JP2017031310A - ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】
弾性率が低く柔軟で、高い伸度が発現すると共に、耐熱老化性に優れ高温で連続使用することが可能なポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物を得ることを課題とする。
【解決手段】
(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体99〜51重量%、(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂1〜49重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選ばれる一種以上の基を有するシランカップリング剤0.1〜10重量部を配合してなるポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物であって、その樹脂組成物からなる成形品の断面を透過型電子顕微鏡にて観察した際、前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が連続相(海相)を、前記(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂が分散相(島相)を形成しており、その分散相(島相)の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積が全面積の4%以上であることを特徴とする。
【選択図】なし
弾性率が低く柔軟で、高い伸度が発現すると共に、耐熱老化性に優れ高温で連続使用することが可能なポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物を得ることを課題とする。
【解決手段】
(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体99〜51重量%、(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂1〜49重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選ばれる一種以上の基を有するシランカップリング剤0.1〜10重量部を配合してなるポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物であって、その樹脂組成物からなる成形品の断面を透過型電子顕微鏡にて観察した際、前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が連続相(海相)を、前記(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂が分散相(島相)を形成しており、その分散相(島相)の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積が全面積の4%以上であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、弾性率が低く柔軟でありながら、耐熱老化性に優れ、高温で連続使用することが可能なポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物に関するものである。
ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂は、柔軟性、難燃性、加工性、フッ素樹脂に比べ低比重など、優れた特性を有することから、各種電線やチューブなど特に柔軟性を必要とする押出用途として使用されている。しかし、ポリエーテルイミドなどに比べガラス転移温度が低い欠点から、自動車のエンジン周辺など、200℃近傍の高温に達する使用環境下では実質的に長期連続使用できない他、耐薬品性に劣るなどの課題があった。
一方、ポリフェニレンスルフィド(以下PPSと略すことがある)樹脂は、優れた耐熱性、耐薬品性、難燃性、電気絶縁性、耐湿熱性など、エンジニアリングプラスチックとして好適な性質を有していることから、電気・電子部品、通信機器部品、自動車部品などに幅広く利用されている。しかし、比較的堅くて脆い弱点があるため、PPS樹脂にエラストマーを配合して柔軟性を付与する改良がこれまで多数報告されているものの、十分な柔軟化には限界があった。また、エラストマーに起因してPPS樹脂本来の優れた耐熱性や耐薬品性が犠牲になる他、高温熱処理後の機械特性が著しく低下する等の新たな課題を生じてしまう欠点があった。
そこで、ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体にPPS樹脂を配合する試みがいくつか報告されている。例えば特許文献1には、ポリ(イミド−シロキサン)ブロックコポリマーとポリエーテルイミド、ポリスルホンなどのエンジニアリング熱可塑性プラスチックからなるポリマーブレンドが開示されている。特許文献2には、ポリオルガノシロキサンを共重合していないポリエーテルイミド系樹脂とポリフェニレンサルファイド系樹脂からなる相溶性が改善された樹脂組成物が報告されている。特許文献3には、ポリフェニレンスルフィド樹脂とポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体からなる樹脂組成物であって、ポリフェニレンスルフィド樹脂の配合割合がポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体に比べて多い樹脂組成物が開示されている。特許文献4には、ポリオルガノシロキサンを共重合していないポリエーテルイミド樹脂とポリフェニレンスルフィド樹脂からなり、ポリフェニレンスルフィド樹脂が数平均分散粒子径1000nm以下で分散した樹脂組成物が開示されている。
しかし、特許文献1〜4に記載された樹脂組成物では、十分な柔軟性や耐熱老化性を付与する事ができないという課題があった。
本発明は、ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体の柔軟でありながら耐熱老化性に優れる特徴を損なうこと無く、そのガラス転移温度の低さから従来は困難であった比較的高い使用環境温度でも連続使用可能なポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物を提供することを課題とする。
そこで、本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体からなる連続相中にポリフェニレンスルフィド樹脂が分散相として分散しており、球状では無く特定の楕円体もしくは回転楕円体として存在するポリフェニレンスルフィド分散相が一定量以上存在することにより、従来では困難であった柔軟性、優れた耐熱老化性と、連続使用温度の高温化を両立できることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は以下の通りである。
1.(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体99〜51重量%、(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂1〜49重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選ばれる一種以上の基を有するシランカップリング剤0.1〜10重量部を配合してなるポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物であって、その樹脂組成物からなる成形品の断面を透過型電子顕微鏡にて観察した際、前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が連続相(海相)を、前記(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂が分散相(島相)を形成しており、その分散相(島相)の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積が全面積の4%以上であることを特徴とするポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物、
2.前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が80〜60重量%であることを特徴とする1に記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物、
3.前記(c)シランカップリング剤がエポキシ基を含有することを特徴とする1〜2のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物、
4.前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と前記(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂の合計100重量部に対して、さらに(d)オレフィン系エラストマー1〜50重量部を含むことを特徴とする1〜3のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物、
5.1〜4のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物の製造方法であって、スクリュー長さLとスクリュー直径Dの比L/Dが20以上であり、かつ前記スクリュー長さLの5〜20%が切り欠き部を有する撹拌スクリューで構成された二軸押出機を用いて溶融混練する事を特徴とするポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物の製造方法、
6.1〜4のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物からなる成形品、
である。
1.(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体99〜51重量%、(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂1〜49重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選ばれる一種以上の基を有するシランカップリング剤0.1〜10重量部を配合してなるポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物であって、その樹脂組成物からなる成形品の断面を透過型電子顕微鏡にて観察した際、前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が連続相(海相)を、前記(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂が分散相(島相)を形成しており、その分散相(島相)の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積が全面積の4%以上であることを特徴とするポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物、
2.前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が80〜60重量%であることを特徴とする1に記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物、
3.前記(c)シランカップリング剤がエポキシ基を含有することを特徴とする1〜2のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物、
4.前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と前記(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂の合計100重量部に対して、さらに(d)オレフィン系エラストマー1〜50重量部を含むことを特徴とする1〜3のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物、
5.1〜4のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物の製造方法であって、スクリュー長さLとスクリュー直径Dの比L/Dが20以上であり、かつ前記スクリュー長さLの5〜20%が切り欠き部を有する撹拌スクリューで構成された二軸押出機を用いて溶融混練する事を特徴とするポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物の製造方法、
6.1〜4のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物からなる成形品、
である。
本発明によれば、弾性率が低く柔軟でありながら、耐熱老化性に優れると共に、従来よりも高温で連続使用することが可能なポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物が得られる。これら特性は、200℃前後までの高温に達する自動車エンジン廻りの各種部品などへの展開を可能にするものである。
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体
