WO2018143110A1 - ポリアミド樹脂組成物およびそれを成形してなる成形体 - Google Patents

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WO2018143110A1
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acid
polyamide
resin composition
mass
group
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PCT/JP2018/002607
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辰典 正木
泰生 上川
淳一 三井
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ユニチカ株式会社
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24Acids; Salts thereof
    • C08K3/26Carbonates; Bicarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
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    • C08K5/098Metal salts of carboxylic acids
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    • C08K5/5313Phosphinic compounds, e.g. R2=P(:O)OR'
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention relates to a polyamide resin composition having flame retardancy.
  • Polyamide has excellent heat resistance and mechanical properties, and is used as a constituent material for many electrical / electronic parts and parts around automobile engines.
  • polyamides constituting electric and electronic parts are required to have high flame retardancy.
  • a method for imparting flame retardancy to polyamide a method using a flame retardant is usually performed.
  • halogen-based flame retardants have been avoided, and generally non-halogen-based flame retardants have been used.
  • Patent Document 1 discloses a semi-aromatic polyamide resin composition using a phosphinic acid metal salt as a non-halogen flame retardant, and flame retardant standard UL94V in a 1/32 inch (0.79 mm) molded product. It is disclosed that it satisfies the ⁇ 0 standard and has reflow heat resistance and fluidity at a thickness of 0.5 mm.
  • Patent Document 2 discloses a material using a specific semi-aromatic polyamide and a specific aliphatic polyamide in a weight ratio of 75/25 to 98/2.
  • This material has a molding process temperature of 340 ° C., and requires a molding process at a high temperature. Since the metal corrosivity increases as the temperature increases, in this material, it is necessary to lower the molding processing temperature in order to reduce the metal corrosiveness, but if the molding processing temperature is lowered, the fluidity is significantly impaired, There has been a problem that molding is difficult.
  • Patent Document 3 discloses a material using a specific semi-aromatic polyamide and a specific aliphatic polyamide in a weight ratio of 50/50 to 75/25. Although this material has improved fluidity as compared with the material disclosed in Patent Document 2, the metal corrosivity has not been sufficiently reduced.
  • the thinner the molded body the faster it is necessary to mold it. Since the resin composition tends to increase in temperature due to shear heat generation and flow higher than the set temperature as the thin part is flowed at high speed, it is difficult to sufficiently reduce the metal corrosiveness in the molding of the thin molded article. there were.
  • This invention solves the said subject in a flame-retardant polyamide resin composition, Comprising: While maintaining reflow heat resistance and flame retardance, the polyamide which can satisfy
  • the inventors of the present invention contain a semi-aromatic polyamide and an aliphatic polyamide in a specific ratio and a specific amount of a specific flame retardant and a specific additive.
  • the present inventors have found that the resin composition satisfies reflow heat resistance, flame retardancy, high fluidity, and low metal corrosivity, and have reached the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.
  • Semi-aromatic polyamide (A) having a melting point of 280 to 320 ° C., aliphatic polyamide (B), phosphinic acid metal salt (C) 5 to 30% by mass, reinforcing material (D) 5 to 60% by mass, Containing 0.1 to 8% by mass of metal carbonate (E) and 0.01 to 3% by mass of fatty acid barium salt (F), and containing semi-aromatic polyamide (A) and aliphatic polyamide (B) A polyamide resin characterized in that the total is 30 to 85% by mass, and the mass ratio (A / B) of the semi-aromatic polyamide (A) to the aliphatic polyamide (B) is 90/10 to 40/60 Composition.
  • the fatty acid constituting the fatty acid barium salt (F) is at least one selected from the group consisting of lauric acid, stearic acid, 12-hydroxystearic acid, behenic acid, and montanic acid ( 1)
  • thermoplastic resin composition excellent in fluidity and low metal corrosivity in addition to excellent reflow heat resistance and flame retardancy. Further, since the thermoplastic resin composition of the present invention is excellent in fluidity, it is possible to suppress an increase in the temperature of the resin composition due to shearing heat generation when a thin molded article is molded. The metal corrosivity can be sufficiently reduced also in the molding of the body.
  • the polyamide resin composition of the present invention comprises semi-aromatic polyamide (A), aliphatic polyamide (B), phosphinic acid metal salt (C), reinforcing material (D), metal carbonate salt (E), fatty acid barium salt (F ).
  • the semi-aromatic polyamide (A) constituting the polyamide resin composition of the present invention contains a dicarboxylic acid component and a diamine component as constituent components, an aromatic dicarboxylic acid in the dicarboxylic acid component, and an aliphatic in the diamine component. It contains diamine.
  • the dicarboxylic acid component constituting the semi-aromatic polyamide (A) preferably contains terephthalic acid (T), and the content of terephthalic acid is 95 mol% or more in the dicarboxylic acid component from the viewpoint of heat resistance. It is preferable that it is 100 mol%.
  • dicarboxylic acid component of the semi-aromatic polyamide (A) contains a dicarboxylic acid other than terephthalic acid
  • examples of the dicarboxylic acid other than terephthalic acid include aromatic dicarboxylic acid components such as phthalic acid, isophthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid.
  • Aliphatic dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, and cycloaliphatic dicarboxylic acid And the formula dicarboxylic acids.
  • the dicarboxylic acid other than terephthalic acid is preferably 5 mol% or less, and more preferably substantially free from the total number of moles of raw material monomers.
  • the diamine component in the semi-aromatic polyamide (A) is preferably an aliphatic diamine having 8 to 12 carbon atoms from the viewpoint of heat resistance and processability.
  • the aliphatic diamine having 8 to 12 carbon atoms include 1,8-octanediamine, 1,9-nonanediamine, 2-methyl-1,8-octanediamine, 1,10-decanediamine, and 1,11-undecane.
  • Examples include diamines and 1,12-dodecanediamine.
  • 1,10-decanediamine is preferable because of its high versatility. These may be used alone or in combination, but are preferably used alone from the viewpoint of improving mechanical properties.
  • the diamine component of the semi-aromatic polyamide (A) contains a diamine other than the aliphatic diamine component having 8 to 12 carbon atoms
  • examples of the other diamine include 1,2-ethanediamine, 1,3 -Propanediamine, 1,4-butanediamine, 1,5-pentanediamine, 1,6-hexanediamine, 1,7-heptanediamine, 1,13-tridecanediamine, 1,14-tetradecanediamine, 1,15 -Aliphatic diamine components such as pentadecanediamine, alicyclic diamines such as cyclohexanediamine, and aromatic diamines such as xylylenediamine and benzenediamine.
  • the diamine other than the aliphatic diamine component having 8 to 12 carbon atoms is preferably 5 mol% or less, and more preferably substantially free from the total number of moles of raw material monomers.
  • the semi-aromatic polyamide (A) may contain lactams such as caprolactam and laurolactam, and ⁇ -aminocarboxylic acids such as aminocaproic acid and 11-aminoundecanoic acid, if necessary.
  • semi-aromatic polyamide (A) examples include, for example, polyamide 8T, polyamide 9T, polyamide 10T, polyamide 11T, and polyamide 12T.
  • the semi-aromatic polyamide (A) preferably contains a monocarboxylic acid component as a constituent component.
  • a molded body obtained from a resin composition containing a semi-aromatic polyamide (A) having an aliphatic monocarboxylic acid as a constituent component and an aliphatic polyamide (B) has a heat resistance in the surface layer of the molded body that is susceptible to heat. Since the highly semi-aromatic polyamide (A) is likely to be the main component, blisters are less likely to occur in the reflow process.
  • the content of the monocarboxylic acid component is preferably 0.3 to 4.0 mol%, and preferably 0.3 to 3.0 mol% with respect to all monomer components constituting the semiaromatic polyamide (A). More preferably, it is 0.3 to 2.5 mol%, more preferably 0.8 to 2.5 mol%.
  • a monocarboxylic acid component within the above range, the molecular weight distribution at the time of polymerization can be reduced, the releasability at the time of molding can be improved, or the amount of gas generated at the time of molding can be suppressed. I can do it.
  • the content of the monocarboxylic acid component exceeds the above range, mechanical properties and flame retardancy may be deteriorated.
  • the content of the monocarboxylic acid refers to the ratio of the monocarboxylic acid residue in the semi-aromatic polyamide (A), that is, the proportion of the monocarboxylic acid from which the terminal hydroxyl group is eliminated.
  • the semi-aromatic polyamide (A) preferably contains a monocarboxylic acid having a molecular weight of 140 or more, more preferably a monocarboxylic acid having a molecular weight of 170 or more as a monocarboxylic acid component.
  • the molecular weight of the monocarboxylic acid is 140 or more, the releasability is improved, the amount of gas generated can be suppressed at the temperature during the molding process, and the molding fluidity can also be improved.
  • Examples of the monocarboxylic acid component include aliphatic monocarboxylic acid, alicyclic monocarboxylic acid, and aromatic monocarboxylic acid. Among them, the amount of generated gas of the polyamide-derived component is reduced, mold contamination is reduced, and release is performed. An aliphatic monocarboxylic acid is preferable because it can improve moldability.
  • Examples of the aliphatic monocarboxylic acid having a molecular weight of 140 or more include caprylic acid, nonanoic acid, decanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, and behenic acid. Of these, stearic acid is preferred because of its high versatility.
  • Examples of the alicyclic monocarboxylic acid having a molecular weight of 140 or more include 4-ethylcyclohexanecarboxylic acid, 4-hexylcyclohexanecarboxylic acid, and 4-laurylcyclohexanecarboxylic acid.
  • aromatic monocarboxylic acid having a molecular weight of 140 or more examples include 4-ethylbenzoic acid, 4-hexylbenzoic acid, 4-laurylbenzoic acid, 1-naphthoic acid, 2-naphthoic acid and derivatives thereof. .
  • the monocarboxylic acid component may be used alone or in combination.
  • a monocarboxylic acid having a molecular weight of 140 or more and a monocarboxylic acid having a molecular weight of less than 140 may be used in combination.
  • the molecular weight of the monocarboxylic acid refers to the molecular weight of the starting monocarboxylic acid.
  • the semi-aromatic polyamide (A) needs to have a melting point of 280 to 320 ° C, preferably 290 to 320 ° C, and more preferably 300 to 320 ° C.
  • the melting point of the semiaromatic polyamide (A) is less than 280 ° C.
  • the resin composition has low reflow heat resistance.
  • the resin composition contains a semi-aromatic polyamide (A) having a melting point exceeding 320 ° C., the melting temperature becomes high, and thus the metal corrosivity may be increased.
  • the semiaromatic polyamide (A) has a melt flow rate (MFR) of preferably 1 to 200 g / 10 minutes, more preferably 10 to 150 g / 10 minutes, and more preferably 20 to 120 g / 10. More preferably, it is minutes. MFR can be used as an index of molding fluidity, and the higher the MFR value, the higher the fluidity.
  • MFR melt flow rate
  • the MFR of the semi-aromatic polyamide (A) exceeds 200 g / 10 min, the resulting resin composition may have a reduced mechanical property, and the MFR of the semi-aromatic polyamide (A) is less than 1 g / 10 min. In such a case, the fluidity is remarkably low, and melt processing may not be possible at a molding temperature of about 320 ° C.
  • the group polyamide (A) preferably has a crystallinity controlled within a specific range.
