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JP2018035354A - ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、それからなる成形品。 - Google Patents

ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、それからなる成形品。 Download PDF

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JP2018035354A
JP2018035354A JP2017163064A JP2017163064A JP2018035354A JP 2018035354 A JP2018035354 A JP 2018035354A JP 2017163064 A JP2017163064 A JP 2017163064A JP 2017163064 A JP2017163064 A JP 2017163064A JP 2018035354 A JP2018035354 A JP 2018035354A
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直也 大内山
Naoya Ouchiyama
直也 大内山
亮輔 鎗水
Ryosuke Yarimizu
亮輔 鎗水
松本 英樹
Hideki Matsumoto
英樹 松本
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Toray Industries Inc
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Abstract

【課題】金型汚染性、耐腐食性、吸水による誘電特性変化を改善し、低反り性とハイサイクル成形性に優れた射出成形用樹脂材料として好適なポリフェニレンスルフィド樹脂組成物およびそれからなる成形品を得ることを課題とする。
【解決手段】(A)重量平均分子量が10000以上、かつ重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度が2.5以下のポリフェニレンスルフィド樹脂100重量部に対して、(B)アスペクト比が180以上である板状のガラスフレークを1〜50重量部含むポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、金型汚染性、ハイサイクル成形性、低反り性および耐腐食性に優れ、且つ吸水時の誘電特性変化が少ないポリフェニレンスルフィド樹脂組成物およびそれからなる成形品に関するものである。
ポリフェニレンスルフィド樹脂(以下PPS樹脂と略す)は高い融点を示し、優れた難燃性、剛性、絶縁性、耐薬品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。PPS樹脂は主に射出成形により成形され、各種電気・電子部品、機械部品、自動車部品および家電製品など幅広い分野で使用されている。
近年では、家電OA機器や自動車関連の電子機器の高機能化、小型化、高速化に伴い、重要なコネクタ部品へ求められる省スペース・軽量・量産性向上(安価)といった要求はますます高まってきている。また、より耐熱性が要求される自動車用途では、EV/HEV自動車普及に伴って自動車の電子化が進み、各電子制御ユニット(アクチュエータ、センサー類、エアバックシステム、アンチロックブレーキングシステムなど)数が増加し、大量の情報・電気信号を処理できる安心・安全なコネクタ品質(高強度・高寸法安定性・高耐熱性・量産性)が求められている。
特に自動車用途で使用されるコネクタ部品は、量産性の観点から従来のハンダ付け方式から表面実装方式への工法変更が進んでおり、リフロー耐熱性(約250℃以上)と高寸法安定性(低反り性)・高強度がコネクタ材料特性として必要になるため、一般的には高融点ナイロン樹脂、SPS樹脂、LCP樹脂、PPS樹脂などといった高耐熱樹脂が広く用いられてきた。しかしながら、高融点ナイロン樹脂では吸水時の寸法変化・誘電特性変化(電気的なロス)に問題があり、SPS樹脂ではリフロー耐熱性に難があり、LCP樹脂ではウエルド強度が低いために製品設計に制約ができる問題があった。そこで、上記の大きな欠点がない高強度コネクタ材料としてGF強化PPS樹脂材料が使用されているが、実使用環境下(180℃以下)での低反り性(高寸法安定性)、PPS熱分解ガスによる金属端子腐食や金型メンテナンス性悪化などの技術課題は依然解決されておらず、これらの課題解決をしたPPS樹脂材料が強く望まれている。
例えば、特許文献1にはポリフェニレンスルフィドと層状ケイ酸塩複合体およびポリオキシアルキレン変性ポリジメチルシロキサンを含んでなる樹脂組成物が開示されている。
特許文献2には、(a)塩化メチレンによる抽出量が0.7重量%以下であり,かつ−SX基が20μmol/g以上であるポリフェニレンスルフィド樹脂、(b)ポリフェニレンエーテル樹脂、(c)混和剤としてエポキシ基および/またはオキサゾニル基を有する不飽和モノマーを0.3〜20重量%の割合でスチレンを主たる成分とするモノマーと共重合してなる無機フィラー強化樹脂組成物が開示されている。
特許文献3には、少なくとも樹脂成分と板状、粒状または繊維状の無機フィラーとを溶融混練して得られる耐コロナ性樹脂組成物を成形してなる耐コロナ性部材が開示されている。
特開2003−277618号公報(特許請求の範囲、実施例) 特開2004−269664号公報(特許請求の範囲、実施例) 国際公開第2014/065376号(特許請求の範囲、実施例)
特許文献1に記載された樹脂組成物では、射出成形加工時の熱分解ガス量が多く金型メンテナンスに労力を要し、また配合する板状フィラーサイズでは実使用環境下(180℃以下)での反り量も大きいことから、実使用上満足できるレベルではなかった。
また、特許文献2に記載されている樹脂組成物では、アスペクト比30以上の板状ガラスフレーク配合やポリフェニレンエーテルによるポリマー改質により、寸法精度は改善されているが、PPS樹脂由来のオリゴマー量が多いことから成形加工時の金型メンテナンスに労力を要し、さらに金属腐食が起こることから実使用上満足できるレベルではなかった。
さらに、特許文献3に記載されている樹脂組成物では、アスペクト比1〜1500のアスペクト比を有する板状フィラー配合する記載もあることから、高温時の低反り性は改善されているものの、ガス発生量が増加することにより成形加工性は改良されておらず、実使用上満足できるものではなかった。
本発明は、低ガス、低不純物、ハイサイクル性を有するポリフェニレンスルフィド樹脂に、特定のアスペクト比を有する板状であるガラスフレークを配合することで、本発明のPPS樹脂の有する特性を損なうことなく、低反り性、金属腐食性、ハイサイクル性および量産性に優れ、且つ吸水時の誘電特性変化も少ないコネクタ部品射出成形材料として好適なポリフェニレンスルフィド樹脂組成物およびそれからなる成形品を得ることを課題とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
1.(A)重量平均分子量が10000以上、かつ重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度が2.5以下のポリフェニレンスルフィド樹脂100重量部に対して、(B)アスペクト比が180以上の板状であるガラスフレークを1〜50重量部含むポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
2.前記(B)ガラスフレークのアスペクト比が200以上300以下であることを特徴とする1項記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
3.前記(B)ガラスフレークの体積平均粒子径が200μm以下であることを特徴とする1〜2のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
4.前記(B)ガラスフレークがエポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、水酸基、およびメルカプト基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するアルコキシシラン化合物で表面処理されていることを特徴とする1〜3のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
5.前記(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂が、下記一般式(I)で表される環式ポリフェニレンスルフィド
(ここで、mは4〜20の整数であり、前記(A)成分は異なるmを有する複数種類の環式ポリフェニレンスルフィドの混合物でもよい。)を少なくとも50重量%以上含み、かつ重量平均分子量が10000未満のポリフェニレンスルフィドプレポリマーを加熱して重量平均分子量10000以上の高重合度体に転化させることにより得られたポリフェニレンスルフィド樹脂である1〜4のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
6.前記(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂100重量部に対して、(C)繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラーを1〜40重量部含む1〜5のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
7.前記(C)繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラーが、異形比1.3以上10以下の異形断面ガラス繊維である1〜6のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物.