本発明で使用するポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体は、ポリエーテルイミドの繰り返し単位と、ポリシロキサンの繰り返し単位とからなる通常公知の共重合体が挙げられる。好ましくは、以下構造式(化1)で示される繰り返し単位および以下構造式(化6)で示される繰り返し単位からなる。
本発明で使用するポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体は、ポリエーテルイミドの繰り返し単位と、ポリシロキサンの繰り返し単位とからなる通常公知の共重合体が挙げられる。好ましくは、以下構造式(化1)で示される繰り返し単位および以下構造式(化6)で示される繰り返し単位からなる。
なお、上記構造式(化1、2)中のTは、−O−または−O−Z−O−であり、2価の結合手は、3,3’−、3,4’−、4,3’−、4,4’−位にあり、Zは以下構造式(化3)で示される2価の基からなる群および以下構造式(化4)で示される2価の基からなる群より選択される。
上記構造式(化4)中のXは、C1−5のアルキレン基またはそのハロゲン化誘導体、−CO−、−SO2−、−O−、−S−からなる群から選択される。
上記構造式(化1、化2)中のRは、6〜20個の炭素原子を有する芳香族炭化水素基およびそのハロゲン化誘導体、2〜20個の炭素原子を有するアルキレン基、3〜20個の炭素原子を有するシクロアルキレン基ならびに以下構造式(化5)で示される基からなる群より選択される2価の有機基である。ここで、QはC1−5のアルキレン基またはそのハロゲン化誘導体、−CO−、−SO2−、−O−、−S−からなる群より選択される。
上記構造式(化2)中のmおよびnはそれぞれ1〜10の整数であり、gは1〜40の整数である。
また、特に好ましくは、上記構造式(化1、2)の構造にさらに以下構造式(化6)で示される繰り返し単位を含有する。
なお、上記構造式(化6)中のMは、以下構造式(化7)で示される群より選択され(式中のBは−S−または−CO−)、R’は上記で定義したRと同様であるか、以下構造式(化8)で示される2価の基である(式中のmおよびnはそれぞれ1〜10の整数であり、gは1〜40の整数である)。
上記したポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体の製造方法としては、以下構造式(化9)で示される芳香族ビス(エーテル無水物)と、以下構造式(化10)で示される有機ジアミンとからポリエーテルイミドを製造する公知の方法において、上記構造式(化10)の有機ジアミンの一部または全てを以下構造式(化11)で示されるアミン末端オルガノシロキサンで置き換えることにより製造される。
なお、上記構造式(化9)中のT、構造式(化10)中のR、構造式(化11)中のn、m、gは上記で定義したものと同様である。
本発明で使用するポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体のいずれでも良いが、中でもブロック共重合体が柔軟で優れた靱性を発現する上で好ましい。ポリ(エーテルイミド−シロキサン)ブロック共重合体としては、以下構造式(化10)に代表される化学構造が例示できる。
ここで、上記構造式(化12)中のaは1〜10000の整数、nは1〜50の整数、mは2〜40の整数、R1は4価の芳香族基であって以下構造式(化13)から選択される。
上記式(化13)中のTは、C1−5のアルキレン基またはそのハロゲン化誘導体、−CO−、−SO2−、−O−、−S−、および−O−Z−O−の2価の基から選択される。なお、Zは前記と同様である。
R2は前記したRと同様である。
R3およびR4はそれぞれ独自にC1−8のアルキル基、そのハロゲン置換またはニトリル置換誘導体およびC6−13のアリール基から選択される。
上記したポリ(エーテルイミド−シロキサン)ブロック共重合体の製造方法としては、以下構造式(化14)の水酸基末端ポリイミドオリゴマーを以下構造式(化15)のシロキサンオリゴマーとエーテル化条件下で反応させる公知の方法が例示できる。
但し、n、m、R1〜R4は、前記の定義の通りである。また、上記構造式(化15)中のxは、上記構造式(化14)の水酸基末端ポリエーテルイミドオリゴマー中の水酸基との反応により置換されてエーテル結合を形成することの出来るハロゲン、ジアルキルアミノ基、アシル基、アルコキシ基、水素原子である。
その他、ポリ(エーテルイミド−シロキサン)ブロック共重合体の製造方法としては、芳香族ビス(エーテル無水物)と、有機ジアミンとからポリエーテルイミドを製造する公知の方法において、反応剤を逐次的に添加することによっても勿論合成可能である。
本発明で使用するポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体のガラス転移温度について、特に制限はないが、耐熱性と柔軟性の観点から、140℃以上220℃以下で有ることが好ましく、150℃以上210℃以下であることがより好ましく、160℃以上200℃以下で有ることがさらに好ましい。
(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂
本発明で用いられる(b)PPS樹脂は、下記構造式で示される繰り返し単位を有する重合体であり、
本発明で用いられる(b)PPS樹脂は、下記構造式で示される繰り返し単位を有する重合体であり、
耐熱性の観点からは上記構造式で示される繰り返し単位を含む重合体を70モル%以上、更には90モル%以上含む重合体が好ましい。また(b)PPS樹脂はその繰り返し単位の30モル%未満程度が、下記の構造を有する繰り返し単位等で構成されていてもよい。
かかる構造を一部有するPPS共重合体は、融点が低くなるため、このような樹脂組成物は成形性の点で有利となる。
本発明で用いられる(b)PPS樹脂の溶融粘度に特に制限はないが、より優れた靱性を得る意味からその溶融粘度は高い方が好ましい。例えば30Pa・sを越える範囲が好ましく、50Pa・s以上がより好ましく、100Pa・s以上がさらに好ましい。上限については溶融流動性保持の点から600Pa・s以下であることが好ましい。
なお、本発明における溶融粘度は、310℃、剪断速度1000/sの条件下、東洋精機製キャピログラフを用いて測定した値である。
以下に、本発明に用いる(b)PPS樹脂の製造方法について説明するが、上記構造の(b)PPS樹脂が得られれば下記方法に限定されるものではない。
まず、製造方法において使用するポリハロゲン芳香族化合物、スルフィド化剤、重合溶媒、分子量調節剤、重合助剤および重合安定剤の内容について説明する。
[ポリハロゲン化芳香族化合物]
ポリハロゲン化芳香族化合物とは、1分子中にハロゲン原子を2個以上有する化合物をいう。具体例としては、p−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、1,3,5−トリクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼン、1,2,4,5−テトラクロロベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、2,5−ジクロロトルエン、2,5−ジクロロ-p-キシレン、1,4−ジブロモベンゼン、1,4−ジヨードベンゼン、1−メトキシ−2,5−ジクロロベンゼンなどのポリハロゲン化芳香族化合物が挙げられ、好ましくはp−ジクロロベンゼンが用いられる。また、異なる2種以上のポリハロゲン化芳香族化合物を組み合わせて共重合体とすることも可能であるが、p−ジハロゲン化芳香族化合物を主要成分とすることが好ましい。
ポリハロゲン化芳香族化合物とは、1分子中にハロゲン原子を2個以上有する化合物をいう。具体例としては、p−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、1,3,5−トリクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼン、1,2,4,5−テトラクロロベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、2,5−ジクロロトルエン、2,5−ジクロロ-p-キシレン、1,4−ジブロモベンゼン、1,4−ジヨードベンゼン、1−メトキシ−2,5−ジクロロベンゼンなどのポリハロゲン化芳香族化合物が挙げられ、好ましくはp−ジクロロベンゼンが用いられる。また、異なる2種以上のポリハロゲン化芳香族化合物を組み合わせて共重合体とすることも可能であるが、p−ジハロゲン化芳香族化合物を主要成分とすることが好ましい。
ポリハロゲン化芳香族化合物の使用量は、加工に適した粘度の(b)PPS樹脂を得る点から、スルフィド化剤1モル当たり0.9から2.0モル、好ましくは0.95から1.5モル、更に好ましくは1.005から1.2モルの範囲が例示できる。
[スルフィド化剤]
スルフィド化剤としては、アルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、および硫化水素が挙げられる。
スルフィド化剤としては、アルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、および硫化水素が挙げられる。
アルカリ金属硫化物の具体例としては、例えば硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができ、なかでも硫化ナトリウムが好ましく用いられる。これらのアルカリ金属硫化物は、水和物または水性混合物として、あるいは無水物の形で用いることができる。
アルカリ金属水硫化物の具体例としては、例えば水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化リチウム、水硫化ルビジウム、水硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができ、なかでも水硫化ナトリウムが好ましく用いられる。これらのアルカリ金属水硫化物は、水和物または水性混合物として、あるいは無水物の形で用いることができる。
また、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物から、反応系においてin situで調製されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物からアルカリ金属硫化物を調整し、これを重合槽に移して用いることができる。
あるいは、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素から反応系においてin situで調製されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素からアルカリ金属硫化物を調整し、これを重合槽に移して用いることができる。
仕込みスルフィド化剤の量は、脱水操作などにより重合反応開始前にスルフィド化剤の一部損失が生じる場合には、実際の仕込み量から当該損失分を差し引いた残存量を意味するものとする。
なお、スルフィド化剤と共に、アルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物を併用することも可能である。アルカリ金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を好ましいものとして挙げることができ、アルカリ土類金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムなどが挙げられ、なかでも水酸化ナトリウムが好ましく用いられる。
スルフィド化剤として、アルカリ金属水硫化物を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましいが、この使用量はアルカリ金属水硫化物1モルに対し0.95から1.20モル、好ましくは1.00から1.15モル、更に好ましくは1.005から1.100モルの範囲が例示できる。
[重合溶媒]
重合溶媒としては有機極性溶媒を用いるのが好ましい。具体例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドンなどのN−アルキルピロリドン類、N−メチル−ε−カプロラクタムなどのカプロラクタム類、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホキシドなどに代表されるアプロチック有機溶媒、およびこれらの混合物などが挙げられ、これらはいずれも反応の安定性が高いために好ましく使用される。これらのなかでも、特にN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと略記することもある)が好ましく用いられる。
重合溶媒としては有機極性溶媒を用いるのが好ましい。具体例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドンなどのN−アルキルピロリドン類、N−メチル−ε−カプロラクタムなどのカプロラクタム類、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホキシドなどに代表されるアプロチック有機溶媒、およびこれらの混合物などが挙げられ、これらはいずれも反応の安定性が高いために好ましく使用される。これらのなかでも、特にN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと略記することもある)が好ましく用いられる。
有機極性溶媒の使用量は、スルフィド化剤1モル当たり2.0モルから10モル、好ましくは2.25から6.0モル、より好ましくは2.5から5.5モルの範囲が選ばれる。
[分子量調節剤]
