)之合計長度比例成為50%。實施例4使用跨全區域配置之螺桿構成(A2類型),使得相對於擠製機之螺桿全長,進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區2)之合計長度比例成為50%。比較例3~6,就螺桿構成而言,使用從L/D=22、28之位置起設置有一般的捏合盤(L/D=3.8)的螺桿構成(B類型)。
使用日本製鋼所(股)製、擠製機內CAE解析軟體SCREWFLOW-MULTI,於時間t=0隨機決定在螺桿之上游面之剖面內1,000個粒子的起始位置,利用模擬追蹤由解析求得之伴隨評價之螺桿之速度場之移動,並從於各混練溫度之各粒子之座標之履歷記錄,求取令線長度(L)、起始線長度(L0)時之假想線之伸長度的對數(lnL/L0),將(lnL/L0)之值記載於表1。
針對從上述丸粒切出超薄切片的樣本,以穿透型電子顯微鏡觀察放大1萬倍的結構的狀態,結果確認均為分散結構。又,針對相結構之形狀,將第1圖所示之示意圖之形狀表示於表1。
又,從電子顯微鏡照片任意選取100個分散在聚合物摻合物中的粒子,藉由測定各長徑並計算數平均值,求取平均粒徑,其結果記載於表1。
又,進一步將聚合物摻合物夾入於厚度0.1mm之蓋玻片,於230℃、10sec進行加熱壓製,製作成薄膜狀試 樣,並於夾持於蓋玻片之狀態測定光散射光譜。該光譜中之峰部之半值寬(a)、峰部極大波數(b)、(a)/(b)之值記載於表1。
將上述丸粒從料斗下朝前端,以設定為230℃-235℃-240℃-240℃之住友重機械工業(股)製射出成型機(SG-75H-MIV),設定模具溫度為80℃,並以保壓12sec、冷卻時間18sec之成型循環成型為上述試驗片。針對獲得之試驗片如以上評價,其結果記載於表1。
於將非互溶的結晶性樹脂彼此之組合予以熔融混練而得之聚合物摻合物,亦為藉由使用將混練溫度降低至過冷卻狀態,且使用對於產生混沌式混合狀態為有效的A1類型或A2類型之螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值為1.5以下,獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
另一方面,比較例1,使用對於產生混沌式混合狀態為有效的A1類型之螺桿構成,並將混練區之溫度以使用之樹脂之中玻璃轉移溫度最高的樹脂作為基準,設定為比該玻璃轉移溫度高70℃的溫度,嘗試熔融混練,但是套筒設定溫度低,於熔融混練時聚合物固化,未能熔融混練。比較例2,使用對於產生混沌式混合狀態為有效之A1類型之螺桿構成,混練區之溫度以使用之樹脂中熔點最高的樹脂作為基準,設定為比起該熔點高15℃之溫度進行熔融混練,但是混練區之溫度高,未成為過冷卻狀態,因此從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以下,未成為混沌式混合狀態,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算之(a)/(b)之數值成為1.5以上,未能獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高之聚合物摻合物。比較例3中,使用設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,混練區之溫度以使用之樹脂中熔點最高之樹脂作為基準,設定溫度為比起該熔點低50℃之溫度並進行熔融混練,雖成為過冷卻狀態,但是 由於係設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,所以從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以下,未成為混沌式混合狀態,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值成為1.5以上,未能獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
比較例4~6中,使用設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,混練區之溫度以使用之樹脂之中熔點最高的樹脂作為基準,設定溫度為比起該熔點高15℃之溫度,並將組成已改變的聚合物摻合物進行熔融混練,但是混練區之溫度高,未成為過冷卻狀態,且由於係設置有一般之捏合盤之B類型之螺桿構成,所以在全部的組成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求取的(lnL/L0)成為2以下,未成為混沌式混合狀態,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值成為1.5以上,未能獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