8.1〜7のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物からなる成形品。
9.成形品が射出成形品である8項記載の成形品。
本発明によれば、重量平均分子量が10000以上であって、重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度が2.5以下のPPS樹脂に、アスペクト比が180以上のガラスフレークを配合することにより、ハイサイクル成形による量産性向上が可能になり、金型汚れが少なく、低反り性、耐腐食性に優れ、かつ吸水時の誘電特性変化も少ないポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を得ることができる。また、本発明のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物は、特に高温環境下での低反り性、耐属腐食性に優れ、吸水時の電気特性変化も少ない自動車用コネクタ部品を得ることができる。
実施例において金型汚れ性評価を行った成形品の概略図である。
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(A)重量平均分子量が10000以上であって、重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度が2.5以下のポリフェニレンスルフィド樹脂
本発明の実施形態における(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂とは、式、−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とする、好ましくは当該繰り返し単位を80モル%以上含有するホモポリマーまたはコポリマーである。Arとしては下記の式(a)〜式(k)などで表される単位などがあるが、中でも式(a)が特に好ましい。
(R1,R2は水素、炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数1〜12のアルコキシ基、炭素数6〜24のアリーレン基、ハロゲン基から選ばれた置換基であり、R1とR2は同一でも異なっていてもよい。)
この繰り返し単位を主要構成単位とする限り、下記の式(l)〜式(n)などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−(Ar−S)−の単位1モルに対して0〜1モル%の範囲であることが好ましい。
また、本発明の実施形態における(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂は、上記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体及びそれらの混合物のいずれかであってもよい。
これらの代表的なものとして、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体及びそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましい(A)PAS樹脂としては、ポリマーの主要構成単位としてp−フェニレンスルフィド単位
を80モル%以上、特に90モル%以上含有するポリフェニレンスルフィド樹脂が挙げられる。
本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の分子量(重量平均分子量)の下限値は、10000以上の範囲が選択され、好ましくは15000以上で、より好ましくは18000以上である。また、(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の分子量(重量平均分子量)の上限値は、100000以下の範囲が選択され、好ましくは50000以下であり、より好ましくは30000以下である。(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の重量平均分子量の下限値が10000未満では、成形加工時にガス発生量が多くなることで成形性が低くなり、成形品の機械強度も損なわれる。一方で重量平均分子量の上限値が100000を超えると、金型内の固化が遅くなるため、成形品が十分に結晶化せず、十分な耐熱性向上効果を得ることができなくなる可能性がある。本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の重量平均分子量がより小さい方が金型内の樹脂の固化が速くなり、成形品の高結晶化による飛躍的なハイサイクル性向上効果が発現する。
本発明の実施形態における(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の分子量分布の広がり、即ち重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)で表される分散度は2.5以下であり、2.3以下がより好ましく、2.1以下が更に好ましく、2.0以下がよりいっそう好ましい。分散度が2.5以下の場合は、(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂に含まれる低分子成分の量が少なくなる傾向が強くなる。(A)PPS樹脂に含まれる低分子成分の量が少ないと、(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂は、成形加工用途に用いた場合の機械特性の向上、加熱した際のガス発生量の減少、及び溶剤と接した際の溶出成分量の減少等の傾向を示す。分散度の下限は1.0であるが、分散度は通常1.5以上である。なお、前記重量平均分子量及び数平均分子量は、例えば示差屈折率検出器を具備したSEC(サイズ排除クロマトグラフィー)を使用して求めることができる。
また、本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の溶融粘度は特に制限はないが、通常、溶融粘度が5〜10,000Pa・s(300℃、剪断速度1000/秒)の範囲が好ましい範囲として例示でき、この範囲の溶融粘度を有する(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂は成形加工性に優れる傾向にある。
本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂に含まれる不純物であるアルカリ金属含有量に特に制限はないが、電気絶縁性が要求される半導体部材用途に展開する観点では、アルカリ金属含有量は重量比で700ppm未満が好ましい範囲として例示できる。アルカリ金属含有量が700ppm以上では、金属不純物による電気絶縁性低下などの問題が生じるため好ましくない。上記した電気絶縁性低下の観点から、(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂のアルカリ金属含有量は、重量比で100ppm未満であることが特に好ましい。ここで本発明の実施形態における(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂のアルカリ金属含有量とは、例えば(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂を電気炉等を用いて焼成した残渣である灰分中のアルカリ金属量から算出される値であり、前記灰分を例えばイオンクロマト法や原子吸光法により分析することで定量することができる。
なお、アルカリ金属とは周期律表第IA属のリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムのことを指すが、本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂は、ナトリウム以外のアルカリ金属を含まないことが好ましい。ナトリウム以外のアルカリ金属を含む場合、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の電気特性や熱的特性に悪影響を及ぼす傾向にある。また(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂が各種溶剤と接した際の溶出金属量が増大する要因になる可能性があり、特に(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂がリチウムを含む場合にこの傾向が強くなる。ところで、各種金属種の中でも、アルカリ金属以外の金属種、たとえばアルカリ土類金属や遷移金属と比較して、アルカリ金属はポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の電気特性、熱的特性及び金属溶出量への影響が強い傾向にある。よって、各種金属種の中でも、特にアルカリ金属含有量を前記範囲にすることで(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の品質を向上する事ができると推測している。
本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂は、加熱した際の重量減少率が下記式(1)を満たすものであることが好ましい。
△Wr=(W1−W2)/W1×100≦0.18(%) ・・・(1)
ここで△Wrは重量減少率(%)であり、常圧の非酸化性雰囲気下で50℃から330℃以上の任意の温度まで昇温速度20℃/分で熱重量分析を行った際に、100℃到達時点の試料重量(W1)を基準とした330℃到達時の試料重量(W2)から求められる値である。
本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の重量減少率△Wrは0.18%以下が好ましく、0.12%以下であることがさらに好ましく、0.10%以下であることがなおさら好ましく、0.085%以下であることがよりいっそう好ましい。重量減少率△Wrの下限は0%であるが、0.001%以上で実用上問題ない。△Wrが前記範囲を超える場合は、たとえば(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂を含むPPS樹脂組成物を成形加工する際に発生ガス量が多いといった問題が発生しやすくなる傾向があり、また成形品の機械強度が低下する傾向があるため好ましくない。また、射出成形時の金型への付着物が多くなり、生産性が悪化する傾向もあるため好ましくない。
△Wrは一般的な熱重量分析によって求めることが可能であるが、この分析における雰囲気は常圧の非酸化性雰囲気を用いる。非酸化性雰囲気とは、試料が接する気相における酸素濃度が5体積%以下、好ましくは2体積%以下、更に好ましくは酸素を実質的に含有しない雰囲気、即ち窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気であることを指す。この中でも、経済性及び取扱いの容易さの面から、窒素雰囲気が特に好ましい。また、常圧とは大気の標準状態近傍における圧力のことであり、約25℃近傍の温度、絶対圧で101.3kPa近傍の大気圧条件のことである。測定の雰囲気が前記以外では、測定中にPPS樹脂の酸化等が起こったり、実際にPPS樹脂の成形加工で用いられる雰囲気と大きく異なるなど、PPS樹脂の実際の使用条件に即した測定になり得ない可能性が生じる。