生成する(b)PPS樹脂の末端を形成させるか、あるいは重合反応や分子量を調節するなどのために、モノハロゲン化合物(必ずしも芳香族化合物でなくともよい)を、上記ポリハロゲン化芳香族化合物と併用することができる。
生成する(b)PPS樹脂の末端を形成させるか、あるいは重合反応や分子量を調節するなどのために、モノハロゲン化合物(必ずしも芳香族化合物でなくともよい)を、上記ポリハロゲン化芳香族化合物と併用することができる。
[重合助剤]
比較的高重合度の(b)PPS樹脂をより短時間で得るために重合助剤を用いることも好ましい態様の一つである。ここで重合助剤とは得られる(b)PPS樹脂の粘度を増大させる作用を有する物質を意味する。このような重合助剤の具体例としては、例えば有機カルボン酸塩、水、アルカリ金属塩化物、有機スルホン酸塩、硫酸アルカリ金属塩、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属リン酸塩およびアルカリ土類金属リン酸塩などが挙げられる。これらは単独であっても、また2種以上を同時に用いることもできる。なかでも、有機カルボン酸塩、水、およびアルカリ金属塩化物が好ましく、さらに有機カルボン酸塩としてはアルカリ金属カルボン酸塩が、アルカリ金属塩化物としては塩化リチウムが好ましい。
比較的高重合度の(b)PPS樹脂をより短時間で得るために重合助剤を用いることも好ましい態様の一つである。ここで重合助剤とは得られる(b)PPS樹脂の粘度を増大させる作用を有する物質を意味する。このような重合助剤の具体例としては、例えば有機カルボン酸塩、水、アルカリ金属塩化物、有機スルホン酸塩、硫酸アルカリ金属塩、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属リン酸塩およびアルカリ土類金属リン酸塩などが挙げられる。これらは単独であっても、また2種以上を同時に用いることもできる。なかでも、有機カルボン酸塩、水、およびアルカリ金属塩化物が好ましく、さらに有機カルボン酸塩としてはアルカリ金属カルボン酸塩が、アルカリ金属塩化物としては塩化リチウムが好ましい。
上記アルカリ金属カルボン酸塩とは、一般式R(COOM)n(式中、Rは、炭素数1〜20を有するアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基またはアリールアルキル基である。Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムから選ばれるアルカリ金属である。nは1〜3の整数である。)で表される化合物である。アルカリ金属カルボン酸塩は、水和物、無水物または水溶液としても用いることができる。アルカリ金属カルボン酸塩の具体例としては、例えば、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウム、吉草酸リチウム、安息香酸ナトリウム、フェニル酢酸ナトリウム、p−トルイル酸カリウム、およびそれらの混合物などを挙げることができる。
アルカリ金属カルボン酸塩は、有機酸と、水酸化アルカリ金属、炭酸アルカリ金属塩および重炭酸アルカリ金属塩よりなる群から選ばれる一種以上の化合物とを、ほぼ等化学当量ずつ添加して反応させることにより形成させてもよい。上記アルカリ金属カルボン酸塩の中で、リチウム塩は反応系への溶解性が高く助剤効果が大きいが高価であり、カリウム、ルビジウムおよびセシウム塩は反応系への溶解性が不十分であると思われるため、安価で、重合系への適度な溶解性を有する酢酸ナトリウムが最も好ましく用いられる。
これらアルカリ金属カルボン酸塩を重合助剤として用いる場合の使用量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モルに対し、通常0.01モル〜2モルの範囲であり、より高い重合度を得る意味においては0.1〜0.6モルの範囲が好ましく、0.2〜0.5モルの範囲がより好ましい。
また水を重合助剤として用いる場合の添加量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モルに対し、通常0.3モル〜15モルの範囲であり、より高い重合度を得る意味においては0.6〜10モルの範囲が好ましく、1〜5モルの範囲がより好ましい。
これら重合助剤は2種以上を併用することももちろん可能であり、例えばアルカリ金属カルボン酸塩と水を併用すると、それぞれより少量で高分子量化が可能となる。
これら重合助剤の添加時期には特に指定はなく、後述する前工程時、重合開始時、重合途中のいずれの時点で添加してもよく、また複数回に分けて添加してもよいが、重合助剤としてアルカリ金属カルボン酸塩を用いる場合は前工程開始時或いは重合開始時に同時に添加することが、添加が容易である点からより好ましい。また水を重合助剤として用いる場合は、ポリハロゲン化芳香族化合物を仕込んだ後、重合反応途中で添加することが効果的である。
[重合安定剤]
重合反応系を安定化し、副反応を防止するために、重合安定剤を用いることもできる。重合安定剤は、重合反応系の安定化に寄与し、望ましくない副反応を抑制する。副反応の一つの目安としては、チオフェノールの生成が挙げられ、重合安定剤の添加によりチオフェノールの生成を抑えることができる。重合安定剤の具体例としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物、およびアルカリ土類金属炭酸塩などの化合物が挙げられる。そのなかでも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物が好ましい。上述のアルカリ金属カルボン酸塩も重合安定剤として作用するので、重合安定剤の一つに入る。また、スルフィド化剤としてアルカリ金属水硫化物を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましいことを前述したが、ここでスルフィド化剤に対して過剰となるアルカリ金属水酸化物も重合安定剤となり得る。
重合反応系を安定化し、副反応を防止するために、重合安定剤を用いることもできる。重合安定剤は、重合反応系の安定化に寄与し、望ましくない副反応を抑制する。副反応の一つの目安としては、チオフェノールの生成が挙げられ、重合安定剤の添加によりチオフェノールの生成を抑えることができる。重合安定剤の具体例としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物、およびアルカリ土類金属炭酸塩などの化合物が挙げられる。そのなかでも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物が好ましい。上述のアルカリ金属カルボン酸塩も重合安定剤として作用するので、重合安定剤の一つに入る。また、スルフィド化剤としてアルカリ金属水硫化物を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましいことを前述したが、ここでスルフィド化剤に対して過剰となるアルカリ金属水酸化物も重合安定剤となり得る。
これら重合安定剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。重合安定剤は、仕込みアルカリ金属硫化物1モルに対して、通常0.02〜0.2モル、好ましくは0.03〜0.1モル、より好ましくは0.04〜0.09モルの割合で使用することが好ましい。この割合が少ないと安定化効果が不十分であり、逆に多すぎても経済的に不利益であったり、ポリマー収率が低下する傾向となる。
重合安定剤の添加時期には特に指定はなく、後述する前工程時、重合開始時、重合途中のいずれの時点で添加してもよく、また複数回に分けて添加してもよいが、前工程開始時或いは重合開始時に同時に添加することが容易である点からより好ましい。
次に、本発明に用いる(b)PPS樹脂の好ましい製造方法について、前工程、重合反応工程、回収工程、および後処理工程と、順を追って具体的に説明するが、勿論この方法に限定されるものではない。
[前工程]
(b)PPS樹脂の製造方法において、スルフィド化剤は通常水和物の形で使用されるが、ポリハロゲン化芳香族化合物を添加する前に、有機極性溶媒とスルフィド化剤を含む混合物を昇温し、過剰量の水を系外に除去することが好ましい。
(b)PPS樹脂の製造方法において、スルフィド化剤は通常水和物の形で使用されるが、ポリハロゲン化芳香族化合物を添加する前に、有機極性溶媒とスルフィド化剤を含む混合物を昇温し、過剰量の水を系外に除去することが好ましい。
また、上述したように、スルフィド化剤として、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物から、反応系においてin situで、あるいは重合槽とは別の槽で調製されるスルフィド化剤も用いることができる。この方法には特に制限はないが、望ましくは不活性ガス雰囲気下、常温〜150℃、好ましくは常温から100℃の温度範囲で、有機極性溶媒にアルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物を加え、常圧または減圧下、少なくとも150℃以上、好ましくは180〜260℃まで昇温し、水分を留去させる方法が挙げられる。この段階で重合助剤を加えてもよい。また、水分の留去を促進するために、トルエンなどを加えて反応を行ってもよい。
重合反応における、重合系内の水分量は、仕込みスルフィド化剤1モル当たり0.3〜10.0モルであることが好ましい。ここで重合系内の水分量とは重合系に仕込まれた水分量から重合系外に除去された水分量を差し引いた量である。また、仕込まれる水は、水、水溶液、結晶水などのいずれの形態であってもよい。
[重合反応工程]
有機極性溶媒中でスルフィド化剤とポリハロゲン化芳香族化合物とを200℃以上290℃未満の温度範囲内で反応させることにより(b)PPS樹脂を製造する。
有機極性溶媒中でスルフィド化剤とポリハロゲン化芳香族化合物とを200℃以上290℃未満の温度範囲内で反応させることにより(b)PPS樹脂を製造する。
重合反応工程を開始するに際しては、望ましくは不活性ガス雰囲気下、常温〜240℃、好ましくは100〜230℃の温度範囲で、有機極性溶媒とスルフィド化剤とポリハロゲン化芳香族化合物を混合する。この段階で重合助剤を加えてもよい。これらの原料の仕込み順序は、順不同であってもよく、同時であってもさしつかえない。
かかる混合物を通常200℃〜290℃の範囲に昇温する。昇温速度に特に制限はないが、通常0.01〜5℃/分の速度が選択され、0.1〜3℃/分の範囲がより好ましい。
一般に、最終的には250〜290℃の温度まで昇温し、その温度で通常0.25〜50時間、好ましくは0.5〜20時間反応させる。
最終温度に到達させる前の段階で、例えば200℃〜260℃で一定時間反応させた後、270〜290℃に昇温する方法は、より高い重合度を得る上で有効である。この際、200℃〜260℃での反応時間としては、通常0.25時間から20時間の範囲が選択され、好ましくは0.25〜10時間の範囲が選ばれる。
なお、より高重合度のポリマーを得るためには、複数段階で重合を行うことが有効である場合がある。複数段階で重合を行う際は、245℃における系内のポリハロゲン化芳香族化合物の転化率が、40モル%以上、好ましくは60モル%に達した時点であることが有効である。
なお、ポリハロゲン化芳香族化合物(ここではPHAと略記)の転化率は、以下の式で算出した値である。PHA残存量は、通常、ガスクロマトグラフ法によって求めることができる。
(A)ポリハロゲン化芳香族化合物をアルカリ金属硫化物に対しモル比で過剰に添加した場合
転化率=〔PHA仕込み量(モル)−PHA残存量(モル)〕/〔PHA仕込み量(モル)−PHA過剰量(モル)〕
(B)上記(A)以外の場合
転化率=〔PHA仕込み量(モル)−PHA残存量(モル)〕/〔PHA仕込み量(モル)〕
(A)ポリハロゲン化芳香族化合物をアルカリ金属硫化物に対しモル比で過剰に添加した場合
転化率=〔PHA仕込み量(モル)−PHA残存量(モル)〕/〔PHA仕込み量(モル)−PHA過剰量(モル)〕
(B)上記(A)以外の場合
転化率=〔PHA仕込み量(モル)−PHA残存量(モル)〕/〔PHA仕込み量(モル)〕
[回収工程]
(b)PPS樹脂の製造方法においては、重合終了後に、重合体、溶媒などを含む重合反応物から固形物を回収する。回収方法については、公知の如何なる方法を採用しても良い。
(b)PPS樹脂の製造方法においては、重合終了後に、重合体、溶媒などを含む重合反応物から固形物を回収する。回収方法については、公知の如何なる方法を採用しても良い。
例えば、重合反応終了後、徐冷して粒子状のポリマーを回収する方法を用いても良い。この際の徐冷速度には特に制限は無いが、通常0.1℃/分〜3℃/分程度である。徐冷工程の全行程において同一速度で徐冷する必要はなく、ポリマー粒子が結晶化析出するまでは0.1〜1℃/分、その後1℃/分以上の速度で徐冷する方法などを採用しても良い。
また上記の回収を急冷条件下に行うことも好ましい方法の一つであり、この回収方法の好ましい一つの方法としてはフラッシュ法が挙げられる。フラッシュ法とは、重合反応物を高温高圧(通常250℃以上、8kg/cm2以上)の状態から常圧もしくは減圧の雰囲気中へフラッシュさせ、溶媒回収と同時に重合体を粉末状にして回収する方法であり、ここでいうフラッシュとは、重合反応物をノズルから噴出させることを意味する。フラッシュさせる雰囲気は、具体的には例えば常圧中の窒素または水蒸気が挙げられ、その温度は通常150℃〜250℃の範囲が選ばれる。
[後処理工程]
(b)PPS樹脂は、上記重合、回収工程を経て生成した後、酸処理、熱水処理、有機溶媒による洗浄、アルカリ金属やアルカリ土類金属処理を施されたものであってもよい。
(b)PPS樹脂は、上記重合、回収工程を経て生成した後、酸処理、熱水処理、有機溶媒による洗浄、アルカリ金属やアルカリ土類金属処理を施されたものであってもよい。
