JP2018188533A - ポリアミド組成物及び成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)ジアミンとジカルボン酸とからなる脂肪族ポリアミド、(B)イソフタル酸を少なくとも75モル%含むジカルボン酸単位と炭素数4以上10以下のジアミンを含むジアミン単位とを含有する半芳香族ポリアミド、(C)顔料、(D1)難燃剤、および(D2)難燃助剤を含有するポリアミド組成物であって、ポリアミド組成物のtanδピーク温度が90℃以上であり、ポリアミド組成物の重量平均分子量Mwが10000≦Mw≦40000であるポリアミド組成物。更に(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位として含む重合体を含有するポリアミド樹脂。
【選択図】なし
Description
また、ポリアミド樹脂を用いた成形体は、生産性を向上させるために、成形温度を高くし、金型温度を下げて行うハイサイクル成形条件で成形する場合がある。
このような要求に応えるため、成形品の表面外観及び機械特性を向上させることができる材料として、イソフタル酸成分を導入したポリアミド66/6Iからなるポリアミドが開示されている(例えば、特許文献1)。又、機械特性、流動性、表面外観等を改良することができる材料として、テレフタル酸成分と、イソフタル酸成分を導入したポリアミド6T/6Iからなるポリアミド組成物が開示されている(例えば、特許文献2、3、4参照)。
本発明のポリアミド組成物は、
(A)ジアミンとジカルボン酸とからなる脂肪族ポリアミド、
(B)イソフタル酸を少なくとも75モル%含むジカルボン酸単位と炭素数4以上10以下のジアミンを含むジアミン単位とを含有する半芳香族ポリアミド、
(C)顔料、
(D1)難燃剤、および
(D2)難燃助剤、
を含有するポリアミド組成物であって、
ポリアミド組成物のtanδピーク温度は90℃以上であり、
ポリアミド組成物の重量平均分子量Mwは、10000≦Mw≦40000である。
(D2)難燃助剤はSb2O3であり、Sb2O3の含有量は、ポリアミド組成物100質量%に対して0.1質量%以上4質量%以下であることが好ましい。
本発明のポリアミド組成物は、
(A)ジアミンとジカルボン酸とからなる脂肪族ポリアミド、
(B)イソフタル酸を少なくとも75モル%含むジカルボン酸単位と炭素数4以上10以下のジアミンを含むジアミン単位とを含有する半芳香族ポリアミド、
(C)顔料、
(D1)難燃剤、および
(D2)難燃助剤、
を含有するポリアミド組成物であって、
ポリアミド組成物のtanδピーク温度が90℃以上であり、
ポリアミド組成物の重量平均分子量Mwが、10000≦Mw≦40000である。
本発明のポリアミド組成物に含有される(A)脂肪族ポリアミドは、(A−a)脂肪族ジカルボン酸単位と(A−b)脂肪族ジアミン単位とを含有する。
脂肪族ジカルボン酸単位を構成する脂肪族ジカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、2,2−ジメチルコハク酸、2,3−ジメチルグルタル酸、2,2−ジエチルコハク酸、2,3−ジエチルグルタル酸、グルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、アジピン酸、2−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸、及びジグリコール酸等の炭素数3〜20の直鎖又は分岐状飽和脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
(A−a)脂肪族ジカルボン酸単位を構成する脂肪族ジカルボン酸は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A−b)脂肪族ジアミン単位を構成する脂肪族ジアミンは、直鎖であっても分岐していてもよい。
脂肪族ジアミン単位を構成する直鎖の脂肪族ジアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、及びトリデカメチレンジアミン等の炭素数2〜20の直鎖飽和脂肪族ジアミン等が挙げられる。
これらの中でも、2−メチルペンタメチレンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンが好ましく、2−メチルペンタメチレンジアミンがより好ましい。このような脂肪族ジアミンを含むことにより、耐熱性及び剛性等により優れるポリアミド組成物となる傾向にある。
ジアミンは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に用いられる(B)半芳香族ポリアミドは、イソフタル酸を少なくとも75モル%含む(B−a)ジカルボン酸単位と、炭素数4以上10以下のジアミンを含む(B−b)ジアミン単位とを含有するポリアミドである。