また、△Wrの測定においては、50℃から330℃以上の任意の温度まで昇温速度20℃/分で昇温して熱重量分析を行う。好ましくは50℃で1分間ホールドした後に昇温速度20℃/分で昇温して熱重量分析を行う。この温度範囲はポリフェニレンスルフィド樹脂を実使用する際に頻用される温度領域であり、また、固体状態のPPSを溶融させ、その後任意の形状に成形する際に頻用される温度領域でもある。このような実使用温度領域における重量減少率は、実使用時のPPS樹脂からのガス発生量や成形加工の際の金型への付着成分量などに関連する。従って、このような温度範囲における重量減少率が少ないPPS樹脂の方が品質の高い優れたPPS樹脂であるといえる。△Wrの測定は約10mg程度の試料量で行うことが望ましく、またサンプルの形状は約2mm以下の細粒状であることが望ましい。
本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の加熱時の重量減少率が前記式(1)を満足するようなきわめて優れた熱重量特性を発現する理由は現時点定かではないが、本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂はPPS成分以外の不純物成分の含有量が少ないことが奏功したものと推測している。
このように前記式(1)の特徴を有する(A)PPS樹脂は、後述するように環式ポリフェニレンスルフィドを含むポリフェニレンスルフィドプレポリマーを加熱して高重合度体に転化させることによって製造することが好ましい。高重合度体への転化に関しては後で詳述するが、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーを高重合度体へ転化せしめる操作に処した後に得られるPPS樹脂に含有される環式PPSの重量分率が40%以下、好ましくは25%以下、より好ましくは15%以下であるPPS樹脂は、前述の△Wrの値が特に小さくなるため好ましい。環式PPSの重量分率の値が前記範囲を超える場合には△Wrの値が大きくなる傾向にある。この原因は現時点定かではないが、PPS樹脂の含有する環式PPSが加熱時に一部揮散するためと推察している。
なお、本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂を加熱した際の重量減少率は、前述したように環式PPSを一定量含んでいるPPS樹脂などでも前記式(1)の熱重量特性を満たすことが可能である。ただし、PPS樹脂の重量平均分子量、分散度、およびアルカリ金属含有量から選択される条件が前記した範囲内である場合には、加熱した際の重量減少が特に少なくなる傾向にあり望ましい。
上述の様に本発明の実施形態で用いる(A)PPS樹脂は、昇温を伴う加熱時の重量減少率△Wrが少ないという優れた特徴を有するが、任意のある一定温度で(A)PPS樹脂を保持した際の、加熱の前後を比較した重量の減少率(加熱減量)も少ないという優れた特徴を有する傾向がある。
また、本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂は、加熱した際のラクトン型化合物および/またはアニリン型化合物の発生量が著しく少ないことを特徴とするものであることが好ましい。ここでラクトン型化合物とは、例えばβ−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、β−ペンタノラクトン、β−ヘキサノラクトン、β−ヘプタノラクトン、β−オクタノラクトン、β−ノナラクトン、β−デカラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−ペンタノラクトン、γ−ヘキサノラクトン、γ−ヘプタノラクトン、γ−オクタラクトン、γ−ノナラクトン、γ−デカラクトン、δ−ペンタノラクトン、δ−ヘキサノラクトン、δ−ヘプタノラクトン、δ−オクタノラクトン、δ−ノナラクトン、およびδ−デカラクトンなどが例示できる。また、アニリン型化合物とは、アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N−エチルアニリン、N−メチル−N−エチルアニリン、4−クロロ−アニリン、4−クロロ−N−メチルアニリン、4−クロロ−N,N−ジメチルアニリン、4−クロロ−N−エチルアニリン、4−クロロ−N−メチル−N−エチルアニリン、3−クロロ−アニリン、3−クロロ−N−メチルアニリン、3−クロロ−N,N−ジメチルアニリン、3−クロロ−N−エチルアニリン、および3−クロロ−N−メチル−N−エチルアニリンなどが例示できる。
(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂を加熱した際のラクトン型化合物および/またはアニリン型化合物の発生は、成形加工時の樹脂の発泡や金型汚れ等の要因となり成形加工性を悪化させることのみならず周辺環境の汚染の要因にもなるため、できるだけ少なくすることが望まれている。ラクトン型化合物の発生量は、加熱を行う前のPSS重量基準で好ましくは500ppm以下、より好ましくは300ppm、更に好ましくは100ppm以下、よりいっそう好ましくは50ppm以下が望ましい。同様にアニリン型化合物の発生量は、好ましくは300ppm以下、より好ましくは100ppm、更に好ましくは50ppm以下、よりいっそう好ましくは30ppm以下が望ましい。なお、PSS樹脂を加熱した際のラクトン型化合物及び/またはアニリン型化合物の発生量を評価する方法としては、非酸化性雰囲気下320℃で60分処理した際の発生ガスを、ガスクロマトグラフィーを用いて成分分割して定量する方法が例示できる。
本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の加熱時にこれら化合物の発生量が少ない理由は現時点定かでは無いが、後述する好ましい製造方法で用いるポリフェニレンスルフィドプレポリマーが環式ポリフェニレンスルフィドを少なくとも50重量%含む純度の高いものであることが、加熱した際にラクトン型化合物及び/またはアニリン型化合物を発生する不純物の含有量が少ないことに寄与していると推測している。
(A−1)ポリアリーレンスルフィドの製造方法
本発明の実施形態の上記(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の製造方法としては、環式ポリフェニレンスルフィドを少なくとも50重量%以上含み、且つ重量平均分子量が10,000未満のポリフェニレンスルフィドプレポリマーを加熱して重量平均分子量10,000以上の高重合度体に転化させることによって製造する方法が例示できる。この方法によれば、容易に、前述した特性を有する本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂を得ることができる。
<環式ポリフェニレンスルフィド>
本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の好ましい製造方法における環式ポリフェニレンスルフィドとしては、下記一般式(I)で表される環式ポリフェニレンスルフィド(以下、環式PPSと略すこともある)を使用することができる。ここで、mは4〜20の整数であり、用いる環式ポリフェニレンスルフィドは、異なるmを有する複数種類の環式ポリフェニレンスルフィドの混合物でもよい。
また、環式ポリフェニレンスルフィドは、単一の繰り返し数を有する単独化合物、異なる繰り返し数を有する環式ポリフェニレンスルフィドの混合物のいずれでもよい。ただし、異なる繰り返し数を有する環式ポリフェニレンスルフィドの混合物の方が単一の繰り返し数を有する単独化合物よりも溶融解温度が低い傾向があり、異なる繰り返し数を有する環式ポリフェニレンスルフィドの混合物の使用は後述する高重合度体への転化を行う際の温度をより低くできるため好ましい。
(A−2)ポリフェニレンスルフィドプレポリマー
本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の好ましい製造方法では、前記したごとき環式ポリフェニレンスルフィドを含むポリフェニレンスルフィドプレポリマーを加熱して高重合度体に転化させることを特徴とする。ここで用いるポリフェニレンスルフィドプレポリマーは、環式ポリフェニレンスルフィドを少なくとも50重量%以上含むものであり、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上、更に好ましくは90重量%以上含むものとすればよい。また、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーにおける環式ポリフェニレンスルフィドの含有率の上限値には特に制限は無いが、98重量%以下が好ましい範囲として例示できる。通常、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーにおける環式ポリフェニレンスルフィドの重量比率が高いほど、加熱後に得られるPPSの重合度および溶融粘度が高くなる傾向にある。すなわち、本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の製造法においては、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーにおける環式ポリフェニレンスルフィドの存在比率を調整することで、得られるPPSの重合度および溶融粘度を容易に調整することが可能である。また、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーにおける環式ポリフェニレンスルフィドの重量比率が前記した上限値を超えると、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーの溶融解温度が高くなる傾向にあるため、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーにおける環式ポリフェニレンスルフィドの重量比率を前記範囲にすることは、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーを高重合度体へ転化する際の温度をより低くできるため好ましい。
ポリフェニレンスルフィドプレポリマーにおける環式ポリフェニレンスルフィド以外の成分は、線状のポリフェニレンスルフィドオリゴマーであることが特に好ましい。ここで線状のポリフェニレンスルフィドオリゴマーとは、式、−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位としており、好ましくは当該繰り返し単位を80モル%以上含有するホモオリゴマーまたはコオリゴマーである。Arとしては前記した式(a)〜式(k)などであらわされる単位などがあるが、なかでも式(a)が特に好ましい。線状のポリアリーレンスルフィドオリゴマーはこれら繰り返し単位を主要構成単位とする限り、前記した式(l)〜式(n)などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−(Ar−S)−の単位1モルに対して0〜1モル%の範囲であることが好ましい。また、線状のポリフェニレンスルフィドオリゴマーは上記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体及びそれらの混合物のいずれかであってもよい。