酸処理を行う場合は次のとおりである。(b)PPS樹脂の酸処理に用いる酸は、(b)PPS樹脂を分解する作用を有しないものであれば特に制限はなく、酢酸、塩酸、硫酸、リン酸、珪酸、炭酸およびプロピル酸などが挙げられ、なかでも酢酸および塩酸がより好ましく用いられるが、硝酸のような(b)PPS樹脂を分解、劣化させるものは好ましくない。
酸処理の方法は、酸または酸の水溶液に(b)PPS樹脂を浸漬せしめるなどの方法があり必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。例えば、酢酸を用いる場合、PH4の水溶液を80〜200℃に加熱した中にPPS樹脂粉末を浸漬し、30分間撹拌することにより十分な効果が得られる。処理後のPHは4以上例えばPH4〜8程度となっても良い。酸処理を施された(b)PPS樹脂は残留している酸または塩などを除去するため、水または温水で数回洗浄することが好ましい。洗浄に用いる水は、酸処理による(b)PPS樹脂の好ましい化学的変性の効果を損なわない意味で、蒸留水、脱イオン水であることが好ましい。
熱水処理を行う場合は次のとおりである。(b)PPS樹脂を熱水処理するにあたり、熱水の温度を100℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは150℃以上、特に好ましくは170℃以上とすることが好ましい。100℃未満では(b)PPS樹脂の好ましい化学的変性の効果が小さいため好ましくない。
熱水洗浄による(b)PPS樹脂の好ましい化学的変性の効果を発現するため、使用する水は蒸留水あるいは脱イオン水であることが好ましい。熱水処理の操作に特に制限は無く、所定量の水に所定量の(b)PPS樹脂を投入し、圧力容器内で加熱、撹拌する方法、連続的に熱水処理を施す方法などにより行われる。(b)PPS樹脂と水との割合は、水の多い方が好ましいが、通常、水1リットルに対し、(b)PPS樹脂200g以下の浴比が選ばれる。
また、処理の雰囲気は、末端基の分解が好ましくないので、これを回避するため不活性雰囲気下とすることが望ましい。さらに、この熱水処理操作を終えた(b)PPS樹脂は、残留している成分を除去するため温水で数回洗浄するのが好ましい。
有機溶媒で洗浄する場合は次のとおりである。(b)PPS樹脂の洗浄に用いる有機溶媒は、(b)PPS樹脂を分解する作用などを有しないものであれば特に制限はなく、例えばN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ヘキサメチルホスホラスアミド、ピペラジノン類などの含窒素極性溶媒、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホランなどのスルホキシド・スルホン系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトフェノンなどのケトン系溶媒、ジメチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、クロロホルム、塩化メチレン、トリクロロエチレン、2塩化エチレン、パークロルエチレン、モノクロルエタン、ジクロルエタン、テトラクロルエタン、パークロルエタン、クロルベンゼンなどのハロゲン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、フェノール、クレゾール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのアルコール・フェノール系溶媒およびベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。これらの有機溶媒のうちでも、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、ジメチルホルムアミドおよびクロロホルムなどの使用が特に好ましい。また、これらの有機溶媒は、1種類または2種類以上の混合で使用される。
有機溶媒による洗浄の方法としては、有機溶媒中に(b)PPS樹脂を浸漬せしめるなどの方法があり、必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。有機溶媒で(b)PPS樹脂を洗浄する際の洗浄温度については特に制限はなく、常温〜300℃程度の任意の温度が選択できる。洗浄温度が高くなる程洗浄効率が高くなる傾向があるが、通常は常温〜150℃の洗浄温度で十分効果が得られる。圧力容器中で、有機溶媒の沸点以上の温度で加圧下に洗浄することも可能である。また、洗浄時間についても特に制限はない。洗浄条件にもよるが、バッチ式洗浄の場合、通常5分間以上洗浄することにより十分な効果が得られる。また連続式で洗浄することも可能である。
アルカリ金属、アルカリ土類金属処理する方法としては、上記前工程の前、前工程中、前工程後にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法、重合行程前、重合行程中、重合行程後に重合釜内にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法、あるいは上記洗浄工程の最初、中間、最後の段階でアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法などが挙げられる。中でも最も容易な方法としては、有機溶剤洗浄や、温水または熱水洗浄で残留オリゴマーや残留塩を除いた後にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属は、酢酸塩、水酸化物、炭酸塩などのアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンの形でPPS中に導入するのが好ましい。また過剰のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩は温水洗浄などにより取り除く方が好ましい。上記アルカリ金属、アルカリ土類金属導入の際のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン濃度としてはPPS1gに対して0.001mmol以上が好ましく、0.01mmol以上がより好ましい。温度としては、50℃以上が好ましく、75℃以上がより好ましく、90℃以上が特に好ましい。上限温度は特にないが、操作性の観点から通常280℃以下が好ましい。浴比(乾燥PPS重量に対する洗浄液重量)としては0.5以上が好ましく、3以上がより好ましく、5以上が更に好ましい。
本発明においては、靱性、耐熱老化性に優れたポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物を得る観点から、有機溶媒洗浄と80℃程度の温水または前記した熱水洗浄を数回繰り返すことにより残留オリゴマーや残留塩を除いた後、酸処理もしくはアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩で処理する方法が好ましく、特にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩で処理する方法が更に好ましい。
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物は、極めて柔軟で高い靱性に優れると共に、高温条件下で長時間晒された後も、高い機械特性が保持される。かかる特性を発現するためには、(b)PPS樹脂中に含まれるアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属分の合計が200ppm以上であることが好ましく、より好ましくは500ppm以上であり、更には700ppm以上であることが好ましい。
アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の合計含有量が200ppmを下回る量である場合、耐熱安定性の向上効果が不十分となり好ましくない。アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の合計含有量の上限に制限はないが、耐湿熱性や電気絶縁性を損なわない観点から、3000ppm以下が好ましく、2000ppm以下が更に好ましい。なお、ここで言うアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の合計含有量は、PPS樹脂を灰化した灰分の水溶液を試料とし、原子吸光法により測定した値である。
その他、(b)PPS樹脂は、重合終了後に酸素雰囲気下においての加熱および過酸化物などの架橋剤を添加しての加熱による熱酸化架橋処理により高分子量化して用いることも可能である。
熱酸化架橋による高分子量化を目的として乾式熱処理する場合には、その温度は160〜260℃が好ましく、170〜250℃の範囲がより好ましい。また、酸素濃度は5体積%以上、更には8体積%以上とすることが望ましい。酸素濃度の上限には特に制限はないが、50体積%程度が限界である。処理時間は、0.5〜100時間が好ましく、1〜50時間がより好ましく、2〜25時間がさらに好ましい。加熱処理の装置は通常の熱風乾燥機でもまた回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率よく、しかもより均一に処理する場合は、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いるのがより好ましい。
また、熱酸化架橋を抑制し、揮発分除去を目的として乾式熱処理を行うことも可能である。その温度は130〜250℃が好ましく、160〜250℃の範囲がより好ましい。また、この場合の酸素濃度は5体積%未満、更には2体積%未満とすることが望ましい。処理時間は、0.5〜50時間が好ましく、1〜20時間がより好ましく、1〜10時間がさらに好ましい。加熱処理の装置は通常の熱風乾燥機でもまた回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率よく、しかもより均一に処理する場合は、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いるのがより好ましい。
但し、本発明の(b)PPS樹脂は、優れた靱性を発現する観点から、熱酸化架橋処理による高分子量化を行わない実質的に直鎖状のPPS樹脂であるか、軽度に酸化架橋処理した半架橋状のPPS樹脂であることが好ましい。その一方で、熱酸化架橋処理を施したPPS樹脂は、クリープ歪みを小さく抑制する観点からは好適であり、適宜、直線状のPPS樹脂と混合して使用することも可能である。また、本発明では、溶融粘度の異なる複数の(b)PPS樹脂を混合して使用しても良い。
(c)エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選ばれる一種以上の基を有するシランカップリング剤
本発明では、高靱性かつ耐熱老化性が飛躍的に向上したポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物を得るべく、(c)エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選ばれる一種以上の基を有するシランカップリング剤を、相溶化剤として添加することが必要である。但し、ここで言う相溶化剤には、後述する反応性官能基を含有した(d)オレフィン系エラストマーを含まない。
本発明では、高靱性かつ耐熱老化性が飛躍的に向上したポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物を得るべく、(c)エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選ばれる一種以上の基を有するシランカップリング剤を、相溶化剤として添加することが必要である。但し、ここで言う相溶化剤には、後述する反応性官能基を含有した(d)オレフィン系エラストマーを含まない。
エポキシ基を有するシランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシ基含有アルコキシシラン化合物などが例示できる。
アミノ基を有するシランカップリング剤としては、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどが例示できる。
イソシアネート基を有するシランカップリング剤としては、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルエチルジメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルエチルジエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリクロロシランなどを例示することができる。
中でも優れた靱性と耐熱老化性を達成する上で、イソシアネート基またはエポキシ基を有するシランカップリング剤であることが好ましく、さらにはエポキシ基を有するシランカップリング剤であることが、高伸度化の点でより好ましい。
(d)オレフィン系エラストマー
本発明で用いられる(d)オレフィン系エラストマーは、オレフィン重合体もしくはオレフィン共重合体のどちらであっても良い。
本発明で用いられる(d)オレフィン系エラストマーは、オレフィン重合体もしくはオレフィン共重合体のどちらであっても良い。
