TWI830851B - 包含碳纖維強化聚碳酸酯樹脂組成物之成形用材料 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種難燃性、外觀、強度及著色性皆優之包含碳纖維強化聚碳酸酯樹脂組成物之成形用材料。
本發明之成形材料,其特徵為在包含碳纖維100重量份及1種以上之含浸助劑3~15重量份之易含浸性碳纖維束上附著有50~2,000重量份之聚碳酸酯樹脂組成物,其中聚碳酸酯樹脂組成物係相對於包含(A)芳香族聚碳酸酯樹脂(A成分)1~100重量%及(B)聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(B成分)0~99重量%之樹脂成分100重量份,而含有(C)溴系難燃劑(C成分)10~20重量份、(D)含氟防滴液劑(D成分)0.01~2重量份及(E)多元醇與脂肪族羧酸之全酯(E成分)0.05~2重量份。
Description
本發明係關於包含碳纖維強化聚碳酸酯樹脂組成物之成形用材料。更詳言之,關於一種難燃性、外觀、強度及著色性皆優之包含碳纖維強化聚碳酸酯樹脂組成物之成形用材料。
作為取得高強度,且脆弱破壞性受到抑制之樹脂材料的手段,已知有以碳纖維來強化樹脂之複合材料。尤其,以碳纖維來強化作為基質樹脂之熱塑性樹脂的複合材料(亦稱為碳纖維強化熱塑性樹脂,以下有略稱為CFRTP的情況)在作為成形用材料時之易加工性及再利用性優異,故期待應用於各種領域中。另一方面,隨著期待CFRTP展開應用於各種用途上,要求對應確保安全性用之難燃化亦隨之增加。又,由於近年來成形品形狀之複雜度或成形品壁厚之薄壁化、及塗裝步驟之省略造成之對於成形品外觀之要求程度提升等,除了難燃性之外,也產生要求比以往更加高度之表面外觀、良好著色性的情況。
在這種背景下,已提出一種樹脂組成物,其係包含以無機填充劑來強化之聚碳酸酯樹脂與鹵化碳酸酯化合物(專利文獻1),但所期待之強度改良並不充分,取得之包含樹脂組成物之製品之碳纖維之分散差且係外觀係無法滿足者。作為滿足強度與外觀者,已提出一種成形用材料,其係包含在含有特定化合物之碳纖維束上附著有聚碳酸酯樹脂(專利文獻2),但由於所使用之特定化合物而難燃性不充分,且著色性為差者。作為強度、難燃性、外觀優異者,已揭示一種使預先已含浸磷酸酯系難燃劑與熱塑性樹脂之碳纖維束再含浸聚碳酸酯樹脂而成之成形材料之製造方法等(專利文獻3)。然而,並不具有能對應近年之薄壁化之難燃性,且要求更加之改善。如上述般,至今仍未取得難燃性、外觀、強度及著色性皆優之成形用材料。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利第4588154號公報
[專利文獻2] WO2013/137246號公報
[專利文獻3] 日本特開2014-159559號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明之課題在於提供一種解決上述問題,且難燃性、強度、外觀及著色性皆優之包含碳纖維強化聚碳酸酯樹脂組成物之成形用材料。
[用以解決課題之手段]
本發明者等為了解決該課題,經過精心檢討之結果,發現藉由使對聚碳酸酯樹脂添加溴系難燃劑、含氟防滴液劑,及多元醇與脂肪族羧酸之全酯而成之聚碳酸酯樹脂組成物附著於碳纖維上,即可取得難燃性、外觀、強度及著色性皆優之成形用材料,進而達成本發明。
即,根據本發明,提供(1)一種成形用材料,其特徵為在包含碳纖維100重量份及1種以上之含浸助劑3~15重量份之易含浸性碳纖維束上附著有50~2,000重量份之聚碳酸酯樹脂組成物,其中聚碳酸酯樹脂組成物係相對於包含(A)芳香族聚碳酸酯樹脂(A成分)1~100重量%及(B)聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(B成分)0~99重量%之樹脂成分100重量份,而含有(C)溴系難燃劑(C成分)10~20重量份、(D)含氟防滴液劑(D成分)0.01~2重量份及(E)多元醇與脂肪族羧酸之全酯(E成分)0.05~2重量份。
本發明之較適宜態樣之一為(2)如上述構成(1)之成形用材料,其中含浸助劑包含滿足下述式(1)及下述式(2)之1種以上之脂肪族羥基羧酸系聚酯。
300℃下之含浸助劑之黏度≦10Pa・s・・・(1)
2≦(Tg0
-Tg1
)/D・・・(2)
[式中,D表示包含聚碳酸酯樹脂及含浸助劑之樹脂組成物中之含浸助劑之比例(重量%),Tg1
表示對聚碳酸酯樹脂以該比例添加含浸助劑之樹脂組成物之玻璃轉移溫度(℃),Tg0
表示聚碳酸酯樹脂之玻璃轉移溫度(℃)。]
本發明之較適宜態樣之一為(3)如上述構成(2)之成形用材料,其中脂肪族羥基羧酸系聚酯為選自由重量平均分子量3,000~50,000之ε-己內酯、δ-己內酯、β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯、γ-戊內酯、庚內酯之均聚物,及,重量平均分子量3,000~50,000之該等2種以上之單體之共聚物所成群之1種以上之化合物。
本發明之較適宜態樣之一為(4)如上述構成(1)~(3)中任一項之成形用材料,其中相對於A成分與B成分之合計100重量份,而含有(F)密著性改良劑(F成分)1~10重量份。
本發明之較適宜態樣之一為(5)如上述構成(1)~(4)中任一項之成形用材料,其中E成分之酸價為0.1~20且係多元醇與脂肪族羧酸之全酯,並且脂肪族羧酸為包含軟脂酸成分與硬脂酸成分,且其之氣相層析-質譜分析法(GC/MS法)之波峰面積中軟脂酸成分之面積(Sp)與硬脂酸成分之面積(Ss)之合計為全脂肪族羧酸成分中80%以上,且兩者之面積比(Ss/Sp)為1.3~30之脂肪族羧酸。
本發明之較適宜態樣之一為(6)如上述構成(1)~(5)中任一項之成形用材料,其中E成分係為多元醇為季戊四醇之多元醇與脂肪族羧酸之全酯。
本發明之較適宜態樣之一為(7)如上述構成(4)~(6)中任一項之成形用材料,其中F成分為選自由環氧丙基甲基丙烯酸酯、雙酚A型環氧樹脂、聚芳香酯及苯乙烯-馬來酸樹脂所成群之至少1種之有機化合物。
本發明之較適宜態樣之一為(8)如上述構成(1)~(7)中任一項之成形用材料,其係將易含浸性碳纖維束作成芯成分,將聚碳酸酯樹脂組成物作為鞘成分之芯鞘型構造之顆粒(pellet)。
本發明之較適宜態樣之一為(9)如上述構成(8)之成形用材料,其中顆粒之長邊方向之長度為3~10 mm。
本發明之較適宜態樣之一為(10)一種成形體,其係包含如上述構成(1)~(9)中任一項之成形用材料的成形體。
本發明之較適宜態樣之一為(11)如上述構成(10)之成形體,其中源自易含浸性碳纖維束之碳纖維係以平均纖維長度0.3mm以上之長度經分散者。
本發明之較適宜態樣之一為(12)如上述構成(10)之成形體,其中成形體為辦公室自動化(OA)-電氣電子用內外裝構件。
本發明之較適宜態樣之一為(13)如上述構成(10)之成形體,其中成形體為汽車用構件。
[發明之效果]
由本發明之包含碳纖維強化聚碳酸酯樹脂組成物之成形用材料所得之成形品由於強度、難燃性、外觀及著色性皆優,故在OA・電氣電子用內外裝零件、家庭電化製品、汽車用構件、基礎建設相關零件、住房設施相關零件等上為有用者,其所達成之產業上之效果格外顯著。
(A成分:聚碳酸酯樹脂)
以下,具體說明關於本發明。
本發明中所使用之聚碳酸酯樹脂係使二價酚與碳酸酯前驅物反應而得者。作為反應方法之一例,可舉出如界面聚合法、溶融酯交換法、碳酸酯預聚物之固相酯交換法及環狀碳酸酯化合物之開環聚合法等。
作為在此所使用之二價酚之代表例,可舉出如氫醌、間苯二酚、4,4’-聯酚、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(通称雙酚A)、2,2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)丁烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基乙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環己烷、2,2-雙(4-羥基苯基)戊烷、4,4’-(p-伸苯基二異亞丙基)二酚、4,4’-(m-伸苯基二異亞丙基)二酚、1,1-雙(4-羥基苯基)-4-異丙基環己烷、雙(4-羥基苯基)氧化物、雙(4-羥基苯基)硫醚、雙(4-羥基苯基)亞碸、雙(4-羥基苯基)碸、雙(4-羥基苯基)酮、雙(4-羥基苯基)酯、雙(4-羥基-3-甲基苯基)硫醚、9,9-雙(4-羥基苯基)茀及9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀等。較佳之二價酚為雙(4-羥基苯基)烷,其中在從耐衝撃性之觀點,以雙酚A為特佳,且為泛用者。
本發明中除了泛用聚碳酸酯之雙酚A系聚碳酸酯以外,也能使用利用其他2價酚類來製造之特殊聚碳酸酯作為A成分。
例如,使用4,4’-(m-伸苯基二異亞丙基)二酚(以下有略稱為“BPM”的情況)、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環己烷(以下有略稱為“Bis-TMC”的情況)、9,9-雙(4-羥基苯基)茀及9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀(以下有略稱為“BCF”的情況)作為2價酚成分之一部分或全部的聚碳酸酯(均聚物或共聚物)則係適宜在吸水導致之尺寸變化或形態安定性之要求為特別嚴格之用途上。該等BPA以外之2價酚係以使用構成該聚碳酸酯之2價酚成分全體之5莫耳%以上,尤其係10莫耳%以上為佳。
在要求高剛性且更加良好耐水解性之特殊情況,構成樹脂組成物之A成分係以如以下之(1)~(3)之共聚合聚碳酸酯為特別適宜。
(1)構成該聚碳酸酯之2價酚成分100莫耳%中,BPM為20~80莫耳%(較適宜為40~75莫耳%,更適宜為45~65莫耳%),且BCF為20~80莫耳%(較適宜為25~60莫耳%,更適宜為35~55莫耳%)之共聚合聚碳酸酯。
(2)構成該聚碳酸酯之2價酚成分100莫耳%中,BPA為10~95莫耳%(較適宜為50~90莫耳%,更適宜為60~85莫耳%),且BCF為5~90莫耳%(較適宜為10~50莫耳%,更適宜為15~40莫耳%)之共聚合聚碳酸酯。
(3)構成該聚碳酸酯之2價酚成分100莫耳%中,BPM為20~80莫耳%(較適宜為40~75莫耳%,更適宜為45~65莫耳%),且Bis-TMC為20~80莫耳%(較適宜為25~60莫耳%,更適宜為35~55莫耳%)之共聚合聚碳酸酯。
該等特殊聚碳酸酯係可單獨使用,亦可適宜混合2種以上使用。又,也可將該等與泛用之雙酚A型聚碳酸酯混合使用。
關於該等特殊聚碳酸酯之製法及特性係詳細記載於例如,日本特開平6-172508號公報、日本特開平8-27370號公報、日本特開2001-55435號公報及日本特開2002-117580號公報等。
尚且,在上述各種聚碳酸酯之中,調整共聚合組成等而將吸水率及Tg(玻璃轉移溫度)作成下述範圍內者,由於聚合物自身之耐水解性良好,且成形後之低翹曲性也顯著優異,故特別適合在要求形態安定性之領域。
(i)吸水率為0.05~0.15%,較佳為0.06~0.13%,且Tg為120~180℃之聚碳酸酯,亦或
(ii)Tg為160~250℃,較佳為170~230℃,且吸水率為0.10~0.30%,較佳為0.13~0.30%,更佳為0.14~0.27%之聚碳酸酯。
在此,聚碳酸酯之吸水率係使用直徑45 mm、厚度3.0mm之圓板狀試驗片,依據ISO62-1980測量在23℃之水中浸漬24小時後之水分率之值。又,Tg(玻璃轉移溫度)係藉由依據JIS K7121之示差掃描熱量計(DSC)測量所求得之值。
碳酸酯前驅物係使用如羰基鹵化物、碳酸二酯或鹵甲酸酯等,具體地可舉出如光氣、碳酸二苯基酯或二價酚之二鹵甲酸酯等。
將前述二價酚與碳酸酯前驅物藉由界面聚合法來製造芳香族聚碳酸酯樹脂之際,因應必要亦可使用觸媒、末端停止劑、防止二價酚氧化用之防氧化劑等。又本發明之芳香族聚碳酸酯樹脂係包括:使三官能以上之多官能性芳香族化合物共聚合而得之分支聚碳酸酯樹脂、使芳香族或脂肪族(包含脂環式)之二官能性羧酸共聚合而得之聚酯碳酸酯樹脂、使二官能性醇(包含脂環式)共聚合而得之共聚合聚碳酸酯樹脂,以及使該二官能性羧酸及二官能性醇一同共聚合而得之聚酯碳酸酯樹脂。又,亦可為混合取得之芳香族聚碳酸酯樹脂之2種以上而成之混合物。
分支聚碳酸酯樹脂係能對本發明之聚碳酸酯樹脂組成物賦予防滴液性能等。作為該分支聚碳酸酯樹脂所使用之三官能以上之多官能性芳香族化合物,可舉出如間苯三酚、五羥基聯苯(phloroglucide)、或4,6-二甲基-2,4,6-參(4-羥基二苯基)庚烯-2、2,4,6-三甲基-2,4,6-參(4-羥基苯基)庚烷、1,3,5-參(4-羥基苯基)苯、1,1,1-參(4-羥基苯基)乙烷、1,1,1-參(3,5-二甲基-4-羥基苯基)乙烷、2,6-雙(2-羥基-5-甲基苄基)-4-甲基酚、4-{4-[1,1-雙(4-羥基苯基)乙基]苯}-α,α-二甲基苄基酚等之參酚、四(4-羥基苯基)甲烷、雙(2,4-二羥基苯基)酮、1,4-雙(4,4-二羥基三苯基甲基)苯、或偏苯三甲酸、苯均四酸、二苯甲酮四羧酸及該等酸氯等,其中亦以1,1,1-參(4-羥基苯基)乙烷、1,1,1-參(3,5-二甲基-4-羥基苯基)乙烷為佳,特別係以1,1,1-參(4-羥基苯基)乙烷為佳。
分支聚碳酸酯中之由多官能性芳香族化合物所衍生之構成單位係在由2價酚所衍生之構成單位與由該多官能性芳香族化合物所衍生之構成單位之合計100莫耳%中,以0.01~1莫耳%為佳,較佳為0.05~0.9莫耳%,更佳為0.05~0.8莫耳%。
又,尤其在溶融酯交換法之情況,有產生分支構造單位作為副反應,又關於該分支構造單位量,在與由2價酚所衍生之構成單位之合計100莫耳%中,以0.001~1莫耳%者為佳,較佳為0.005~0.9莫耳%者,更佳係以0.01~ 0.8莫耳%者為佳。尚且,該分支構造之比例係能藉由1H-NMR測量來算出。
脂肪族二官能性之羧酸係以α,ω-二羧酸為佳。作為脂肪族二官能性之羧酸,較佳可舉出例如,癸二酸(癸烷二酸)、十二烷二酸、十四烷二酸、十八烷二酸、二十烷二酸等之直鏈飽和脂肪族二羧酸,以及環己烷二羧酸等之脂環族二羧酸。作為二官能性醇,脂環族二醇較為適宜,可例示例如環己烷二甲醇、環己二醇、及三環癸烷二甲醇等。
本發明之芳香族聚碳酸酯樹脂之製造方法即界面聚合法、溶融酯交換法、碳酸酯預聚物固相酯交換法、及環狀碳酸酯化合物之開環聚合法等之反應形式係在各種文獻及專利公報等而眾所皆知之方法。
本發明所指之黏度平均分子量係首先使用奧士華黏度計,從在20℃下二氯甲烷100ml中溶解有聚碳酸酯0.7g之溶液求出以下述式所算出之比黏度(ηSP
),