  • the heat of crystal fusion ( ⁇ H) measured using a differential scanning calorimeter (DSC) is used as an index of crystallinity
  • the ⁇ H of the semiaromatic polyamide resin (A) is 50 J / g or more. Is preferable, and it is more preferable that it is 55 J / g or more.
  • ⁇ H is less than 50 J / g, the semi-aromatic polyamide resin (A) cannot sufficiently increase the crystallinity, and the resulting molded product may generate blisters in the reflow process.
  • Semi-aromatic polyamide (A) can be produced using a conventionally known method such as a heat polymerization method or a solution polymerization method.
  • a heat polymerization method is preferably used because it is industrially advantageous.
  • the heat polymerization method there is a method comprising a step (i) of obtaining a reaction product from a dicarboxylic acid component, a diamine component, and a monocarboxylic acid component, and a step (ii) of polymerizing the obtained reaction product. Can be mentioned.
  • step (i) dicarboxylic acid powder and monocarboxylic acid are mixed, and heated in advance to a temperature not lower than the melting point of diamine and not higher than the melting point of dicarboxylic acid, and the dicarboxylic acid powder and monocarboxylic acid at this temperature are mixed.
  • a method of adding diamine without substantially containing water so as to keep the state of the dicarboxylic acid powder may be mentioned.
  • a suspension of a molten diamine and a solid dicarboxylic acid is stirred and mixed to obtain a mixed solution, and then at a temperature lower than the melting point of the semiaromatic polyamide to be finally produced.
  • a method of obtaining a mixture of a salt and a low polymer by carrying out a salt formation reaction by the reaction of a dicarboxylic acid, a diamine and a monocarboxylic acid and a low polymer production reaction by polymerization of the produced salt.
  • crushing may be performed while the reaction is performed, or crushing may be performed after the reaction is once taken out.
  • the former is preferable because the shape of the reaction product can be easily controlled.
  • the reaction product obtained in the step (i) is solid-phase polymerized at a temperature lower than the melting point of the semi-aromatic polyamide to be finally produced to increase the molecular weight to a predetermined molecular weight.
  • a method for obtaining a semi-aromatic polyamide is preferably performed in a stream of inert gas such as nitrogen at a polymerization temperature of 180 to 270 ° C. and a reaction time of 0.5 to 10 hours.
  • step (i) and step (ii) are not particularly limited, and a known apparatus may be used. Step (i) and step (ii) may be performed by the same device or may be performed by different devices.
  • a polymerization catalyst may be used in order to increase the polymerization efficiency.
  • the polymerization catalyst include phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, and salts thereof.
  • the addition amount of the polymerization catalyst is preferably 2 mol% or less with respect to all monomers constituting the semi-aromatic polyamide (A).
  • the aliphatic polyamide (B) constituting the polyamide resin composition of the present invention is a polyamide that does not contain an aromatic component in the main chain, and examples thereof include poly ⁇ -capramide (polyamide 6), polytetramethylene adipamide (Polyamide 46), polyhexamethylene adipamide (polyamide 66), polyhexamethylene sebamide (polyamide 610), polyhexamethylene dodecamide (polyamide 612), polyundecamethylene adipamide (polyamide 116), polyunde Examples thereof include canamide (polyamide 11), polydodecanamide (polyamide 12), a polyamide copolymer containing at least two different polyamide components, or a mixture thereof. Of these, polyamide 6 and polyamide 66 are preferred from the viewpoint of fluidity and economy.
  • the relative viscosity of the aliphatic polyamide (B) is not particularly limited, and may be appropriately set depending on the purpose.
  • the aliphatic polyamide (B) preferably has a relative viscosity of 1.9 to 4.0, and preferably 2.0 to 3.5. More preferred. If the relative viscosity of the aliphatic polyamide (B) is less than 1.9, the toughness may be insufficient depending on the molded product, and the mechanical properties may be deteriorated. Moreover, when the relative viscosity of the aliphatic polyamide (B) exceeds 4.0, the resin composition becomes difficult to be molded, and the resulting molded product may be inferior in appearance.
  • the total content of the semi-aromatic polyamide (A) and the aliphatic polyamide (B) needs to be 30 to 85% by mass, and is 35 to 80% by mass. It is preferably 40 to 75% by mass.
  • the resin composition may have a decrease in fluidity. Flammability may be reduced.
  • the mass ratio (A / B) of the semi-aromatic polyamide (A) and the aliphatic polyamide (B) needs to be 90/10 to 40/60, and should be 85/15 to 45/55. 80/20 to 48/52 is more preferable.
  • the proportion of the semi-aromatic polyamide (A) exceeds 90% by mass, that is, when the proportion of the aliphatic polyamide (B) is less than 10% by mass, the resin composition has a decreased fluidity and is kneaded or molded. Sometimes the temperature rises due to shear heat generation and the metal corrosivity increases. On the other hand, if the proportion of the semi-aromatic polyamide (A) is less than 40% by mass, that is, the proportion of the aliphatic polyamide (B) exceeds 60% by mass, the reflow heat resistance of the resin composition may be lowered.
  • the polyamide resin composition of the present invention contains a phosphinic acid metal salt (C).
  • the content of the phosphinic acid metal salt (C) in the resin composition needs to be 5 to 30% by mass, preferably 8 to 25% by mass, and more preferably 8 to 20% by mass. preferable.
  • the content of the phosphinic acid metal salt (C) is less than 5% by mass, it is difficult to impart necessary flame retardancy to the resin composition.
  • the content of the phosphinic acid metal salt (C) exceeds 30% by mass, the resin composition is excellent in flame retardancy, but the metal corrosivity becomes large and melt kneading may be difficult.
  • the obtained molded product may have insufficient mechanical properties.
  • Examples of the phosphinic acid metal salt (C) of the present invention include phosphinic acid metal salts represented by the following general formula (I) and diphosphinic acid metal salts represented by the general formula (II).
  • each of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 independently needs to be a linear or branched alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a phenyl group, and has 1 to 8 carbon atoms.
  • R 1 and R 2 and R 4 and R 5 may form a ring with each other.
  • R 3 must be a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, an arylalkylene group, or an alkylarylene group.
  • Examples of the linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms include methylene group, ethylene group, n-propylene group, isopropylene group, isopropylidene group, n-butylene group, tert-butylene group, n- A pentylene group, an n-octylene group, and an n-dodecylene group may be mentioned.
  • Examples of the arylene group having 6 to 10 carbon atoms include a phenylene group and a naphthylene group.
  • Examples of the alkylarylene group include a methylphenylene group, an ethylphenylene group, a tert-butylphenylene group, a methylnaphthylene group, an ethylnaphthylene group, and a tert-butylnaphthylene group.
  • Examples of the arylalkylene group include a phenylmethylene group, a phenylethylene group, a phenylpropylene group, and a phenylbutylene group.
  • M represents a metal ion.
  • Examples of the metal ions include calcium ions, aluminum ions, magnesium ions, and zinc ions. Aluminum ions and zinc ions are preferable, and aluminum ions are more preferable.
  • m and n represent the valence of the metal ion. m is 2 or 3.
  • a represents the number of metal ions
  • b represents the number of diphosphinic acid ions
  • Phosphinic acid metal salts and diphosphinic acid metal salts are produced in aqueous solutions using the corresponding phosphinic acid and diphosphinic acid and metal carbonates, metal hydroxides or metal oxides, respectively, and usually exist as monomers. Depending on the reaction conditions, it may exist in the form of a polymeric phosphinic acid salt with a degree of condensation of 1 to 3.
  • phosphinic acid salt represented by the general formula (I) include, for example, calcium dimethylphosphinate, magnesium dimethylphosphinate, aluminum dimethylphosphinate, zinc dimethylphosphinate, calcium ethylmethylphosphinate, ethylmethylphosphine.
  • aluminum diethylphosphinate and zinc diethylphosphinate are preferable, and
  • diphosphinic acid used in the production of diphosphinic acid salts include methanodi (methylphosphinic acid) and benzene-1,4-di (methylphosphinic acid).
  • diphosphinic acid salt represented by the general formula (II) include, for example, calcium methanedi (methylphosphinate), methanedi (methylphosphinic acid) magnesium, methanedi (methylphosphinic acid) aluminum, and methanedi (methylphosphinic acid).
  • Zinc Zinc, benzene-1,4-di (methylphosphinic acid) calcium, benzene-1,4-di (methylphosphinic acid) magnesium, benzene-1,4-di (methylphosphinic acid) aluminum, benzene-1,4 -Di (methylphosphinic acid) zinc.
  • methanedi (methylphosphinic acid) aluminum and methanedi (methylphosphinic acid) zinc are preferable because of excellent balance between flame retardancy and electrical characteristics.
  • Specific products of the phosphinic acid metal salt (C) include, for example, “Exolit OP1230”, “Exolit OP1240”, “Exolit OP1312”, “Exolit OP1314”, and “Exolit OP1400” manufactured by Clariant.
  • the polyamide resin composition of the present invention contains a reinforcing material (D).
  • a fibrous reinforcing material is mentioned as a reinforcing material (D).
  • the fibrous reinforcing material include glass fiber, carbon fiber, boron fiber, asbestos fiber, polyvinyl alcohol fiber, polyester fiber, acrylic fiber, aramid fiber, polybenzoxazole fiber, kenaf fiber, bamboo fiber, hemp fiber, bagasse fiber.
  • glass fiber, carbon fiber, and aramid fiber are preferable because they have a high effect of improving mechanical properties, have heat resistance that can withstand the heating temperature during melt kneading with polyamide, and are easily available.
  • Specific product names of glass fibers include “CS3G225S” manufactured by Nittobo Co., Ltd. and “T-781H” manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.
  • Specific product names of carbon fibers include, for example, Toho Tenax. "HTA-C6-NR" manufactured by the company can be mentioned.
  • the fibrous reinforcing material may be used alone or in combination.
  • the fiber length and fiber diameter of the fibrous reinforcing material are not particularly limited, but the fiber length is preferably 0.1 to 7 mm, more preferably 0.5 to 6 mm.
  • the fiber diameter is preferably 3 to 20 ⁇ m, more preferably 5 to 13 ⁇ m.
  • the cross-sectional shape include a circular shape, a rectangular shape, an oval shape, and other irregular cross-sections. Among them, a circular shape is preferable.
  • the reinforcing material (D) in addition to the fibrous reinforcing material, it is preferable to further contain a plate-like reinforcing material such as talc, glass flakes, mica, graphite, and metal foil, and talc having an average particle size of 10 to 30 ⁇ m. It is more preferable to contain.
  • a plate-like reinforcing material such as talc, glass flakes, mica, graphite, and metal foil, and talc having an average particle size of 10 to 30 ⁇ m. It is more preferable to contain.
  • the polyamide resin composition contains the aliphatic polyamide (B)
  • the fluidity becomes high, but the reflow resistance is lowered and blisters may be generated.
  • the generation of blisters during reflow can be suppressed by containing talc having the above average particle diameter.
  • Talc may be surface-treated with an organic compound such as a silane coupling agent.
  • the average particle diameter of talc refers to the median diameter (D50) obtained by laser diffraction.
  • D50 median diameter obtained by laser diffraction.
  • the content is preferably 3 to 15% by mass, and more preferably 5 to 10% by mass with respect to the entire resin composition.
  • the talc content is less than 3% by mass, the blister suppression effect during reflow is small.
  • an acicular reinforcing material or a spherical reinforcing material may be used.