オレフィン重合体もしくは共重合体の例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4ジメチル−1−ヘキセン、4,4ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、9−メチル−1−デセン、11−メチル−1−ドデセン、12−エチル−1−テトラデセンなどのα−オレフィン単独または2種以上を重合して得られる重合体、α−オレフィンとアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのα、β−不飽和カルボン酸およびそのアルキルエステルとの共重合体などが挙げられ、中でも、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとを共重合して得られるエチレン/α−オレフィン共重合体が、優れた柔軟性と高い靱性を付与する点で好ましい。
炭素数3〜20のα−オレフィンの具体例としては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、9−メチル−1−デセン、11−メチル−1−ドデセン、12−エチル−1−テトラデセンおよびこれらの組み合わせが挙げられる。これらα−オレフィンの中でも炭素数4から12であるα−オレフィンを用いた共重合体がよりいっそう好ましい。
炭素数3〜20のα−オレフィンの具体例としては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、9−メチル−1−デセン、11−メチル−1−ドデセン、12−エチル−1−テトラデセンおよびこれらの組み合わせが挙げられる。これらα−オレフィンの中でも炭素数4から12であるα−オレフィンを用いた共重合体がよりいっそう好ましい。
その他、反応性の官能基を含有するオレフィンの重合体もしくは共重合体も挙げられる。
例えば、エポキシ基を含有するオレフィンとしては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、エタクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、シトラコン酸グリシジルなどが、カルボキシル基およびその塩、酸無水物基を含有するオレフィンの例としては、無水マレイン酸、無水フマル酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、エンドビシクロ−(2,2,1)−5−ヘプテン−2,3−ジカルボン酸無水物などが挙げられる。
これらのエポキシ基、カルボキシル基、酸無水物基などを含有する単量体成分を導入する場合の方法としては、重合時に共重合せしめたり、オレフィン重合体もしくはオレフィン共重合体にラジカル開始剤を用いてグラフト導入するなどの方法を用いることができる。
エポキシ基、カルボキシル基、酸無水物基を含有する単量体成分を導入した場合、その導入量は、オレフィン系樹脂全体に対して0.001〜40モル%、好ましくは0.01〜35モル%の範囲内であるのが好ましい。
本発明で特に有用なエポキシ基を含有するオレフィン系共重合体としては、α−オレフィンとα,β−不飽和カルボン酸のグリシジルエステルを必須共重合成分とするオレフィン共重合体が挙げられる。上記α−オレフィンとしては、エチレンが好ましく挙げられる。また、これら共重合体にはさらに、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのα,β−不飽和カルボン酸およびそのアルキルエステル等を共重合することも可能である。
本発明においては、α,β−不飽和カルボン酸のグリシジルエステル1〜30重量%を必須共重合成分とするオレフィン共重合体が好ましく、α,β−不飽和カルボン酸のグリシジルエステル5〜25重量%を必須共重合成分とするオレフィン共重合体がより好ましく、α,β−不飽和カルボン酸のグリシジルエステル15〜20重量%を必須共重合成分とするオレフィン共重合体が柔軟性とゲル化抑制の観点から更に好ましい。
上記α,β−不飽和カルボン酸のグリシジルエステルは、
(Rは水素原子または低級アルキル基を示す)で示される化合物であり、具体的にはアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルおよびエタクリル酸グリシジルなどが挙げられるが、中でもメタクリル酸グリシジルが好ましく使用される。α−オレフィンとα,β−不飽和カルボン酸のグリシジルエステルを必須共重合成分とするオレフィン共重合体の具体例としては、エチレン/プロピレン−g−メタクリル酸グリシジル共重合体(”g”はグラフトを表す、以下同じ)、エチレン/ブテン−1−g−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン/アクリル酸グリシジル共重合体、エチレン/メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン/アクリル酸メチル/メタクリル酸グリシジル共重合体およびエチレン/メタクリル酸メチル/メタクリル酸グリシジル共重合体が挙げられる。中でも、エチレン/メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン/アクリル酸メチル/メタクリル酸グリシジル共重合体およびエチレン/メタクリル酸メチル/メタクリル酸グリシジル共重合体から選ばれた共重合体が好ましく用いられる。
更に具体的には、住友化学製“ボンドファースト”E(エチレン:グリシジルメタクリレート=88重量%:12重量%)、“ボンドファースト”2C(エチレン:グリシジルメタクリレート=94重量%:6重量%)、“ボンドファースト”7L(エチレン:グリシジルメタクリレート:メチルアクリレート=70重量%:3重量%:27重量%)、“ボンドファースト”7M(エチレン:グリシジルメタクリレート:メチルアクリレート=67重量%:6重量%:27重量%)、ボンドファースト”CG5001(エチレン:グリシジルメタクリレート=81重量%:19重量%)、アルケマ製“LOTADER”AX8900(エチレン:グリシジルメタクリレート:メチルアクリレート=68重量%:8重量%:24重量%)などが例示できる。
本発明で特に有用なカルボキシル基、酸無水物基を含有するオレフィン系共重合体としては、炭素数6〜12のα−オレフィンを用いたエチレン・α−オレフィン共重合体に、カルボキシル基、酸無水物基が導入されたものが好ましく、中でもエチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・プロピレン共重合体にカルボキシル基、酸無水物基が導入されたものがより好ましい。
反応性官能基を有しないオレフィン(共)重合体と、反応性官能基を有するオレフィン(共)重合体を併用する際、優れた引張破断伸度を発現する観点からは、反応性官能基を有するオレフィン(共)重合体の配合割合を相対的に大きくすることが好ましい。具体的に、反応性官能基を有しないオレフィン(共)重合体と、反応性官能基を有するオレフィン(共)重合体の合計量を100重量%とした場合、反応性官能基を有するオレフィン(共)重合体の割合を20%以上とすることが好ましく、40%以上とすることがより好ましく、50%以上とすることが更に好ましい。反応性官能基を有するオレフィン(共)重合体の配合量の上限は特に限定されるものではなく、100重量%となっても特に問題無いが、増粘する可能性が有るので、所望の溶融粘度に従って適宜調整する必要がある。
本発明の(d)オレフィン系樹脂は、ASTM−D1238に従って190℃、2160g荷重で測定したメルトフローレート(以下MFRと略す)が、0.01〜70g/10分であることが好ましく、さらに好ましくは0.03〜60g/10分である。MFRが0.01g/10分未満の場合は、樹脂組成物の流動性が低くなり好ましくない。MFRが70g/10分を超える場合は、成形品の形状によっては、その衝撃強度が低くなる場合もあり好ましくない。
本発明の(d)オレフィン系樹脂の密度は850〜990kg/m3が好ましい。密度が990kg/m3を越えると靭性が低下する傾向を示し、好ましくない。密度が850kg/m3未満ではハンドリング性が低下するため好ましくない。
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物における(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂との配合割合は、(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体99〜51重量%に対して、(b)PPS樹脂が1〜49重量%である必要がある。(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が51重量%を下回る場合、十分な柔軟性、靱性が発現しないばかりか、耐熱老化性は著しく低下する。(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体のより好ましい配合量としては、柔軟性、靱性のみならず、飛躍的に優れた耐熱老化性が発現する観点から、90〜55重量%が挙げられ、80〜60重量%が更に好ましく、同時に連続使用可能な温度を向上させる観点からは75〜65重量%が最も好ましい。
また、本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物には、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂の合計100重量部に対して、(c)エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選ばれる一種以上の基を有するシランカップリング剤を0.1〜10重量部配合する必要がある。(c)シランカップリング剤が0.1重量部を下回る場合、十分な相溶化が進まず界面密着性が低下する結果、優れた靱性が発現しにくくなる。一方、10重量部を上回る場合には、溶融粘度が著しく高くなる結果、成形加工性が低下してしまう。(c)シランカップリング剤の好ましい配合量は0.2〜5重量部であり、0.4〜3重量部がより好ましく、0.6〜2重量部が更に好ましい範囲として例示できる。
更に、本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物には、更に優れた柔軟性を付与する目的から、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂の合計100重量部に対して、(d)オレフィン系エラストマーを1〜50重量部配合することも好ましい。(d)オレフィン系エラストマーのより好ましい配合量は5〜40重量部であり、10〜30重量部が最も好ましい。
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物は、それからなる成形品の断面を透過型電子顕微鏡にて観察した際、前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が連続相(海相)を、前記(b)PPS樹脂が分散相(島相)を形成しており、その分散相の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積が全面積の4%以上である必要がある。この様に、球状では無く楕円体もしくは回転楕円体状に長く伸びて分散した(b)PPS樹脂の割合が一定量以上になることにより、(b)PPS樹脂の配合量が比較的少なくとも、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体のガラス転移温度を超える領域まで連続使用可能温度を向上することができる。ここで、(b)PPS樹脂からなる分散相の長径と短径とは、図1で示した通り、本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物からなる成形品の断面を透過型電子顕微鏡にて観察した際、(b)PPS樹脂からなる分散相の最大径を長径とし、その長径と直交する径の中から最も大きな径を短径と定義する。前記(b)PPS樹脂分散相の長径を短径で除した比は、3.2以上がより好ましく、4.0以上が更に好ましい。また、前記(b)PPS樹脂分散相の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積割合は、全撮影面積に対して5%以上が好ましく、10%以上がより好ましく、15%以上が更に好ましい。前記(b)PPS樹脂分散相の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積割合の上限は特に限定しないが、40%以下が好ましく、30%以下がより好ましい範囲として例示できる。
なお、前記(b)PPS樹脂分散相の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積割合については、以下の方法により求めることができる。まず、本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合樹脂組成物のペレットもしくは成形品について、その中心部から0.1μm以下の薄片を断面積方向に切削後、透過型電子顕微鏡にて1000〜5000倍程度の倍率で相構造を撮影する。次いで、その撮影写真中における(b)PPS樹脂の100個以上の分散粒子について、前記した長径を短径で除した比をそれぞれ算出する。そして、その比が2.8以上である分散相の面積部分の合計を全撮影面積で割り返した100分率を計算することにより求めることができる。
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物は、ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が本来有する靱性、柔軟性を損なうこと無く、耐熱老化性に優れると共に、連続使用環境温度を向上したものである。ここで言う柔軟性とは、(長さ)125mm×(幅)12mm×(厚さ)6mmの曲げ試験片を、試験間距離100mm、クロスヘッド速度3mm/分の条件にて測定した際の曲げ弾性率によって定量する事が出来る。この曲げ弾性率が1.5GPa以下であることが好ましく、1.2GPa以下であることがより好ましく、0.7GPa以下であることが更に好ましい。