比黏度(ηSP
)=(t-t0
)/t0
[t0
為二氯甲烷之落下秒數,t為試料溶液之落下秒數]
從取得之比黏度(ηSP)藉由以下數式來算出黏度平均分子量M。
ηSP
/c=[η]+0.45×[η]2
c(但[η]為極限黏度)
[η]=1.23×10-4
M0.83
c=0.7
尚且,本發明之聚碳酸酯樹脂組成物中之芳香族聚碳酸酯樹脂之黏度平均分子量之算出係以下述之要領來進行。即,將該組成物與其20~30倍重量之二氯甲烷混合,而使組成物中之可溶分溶解。藉由矽藻土過濾來採取該可溶分。其後去除取得之溶液中之溶劑。充分地乾燥溶劑除去後之固體,而取得溶解於二氯甲烷中之成分之固體。從使該固體0.7g溶解於二氯甲烷100ml之溶液,與上述同樣地操作來求出20℃下之比黏度,與上述同樣地操作從該比黏度來算出黏度平均分子量M。
A成分之含量係在包含A成分及B成分之樹脂成分100重量%中為1~100重量%,以30~100重量%為佳,以50~95重量%為較佳。A成分之含量若未滿1重量%則著色性差。
(B成分:聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂)
本發明之樹脂組成物係可含有聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂作為B成分。本發明所使用之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂係以藉由使衍生出下述一般式(1)所示構成單位之二價酚及衍生出下述一般式(3)所示構成單位之羥基芳基末端聚二有機矽氧烷進行共聚合所調製之共聚合樹脂為佳。
[上述一般式(1)中,R1
及R2
係各自獨立表示選自由氫原子、鹵素原子、碳原子數1~18之烷基、碳原子數1~18之烷氧基、碳原子數6~20之環烷基、碳原子數6~20之環烷氧基、碳原子數2~10之烯基、碳原子數6~14之芳基、碳原子數6~14之芳氧基、碳原子數7~20之芳烷基、碳原子數7~20之芳烷基氧基、硝基、醛基、氰基及羧基所成群之基,在分別具有複數者之情況,該等可為相同亦可為相異,e及f分別為1~4之整數,W為單鍵或選自由下述一般式(2)所示基所成群之至少一個基。)
[上述一般式(2)中,R11
、R12
、R13
、R14
、R15
、R16
、R17
及R18
係各自獨立表示選自由氫原子、碳原子數1~18之烷基、碳原子數6~14之芳基及碳原子數7~20之芳烷基所成群之基,R19
及R20
係各自獨表示選自由氫原子、鹵素原子、碳原子數1~18之烷基、碳原子數1~10之烷氧基、碳原子數6~20之環烷基、碳原子數6~20之環烷氧基、碳原子數2~10之烯基、碳原子數6~14之芳基、碳原子數6~10之芳氧基、碳原子數7~20之芳烷基、碳原子數7~20之芳烷基氧基、硝基、醛基、氰基及羧基所成群之基,在具有複數者之情況,該等可為相同亦可為相異,g為1~10之整數,h為4~7之整數。]
[上述一般式(3)中,R3
、R4
、R5
、R6
、R7
及R8
係各自獨立為氫原子、碳數1~12之烷基或碳數6~12之取代或無取代之芳基,R9
及R10
係各自獨立為氫原子、鹵素原子、碳原子數1~10之烷基、碳原子數1~10之烷氧基,p為自然數,q為0或自然數,p+q為10~300之自然數。X為碳數2~8之二價脂肪族基。]
作為衍生出一般式(1)所示之構成單位之二價酚(I),可舉出例如,4,4’-二羥基聯苯基、雙(4-羥基苯基)甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基乙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環己烷、2,2-雙(4-羥基-3,3’-聯苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3-異丙基苯基)丙烷、2,2-雙(3-t-丁基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)丁烷、2,2-雙(4-羥基苯基)辛烷、2,2-雙(3-溴-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-環己基-4-羥基苯基)丙烷、1,1-雙(3-環己基-4-羥基苯基)環己烷、雙(4-羥基苯基)二苯基甲烷、9,9-雙(4-羥基苯基)茀、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環戊烷、4,4’-二羥基二苯基醚、4,4’-二羥基-3,3’-二甲基二苯基醚、4,4’-磺醯基二酚、4,4’-二羥基二苯基亞碸、4,4’-二羥基二苯基硫醚、2,2’-二甲基-4,4’-磺醯基二酚、4,4’-二羥基-3,3’-二甲基二苯基亞碸、4,4’-二羥基-3,3’-二甲基二苯基硫醚、2,2’-二苯基-4,4’-磺醯基二酚、4,4’-二羥基-3,3’-二苯基二苯基亞碸、4,4’-二羥基-3,3’-二苯基二苯基硫醚、1,3-雙{2-(4-羥基苯基)丙基}苯、1,4-雙{2-(4-羥基苯基)丙基}苯、1,4-雙(4-羥基苯基)環己烷、1,3-雙(4-羥基苯基)環己烷、4,8-雙(4-羥基苯基)三環[5.2.1.02,6
]癸烷、4,4’-(1,3-金剛烷二基)二酚、1,3-雙(4-羥基苯基)-5,7-二甲基金剛烷等。
其中亦以1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基乙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環己烷、4,4’-磺醯基二酚、2,2’-二甲基-4,4’-磺醯基二酚、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀、1,3-雙{2-(4-羥基苯基)丙基}苯、1,4-雙{2-(4-羥基苯基)丙基}苯為佳,特別係以2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷(BPZ)、4,4’-磺醯基二酚、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀為佳。其中,以強度優異,具有良好耐久性之2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷為最適宜。又,該等係可單獨使用或可組合二種以上使用。
作為衍生出上述一般式(3)所示之構成單位之羥基芳基末端聚二有機矽氧烷,例如適宜使用如下述所示之化合物。
羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)係可藉由使具有烯烴性不飽和碳-碳鍵之酚類,適宜為乙烯酚、2-烯丙基酚、異丙烯基酚、2-甲氧基-4-烯丙基酚對具有規定聚合度之聚矽氧烷鏈之末端進行矽氫化反應而容易製造。其中,以(2-烯丙基酚)末端聚二有機矽氧烷、(2-甲氧基-4-烯丙基酚)末端聚二有機矽氧烷為佳,特別係以(2-烯丙基酚)末端聚二甲基矽氧烷、(2-甲氧基-4-烯丙基酚)末端聚二甲基矽氧烷為佳。羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)之分子量分布(Mw/Mn)係以在3以下為佳。為了展現優異高溫成形時之低釋氣性與低溫衝撃性,該分子量分布(Mw/ Mn)較佳為2.5以下,更佳為2以下。超過該適宜範圍之上限時,則有高溫成形時之釋氣產生量為多,又,低溫衝撃性差的情況。
又,為了實現高度耐衝撃性,羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)之二有機矽氧烷聚合度(p+q)係以10~ 300為適當。該二有機矽氧烷聚合度(p+q)係以10~200為佳,較佳為12~150,更佳為14~100。若未滿該適宜範圍之下限,則無法有效地展現聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚物特徴之耐衝撃性,在超出該適宜範圍之上限時,則會出現外觀不良。
聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂全重量中所佔之聚二有機矽氧烷含量係以0.1~50重量%為佳。該聚二有機矽氧烷成分含量較佳為0.5~30重量%,更佳為1~20重量%。若在該適宜範圍之下限以上,則強度及難燃性優異,若在該適宜範圍之上限以下,則可容易取得不易受到成形條件之影響而穩定之外觀。該聚二有機矽氧烷聚合度、聚二有機矽氧烷含量係能藉由1
H-NMR測量來算出。
本發明中,羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)係可使用單1種,又,可使用2種以上。
又,在不妨礙本發明之範圍,也可在相對共聚物之全重量為10重量%以下之範圍內併用上述二價酚(I)、羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)以外之其他共單體。
本發明中,預先調製出在對水為不溶性之有機溶劑與鹼水溶液之混合液中藉由二價酚(I)與碳酸酯形成性化合物之反應而包含具有末端氯甲酸酯基之寡聚物之混合溶液。
在生成二價酚(I)之寡聚物之際,可將本發明之方法所使用之二價酚(I)之全量一次性作成寡聚物,或,亦可將其一部分當作後添加單體而在後段之界面縮聚合反應中添加作為反應原料。後添加單體係指為了使後段之縮聚合反應快速進行所添加者,在無必要之情況,反而就無添加之必要。
該寡聚物生成反應之方式並無特別限定,通常係在酸結合劑之存在下,在溶劑中進行之方式為適宜。
碳酸酯形成性化合物之使用比例係考慮到反應之化學計量比(當量)適宜調整即可。又,在使用光氣等之氣體狀碳酸酯形成性化合物時,可適宜採用將此吹入反應系統之方法。
作為前述酸結合劑,可使用例如,氫氧化鈉、氫氧化鉀等之鹼金屬氫氧化物、碳酸鈉、碳酸鉀等之鹼金屬碳酸鹽、吡啶等之有機鹼或該等之混合物等。酸結合劑之使用比例也係與上述同樣地可慮到反應之化學計量比(當量)後適宜決定即可。具體而言,相對於形成寡聚物所使用之二價酚(I)之莫耳數(通常1莫耳係相當於2當量),以使用2當量或比此還要些微過剩量之酸結合劑為佳。
作為前述溶劑,使用公知之製造聚碳酸酯所使用者等對於各種反應為惰性之溶劑之單獨1種或使用作為混合溶劑即可。作為代表例,可舉出例如,二甲苯等之烴溶劑、以二氯甲烷、氯苯為首之鹵化烴溶劑等。尤其系適宜使用二氯甲烷等之鹵化烴溶劑。
生成寡聚物之反應壓力並無特別限制,可為常壓、加壓、減壓之任一者,但通常在常壓下進行反應為有利者。反應溫度係選自-20~50℃之範圍,諸多情況由於會有隨著聚合而發熱,故以進行水冷或冰冷為理想。反應時間係會受其他條件所影響,故無法一概性規定,通常係進行0.2~10小時。寡聚物生成反應之pH範圍係與公知之界面反應條件相同,pH一直係調製成10以上。
本發明係此種操作,取得包含具有末端氯甲酸酯基之二價酚(I)之寡聚物的混合溶液後,攪拌該混合溶液,並同時將經高度純化至分子量分布(Mw/Mn)為3以下之一般式(4)所示之羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)添加至二價酚(I),藉由使該羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)與該寡聚物進行界面縮聚合而取得聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚物。
(上述一般式(4)中,R3
、R4
、R5
、R6
、R7
及R8
係各自獨立為氫原子、碳數1~12之烷基或碳數6~12之取代或無取代之芳基,R9
及R10
係各自獨立為氫原子、鹵素原子、碳原子數1~10之烷基、碳原子數1~10之烷氧基,p為自然數,q為0或自然數,p+q為10~300之自然數。X為碳數2~8之二價脂肪族基。)
在進行界面縮聚合反應之際,可在可慮反應之化學計量比(當量)後適宜追加酸結合劑。作為酸結合劑,可使用例如,氫氧化鈉、氫氧化鉀等之鹼金屬氫氧化物、碳酸鈉、碳酸鉀等之鹼金屬碳酸鹽、吡啶等之有機鹼或該等之混合物等。具體而言,在將使用之羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)、或如上述般將二價酚(I)之一部分作為後添加單體添加在該反應階段的情況,相對於後添加分之二價酚(I)與羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)之合計莫耳數(通常1莫耳係相當於2當量),以使用2當量或比此還多之過剩量之鹼為佳。
由二價酚(I)之寡聚物與羥基芳基末端聚二有機矽氧烷(II)之界面縮聚合反應所成之縮聚合係藉由激烈攪拌上述混合液來進行。
該聚合反應中,通常會使用末端停止劑或分子量調節劑。作為末端停止劑,可舉出如具有一價酚性羥基之化合物,除了可例示通常之酚、p-tert-丁基酚、p-異丙苯基酚、三溴酚等之外,尚可例示如長鏈烷基酚、脂肪族羧酸氯、脂肪族羧酸、羥基安息香酸烷基酯、羥基苯基烷基酸酯、烷基醚酚等。其之使用量係相對於所使用之全部二價酚系化合物100莫耳為100~0.5莫耳,以50~2莫耳之範圍為佳,當然也能併用二種以上之化合物。
為了促進縮聚合反應,亦可添加如三乙基胺之第三級胺或第四級銨鹽等之觸媒。
該聚合反應之反應時間係以30分以上為佳,更佳為50分以上。因應所需,亦可少量添加亞硫酸鈉、氫硫化物等之防氧化劑。
可將分支化劑與上述二價酚系化合物併用而作成分支化聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷。作為該分支聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂所使用之三官能以上之多官能性芳香族化合物,可舉出如間苯三酚、五羥基聯苯、或4,6-二甲基-2,4,6-參(4-羥基二苯基)庚烯-2、2,4,6-三甲基-2,4,6-參(4-羥基苯基)庚烷、1,3,5-參(4-羥基苯基)苯、1,1,1-參(4-羥基苯基)乙烷、1,1,1-參(3,5-二甲基-4-羥基苯基)乙烷、2,6-雙(2-羥基-5-甲基苄基)-4-甲基酚、4-{4-[1,1-雙(4-羥基苯基)乙基]苯}-α,α-二甲基苄基酚等之參酚、四(4-羥基苯基)甲烷、雙(2,4-二羥基苯基)酮、1,4-雙(4,4-二羥基三苯基甲基)苯、或偏苯三甲酸、苯均四酸、二苯甲酮四羧酸及該等之酸氯等,其中亦以1,1,1-參(4-羥基苯基)乙烷、1,1,1-參(3,5-二甲基-4-羥基苯基)乙烷為佳,特別係以1,1,1-參(4-羥基苯基)乙烷為佳。分支聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂中之多官能性化合物之比例係在芳香族聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂全量中,以0.001~1莫耳%為佳,較佳為0.005~0.9莫耳%,更佳為0.01~0.8莫耳%,特佳為0.05~0.4莫耳%。尚且,關於該分支構造量係能藉由1H-NMR測量來算出。