このような環式ポリフェニレンスルフィド以外の成分の代表的なものとして、ポリフェニレンスルフィドオリゴマー、ポリフェニレンスルフィドスルホンオリゴマー、ポリフェニレンスルフィドケトンオリゴマー、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体及びそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましい線状のポリフェニレンスルフィドオリゴマーとしては、ポリマーの主要構成単位としてp−フェニレンスルフィド単位を80モル%以上、特に好ましくは90モル%以上含有する線状のポリフェニレンスルフィドオリゴマーが挙げられる。
ポリフェニレンスルフィドプレポリマーが含有する線状ポリフェニレンスルフィドオリゴマー量は、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーが含有する環式ポリフェニレンスルフィドよりも少ないことが特に好ましい。即ちポリフェニレンスルフィドプレポリマー中の環式ポリフェニレンスルフィドと線状ポリフェニレンスルフィドオリゴマーの重量比(環式ポリフェニレンスルフィド/線状ポリフェニレンスルフィド)は1以上であることが好ましく、2.3以上がより好ましく、4以上が更に好ましく、9以上がよりいっそう好ましい。このようなポリフェニレンスルフィドプレポリマーを用いることで、重量平均分子量が10,000以上のポリフェニレンスルフィドを容易に得ることが可能になる。従って、ポリフェニレンスルフィドプレポリマー中の環式ポリフェニレンスルフィドと線状ポリフェニレンスルフィドオリゴマーの重量比の値が大きいほど、本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の好ましい製造方法により得られるPPSの重量平均分子量は大きくなる傾向にある。よってこの重量比に特に上限は無いが、該重量比が100を越えるポリフェニレンスルフィドプレポリマーを得るためには、ポリフェニレンスルフィドプレポリマー中の線状PPSオリゴマー含有量を著しく低減する必要があり、これには多大の労力を要する。本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の好ましい製造方法によれば、該重量比が100以下のポリフェニレンスルフィドプレポリマーを用いても十分な高分子量PPSを容易に得ることが可能である。
本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の好ましい製造方法に用いるポリフェニレンスルフィドプレポリマーの分子量の上限値は、重量平均分子量で10,000未満であり、5,000以下が好ましく、3,000以下が更に好ましい。一方、下限値は、重量平均分子量で300以上が好ましく、400以上が好ましく、500以上が更に好ましい。
本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂は高純度であることが特徴であり、製造に用いられるポリフェニレンスルフィドプレポリマーも高純度であることが好ましい。したがって、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーにおいて、不純物であるアルカリ金属含有量は、重量比で700ppm未満が好ましく、500ppm以下が更に好ましく、300ppm以下がよりいっそう好ましい。本発明の実施形態で用いる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の製造に際し、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーを加熱して高重合度体に転化する方法を用いる場合、得られるPPSのアルカリ金属含有量は、通常、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーのアルカリ金属含有量に依存するため、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーのアルカリ金属含有量が前記範囲を超えると、得られるPPSのアルカリ金属含有量が本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂のアルカリ金属含有量の範囲を超える恐れが生じる。ここでポリフェニレンスルフィドプレポリマーのアルカリ金属含有量とは、例えばポリフェニレンスルフィドプレポリマーを電気炉等を用いて焼成した残渣である灰分中のアルカリ金属から算出される値であり、前記灰分を例えばイオンクロマト法や原子吸光法により分析することで定量することができる。
なお、アルカリ金属とは周期律表第IA属の、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムのことを指すが、本発明の実施形態のポリアリーレンスルフィドプレポリマーはナトリウム以外のアルカリ金属を含まないことが好ましい。
また、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーには加熱による高重合度体への転化に際して、転化を促進する各種触媒成分を使用することも可能である。このような触媒成分としてはイオン性化合物やラジカル発生能を有する化合物が例示できる。イオン性化合物としては、たとえばチオフェノールのナトリウム塩等、硫黄のアルカリ金属塩が例示できる。また、ラジカル発生能を有する化合物としては、たとえば加熱により硫黄ラジカルを発生する化合物を例示でき、より具体的にはジスルフィド結合を含有する化合物が例示できる。但し、このような場合でもポリフェニレンスルフィドプレポリマーのアルカリ金属含有量、アルカリ金属種、含有ハロゲン種は前記した条件に準じることが望ましい。また、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーを加熱して高重合度体に転化させる反応を、反応系内のアルカリ金属量が重量比で好ましくは700ppm未満、より好ましくは500ppm以下、更に好ましくは300ppm以下であって、なおかつ、反応系内の全イオウ重量に対するジスルフィド重量が1重量%未満、好ましくは0.5重量%未満、より好ましくは0.3重量%未満、更に好ましくは0.1重量%未満として行うことが望ましい。これにより本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂を得ることが容易となる。なお、各種触媒成分を使用する場合、触媒成分は通常はPPSに取り込まれ、得られるPPSは触媒成分を含有するものになることが多い。特に触媒成分としてアルカリ金属及び/または他の金属成分を含有するイオン性の化合物を用いた場合、これに含まれる金属成分の大部分は得られるPPS中に残存する傾向が強い。また、各種触媒成分を使用して得られたPPSは、前記したPPSを加熱した際の重量減少率が増大する傾向にある。従って、より純度の高いPPSを所望する場合および/または加熱した際の重量減少率の少ないPPSを所望する場合には、触媒成分の使用をできるだけ少なくする、好ましくは使用しないことが望まれる。
(A−3)ポリフェニレンスルフィドプレポリマーの製造方法
前記ポリフェニレンスルフィドプレポリマーを得る方法としては例えば以下の方法が挙げられる。
(1)少なくともポリハロゲン化芳香族化合物、スルフィド化剤および有機極性溶媒を含有する混合物を加熱してポリアリーレンスルフィド樹脂を重合することにより、80meshふるい(目開き0.125mm)で分離される顆粒状PPS樹脂、重合で生成したPPS成分であって前記顆粒状PPS樹脂以外のPPS成分(ポリフェニレンスルフィドオリゴマーと称する)、有機極性溶媒、水、およびハロゲン化アルカリ金属塩を含む混合物を調製する。その後、この混合物に含まれるポリフェニレンスルフィドオリゴマーを分離回収し、これを精製操作に処すことでポリフェニレンスルフィドプレポリマーを得る方法。
(2)少なくともポリハロゲン化芳香族化合物、スルフィド化剤および有機極性溶媒を含有する混合物を加熱してポリフェニレンスルフィド樹脂を重合する。重合終了後に公知の方法によって有機極性溶媒の除去を行い、ポリフェニレンスルフィド樹脂、水、およびハロゲン化アルカリ金属塩を含む混合物を調製する。これを公知の方法で精製することにより、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーを含むポリフェニレンスルフィド樹脂を得て、得られたポリフェニレンスルフィド樹脂を貧溶媒を用いて再沈させて、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーを回収する方法。
(A−4)ポリフェニレンスルフィドプレポリマーの高重合度体への転化
前記した本発明の実施形態の(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂は、前記ポリフェニレンスルフィドプレポリマーを加熱して高重合度体に転化させる方法によって製造することが好ましい。この加熱の温度は前記ポリフェニレンスルフィドプレポリマーが溶融解する温度であることが好ましく、このような温度条件であれば特に制限は無い。加熱温度がポリフェニレンスルフィドプレポリマーの溶融解温度未満ではPPSの高重合度体を得るのに長時間が必要となる傾向がある。なお、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーが溶融解する温度は、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーの組成や分子量、また、加熱時の環境により変化するため、一意的に示すことはできないが、例えばポリフェニレンスルフィドプレポリマーを示差走査型熱量計で分析することで溶融解温度を把握することが可能である。但し、加熱時の温度が高すぎると、ポリフェニレンスルフィドプレポリマー間、加熱により生成した高重合度体間、及び高重合度体とポリフェニレンスルフィドプレポリマー間などでの架橋反応や分解反応に代表される好ましくない副反応が生じやすくなる傾向にあり、得られるPPS樹脂の特性が低下する場合がある。そのため、このような好ましくない副反応が顕著に生じる温度は避けることが望ましい。加熱温度としては180℃以上が例示でき、好ましくは200℃以上、より好ましくは250℃以上である。また、加熱温度としては400℃以下が例示でき、好ましくは380℃以下、より好ましくは360℃以下である。