  • a fibrous reinforcing material together with a needle-like reinforcing material, a plate-like reinforcing material, and a spherical reinforcing material, it is possible to reduce the warpage of the molded body and improve the drip resistance during the flame retardant test.
  • the acicular reinforcing material include wollastonite, potassium titanate whisker, zinc oxide whisker, and magnesium sulfate whisker.
  • Spherical reinforcements include carbon black, silicon carbide, silica, quartz powder, hydrotalcite, fused silica, glasses (glass beads, glass powder, milled glass fiber), silicates (calcium silicate, aluminum silicate, Kaolin, clay, diatomaceous earth, etc.), metal oxides (iron oxide, titanium oxide, zinc oxide, alumina, etc.), sulfates (calcium sulfate, barium sulfate, etc.) and the like.
  • the content of the reinforcing material (D) in the resin composition is required to be 5 to 60% by mass and more preferably 10 to 50% by mass in order to achieve sufficient mechanical strength. More preferably, it is 20 to 40% by mass.
  • the content of the reinforcing material (D) is less than 5% by mass, the resin composition may have a small effect of improving mechanical properties, and the flame retardancy may be reduced.
  • the content of the reinforcing material (D) exceeds 60% by mass, the resin composition is saturated with the improvement effect of the mechanical properties, and not only the improvement effect can be expected, but also the fluidity is extremely high. Since it falls, it may become difficult to obtain a molded object.
  • the polyamide resin composition of the present invention contains a metal carbonate (E).
  • the content of the metal carbonate (E) in the resin composition needs to be 0.1 to 8% by mass, preferably 0.2 to 5% by mass, and 0.5 to 3% by mass. More preferably.
  • the content of the metal carbonate (E) is less than 0.1% by mass, the resin composition cannot obtain a sufficient metal corrosion inhibition effect, while the content of the metal carbonate (E)
  • the amount exceeds 8% by mass the flame retardancy is greatly adversely affected, and the resin composition cannot obtain sufficient flame retardancy.
  • Examples of the metal constituting the metal carbonate (E) include calcium, magnesium, sodium, lithium, potassium, barium and the like. From the viewpoint of thermal stability and safety, calcium, magnesium, sodium, and lithium are preferable. Calcium and magnesium are more preferable, and calcium is particularly preferable.
  • the polyamide resin composition of the present invention contains a fatty acid barium salt (F).
  • the content of the fatty acid barium salt (F) in the resin composition needs to be 0.01 to 3% by mass, preferably 0.05 to 2% by mass, and preferably 0.1 to 1.5% by mass. % Is more preferable.
  • the content of the fatty acid barium salt (F) is less than 0.01% by mass, the resin composition cannot obtain a sufficient effect of suppressing metal corrosion, while the fatty acid barium salt (F) has a content of If it exceeds 3% by mass, the metal corrosion inhibition effect is saturated, and the mechanical strength may be lowered.
  • Fatty acids constituting the fatty acid barium salt (F) include capric acid (C10), lauric acid (C12), myristic acid (C14), pentadecanoic acid (C15), palmitic acid (C16), margaric acid (C17), stearin Acid (C18), 12-hydroxystearic acid, arachidic acid (C20), behenic acid (C22), lignoceric acid (C24), serotic acid (C26), montanic acid (C28), melicic acid (C30), erucic acid, Examples include ricinoleic acid. From the viewpoint of availability and thermal stability, lauric acid, stearic acid, 12-hydroxystearic acid, behenic acid, and montanic acid are preferable, and stearic acid is particularly preferable.
  • the polyamide resin composition of the present invention preferably contains a hydrazine compound (G) having a hindered phenol structure.
  • the hydrazine compound (G) having a hindered phenol structure has both a hindered phenol structure having an effect of scavenging peroxy radicals and a hydrazine structure chelating metal ions.
  • Specific examples include compounds represented by the following formula (III).
  • the flame retardancy of the polyamide can be dramatically improved. Therefore, the compounding quantity of a phosphinic acid metal salt (C) can be reduced, and the metal corrosivity which is a subject of the polyamide resin composition containing a phosphinic acid metal salt can be suppressed.
  • Specific products of the hydrazine-based compound (G) having a hindered phenol structure include, for example, “CDA-10” manufactured by Adeka, “IRGANOX MD 1024” manufactured by BASF.
  • the content of the hydrazine-based compound (G) having a hindered phenol structure in the resin composition is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.05 to 3% by mass, and More preferably, it is 1 to 2% by mass. If the content of the hydrazine-based compound (G) having a hindered phenol structure is less than 0.01% by mass, the effect of improving the flame retardancy cannot be obtained, while if the content exceeds 5% by mass, it is difficult. Not only does the fuel efficiency become saturated and no further improvement effect can be expected, but the resulting molded article may have insufficient mechanical strength.
  • the polyamide resin composition of the present invention may further contain a flame retardant aid.
  • a flame retardant aid include nitrogen-based flame retardants, nitrogen-phosphorous flame retardants, and inorganic flame retardants.
  • nitrogen-based flame retardants include melamine compounds, cyanuric acid or isocyanuric acid and melamine compound salts.
  • the melamine compounds include melamine, melamine derivatives, compounds having a structure similar to melamine, condensates of melamine, and the like, specifically, melamine, ammelide, ammelin, formoguanamine, guanylmelamine, cyano.
  • examples thereof include compounds having a triazine skeleton such as melamine, benzoguanamine, acetoguanamine, succinoguanamine, melam, melem, methone and melon, and sulfates and melamine resins thereof.
  • the salt of cyanuric acid or isocyanuric acid and a melamine compound is an equimolar reaction product of cyanuric acid or isocyanuric acid and a melamine compound.
  • nitrogen-phosphorous flame retardants include adducts (melamine adducts) and phosphazene compounds formed from melamine or its condensation products and phosphorus compounds.
  • adducts melamine adducts
  • phosphazene compounds formed from melamine or its condensation products and phosphorus compounds examples include phosphoric acid, orthophosphoric acid, phosphonic acid, phosphinic acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, and polyphosphoric acid.
  • Specific examples of the melamine adduct include melamine phosphate, melamine pyrophosphate, dimelamine pyrophosphate, melamine polyphosphate, melem polyphosphate, and melam polyphosphate, among which melamine polyphosphate is preferable.
  • the number of phosphorus is preferably 2 or more, and more preferably 10 or more.
  • Specific examples of phosphazene compounds include “Ravitor FP-100” and “Ravitor FP-110” manufactured by Fushimi Pharmaceutical Co., Ltd., “SPS-100” and “SPB-100” manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. .
  • inorganic flame retardants include metal hydroxides such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide, phosphates such as zinc borate and aluminum phosphate, phosphites such as aluminum phosphite, and calcium hypophosphite. And hypophosphites such as calcium aluminate. These inorganic flame retardants may be blended for either the purpose of improving flame retardancy or reducing metal corrosivity.
  • the polyamide resin composition of the present invention can be further improved in stability and moldability by containing a phosphorus-based antioxidant.
  • the phosphorus antioxidant may be an inorganic compound or an organic compound.
  • examples of the phosphorus antioxidant include inorganic phosphates such as monosodium phosphate, disodium phosphate, trisodium phosphate, sodium phosphite, calcium phosphite, magnesium phosphite, manganese phosphite, Phenyl phosphite, trioctadecyl phosphite, tridecyl phosphite, trinonylphenyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, bis (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite (" ADEKA STAB PEP-36 "), bis (2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite (" ADEKA STAB PEP-36 "),
  • the phosphorus-based antioxidant is easily mixed uniformly with the phosphinic acid metal salt (C) and prevents decomposition, so that flame retardancy can be improved. Moreover, phosphorus antioxidant can prevent decomposition
  • the polyamide resin composition of the present invention may further contain other stabilizers, colorants, antistatic agents, carbonization inhibitors and the like as necessary.
  • the colorant include pigments such as titanium oxide, zinc oxide, and carbon black, and dyes such as nigrosine.
  • the stabilizer include hindered phenol-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, light stabilizers, heat stabilizers composed of copper compounds, and heat stabilizers composed of alcohols.
  • the carbonization inhibitor is an additive that improves tracking resistance, and examples thereof include inorganic substances such as metal hydroxides and metal borate salts, and the above heat stabilizers.
  • the method for producing the resin composition of the present invention is not particularly limited, but semi-aromatic polyamide (A), aliphatic polyamide (B), phosphinic acid metal salt (C), reinforcing material (D), metal carbonate salt ( E), a fatty acid barium salt (F), and other additives that are added if necessary, are preferably melt kneaded.
  • the melt-kneading method include a method using a batch kneader such as Brabender, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a helical rotor, a roll, a single screw extruder, a twin screw extruder and the like.
  • the melt kneading temperature is selected from a region where the semi-aromatic polyamide (A) and the aliphatic polyamide (B) melt and do not decompose. If the melt kneading temperature is too high, not only the semi-aromatic polyamide (A) or the aliphatic polyamide (B) is decomposed, but also the phosphinic acid metal salt (C) may be decomposed.
  • Tm the melting point of (A) is Tm, it is preferably (Tm ⁇ 20 ° C.) to (Tm + 50 ° C.).
  • a method of extruding the molten mixture into a strand shape to form a pellet As a method of processing the polyamide resin composition of the present invention into various shapes, a method of extruding the molten mixture into a strand shape to form a pellet, a method of hot-cutting the molten mixture, underwater cutting to form a pellet, Examples include a method of extrusion cutting into a sheet shape, and a method of extrusion pulverization into a block shape to form a powder.
  • Examples of the molding method of the polyamide resin composition of the present invention include an injection molding method, an extrusion molding method, a blow molding method, and a sintering molding method.
  • a molding method is preferred.
  • the injection molding machine is not particularly limited, and examples thereof include a screw inline type injection molding machine and a plunger type injection molding machine.
  • the polyamide resin composition heated and melted in the cylinder of the injection molding machine is weighed for each shot, injected into the mold in a molten state, cooled to a predetermined shape and solidified, and then as a molded body from the mold. It is taken out.
  • the heater set temperature at the time of injection molding is preferably not less than the melting point (Tm) of the semi-aromatic polyamide (A), but is preferably molded at 320 ° C. or less in order to suppress metal corrosivity.
  • Tm melting point
  • the moisture content of the polyamide resin composition pellets used for injection molding is preferably less than 0.3 parts by mass and more preferably less than 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyamide resin composition.
  • the polyamide resin composition of the present invention is excellent in reflow heat resistance and flame retardancy, has high fluidity, and can form a thin-walled product while suppressing metal corrosiveness. It can be used as a molded article for a wide range of applications, such as civil engineering and construction supplies.
  • the automobile parts include a thermostat cover, an IGBT module member of an inverter, an insulator member, an exhaust finisher, a power device housing, an ECU housing, an ECU connector, a motor and a coil insulating material, and a cable covering material.
  • Electrical and electronic parts include, for example, connectors, LED reflectors, switches, sensors, sockets, capacitors, jacks, fuse holders, relays, coil bobbins, breakers, electromagnetic switches, holders, plugs, casings for electrical devices such as portable personal computers.
  • Examples include components, resistors, ICs, and LED housings.
  • the polyamide resin composition of the present invention is particularly excellent in flame retardancy, and therefore can be suitably used for electric and electronic parts.
  • MFR Melt flow rate
  • the polyamide resin composition was injection molded under the conditions of a cylinder temperature of 320 ° C. and a mold temperature of 140 ° C. using an injection molding machine (S2000i-100B model manufactured by FANUC) to produce a test piece (dumbbell piece).