反應壓力係皆能為減壓、常壓、加壓之任一者,通常係能在常壓或反應系統之自壓程度下適宜進行。反應溫度係選自-20~50℃之範圍,諸多情況由於會有伴隨聚合之發熱,故以進行水冷或冰冷為理想。反應時間由於係根據反應溫度等之其他條件而不同,故無法一概地規定,通常係進行0.5~10小時。
根據情況不同,也可對取得之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂施以適宜之物理性處理(混合、分餾等)及/或化學性處理(聚合物反應、交聯處理、部分分解處理等)而取得作為具有所欲之還原黏度[ηSP
/c]之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂。
取得之反應生成物(粗生成物)係可施以公知之分離純化法等之各種之後處理,而回收作為具有所欲純度(純化度)之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂。
聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂成形品中之聚二有機矽氧烷區域(domain)之平均尺寸係以1~40 nm之範圍為佳。該平均尺寸較佳為1~30nm,更佳為5~25 nm。若未滿該適宜範圍之下限,則有無法充分發揮耐衝撃性或難燃性的情況,若超過該適宜範圍之上限,則有耐衝撃性不會安定發揮的情況。藉此而可提供強度及外觀優異之聚碳酸酯樹脂組成物。
本發明之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂成形品之聚二有機矽氧烷區域之平均區域尺寸係藉由小角度X光散射法(Small Angle X-ray Scattering:SAXS)進行評價。小角度X光散射法係指測量在散射角(2θ)<10°以內之小角區域內產生之漫散射・繞射的方法。該小角度X光散射法中,在物質中若有1~100nm程度大小之電子密度相異之區域時,根據該電子密度差來測量X光之漫散射。基於該散射角與散射強度來求出測量對象物之粒子徑。在成為於聚碳酸酯聚合物基質中已分散聚二有機矽氧烷區域之凝聚構造之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂的情況,根據聚碳酸酯基質與聚二有機矽氧烷區域之電子密度差而會產生X光之漫散射。測量散射角(2θ)未滿10°範圍之各散射角(2θ)中之散射強度I,測量小角度X光散射剖面,假設聚二有機矽氧烷區域為球狀區域,且存在有粒徑分布之偏差,從假設之粒徑與假設之粒徑分布模組,使用市售之分析軟體進行模擬,求出聚二有機矽氧烷區域之平均尺寸。藉由小角度X光散射法,即能精度良好,簡便地再現性良好地測量利用穿透型電子顯微鏡之觀察所無法正確測量之分散於聚碳酸酯聚合物基質中之聚二有機矽氧烷區域之平均尺寸。平均區域尺寸係意指個別區域尺寸之數平均。
有關本發明所使用之用語「平均區域尺寸」係表示根據該小角度X光散射法,藉由測量以實施例記載之方法所製作之3段型板之厚度1.0mm部而得之測量值。又,利用不考慮粒子間相互作用(粒子間干渉)之孤立粒子模型進行解析。
聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂之黏度平均分子量(M)並無特別限定,以1.8×104
~4.0×104
為佳,較佳為2.0×104
~3.5×104
,更佳為2.2×104
~3.0×104
。黏度平均分子量未滿1.8×104
之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂會有無法取得良好機械特性的情況場合。另一方面,由黏度平均分子量超過4.0×104
之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂取得之樹脂組成物會有因射出成形時之流動性較差而有泛用性較差的情況。
尚且,前述聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂亦可為混合有其黏度平均分子量在前述範圍外者而獲得者。尤其具有超出前述範圍(5×104
)之黏度平均分子量之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂之樹脂熵彈性會提升。其結果係在將強化樹脂材料成形為構造構件時可能會使用之氣體輔助成形、及發泡成形中,會發現良好成形加工性。作為較適宜之態樣,也能使用包含黏度平均分子量7×104
~3×105
之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(B-1-1成分)、及黏度平均分子量1×104
~3×104
之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(B-1-2成分),且其黏度平均分子量為1.6×104
~3.5×104
之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(B-1成分)(以下,有稱為“含高分子量成分之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂”的情況)。
該含高分子量成分之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(B-1成分)中,B-1-1成分之分子量係以7×104
~2×105
為佳,較佳為8×104
~2×105
,更佳為1×105
~2×105
,特佳為1×105
~1.6×105
。又B-1-2成分之分子量係以1×104
~2.5×104
為佳,較佳為1.1×104
~2.4×104
,更佳為1.2×104
~2.4×104
,特佳為1.2×104
~2.3×104
。
含高分子量成分之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(B-1成分)係以各種比例混合前述B-1-1成分與B-1-2成分,並以滿足規定分子量範圍之方式進行調整而可取得。以B-1成分100重量%中,B-1-1成分為2~40重量%之情況為佳,較佳為B-1-1成分為3~30重量%,更佳為B-1-1成分為4~20重量%,特佳為B-1-1成分為5~20重量%。
又,作為B-1成分之調製方法,可舉出如(1)各自獨立地使B-1-1成分與B-1-2成分進行聚合並混合該等的方法、(2)由日本特開平5-306336號公報所示之方法所代表之,使用在相同系統內製造利用GPC法之分子量分布圖中顯示複數聚合物波峰之芳香族聚碳酸酯樹脂之方法,並將該芳香族聚碳酸酯樹脂以滿足本發明之B-1成分條件之方式進行製造的方法,及(3)混合藉由該製造方法((2)之製造法)而得之芳香族聚碳酸酯樹脂,與另外製造之B-1-1成分及/或B-1-2成分的方法等。
本發明所指之黏度平均分子量係首先使用奧士華黏度計,從在20℃下二氯甲烷100ml中溶解有聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂0.7g之溶液求出以下述式所算出之比黏度(ηSP
),
比黏度(ηSP
)=(t-t0
)/t0
[t0
為二氯甲烷之落下秒數,t為試料溶液之落下秒數]
從求得之比黏度(ηSP
)根據以下之數式來算出黏度平均分子量M。
ηSP
/c=[η]+0.45×[η]2
c(但[η]為極限黏度)
[η]=1.23×10-4
M0.83
c=0.7
尚且,本發明之聚碳酸酯樹脂組成物中之聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂之黏度平均分子量之算出係以下述之要領來進行。即,將該組成物與其20~30倍重量之二氯甲烷混合,而使組成物中之可溶分溶解。藉由矽藻土過濾來採取該可溶分。其後去除取得之溶液中之溶劑。充分地乾燥溶劑除去後之固體,而取得溶解於二氯甲烷中之成分之固體。從使該固體0.7g溶解於二氯甲烷100ml之溶液,與上述同樣地操作來求出20℃下之比黏度,與上述同樣地操作從該比黏度來算出黏度平均分子量M。
(C成分:溴系難燃劑)
本發明之樹脂組成物含有溴系難燃劑作為C成分。作為溴系難燃劑,以溴化聚碳酸酯(包括寡聚物)為特別適宜。溴化聚碳酸酯為耐熱性優異,且能大幅提升難燃性。本發明使用之溴化聚碳酸酯係以包含下述式(5)所示之構成單位為全構成單位之至少60莫耳%為佳,較佳為包含至少80莫耳%,特佳為實質上僅包含下述式(5)所示之構成單位之溴化聚碳酸酯化合物。
式(5)中,X為溴原子,R為碳數1~4之伸烷基、碳數1~4之亞烷基(alkylidene)或-SO2
-。
又,該式(5)中,適宜為R表示亞甲基、伸乙基、異亞丙基、-SO2
-,特佳為表示異亞丙基。
溴化聚碳酸酯係以殘留之氯甲酸酯基末端為少,末端氯量在0.3ppm以下為佳,較佳為0.2ppm以下。該末端氯量係將試料溶解於二氯甲烷,添加4-(p-硝基苄基)吡啶使其與末端氯(末端氯甲酸酯)反應,並將此藉由紫外線可見分光光度計(日立製作所製U-3200)進行測量而可求得者。末端氯量在0.3ppm以下時,有難燃性聚碳酸酯樹脂組成物之熱安定性變得更加良好的情況,並且變得能高溫成形,其結果係會有提供成形加工性更加優異之樹脂組成物的情況。
又溴化聚碳酸酯係以殘留之羥基末端為少為佳。更具體而言,相對於溴化聚碳酸酯之構成單位1莫耳,末端羥基量係以0.0005莫耳以下為佳,較佳為0.0003莫耳以下。末端羥基量係將試料溶解於重氯仿,並藉由1
H-NMR法進行測量而可求得。若為該末端羥基量時,難燃性聚碳酸酯樹脂組成物之熱安定性會有更加提升的情況。
溴化聚碳酸酯之比黏度係以0.015~0.1之範圍為佳,較佳為0.015~0.08之範圍。溴化聚碳酸酯之比黏度係根據在算出前述本發明之A成分即聚碳酸酯樹脂之黏度平均分子量時所使用之上述比黏度之算出式來算出者。
C成分之含量係相對於A成分與B成分之合計100重量份為10~20重量份,以12~20重量份為佳,較佳為12~18重量份。C成分之含量若未滿10重量份,則無法展現難燃性,若超出20重量份,則外觀惡化。
(D成分:含氟防滴液劑)
本發明之樹脂組成物含有含氟防滴液劑作為D成分。藉由含有該含氟防滴液劑,可不損及成形品之物性,而達成良好難燃性。
作為D成分之含氟防滴液劑,可舉出如具有原纖形成能力之含氟聚合物,作為該聚合物,可舉出如聚四氟乙烯、四氟乙烯系共聚物(例如,四氟乙烯/六氟丙烯共聚物等)、美國專利第4379910號公報所示之部分氟化聚合物、由氟化二酚所製造之聚碳酸酯樹脂等。其中較佳為聚四氟乙烯(以下有稱為PTFE的情況)。
具有原纖形成能力之PTFE之分子量為具有極高分子量,且藉由剪切力等之外部作用而展現PTFE彼此結合成為纖維狀之傾向者。該分子量在從標準比重所求出之數平均分子量中為100萬~1000萬,較佳為200萬~900萬。該PTFE係能使用固體形狀之外,也能使用水性分散液形態者。又為了提升該具有原纖形成能力之PTFE在樹脂中之分散性,以及取得更加良好之難燃性及機械特性,也能使用與其他樹脂之混合形態之PTFE混合物。
作為該具有原纖形成能力之PTFE之市售品,可舉出例如三井・杜邦氟化學(股)之Teflon(註冊商標) 6J、大金工業(股)之Polyflon MPA FA500及F-201L等。作為PTFE之水性分散液之市售品,可舉出如旭ICI氟聚合物(股)製之Fluon AD-1、AD-936、大金工業(股)製之Fluon D-1及D-2、三井・杜邦氟化學(股)製之Teflon(註冊商標) 30J等作為代表者。
作為混合形態之PTFE,可使用藉由(1)混合PTFE之水性分散液與有機聚合物之水性分散液或溶液進行共沉澱而取得共凝聚混合物之方法(日本特開昭60-258263號公報、日本特開昭63-154744號公報等記載之方法)、(2)混合PTFE之水性分散液與經乾燥之有機聚合物粒子之方法(日本特開平4-272957號公報記載之方法)、(3)均勻混合PTFE之水性分散液與有機聚合物粒子溶液,從該混合物同時去除各自之媒體的方法(日本特開平06-220210號公報、日本特開平08-188653號公報等記載之方法)、(4)在PTFE水性分散液中使形成有機聚合物之單體的方法(日本特開平9-95583號公報記載之方法),及(5)均勻地混合PTFE之水性分散液與有機聚合物分散液後,更在該混合分散液中使乙烯系單體聚合,其後取得混合物的方法(日本特開平11-29679號等記載之方法)而得者。作為該等混合形態之PTFE之市售品,可舉出如三菱化學(股)之「Metablen A3800」(商品名)等。
作為混合形態中之PTFE之比例,以在PTFE混合物100重量%中,PTFE為1~60重量%為佳,較佳為5~ 55重量%。PTFE之比例在該範圍時,可達成PTFE之良好分散性。尚且,上述D成分之比例係表示含氟防滴液劑之淨量,在混合形態之PTFE時,則係表示PTFE之淨量。
D成分之含量係相對於A成分與B成分之合計100重量份為0.01~2重量份,以0.1~1.5重量份為佳,較佳為0.2~1重量份。D成分之含量超出上述範圍而過少時,難燃性則會變得不充分。另一方面,D成分之含量超出上述範圍而過多時,不僅PTFE會析出至成形品表面而導致外觀不良,且會造成樹脂組成物之成本上升。
又,作為使用於本發明之聚四氟乙烯系混合物中之有機系聚合物所使用之苯乙烯系單體,可例示如可經選自由碳數1~6之烷基、碳數1~6之烷氧基及鹵素所成群之1種以上之基所取代之苯乙烯,例如,鄰-甲基苯乙烯、間-甲基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、乙基-苯乙烯、對-tert-丁基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氟苯乙烯、單溴苯乙烯、二溴苯乙烯、及三溴苯乙烯、乙烯二甲苯、乙烯萘,但並不受限於該等。前述苯乙烯系單體係可單獨使用或可混合2種以上之種類而使用。