前記加熱を行う時間は使用するポリフェニレンスルフィドプレポリマーにおける環式ポリフェニレンスルフィドの含有率、m数、分子量などの各種特性、および加熱の温度等の条件によって異なるため一様には規定できないが、前記した好ましくない副反応がなるべく起こらないように設定することが好ましい。加熱時間としては0.05時間以上が例示でき、0.1時間以上が好ましい。また、加熱時間としては100時間以下が例示でき、20時間以下が好ましく、10時間以下がより好ましい。加熱時間が0.05時間未満では、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーの高重合度体への転化が不十分になりやすい。また、加熱時間が100時間を超えると、好ましくない副反応によってPPS樹脂の特性への悪影響が顕在化する可能性が高くなる傾向にあるのみならず、経済的にも不利益を生じる場合がある。
ポリフェニレンスルフィドプレポリマーの加熱による高重合度体への転化は、通常溶媒の非存在下で行うが、溶媒の存在下で行うことも可能である。溶媒としては、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーの加熱による高重合度体への転化の阻害や生成した高重合度体の分解や架橋など好ましくない副反応を実質的に引き起こさないものであれば特に制限はない。溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、およびジメチルアセトアミド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、および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、および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、ジクロルエタン、テトラクロルエタン、および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、およびポリエチレングリコールなどのアルコール・フェノール系溶媒、ベンゼン、トルエン、およびキシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒などがあげられる。また、二酸化炭素、窒素、および水等の無機化合物を、超臨界流体状態として溶媒に用いることも可能である。これらの溶媒は1種類または2種類以上の混合物として使用することができる。
前記ポリフェニレンスルフィドプレポリマーの加熱による高重合度体への転化は、通常の重合反応装置を用いる方法で行うのはもちろんのこと、成形品を製造する型内で行ってもよいし、押出機や溶融混練機を用いて行うなど、加熱機構を具備した装置であれば特に制限無く行うことが可能であり、バッチ方式、連続方式など公知の方法が採用できる。ポリフェニレンスルフィドプレポリマーの加熱による高重合度体への転化の際の雰囲気は非酸化性雰囲気で行うことが好ましく、減圧条件下で行うことも好ましい。また、減圧条件下で行う場合、反応系内の雰囲気を一度非酸化性雰囲気としてから減圧条件にすることが好ましい。これによりポリフェニレンスルフィドプレポリマー間、加熱により生成した高重合度体間、及び高重合度体とポリフェニレンスルフィドプレポリマー間などで架橋反応や分解反応等の好ましくない副反応の発生を抑制できる傾向にある。なお、非酸化性雰囲気とは、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーが接する気相における酸素濃度が5体積%以下、好ましくは2体積%以下、更に好ましくは酸素を実質的に含有しない雰囲気をいう。酸素を実質的に含有しない雰囲気とは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気であることを指す。この中でも特に経済性及び取扱いの容易さの面からは窒素雰囲気が好ましい。また、減圧条件下とは、反応を行う系内の圧力が大気圧よりも低いことを指し、上限として50kPa以下が好ましく、20kPa以下がより好ましく、10kPa以下が更に好ましい。系内の圧力の下限としては、0.1kPa以上が例示できる。減圧条件の圧力が好ましい上限を越える場合は、架橋反応など好ましくない副反応が起こりやすくなる傾向にある。一方、減圧条件の圧力が好ましい下限未満では、反応温度によっては、ポリフェニレンスルフィドプレポリマーに含まれる分子量の低い環式ポリフェニレンスルフィドが揮散しやすくなる傾向にある。
(B)ガラスフレーク
本発明の実施形態のPPS樹脂組成物は、アスペクト比180以上の板状である(B)ガラスフレークを含有する。本発明で用いるガラスフレークは、アスペクト比が180未満であると低反り効果が乏しく材料剛性も不足してしまい、その結果PPS樹脂100重量部に対して50重量部を超える多量のガラスフレークを配合しなくてはならず、この場合は流動性が低下すると共に、得られる成形品も低靱性による機械強度低下を招くため好ましくない。
少量のガラスフレーク配合で高温環境での反りを低減する効果を最大限に発現し、吸水時の誘電特性変化を抑えるために、アスペクト比は180以上にするのが好ましく、200以上がより好ましく、220以上がさらに好ましい範囲として例示できる。ガラスフレークのアスペクト比の上限は、溶融加工時のガラスフレークの破損抑制およびハンドリング性の観点から、300以下が好ましく、280以下がより好ましく、250以下がさらに好ましい。
ここで、ガラスフレークのアスペクト比は、ガラスフレークの体積平均粒子径と数平均厚みを求め、体積平均粒子径(μm)/数平均厚み(μm)により算出する。体積平均粒子径は、ガラスフレークを100mg秤量し、水中に分散させ、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(HORIBA社製LA−300)を用いて求められる。また、数平均厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子(株)社製JSM−6360LV)により2000倍の倍率で観察したガラスフレークの画像から無作為に選んだ10個の厚みを測定し、その数平均値を求める。
本発明のPPS樹脂組成物において、アスペクト比が180以上であるガラスフレークの含有量は、PPS樹脂100重量部に対して1〜50重量部である。ガラスフレーク含有量が1重量部未満であると、成形品の反り低減効果が減退し、材料の高温剛性も低下することで金型内から成形品取り出す際に変形するためハイサイクル成形が困難となる。一方で、ガラスフレークの含有量が50重量部を超えると、低靱性による機械強度低下や流動性悪化により薄肉成形性も損なわれる。流動性、低反り性およびハイサイクル成形性を両立するためには、ガラスフレーク含有量は45重量部以下が好ましく、40重量部以下がより好ましく、35重量部以下がさらに好ましい範囲として例示できる。
本発明に用いられるガラスフレークの体積平均粒子径は、フィラー補強効果を最大限に発現させる観点から、200μm以下であることが好ましく、180μm以下であることがさらに好ましい。200μmを超えると本発明のPPS樹脂組成物を溶融混練する時にフィラー折損が大きくなり、フィラー補強効果が得られにくくなるため好ましくない。体積平均粒子径の下限は特に限定しないが、20μm以上が好ましく、50μm以上がさらに好ましい。また、本発明に用いられるガラスフレークの数平均厚みは、少量配合での異方性が少なく成形品反り低減効果を発現させるために、1.5μm以下が好ましく、1.0μm以下がより好ましく、0.8μm以下がさらに好ましい。下限については0.2μm以上が好ましく、0.4μm以上がより好ましく、0.6μm以上がさらに好ましい。
本発明の実施形態において使用される(B)ガラスフレークは、二酸化珪素を主成分とし、酸化アルミニウム、酸化カルシウム等の金属酸化物を含有するガラスからなることが好ましい。ガラス種としては、Eガラス、Cガラス、ソーダライムガラス等が挙げられる。特に、SiO2−B23−ZnO−Al23−CaO系の硼ケイ酸塩ガラスまたは、SiO2−B23−ZnO−Al23−CaO−MnO2系の硼ケイ酸塩ガラスは、低い溶融温度を有し、溶融成形性に優れるため、フレーク状ガラス体の原料ガラスとして好適である。
(B)ガラスフレークの製造方法としては、特に制限はないが、より表面が平滑なガラスフレークを得るために、溶融ガラス中に気体を導入する事により溶融ガラス液面よりドーム形状体を突出させ、該ドーム形状体に気体、振動、超音波 又は衝撃波を当てて粉砕してフレーク状ガラス体を作る方法が好ましい。又は、上記気体、振動、超音波 又は衝撃波等は当てず、そのままドーム形状体を膨らまし続け、粉砕してフレーク状ガラス体を作る方法を用いてもよい。
また、本発明においては、フィラーとPPS樹脂との密着性を向上させ、吸水時の誘電特性変化を抑える目的で、(B)ガラスフレークをエポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、水酸基、およびメルカプト基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するアルコキシシラン化合物で表面処理することが可能である。かかる化合物の具体例としては、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;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシランなどのメルカプト基含有アルコキシシラン化合物;γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシシラン、γ−(2−ウレイドエチル)アミノプロピルトリメトキシシランなどのウレイド基含有アルコキシシラン化合物;γ−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルエチルジメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルエチルジエトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルトリクロロシランなどのイソシアネート基含有アルコキシシラン化合物;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のアミノ基含有アルコキシシラン化合物;およびγ−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−ヒドロキシプロピルトリエトキシシランなどの水酸基含有アルコキシシラン化合物などが挙げられる。(B)ガラスフレークへの表面処理量としては、成形加工時の熱分解ガスの発生を抑制しつつ、フィラーとの密着性を最大限に発現する観点より、2.0%以下が好ましく、1.5%以下がより好ましく、1.0%以下がさらに好ましい。
また、本発明においては、不純物の除去を目的に熱処理加工をしたガラスフレークを用いてもよい。
(C)繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラー
本発明のPPS樹脂組成物は、繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラーを含んでいてもよい。