  • the tensile strength was measured based on ISO178 using the obtained test piece. The larger the value of the tensile strength, the better the mechanical characteristics. In the present invention, 100 MPa or more is desirable.
  • the polyamide resin composition was set using an injection molding machine (ROBOSHOT S2000i manufactured by FANUC) at a cylinder temperature of 320 ° C. and a mold temperature of 140 ° C., a clamping force of 100 tons, an injection pressure of 150 MPa, and an injection speed of 300 mm / Second, the injection time was 5 seconds, a dedicated die with one point gate on one side was attached to the tip of the cylinder for molding, and the bar flow flow length was measured.
  • the dedicated mold has a shape in which an L-shaped molded body having a thickness of 0.5 mm and a width of 20 mm can be collected, and has a gate at the upper center of the L-shape.
  • the bar flow length is preferably 100 mm or more.
  • the polyamide resin composition was injection molded under the conditions of a cylinder temperature of 320 ° C. and a mold temperature of 140 ° C. using an injection molding machine (J35AD manufactured by Nippon Steel Works), and was 20 mm ⁇ 20 mm ⁇ 0.00 mm.
  • a 5 mm test piece was prepared.
  • the obtained test molded piece was subjected to moisture absorption treatment at 85 ° C. ⁇ 85% RH for 168 hours, and then heated at 150 ° C. for 1 minute in an infrared heating reflow furnace, at a rate of 100 ° C./min. The temperature was raised to 260 ° C. and held for 10 seconds.
  • the test piece after the heat treatment is preferably free from blisters or melting on the surface.
  • the polyamide resin composition was injection-molded under the conditions of a cylinder temperature of 320 ° C. and a mold temperature of 140 ° C. using an injection molding machine (J35AD manufactured by Nippon Steel Works) 5 inches (127 mm) ⁇ A test piece of 1/2 inch (12.7 mm) ⁇ 1/127 inch (0.5 mm) was produced. Using the obtained test piece, flame retardancy was evaluated according to the standards of UL94 (standard defined by Under Writers Laboratories Inc., USA) shown in Table 1. When the evaluation result was less than V-2, it was set as “not V-2”. A shorter total afterflame time indicates better flame retardancy.
  • a metal plate (MP) material used as a steel material for ordinary extruders, with a die (D) attached to a twin-screw kneading extruder (EX) (Ikegai PCM30) SUS630, 20 ⁇ 10 mm, thickness 5 mm, mass 7.8 g) was mounted on the top and bottom of the molten resin flow path (R), and a 1 mm gap was provided so that the molten resin was in contact over a width of 10 mm and a length of 20 mm. .
  • a total of 25 kg of the polyamide resin composition was extruded into the gap under the conditions of an extruder barrel temperature of 330 ° C.
  • the mass change rate is preferably 0.3% or less.
  • reaction product was polymerized by heating at 250 ° C. and a rotation speed of 30 rpm for 8 hours under a nitrogen stream in the same reaction apparatus to produce a polyamide powder.
  • the obtained polyamide powder is formed into a strand using a twin-screw kneader, and the strand is cooled and solidified by passing it through a water tank, and then cut with a pelletizer to obtain a semi-aromatic polyamide (A-1) pellet. It was.
  • Table 2 shows the resin compositions and characteristic values of the semi-aromatic polyamides (A-1) to (A-8).
  • Example 1 Semi-aromatic polyamide (A-1) 33.25 parts by mass, aliphatic polyamide (B) 14.25 parts by mass, phosphinic acid metal salt (C) 20 parts by mass, carbonate metal salt (E-1) 1.5 parts by mass Part and 1.0 part by weight of fatty acid barium salt (F-1) are pre-blended and weighed using a loss-in-weight continuous quantitative supply device (CE-W-1 type manufactured by Kubota), screw diameter 26 mm, L / D50 was supplied to the main supply port of the same-direction twin-screw extruder TEM26SS type (TEM26SS type manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.), and melt-kneaded.
  • CE-W-1 type manufactured by Kubota
  • L / D50 was supplied to the main supply port of the same-direction twin-screw extruder TEM26SS type (TEM26SS type manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.), and melt-kneaded.
  • Example 2 to 38 Comparative Examples 1 to 11 Except having changed the composition of the polyamide resin composition as shown in Table 3, the same operation as in Example 1 was performed to obtain polyamide resin composition pellets.
  • Example 1 When blending the hydrazine-based compound (G) having a hindered phenol structure, Example 1 was carried out except that it was pre-blended with the raw materials (A), (B), (C), (E), and (F). The same operation was performed.
  • the resin compositions of Examples 1 to 38 satisfied the requirements of the present invention, the fluidity, reflow heat resistance, flame retardancy, and low metal corrosivity were good results.
  • the resin composition of Comparative Example 1 had a high metal corrosiveness because the content of the aliphatic polyamide was too small, the fluidity was low, and the temperature increased due to shear heat generation during kneading and molding.
  • the resin composition of Comparative Example 2 was inferior in reflow heat resistance due to the excessive content of aliphatic polyamide.
  • the resin composition of Comparative Example 3 is inferior in flame retardancy because the content of the flame retardant is too small, and the resin composition of Comparative Example 4 has a high metal corrosivity because of the excessive content of the flame retardant. Met.
  • the resin composition of Comparative Example 5 did not contain a reinforcing material, the tensile strength was low and the flame retardancy was poor.
  • the resin composition of Comparative Example 6 does not contain a metal carbonate salt, and the resin composition of Comparative Example 8 does not contain a fatty acid barium salt. Therefore, both have high metal corrosivity, and the resin composition of Comparative Example 7 Since the content of the metal carbonate is too high, the flame retardancy is poor, and the resin composition of Comparative Example 9 has a low tensile strength because the content of the fatty acid barium salt is too high.
  • the resin composition of Comparative Example 10 since the melting point of the semiaromatic polyamide was too high, the melting temperature was high and the metal corrosivity was large.