從表1之結果可得知:藉由將混練溫度下降至過冷卻狀態,並使用對於產生混沌式混合狀態為有效的螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求得之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,可獲得平均粒徑微細且分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。該等聚合物摻合物,比起未成為混沌式混合之依通常之混練方法獲得之聚合物摻合物,耐熱性、耐濕熱性顯著提高而且有拉伸伸長度、Izod衝撃強度均為優異之機械特性。
(實施例5~8、比較例7~9)
將表2記載之組成之原料對於設定螺桿轉速為100 rpm之雙軸螺桿擠製機(日本製鋼所(股)製TEX30XSSST)(L/D=45.5(又,在此的L係從原料供給口至吐出口之長度。))供給,並將聚合物熔融部以後到排氣孔為止的套筒溫度調整為表2記載之溫度。將從模吐出後的腸線(catgut)立即於冰水中急速冷卻,固定結構之後以切股機(strand cutter)切成丸粒而獲得丸粒。
實施例5~7,使用跨全區域配置之螺桿構成(A1類型),使得相對於擠製機之螺桿全長進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區1)之合計長度比例成為50%。實施例8,使用跨全區域配置之螺桿構成(A2類型),使得相對於擠製機之螺桿全長進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區2)之合計長度比例成為50%。比較例7~9,就螺桿構成而言,使用從L/D=22、28之位置起設置有一般的捏合盤(L/D=3.8)的螺桿構成(B類型)。
使用日本製鋼所(股)製、擠製機內CAE解析軟體SCREWFLOW-MULTI,於時間t=0隨機決定在螺桿之上游面之剖面內1,000個粒子的起始位置,利用模擬追蹤由解析求得之伴隨評價之螺桿之速度場之移動,並從於各混練溫度之各粒子之座標之履歷記錄,求取令線長度(L)、起始線長度(L0)時之假想線之伸長度的對數(lnL/L0),將(lnL/L0)之值記載於表2。
針對從上述丸粒切出超薄切片的樣本,以穿透型電子顯微鏡觀察放大1萬倍的結構的狀態,結果確認均為分 散結構。又,針對相結構之形狀,將第1圖所示之示意圖之形狀表示於表2。
又,從電子顯微鏡照片任意選取100個分散在聚合物摻合物中的粒子,藉由測定各長徑並計算數平均值,求取平均粒徑,其結果記載於表2。
又,進一步將聚合物摻合物夾入於厚度0.1mm之蓋玻片,於230℃、10sec進行加熱壓製,製作成薄膜狀試樣,並於夾持於蓋玻片之狀態測定光散射光譜。該光譜中之峰部之半值寬(a)、峰部極大波數(b)、(a)/(b)之值記載於表2。
將上述丸粒從料斗下朝前端,以設定為230℃-235℃-240℃-240℃之住友重機械工業(股)製射出成型機(SG-75H-MIV),設定模具溫度為80℃,並以保壓12sec、冷卻時間18sec之成型循環成型為上述試驗片。針對獲得之試驗片如以上評價,其結果記載於表2。
於將非互溶的結晶性樹脂彼此之組合予以熔融混練而得之聚合物摻合物,亦為藉由使用將混練溫度降低至過冷卻狀態,且對於產生混沌式混合狀態為有效的A1類型或A2類型之螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值為1.5以下,獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
另一方面,比較例7~9使用設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,混練區之溫度以使用之樹脂中熔點最高之樹脂作為基準,設定溫度為比起該熔點高15℃之溫度並將組成已改變的聚合物摻合物進行熔融混練,但混練區之溫度高,未成為過冷卻狀態,而且由於係設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,所以從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以下,未成為混沌式混合狀態,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值成為1.5以上,未能獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
從表2之結果可得知:藉由將混練溫度下降至過冷卻狀態,並使用對於產生混沌式混合狀態為有效的螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求得之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,可獲得平均粒徑微細且分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。該等聚合物摻合物,比起未成為混沌式混合之依通常之混練 方法獲得之聚合物摻合物,耐熱性、耐濕熱性顯著提高而且有拉伸伸長度、Izod衝撃強度均為優異之機械特性。