本発明の実施形態における繊維状フィラーとしては、ガラス繊維、ガラスミルドファイバー、炭素繊維、セラミック繊維、および鉱物繊維などが挙げられる。この中で、鉱物繊維としては、例えば、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、ワラストナイトウィスカ、アスベスト繊維、及び石こう繊維などが挙げられる。セラミック繊維としては、例えばアルミナ繊維および炭化珪素繊維などが挙げられる。本発明の実施形態において好ましい繊維状フィラーは、一般に短繊維と称される、配合前の繊維長1〜150μm、繊維直径1〜25μmのものである。このような短繊維フィラーを用いることで、フィラー異方性が緩和され、等方的な反り低減効果を付与できる。
一方、非繊維状フィラーとしては、ワラストナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、タルク、カオリン、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、アスベスト、アルミナシリケート、およびアルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、および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、およびドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウムおよび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、および水酸化アルミニウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、グラファイト、カーボンブラック、フラーレンなどが挙げられる。ここで、非繊維状フィラーとして、ガラスフレークは含まない。
これらの繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラーの中でも、ガラス繊維、ワラストナイト、マイカ、タルク、カオリンが好ましく、流動性を大きく損なわずに高寸法安定性、高強度が発現できる点より、ガラス繊維、マイカが特に好ましい。繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラーは中空であってもよく、さらにはこれらフィラーを2種類以上併用することも可能である。また、これら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あるいは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することは、より優れた機械的強度を得る意味において好ましい。
さらに、繊維状フィラーとして、異形断面ガラス繊維を用いることで、成形品流れ方向と直角方向の反り低減と高強度を両立させることができるので好ましい。ここで、異形断面ガラス繊維の断面形状は、扁平形、まゆ形、長円形、楕円形、半円若しくは円弧形、矩形又はこれらの類似形状の断面形状が好ましく、特に扁平形の断面形状であることがより好ましい。断面形状が扁平形状を有するガラス繊維の、長さ方向に直角の断面に於いて、長径(断面の最長の直線距離)と短径(長径と直角方向の最長の直線距離)の比(異形比)は、1.3〜10が好ましく、さらに好ましくは1.5〜5である。
上記(C)繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラーの配合量は、前記(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂100重量部に対して、1〜40重量部が好ましく、さらに好ましくは5〜35重量部、より好ましくは10〜30重量部である。(C)成分を1重量部以上配合することで、(B)成分との相乗効果で寸法安定性や機械強度がさらに改良されるので好ましく、また40重量部以下の配合量にすることで、本発明のPPS樹脂組成物の流動性、靱性を損なうことなく、コネクタ部品用PPS樹脂組成物として良好な低反り性、ハイサイクル成形性、高強度を維持できるので好ましい。
その他の添加物
さらに、本発明の実施形態のPPS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、(A)PPS樹脂以外の樹脂を配合しても良い。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、ポリアミドイミド樹脂、四フッ化ポリエチレン樹脂、エチレン・1−ブテン共重合体などのエポキシ基を含有しないオレフィン系重合体、共重合体が挙げられる。
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)などのよう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PPS樹脂組成物に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。
PPS樹脂組成物の製造方法
本発明の実施形態のPPS樹脂組成物は通常溶融混練によって得られる。溶融混練機は、単軸、2軸の押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、及びミキシングロールなど通常公知の溶融混練機に供給してPPS樹脂の融解ピーク温度+5〜100℃の加工温度の温度で混練する方法などを代表例として挙げることができる。この際、原料の混合順序には特に制限はなく、全ての原材料を配合後上記の方法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単軸あるいは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。また、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。
さらに、本発明の実施形態の組成物は、溶融混練以外の方法により製造してもよい。例えば、配合物を固体状態で錠剤形に圧縮して固め、これを射出成形などの成形に供する方法も採用することができる。
成形品
本発明の実施形態のPPS樹脂組成物は、良流動性、高強度、耐金属腐食性、低反り性、低金型汚染性、ハイサイクル成形性の特徴を有することから、コネクタ部品類のような薄肉ファインピッチ形状成形に好適であり、高温環境下での寸法精度にも優れているため表面実装にも対応できる。また、ハイサイクル成形性を生かしてコネクタ部品のような生産数量が多いアイテムでは飛躍的な量産性向上による製品コストダウンも期待できる。
本発明の実施形態のPPS樹脂組成物は流動性、低反り性、機械強度、金属腐食性、ハイサイクル成形性、金型汚れ性に優れており、射出成形、射出圧縮成形、ブロー成形、および押出成形により、種々の成形品を製造するために用いることができる。本発明の実施形態のPPS樹脂組成物からなる成形品の用途としては、電気・電子部品、家庭用・事務用OA機器部品、光学機器・精密機械関連部品、自動車・車両関連部品など、その他各種用途が例示できる。その中でも特に、民生・車載用コネクタ部品用途が好適であり、IT機器分野(パソコン筐体、スマートフォン関連)、自動車分野(制御システムや電装部品関連)、および産業分野(産業用機械関連)など幅広い分野での展開が期待できる。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例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下記の方法により測定した。
<分子量測定>
ポリフェニレンスルフィド及びポリフェニレンスルフィドプレポリマーの分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)の一種であるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算で算出した。GPCの測定条件を以下に示す。
装置:センシュー科学 SSC−7100
カラム名:センシュー科学 GPC3506
溶離液:1−クロロナフタレン
検出器:示差屈折率検出器
カラム温度:210℃
プレ恒温槽温度:250℃
ポンプ恒温槽温度:50℃
検出器温度:210℃
流量:1.0mL/min
試料注入量:300μL (サンプル濃度:約0.2重量%)
<PPS樹脂の加熱時重量減少率の測定>
ポリフェニレンスルフィドの加熱時重量減少率は熱重量分析機を用いて下記条件で行った。なお、試料は2mm以下の細粒物を用いた。
装置:パーキンエルマー社製 TGA7
測定雰囲気:窒素気流下
試料仕込み重量:約10mg
測定条件:
(a)プログラム温度50℃で1分保持
(b)プログラム温度50℃から400℃まで昇温。この際の昇温速度20℃/分
重量減少率△Wrは、(b)の昇温の際に、100℃到達時の試料重量(W1)を基準として、330℃到達時の試料重量(W2)から以下の式(3)を用いて算出した。
△Wr=(W1−W2)/W1×100 ・・・(3)。
なお、以下の実施例中においては、100℃時の試料重量を基準とした300℃到達時における重量減少率を△Wr300、100℃時の試料重量を基準とした320℃到達時における重量減少率を△Wr320、100℃時の試料重量を基準とした340℃到達時における重量減少率を△Wr340で表し、参考として示した。
<PPS樹脂中のアルカリ金属含有量の測定>
ポリフェニレンスルフィド樹脂の含有するアルカリ金属含有量の定量は下記により行った。
(a)試料を石英るつぼに計りとり、電気炉を用いて灰化した。
(b)灰化物を濃硝酸で溶解した後、希硝酸で一定の容積に希釈した。
(c)得られた溶液中のアルカリ金属含有量を、ICP重量分析法(装置;Agilent製4500)及びICP発光分光分析法(装置;PerkinElmer製Optima4300DV)により測定した。
<PPS樹脂を加熱した時に発生するガス成分の分析>
ポリフェニレンスルフィド樹脂を加熱した際に発生する成分の定量は以下の方法により行った。なお、試料は2mm以下の細粒物を用いた。
(a)加熱時発生ガスの捕集
約10mgのポリフェニレンスルフィド樹脂を窒素気流下(50ml/分)の320℃で60分間加熱し、発生したガス成分を大気捕集用加熱脱離用チューブcarbotrap400に捕集した。
(b)ガス成分の分析
上記チューブに捕集したガス成分を熱脱着装置TDU(Supelco社製)を用いて室温から280℃まで5分間で昇温することで熱脱離させた。熱脱離した成分をガスクロマトグラフィーを用いて成分分割して、ラクトン型化合物量としてガス中のγ−ブチロラクトン量を測定し、アニリン型化合物量として4−クロロ−N−メチルアニリン量を測定した。
<誘電特性評価用試験片の射出成形>
住友重機械社製射出成形機SE75DUZを用い、樹脂温度320℃、金型温度140℃、冷却時間15sとする条件にて、(長さ)70mm×(幅)70mm×(厚み)2.0mm(ゲート形状:フィルムゲート)のプレートを成形した。
<誘電特性評価(比誘電率、誘電正接)>