  • the resin composition of Comparative Example 11 was inferior in reflow heat resistance because the melting point of the semi-aromatic polyamide was too low.

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Abstract

融点が280~320℃である半芳香族ポリアミド(A)、脂肪族ポリアミド(B)、ホスフィン酸金属塩(C)5~30質量%、強化材(D)5~60質量%、炭酸金属塩(E)0.1~8質量%、および脂肪酸バリウム塩(F)0.01~3質量%を含有し、(A)と(B)の含有量の合計が30~85質量%であり、(A)と(B)の質量比(A/B)が、90/10~40/60であることを特徴とするポリアミド樹脂組成物。

Description

ポリアミド樹脂組成物およびそれを成形してなる成形体
 本発明は、難燃性を有するポリアミド樹脂組成物に関する。
 ポリアミドは、耐熱性、機械的特性が優れており、多くの電気・電子部品、自動車のエンジン周りの部品の構成材料として使用されている。
 これらの部品の中でも、電気・電子部品を構成するポリアミドには、高度な難燃性が要求されている。ポリアミドに難燃性を付与する方法として、難燃剤を用いる方法が通常行なわれている。近年、環境意識の高まりから、ハロゲン系難燃剤が避けられ、一般的に、非ハロゲン系難燃剤が使用されている。
 また、電気・電子部品の実装は表面実装が主流となっており、リフロー工程において、部品を構成するポリアミドは、最高温度260℃程度の高温にさらされることとなる。したがって、ポリアミドとして、リフロー耐熱性を有する、融点270℃以上の耐熱ポリアミドの使用が必要とされる場面が多くなっている。融点が270℃以上の耐熱ポリアミドとしては、一般的に半芳香族ポリアミドやポリアミド46などが用いられる。
 例えば、特許文献1には、非ハロゲン系難燃剤として、ホスフィン酸金属塩を用いた半芳香族ポリアミド樹脂組成物が開示され、1/32インチ(0.79mm)の成形品において難燃規格UL94V-0規格を満足し、またリフロー耐熱性と0.5mm厚みでの流動性とを有することが開示されている。
 しかしながら、電気・電子部品は年々小型化の傾向にあり、より薄肉での性能が求められている。特に難燃性と流動性に関しては、一般的には薄肉であるほど性能が低下するため、それらの改善が強く望まれている。
 また、耐熱ポリアミドは、高融点ゆえに加工温度が高いため、ホスフィン酸金属塩を含有する耐熱ポリアミド樹脂組成物においては、溶融加工時において、押出機のスクリューやダイス、また成形機のスクリューや金型などの金属部品を激しく摩耗するという金属腐食性の問題があった。
 このように、電気・電子部品に適した耐熱ポリアミドを設計する上で、リフロー耐熱性、難燃性、流動性、低金属腐食性の性能をすべて満足させることが非常に重要である。
 これらの問題に対して、特許文献2では、特定の半芳香族ポリアミドと特定の脂肪族ポリアミドとを、75/25~98/2の重量比で用いた材料が開示されている。この材料は、成形加工温度が340℃であり、高温での成形加工が必要なものである。金属腐食性は、高温である程増大するため、この材料においては、金属腐食性を低減させるために、成形加工温度を下げる必要があるが、成形加工温度を下げると流動性が著しく損なわれ、成形加工が困難となる問題があった。
 また、特許文献3では、特定の半芳香族ポリアミドと特定の脂肪族ポリアミドとを、50/50~75/25の重量比で用いた材料が開示されている。この材料は、特許文献2に開示された材料に比較して、流動性が向上しているが、金属腐食性が十分低減したものではなかった。
 金属腐食性の低減は、成形加工時の設定温度を低下させるだけでなく、樹脂組成物の実際の温度を低下させることが重要である。一般的に、成形体は、薄肉であるほど、高速で成形する必要がある。樹脂組成物は、薄肉部を高速で流される程、せん断発熱により温度が上昇し、設定温度より高くなる傾向があるため、薄肉成形体の成形において、金属腐食性を十分低減することは困難であった。
国際公開第2008/126381号 特表2014-517102号公報 特表2014-521765号公報
 本発明は、難燃性ポリアミド樹脂組成物における上記課題を解決するものであって、リフロー耐熱性と難燃性を維持しつつも、高流動性と低金属腐食性を同時に満たすことができるポリアミド樹脂組成物を提供することを目的とする。
 本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、半芳香族ポリアミドと脂肪族ポリアミドとを特定の割合で含有し、特定の難燃剤、特定の添加剤を特定量含有する樹脂組成物が、リフロー耐熱性、難燃性、高流動性、低金属腐食性を満足することを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
(1)融点が280~320℃である半芳香族ポリアミド(A)、脂肪族ポリアミド(B)、ホスフィン酸金属塩(C)5~30質量%、強化材(D)5~60質量%、炭酸金属塩(E)0.1~8質量%、および脂肪酸バリウム塩(F)0.01~3質量%を含有し、半芳香族ポリアミド(A)と脂肪族ポリアミド(B)の含有量の合計が30~85質量%であり、半芳香族ポリアミド(A)と脂肪族ポリアミド(B)の質量比(A/B)が、90/10~40/60であることを特徴とするポリアミド樹脂組成物。
(2)ホスフィン酸金属塩(C)が、下記一般式(I)または(II)で表される化合物であることを特徴とする(1)記載のポリアミド樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、直鎖または分岐鎖の炭素数1~16のアルキル基またはフェニル基を表す。Rは、直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1~10のアルキレン基、炭素数6~10のアリーレン基、アリールアルキレン基、または、アルキルアリーレン基を表す。Mは、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、マグネシウムイオンまたは亜鉛イオンを表す。mは、2または3である。n、a、bは、2×b=n×aの関係式を満たす整数である。)
(3)炭酸金属塩(E)を構成する金属が、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、リチウムからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする(1)または(2)記載のポリアミド樹脂組成物。
(4)脂肪酸バリウム塩(F)を構成する脂肪酸が、ラウリン酸、ステアリン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
(5)さらにヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)0.01~5質量%を含有することを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
(6)強化材(D)が、平均粒径が10~30μmであるタルクを含有することを特徴とする(1)~(5)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
(7)上記(1)~(6)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物を成形してなることを特徴とする成形体。
 本発明によれば、優れたリフロー耐熱性、難燃性に加え、流動性および低金属腐食性に優れた熱可塑性樹脂組成物を提供することができる。また、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、流動性に優れるために、薄肉成形体を成形する際の、せん断発熱による樹脂組成物の温度の上昇を抑制することができ、その結果、薄肉成形体の成形においても、金属腐食性を十分低減することができる。
金属腐食性を評価するための装置を示す図である。
 以下、本発明を詳細に説明する。
 本発明のポリアミド樹脂組成物は、半芳香族ポリアミド(A)、脂肪族ポリアミド(B)、ホスフィン酸金属塩(C)、強化材(D)、炭酸金属塩(E)、脂肪酸バリウム塩(F)を含有する。
 本発明のポリアミド樹脂組成物を構成する半芳香族ポリアミド(A)は、ジカルボン酸成分とジアミン成分とを構成成分として含有し、ジカルボン酸成分に芳香族ジカルボン酸を含有し、ジアミン成分に脂肪族ジアミンを含有するものである。
 半芳香族ポリアミド(A)を構成するジカルボン酸成分は、テレフタル酸(T)を含有することが好ましく、テレフタル酸の含有量は、耐熱性の観点から、ジカルボン酸成分中、95モル%以上であることが好ましく、100モル%であることがより好ましい。
 半芳香族ポリアミド(A)のジカルボン酸成分は、テレフタル酸以外のジカルボン酸を含有する場合、テレフタル酸以外のジカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸成分や、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸や、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸が挙げられる。テレフタル酸以外のジカルボン酸は、原料モノマーの総モル数に対し、5モル%以下とすることが好ましく、実質的に含まないことがより好ましい。
 半芳香族ポリアミド(A)におけるジアミン成分は、耐熱性と加工性の観点から、炭素数8~12の脂肪族ジアミンであることが好ましい。炭素数8~12の脂肪族ジアミンとしては、例えば、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,11-ウンデカンジアミン、1,12-ドデカンジアミンが挙げられ、中でも、汎用性が高いことから、1,10-デカンジアミンが好ましい。これらは、単独で用いてもよいし、併用してもよいが、機械的特性の向上の観点から、単独で用いることが好ましい。
 半芳香族ポリアミド(A)のジアミン成分は、炭素数8~12の脂肪族ジアミン成分以外の他のジアミンを含有する場合、他のジアミンとしては、例えば、1,2-エタンジアミン、1,3-プロパンジアミン、1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,13-トリデカンジアミン、1,14-テトラデカンジアミン、1,15-ペンタデカンジアミン等の脂肪族ジアミン成分、シクロヘキサンジアミン等の脂環式ジアミンや、キシリレンジアミン、ベンゼンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。炭素数8~12の脂肪族ジアミン成分以外の他のジアミンは、原料モノマーの総モル数に対し、5モル%以下とすることが好ましく、実質的に含まないことがより好ましい。
 半芳香族ポリアミド(A)は、必要に応じて、カプロラクタムやラウロラクタム等のラクタム類、アミノカプロン酸、11-アミノウンデカン酸等のω-アミノカルボン酸を含有してもよい。
 本発明において、半芳香族ポリアミド(A)の具体例として、例えば、ポリアミド8T、ポリアミド9T、ポリアミド10T、ポリアミド11T、ポリアミド12Tが挙げられる。
 本発明において、半芳香族ポリアミド(A)は、モノカルボン酸成分を構成成分とすることが好ましい。脂肪族モノカルボン酸を構成成分として有する半芳香族ポリアミド(A)と、脂肪族ポリアミド(B)とを含有する樹脂組成物から得られる成形体は、熱を受けやすい成形体表層部において、耐熱性の高い半芳香族ポリアミド(A)が主成分となりやすくなるため、リフロー工程においてブリスターが発生しにくくなる。
 モノカルボン酸成分の含有量は、半芳香族ポリアミド(A)を構成する全モノマー成分に対して0.3~4.0モル%であることが好ましく、0.3~3.0モル%であることがさらに好ましく、0.3~2.5モル%であることがより好ましく、0.8~2.5モル%であることが特に好ましい。上記範囲内でモノカルボン酸成分を含有することにより、重合時の分子量分布を小さくできたり、成形加工時の離型性の向上がみられたり、成形加工時においてガスの発生量を抑制することができたりする。一方、モノカルボン酸成分の含有量が上記範囲を超えると、機械的特性や難燃性が低下することがある。なお、本発明において、モノカルボン酸の含有量は、半芳香族ポリアミド(A)中のモノカルボン酸の残基、すなわち、モノカルボン酸から末端の水酸基が脱離したものが占める割合をいう。
 半芳香族ポリアミド(A)は、モノカルボン酸成分として、分子量が140以上のモノカルボン酸を含有することが好ましく、分子量が170以上のモノカルボン酸を含有することがさらに好ましい。モノカルボン酸の分子量が140以上であると、離型性が向上し、成形加工時の温度においてガスの発生量を抑制することができ、また成形流動性も向上することができる。
 モノカルボン酸成分としては、脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸が挙げられ、中でも、ポリアミド由来成分の発生ガス量を減少させ、金型汚れを低減させ、離型性を向上することができることから、脂肪族モノカルボン酸が好ましい。
 分子量が140以上の脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、カプリル酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸が挙げられる。中でも、汎用性が高いことから、ステアリン酸が好ましい。
 分子量が140以上の脂環族モノカルボン酸としては、例えば、4-エチルシクロヘキサンカルボン酸、4-へキシルシクロヘキサンカルボン酸、4-ラウリルシクロヘキサンカルボン酸が挙げられる。
 分子量が140以上の芳香族モノカルボン酸としては、例えば、4-エチル安息香酸、4-へキシル安息香酸、4-ラウリル安息香酸、1-ナフトエ酸、2-ナフトエ酸およびそれらの誘導体が挙げられる。
 モノカルボン酸成分は、単独で用いてもよいし、併用してもよい。また、分子量が140以上のモノカルボン酸と分子量が140未満のモノカルボン酸を併用してもよい。なお、本発明において、モノカルボン酸の分子量は、原料のモノカルボン酸の分子量を指す。