(實施例9~11、比較例10~12)
將表3記載之組成之原料對於設定螺桿轉速為100 rpm之雙軸螺桿擠製機(日本製鋼所(股)製TEX30XSSST)(L/D=45.5(又,在此的L係從原料供給口至吐出口之長度。))供給,並將聚合物熔融部以後到排氣孔為止的套筒溫度調整為表3記載之溫度。將從模吐出後的腸線立即於冰水中急速冷卻,固定結構之後以切股機切成丸粒而獲得丸粒。
實施例9~11,使用跨全區域配置之螺桿構成(A1類型),使得相對於擠製機之螺桿全長進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區)之合計長度比例成為50%。比較例10~12,就螺桿構成而言,使用從L/D=22、28之位置起設置有一般的捏合盤(L/D=3.8)的螺桿構成(B類型)。
使用日本製鋼所(股)製、擠製機內CAE解析軟體SCREWFLOW-MULTI,於時間t=0隨機決定在螺桿之上游面之剖面內1,000個粒子的起始位置,利用模擬追蹤由解析求得之伴隨評價之螺桿之速度場之移動,並從於各混練溫度之各粒子之座標之履歷記錄,求取令線長度(L)、起始線長度(L0)時之假想線之伸長度的對數(lnL/L0),將(lnL/L0)之值記載於表3。
針對從上述丸粒切出超薄切片的樣本,以穿透型電子顯微鏡觀察放大1萬倍的結構的狀態,結果確認均為分 散結構。又,針對相結構之形狀,將第1圖所示之示意圖之形狀表示於表3。
又,從電子顯微鏡照片任意選取100個分散在聚合物摻合物中的粒子,藉由測定各長徑並計算數平均值,求取平均粒徑,其結果記載於表3。
又,進一步將聚合物摻合物夾入於厚度0.1mm之蓋玻片,於230℃、10sec進行加熱壓製,製作成薄膜狀試樣,並於夾持於蓋玻片之狀態測定光散射光譜。該光譜中之峰部之半值寬(a)、峰部極大波數(b)、(a)/(b)之值記載於表3。
將上述丸粒從料斗下朝前端,以設定為230℃-235℃-240℃-240℃之住友重機械工業(股)製射出成型機(SG-75H-MIV),設定模具溫度為80℃,並以保壓12sec、冷卻時間18sec之成型循環成型為上述試驗片。針對獲得之試驗片如以上評價,其結果記載於表3。
於對於非互溶的結晶性樹脂彼此之組合添加無機填充劑並予以熔融混練而得之聚合物摻合物,亦為藉由將混練溫度降低至過冷卻狀態,且使用對於產生混沌式混合狀態為有效的A1類型之螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值為1.5以下,獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
另一方面,比較例10~12使用設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,混練區之溫度以使用之樹脂中熔點最高之樹脂作為基準,設定溫度為比起該熔點高15℃之溫度並將組成已改變的聚合物摻合物進行熔融混練,但混練區之溫度高,未成為冷卻狀態,而且由於係設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,所以於全部組成從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以下,未成為混沌式混合狀態,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值成為1.5以上,未能獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
從表3之結果可得知:藉由將混練溫度下降至過冷卻狀態,並使用對於產生混沌式混合狀態為有效的螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求得之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,可獲得平均粒徑微細且分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。該等聚合物摻合物,比起未成為混沌式混合之依通常之混練方法獲得之 聚合物摻合物,耐熱性、耐濕熱性顯著提高而且有拉伸伸長度、彎曲彈性係數均為優異之機械特性。
(實施例12~14、比較例13~15)
將表4記載之組成之原料對於設定螺桿轉速為100 rpm之雙軸螺桿擠製機(日本製鋼所(股)製TEX30XSSST)(L/D=45.5(又,在此的L係從原料供給口至吐出口之長度。))供給,並將聚合物熔融部以後到排氣孔為止的套筒溫度調整為表3記載之溫度。將從模吐出後的腸線立即於冰水中急速冷卻,固定結構之後以切股機切成丸粒而獲得丸粒。
實施例12~14,使用跨全區域配置之螺桿構成(A1類型),使得相對於擠製機之螺桿全長進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區)之合計長度比例成為50%。比較例13~15,就螺桿構成而言,使用從L/D=22、28之位置起設置有一般的捏合盤(L/D=3.8)的螺桿構成(B類型)。