上記イソフタル酸単位及び炭素数4以上10以下のジアミン単位の合計量は、(B)ポリアミドの全構成単位100モル%に対して、少なくとも50モル%含むことが好ましく、80〜100モル%であることがより好ましく、90〜100モル%であることがさらに好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
なお、本発明において(B)ポリアミドを構成する所定の単量体単位の割合は、核磁気共鳴分光法(NMR)等により測定することができる。
(B−a)ジカルボン酸単位は、イソフタル酸を75モル%以上含む(ジカルボン酸全モル数基準)。80〜100モル%含むことがより好ましく、90〜100モル%含むことがさらに好ましく、100モル%であることがさらにより好ましい。
(B−a)ジカルボン酸単位中のイソフタル酸単位の割合が75モル%以上であることにより、機械的性質、特に吸水剛性、熱時剛性、流動性、表面外観性等を同時に満足する、ポリアミド組成物を得ることができる。
イソフタル酸単位以外の芳香族ジカルボン酸単位を構成する芳香族ジカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、フェニル基、ナフチル基を有するジカルボン酸が挙げられる。芳香族ジカルボン酸の芳香族基は、無置換でも置換基を有していてもよい。
この置換基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜10のアリールアルキル基、クロロ基及びブロモ基等のハロゲン基、炭素数1〜6のシリル基、並びにスルホン酸基及びその塩(ナトリウム塩等)等が挙げられる。
具体的には、以下に限定されるものではないが、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、及び5−ナトリウムスルホイソフタル酸等の無置換又は所定の置換基で置換された炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸単位を構成する芳香族ジカルボン酸は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
脂肪族ジカルボン酸単位を構成する脂肪族ジカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、2,2−ジメチルコハク酸、2,3−ジメチルグルタル酸、2,2−ジエチルコハク酸、2,3−ジエチルグルタル酸、グルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、アジピン酸、2−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸、及びジグリコール酸等の炭素数3〜20の直鎖又は分岐状飽和脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
脂環族ジカルボン酸単位(以下、「脂環式ジカルボン酸単位」ともいう。)を構成する脂環族ジカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、脂環構造の炭素数が3〜10の脂環族ジカルボン酸が挙げられ、脂環構造の炭素数が5〜10の脂環族ジカルボン酸が好ましい。
このような脂環族ジカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、及び1,3−シクロペンタンジカルボン酸等が挙げられる。この中でも、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸が好ましい。
なお、脂環族ジカルボン酸単位を構成する脂環族ジカルボン酸は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
イソフタル酸単位以外のジカルボン酸単位としては、芳香族ジカルボン酸単位を含むことが好ましく、炭素数が6以上である芳香族ジカルボン酸を含むことがより好ましい。
このようなジカルボン酸を用いることにより、ポリアミド組成物の機械的性質、特に吸水剛性、熱時剛性、流動性、表面外観性等がより優れる傾向にある。
ここで「ジカルボン酸と等価な化合物」とは、上記ジカルボン酸に由来するジカルボン酸構造と同様のジカルボン酸構造となり得る化合物をいう。このような化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジカルボン酸の無水物及びハロゲン化物等が挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(B)半芳香族ポリアミドを構成する(b)ジアミン単位は、炭素数4以上10以下のジアミン含むものである。以下に限定されるものではないが、例えば、脂肪族ジアミン単位、脂環族アミン単位、及び芳香族ジアミン単位等が挙げられる。