また、ここで言う靱性とは、ASTM1号ダンベル試験片を、試験間距離100mm、クロスヘッド速度10mm/分の条件にて測定した際の引張破断伸度によって定量する事が出来る。この引張伸度は40%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、100%以上であることが更に好ましい。
また、ここで言う耐熱老化性とは、空気中150〜200℃にて500hr以上処理した後のASTM1号ダンベル試験片の引張破断伸度を、処理前の引張破断伸度で除した100分率で定義する引張伸度保持率により判断することができる。空気中150〜200℃にて500hr以上処理した後のASTM1号ダンベル試験片の引張破断伸度は、40%以上が好ましく、60%以上がより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。引張破断伸度保持率は50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい態様として例示できる。なお、引張破断伸度の測定方法については、前述した靱性の定量方法に準拠する。
ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物の製造方法
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物を製造する方法としては、溶融状態での製造や溶液状態での製造等が可能であるが、簡便さの観点から、溶融状態での製造が好ましく使用できる。溶融状態での製造については、押出機による溶融混練や、ニーダーによる溶融混練等が使用できるが、生産性の観点から、連続的に製造可能な押出機による溶融混練が好ましく使用できる。押出機による溶融混練については、単軸押出機、二軸押出機、四軸押出機等の多軸押出機、二軸単軸複合押出機等の押出機を1台以上で使用できるが、混練性、反応性、生産性向上の点から、二軸押出機、四軸押出機等の多軸押出機が好ましく使用でき、二軸押出機による溶融混練が最も好ましい。
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物を製造する方法としては、溶融状態での製造や溶液状態での製造等が可能であるが、簡便さの観点から、溶融状態での製造が好ましく使用できる。溶融状態での製造については、押出機による溶融混練や、ニーダーによる溶融混練等が使用できるが、生産性の観点から、連続的に製造可能な押出機による溶融混練が好ましく使用できる。押出機による溶融混練については、単軸押出機、二軸押出機、四軸押出機等の多軸押出機、二軸単軸複合押出機等の押出機を1台以上で使用できるが、混練性、反応性、生産性向上の点から、二軸押出機、四軸押出機等の多軸押出機が好ましく使用でき、二軸押出機による溶融混練が最も好ましい。
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物を製造するより具体的な方法としては、必ずしもこの限りでは無いが、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体、(b)PPS樹脂、(c)シランカップリング剤を、二軸の押出機に供給して、(b)PPS樹脂の融点+5〜100℃の加工温度で溶融混練する方法を代表例として挙げることができる。中でも(b)PPS樹脂分散相の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積割合を4%以上にするためには、混練回数を3回以上繰り返す事がより好ましい方法として例示できる。
(b)PPS樹脂、(d)オレフィン系エラストマーの数平均分散粒子径を微細化する為には、せん断力を比較的強くすることが好ましく、二軸押出機のスクリューアレンジ構成において、ニーディング部が3箇所以上、更に好ましくはニーディング部が4箇所以上配置されることがより好ましい。ニーディング部箇所の上限としては、1箇所あたりのニーディング部の長さとニーディング部の間隔によって変化し得るが、10箇所以下が好ましく、8箇所以下がより好ましい。また、押出機のスクリュー全長に対するニーディング部の合計の長さの割合が、10〜60%の範囲が好ましく、より好ましくは15〜55%、さらには20〜50%の範囲が好ましい。
二軸押出機のスクリュー長さLとスクリュー直径Dの比であるL/Dは、20以上が望ましく、30以上がより好ましく、40以上がさらに好ましい。二軸押出機のL/Dの上限は通常60である。この際の周速度としては、15〜100m/分の範囲が選択され、20〜80m/分がより好ましく選択される。二軸押出機のL/Dが20未満の場合には、混練部分が不足するため、(b)PPS樹脂、(d)オレフィン系エラストマーの分散性が低下すると共に、(b)PPS樹脂分散相の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積を4%以上にすることが難しくなる。
更に、切り欠き部を有する撹拌スクリューを組み込んだスクリューアレンジを設定して溶融混練する方法も好ましい方法として例示できる。ここで「切り欠き」とは、スクリューフライトの山部分を一部削って出来たものをいう。切り欠き部を有する撹拌スクリューは樹脂充填率を高くすることが可能であると共に、従来の樹脂をすりつぶす手法のニーディングとは異なり、発熱による樹脂の分解を抑制するのみならず、撹拌・掻き混ぜながらの切り欠き部からのすり抜けによって、(b)PPS樹脂分散相の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積割合を4%以上に増加させやすい。
切り欠き部を有する撹拌スクリューとしては、樹脂充満による溶融樹脂の冷却効率向上、撹拌・混練性向上の観点から、スクリュー直径をDとするとスクリューピッチの長さが0.1D〜0.3D、かつ切り欠き数が1ピッチあたり10〜15個である切り欠き部を有する撹拌スクリューであることが好ましい。ここでスクリューピッチの長さとは、スクリューが360度回転したときの、スクリューの山部分間のスクリュー長さをいう。
また、押出機のスクリュー全長に対する切り欠き部を有する撹拌スクリュー部の合計の長さの割合は、前記スクリュー長さLのうちの5〜20%であることが好ましく、10〜15%であることがより好ましい。
スクリュー回転数については、本発明の特定の相構造を形成する観点から、150rpm以上が好ましく、200rpm以上がより好ましい。スクリュー回転数の上限については、特に制限されないが、押出機への負荷軽減の観点から1500rpm以下であることが好ましい。
原料の混合順序については特に制限はなく、全ての原材料を配合後上記により溶融混練する方法、一部の原材料を配合後上記の方法により溶融混練し、これと更に残りの原材料を配合し溶融混練する方法、あるいは一部の原材料を配合後、2軸の押出機により溶融混練中にサイドフィーダーを用いて残りの原材料を混合する方法など、いずれの方法を用いてもよい。
その他、少量添加剤成分については、他の成分を上記の方法などで混練しペレット化した後、成形前に添加して成形に供することも勿論可能である。
無機フィラー
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物には、必須成分ではないが、本発明の効果を損なわない範囲で無機フィラーを配合して使用することも可能である。かかる無機フィラーの具体例としてはガラス繊維、炭素繊維、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、炭酸カルシウムウィスカー、ワラステナイトウィスカー、硼酸アルミニウムウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などの繊維状充填材、あるいはフラーレン、タルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレー、パイロフィライト、シリカ、ベントナイト、アスベスト、アルミナシリケートなどの珪酸塩、酸化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラス粉、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、カーボンブラックおよびシリカ、黒鉛などの非繊維状充填材が用いられ、なかでもガラス繊維、シリカ、炭酸カルシウムが好ましく、さらに炭酸カルシウムやシリカが、防食材、滑材の効果の点から特に好ましい。またこれらの無機フィラーは中空であってもよく、さらに2種類以上併用することも可能である。また、これらの無機フィラーをイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物およびエポキシ化合物などのカップリング剤で予備処理して使用してもよい。中でも炭酸カルシウムやシリカ、カーボンブラックが、防食材、滑材、導電性付与の効果の点から好ましい。
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物には、必須成分ではないが、本発明の効果を損なわない範囲で無機フィラーを配合して使用することも可能である。かかる無機フィラーの具体例としてはガラス繊維、炭素繊維、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、炭酸カルシウムウィスカー、ワラステナイトウィスカー、硼酸アルミニウムウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などの繊維状充填材、あるいはフラーレン、タルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレー、パイロフィライト、シリカ、ベントナイト、アスベスト、アルミナシリケートなどの珪酸塩、酸化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラス粉、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、カーボンブラックおよびシリカ、黒鉛などの非繊維状充填材が用いられ、なかでもガラス繊維、シリカ、炭酸カルシウムが好ましく、さらに炭酸カルシウムやシリカが、防食材、滑材の効果の点から特に好ましい。またこれらの無機フィラーは中空であってもよく、さらに2種類以上併用することも可能である。また、これらの無機フィラーをイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物およびエポキシ化合物などのカップリング剤で予備処理して使用してもよい。中でも炭酸カルシウムやシリカ、カーボンブラックが、防食材、滑材、導電性付与の効果の点から好ましい。
かかる無機フィラーの配合量は、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂の合計100重量部に対し、30重量部以下の範囲が選択され、10重量部未満の範囲が好ましく、1重量部未満の範囲がより好ましく、0.8重量部以下の範囲が更に好ましい。下限は特に無いが0.0001重量部以上が好ましい。無機フィラーの配合は材料の弾性率向上に有効である反面、30重量部を越えるような多量の配合は靱性の大きな低下をもたらすため、好ましくない。無機フィラーの含有量は、靱性と剛性のバランスから用途により適宜変えることが可能である。
その他の添加物
さらに、本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物には本発明の効果を損なわない範囲において、(b)PPS樹脂、(d)オレフィン系エラストマー以外の樹脂を添加配合しても良い。その具体例としては、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリアリルサルフォン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルケトン樹脂、ポリチオエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、四フッ化ポリエチレン樹脂などが挙げられる。
さらに、本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物には本発明の効果を損なわない範囲において、(b)PPS樹脂、(d)オレフィン系エラストマー以外の樹脂を添加配合しても良い。その具体例としては、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリアリルサルフォン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルケトン樹脂、ポリチオエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、四フッ化ポリエチレン樹脂などが挙げられる。