使用日本製鋼所(股)製、擠製機內CAE解析軟體SCREWFLOW-MULTI,於時間t=0隨機決定在螺桿之上游面之剖面內1,000個粒子的起始位置,利用模擬追蹤由解析求得之伴隨評價之螺桿之速度場之移動,並從於各混練溫度之各粒子之座標之履歷記錄,求取令線長度(L)、起始線長度(L0)時之假想線之伸長度的對數(lnL/L0),將(lnL/L0)之值記載於表1。
針對從上述丸粒切出超薄切片的樣本,以穿透型電子顯微鏡觀察放大1萬倍的結構的狀態,結果確認均為分 散結構。又,針對相結構之形狀,將第1圖所示之示意圖之形狀表示於表4。
又,從電子顯微鏡照片任意選取100個分散在聚合物摻合物中的粒子,藉由測定各長徑並計算數平均值,求取平均粒徑,其結果記載於表4。
又,進一步將聚合物摻合物夾入於厚度0.1mm之蓋玻片,於230℃、10sec進行加熱壓製,製作成薄膜狀試樣,並於夾持於蓋玻片之狀態測定光散射光譜。該光譜中之峰部之半值寬(a)、峰部極大波數(b)、(a)/(b)之值記載於表4。
將上述丸粒從料斗下朝前端,以設定為230℃-235℃-240℃-240℃之住友重機械工業(股)製射出成型機(SG-75H-MIV),設定模具溫度為80℃,並以保壓12sec、冷卻時間18sec之成型循環成型為上述試驗片。針對獲得之試驗片如以上評價,其結果記載於表4。
於對於非互溶的結晶性樹脂彼此之組合添加無機填充劑並予以熔融混練而得之聚合物摻合物,亦為藉由將混練溫度降低至過冷卻狀態,且使用對於產生混沌式混合狀態為有效的A1類型之螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值為1.5以下,獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
另一方面,比較例13~15使用設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,混練區之溫度以使用之樹脂中熔點最高之樹脂作為基準,設定溫度為比起該熔點高15℃之溫度並將組成已改變的聚合物摻合物進行熔融混練,但混練區之溫度高,未成為冷卻狀態,而且由於係設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,所以於全部組成從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以下,未成為混沌式混合狀態,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值成為1.5以上,未能獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
從表4之結果可得知:藉由將混練溫度下降至過冷卻狀態,並使用對於產生混沌式混合狀態為有效的螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求得之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,可獲得平均粒徑微細且分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。該等聚合物摻合物,比起未成為混沌式混合之依通常之混練方法獲得之 聚合物摻合物,耐熱性、耐濕熱性顯著提高而且有拉伸伸長度、彎曲彈性係數均為優異之機械特性。
(實施例15~18、比較例16~18)
將表5記載之組成之原料對於設定螺桿轉速為100 rpm之雙軸螺桿擠製機(日本製鋼所(股)製TEX30XSSST)(L/D=45.5(又,在此的L係從原料供給口至吐出口之長度。))供給,並將聚合物熔融部以後到排氣孔為止的套筒溫度調整為表5記載之溫度。將從模吐出後的腸線立即於冰水中急速冷卻,固定結構之後以切股機切成丸粒而獲得丸粒。
實施例15~18,使用跨全區域配置之螺桿構成(A1類型),使得相對於擠製機之螺桿全長進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區1)之合計長度比例成為50%。實施例18,使用跨全區域配置之螺桿構成(A2類型),使得相對於擠製機之螺桿全長進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區2)之合計長度比例成為50%。比較例16~18,就螺桿構成而言,使用從L/D=22、28之位置起設置有一般的捏合盤(L/D=3.8)的螺桿構成(B類型)。
使用日本製鋼所(股)製、擠製機內CAE解析軟體SCREWFLOW-MULTI,於時間t=0隨機決定在螺桿之上游面之剖面內1,000個粒子的起始位置,利用模擬追蹤由解析求得之伴隨評價之螺桿之速度場之移動,並從於各混練溫度之各粒子之座標之履歷記錄,求取令線長度(L)、起始線長度(L0)時之假想線之伸長度的對數(lnL/L0),將(lnL/L0)之值記載於表5。
針對從上述丸粒切出超薄切片的樣本,以穿透型電子顯微鏡觀察放大1萬倍的結構的狀態,結果確認均為分散結構。又,針對相結構之形狀,將第1圖所示之示意圖之形狀表示於表5。