脂肪族ジアミン単位を構成する脂肪族ジアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、及びトリデカメチレンジアミン等の炭素数4以上20以下の直鎖飽和脂肪族ジアミン等が挙げられる。
脂環族ジアミン単位を構成する脂環族ジアミン(以下、「脂環式ジアミン」ともいう。)としては、以下に限定されるものではないが、例えば、1,4−シクロヘキサンジアミン、1,3−シクロヘキサンジアミン、及び1,3−シクロペンタンジアミン等が挙げられる。
芳香族ジアミン単位を構成する芳香族ジアミンとしては、芳香族を含有するジアミンであれば以下に限定されるものではないが、例えば、メタキシリレンジアミン等が挙げられる。
このようなジアミンを用いることにより、機械的性質、特に吸水剛性、高温使用下での剛性(熱時剛性)、流動性、表面外観性等により優れるポリアミド組成物となる傾向にある。
なお、ジアミンは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(B)半芳香族ポリアミドは、ポリアミド6I、9I、10Iが好ましく、ポリアミド6Iが最も好ましい。
3価以上の多価脂肪族アミンは、1種のみ単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(A)脂肪族ポリアミド及び(B)半芳香族ポリアミドは、ラクタム単位及び/又はアミノカルボン酸単位をさらに含有することができる。このような単位を含むことにより、靭性により優れるポリアミドが得られる傾向にある。なお、ここでラクタム単位及びアミノカルボン酸を構成するラクタム及びアミノカルボン酸とは、重(縮)合可能なラクタム及びアミノカルボン酸をいう。
中でも、ラクタムとしては、ε−カプロラクタム、ラウロラクタム等が好ましく、ε−カプロラクタムがより好ましい。このようなラクタムを含むことにより、靭性により優れるポリアミド組成物となる傾向にある。
アミノカルボン酸としては、ω位がアミノ基で置換された炭素数4〜14の直鎖又は分岐状飽和脂肪族カルボン酸が好ましい。このようなアミノカルボン酸としては、以下に限定されるものではないが、例えば、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、及び12−アミノドデカン酸等が挙げられる。また、アミノカルボン酸としては、パラアミノメチル安息香酸等も挙げられる。
ラクタム単位及びアミノカルボン酸単位の合計割合(モル%)は、ポリアミド全体に対して、好ましくは0〜20モル%であり、より好ましくは0〜10モル%であり、さらに好ましくは0〜5%である。
ラクタム単位及びアミノカルボン酸単位の合計割合が上記範囲であることにより、流動性の向上等の効果が得られる傾向にある。
本発明において用いるポリアミドの末端は、公知の末端封止剤により末端封止されていてもよい。
このような末端封止剤は、上述したジカルボン酸とジアミンと、必要に応じて用いるラクタム及び/又はアミノカルボン酸とから、ポリアミドを製造する際に、分子量調節剤としても添加することができる。
この中でも、モノカルボン酸、及びモノアミンが好ましい。ポリアミドの末端が末端封止剤で封鎖されていることにより、熱安定性により優れるポリアミド組成物となる傾向にある。
末端封止剤は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
特に、(B)芳香族ポリアミドの末端は、流動性、機械的強度の観点から、酢酸によって封止されていることが好ましい。
モノカルボン酸は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
モノアミンは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のポリアミドを得る際に、ジカルボン酸の添加量とジアミンの添加量とは、同モル量付近であることが好ましい。重合反応中のジアミンの反応系外への逃散分もモル比においては考慮して、ジカルボン酸全体のモル量1に対して、ジアミン全体のモル量は、0.9〜1.2であることが好ましく、より好ましくは0.95〜1.1であり、さらに好ましくは0.98〜1.05である。