また、改質を目的として、以下のような化合物の添加が可能である。ポリアルキレンオキサイドオリゴマ系化合物、チオエーテル系化合物、エステル系化合物、有機リン系化合物などの可塑剤、有機リン化合物、ポリエーテルエーテルケトンなどの結晶核剤、モンタン酸ワックス類、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸アルミ等の金属石鹸、エチレンジアミン・ステアリン酸・セバシン酸重縮合物、シリコーン系化合物などの離型剤、次亜リン酸塩などの着色防止剤、(3,9−ビス[2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン)などの様なフェノール系酸化防止剤、(ビス(2,4−ジ−クミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト)などのようなリン系酸化防止剤、その他、水、滑剤、紫外線防止剤、着色剤、発泡剤などの通常の添加剤を配合することができる。上記化合物は何れも組成物全体の20重量%を越えると(a)PPS樹脂本来の特性が損なわれるため好ましくなく、10重量%以下、更に好ましくは1重量%以下の添加がよい。
本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物は、射出成形、押出成形、圧縮成形、吹込成形、射出圧縮成形など、各種成形手法により成形可能であるが、中でも射出成形、押し出し成形用途として有用である。また、本発明のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物は、柔軟で引張破断伸度に極めて優れると共に、耐熱老化性に優れる特徴から、比較的成形加工温度が高く、溶融滞留時間の長い押出成形用途としても有用である。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれのみに限定されるものではない。
以下の実施例において、材料特性については次の方法により評価した。
[射出成形]
住友重機械製射出成形機SE75−DUZを用い、樹脂温度320℃、金型温度150℃とする条件にて、ASTM1号ダンベル試験片および(長さ)125mm×(幅)12mm×(厚さ)6mmの曲げ試験片を成形した。
住友重機械製射出成形機SE75−DUZを用い、樹脂温度320℃、金型温度150℃とする条件にて、ASTM1号ダンベル試験片および(長さ)125mm×(幅)12mm×(厚さ)6mmの曲げ試験片を成形した。
[相構造観察]
前記、射出成形したASTM1号ダンベル試験片の中央部を樹脂の流れ方向に対して直角方向に切断し、その断面の中心部から、−20℃で0.1μm以下の薄片を切削した。これを日立製作所製H−7100型透過型電子顕微鏡(分解能(粒子像)0.38nm、倍率50〜60万倍)にて、1000〜5000倍に拡大して写真撮影し、相構造の形成を確認した。
前記、射出成形したASTM1号ダンベル試験片の中央部を樹脂の流れ方向に対して直角方向に切断し、その断面の中心部から、−20℃で0.1μm以下の薄片を切削した。これを日立製作所製H−7100型透過型電子顕微鏡(分解能(粒子像)0.38nm、倍率50〜60万倍)にて、1000〜5000倍に拡大して写真撮影し、相構造の形成を確認した。
(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体、(b)PPS樹脂、(d)オレフィン系エラストマーそれぞれの判別は、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂のみの組成物、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(d)オレフィン系エラストマーのみの組成物を、前記同様に相構造観察した際のコントラストなどから判断した。
(b)PPS樹脂分散相の内、長径を短径で除した値が2.8以上である分散相の面積割合については、次の方法により見積もった。即ち、前記の通り相構造を観察した任意の撮影写真中における(b)PPS樹脂由来の分散粒子100個以上について、その長径を短径で除した値が2.8以上である分散粒子を選定した後、その面積部分の合計を撮影した全面積で割返した100分率として計算した。
[乾熱処理]
前記、射出成形により得られたASTM1号ダンベル試験片および曲げ試験片を170℃に設定したギヤオーブンに入れ、700時間処理してから室温で24hr以上放冷し、目視確認すると共に、マイクロメーターにて試験片の厚みや幅を測定して、変形や収縮がないか確認を行った。
前記、射出成形により得られたASTM1号ダンベル試験片および曲げ試験片を170℃に設定したギヤオーブンに入れ、700時間処理してから室温で24hr以上放冷し、目視確認すると共に、マイクロメーターにて試験片の厚みや幅を測定して、変形や収縮がないか確認を行った。
[引張試験]
前記、射出成形した乾熱処理前後のASTM1号ダンベルについて、テンシロンUTA2.5T引張試験機を用い、チャック間距離114mm、試験間距離100mm、引張速度10mm/minの条件で引張破断伸度を測定した。
前記、射出成形した乾熱処理前後のASTM1号ダンベルについて、テンシロンUTA2.5T引張試験機を用い、チャック間距離114mm、試験間距離100mm、引張速度10mm/minの条件で引張破断伸度を測定した。
また、乾熱処理後の引張破断伸度を乾熱処理前の引張破断伸度で除した100分率を引張破断伸度保持率として計算した。
[曲げ試験]
前記、射出成形した乾熱処理前後の曲げ試験片について、インストロン製5561型曲げ試験機を用い、試験間距離100mm、クロスヘッドスピード3mm/分の条件にて曲げ試験を行った。
前記、射出成形した乾熱処理前後の曲げ試験片について、インストロン製5561型曲げ試験機を用い、試験間距離100mm、クロスヘッドスピード3mm/分の条件にて曲げ試験を行った。
[参考例1]ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体(a)−1
市販のポリ(エーテルイミド−シロキサン)ブロック共重合体(SABICイノベーティブプラスチックス製“SILTEM1500”)を用いた。ガラス転移温度は170℃であった。
市販のポリ(エーテルイミド−シロキサン)ブロック共重合体(SABICイノベーティブプラスチックス製“SILTEM1500”)を用いた。ガラス転移温度は170℃であった。
[参考例2]シロキサン共重合していないポリエーテルイミド(a)’−1
市販のポリエーテルイミド(SABICイノベーティブプラスチックス製“ULTEM1010”)を用いた。ガラス転移温度は217℃であった。
市販のポリエーテルイミド(SABICイノベーティブプラスチックス製“ULTEM1010”)を用いた。ガラス転移温度は217℃であった。
[参考例3]PPS樹脂(b)−1
撹拌機付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8267.37g(70.00モル)、96%水酸化ナトリウム2957.21g(70.97モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)11434.50g(115.50モル)、酢酸ナトリウム2583.00g(31.50モル)、及びイオン交換水10500gを仕込み、常圧で窒素を通じながら245℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、水14780.1gおよびNMP280gを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たりの系内残存水分量は、NMPの加水分解に消費された水分を含めて1.06モルであった。また、硫化水素の飛散量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たり0.02モルであった。
撹拌機付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8267.37g(70.00モル)、96%水酸化ナトリウム2957.21g(70.97モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)11434.50g(115.50モル)、酢酸ナトリウム2583.00g(31.50モル)、及びイオン交換水10500gを仕込み、常圧で窒素を通じながら245℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、水14780.1gおよびNMP280gを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たりの系内残存水分量は、NMPの加水分解に消費された水分を含めて1.06モルであった。また、硫化水素の飛散量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たり0.02モルであった。
次にp−ジクロロベンゼン10235.46g(69.63モル)、NMP9009.00g(91.00モル)を加え、反応容器を窒素ガス下に密封し、240rpmで撹拌しながら、0.6℃/分の速度で238℃まで昇温した。238℃で95分反応を行った後、0.8℃/分の速度で270℃まで昇温した。270℃で100分反応を行った後、1260g(70モル)の水を15分かけて圧入しながら250℃まで1.3℃/分の速度で冷却した。その後200℃まで1.0℃/分の速度で冷却してから、室温近傍まで急冷した。
内容物を取り出し、26300gのNMPで希釈後、溶剤と固形物をふるい(80mesh)で濾別し、得られた粒子を31900gのNMPで洗浄、濾別した。これを、56000gのイオン交換水で数回洗浄、濾別した後、0.05重量%酢酸水溶液70000gで洗浄、濾別した。70000gのイオン交換水で洗浄、濾別した後、得られた含水PPS粒子を80℃で熱風乾燥し、120℃で減圧乾燥した。得られた(a)−1は、溶融粘度が200Pa・s(310℃、剪断速度1000/s)であった。
[参考例4]シランカップリング剤(c)−1
エポキシ基を有するシランカップリング剤として2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(信越化学工業製KBM−303)を用いた。
エポキシ基を有するシランカップリング剤として2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(信越化学工業製KBM−303)を用いた。
[参考例5]シランカップリング剤(c)−2
イソシアネート基を有するシランカップリング剤として3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業KBE9007)を用いた。
イソシアネート基を有するシランカップリング剤として3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業KBE9007)を用いた。
[参考例6]オレフィン系エラストマー(d)−1
エチレン・グリシジルメタクリレート・メチルアクリレート共重合体(住友化学製“ボンドファースト”7M、エチレン:グリシジルメタクリレート:メチルアクリレート=67重量%:6重量%:27%)を用いた。
エチレン・グリシジルメタクリレート・メチルアクリレート共重合体(住友化学製“ボンドファースト”7M、エチレン:グリシジルメタクリレート:メチルアクリレート=67重量%:6重量%:27%)を用いた。
[実施例1〜2、4]
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂と(c)シランカップリング剤とを、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合10%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂と(c)シランカップリング剤とを、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合10%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
[実施例3]
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂と(c)シランカップリング剤とを、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合15%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂と(c)シランカップリング剤とを、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合15%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
[実施例5]
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂と(c)シランカップリング剤とを、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合0%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。この操作を更に2回繰り返し、合計3回溶融混練したペレットを得た。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂と(c)シランカップリング剤とを、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合0%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。この操作を更に2回繰り返し、合計3回溶融混練したペレットを得た。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
[実施例6]