又,從電子顯微鏡照片任意選取100個分散在聚合物摻合物中的粒子,藉由測定各長徑並計算數平均值,求取平均粒徑,其結果記載於表5。
又,進一步將聚合物摻合物夾入於厚度0.1mm之蓋玻片,於230℃、10sec進行加熱壓製,製作成薄膜狀試樣,並於夾持於蓋玻片之狀態測定光散射光譜。該光譜中之峰部之半值寬(a)、峰部極大波數(b)、(a)/(b)之值記載於表5。
將上述丸粒於230℃、10sec、1.5MPa的條件進行加熱壓製,製作成薄片(厚度0.3mm)。從薄片切出長度×寬度×厚度=50mm×10mm×0.3mm的樣本,針對獲得之樣本如以上進行評價,其結果記載於表5。
於將非互溶的結晶性樹脂彼此之組合予以熔融混練而得之聚合物摻合物,亦為藉由將混練溫度降低至過冷卻狀態,且使用對於產生混沌式混合狀態為有效的A1類型或A2類型之螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值為1.5以下,獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
另一方面,比較例16~18使用設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,混練區之溫度以使用之樹脂中熔點最高之樹脂作為基準,設定溫度為比起該熔點高15℃之溫度並將組成已改變的聚合物摻合物進行熔融混練,但混練區之溫度高,未成為冷卻狀態,而且由於係設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,所以於全部組成從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以下,未成為混沌式混合狀態,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值成為1.5以上,未能獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
從表5之結果可得知:藉由將混練溫度下降至過冷卻狀態,並使用對於產生混沌式混合狀態為有效的螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求得之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,可獲得平均粒徑微細且分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。該等聚合物摻合物,比起未成為混沌式混合之依通常之混練方法獲得之 聚合物摻合物,耐濕熱性顯著提高而且有拉伸強度、拉伸伸長度、拉伸彈性係數均為優異之機械特性。
(實施例19~22、比較例19~20)
將表6記載之組成之原料對於設定螺桿轉速為100 rpm之雙軸螺桿擠製機(日本製鋼所(股)製TEX30XSSST)(L/D=45.5(又,在此的L係從原料供給口至吐出口之長度。))供給,並將聚合物熔融部以後到排氣孔為止的套筒溫度調整為表6記載之溫度。將從模吐出後的腸線立即於冰水中急速冷卻,固定結構之後以切股機切成丸粒而獲得丸粒。
實施例19~20,使用跨全區域配置之螺桿構成(A1類型),使得相對於擠製機之螺桿全長進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區1)之合計長度比例成為50%。實施例21~22,使用跨全區域配置之螺桿構成(A2類型),使得相對於擠製機之螺桿全長進行混沌式混合且同時熔融混練之區(混沌式混合區2)之合計長度比例成為50%。比較例16~18,就螺桿構成而言,使用從L/D=22、28之位置起設置有一般的捏合盤(L/D=3.8)的螺桿構成(B類型)。
使用日本製鋼所(股)製、擠製機內CAE解析軟體SCREWFLOW-MULTI,於時間t=0隨機決定在螺桿之上游面之剖面內1,000個粒子的起始位置,利用模擬追蹤由解析求得之伴隨評價之螺桿之速度場之移動,並從於各混練溫度之各粒子之座標之履歷記錄,求取令線長度(L)、起始線長度(L0)時之假想線之伸長度的對數(lnL/L0),將(lnL/L0)之值記載於表6。
針對從上述丸粒切出超薄切片的樣本,以穿透型電子顯微鏡觀察放大1萬倍的結構的狀態,結果確認均為分散結構。又,針對相結構之形狀,將第1圖所示之示意圖之形狀表示於表6。
又,從電子顯微鏡照片任意選取100個分散在聚合物摻合物中的粒子,藉由測定各長徑並計算數平均值,求取平均粒徑,其結果記載於表6。
又,進一步將聚合物摻合物夾入於厚度0.1mm之蓋玻片,於270℃、10sec進行加熱壓製,製作成薄膜狀試樣,並於夾持於蓋玻片之狀態測定光散射光譜。該光譜中之峰部之半值寬(a)、峰部極大波數(b)、(a)/(b)之值記載於表6。
將上述丸粒於270℃、10sec、1.5MPa的條件進行加熱壓製,製作成薄片(厚度0.3mm)。從薄片切出長度×寬度×厚度=50mm×10mm×0.3mm的樣本,針對獲得之樣本如以上進行評價,其結果記載於表6。