ポリアミドの製造方法としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジカルボン酸単位を構成するジカルボン酸と、ジアミン単位を構成するジアミンと、必要に応じてラクタム単位及び/又はアミノカルボン酸単位を構成するラクタム及び/又はアミノカルボン酸と、を重合して重合体を得る工程を含むものとし、ポリアミドの重合度を上昇させる工程を、さらに含むことが好ましい。また、必要に応じて、得られた重合体の末端を末端封止剤により封止する封止工程を含んでいてもよい。
1)ジカルボン酸−ジアミン塩、又はジカルボン酸とジアミンとの混合物の水溶液、あるいはこれらの水の懸濁液を加熱し、溶融状態を維持したまま重合させる方法(以下、「熱溶融重合法」ともいう。)。
2)熱溶融重合法で得られたポリアミドを融点以下の温度で固体状態を維持したまま重合度を上昇させる方法(以下、「熱溶融重合・固相重合法」ともいう。)。
3)ジカルボン酸−ジアミン塩、又はジカルボン酸とジアミンとの混合物を固体状態を維持したまま重合させる方法(以下、「固相重合法」ともいう。)。
4)ジカルボン酸と等価なジカルボン酸ハライド成分とジアミン成分を用いて重合させる方法(以下、「溶液法」ともいう。)。
中でも、熱溶融重合法を含む製造方法が好ましく、熱溶融重合法によりポリアミドを製造する際には、重合が終了するまで、溶融状態を保持することが好ましい。溶融状態を保持するためには、ポリアミド組成物に適した重合条件で製造することが必要となる。例えば、該熱溶融重合法における重合圧力を14〜25kg/cm2(ゲージ圧)に制御し、加熱を続けながら、槽内の圧力が大気圧(ゲージ圧は0kg/cm2)になるまで30分以上かけながら降圧する方法などが挙げられる。
ポリアミドの製造に用いる重合装置としては、特に限定されるものではなく、公知の装置を用いることができ、例えば、オートクレーブ型の反応器、タンブラー型反応器、及びニーダー等の押出機型反応器等が挙げられる。
まず、例えば、ポリアミドの原料成分(ジカルボン酸、ジアミン、及び、必要に応じて、ラクタム及び/又はアミノカルボン酸)を、約40〜60質量%含有する水溶液を、110〜180℃の温度及び約0.035〜0.6MPa(ゲージ圧)の圧力で操作される濃縮槽で、約65〜90質量%に濃縮して濃縮溶液を得る。
その後、オートクレーブにおいて、水及び/又はガス成分を抜きながら圧力を約1.2〜2.2MPa(ゲージ圧)に保ち、温度が約220〜260℃に達した時点で、大気圧まで降圧する(ゲージ圧は、0MPa)。
その後、オートクレーブを窒素等の不活性ガスで加圧し、オートクレーブからポリアミド溶融物をストランドとして押し出す。押し出されたストランドを、冷却、カッティングすることにより、ポリアミドのペレットを得る。
本発明に用いるポリアミドのポリマー末端としては、特に限定されないが、以下のように分類され、定義することができる。
すなわち、1)アミノ末端、2)カルボキシル末端、3)封止剤による末端、4)その他の末端である。
2)カルボキシル末端は、カルボキシル基(−COOH基)を有するポリマー末端であり、原料のジカルボン酸に由来する。
3)封止剤による末端は、重合時に封止剤を添加した場合に形成される末端である。封止剤としては、上述した末端封止剤が挙げられる。
4)その他の末端は、上述した1)〜3)に分類されないポリマー末端であり、アミノ末端が脱アンモニア反応して生成した末端や、カルボキシル末端から脱炭酸反応して生成した末端等が挙げられる。
(A)脂肪族ポリアミドの分子量、融点Tm2、結晶化エンタルピーΔH、tanδピーク温度は、具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
(A)脂肪族ポリアミドの分子量の指標としては、Mw(A)(重量平均分子量)を利用できる。(A)脂肪族ポリアミドのMw(A)(重量平均分子量)は好ましくは10000〜50000であり、より好ましくは15000〜45000であり、さらに好ましくは20000〜40000であり、よりさらに好ましくは25000〜35000である。
(A)脂肪族ポリアミドの分子量分布は、Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)を指標とする。
また、(A)脂肪族ポリアミドの融点Tm2は、好ましくは300℃以下であり、より好ましくは290℃以下であり、さらに好ましくは280℃以下であり、よりさらに好ましくは270℃以下である。
(A)脂肪族ポリアミドの融点Tm2が220℃以上であることにより、熱時剛性等により優れるポリアミド組成物を得ることができる傾向にある。
また、(A)脂肪族ポリアミドの融点Tm2が300℃以下であることにより、押出、成形等の溶融加工におけるポリアミド組成物の熱分解等をより抑制することができる傾向にある。
(A)脂肪族ポリアミドのtanδピーク温度は、好ましくは40℃以上であり、より好ましくは50〜110℃であり、さらに好ましくは60〜100℃であり、さらにより好ましくは70〜95℃であり、よりさらに好ましくは80〜90℃である。(A)脂肪族ポリアミドのガラス転移温度が40℃以上であることにより、吸水剛性、熱時剛性に優れるポリアミド組成物を得ることができる傾向にある。