使用於本發明之聚四氟乙烯系混合物中之有機系聚合物所使用之丙烯酸系單體係包括可經取代之(甲基)丙烯酸酯衍生物。具體而言,作為前述丙烯酸系單體,可例示如可經選自由碳數1~20之烷基、碳數3~8之環烷基、芳基、及環氧丙基所成群之1種以上之基所取代之(甲基)丙烯酸酯衍生物,例如(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、 (甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、 (甲基)丙烯酸環己基酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸十二基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯及(甲基)丙烯酸還氧丙基酯;可經碳數1~6之烷基、或芳基所取代之馬來醯亞胺,例如,馬來醯亞胺、N-甲基-馬來醯亞胺及N-苯基-馬來醯亞胺、馬來酸、酞酸及伊康酸,但不受限於該等。前述丙烯酸系單體係可單獨使用或可將2種以上之種類混合而使用。該等之中亦以(甲基)丙烯腈為佳。
使用於塗覆層之有機聚合物所包含之源自丙烯酸系單體之單位量在相對於源自苯乙烯系單體之單位100重量份而言,以8~11重量份為佳,較佳為8~10重量份,更佳為8~9重量份。源自丙烯酸系單體之單位在少於8重量份時,則有塗覆強度降低的情況,多於11重量份時,成形品之表面外觀可能會變差。
本發明之聚四氟乙烯系混合物係以殘留水分含量在0.5重量%以下為佳,較佳為0.2~0.4重量%,更佳為0.1~0.3重量%。殘留水分量多於0.5重量%時,會有對難燃性造成不良影響的情況。
本發明之聚四氟乙烯系混合物之製造步驟包括:在起始劑之存在下使包含選自由苯乙烯系單體及丙烯酸單體所成群之1種以上之單體之塗覆層形成於分支狀聚四氟乙烯之外部的步驟。並且,以包含:在前述塗覆層形成之步驟後,使殘留水分含量成為0.5重量%以下,較佳成為0.2~0.4重量%,更佳成為0.1~0.3重量%之方式進行乾燥的步驟為佳。乾燥步驟係可使用例如,熱風乾燥或真空乾燥方法之本業界所公知之方法來進行。
本發明之聚四氟乙烯系混合物所使用之起始劑只要係苯乙烯系及/或丙烯酸系單體之聚合反應所使用者,即無限制皆可使用。作為前述起始劑,可例示如異丙苯基氫過氧化物、二-tert-丁基過氧化物、苄醯基過氧化物、過氧化氫、及過氧化鉀,但不受限於該等。本發明之聚四氟乙烯系混合物因應反應條件係能使用1種以上前述起始劑。前述起始劑之量係在考慮到聚四氟乙烯之量及單體之種類/量而在所使用之範圍內自由選擇,將全組成物之量作為基準,以使用0.15~0.25重量份為佳。
本發明之聚四氟乙烯系混合物係藉由懸浮聚合法利用下述操作順序進行製造。
首先,在反應器中放入水及分支狀聚四氟乙烯分散液(固體濃度:60%、聚四氟乙烯粒子徑:0.15~0.3 μm)後,攪拌並同時添加丙烯酸單體、苯乙烯單體及作為水溶性起始劑之氫過氧化異丙苯,在80~90℃下進行反應9小時。反應結束後,藉由利用離心分離機進行30分鐘離心分離來去除水分,而取得膏狀生成物。其後,將生成物之膏在熱風乾燥機中以80~100℃乾燥8小時。其後,進行該已乾燥之生成物之粉碎,而取得本發明之聚四氟乙烯系混合物。
該懸浮聚合法由於並不需要如日本專利3469391號公報等所例示之乳化聚合法中之利用乳化分散之聚合步驟,故也不需要使乳化劑及聚合後之乳膠凝固沉澱用之電解質鹽類。又,在以乳化聚合法所製造之聚四氟乙烯混合物中,由於混合物中之乳化劑及電解質鹽類容易混合存在而變得難以去除,故難以減少該源自該乳化劑、電解質鹽類之鈉金屬離子、鉀金屬離子。本發明使用之聚四氟乙烯系混合物由於係以懸浮聚合法來製造,且由於不使用該乳化劑、電解質鹽類,故可減少混合物中之鈉金屬離子、鉀金屬離子,且可提升熱安定性及耐水解性。
又,本發明中可使用被覆分支PTFE作為含氟防滴液劑。被覆分支PTFE為包含分支狀聚四氟乙烯粒子及有機系聚合物之聚四氟乙烯系混合物,分支狀聚四氟乙烯之外部具有有機系聚合物,較佳為由包含源自苯乙烯系單體之單位及/或源自丙烯酸系單體之單位之聚合物所構成之塗覆層。前述塗覆層係形成在分支狀聚四氟乙烯之表面上。又,前述塗覆層係以包含苯乙烯系單體及丙烯酸系單體之共聚物為佳。
被覆分支PTFE所包含之聚四氟乙烯為分支狀聚四氟乙烯。所包含之聚四氟乙烯在並非為分支狀聚四氟乙烯之情況,則在聚四氟乙烯之添加為少時之滴下防止效果會變得不充分。分支狀聚四氟乙烯為粒子狀,以具有0.1~0.6μm為佳,較佳為具有0.3~0.5μm,更佳為具有0.3~ 0.4μm之粒子徑。粒子徑小於0.1μm時,成形品之表面外觀雖為優異,但在商業上難以取得具有小於0.1μm粒子徑之聚四氟乙烯。又,粒子徑大於0.6μm時,成形品之表面外觀會有變差的情況。本發明所使用之聚四氟乙烯之數平均分子量係以1×104
~1×107
為佳,較佳為2×106
~9×106
,一般而言,高分子量之聚四氟乙烯在安定性之面上為較佳。粉末或分散液之任一形態皆能使用。
被覆分支PTFE中之分支狀聚四氟乙烯之含量在相對於被覆分支PTFE之總重量100重量份而言,以20~60重量份為佳,較佳為40~55重量份,更佳為47~53重量份,特佳為48~52重量份,最佳為49~51重量份。分支狀聚四氟乙烯之比例位於該範圍時,可達成分支狀聚四氟乙烯之良好分散性。
(E成分:多元醇與脂肪族羧酸之全酯)
本發明所使用之E成分為多元醇與脂肪族羧酸之全酯(脂肪酸全酯)。在使用其他酯作為E成分時,無法取得良好著色性。該脂肪族羧酸係以包含軟脂酸成分與硬脂酸成分,且在其氣相層析-質譜分析法(GC/MS法)之波峰面積中,軟脂酸成分之面積(Sp)與硬脂酸成分之面積(Ss)之合計在全脂肪族羧酸成分中為80%以上且兩者之面積比(Ss/ Sp)係1.3~30為佳。
本發明中全酯並非係其酯化率一定必須係100%,只要在80%以上即可,以85%以上為佳。
本發明中之GC/MS法係使用熱分解甲基化法。即在Pyrofil上使試料之脂肪酸全酯與反應試劑之氫氧化甲基銨反應來分解脂肪酸全酯並同時生成脂肪酸之甲基酯衍生物,且對衍生物進行GC/MS測量者。從該測量算出全脂肪族羧酸成分中之Ss與Sp之合計之比例,及該等之面積比(Ss/Sp)。因此,個別成分之波峰面積係根據個別之甲基酯衍生物者。
上述面積比(Ss/Sp)之上限係以10為較佳,以4為更佳,以2為特佳。該面積比若未滿1.3,則有無法取得良好著色性之情況,若超過30,則有出現強度降低之情況。
本發明之組成物所含有之脂肪酸全酯係如上述般以包含特定比例之軟脂酸成分與硬脂酸成分為佳,且其態樣可為任意者,例如可舉出以下之態樣。
態樣(i):將滿足上述面積比(Ss/Sp)之1種脂肪酸全酯配合於聚碳酸酯樹脂中而成之樹脂組成物
態樣(ii):以滿足上述面積比(Ss/Sp)之方式,將2種以上脂肪酸全酯配合至聚碳酸酯樹脂中而成之樹脂組成物
脂肪酸全酯之製造並非係受到特別限定者,能將多元醇與脂肪族羧酸藉由過往公知之種方法來製造。作為反應觸媒,可舉出例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣、氧化鈣、氧化鋇、氧化鎂、氧化鋅、碳酸鈉、碳酸鉀,以及2-乙基己基錫等之有機錫化合物。
又,作為滿足本發明之上述面積比(Ss/Sp)之脂肪酸全酯之製造態樣,可舉出例如以下者。
態樣(1):使幾乎純度100%之硬脂酸與多元醇反應而取得全酯。同樣地使軟脂酸與多元醇反應而取得全酯。以如上述態樣(ii)般以滿足本發明之組成物中上述面積比(Ss/Sp)之條件之方式將該等配合於聚碳酸酯樹脂。
態樣(2):使包含硬脂酸及軟脂酸兩者之脂肪族羧酸與多元醇反應而取得全酯。以如上述態樣(ii)般以滿足本發明之組成物中上述面積比(Ss/Sp)之條件之方式將該等之2種以上組合配合於聚碳酸酯樹脂。
態樣(3):在滿足上述面積比(Ss/Sp)之條件之組成比例下使包含硬脂酸及軟脂酸之脂肪族羧酸與多元醇反應而取得全酯。將該全酯配合於聚碳酸酯樹脂而取得本發明之樹脂組成物。
上述之中之特佳者為態樣(3)。其係由於該態樣在組成物之製造上為簡便,並且係製造作為一體之化合物且其均勻性高所致。
說明關於上述態樣(3)所使用之脂肪族羧酸。硬脂酸或軟脂酸等之脂肪族羧酸係眾所皆知般通常係從各種之植物性油脂或動物性油脂來製造。該等油脂類由於係包含各種脂肪族羧酸之酯化合物作為其他成分,故例如經製造之硬脂酸通常會大量包含軟脂酸等之其他脂肪族羧酸成分。因此,為了製造本發明之(3)之態樣所使用之脂肪族羧酸,則有必要使用使硬脂酸及軟脂酸滿足上述面積比(Ss/Sp)之條件之脂肪族羧酸,且使用符合該條件之油脂作為脂肪族羧酸之原料為適宜。該脂肪族羧酸係也能混合包含2種以上之原料者而作成規定之組成條件,但較佳者為從1種原料來作成滿足規定之組成條件者。
作為成為脂肪族羧酸原料之油脂,棕櫚油由於其之生產成本之有利性而受到廣泛使用。然而,在本發明中將源自該棕櫚油之脂肪族羧酸使用於上述態樣(3)中則難謂適宜。作為成為脂肪族羧酸之原料之油脂,可舉出例如牛脂及豚脂等之動物性油脂,以及亞麻仁油、紅花籽油、葵花籽油、大豆油、玉米油、花生油、綿籽油、芝麻油、及橄欖油等之植物性油脂。上述之中在包含較多硬脂酸之面上,以動物性油脂為佳,更以牛脂為較佳。並且牛脂之中亦以包含諸多硬脂酸及軟脂酸等之飽和成分之油硬脂(oleostearin)為佳。
另一方面,所使用之多元醇係以其碳原子數為3~32者為佳。作為多元醇之具體例,可舉出如丙三醇、二丙三醇、聚丙三醇(例如十聚甘油(decaglycerine)等)、季戊四醇、二季戊四醇、二乙二醇、及丙二醇等,其中亦以季戊四醇為佳。
說明關於脂肪酸全酯之酸價、羥值、碘值、及TGA(熱重量解析)測量中之5%重量減少溫度等。
在從抑制強度降低之觀點,脂肪酸全酯之酸價係以低為佳,另一方面在從提升著色性之觀點,以相對性高為佳。脂肪酸全酯之酸價係以在0.1~20之範圍為佳,以2~18之範圍為較佳,以5~15之範圍為更佳。酸價若未滿0.1則有無法取得良好著色性的情況,若超過2則有出現強度降低的情況。在此酸價係用來中和試料1g中包含之遊離脂肪酸等所必須之氫氧化鉀之mg數,可藉由JIS K 0070規定之方法來求得。尚且,上述中酸價與離型力之減少之關係並非明確,但推測可能係未反應之遊離羧酸在成形時容易轉移至表面所致。
在從抑制強度降低或提升著色性之觀點,脂肪酸全酯之羥值係以低為佳,但若過低時則由於製造時間增加而導致成本增加從而不佳。脂肪酸全酯之羥值係以在0.1~40之範圍為佳,以在1~30之範圍為較佳,以在2~20之範圍為更佳。在此,羥值係在使試料1g乙醯基化時,將與羥基結合之乙酸予以中和所必須之氫氧化鉀之mg數,可藉由JIS K 0070規定之方法來求得。
在從抑制強度降低之觀點,脂肪酸全酯之碘值係以低為佳。脂肪酸全酯之碘值係以10以下為佳,以1以下為較佳。該碘值係使試料100g與鹵素反應時,將結合之鹵素之量換算成碘之g數的量,可藉由JIS K 0070規定之方法來求得。
脂肪酸全酯之TGA(熱重量解析)測量中之5%重量減少溫度在從提升著色性之觀點,以適度低為佳,從抑制強度降低之觀點,則以高為佳。脂肪酸全酯之5%重量減少溫度係以在250~400℃之範圍為佳,以在280~360℃之範圍為較佳,以在300~350℃之範圍為更佳,以在310~ 340℃之範圍為特佳。該5%重量減少溫度係可藉由在TGA測量裝置中氮氣環境中從23℃以20℃/分之升溫速度升溫至600℃之測量條件來求得。尚且,上述中該5%重量減少溫度與離型力之減低之關係雖並非明確,但推測可能係該重量減少溫度位於上述範圍者係適度地含有未反應之遊離羧酸等之高揮發性成分,且該成分在成形時容易轉移至表面所致。
E成分之含量在相對於A成分與B成分之合計100重量份為0.05~2重量份,以0.1~1重量份為佳,較佳為0.2~0.8重量份。多價脂肪酸酯若少於0.05重量份時,則外觀之提升並不充足,如使用多於2重量份時,則會導致成形品之難燃性降低。
(F成分:密著性改良劑)
使用作為本發明之F成分之密著性改良劑係使樹脂組成物與碳纖維之密著性提升之化合物。其中亦以使用於1分子中具有至少1種類選自由環氧基、羧酸基及酸酐基所成群之官能基之有機化合物為佳。
本發明中,為了顯著地展現本發明效果之強度改善效果,亦可含有上述之有機化合物。本發明之樹脂組成物藉由配合上述有機化合物,而變得能使樹脂組成物與碳纖維之密著性變得強固化,藉此而可顯著地展現強度改善效果。
作為含環氧基之化合物,只要係含有環氧基之有機化合物,即無特別限制,可舉出如苯氧基樹脂及環氧樹脂。
作為苯氧基樹脂,可舉出例如,下述一般式(6)所示之苯氧基樹脂。
(式中,X為選自由下述一般式(7)所示之基所成群之至少一種之基,Y為氫原子,或與羥基反應之化合物之殘基,n為0以上之整數。)
(式中,Ph表示苯基。)
作為環氧樹脂,可舉出例如,下述一般式(8)所示之環氧樹脂。
(式中,X及n係與一般式(6)相同。)
上述一般式(6)中,作為與羥基反應之化合物,可舉出如酯、碳酸酯、具有環氧基等之化合物、羧酸酐、酸鹵化物、具有異氰酸根基等之化合物等,作為酯,尤其係以分子內酯為佳,可舉出例如己內酯等。上述一般式(6)所示之苯氧基樹脂中,Y為氫原子之化合物係可從二價之酚類與表氯醇來容易製造。又,Y為與羥基反應之化合物之殘基的化合物係藉由在加熱下混合從二價之酚類與表氯醇來製造之苯氧基樹脂,與上述與羥基反應之化合物,而可容易製造。
上述一般式(7)所示之環氧樹脂係可從二價之酚類與表氯醇來容易製造。作為二價酚類,可使用如2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷[雙酚A]等之雙酚A型環氧樹脂、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷或4,4’-二羥基聯苯基等。
作為苯氧基樹脂及環氧樹脂,也可使用市售品。作為苯氧基樹脂(雙酚A型)之市售品,可舉出如PKHB (InChem公司製,Mw=13,700)、PKHH(InChem公司製,Mw=29,000)、PKFE(InChem公司製,Mw=36,800)、YP-50 (東都化成公司製,Mw=43,500)等。又,作為環氧樹脂(雙酚A型)之市售品,可舉出如EPICLON HM-101(大日本油墨化學工業公司製,Mw=48,000)、jER1256(三菱化學股份有限公司製,Mw=26,600)等。
苯氧基樹脂及環氧樹脂之重量平均分子量並非係特別受到限定者,通常為5,000~100,000,以8,000~ 80,000為佳,更佳為10,000~50,000。重量平均分子量在5,000~100,000之範圍時,尤其係機械物性為良好。
又,作為含有環氧基之有機化合物,可舉出如含有環氧丙基之乙烯系單位之聚合物。作為含有環氧丙基之乙烯系單位之具體例,可舉出如環氧丙基甲基丙烯酸酯、伊康酸環氧丙基、伊康酸二環氧丙基、烯丙基環氧丙基醚、苯乙烯-4-環氧丙基醚或4-環氧丙基苯乙烯等,從耐衝撃性或強度改善效果為大之觀點,最佳係使用環氧丙基甲基丙烯酸酯。
作為含羧酸基之化合物,只要係含有羧酸基之有機化合物,即無特別限制,從與A成分之相溶性之觀點,以如聚對酞酸丁二酯、聚對酞酸乙二酯及聚芳香酯般之芳香族聚酯樹脂為佳,從耐衝撃性或流動性優異之觀點,最佳係使用聚對酞酸丁二酯。