 半芳香族ポリアミド(A)は、融点が280~320℃であることが必要であり、290~320℃であることが好ましく、300~320℃であることがより好ましい。半芳香族ポリアミド(A)の融点が280℃未満であると、樹脂組成物は、リフロー耐熱性が低下する。一方、樹脂組成物は、融点が320℃を超える半芳香族ポリアミド(A)を含有すると、溶融温度が高くなるため、金属腐食性が増大することがある。
 本発明において、半芳香族ポリアミド(A)は、メルトフローレート(MFR)が1~200g/10分であることが好ましく、10~150g/10分であることがより好ましく、20~120g/10分であることがさらに好ましい。MFRは、成形流動性の指標とすることができ、MFRの値が高いほど流動性が高いことを示す。半芳香族ポリアミド(A)のMFRが200g/10分を超えると、得られる樹脂組成物は、機械的特性が低下する場合があり、半芳香族ポリアミド(A)のMFRが1g/10分未満であると、流動性が著しく低く、320℃程度の成形温度で溶融加工できない場合がある。
 半芳香族ポリアミド樹脂(A)の結晶性が高い方が、得られる成形体は、結晶化度が高くなり、より耐熱性、リフロー耐熱性、機械強度、低吸水性が向上するため、半芳香族ポリアミド(A)は、結晶化度が特定の範囲に制御されていることが好ましい。本発明においては、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した結晶融解熱量(ΔH)を結晶化度の指標とし、半芳香族ポリアミド樹脂(A)のΔHは、50J/g以上であることが好ましく、55J/g以上であることがより好ましい。半芳香族ポリアミド樹脂(A)は、ΔHが50J/gを下回ると、結晶性を十分に高めることができず、得られる成形体は、リフロー工程においてブリスターが発生する場合がある。
 半芳香族ポリアミド(A)は、従来から知られている加熱重合法や溶液重合法の方法を用いて製造することができる。工業的に有利である点から、加熱重合法が好ましく用いられる。加熱重合法としては、ジカルボン酸成分と、ジアミン成分と、モノカルボン酸成分とから反応生成物を得る工程(i)と、得られた反応生成物を重合する工程(ii)とからなる方法が挙げられる。
 工程(i)としては、例えば、ジカルボン酸粉末とモノカルボン酸とを混合し、予めジアミンの融点以上、かつジカルボン酸の融点以下の温度に加熱し、この温度のジカルボン酸粉末とモノカルボン酸とに、ジカルボン酸の粉末の状態を保つように、実質的に水を含有させずに、ジアミンを添加する方法が挙げられる。あるいは、別の方法としては、溶融状態のジアミンと固体のジカルボン酸とからなる懸濁液を攪拌混合し、混合液を得た後、最終的に生成する半芳香族ポリアミドの融点未満の温度で、ジカルボン酸とジアミンとモノカルボン酸の反応による塩の生成反応と、生成した塩の重合による低重合物の生成反応とをおこない、塩および低重合物の混合物を得る方法が挙げられる。この場合、反応をさせながら破砕をおこなってもよいし、反応後に一旦取り出してから破砕をおこなってもよい。工程(i)としては、反応生成物の形状の制御が容易な前者の方が好ましい。
 工程(ii)としては、例えば、工程(i)で得られた反応生成物を、最終的に生成する半芳香族ポリアミドの融点未満の温度で固相重合し、所定の分子量まで高分子量化させ、半芳香族ポリアミドを得る方法が挙げられる。固相重合は、重合温度180~270℃、反応時間0.5~10時間で、窒素等の不活性ガス気流中でおこなうことが好ましい。
 工程(i)および工程(ii)の反応装置としては、特に限定されず、公知の装置を用いればよい。工程(i)と工程(ii)を同じ装置で実施してもよいし、異なる装置で実施してもよい。
 半芳香族ポリアミド(A)の製造において、重合の効率を高めるため重合触媒を用いてもよい。重合触媒としては、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸またはそれらの塩が挙げられる。重合触媒の添加量は、通常、半芳香族ポリアミド(A)を構成する全モノマーに対して、2モル%以下で用いることが好ましい。
 本発明のポリアミド樹脂組成物を構成する脂肪族ポリアミド(B)は、主鎖中に芳香族成分を含まないポリアミドであり、例えば、ポリε-カプラミド(ポリアミド6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ポリアミド46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ポリアミド66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ポリアミド610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ポリアミド612)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ポリアミド116)、ポリウンデカナミド(ポリアミド11)、ポリドデカナミド(ポリアミド12)およびこれらのうち少なくとも2種類の異なったポリアミド成分を含むポリアミド共重合体、あるいは、これらの混合物などがあげられる。中でもポリアミド6、ポリアミド66が、流動性、経済性の観点から好ましい。
 脂肪族ポリアミド(B)の相対粘度は、特に限定されず、目的に応じて適宜設定すればよい。例えば、成形加工が容易な樹脂組成物を得るには、脂肪族ポリアミド(B)は、相対粘度が1.9~4.0であることが好ましく、2.0~3.5であることがより好ましい。脂肪族ポリアミド(B)の相対粘度が1.9未満であると、成形体によっては靱性が不足し、機械的特性の低下を招くおそれがある。また、脂肪族ポリアミド(B)の相対粘度が4.0を超えると、樹脂組成物は、成形加工が困難となり、得られる成形体は、外観が劣ることがある。
 本発明のポリアミド樹脂組成物における、半芳香族ポリアミド(A)と脂肪族ポリアミド(B)の含有量の合計は、30~85質量%であることが必要であり、35~80質量%であることが好ましく、40~75質量%であることがより好ましい。樹脂組成物は、半芳香族ポリアミド(A)と脂肪族ポリアミド(B)の含有量の合計が30質量%未満であると、流動性が低下する場合があり、85質量%を超えると、難燃性が低下する場合がある。
 半芳香族ポリアミド(A)と脂肪族ポリアミド(B)の質量比(A/B)は、90/10~40/60であることが必要であり、85/15~45/55であることが好ましく、80/20~48/52であることがより好ましい。半芳香族ポリアミド(A)の割合が90質量%を超えると、すなわち脂肪族ポリアミド(B)の割合が10質量%未満であると、樹脂組成物は、流動性が低下し、混練時や成形時にせん断発熱により温度が上昇し、金属腐食性が増大する場合がある。一方、半芳香族ポリアミド(A)の割合が40質量%未満、すなわち脂肪族ポリアミド(B)の割合が60質量%を超えると、樹脂組成物のリフロー耐熱性が低下する場合がある。
 本発明のポリアミド樹脂組成物は、ホスフィン酸金属塩(C)を含有する。
 樹脂組成物におけるホスフィン酸金属塩(C)の含有量は、5~30質量%であることが必要であり、8~25質量%であることが好ましく、8~20質量%であることがさらに好ましい。ホスフィン酸金属塩(C)の含有量が、5質量%未満であると、樹脂組成物に、必要とする難燃性を付与することが困難となる。一方、ホスフィン酸金属塩(C)の含有量が、30質量%を超えると、樹脂組成物は、難燃性に優れる反面、金属腐食性が大きくなるとともに、溶融混練が困難となることがあり、また得られる成形体は機械的特性が不十分となることがある。
 本発明のホスフィン酸金属塩(C)としては、下記一般式(I)で表されるホスフィン酸金属塩、および一般式(II)で表されるジホスフィン酸金属塩が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、直鎖または分岐鎖の炭素数1~16のアルキル基またはフェニル基であることが必要で、炭素数1~8のアルキル基またはフェニル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-オクチル基、フェニル基であることがより好ましく、エチル基であることがさらに好ましい。RとRおよびRとRは互いに環を形成してもよい。
 Rは、直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1~10のアルキレン基、炭素数6~10のアリーレン基、アリールアルキレン基、または、アルキルアリーレン基であることが必要である。直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1~10のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、イソプロピリデン基、n-ブチレン基、tert-ブチレン基、n-ペンチレン基、n-オクチレン基、n-ドデシレン基が挙げられる。炭素数6~10のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基が挙げられる。アルキルアリーレン基としては、例えば、メチルフェニレン基、エチルフェニレン基、tert-ブチルフェニレン基、メチルナフチレン基、エチルナフチレン基、tert-ブチルナフチレン基が挙げられる。アリールアルキレン基としては、例えば、フェニルメチレン基、フェニルエチレン基、フェニルプロピレン基、フェニルブチレン基が挙げられる。
 Mは、金属イオンを表す。金属イオンとしては、例えば、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオンが挙げられ、アルミニウムイオン、亜鉛イオンが好ましく、アルミニウムイオンがより好ましい。
 m、nは、金属イオンの価数を表す。mは、2または3である。aは、金属イオンの個数を表し、bは、ジホスフィン酸イオンの個数を表し、n、a、bは、「2×b=n×a」の関係式を満たす整数である。
 ホスフィン酸金属塩やジホスフィン酸金属塩は、それぞれ、対応するホスフィン酸やジホスフィン酸と、金属炭酸塩、金属水酸化物または金属酸化物を用いて水溶液中で製造され、通常、モノマーとして存在するが、反応条件に依存して、縮合度が1~3のポリマー性ホスフィン酸塩の形として存在する場合もある。
 上記一般式(I)で表されるホスフィン酸塩の具体例としては、例えば、ジメチルホスフィン酸カルシウム、ジメチルホスフィン酸マグネシウム、ジメチルホスフィン酸アルミニウム、ジメチルホスフィン酸亜鉛、エチルメチルホスフィン酸カルシウム、エチルメチルホスフィン酸マグネシウム、エチルメチルホスフィン酸アルミニウム、エチルメチルホスフィン酸亜鉛、ジエチルホスフィン酸カルシウム、ジエチルホスフィン酸マグネシウム、ジエチルホスフィン酸アルミニウム、ジエチルホスフィン酸亜鉛、メチル-n-プロピルホスフィン酸カルシウム、メチル-n-プロピルホスフィン酸マグネシウム、メチル-n-プロピルホスフィン酸アルミニウム、メチル-n-プロピルホスフィン酸亜鉛、メチルフェニルホスフィン酸カルシウム、メチルフェニルホスフィン酸マグネシウム、メチルフェニルホスフィン酸アルミニウム、メチルフェニルホスフィン酸亜鉛、ジフェニルホスフィン酸カルシウム、ジフェニルホスフィン酸マグネシウム、ジフェニルホスフィン酸アルミニウム、ジフェニルホスフィン酸亜鉛が挙げられる。中でも、難燃性、電気特性のバランスに優れることから、ジエチルホスフィン酸アルミニウム、ジエチルホスフィン酸亜鉛が好ましく、ジエチルホスフィン酸アルミニウムがより好ましい。
 また、ジホスフィン酸塩の製造に用いるジホスフィン酸としては、例えば、メタンジ(メチルホスフィン酸)、ベンゼン-1,4-ジ(メチルホスフィン酸)が挙げられる。
 上記一般式(II)で表されるジホスフィン酸塩の具体例としては、例えば、メタンジ(メチルホスフィン酸)カルシウム、メタンジ(メチルホスフィン酸)マグネシウム、メタンジ(メチルホスフィン酸)アルミニウム、メタンジ(メチルホスフィン酸)亜鉛、ベンゼン-1,4-ジ(メチルホスフィン酸)カルシウム、ベンゼン-1,4-ジ(メチルホスフィン酸)マグネシウム、ベンゼン-1,4-ジ(メチルホスフィン酸)アルミニウム、ベンゼン-1,4-ジ(メチルホスフィン酸)亜鉛が挙げられる。中でも、難燃性、電気特性のバランスに優れることから、メタンジ(メチルホスフィン酸)アルミニウム、メタンジ(メチルホスフィン酸)亜鉛が好ましい。
 ホスフィン酸金属塩(C)の具体的な商品としては、例えば、クラリアント社製「Exolit OP1230」、「Exolit OP1240」、「Exolit OP1312」、「Exolit OP1314」「Exolit OP1400」が挙げられる。
 本発明のポリアミド樹脂組成物は、強化材(D)を含有する。
 強化材(D)としては、繊維状強化材が挙げられる。
 繊維状強化材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アスベスト繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリベンズオキサゾール繊維、ケナフ繊維、竹繊維、麻繊維、バガス繊維、高強度ポリエチレン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、スチール繊維、セラミックス繊維、玄武岩繊維が挙げられる。中でも、機械的特性の向上効果が高く、ポリアミドとの溶融混練時の加熱温度に耐え得る耐熱性を有し、入手しやすいことから、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維が好ましい。ガラス繊維の具体的な商品名としては、例えば、日東紡社製「CS3G225S」、日本電気硝子社製「T-781H」が挙げられ、炭素繊維の具体的な商品名としては、例えば、東邦テナックス社製「HTA-C6-NR」が挙げられる。繊維状強化材は、単独で用いてもよいし、併用してもよい。
 繊維状強化材の繊維長、繊維径は、特に限定されないが、繊維長は0.1~7mmであることが好ましく、0.5~6mmであることがより好ましい。繊維状強化材の繊維長を0.1~7mmとすることにより、成形性に悪影響を及ぼすことなく、樹脂組成物を補強することができる。また、繊維径は3~20μmであることが好ましく、5~13μmであることがさらに好ましい。繊維径を3~20μmとすることにより、溶融混練時に折損させることなく、樹脂組成物を効率よく補強することができる。断面形状としては、例えば、円形、長方形、楕円、それ以外の異形断面等が挙げられるが、中でも円形が好ましい。