前記射出成形した誘電特性評価用試験片の表面にφ60mm円状に銀ペーストを塗布し、十分に乾燥させた。その後、LCRメーター(WAYNE KERR 640B)にて室温(23℃)の比誘電率、誘電正接を各n=2で測定した。また、別途、該試験片を予め高度加速試験寿命装置(エスペック製:EHS−411)にセットし、温度121℃、湿度100%下で24時間PCT処理し、同様な方法で比誘電率、誘電正接を測定した。尚、この数値が小さいほど、初期と吸水時で誘電特性に変化なく、電気特性に優れているといえる。
<棒流動長>
住友重機械社製射出成形機プロマット40/20を用い、樹脂温度320℃、金型温度130℃、射出速度設定99%、射出圧力設定45%(実際の射出圧力98MPa)とする条件にて、(長さ)150mm×(幅)12.6mm×(厚み)0.5mm(ゲート位置:成形片の幅側、ゲート形状:フィルムゲート)の成形片を連続的に10回射出成形した。得られた成形片それぞれの、ゲート位置側から長手方向における充填末端長さを測定し、その平均値を棒流動長とした。棒流動長の値が大きいほど、薄肉流動性に優れているといえる。
<引張試験片の射出成形>
住友重機械社製射出成形機SE75−DUZを用い、樹脂温度320℃、金型温度130℃とする条件にて、ASTM1号ダンベル試験片を成形した。
<引張試験>
前記射出成形したASTM1号ダンベル試験片を支点間距離114mm、引張速度10mm/minの条件でテンシロンUTA2.5T引張試験機を用い、ASTM D638に準じて引張強度および引張伸度を測定した。これらの値が大きいほど引張特性に優れているといえる。
<曲げ試験片の射出成形>
住友重機械社製射出成形機SE75−DUZを用い、樹脂温度320℃、金型温度130℃とする条件にて、(幅)12.5mm×(長さ)130mm×(厚み)3.2mmの曲げ試験片を成形した。
<曲げ試験>
前記射出成形した曲げ試験片をスパン間距離100mm、クロスヘッドスピード1.0mm/minの条件で、ASTM D790に準じてテンシロンRTM1T曲げ試験機を用い、曲げ強度および曲げ弾性率を測定した。これらの値が大きいほど曲げ特性に優れているといえる。
<荷重たわみ温度測定>
前記射出成形した曲げ試験片を用いて、ASTM D648に準じて、0.46MPa荷重下での荷重たわみ温度を測定した。この値が大きいほど耐熱性に優れているといえる。
<PPS樹脂組成物の加熱減量測定>
配合物を溶融混練し、大気下120℃で8時間乾燥して得られたPPS樹脂組成物ペレットを130℃で3時間予備乾燥した後、約10gをアルミカップに精秤した。これを大気下320℃で2時間加熱処理した際の加熱減量ΔWhを測定した。加熱減量ΔWhは、加熱前の試料重量(W3)を基準として、加熱処理後の試料重量(W4)から以下の式(4)を用いて算出した。
△Wh=(W3−W4)/W3×100 ・・・(4)
上記加熱減量が少ないほどガス発生量が少ないといえる。
<金属腐食性>
配合物を溶融混練し、大気下120℃で8時間乾燥して得られたPPS樹脂組成物ペレットを130℃で3時間予備乾燥した後、約20gをアルミカップに精秤した。次いで、アルミカップ内に敷き詰められたペレット上に銅板(幅10mm×長さ20mm×厚み1.0mm)を置き、アルミカップ上面をガラスシャーレで蓋をした後、熱風オーブンにて300℃、30分間加熱処理をした。そして、加熱処理前後の銅板表面の中心線平均粗さRa(JISB0601に準拠)を測定し、下記式にて銅板表面Ra変化率を算出して、揮発成分による金属腐食性を簡易評価した。尚、この値が小さいほど金属腐食しにくい材料であるといえる。
<金型汚れ性評価>
図1に記載した成形品のサイズとして最大長さ55mm、幅20mm、厚み2mm、ゲートサイズとして幅2mm、厚み1mm(サイドゲート)、ガスベント部最大長さ20mm、幅10mm、深さ5μmのガス評価用金型で、住友重機械社製射出成形機SE75DUZを用いて、シリンダ温度330℃、金型温度150℃、射出速度100mm/sとして、樹脂組成物ごとの充填時間が0.4秒となるよう射出圧力を50〜80MPa内で設定し、さらに保圧25MPa、保圧速度30mm/s、保圧時間3秒として連続成形を行い、ガスベント部およびキャビティ部に金型汚れが目視確認できるまで実施した。金型汚れが目視確認できた連続ショット数が多いと、金型汚れが発生しにくく、優れているといえる。
<ハイサイクル成形性評価>
成形品のサイズとして縦80mm×横80mm×厚み3mm、ゲートサイズとして幅70mm、厚み1mm(フィルムゲート)、流動末端ガスベント部厚み20μmのハイサイクル評価用金型で、住友重機械社製射出成形機SE75DUZを用いて、シリンダ温度320℃、金型温度150℃、射出速度30mm/sとして、樹脂組成物毎の射出時間(充填時間+保圧時間)が10秒となるようにリミット射出圧力を150MPaで設定し、冷却時間30秒〜5秒の範囲内で調整しながら冷却時間毎に100ショット連続成形した。この時に冷却時間を30秒から5秒後短縮して連続成形し、連続成形できる必要冷却時間を測定した。この冷却時間が短いほど、成形サイクル短縮が可能になりハイサイクル成形性に優れているといえる。
<ヒートサグ試験片の射出成形>
住友重機械社製射出成形機プロマット40/20を用い、樹脂温度320℃、金型温度150℃とする成形条件にて、(長さ)130mm×(幅)12.7mm×(厚み)0.7mmのヒートサグ試験片を成形した。
<ヒートサグ変形量>
前記射出成形したヒートサグ試験片の片端30mmを保持し、試験片が水平になるように片持ち状態で固定しながら、180℃の熱風オーブンで60分処理した後、保持した部分と反対側の先端が、水平状態から自重によって垂れ下がった距離をハイトゲージにて測定してヒートサグ変形量とした。尚、この熱変形量が小さいほど、高温環境下での低反り性に優れているといえる。
<参考例1>重量平均分子量が10000以上であって、重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度が2.5以下のポリフェニレンスルフィド樹脂(A−1)の重合
撹拌機および上部に抜き出しバルブを具備したオートクレーブに、水硫化ナトリウムの48重量%水溶液1.648kg(水硫化ナトリウム0.791kg(14.1モル))、水酸化ナトリウムの48重量%水溶液1.225kg(水酸化ナトリウム0.588kg(14.7モル))、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)35L、およびp−ジクロロベンゼン(p−DCB)2.120kg(14.4モル)を仕込んだ。
反応容器を室温・常圧下にて窒素ガス下に密閉した後、400rpmで撹拌しながら、室温から200℃まで25分かけて昇温した。次いで、250℃まで35分かけて昇温し、250℃で2時間反応を行った。次いで、内温を250℃に保ちながら、抜き出しバルブを徐々に開放し、40分かけて溶媒を26.6kg留去した。溶媒留去の完了後、オートクレーブを室温近傍にまで冷却し、内容物を回収した。
回収した内容物を、反応液の温度が100℃になるように窒素下にて加熱撹拌を行なった。100℃で20分間保持した後、平均目開き10μmのステンレス製金網を用いて固液分離を行ない、得られた濾液成分を約3倍量のメタノールに滴下し、析出成分を回収した。析出後に回収された固体成分を約2.5Lの80℃温水でリスラリー化し、30分間80℃で撹拌後、濾過する操作を3回繰り返したのち、得られた固形分を減圧下80℃で8時間乾燥を行ない、乾燥固体を得た。得られた乾燥固体の赤外吸収スペクトルおよび高速液体クロマトグラフィーによる分析の結果、得られた乾燥固体は、環式ポリフェニレンスルフィドを85重量%含有していることが分かった。
得られた乾燥固体を、留出管および撹拌翼を取り付けたガラス製の試験管に仕込んだ後、試験管内の減圧、窒素置換を3回繰り返した。試験管内を約0.1kPaに保ったまま340℃に温調して120分間加熱した後、室温まで冷却して重合物を得た。赤外分光スペクトルに基づいて、得られた生成物はポリフェニレンスルフィドであることがわかった。また、GPC測定により、得られた生成物は、重量平均分子量は約5万、分散度は2.35であることがわかった。得られた生成物の加熱時重量減少率の測定を行った結果、△Wrは0.055%であった。また、△Wr300(%)=0.035、△Wr320(%)=0.044、△Wr340(%)=0.060であった。さらに、得られた生成物のアルカリ金属含有量の定量化をした結果、Na含有量は重量比で70ppmであり、これ以外のアルカリ金属は検出されなかった。最後に、得られた生成物について加熱時の発生ガス成分の分析を行った結果、ラクトン型化合物およびアニリン型化合物は検出限界以下であった。上記得られた生成物を、PPS樹脂(A−1)と呼ぶ。
<参考例2>重量平均分子量が10000以上であって、重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度が2.5以下のポリフェニレンスルフィド樹脂(A−2)の重合
p−ジクロロベンゼンの仕込み量を2.278kg(15.5モル)に変えた以外は参考例4と同様に行った。得られた乾燥固体の分析の結果、環式ポリフェニレンスルフィドを72%含有していることがわかり、また、重合物の重量平均分子量は約2万、分散度は1.90であることがわかった。得られた生成物の加熱時重量減少率の測定を行った結果、△Wrは0.065%であった。また、△Wr300(%)=0.045、△Wr320(%)=0.055、△Wr340(%)=0.070であった。さらに、得られた生成物のアルカリ金属含有量の定量化をした結果、Na含有量は重量比で280ppmであり、これ以外のアルカリ金属は検出されなかった。最後に、得られた生成物について加熱時の発生ガス成分の分析を行った結果、加熱前の生成物の重量に対して、γ−ブチロラクトンが24ppm、4−クロロ−N−メチルアニリンが19ppm検出された。上記得られた生成物を、PPS樹脂(A−2)と呼ぶ。
<参考例3>重量平均分子量が10000以上であって、重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度が2.5以上のポリフェニレンスルフィド樹脂(A’−1)の重合
撹拌機および底栓弁付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8.27kg(70.00モル)、96%水酸化ナトリウム2.94kg(70.63モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)11.45kg(115.50モル)、酢酸ナトリウム1.89kg(23.1モル)、及びイオン交換水5.50kg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9.77kgおよびNMP0.28kgを留出した後、反応容器を200℃に冷却した。アルカリ金属硫化物の仕込み量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、アルカリ金属硫化物の仕込み量1モル当たり0.02モルであった。
反応容器を200℃まで冷却した後、p−ジクロロベンゼン10.42kg(70.86モル)、NMP9.37kg(94.50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200℃から270℃まで昇温し、270℃で140分反応した。その後、270℃から250℃まで15分かけて冷却しながら水2.40kg(133モル)を圧入した。ついで250℃から220℃まで75分かけて徐々に冷却した後、室温近傍まで急冷し、内容物を取り出した。