作為本發明適宜使用之芳香族聚對酞酸丁二酯樹脂及芳香族聚對酞酸乙二酯樹脂,以形成聚酯之二羧酸成分與二醇成分當中,二羧酸成分100莫耳%之70莫耳%以上為芳香族二羧酸之芳香族聚酯樹脂為佳,較佳為90莫耳%以上,最佳係99莫耳%以上為芳香族二羧酸之芳香族聚酯樹脂。作為該二羧酸之例,可舉出如對酞酸、異酞酸、己二酸、2-氯對酞酸、2,5-二氯對酞酸、2-甲基對酞酸、4,4-茋二羧酸、4,4-聯苯基二羧酸、鄰酞酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、雙安息香酸、雙(p-羧基苯基)甲烷、蒽二羧酸、4,4-二苯基醚二羧酸、4,4-二苯氧基乙烷二羧酸、5-Na磺基異酞酸、乙烯-雙-p-安息香酸等。該等二羧酸係可單獨使用或可將2種以上混合使用。本發明之芳香族聚酯樹脂中除了上述芳香族二羧酸以外,也可使未滿30莫耳%之脂肪族二羧酸成分進行共聚合。作為其具體例,可舉出如己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸、1,3-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸等。作為本發明之二醇成分,可舉出例如乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、反-或順-2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,4-環己烷二甲醇、1,3-環己烷二甲醇、十亞甲基二醇、環己二醇、p-二甲苯二醇、雙酚A、四溴雙酚A、四溴雙酚A-雙(2-羥基乙基醚)等。該等係可單獨使用,亦可混合2種以上使用。尚且,二醇成分中之二價酚係以30莫耳%以下為佳。
關於本發明所使用之芳香族聚對酞酸丁二酯樹脂及芳香族聚對酞酸乙二酯樹脂之製造方法,依循常法,藉由在含有鈦、鍺、銻等之縮聚合觸媒之存在下,加熱並同時使二羧酸成分與前述二醇成分聚合,將副生成之水或低級醇排出至系統外來進行。例如,作為鍺系聚合觸媒,可例示如鍺之氧化物、氫氧化物、鹵化物、醇化物(alcoholate)、酚化物(phenolate)等,更具體地可例示如氧化鍺、氫氧化鍺、四氯化鍺、四甲氧基鍺等。又,本發明中,可合併使用過往公知之縮聚合之前段階即酯交換反應中所使用之錳、鋅、鈣、鎂等之化合物,及也能在酯交換反應結束後,藉由磷酸或亞磷酸之化合物等,而使該觸媒失活而進行縮聚合。並且,芳香族聚對酞酸丁二酯樹脂及芳香族聚對酞酸乙二酯樹脂之製造方法係皆能採用批次式、連續聚合式之任一之方法。
本發明之芳香族聚對酞酸丁二酯樹脂及芳香族聚對酞酸乙二酯樹脂之分子量並無特別限制,將o-氯酚作為溶劑在25℃下測量之固有黏度係以0.4~1.5為佳,特佳為0.5~1.2。
又,本發明所使用之芳香族聚對酞酸丁二酯樹脂及芳香族聚對酞酸乙二酯樹脂之末端羧基量係以5~75 eq/ton為佳,較佳為5~70eq/ton,更佳為7~65eq/ton。
作為本發明適宜使用之芳香族聚芳香酯樹脂,如由芳香族二羧酸或其衍生物與二價酚或其衍生物所得者。作為調製聚芳香酯所使用之芳香族二羧酸,只要係與二價酚反應而賦予満足之聚合物者,即可為任意者,可使用1種或混合2種以上使用。
作為較佳之芳香族二羧酸成分,可舉出如對酞酸、異酞酸。又可為該等之混合物。
作為二價酚成分之具體例,可舉出如2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二溴苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二氯苯基)丙烷、4,4’-二羥基二苯基碸、4,4’-二羥基二苯基醚、4,4’-二羥基二苯基硫醚、4,4’-二羥基二苯基酮、4,4’-二羥基二苯基甲烷、2,2’-雙(4羥基-3,5-二甲基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、4,4’-二羥基二苯基、氫醌等。該等二價酚成分為對位取代物,但亦可使用其他異構物,並且亦可對二價酚成分併用乙二醇、丙二醇、新戊二醇等。
作為上述之中較佳之聚芳香酯樹脂,可舉出如芳香族二羧酸成分包含對酞酸及異酞酸,且二價酚成分包含2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)者。對酞酸與異酞酸之比例係以對酞酸/異酞酸=9/1~1/9(莫耳比)為佳,尤其在溶融加工性、性能平衡之面上係以7/3~3/7為理想。
作為其他代表性聚芳香酯樹脂,可舉出如芳香族二羧酸成分包含對酞酸,且二價酚成分包含雙酚A及氫醌者。該雙酚A與氫醌之比例係以雙酚A/氫醌=50/50~ 70/30(莫耳比)為佳,以55/45~70/30為較佳,以60/40~70/ 30為更佳。
本發明之聚芳香酯樹脂之黏度平均分子量在從物性及擠壓加工性來看,以約7,000~100,000之範圍為佳。又,聚芳香酯樹脂係也可選擇界面縮聚合法及酯交換反應法之任一聚合方法。
作為含酸酐基之化合物,作為馬來酸樹脂,可舉出如Malkyd系列(馬來酸樹脂、荒川化學股份有限公司製)、Arastar系列(苯乙烯-馬來酸樹脂、荒川化學股份有限公司製)、Isobam系列(異丁烯-無水馬來酸嵌段共聚物、股份有限公司可樂麗製)等,從與A成分之相溶性之觀點,最佳係使用苯乙烯-馬來酸樹脂。
F成分之含量係相對於包含A成分及B成分之樹脂組成物100重量份,以1~10重量份為佳,較佳為1~5重量份。F成分之含量若未滿1重量份,有無法取得具有優異強度之樹脂組成物的情況。又,超過10重量份時,有難燃性降低的情況。
[易含浸性碳纖維束]
本發明之易含浸性碳纖維束係指一種碳纖維束,其特徵為藉由相對於碳纖維100重量份而含有含浸助劑3~15重量份,從而藉由聚碳酸酯樹脂組成物(較佳為經塑化之聚碳酸酯樹脂組成物)而容易地受到含浸。
含浸助劑係以滿足下述式(1)及下述式(2)為佳
300℃之黏度≦10Pa・s・・・(1)
2≦(Tg0
-Tg1
)/D・・・(2)
[式中,D表示包含聚碳酸酯樹脂及含浸助劑之樹脂組成物中之含浸助劑之比例(重量%),Tg1
表示對聚碳酸酯樹脂以該比例添加有含浸助劑之樹脂組成物之玻璃轉移溫度(℃),Tg0
表示聚碳酸酯樹脂之玻璃轉移溫度(℃)。]
該易含浸性碳纖維束只要係相對於碳纖維以規定之量含有含浸助劑之碳纖維束即可,且不論其之製造方法,或碳纖維與含浸助劑被包含之形態。本發明使用之含浸助劑係以滿足上述式(1)為佳,此係意指含浸助劑在泛用聚碳酸酯之代表性加工溫度之300℃下為低黏度狀態,且係在300℃下能進行作為液體之黏度測量者。含浸助劑在300℃之黏度係以8Pa・s以下為佳,以6Pa・s以下為較佳。300℃之黏度若超過10Pa・s,有在成形時碳纖維對樹脂之分散性受損而無法取得良好外觀的情況。
尚且,關於上述式(1),作為測量含浸助劑之作為液體之黏度的方法,適宜為旋轉式黏度計。具體而言,可例示如使用附高溫槽之平行板進行測量之方法等。
並且,含浸助劑係以滿足上述式(2)為佳。上述式(2)中,含浸助劑係以聚碳酸酯每100重量份,在3~15重量份之配合量之範圍全域內,(Tg0
-Tg1
)/D並不一定必須在2以上,只要在該配合量範圍之一部分為2以上即可。(Tg0
-Tg1
)/D藉由在2以上,則為具有促進含浸之效果者,以(Tg0
-Tg1
)/D在3以上為較佳。(Tg0
-Tg1
)/D若未滿2時,含浸助劑係與聚碳酸酯為不相溶化之狀態,因此推測幾乎會直接測量出聚碳酸酯之Tg。即使將(Tg0
-Tg1
)/D未滿2之含浸助劑添加至碳纖維束,並對此附著聚碳酸酯而成者予以成形,因含浸助劑所成之含浸促進效果顯著為低者,故會有產生取得之成形體中碳纖維分散不良的情況。
又,關於上述式(2),作為測量聚碳酸酯樹脂,或聚碳酸酯樹脂與含浸助劑之樹脂組成物之玻璃轉移溫度的方法,可舉出如利用示差掃描熱量測量(DSC)的方法等。
本發明所使用之易含浸性碳纖維束可為包含複數種類之含浸助劑者,又作為本發明中使用之含浸助劑,以選自由脂肪族羥基羧酸系聚酯所成群之1種類以上者為佳。關於使用作為含浸助劑之該等脂肪族羥基羧酸系聚酯,則係詳細記載於如下所示。附著於易含浸性碳纖維束上之含浸助劑之量係相對於碳纖維100重量份為3~15重量份,以5~12重量份為佳,較佳為6~10重量份。若未滿3重量份,由於聚碳酸酯樹脂對碳纖維之易含浸性會變得不充分,故取得之成形體之外觀及著色性降低,多於15重量份時,含浸性雖為優異,但由於基質樹脂之聚碳酸酯樹脂之玻璃轉移溫度會降低,而取得之成形體之難燃性會降低。
作為易含浸性碳纖維束之代表性製法,可例示如使用由選自浸漬法、噴霧法、輥轉印法、狹縫塗布法等之群所選出之1種類以上方法,而使泛用碳纖維束含有含浸助劑之方法。該等之方法中,在使碳纖維束含有含浸助劑時,認為含浸助劑主要係附著於碳纖維束之表面,而一部分也係浸透至碳纖維束內部者。
作為在製造易含浸性碳纖維束時之含浸助劑之形態,能操作作為水性乳液、有機溶劑稀釋溶液,或經加熱之黏調或熔融狀態之液體。作為製造方法與含浸助劑之形態之較佳組合,在水性乳液之情況,則為浸漬法、輥轉印法,但為了充分地使水分乾燥,則變得必須要有100℃以上之環境下之乾燥步驟。又,在加熱黏調液體之情況,能為狹縫塗布法等之一般性塗覆手法,能在適量附著於碳纖維束後,再以平滑輥等使其均勻附著。
為了取得使用本發明之成形用材料進行成形,且碳纖維係均質分散於聚碳酸酯中之成形體,以含浸助劑能盡可能地均勻附著於碳纖維束上為佳。作為使含浸助劑更均勻附著於碳纖維束之方法,可例示如藉由上述方法使含浸助劑附著於碳纖維束後,再次熱處理至該等含浸助劑之黏度會充分降低之溫度以上的方法。又,該熱處理係可使用例如,熱風、熱板、熱輥、紅外線加熱器等,以使用熱輥為佳。
[碳纖維]
本發明之成形用材料所含之碳纖維可為聚丙烯腈(PAN)系、石油・石油瀝青系、嫘縈系、木質素系等,任意之碳纖維。尤其,將PAN作為原料之PAN系碳纖維由於再工場規模之生產性及機械特性優異而為佳。
作為碳纖維,可較佳使用平均直徑5~10μm者。尚且,一般性碳纖維係為1,000~50,000根之單纖維成為纖維束而成之碳纖維原絲。本發明之碳纖維束包括此種一般性碳纖維原絲,並且也包括將該碳纖維原絲更加疊合並併絲而成者,或將併絲予以捻紗而作成捻絲者等。作為本發明之成形用材料所含之碳纖維,以由於會提高碳纖維與聚碳酸酯之接著性,故藉由表面處理而對表面導入含氧官能基者為佳。
又,如前述般,在藉由使碳纖維束包含含浸助劑來製作易含浸性碳纖維束的情況,為了讓使含浸助劑均於附著於碳纖維束之步驟安定,作為碳纖維束,以經過使其具有收束性用之收束劑處理者為佳。作為收束劑,可使用如碳纖維原絲製造用之公知者。又,作為碳纖維束,即使係在製造時為了提升滑順性所使用之油劑已殘留者,也能無問題地使用在本案發明中。尚且,以下,有在將包括含浸助劑,與上述稱為收束劑之其他處理劑之上位概念的意義下,統整表現成表面處理劑的情況。
[脂肪族羥基羧酸系聚酯]
本發明中,可使用作為含浸助劑之脂肪族羥基羧酸系聚酯為包含脂肪族羥基羧酸殘基之聚酯,可為單獨包含脂肪族羥基羧酸殘基之單聚合聚酯,也可為包含複數種類脂肪族羥基羧酸殘基之共聚合聚酯。又,作為該脂肪族羥基羧酸系聚酯,可為在構成聚合物之殘基之中,以未滿50莫耳%之量包含脂肪族羥基羧酸殘基以外之殘基,例如,二醇殘基或二羧酸殘基等之共聚合聚酯,但在容易取得之面上,以不蓄意添加共聚合成分之均聚物為佳。
本發明使用之脂肪族羥基羧酸系聚酯之重量平均分子量係以3,000~50,000為佳。重量平均分子量在3,000~50,000之範圍時,與聚碳酸酯樹脂之親和性良好,且也容易乳化。較佳為5,000~20,000,更佳為8,000~ 15,000之範圍。尚且,作為重量平均分子量之測量方法,可使用高溫GPC法等公知方法。
脂肪族羥基羧酸系聚酯並無特別限定,以ε-己內酯、δ-己內酯、β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯、γ-戊內酯、庚內酯之各均聚物、及該等2種以上之單體之共聚物為佳,以選自由重量平均分子量3,000~50,000之ε-己內酯、δ-己內酯、β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯、γ-戊內酯、庚內酯之各均聚物及重量平均分子量3,000~50,000之該等2種以上之單體之共聚物所成群之1種類以上者為較佳。特佳為重量平均分子量3,000~50,000之ε-己內酯,或δ-己內酯之各均聚物。尚且,本案發明中稱為內酯類之聚合物時,實際上不僅為使內酯類開環聚合之聚合物,也包括該內酯類之等價物,即將脂肪族羥基羧酸或其衍生物作為原料之相同構造之聚合物。
[成形用材料]
本發明之成形用材料係為上述之在易含浸性碳纖維束上,聚碳酸酯樹脂組成物係以易含浸性碳纖維束所含之碳纖維每100重量份附著有50~2,000重量份者,以66~1,900重量份為較佳,以100~1,800重量份為更佳。附著量若未滿50重量份,則無法取得規定之成形用材料之形狀,若超過2,000重量份,則無法取得良好強度。本發明之成形用材料之形狀並無特別限定,可舉出如柱狀、板狀、粒狀、塊狀、絲狀(弦狀)、網狀等,也能使用複數種類相異形狀之成形用材料進行成形。
作為前述之使聚碳酸酯樹脂組成物附著於易含浸性碳纖維束而作成本發明之成形用材料的方法,可舉出如,在易含浸性碳纖維束表面被附溶融狀態之聚碳酸酯樹脂組成物的方法;將易含浸性碳纖維束排列後使用T模具等,將溶融狀態之聚碳酸酯樹脂組成物予以鑄形且層合化的方法;在經排列之易含浸性碳纖維束上積層層合膜狀聚碳酸酯樹脂組成物樹脂的方法;將易含浸性碳纖維束排列整齊後,對其吹向粉末狀聚碳酸酯樹脂組成物的方法等。也能取代經連續排列之易含浸性碳纖維束,而同樣地使用經切斷成規定長度之易含浸性纖維束之集合體。
本發明之成形用材用係以將易含浸性碳纖維束作為芯成分,將聚碳酸酯樹脂組成物作為鞘成分之芯鞘型構造為佳,尤其作為本發明之成形用材用且作為射出成形用者,以使用股切割機裁切易含浸性碳纖維束之周圍經聚碳酸酯樹脂組成物被覆之股(strand)等而得之,將易含浸性碳纖維束作為芯成分,且將聚碳酸酯樹脂組成物作為鞘成分之芯鞘型構造之顆粒為較佳,以長邊方向之長度為3~10mm程度之顆粒(以下有稱為芯鞘型顆粒的情況)為更佳。該芯鞘型顆粒之直徑並無特別限制,以顆粒長度之1/10以上2倍以下為佳,以顆粒長度之1/4以上且與顆粒長度之同等以下為較佳。
(其他成分)
本發明之聚碳酸酯樹脂組成物在不損及本發明之效果範圍,可配合各種添加劑。作為該添加劑,可舉出如磷系熱安定劑、酚系熱安定劑、含硫防氧化劑、離型劑、紫外線吸收劑、受阻胺系光安定劑、相溶化劑、難燃劑、染顏料等。以下具體說明關於該等添加劑。
(磷系熱安定劑)
作為本發明使用之磷系安定劑,能使用亞磷酸酯(phosphite)化合物、亞膦酸酯(phosphonite)化合物、及磷酸酯化合物之任意者。