 強化材(D)として、繊維状強化材に加えて、さらに、タルク、ガラスフレーク、マイカ、グラファイト、金属箔などの板状強化材を含有することが好ましく、平均粒径が10~30μmのタルクを含有することがさらに好ましい。ポリアミド樹脂組成物は、脂肪族ポリアミド(B)を含有すると、流動性が高くなるが、耐リフロー性が低下し、ブリスターが発生することがある。しかし、上記平均粒径のタルクを含有することで、リフロー時のブリスター発生を抑制することができる。
 タルクは、シランカップリング剤などの有機化合物で表面処理されていてもよい。表面処理されることにより、半芳香族ポリアミド(A)や脂肪族ポリアミド(B)との密着性が改善され、強度向上やブリスター抑制に効果がある。
 本発明において、タルクの平均粒径とは、レーザー回折法により得られるメジアン径(D50)を指す。
 タルクを含有する場合、含有量は、樹脂組成物全体に対して3~15質量%であることが好ましく、5~10質量%であることがより好ましい。タルクの含有量が3質量%未満であると、リフロー時のブリスター抑制効果が小さい。
 強化材(D)として、上記の他に、針状強化材、球状強化材を使用してもよい。特に繊維状強化材と、針状強化材や板状強化材、球状強化材を併用することで、成形体の反りを小さくしたり、難燃試験時の耐ドリップ性を向上させることができる。針状強化材としては、ウォラストナイト、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、硫酸マグネシウムウィスカなどが挙げられる。球状強化材としては、カーボンブラック、炭化ケイ素、シリカ、石英粉末、ハイドロタルサイト、溶融シリカ、ガラス類(ガラスビーズ、ガラス粉、ミルドガラスファイバー)、ケイ酸塩(ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、カオリン、クレー、ケイ藻土等)、金属酸化物(酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ等)、硫酸塩(硫酸カルシウム、硫酸バリウム等)などが挙げられる。
 樹脂組成物における強化材(D)の含有量は、十分な機械的強度を実現するために、5~60質量%であることが必要であり、10~50質量%であることがより好ましく、20~40質量%であることがさらに好ましい。強化材(D)の含有量が5質量%未満であると、樹脂組成物は、機械的特性の向上効果が小さい場合があり、また難燃性が低下する場合がある。一方、強化材(D)の含有量が60質量%を超えると、樹脂組成物は、機械的特性の向上効果が飽和し、それ以上の向上効果が見込めないばかりでなく、流動性が極端に低下するために、成形体を得ることが困難になる場合がある。
 本発明のポリアミド樹脂組成物は、炭酸金属塩(E)を含有する。
 樹脂組成物における炭酸金属塩(E)の含有量は0.1~8質量%であることが必要であり、0.2~5質量%であることが好ましく、0.5~3質量%であることがより好ましい。炭酸金属塩(E)の含有量が、0.1質量%未満であると、樹脂組成物は、十分な金属腐食性抑制効果が得られず、一方、炭酸金属塩(E)は、含有量が8質量%を超えると、難燃性への悪影響が大きく、樹脂組成物は、十分な難燃性が得られなくなる。
 炭酸金属塩(E)を構成する金属としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、リチウム、カリウム、バリウムなどが挙げられる。熱安定性や安全性の観点から、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、リチウムが好ましい。カルシウム、マグネシウムがさらに好ましく、カルシウムが特に好ましい。
 本発明のポリアミド樹脂組成物は、脂肪酸バリウム塩(F)を含有する。
 樹脂組成物における脂肪酸バリウム塩(F)の含有量は0.01~3質量%であることが必要であり、0.05~2質量%であることが好ましく、0.1~1.5質量%であることがより好ましい。脂肪酸バリウム塩(F)の含有量が、0.01質量%未満であると、樹脂組成物は、十分な金属腐食性抑制効果が得られず、一方、脂肪酸バリウム塩(F)は、含有量が3質量%を超えると、金属腐食性抑制効果が飽和し、また機械強度も低下する場合がある。
 脂肪酸バリウム塩(F)を構成する脂肪酸としては、カプリン酸(C10)、ラウリン酸(C12)、ミリスチン酸(C14)、ペンタデカン酸(C15)、パルミチン酸(C16)、マルガリン酸(C17)、ステアリン酸(C18)、12-ヒドロキシステアリン酸、アラキジン酸(C20)、ベヘン酸(C22)、リグノセリン酸(C24)、セロチン酸(C26)、モンタン酸(C28)、メリシン酸(C30)、エルカ酸、リシノール酸などが挙げられる。入手性や熱安定性の観点から、ラウリン酸、ステアリン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸が好ましく、ステアリン酸が特に好ましい。
 本発明のポリアミド樹脂組成物は、ヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)を含有することが好ましい。ヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)は、パーオキシラジカルを捕捉する効果を有するヒンダートフェノール構造と、金属イオンをキレートするヒドラジン構造の両方を有している。具体的には、下記式(III)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 ホスフィン酸金属塩(C)とヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)を組み合わせることにより、ポリアミドの難燃性を飛躍的に向上させることができる。そのため、ホスフィン酸金属塩(C)の配合量を低減することができ、ホスフィン酸金属塩を含有するポリアミド樹脂組成物の課題である金属腐食性を抑制することができる。
 ヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)の具体的な商品としては、例えば、アデカ社製「CDA-10」、ビーエーエスエフ社製「IRGANOX MD 1024」などが挙げられる。
 樹脂組成物におけるヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)の含有量は、0.01~5質量%であることが好ましく、0.05~3質量%であることがより好ましく、0.1~2質量%であることがさらに好ましい。ヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)の含有量が0.01質量%未満であると、難燃効率の向上効果が得られず、一方、含有量が5質量%を超えると、難燃効率が飽和し、それ以上の向上効果が見込めないばかりでなく、得られる成形体は、機械的強度が不十分となる場合がある。
 本発明のポリアミド樹脂組成物は、難燃助剤をさらに含有してもよい。難燃助剤としては、例えば、窒素系難燃剤、窒素-リン系難燃剤、無機系難燃剤が挙げられる。
 窒素系難燃剤としては、メラミン系化合物、シアヌル酸またはイソシアヌル酸とメラミン化合物との塩等が挙げられる。メラミン系化合物の具体例として、メラミンをはじめ、メラミン誘導体、メラミンと類似の構造を有する化合物、メラミンの縮合物等であり、具体的には、メラミン、アンメリド、アンメリン、ホルモグアナミン、グアニルメラミン、シアノメラミン、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、サクシノグアナミン、メラム、メレム、メトン、メロン等のトリアジン骨格を有する化合物、およびこれらの硫酸塩、メラミン樹脂等を挙げることができる。シアヌル酸またはイソシアヌル酸とメラミン化合物との塩とは、シアヌル酸類またはイソシアヌル酸類とメラミン系化合物との等モル反応物である。
 窒素-リン系難燃剤としては、例えば、メラミンまたはその縮合生成物とリン化合物とから形成される付加物(メラミン付加物)、ホスファゼン化合物を挙げることができる。
 前記メラミン付加物を構成するリン化合物としては、リン酸、オルトリン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸、ポリリン酸等が挙げられる。メラミン付加物の具体例として、メラミンホスフェート、メラミンピロホスフェート、ジメラミンピロホスフェート、メラミンポリホスフェート、メレムポリホスフェート、メラムポリホスフェートが挙げられ、中でも、メラミンポリホスフェートが好ましい。リンの数は、2以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましい。
 ホスファゼン化合物の具体的な商品としては、例えば、伏見製薬所社製「ラビトルFP-100」、「ラビトルFP-110」、大塚化学社製「SPS-100」、「SPB-100」などが挙げられる。
 無機系難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物、ホウ酸亜鉛、リン酸アルミニウム等のリン酸塩、亜リン酸アルミニウム等の亜リン酸塩、次亜リン酸カルシウム等の次亜リン酸塩、アルミン酸カルシウムなどが挙げられる。これら無機系難燃剤は、難燃性の向上、金属腐食性の低減、どちらの目的で配合しても構わない。
 本発明のポリアミド樹脂組成物は、リン系酸化防止剤を含有することにより、さらに安定性、成形性に優れたものとすることができる。
 リン系酸化防止剤は、無機化合物、有機化合物のいずれでもよい。リン系酸化防止剤としては、例えば、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸カルシウム、亜リン酸マグネシウム、亜リン酸マンガン等の無機リン酸塩、トリフェニルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリノニルフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(「アデカスタブPEP-36」)、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(「アデカスタブPEP-24G」)、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト(「アデカスタブPEP-8」)、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(「アデカスタブPEP-4C」)、1,1′-ビフェニル-4,4′-ジイルビス[亜ホスホン酸ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)]、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)4,4′-ビフェニレン-ジ-ホスホナイト(「ホスタノックスP-EPQ」)、テトラ(トリデシル-4,4′-イソプロピリデンジフェニルジホスファイト、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)オクチルホスファイト等の有機リン化合物が挙げられる。リン系酸化防止剤は、単独で用いてもよいし、併用してもよい。
 リン系酸化防止剤は、ホスフィン酸金属塩(C)と均一に混ざりやすく、分解を防ぐため、難燃性を向上させることができる。また、リン系酸化防止剤は、半芳香族ポリアミド(A)や脂肪族ポリアミド(B)の分解や分子量低下を防ぎ、溶融加工時の操業性、成形性、機械的特性を向上させることができる。
 本発明のポリアミド樹脂組成物には、必要に応じてその他の安定剤、着色剤、帯電防止剤、炭化抑制剤等の添加剤をさらに含有してもよい。着色剤としては、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック等の顔料、ニグロシン等の染料が挙げられる。安定剤としては、ヒンダートフェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、光安定剤、銅化合物からなる熱安定剤、アルコール類からなる熱安定剤等が挙げられる。炭化抑制剤は、耐トラッキング性を向上させる添加剤であり、金属水酸化物、ホウ酸金属塩等の無機物や、上記の熱安定剤等が挙げられる。
 本発明の樹脂組成物を製造する方法は、特に限定されないが、半芳香族ポリアミド(A)、脂肪族ポリアミド(B)、ホスフィン酸金属塩(C)、強化材(D)、炭酸金属塩(E)、脂肪酸バリウム塩(F)および必要に応じて添加されるその他添加剤などを配合して、溶融混練する方法が好ましい。溶融混練法としては、ブラベンダー等のバッチ式ニーダー、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、ヘリカルローター、ロール、一軸押出機、二軸押出機等を用いる方法が挙げられる。溶融混練温度は、半芳香族ポリアミド(A)および脂肪族ポリアミド(B)が溶融し、かつそれらが分解しない領域から選ばれる。溶融混練温度は、高すぎると、半芳香族ポリアミド(A)や脂肪族ポリアミド(B)が分解するだけでなく、ホスフィン酸金属塩(C)も分解するおそれがあることから、半芳香族ポリアミド(A)の融点をTmとすると、(Tm-20℃)~(Tm+50℃)であることが好ましい。
 本発明のポリアミド樹脂組成物を様々な形状に加工する方法としては、溶融混合物をストランド状に押出しペレット形状にする方法や、溶融混合物をホットカット、アンダーウォーターカットしてペレット形状にする方法や、シート状に押出しカッティングする方法、ブロック状に押出し粉砕してパウダー形状にする方法が挙げられる。
 本発明のポリアミド樹脂組成物の成形方法としては、例えば、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、焼結成形法が挙げられ、機械的特性、成形性の向上効果が大きいことから、射出成形法が好ましい。
 射出成形機としては、特に限定されず、例えば、スクリューインライン式射出成形機またはプランジャ式射出成形機が挙げられる。射出成形機のシリンダー内で加熱溶融されたポリアミド樹脂組成物は、ショットごとに計量され、金型内に溶融状態で射出され、所定の形状で冷却、固化された後、成形体として金型から取り出される。射出成形時のヒータ設定温度は、半芳香族ポリアミド(A)の融点(Tm)以上にすることが好ましいが、金属腐食性を抑えるために320℃以下で成形することが好ましい。