(A)脂肪族ポリアミドのtanδピーク温度は、下記実施例に記載するように、例えば、粘弾性測定解析装置等(レオロジ製:DVE−V4)を用いて測定することができる。
(B)半芳香族ポリアミドの分子量、融点Tm2、結晶化エンタルピーΔH、tanδピーク温度は、具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
(B)半芳香族ポリアミドの分子量の指標としては、Mw(B)(重量平均分子量)を利用できる。(B)ポリアミドのMw(重量平均分子量)は好ましくは10000〜25000であり、より好ましくは13000〜24000であり、さらに好ましくは15000〜23000であり、よりさらに好ましくは18000〜22000であり、特に好ましくは、19000〜21000である。
(B)半芳香族ポリアミドのMw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)は好ましくは2.4以下であり、より好ましくは1.7〜2.4であり、さらに好ましくは1.8〜2.3であり、よりさらに好ましくは1.9〜2.2であり、最も好ましくは1.9〜2.1ある。Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)の下限は1.0である。Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)を上記範囲であることにより、流動性等に優れるポリアミド組成物が得られる。また、無機充填材に代表される成分を含有させたポリアミド組成物は、表面外観に優れたものとなる。
ポリアミドの分子構造中に芳香族化合物単位を含有していると、高分子量化に伴い、分子量分布(Mw/Mn)が高くなる傾向がある。分子量分布が高いことは分子の三次元構造を有するポリアミド分子の割合が高いことを示し、高温加工時において分子の三次元構造化がさらに進行しやすく、流動性が低下し、無機充填材に代表される成分を含有させたポリアミド組成物は、表面外観が悪化する。
(B)半芳香族ポリアミドの結晶化エンタルピーΔHを上記範囲内に制御する方法としては、ジカルボン酸単位に対する芳香族モノマー比率を高めること必要がある。ジカルボン酸単位としてイソフタル酸を75モル%以上含むことが重要であり、100モル%含むことが最も好ましい。
(B)半芳香族ポリアミドの結晶化エンタルピーΔHの測定装置としては、例えば、PERKIN−ELMER社製Diamond−DSC等が挙げられる。
(B)半芳香族ポリアミドのtanδピーク温度を上記範囲内に制御する方法としては、ジカルボン酸単位に対する芳香族モノマー比率を高めること必要がある。ジカルボン酸単位としてイソフタル酸を75モル%以上含むことが重要であり、100モル%含むことが最も好ましい。
(B)半芳香族ポリアミドのガラス転移温度が90℃以上であることにより、吸水剛性、熱時剛性に優れるポリアミド組成物を得ることができる傾向にある。また、ポリアミド組成物のガラス転移温度が160℃以下であることにより、無機充填材に代表される成分を含有させたポリアミド組成物は、表面外観に優れたものとなる。
(B)半芳香族ポリアミドのアミノ末端の量は、ポリアミド1gに対して、好ましくは5〜100μ当量/gであり、より好ましくは10〜90μ当量/gであり、さらに好ましくは20〜80μ当量/gであり、さらにより好ましくは30〜70μ当量/gであり、よりさらに好ましくは、40〜60μ当量/gである。アミノ末端の量が上記の範囲であることにより、熱や光に対する変色に優れた組成物とすることができる。アミノ末端の量は、中和滴定により測定することができる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、顔料を含有する。
顔料としては、特に限定されないが、例えば、ニグロシン等の染料、硫化亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン及びカーボンブラック等の顔料;アルミニウム、着色アルミニウム、ニッケル、スズ、銅、金、銀、白金、酸化鉄、ステンレス、及びチタン等の金属粒子;マイカ製パール顔料、カラーグラファイト、カラーガラス繊維、及びカラーガラスフレーク等のメタリック顔料等が挙げられる。なかでも、靭性、強度、および剛性などの機械物性、並びに難燃性と着色のバランスにより、白色顔料の硫化亜鉛(ZnS)、および酸化亜鉛(ZnO)が好ましい。
本発明において用いられる(D1)難燃剤としては、ハロゲン元素を含む難燃剤であれば、特に限定されるものではなく、例えば、塩素系難燃剤や臭素系難燃剤などが挙げられる。