作為亞磷酸酯化合物,可使用各式各樣者。具體地可舉出例如下述一般式(9)所示之亞磷酸酯化合物、下述一般式(10)所示之亞磷酸酯化合物、及下述一般式(11)所示之亞磷酸酯化合物。
[式中,R31
表示氫原子或碳數1~20之烷基、碳數6~20之芳基或烷芳基(alkaryl)、碳數7~30之芳烷基,或該等之鹵、烷硫基(烷基為碳數1~30)或羥基取代基,3個R31
皆能選擇互為相同或互為相異之情況,且也能選擇由2價酚類所衍生而得之環狀構造。]
[式中,R32
、R33
係各自表示氫原子、碳數1~20之烷基、碳數6~20之芳基或烷基芳基、碳數7~30之芳烷基、碳數4~20之環烷基、碳數15~25之2-(4-氧基苯基)丙基取代芳基。尚且,環烷基及芳基可選擇未經烷基取代者,或經烷基取代者之任意者。]
[式中R34
、R35
為碳數12~15之烷基。尚且,R34
及R35
係也可選擇互為相同或互為相異之任意情況。]
作為亞膦酸酯化合物,可舉出如下述一般式(12)所示之亞膦酸酯化合物、及下述一般式(13)所示之亞膦酸酯化合物。
[式中,Ar1
、Ar2
表示碳數6~20之芳基或烷基芳基、或碳數15~25之2-(4-氧基苯基)丙基取代芳基,4個Ar1
係可選擇互為相同,或互為相異。或2個Ar2
係可互為相同,或互為相異。]
作為上述一般式(9)所示之亞磷酸酯化合物之較佳具體例,可舉出如二苯基異辛基亞磷酸酯、2,2’-亞甲基雙(4,6-二-tert-丁基苯基)辛基亞磷酸酯、二苯基單(十三基)亞磷酸酯、苯基二異癸基亞磷酸酯、苯基二(十三基)亞磷酸酯。
作為上述一般式(10)所示之亞磷酸酯化合物之較佳具體例,可舉出如二硬脂醯基季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二-tert-丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,6-二-tert-丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、苯基雙酚A季戊四醇二亞磷酸酯、二環己基季戊四醇二亞磷酸酯等,較佳可舉出如二硬脂醯基季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二-tert-丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,6-二-tert-丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯。該亞磷酸酯化合物係可使用1種,或併用2種以上。
作為上述一般式(11)所示之亞磷酸酯化合物之較佳具體例,可舉出如4,4’-異亞丙基二酚肆十三基亞磷酸酯。
作為上述一般式(12)所示之亞膦酸酯化合物之較佳具體例,可舉出如肆(2,4-二-iso-丙基苯基)-4,4’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,4-二-n-丁基苯基)-4,4’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,4-二-tert-丁基苯基)-4,4’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,4-二-tert-丁基苯基)-4,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,4-二-tert-丁基苯基)-3,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,6-二-iso-丙基苯基)-4,4’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,6-二-n-丁基苯基)-4,4’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,6-二-tert-丁基苯基)-4,4’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,6-二-tert-丁基苯基)-4,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,6-二-tert-丁基苯基)-3,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯等,以肆(二-tert-丁基苯基)-伸聯苯基二亞膦酸酯為佳,以肆(2,4-二-tert-丁基苯基)-伸聯苯基二亞膦酸酯為較佳。該肆(2,4-二-tert-丁基苯基)-伸聯苯基二亞膦酸酯係以2種以上之混合物為佳,具體而言,能將肆(2,4-二-tert-丁基苯基)-4,4’-伸聯苯基二亞膦酸酯、肆(2,4-二-tert-丁基苯基)-4,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯及、肆(2,4-二-tert-丁基苯基)-3,3’-伸聯苯基二亞膦酸酯之1種或2種以上予以併用來使用,較佳為該3種之混合物。
作為上述一般式(13)所示之亞膦酸酯化合物之較佳具體例,可舉出如雙(2,4-二-iso-丙基苯基)-4-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,4-二-n-丁基苯基)-3-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,4-二-tert-丁基苯基)-4-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,4-二-tert-丁基苯基)-3-苯基-苯基亞膦酸酯雙(2,6-二-iso-丙基苯基)-4-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,6-二-n-丁基苯基)-3-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,6-二-tert-丁基苯基)-4-苯基-苯基亞膦酸酯、雙(2,6-二-tert-丁基苯基)-3-苯基-苯基亞膦酸酯等,以雙(二-tert-丁基苯基)-苯基-苯基亞膦酸酯為佳,以雙(2,4-二-tert-丁基苯基)-苯基-苯基亞膦酸酯為較佳。該雙(2,4-二-tert-丁基苯基)-苯基-苯基亞膦酸酯係以2種以上之喔混合物為佳,具體而言,能將雙(2,4-二-tert-丁基苯基)-4-苯基-苯基亞膦酸酯、及雙(2,4-二-tert-丁基苯基)-3-苯基-苯基亞膦酸酯之1種或2種予以併用來使用,較佳為該2種之混合物。又,2種混合物時之混合比,以重量比計係以5:1~4之範圍為佳,以5:2~3之範圍為較佳。
另一方面,作為磷酸酯化合物,可舉出如三丁基磷酸酯、三甲基磷酸酯、三甲苯酚基磷酸酯、三苯基磷酸酯、三氯苯基磷酸酯、三乙基磷酸酯、二苯基甲苯酚基磷酸酯、二苯基單鄰聯苯基磷酸酯、三丁氧基乙基磷酸酯、二丁基磷酸酯、二辛基磷酸酯、二異丙基磷酸酯等,以三甲基磷酸酯為佳。
上述含磷熱安定劑之中,作為更佳之化合物,可舉出如以下之一般式(14)及(15)所示之化合物。
[式中,R36
及R37
係各自獨立表示碳原子數1~12之烷基、環烷基、芳基或芳烷基。]
[式中,R41
、R42
、R43
、R44
、R47
、R48
及R49
係各自獨立表示氫原子、碳原子數1~12之烷基、環烷基、芳基或芳烷基,R45
表示氫原子或碳原子數1~4之烷基,及R46
表示氫原子或甲基。]
式(14)中,以R36
及R37
係碳原子數1~12之烷基為佳,較佳為碳原子數1~8之烷基。作為式(14)所示之化合物,具體地可舉出如參(二甲基苯基)亞磷酸酯、參(二乙基苯基)亞磷酸酯、參(二-iso-丙基苯基)亞磷酸酯、參(二-n-丁基苯基)亞磷酸酯、參(2,4-二-tert-丁基苯基)亞磷酸酯、參(2,6-二-tert-丁基苯基)亞磷酸酯、參(2,6-二-tert-丁基苯基)亞磷酸酯等,尤其係以參(2,6-二-tert-丁基苯基)亞磷酸酯為佳。
作為式(15)所示之化合物,具體地可舉出如由2,2’-亞甲基雙(4,6-二-tert-丁基酚)與2,6-二-tert-丁基酚所衍生之亞磷酸酯、由2,2’-亞甲基雙(4,6-二-tert-丁基酚)與酚所衍生之亞磷酸酯,尤其係以由2,2’-亞甲基雙(4,6-二-tert-丁基酚)與酚所衍生之亞磷酸酯為佳。
磷系熱安定劑之含量在相對於A成分與B成分之合計100重量份而言,以0.001~3.0重量份為佳,較佳為0.01~2.0重量份,更佳為0.05~1.0重量份。磷系熱安定劑之含量若未滿0.001重量份,則有無法展現機械特性的情況,即使超過3.0重量份仍有不會充分展現機械特性的情況。
(酚系熱安定劑)
作為本發明所使用之酚系安定劑,一般可舉出如受阻酚、半受阻酚、低受阻酚化合物,從對聚丙烯系樹脂施加熱安定處方之觀點,尤其係較適宜使用受阻酚化合物。作為該受阻酚化合物,作為具體例,可舉出例如維生素E、n-十八基-β-(4’-羥基-3’,5’-二-tert-丁基苯基)丙酸酯、2-tert-丁基-6-(3’-tert-丁基-5’-甲基-2’-羥基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2,6-二-tert-丁基-4-(N,N-二甲基胺基甲基)酚、3,5-二-tert-丁基-4-羥基苄基膦酸酯二乙基酯、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-tert-丁基酚)、2,2’-亞甲基雙(4-乙基-6-tert-丁基酚)、4,4’-亞甲基雙(2,6-二-tert-丁基酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-環己基酚)、2,2’-二亞甲基-雙(6-α-甲基-苄基-p-甲酚)2,2’-亞乙基-雙(4,6-二-tert-丁基酚)、2,2’-亞丁基-雙(4-甲基-6-tert-丁基酚)、4,4’-亞丁基雙(3-甲基-6-tert-丁基酚)、三乙二醇-N-雙-3-(3-tert-丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯、1,6-己二醇雙[3-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、雙[2-tert-丁基-4-甲基6-(3-tert-丁基-5-甲基-2-羥基苄基)苯基]對酞酸酯、3,9-雙{2-[3-(3-tert-丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]-1,1,-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧雜螺[5,5]十一烷、4,4’-硫代雙(6-tert-丁基-m-甲酚)、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-tert-丁基酚)、2,2’-硫代雙(4-甲基-6-tert-丁基酚)、雙(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苄基)硫醚、4,4’-二-硫代雙(2,6-二-tert-丁基酚)、4,4’-三-硫代雙(2,6-二-tert-丁基酚)、2,4-雙(n-辛硫基)-6-(4-羥基-3’,5’-二-tert-丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、N,N’-六亞甲基雙-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基氫桂皮醯胺)、N,N’-雙[3-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苯基)丙醯基]胼、1,1,3-參(2-甲基-4-羥基-5-tert-丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-參(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苄基)苯、參(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苯基)異三聚氰酸酯、參(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苄基)異三聚氰酸酯、1,3,5-參(4-tert-丁基-3-羥基-2,6-二甲基苄基)異三聚氰酸酯、1,3,5-參2[3(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苯基)丙醯氧基]乙基異三聚氰酸酯、肆[亞甲基-3-(3’,5’-二-tert-丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]甲烷等,且可較佳使用。
更佳為n-十八基-β-(4’-羥基-3’,5’-二-tert-丁基苯基)丙酸酯、2-tert-丁基-6-(3’-tert-丁基-5’-甲基-2’-羥基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、3,9-雙{2-[3-(3-tert-丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]-1,1,-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧雜[5,5]十一烷、及肆[亞甲基-3-(3’,5’-二-tert-丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]甲烷,且再以n-十八基-β-(4’-羥基-3’,5’-二-tert-丁基苯基)丙酸酯為佳。
(含硫防氧化劑)
本發明之聚碳酸酯樹脂組成物中也可使用含硫防氧化劑作為防氧化劑。尤其係適合在樹脂組成物適用於旋轉成形或壓縮成形的情況。作為該含硫防氧化劑之具體例,可舉出如二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯、貳-十三基-3,3’-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基-3,3’-硫代二丙酸酯、二硬脂醯基-3,3’-硫代二丙酸酯、月桂基硬脂醯基-3,3’-硫代二丙酸酯、季戊四醇四(β-月桂基硫丙酸酯)酯、雙[2-甲基-4-(3-月桂基硫丙醯氧基)-5-tert-丁基苯基]硫醚、十八基二硫醚、巰基苯並咪唑、2-巰基-6-甲基苯並咪唑、1,1’-硫代雙(2-萘酚)等。較佳可舉出如季戊四醇四(β-月桂基硫丙酸酯)酯。