於將非互溶的結晶性樹脂彼此之組合予以熔融混練而得之聚合物摻合物,亦為藉由將混練溫度降低至過冷卻狀態,且使用對於產生混沌式混合狀態為有效的A1類型或A2類型之螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值為1.5以下,獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
另一方面,比較例19~20使用設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,混練區之溫度以使用之樹脂中熔點最高之樹脂作為基準,設定溫度為比起該熔點高16℃之溫度並將組成已改變的聚合物摻合物進行熔融混練,但混練區之溫度高,未成為冷卻狀態,而且由於係設置有一般的捏合盤的B類型之螺桿構成,所以於全部組成從線長度(L)、起始線長度(L0)求取之(lnL/L0)成為2以下,未成為混沌式混合狀態,平均粒徑微細且從峰部半值寬(a)、峰部極大波長(b)計算而得之(a)/(b)之數值成為1.5以上,未能獲得分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。
從表6之結果可得知:藉由將混練溫度下降至過冷卻狀態,並使用對於產生混沌式混合狀態為有效的螺桿構成,從線長度(L)、起始線長度(L0)求得之(lnL/L0)成為2以上成為混沌式混合,可獲得平均粒徑微細且分散於聚合物摻合物中之粒子之均勻性高的聚合物摻合物。該等聚合物摻合物,比起未成為混沌式混合之依通常之混練 方法獲得之聚合物摻合物,耐濕熱性顯著提高而且有拉伸強度、拉伸伸長度、拉伸彈性係數均為優異之機械特性。
[產業上之可利用性]
本發明之聚合物摻合物之製造方法,可於包含至少2成分以上之結晶性樹脂構成之非互溶系聚合物摻合物中,將分散於聚合物摻合物中之粒子控制為高均勻性且微細。其結果可獲得耐熱性、耐濕熱性、機械特性優異之聚合物摻合物。本發明之聚合物摻合物之製造方法獲得之聚合物摻合物,能發揮該等特性而有用於作為結構材料。本發明之聚合物摻合物,能活用該等特性而廣為使用於作為成型品,尤其於汽車外裝用途或電氣‧電子零件用途有用。
第1圖顯示相結構之形狀之示意圖。

Claims (6)

  1. 一種聚合物摻合物之製造方法,其係將選自於聚醯胺樹脂與聚丙烯樹脂、聚乳酸樹脂與聚丙烯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂與聚丙烯樹脂、聚酯樹脂與聚丙烯樹脂、聚醯胺樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚酯樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚乳酸樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚丙烯樹脂與聚甲基戊烯樹脂中任一之非互溶的結晶性樹脂之組合,使用雙軸擠製機於過冷卻狀態利用混沌式混合予以熔融混練。
  2. 如申請專利範圍第1項之聚合物摻合物之製造方法,其中該混沌式混合係於粒子追蹤法中,將線長度設為(L)、起始線長度設為(L0)時,使假想線之伸長度的對數(lnL/L0)成為2以上之混沌式混合。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之聚合物摻合物之製造方法,其中該過冷卻狀態係將聚合物熔融部以後至模頭為止的混練溫度,以使用之結晶性樹脂之中玻璃轉移溫度最高之樹脂作為基準,設定為較其玻璃轉移溫度高75℃以上之溫度範圍,並且以使用之結晶性樹脂之中熔點最高的樹脂作為基準,設定為較其熔點低1~100℃之溫度範圍,且成為即使使用之樹脂於使用之結晶性樹脂中之熔點最高之樹脂之熔點以下仍為熔融之狀態。
  4. 一種聚合物摻合物,其係將選自於聚醯胺樹脂與聚丙烯樹脂、聚乳酸樹脂與聚丙烯樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂與聚丙烯樹脂、聚酯樹脂與聚丙烯樹脂、聚醯胺樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚酯樹脂與聚甲基戊烯樹脂、 聚伸苯基硫醚樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚乳酸樹脂與聚甲基戊烯樹脂、聚丙烯樹脂與聚甲基戊烯樹脂中任一之非互溶的結晶性樹脂之組合予以熔融混練而獲得之聚合物摻合物,且為分散於該聚合物摻合物中之粒子之平均粒徑為0.001~1μm之分散結構,且於散射測定中,將散射強度相對於散射光之波數繪圖而得之光譜中的峰部半值寬設為(a)、該峰部之極大波數設為(b)時,滿足0<(a)/(b)≦1.5。
  5. 一種成型品,其係包含如申請專利範圍第4項之聚合物摻合物而構成。
  6. 如申請專利範圍第5項之成型品,其中該成型品為射出成型品、薄膜或薄片。
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