 なお、ポリアミド樹脂組成物の加熱溶融時には、十分に乾燥されたポリアミド樹脂組成物ペレットを用いることが好ましい。ポリアミド樹脂組成物ペレットは、含有する水分量が多いと、射出成形機のシリンダー内で発泡し、最適な成形体を得ることが困難となることがある。射出成形に用いるポリアミド樹脂組成物ペレットの水分率は、ポリアミド樹脂組成物100質量部に対して、0.3質量部未満であることが好ましく、0.1質量部未満であることがより好ましい。
 本発明のポリアミド樹脂組成物は、リフロー耐熱性と難燃性に優れ、また高い流動性であり、金属腐食性を抑制して薄肉製品を成形することができ、自動車部品、電気電子部品、雑貨、土木建築用品等広範な用途の成形体として使用できる。
 自動車部品としては、例えば、サーモスタットカバー、インバータのIGBTモジュール部材、インシュレーター部材、エキゾーストフィニッシャー、パワーデバイス筐体、ECU筐体、ECUコネクタ、モーターやコイルの絶縁材、ケーブルの被覆材が挙げられる。電気電子部品としては、例えば、コネクタ、LEDリフレクタ、スイッチ、センサー、ソケット、コンデンサー、ジャック、ヒューズホルダー、リレー、コイルボビン、ブレーカー、電磁開閉器、ホルダー、プラグ、携帯用パソコン等の電気機器の筐体部品、抵抗器、IC、LEDのハウジングが挙げられる。中でも、本発明のポリアミド樹脂組成物は、特に難燃性に優れていることから、電気電子部品に好適に用いることができる。
 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
1.測定方法
 ポリアミドおよびポリアミド樹脂組成物の物性は以下の方法により測定した。
(1)融点および融解熱量
 示差走査熱量計(パーキンエルマー社製 DSC-7型)用い、昇温速度20℃/分で350℃まで昇温した後、350℃で5分間保持し、降温速度20℃/分で25℃まで降温し、さらに25℃で5分間保持後、再び昇温速度20℃/分で昇温した際の吸熱ピークのトップを融点(Tm)とし、ピーク面積を融解熱量とした。
(2)メルトフローレート(MFR)
 JIS K7210に従い、(融点+15℃)、1.2kgfの荷重で測定した。
 MFRは、成形流動性の指標とすることができ、MFRの値が高いほど流動性が高いことを示す。
(3)機械的特性(引張強度)
 ポリアミド樹脂組成物を、射出成形機(ファナック社製 S2000i-100B型)を用いて、シリンダー温度320℃、金型温度140℃の条件で射出成形し、試験片(ダンベル片)を作製した。
 得られた試験片を用いて、ISO178に準拠して引張強度を測定した。
 引張強度の数値が大きいほど機械的特性が優れていることを示し、本発明においては100MPa以上が望ましい。
(4)流動性(バーフロー流動長)
 ポリアミド樹脂組成物を、射出成形機(ファナック社製 ROBOSHOT S2000i)を用いて、シリンダー温度を320℃、金型温度を140℃に設定し、型締力100トン、射出圧力150MPa、射出速度300mm/秒、射出時間5秒の条件で、シリンダー先端に片側1点ゲートの専用金型を取り付けて成形を行い、バーフロー流動長を測定した。専用金型は、厚さ0.5mm、幅20mmのL字状の成形体が採取できる形状であり、L字の上部中心にゲートを有する。
 本発明においては、バーフロー流動長が100mm以上であることが好ましい。
(5)リフロー耐熱性
 ポリアミド樹脂組成物を、射出成形機(日本製鋼所社製 J35AD)を用いて、シリンダー温度320℃、金型温度140℃の条件で射出成形し、20mm×20mm×0.5mmの試験片を作製した。得られた試験成形片を、85℃×85%RHにて168時間吸湿処理を行った後、赤外線加熱式のリフロー炉中にて、150℃で1分間加熱し、100℃/分の速度で260℃まで昇温し、10秒間保持した。
 加熱処理後に試験片表面に発生したブリスター(水ぶくれ)の面積が、試験片表面全体の面積の0%である場合を「◎」、0%より大きく25%以下である場合を「〇」、25%より大きく50%以下である場合を「△」、50%より大きい場合を「×」と評価した。
 加熱処理後の試験片は、表面にブリスター(水ぶくれ)や溶融がないことが好ましい。
(6)難燃性
 ポリアミド樹脂組成物を、射出成形機(日本製鋼所社製 J35AD)を用いて、シリンダー温度320℃、金型温度140℃の条件で射出成形し、5インチ(127mm)×1/2インチ(12.7mm)×1/127インチ(0.5mm)の試験片を作製した。得られた試験片を用いて、表1に示すUL94(米国Under Writers Laboratories Inc.で定められた規格)の基準に従って難燃性を評価した。評価結果がV-2に満たない場合は、「not V-2」とした。
 総残炎時間が短い方が、難燃性が優れていることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
(7)金属腐食性
 図1のように、二軸混練押出機(EX)(池貝社製PCM30)に、ダイス(D)を取り付け、通常押出機の鋼材として使用する金属プレート(MP)(材質SUS630、20×10mm、厚さ5mm、質量7.8g)を、溶融樹脂の流路(R)の上下に取り付け、1mmの隙間を設け、溶融樹脂が幅10mm、長さ20mmにわたって接するようにした。その間隙に、押出機バレル温度330℃、吐出7kg/hの条件で、計25kgのポリアミド樹脂組成物を押出した。押出後、金属プレート(MP)を取り外し、500℃の炉の中に10時間放置し、付着した樹脂を取り除いた後に質量を測定し、押出前後の質量変化により金属腐食性を測定した。質量変化が大きいほど、金属腐食性が大きいことを示す。本発明においては、質量変化率が0.3%以下であることが好ましい。
2.原料
 実施例および比較例で用いた原料を以下に示す。
(1)半芳香族ポリアミド(A)
・半芳香族ポリアミド(A-1)
 ジカルボン酸成分として粉末状のテレフタル酸(TPA)4.70kgと、モノカルボン酸成分としてステアリン酸(STA)0.32kgと、重合触媒として次亜リン酸ナトリウム一水和物9.3gとを、リボンブレンダー式の反応装置に入れ、窒素密閉下、回転数30rpmで撹拌しながら170℃に加熱した。その後、温度を170℃に保ち、かつ回転数を30rpmに保ったまま、液注装置を用いて、ジアミン成分として100℃に加温した1,10-デカンジアミン(DDA)4.98kgを、2.5時間かけて連続的(連続液注方式)に添加し反応生成物を得た。なお、原料モノマーのモル比は、TPA:DDA:STA=48.5:49.6:1.9(原料モノマーの官能基の当量比率は、TPA:DDA:STA=49.0:50.0:1.0)であった。
 続いて、得られた反応生成物を、同じ反応装置で、窒素気流下、250℃、回転数30rpmで8時間加熱して重合し、ポリアミドの粉末を作製した。
 その後、得られたポリアミドの粉末を、二軸混練機を用いてストランド状とし、ストランドを水槽に通して冷却固化し、それをペレタイザーでカッティングして半芳香族ポリアミド(A-1)ペレットを得た。
・半芳香族ポリアミド(A-2)~(A-8)
 樹脂組成を表2に示すように変更した以外は、半芳香族ポリアミド(A-1)と同様にして、半芳香族ポリアミド(A-2)~(A-8)を得た。
 上記半芳香族ポリアミド(A-1)~(A-8)の樹脂組成と特性値を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
(2)脂肪族ポリアミド(B)
・ポリアミド66(旭化成ケミカルズ社製 レオナ1200)、相対粘度2.45
(3)ホスフィン酸金属塩(C)
・ジエチルホスフィン酸アルミニウム(クラリアント社製 Exolit OP1230)
(4)強化材(D)
・D-1:ガラス繊維(旭ファイバーグラス社製 03JAFT692)、平均繊維径10μm、平均繊維長3mm
・D-2:タルク(日本タルク社製 ミクロエースK-1)、平均粒子径8μm
・D-3:タルク(日本タルク社製 MSZ-C)、平均粒径11μm、表面処理品
・D-4:タルク(日本タルク社製 MS-P)、平均粒径15μm
・D-5:タルク(日本タルク社製 MS-KY)、平均粒径25μm
(5)炭酸金属塩(E)
・E-1:炭酸カルシウム
・E-2:炭酸マグネシウム
(6)脂肪酸バリウム塩(F)
・F-1:ステアリン酸バリウム(日東化成工業社製 Ba-St P)
・F-2:ラウリン酸バリウム(日東化成工業社製 BS-3)
(7)ヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)
・N,N′-ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン(アデカ社製 CDA-10)
実施例1
 半芳香族ポリアミド(A-1)33.25質量部、脂肪族ポリアミド(B)14.25質量部、ホスフィン酸金属塩(C)20質量部、炭酸金属塩(E-1)1.5質量部および脂肪酸バリウム塩(F-1)1.0質量部をプリブレンドし、ロスインウェイト式連続定量供給装置(クボタ社製 CE-W-1型)を用いて計量し、スクリュー径26mm、L/D50の同方向二軸押出機TEM26SS型(東芝機械社製 TEM26SS型)の主供給口に供給して、溶融混練を行った。途中、サイドフィーダーより強化材(D-1)30質量部を供給し、さらに混練を行った。ダイスからストランド状に引き取った後、水槽に通して冷却固化し、それをペレタイザーでカッティングしてポリアミド樹脂組成物ペレットを得た。押出機のバレル温度設定は、(融点-5~+15℃)、スクリュー回転数250rpm、吐出量25kg/hとした。
実施例2~38、比較例1~11
 ポリアミド樹脂組成物の組成を表3に示すように変更した以外は、実施例1と同様の操作をおこなってポリアミド樹脂組成物ペレットを得た。ヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)を配合する場合は、原料(A)、(B)、(C)、(E)、(F)といっしょにプリブレンドした以外は、実施例1と同様の操作をおこなった。
 得られたポリアミド樹脂組成物ペレットを用い、各種評価試験を行った。その結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 実施例1~38の樹脂組成物は、本発明の要件を満足するため、流動性、リフロー耐熱性、難燃性、低金属腐食性ともに良好な結果であった。
 比較例1の樹脂組成物は、脂肪族ポリアミドの含有割合が少なすぎて、流動性が低く、混練時や成形時にせん断発熱により温度が上昇したため、金属腐食性が大きいものであった。比較例2の樹脂組成物は、脂肪族ポリアミドの含有割合が多すぎて、リフロー耐熱性に劣るものであった。
 比較例3の樹脂組成物は、難燃剤の含有量が少なすぎるため、難燃性に劣り、比較例4の樹脂組成物は、難燃剤の含有量が多すぎるため、金属腐食性が大きいものであった。
 比較例5の樹脂組成物は、強化材を含有しないため、引張強度が低く、また難燃性に劣るものであった。
 比較例6の樹脂組成物は、炭酸金属塩を含有せず、比較例8の樹脂組成物は、脂肪酸バリウム塩を含有しないため、いずれも金属腐食性が大きく、また比較例7の樹脂組成物は、炭酸金属塩の含有量が多すぎるため、難燃性に劣り、比較例9の樹脂組成物は、脂肪酸バリウム塩の含有量が多すぎるため、引張強度が低いものであった。
 比較例10の樹脂組成物は、半芳香族ポリアミドの融点が高すぎるため、溶融温度が高くなり、金属腐食性が大きいものであった。
 比較例11の樹脂組成物は、半芳香族ポリアミドの融点が低すぎるため、リフロー耐熱性に劣るものであった。
EX:二軸混練押出機
D:ダイス
MP:金属プレート
R:溶融樹脂の流路

Claims (7)

  1.  融点が280~320℃である半芳香族ポリアミド(A)、脂肪族ポリアミド(B)、ホスフィン酸金属塩(C)5~30質量%、強化材(D)5~60質量%、炭酸金属塩(E)0.1~8質量%、および脂肪酸バリウム塩(F)0.01~3質量%を含有し、半芳香族ポリアミド(A)と脂肪族ポリアミド(B)の含有量の合計が30~85質量%であり、半芳香族ポリアミド(A)と脂肪族ポリアミド(B)の質量比(A/B)が、90/10~40/60であることを特徴とするポリアミド樹脂組成物。
  2.  ホスフィン酸金属塩(C)が、下記一般式(I)または(II)で表される化合物であることを特徴とする請求項1記載のポリアミド樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、直鎖または分岐鎖の炭素数1~16のアルキル基またはフェニル基を表す。Rは、直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1~10のアルキレン基、炭素数6~10のアリーレン基、アリールアルキレン基、または、アルキルアリーレン基を表す。Mは、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、マグネシウムイオンまたは亜鉛イオンを表す。mは、2または3である。n、a、bは、2×b=n×aの関係式を満たす整数である。)
  3.  炭酸金属塩(E)を構成する金属が、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、リチウムからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2記載のポリアミド樹脂組成物。
  4.  脂肪酸バリウム塩(F)を構成する脂肪酸が、ラウリン酸、ステアリン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
  5.  さらにヒンダードフェノール構造を有するヒドラジン系化合物(G)0.01~5質量%を含有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
  6.  強化材(D)が、平均粒径が10~30μmであるタルクを含有することを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
  7.  請求項1~6のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物を成形してなることを特徴とする成形体。
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