上述例舉之磷系安定劑、酚系安定劑、及含硫防氧化劑係分別可單獨使用或併用2種以上。酚系安定劑及含硫防氧化劑之含量在相對於A成分與B成分之合計100重量份而言,以0.0001~1重量份為佳。較佳為0.0005~ 0.5重量份,更佳為0.001~0.2重量份。
(紫外線吸收劑)
本發明之聚碳酸酯樹脂組成物係可含有紫外線吸收劑。二苯甲酮系可例示例如,2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-苄氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-硫氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-5-硫氧基三水合物二苯甲酮、2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羥基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基-5-鈉硫氧基二苯甲酮、雙(5-苄醯基-4-羥基-2-甲氧基苯基)甲烷、2-羥基-4-n-十二氧基二苯甲酮、及2-羥基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮等。
苯並三唑系可例示例如,2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯並三唑、2-(2-羥基-5-tert-辛基苯基)苯並三唑、2-(2-羥基-3,5-二異丙苯基苯基)苯基苯並三唑、2-(2-羥基-3-tert-丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯並三唑、2,2’-亞甲基雙[4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯並三唑-2-基)酚]、2-(2-羥基-3,5-二-tert-丁基苯基)苯並三唑、2-(2-羥基-3,5-二-tert-丁基苯基)-5-氯苯並三唑、2-(2-羥基-3,5-二-tert-戊基苯基)苯並三唑、2-(2-羥基-5-tert-辛基苯基)苯並三唑、2-(2-羥基-5-tert-丁基苯基)苯並三唑、2-(2-羥基-4-辛氧基苯基)苯並三唑、2,2’-亞甲基雙(4-異丙苯基-6-苯並三唑苯基)、2,2’-p-伸苯基雙(1,3-苯並噁嗪-4-酮),及2-[2-羥基-3-(3,4,5,6-四氫酞醯亞胺甲基)-5-甲基苯基]苯並三唑,以及,2-(2’-羥基-5-甲基丙烯醯氧基乙基苯基)-2H-苯並三唑及能與該單體共聚合之乙烯系單體的共聚物,或2-(2’-羥基-5-丙烯醯氧基乙基苯基)-2H-苯並三唑及能與該單體共聚合之乙烯系單體的共聚物等之具有2-羥基苯基-2H-苯並三唑骨架之聚合物等。
羥基苯基三嗪系可例示例如,2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-己氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-甲氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-乙氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-丙氧基酚、及2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-丁氧基酚等。並且,可例示如2-(4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-己氧基酚等之上述例示化合物之苯基城為2,4-二甲基苯基的化合物。
環狀亞胺基酯系可例示例如2,2’-p-伸苯基雙(3,1-苯並噁嗪-4-酮)、2,2’-(4,4’-二伸苯基)雙(3,1-苯並噁嗪-4-酮)、及2,2’-(2,6-萘)雙(3,1-苯並噁嗪-4-酮)等。
氰基丙烯酸酯系可例示例如1,3-雙-[(2’-氰基-3’,3’-二苯基丙烯醯基)氧基]-2,2-雙[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯醯基)氧基]甲基)丙烷、及1,3-雙-[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯醯基)氧基]苯等。
並且,上述紫外線吸收劑可為藉由採用能自由基聚合之單體化合物之構造,而具有該紫外線吸收性單體及/或受阻胺構造之光安定性單體,與烷基(甲基)丙烯酸酯等之單體進行共聚合之聚合物型紫外線吸收劑。作為上述紫外線吸收性單體,可適宜例示如在(甲基)丙烯酸酯之酯取代基中含有苯並三唑骨架、二苯甲酮骨架、三嗪骨架、環狀亞胺基酯骨架、及氰基丙烯酸酯骨架之化合物。
上述之中,在紫外線吸收能力之面上,以苯並三唑系及羥基苯基三嗪系為佳,在耐熱性或色相(透明性)之面上,以環狀亞胺基酯系及氰基丙烯酸酯系為佳。上述紫外線吸收劑係可單獨使用或亦可使用2種以上之混合物。
紫外線吸收劑之含量在相對於A成分與B成分之合計100重量份而言,以0.01~2重量份為佳,較佳為0.02~2重量份,更佳為0.03~1重量份,更佳為0.05~0.5重量份。
(受阻胺系光安定劑)
本發明之聚碳酸酯樹脂組成物可含有受阻胺系光安定劑。受阻胺系光安定劑一般係稱為HALS(Hindered Amine Light Stabilizer),且在構造中具有2,2,6,6-四甲基哌啶骨架之化合物,可舉出例如,4-乙醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-硬脂醯基氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-丙烯醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(苯基乙醯氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苄醯基氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-硬脂醯基氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-環己基氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苄基氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(乙基胺甲醯基氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(環己基胺甲醯基氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(苯基胺甲醯基氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)碳酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)草酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丙二酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)己二酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)對酞酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)碳酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)草酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)丙二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)己二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)對酞酸酯、N,N’-雙-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-1,3-苯二羧基醯胺、1,2-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氧基)乙烷、α,α’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氧基)-p-二甲苯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基甲伸苯基-2,4-二胺甲酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-六亞甲基-1,6-二胺甲酸酯、參(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-苯-1,3,5-三羧酸酯、N,N’,N”,N”’-肆-(4,6-雙-(丁基-(N-甲基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)胺基)-三嗪-2-基)-4,7-二氮雜癸烷-1,10-二胺、二丁基胺・1,3,5-三嗪・N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-六亞甲基二胺與N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基胺之縮聚合物、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基}六亞甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基}]、肆(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、肆(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、參(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-苯-1,3,4-三羧酸酯、1-[2-{3-(3,5-二-t-丁基-4-羥基苯基)丙醯氧基}丁基]-4-[3-(3,5-二-t-丁基-4-羥基苯基)丙醯氧基]2,2,6,6-四甲基哌啶、及1,2,3,4-丁烷四羧酸與1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇與β,β,β’,β’-四甲基-3,9-[2,4,8,10-四氧雜(5,5)十一烷]二乙醇之縮合物等。
受阻胺系光安定劑係根據哌啶骨架中之氮原子之鍵結對象相手而大致分為N-H型(氮原子上鍵結氫)、N-R型(氮原子上鍵結烷基(R))、N-OR型(氮原子上鍵結烷氧基(OR))之3類型,在適用於聚碳酸酯樹脂時,從受阻胺系光安定劑之鹼性之觀點,以使用低鹼性之N-R型、N-OR型為較佳。上述受阻胺系光安定劑係可單獨使用或可組合2種以上使用。
受阻胺系光安定劑之含量在相對於A成分與B成分之合計100重量份而言,以0~1重量份為佳,以0.05~ 1重量份為較佳,更佳為0.08~0.7重量份,特佳為0.1~0.5重量份。受阻胺系光安定劑之含量多過1重量份時,則有因氣體發生造成之外觀不良或因聚碳酸酯樹脂之分解造成之物性降低的情況而不佳。又,在未滿0.05重量份時,有不會發現充分耐光性的情況。
(染顏料)
本發明之聚碳酸酯樹脂組成物可更含有各種染顏料而提供多種展現設計性之成形品。藉由配合螢光增白劑或其以外之會發光之螢光染料,而可賦予活用發光色之更加良好設計效果。又也能提供極微量之染顏料形成之著色,且具有鮮豔發色性之纖維強化聚丙烯樹脂組成物。
作為本發明中使用之螢光染料(包括螢光增白劑),可舉出例如,香豆素系螢光染料、苯並哌喃系螢光染料、苝系螢光染料、蒽醌系螢光染料、硫靛系螢光染料、呫噸系螢光染料、黃圜酮(xanthone)系螢光染料、噻吨系螢光染料、噻噸酮系螢光染料、噻嗪系螢光染料、及二胺基茋系螢光染料等。該等之中則以耐熱性為良好且在聚碳酸酯樹脂之成形加工時劣化為少之香豆素系螢光染料、苯並哌喃系螢光染料、及苝系螢光染料為適宜。
作為上述上藍劑(blueing agent)及螢光染料以外之染料,可舉出如苝系染料、香豆素系染料、硫靛系染料、蒽醌系染料、噻噸酮系染料、紺青等之亞鐵氰化物、芘酮系染料、喹啉系染料、喹吖啶酮系染料、雙噁嗪系染料、異吲哚啉酮系染料、及酞花青系染料等。並且,本發明之樹脂組成物也可配合金屬顏料而取得更良好之金屬色彩。作為金屬顏料,以各種板狀填料上具有金屬被膜或金屬氧化物被膜者為適宜。
上述之染顏料之含量在相對於A成分與B成分之合計100重量份而言,以0.00001~1重量份為佳,以0.00005~0.5重量份為較佳。
(其他樹脂)
本發明之聚碳酸酯樹脂組成物中,在會發揮本發明之效果範圍內,也能以少比例使用其他樹脂。
作為該其他樹脂,可舉出例如,聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚矽氧樹脂、聚伸苯基醚樹脂、聚伸苯基硫醚樹脂、聚碸樹脂、聚丙烯樹脂以外之聚烯烴樹脂、聚甲基丙烯酸酯樹脂、酚樹脂、環氧樹脂等之樹脂。
(其他填充材)
本發明之聚碳酸酯樹脂組成物中,在會發揮本發明之效果範圍內,也能以少比例使用其他填充材。
作為該其他填充材,可舉出如鈦酸鉀晶鬚、氧化鋅晶鬚、氧化鋁纖維、碳化矽纖維、陶瓷纖維、石棉纖維、石膏纖維、金屬纖維等之纖維狀填充劑,矽灰石、絹雲母、高嶺土、雲母、黏土、皂土、石棉、滑石、氧化鋁矽酸鹽等之矽酸鹽,蒙脫石、合成雲母等之膨潤性層狀矽酸鹽,氧化鋁、氧化矽、氧化鎂、氧化鋯、氧化鈦、氧化鐵等之金屬化合物,碳酸鈣、碳酸鎂、白雲石等之碳酸鹽,硫酸鈣、硫酸鋇等之硫酸鹽,玻璃珠粒、陶瓷珠粒、氮化硼、碳化矽、磷酸鈣及二氧化矽等之非纖維狀填充劑。
(其他之添加劑)
本發明之聚碳酸酯樹脂組成物中,為了對成形品賦予各種機能或改善特性,能以少比例配合其本身已周知之添加物。該等添加物只要不損及本發明之目的,即為通常之配合量。作為該添加劑,可舉出如滑動劑(例如PTFE粒子)、螢光染料、無機系螢光體(例如將鋁酸鹽作為母結晶之螢光體)、防帶電劑、結晶核劑、無機及有機之抗菌劑、光觸媒系防污劑(例如微粒子氧化鈦、微粒子氧化鋅)、自由基發生劑、紅外線吸收劑(熱線吸收劑)、及光致變色劑等。