内容物を約35リットルのNMPで希釈しスラリーとして85℃で30分撹拌後、80メッシュ金網(目開き0.175mm)で濾別して固形物を得た。得られた固形物を同様にNMP約35リットルで洗浄濾別した。得られた固形物を70リットルのイオン交換水に加え、70℃で30分撹拌後、80メッシュ金網で濾過して固形物を回収する操作を合計3回繰り返した。得られた固形物および酢酸32gを70リットルのイオン交換水に加え、70℃で30分撹拌後、80メッシュ金網で濾過した。得られた固形物を、更に70リットルのイオン交換水に加え、70℃で30分撹拌後、80メッシュ金網で濾過して固形物を回収した。このようにして得られた固形物を窒素気流下、120℃で乾燥することにより、乾燥PPS樹脂(PPS樹脂(A’−1))を得た。
得られた乾燥PPS樹脂は1−クロロナフタレンに210℃で全溶であり、得られた乾燥PPS樹脂についてGPC測定を行った結果、重量平均分子量は48600であり、分散度は2.66であった。得られた乾燥PPSの加熱時重量減少率の測定を行った結果、△Wrは0.23%であった。また、△Wr300(%)=0.18、△Wr320(%)=0.21、△Wr340(%)=0.25であった。さらに、得られた乾燥PPSのアルカリ金属含有量の定量化をした結果、Na含有量は重量比で120ppmであり、これ以外のアルカリ金属は検出されなかった。最後に、得られた乾燥PPSについて加熱時の発生ガス成分の分析を行った結果、加熱前の生成物の重量に対して、γ−ブチロラクトンが1190ppm、4−クロロ−N−メチルアニリンが240ppm検出された。
<参考例4>重量平均分子量が10000以上であって、重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度が2.5以上のポリフェニレンスルフィド樹脂(A’−2)の重合
撹拌機および底栓弁付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8.27kg(70.00モル)、96%水酸化ナトリウム2.91kg(69.80モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)11.45kg(115.50モル)、及びイオン交換水10.5kg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14.78kgおよびNMP0.28kgを留出した後、反応容器を200℃に冷却した。アルカリ金属硫化物の仕込み量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、アルカリ金属硫化物の仕込み量1モル当たり0.02モルであった。
反応容器を200℃まで冷却した後、p−ジクロロベンゼン10.48kg(71.27モル)、NMP9.37kg(94.50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200℃から270℃まで昇温した。270℃で100分反応した後、オートクレーブの底栓弁を開放し、窒素で加圧しながら内容物を撹拌機付き容器に15分かけてフラッシュし、250℃でしばらく撹拌して大半のNMPを除去した。
得られた固形物およびイオン交換水76リットルを撹拌機付きオートクレーブに入れ、70℃で30分洗浄した後、ガラスフィルターで吸引濾過した。次いで70℃に加熱した76リットルのイオン交換水をガラスフィルターに注ぎ込み、吸引濾過してケークを得た。得られたケークおよびイオン交換水90リットルを撹拌機付きオートクレーブに仕込み、pHが7になるよう酢酸を添加した。オートクレーブ内部を窒素で置換した後、192℃まで昇温し、30分保持した。その後オートクレーブを冷却して内容物を取り出した。内容物をガラスフィルターで吸引濾過した後、これに70℃のイオン交換水76リットルを注ぎ込み吸引濾過してケークを得た。得られたケークを窒素気流下、120℃で乾燥することにより、乾燥PPS樹脂(PPS樹脂(A’−2))を得た。
得られた乾燥PPS樹脂は1−クロロナフタレンに210℃で全溶であり、得られた乾燥PPS樹脂についてGPC測定を行った結果、重量平均分子量は20000であり、分散度は3.10であった。得られた生成物の加熱時重量減少率の測定を行った結果△Wrは0.53%であった。また、△Wr300(%)=0.48,△Wr320(%)=0.50,△Wr340(%)=0.55であった。
<参考例5>アスペクト比が180以上である板状の(B)ガラスフレーク
(B−1)ガラスフレーク(板状、体積平均粒子径150μm,数平均厚み0.7μm,アスペクト比230)
(B−2)ガラスフレーク(板状、体積平均粒子径300μm、数平均厚み1.5μm、アスペクト比200)
(B’−1)ガラスフレーク(板状、体積平均粒子径600μm、数平均厚み5μm、アスペクト比120)。
(B−3)ガラスフレーク(板状、体積平均粒子径150μm、数平均厚み0.7μm、アスペクト比230、3−グリシジルプロピルトリメトキシシラン化合物にて表面処理2wt%)。
<参考例6>繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラー
(C−1)ガラス繊維(日本電気硝子(株)製ECS03T−747H、平均繊維径10.5μm、繊維状)
(C−2)ガラス繊維(日本電気硝子(株)製ECS03T−760H、平均繊維径10.5μm,繊維状)
(C−3)異形断面ガラス繊維(日東紡(株)製CSG−3PA−830,異形比4)
〔実施例1〜6、比較例1〜3〕
表1に示す(A)成分、(B)成分を表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社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部は5箇所)の根元(ダイヘッドからL/D=45.5の箇所)から供給し、(C)成分は表1に示した割合になるように、ダイヘッドからL/D=15の箇所からサイドフィーダーを用いて途中から供給し、スクリュー回転数300rpm、ダイス吐出部の樹脂温度が330℃以下になるようにシリンダ温度を設定する押出条件で溶融混練しペレタイズした。得られたペレットを130℃一晩乾燥した後で射出成形に供し、加熱減量、棒流動長、引張特性、曲げ特性、荷重たわみ温度、金属腐食性、金型汚れ性、ハイサイクル成形性を評価した。結果は表1に示す通りであった。
上記実施例1〜7と比較例1〜4の結果を比較して説明する。
実施例1は、(A−1)成分を(A’−1)成分に変更した以外は実施例1と同じである。
比較例1と比較して、加熱減量、ヒートサグ変形量が大幅に改善され,さらに金型汚れ性(金属腐食性)やハイサイクル成形性等の成形加工性、吸水処理時の誘電特性も改良される結果であった。比較例1に対して、本発明に用いる(B)ガラスフレークと異なる(B’−1)成分を配合した比較例3はヒートサグ変形量が若干改善されるものの、加熱減量,ハイサイクル成形性,金型汚れ性、誘電特性は実使用上満足できるレベルではなかった.さらに比較例1に対して,(A’−1)PPS樹脂よりも分子量が小さい(A’−2)を併用した比較例4では,寧ろ加熱減量,ヒートサグ変形量が悪化する傾向であった.
一方、実施例1に対してさらに繊維状フィラーとして(C−1)、(C−2)、(C−3)成分を配合した実施例2〜4は,ハイサイクル成形性を維持しつつヒートサグ変形量、材料剛性がさらに改善される結果であった。また、実施例1に対してさらに(A−1)成分以外に(A−2)成分を配合した実施例5は,実施例1の材料特性を損なうことなく薄肉流動性が向上していることから、より薄肉形状・複雑形状の高寸法精度部品への用途展開が期待できる。実施例1に対して、(B−1)ガラスフレークを表面処理した実施例7は、特に吸水処理時の誘電特性がさらに改善されていることから、樹脂とフィラーの密着性向上により界面からの水分侵入を抑制できることを示唆する結果が得られた。
G ゲート

Claims (9)

  1. (A)重量平均分子量が10000以上、かつ重量平均分子量を数平均分子量で除した分散度が2.5以下のポリフェニレンスルフィド樹脂100重量部に対して、(B)アスペクト比が180以上である板状のガラスフレークを1〜50重量部含むポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
  2. 前記(B)ガラスフレークのアスペクト比が200以上300以下であることを特徴とする請求項1記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
  3. 前記(B)ガラスフレークの体積平均粒子径が200μm以下であることを特徴とする請求項1〜2のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
  4. 前記(B)ガラスフレークがエポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、水酸基、およびメルカプト基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するアルコキシシラン化合物で表面処理されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
  5. 前記(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂が、下記一般式(I)で表される環式ポリフェニレンスルフィド
    (ここで、mは4〜20の整数であり、異なるmを有する複数種類の環式ポリフェニレンスルフィドの混合物でもよい。)を少なくとも50重量%以上含み、かつ重量平均分子量が10000未満のポリフェニレンスルフィドプレポリマーを加熱して重量平均分子量10000以上の高重合度体に転化させることにより得られたポリフェニレンスルフィド樹脂である請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
  6. 前記(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂100重量部に対して、さらに(C)繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラーを1〜40重量部含む請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
  7. 前記(C)繊維状フィラーおよび/または非繊維状フィラーが、異形比1.3以上10以下の異形断面ガラス繊維である請求項6に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物からなる成形品。
  9. 成形品が射出成形品である請求項8記載の成形品。
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