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂と(c)シランカップリング剤と(d)オレフィン系エラストマーとを、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合10%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と(b)PPS樹脂と(c)シランカップリング剤と(d)オレフィン系エラストマーとを、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合10%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
[比較例1]
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体のみを、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合10%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が250℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
表1に示す(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体のみを、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合10%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が250℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
[比較例2]
二軸押出機のスクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合を0%とした以外は、実施例3、4と同様に溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
二軸押出機のスクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合を0%とした以外は、実施例3、4と同様に溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
[比較例3]
二軸押出機のスクリュー回転数を450rpmとした以外は、比較例2と同様に溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
二軸押出機のスクリュー回転数を450rpmとした以外は、比較例2と同様に溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
[比較例4]
(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体の代わりに、シロキサンを共重合していないポリエーテルイミドを用いた以外は、実施例4と同様に溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体の代わりに、シロキサンを共重合していないポリエーテルイミドを用いた以外は、実施例4と同様に溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。結果は表1に示す通りであった。
[比較例5]
(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体20重量%と(b)PPS樹脂80重量%と(c)シランカップリング剤8重量部とをドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合0%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。
(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体20重量%と(b)PPS樹脂80重量%と(c)シランカップリング剤8重量部とをドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所製TEX30α型二軸押出機(L/D=45、ニーディング部5箇所、スクリュー長さLに対する切り欠き部を有するスクリューの割合0%)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。
次いで、得られたペレットに(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体を加え4倍に薄めてドライブレンドした後、同様の条件で溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の相分離構造、熱処理前後の引張破断伸度、引張破断伸度保持率、曲げ弾性率、試験片形状を評価した。樹脂組成物の最終組成および評価結果は表1に示す通りであった。
上記実施例と比較例の結果を比較して説明する。
上記実施例と比較例の結果を比較して説明する。
実施例1〜2では、(b)PPS樹脂分散相の内、長径/短径の比が2.8以上である分散相の面積割合がそれぞれ19、18%となり、170℃×700hr熱処理後の試験片形状には全く変形が認められなかった。また、熱処理前後の引張伸度保持率は非常に高く、高温での連続使用に耐える材料であった。
実施例4では、(b)PPS樹脂分散相の内、長径/短径の比が2.8以上である分散相の面積割合が6%となり、170℃×700hr熱処理後の試験片は僅かなそりが発生したが大きな変形は無く、熱処理前後の引張伸度保持率も高いものであった。
実施例3では、実施例4に比較して、切り欠きスクリューの割合をスクリュー長さLに対して10%から15%に増加する事により、(b)PPS樹脂分散相の内、長径/短径の比が2.8以上である分散相の面積割合も6%から10%に増加し、170℃×700hr熱処理後の試験片にそりおよび変形は認められなくなった。また、熱処理前後の引張伸度保持率も高いものであった。
実施例4では、(b)PPS樹脂分散相の内、長径/短径の比が2.8以上である分散相の面積割合が6%となり、170℃×700hr熱処理後の試験片は僅かなそりが発生したが大きな変形は無く、熱処理前後の引張伸度保持率も高いものであった。
実施例3では、実施例4に比較して、切り欠きスクリューの割合をスクリュー長さLに対して10%から15%に増加する事により、(b)PPS樹脂分散相の内、長径/短径の比が2.8以上である分散相の面積割合も6%から10%に増加し、170℃×700hr熱処理後の試験片にそりおよび変形は認められなくなった。また、熱処理前後の引張伸度保持率も高いものであった。
実施例5では、実施例3、4と異なり、切り欠きスクリューを配すること無く溶融混練したが、溶融混練を合計3回行う事により、(b)PPS樹脂分散相の内、長径/短径の比が2.8以上である分散相の面積割合が5%となり、170℃×700hr熱処理後の試験片は僅かなそりが発生したのみであった。
実施例6では、更に(d)オレフィン系エラストマーを配合した。その結果、実施例1〜5に比較して(b)PPS樹脂の配合割合を大きくしても、引張弾性率が低く、柔軟な材料が得られるとともに、170℃×700hr熱処理後に試験片の変形はなく、張伸度保持率も高いものであった。
実施例6では、更に(d)オレフィン系エラストマーを配合した。その結果、実施例1〜5に比較して(b)PPS樹脂の配合割合を大きくしても、引張弾性率が低く、柔軟な材料が得られるとともに、170℃×700hr熱処理後に試験片の変形はなく、張伸度保持率も高いものであった。
一方、比較例1では、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体のみを実施例1同様に溶融混練した結果、熱処理前の引張伸度は高く、引張弾性率も最も小さく柔らかい材料であったが、170℃×700hr熱処理後の試験片は、著しい収縮と変形が起こり、もはや引張試験、曲げ試験を実施することは不可能であり、実用性に乏しいものであった。
比較例2では、実施例3、4とは異なり、切り欠きスクリューを一切配していない結果、(b)PPS樹脂分散相の内、長径/短径の比が2.8以上である分散相の面積割合が、4%を下回った。このため、170℃×700hr熱処理後の試験片は、著しい収縮と変形が起こり、もはや引張試験、曲げ試験を実施することは不可能となり、実用性に乏しいものであった。
比較例3では、比較例2同様、切り欠きスクリューを一切配していないが、スクリュー回転数をアップした。その様な方法を採用しても(b)PPS樹脂分散相の内、長径/短径の比が2.8以上である分散相の面積割合は、4%を下回った。このため、170℃×700hr熱処理後の試験片は、著しい収縮と変形が起こり、もはや引張試験、曲げ試験を実施することは不可能となり、実用性に乏しいものであった。
比較例4では、実施例4とは異なり、シロキサンを共重合していないポリエーテルイミドを使用した。この場合、引張弾性率、曲げ弾性率が高くなり柔軟性に優れた材料は得られなかった。また、170℃×700hr熱処理後の引張伸度は著しく低下してしまい、長期耐久性に極めて乏しいもので有った。
比較例5では、比較例4同様、シロキサンを共重合していないポリエーテルイミドを使用したが、予めPPS80重量%、ポリエーテルイミド20重量%として溶融混練後、大量のポリエーテルイミドで希釈しながらもう一度溶融混練して比較例4同様の樹脂組成物をコンパウンドした。その様な方法を採用しても(b)PPS樹脂分散相の内、長径/短径の比が2.8以上である分散相の面積割合は4%を下回った。引張弾性率、曲げ弾性率は高くなり柔軟性に優れた材料が得られないと共に、170℃×700hr熱処理後の引張伸度は著しく低下した。
1(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体連続相
2(b)PPS樹脂分散相
3 長径
4 短径
2(b)PPS樹脂分散相
3 長径
4 短径
Claims (6)
- (a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体99〜51重量%、(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂1〜49重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選ばれる一種以上の基を有するシランカップリング剤0.1〜10重量部を配合してなるポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物であって、その樹脂組成物からなる成形品の断面を透過型電子顕微鏡にて観察した際、前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が連続相(海相)を、前記(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂が分散相(島相)を形成しており、その分散相(島相)の内、長径を短径で除した比が2.8以上である分散相の面積が全面積の4%以上であることを特徴とするポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物。
- 前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体が80〜60重量%であることを特徴とする請求項1に記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物。
- 前記(c)シランカップリング剤がエポキシ基を含有することを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物。
- 前記(a)ポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体と前記(b)ポリフェニレンスルフィド樹脂の合計100重量部に対して、さらに(d)オレフィン系エラストマー1〜50重量部を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物の製造方法であって、スクリュー長さLとスクリュー直径Dの比L/Dが20以上であり、かつ前記スクリュー長さLの5〜20%が切り欠き部を有する撹拌スクリューで構成された二軸押出機を用いて溶融混練することを特徴とするポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のポリ(エーテルイミド−シロキサン)共重合体樹脂組成物からなる成形品。
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|---|---|---|---|---|
| JP2022165484A (ja) * | 2021-04-20 | 2022-11-01 | 東ソー株式会社 | リチウムイオン電池用ガスケット |
| EP4410898A4 (en) * | 2021-09-28 | 2025-10-08 | Toray Industries | POLYARYLENE SULFIDE RESIN COMPOSITION, AND MOLDED ARTICLE |
| EP4410897A4 (en) * | 2021-09-28 | 2025-10-08 | Toray Industries | POLYARYLENE SULFIDE RESIN COMPOSITION, AND MOLDED ARTICLE |
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2015
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