[成形體及其之製造方法]
本發明之成形用材料係不需要如先前技術般實施以獨立步驟使強化纖維含浸熱塑性樹脂用之處理,藉由利用既有之熱塑性樹脂成形製程進行成形,在成形用材料中,聚碳酸酯樹脂組成物藉由含浸於易含浸性碳纖維束,碳纖維束會解開並溶融流動而在模具內擴散,從而能取良好物性之成形體。
亦即,本案也包括:前述之包含本發明之成形用材料之成形體之發明;及,成形體之製造方法之發明,其特徵為藉由使該成形用材料在前述聚碳酸酯樹脂組成物之塑化溫度以上之溫度之狀態下存在於模具內,該成形用材料中,使該聚碳酸酯樹脂組成物含浸於前述之易含浸性碳纖維束,且使該易含浸性碳纖維束之碳纖維束解開分散並成形後,進行冷卻。
本發明之成形體之製造方法中,“使易含浸性碳纖維束之碳纖維束解開分散”係意指在成形體中碳纖維束受到解繊而分散至碳纖維不為塊狀物之程度為止,且即便不使碳纖維原絲等之碳纖維束完全地解開至構成其之數千~數萬根之碳纖維單絲1根1根為止,仍可取得優異物性及外觀之成形體。
在製造本發明之成形體時,可將前述成形用材料使用作為適宜於採用之成形方法之各種形態。例如,在利用射出成形進形的情況,可使用作為使用股切割器,將易含浸性碳纖維束周圍經被覆聚碳酸酯樹脂組成物之股裁切成長度3~10mm程度之顆粒狀成形用材料。
又,在取得板狀大型成形體的情況,加壓成形為有效者。在進行加壓成形的情況,也能作成將聚碳酸酯樹脂組成物與易含浸性碳纖維束予以層合之板狀成形用材料,並將此加熱至聚碳酸酯樹脂組成物之塑化溫度以上,設置在加壓模具內後,以規定之加壓壓力進形成形。根據形狀等不同,使用預先加熱加壓本發明之成形用材料而得之預成形體進行成形之方法等亦為有效者。
在使用本發明之成形用材料,且不添加其他成形用材料或添加劑而進行成形來取得成形體的情況,含有該成形用材料與該成形體之碳纖維的量或比例,亦即質量基準之組成理所當然相同。故,本發明之成形體所包含之碳纖維或聚碳酸酯樹脂組成物之量或其較佳範圍係如同前述關於成形用材料者。
尚且,在使用本發明之成形用材料,且不添加其他成形用材料或添加劑進行成形的情況,可測量成形用材料或取得之成形體之任一者之碳纖維含量(率),並將此視為另一方之碳纖維含量(率)。又,即便在對本發明之成形用材料添加其他成形用材料或添加劑等進行成形的情況,可根據該等之添加量來進行計算,從本發明之成形用材料或成形體之任一者之碳纖維含量(率),來求出另一方之碳纖維含量(率)。
過往之碳纖維強化熱塑性樹脂之成形體為了作成碳纖維均質分散於熱塑性樹脂之狀態,係藉由利用雙軸擠壓機等將熱塑性樹脂與碳纖維予以溶融混練而成之顆粒等成形作為材料來取得。但,該方法中,為了施加高剪切進行混練,碳纖維在擠壓機內被粉碎,導致取得之成形體中之碳纖維長度變得未滿0.3mm,故造成由纖維賦予之物性補強效果降低。相對於此,本發明之成形用材料之成形體由於聚碳酸酯樹脂組成物對碳纖維束之含浸性優異,並不必要在以高剪切來混練碳纖維束與溶融樹脂。因此,取得之成形體中碳纖維係以長形之狀態殘留,且成為機械強度優異者。
本發明之成形體係以在成形體中,易含浸性碳纖維束被解開之碳纖維係以平均纖維長度0.3mm以上之長度經分散者為佳,更佳為該碳纖維係以平均纖維長度0.4mm以上之長度經分散者。本發明之成形體中,殘留之碳纖維之平均纖維長度之上限並無特別限制,根據用途或所採用之成形方法而不同。例如,關於使用股切割器將易含浸性碳纖維束周圍經被覆聚碳酸酯樹脂組成物之股作成顆粒狀,並使用作為成形用材料藉由射出成形而得之成形體,碳纖維之平均纖維長度一般為10mm以下程度,由於經由熱塑性樹脂所含浸之程度越高之碳纖維束,則在射出成型時越容易引起折損,故平均纖維長度為2mm以下之情況較多。
並且,本發明之成形體係以在ISO527規格壁厚4mm之拉伸試驗片中會成立下式(C)之關係者為佳。
碳纖維含有率(重量%)×3+90<拉伸強度(MPa)・・・(C)
上述式(C)成立係意指在碳纖維強化熱塑性樹脂之成形體中,與碳纖維含有率相比,成形體之拉伸強度極高,在成本及性能之面上極佳。
本發明者等認為現在最佳之本發明之形態係將前述各要件之為佳範圍予以彙整而成者,例如,將其代表例記載於下述之實施例中。理所當然地,本發明並非係受限於該等形態者。
[實施例]
其次,詳述本發明之實施例及比較例,但本發明並非係受到該等所限定者。尚且,實施例中之各測量項目係以下述之方法進行測量。
(I)成形用材料之評價
1)表面外觀
觀察以下述方法取得之成形用材料之表面外觀,將在表面並未確認到因聚碳酸酯對碳纖維束之含浸為不充分所產生之直徑3mm以上之纖維狀物質之塊及氣泡者評為○(良好),將並未確認到纖維狀物質之塊但確認到氣泡者評為△(尚為良好),將確認到纖維狀物質之塊者評為×(不良)。
2)彎曲彈性模數
使用以下述方法取得之成形用材料藉由射出成形機作成彎曲試驗片,並依據ISO178進行彎曲彈性模數之測量。
3)著色性
使用射出成形機,在缸體溫度300℃、模具溫度80℃之條件,將下述方法取得之成形用材料進行射出成形,而取得成形體(寬50mm、長度90mm、厚度2mm)。以目視確認取得之成形體之外觀色調。又,取得之成形體之反射光之L*值係依據ISO 11664-4,使用分光測色計(機種名「U4100」,股份有限公司 日立高科技製),在C光源、可視角2°之條件下,從利用反射測量所測量之三刺激值X、Y、Z來算出者。反射測量係使用積分球,累積正反射成分與擴散反射成分並受光。將取得之L*值在30以下者判斷為著色性良好。
4)難燃性
將下述方法取得之成形用材料在熱風循環式乾燥機中以120℃乾燥6小時,藉由射出成形機[東芝機械(股) IS150EN-5Y],在缸體溫度280℃、模具溫度80℃下使難燃性評價用試驗片成形。以厚度0.7mm進行UL規格94之垂直燃燒試驗並評價其之等級。尚且,將判定皆無法滿足V-0、V-1、V-2之任一基準的情況標示作為「notV」。
[製造例1~18、實施例1~15、比較例1-11]
從擠壓機之第1供給口,以表1所示之組成供給包含全成分之混合物。該混合物係以V型摻合機進行混合而得。擠壓係使用徑30mmϕ之通氣式二軸擠壓機((股)日本製鋼所TEX30α-38.5BW-3V),在螺桿旋轉數230rpm、吐出量25 kg/h、通氣真空度3kPa下進行溶融混練而取得顆粒。尚且,擠壓溫度在從第1供給口至模具部分為止係在280℃下實施。其次,使用出口徑3mm之電線被覆用十字頭模具,使用包含以280℃熔融之上述顆粒之樹脂組成物來被覆易含浸性碳纖維束,將此裁切成長度6mm,而取得包含表2及表3之直徑3.2mm、長度6mm之適合射出成形之芯鞘型顆粒即成形用材料。
尚且,表1~表3中之記號表示之各成分係如下述所示。
[使用組成]
實施例係使用下述之成分。
(A成分)
A-1:芳香族聚碳酸酯樹脂(藉由常法由雙酚A與光氣所製作之黏度平均分子量25,100之聚碳酸酯樹脂粉末,帝人(股)製Panlite L-1250WQ(製品名))
A-2:芳香族聚碳酸酯樹脂(藉由常法由雙酚A與光氣所製作之黏度平均分子量19,700之聚碳酸酯樹脂粉末,帝人(股)製Panlite L-1225WX(製品名))
(B成分)
B-1:聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(黏度平均分子量24,000、PDMS量8.4%,PDMS聚合度37,帝人(股)製Panlite W-0111(商品名))
B-2:聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(黏度平均分子量19,50、PDMS量8.4%,PDMS聚合度37,帝人(股)製PanliteW-00528商品名))
(C成分)
C-1:溴系難燃劑(具有雙酚A骨架之溴化碳酸酯寡聚物,帝人(股)製FG-8500(製品名))
C-2:溴系難燃劑(具有雙酚A骨架之溴化碳酸酯寡聚物,帝人(股)製FG-7000(製品名))
(D成分)
D-1:被覆PTFE(經苯乙烯-丙烯腈共聚合物被覆之聚四氟乙烯(聚四氟乙烯含量50重量%),Shine polymer公司製 SN3307PF(商品名))
D-2:具有原纖形成能力之聚四氟乙烯(大金工業(股)製Polyflon FA500H(商品名))
(E成分)
E-1:GC/MS法中之硬脂酸成分之面積(Ss)與軟脂酸成分之面積(Sp)之合計在全脂肪族羧酸成分中為94%,該等之面積比(Ss/Sp)為1.44之,季戊四醇與脂肪族羧酸之全酯(理研維生素(股)製:Rikestar EW-400(商品名),酸價:9,羥值:6,碘值:0.4,及TGA5%重量減少溫度:322℃,該脂肪族羧酸係將動物性油脂作為原料。)
E-2:Ss與Sp之合計在全脂肪族羧酸成分中為91%,該等面積比(Ss/Sp)為1.11之,季戊四醇與脂肪族羧酸之全酯(Cognis Japan(股)製:Roxyol VPG-861(商品名),酸價:1,羥值:7,碘值:0,及TGA5%重量減少溫度:390℃,該脂肪族羧酸係將植物性油脂作為原料。)
E-3:高級醇脂肪酸酯(碳數10~20之單醇與碳數10~20之脂肪酸之酯)與三酸甘油酯(丙三醇與碳數10~20之脂肪酸之酯)之比例為30:70(重量比)之混合物(理研維生素(股)製Rikemal SL-900(商品名))
E-4:低分子量聚乙烯(三井化學(股)製Hi-wax HW405MP(商品名))
(F成分)
F-1:雙酚A型環氧樹脂(三菱化學(股)製jER1256(商品名)、Mw=26,600)
(其他成分)
P-1:磷系難燃劑(間苯二酚雙(二-2,6-茬基磷酸酯),大八化學工業(股)製PX-200(製品名))
TMP:三甲基磷酸酯
CB:將30重量份之碳黑(三菱化學(股)製:碳黑MA-100(商品名))、3重量份之白礦物油(埃克森美孚製:Crystol N352(商品名))、0.2重量份之二十八酸酯蠟(Clariant Japan(股)製:Licolub WE-1粉(商品名))及66.8重量份之雙酚A型聚碳酸酯樹脂(帝人化成(股)製:CM-1000 (商品名)、黏度平均分子量16,000)之4成分合計100重量份,使用二軸擠壓機進行熔融混所製造之碳黑主顆粒(master particle)。
(易含浸碳纖維束)
CF-1:使用脂肪族羥基羧酸系聚酯之聚己內酯(大賽璐化學工業製PLACCEL(註冊商標)H1P分子量10000)作為含浸助劑,並將此作成不揮發分12重量%之乳液後,使其通過作為碳纖維束之PAN系碳纖維原絲(東邦特納克斯公司製STS40 相當於24K,纖維直徑7.0μm,原絲根數24000根,拉伸強度4000MPa)後,使用軋輥(nip roll)去除過剩附著之溶液,更在其後,花費2分鐘使通過在已加熱至180℃之熱風乾燥爐,而使其乾燥。將藉由上述處理所得之易含浸碳纖維束沿著已加熱至200℃之直徑60mm之2根金屬製輥,再次進行加熱處理,而作成碳纖維束尚更加均勻附著含浸助劑之含浸性碳纖維束。此易含浸性碳纖維束之聚己內酯含浸助劑之含有率為5重量%(碳纖維每100重量份為5.3重量份)。
CF-2:除了將含浸助劑之聚己內酯之乳化溶液之濃度作成不揮發分25重量%之乳液來處理碳纖維原絲以外,其他係進行與CF-1相同之操作。此易含浸性碳纖維束之聚己內酯含浸助劑之含有率為10重量%(碳纖維每100重量份為11.1重量份)。
CF-3:除了將含浸助劑之聚己內酯之乳化溶液之濃度作成不揮發分5重量%之乳液來處理碳纖維原絲以外,其他係進行與CF-1相同之操作。此易含浸性碳纖維束之聚己內酯之含有率為1.9重量%(碳纖維每100重量份為2重量份)。
CF-4:除了將含浸助劑之聚己內酯乳化溶液之濃度作成不揮發分35重量%之乳液來處理碳纖維原絲以外,其他係進行與CF-1相同之操作。此易含浸性碳纖維束之聚己內酯含浸助劑之含有率為14.5重量%(碳纖維每100重量份為17重量份)。
由表2及表3可得知根據本發明之配合,即可取得難燃性、外觀、強度及著色性皆優之成形用材料。
Claims (12)
- 一種成形用材料,其特徵為在包含碳纖維100重量份及1種以上之含浸助劑3~15重量份之易含浸性碳纖維束上附著有50~2,000重量份之聚碳酸酯樹脂組成物,其中聚碳酸酯樹脂組成物係相對於包含(A)芳香族聚碳酸酯樹脂(A成分)1~100重量%及(B)聚碳酸酯-聚二有機矽氧烷共聚合樹脂(B成分)0~99重量%之樹脂成分100重量份,而含有(C)溴系難燃劑(C成分)10~20重量份、(D)含氟防滴液劑(D成分)0.01~2重量份及(E)多元醇與脂肪族羧酸之全酯(E成分)0.05~2重量份,前述E成分為多元醇與脂肪族羧酸之全酯且酸價為0.1~20,並且脂肪族羧酸為包含軟脂酸成分與硬脂酸成分,且其之氣相層析-質譜分析法(GC/MS法)之波峰面積中軟脂酸成分之面積(Sp)與硬脂酸成分之面積(Ss)之合計為全脂肪族羧酸成分中80%以上,且兩者之面積比(Ss/Sp)為1.3~30之脂肪族羧酸。
- 如請求項1之成形用材料,其中含浸助劑包含滿足下述式(1)及下述式(2)之1種以上之脂肪族羥基羧酸系聚酯;300℃下之含浸助劑之黏度≦10Pa‧s‧‧‧(1) 2≦(Tg0-Tg1)/D‧‧‧(2)式中,D表示包含聚碳酸酯樹脂及含浸助劑之樹脂組成物中之含浸助劑之比例(重量%),Tg1表示對聚碳酸酯樹 脂以該比例添加含浸助劑之樹脂組成物之玻璃轉移溫度(℃),Tg0表示聚碳酸酯樹脂之玻璃轉移溫度(℃)。
- 如請求項2之成形用材料,其中脂肪族羥基羧酸系聚酯為選自由重量平均分子量3,000~50,000之ε-己內酯、δ-己內酯、β-丙內酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯、γ-戊內酯、庚內酯之均聚物,及,重量平均分子量3,000~50,000之該等2種以上之單體之共聚物所成群之1種以上之化合物。
- 如請求項1~3中任一項之成形用材料,其中相對於A成分與B成分之合計100重量份,而含有(F)密著性改良劑(F成分)1~10重量份。
- 如請求項1~3中任一項之成形用材料,其中E成分係為多元醇為季戊四醇之多元醇與脂肪族羧酸之全酯。
- 如請求項4之成形用材料,其中F成分為選自由環氧丙基甲基丙烯酸酯、雙酚A型環氧樹脂、聚芳香酯及苯乙烯-馬來酸樹脂所成群之至少1種之有機化合物。
- 如請求項1~3中任一項之成形用材料,其係將易含浸性碳纖維束作成芯成分,將聚碳酸酯樹脂組成物作為鞘成分之芯鞘型構造之顆粒。
- 如請求項7之成形用材料,其中顆粒之長邊方向之長度為3~10mm。
- 一種成形體,其係包含如請求項1~8中任 一項之成形用材料。
- 如請求項9之成形體,其中源自易含浸性碳纖維束之碳纖維係以平均纖維長度0.3mm以上之長度經分散者。
- 如請求項9之成形體,其中成形體為辦公室自動化(OA)-電氣電子用內外裝構件。
- 如請求項9之成形體,其中成形體為汽車用構件。
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