これら(D1)難燃剤を1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、(D2)難燃助剤を含有することにより、難燃性により優れるポリアミド樹脂組成物とすることができる。
本発明において用いられる(D2)難燃助剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、三酸化二アンチモン(Sb2O3)、四酸化二アンチモン、五酸化二アンチモン、アンチモン酸ナトリウムなどの酸化アンチモン類;一酸化スズ、二酸化スズなどの酸化スズ類;酸化第二鉄、γ酸化鉄などの酸化鉄類;その他酸化亜鉛、ホウ酸亜鉛、酸化カルシウム、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化アルミニウム(ベーマイト)、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化銅、及び酸化タングステンなどの金属酸化物;水酸化マグネシウム、及び水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物;アルミニウム、鉄、チタン、マンガン、亜鉛、モリブデン、コバルト、ビスマス、クロム、スズ、アンチモン、ニッケル、銅、及びタングステンなどの金属粉末;炭酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、及び炭酸バリウムなどの金属炭酸塩;ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カルシウム、及びホウ酸アルミニウムなどの金属ホウ酸塩;並びにシリコーン;などが挙げられる。
これら(D2)難燃助剤を1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
難燃効果を上げるためには、平均粒径が0.01〜10μmである(D2)難燃助剤を用いることが好ましい。
平均粒径は、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置や精密粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体をさらに含有してもよい。(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体を含有することにより、靭性、剛性などの機械物性、並びに難燃性に優れるポリアミド樹脂組成物とすることができる。
α,β不飽和ジカルボン酸無水物としては、例えば、下記一般式(1)で表される化合物が挙げられる。
α,β不飽和ジカルボン酸無水物で変性された重合体としては、例えば、α,β不飽和ジカルボン酸無水物で変性されたポリフェニレンエーテルやポリプロピレンなどが挙げられる。特に、無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテルが好ましい。
α,β不飽和ジカルボン酸無水物を共重合成分として含む重合体としては、難燃性を向上させる効率(添加量が少なくて発現する)の観点で、芳香族ビニル化合物とα,β不飽和ジカルボン酸無水物との共重合体が好ましい。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、(F)充填材をさらに含有してもよい。(F)充填材を含有することにより、靭性及び剛性などの機械物性にさらに優れるポリアミド樹脂組成物とすることができる。
(F)充填材としては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のポリアミド樹脂組成物中の(C)顔料の含有量は、ポリアミド組成物100質量%に対して、0.5質量%以上5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましい。特に、(C)顔料が白色顔料であり、白色顔料の含有量が、前記ポリアミド組成物100質量%に対して0.5質量%以上5質量%以下であることが、色調、機械的性質(特に機械強度)の観点から好ましい。
本発明において、(C)顔料、(D1)難燃剤、(D2)難燃助剤、(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体、(F)充填材、の合計含有量は、ポリアミド樹脂組成物100質量%に対して60〜80質量%以下であることが好ましい。より好ましくは10〜90質量%であり、さらに好ましくは30〜80質量%であり、よりさらに好ましくは40〜80質量%である。総計が10質量%以上とすることにより、強度、剛性及び難燃性などに優れ、また適正な溶融粘度を有する加工性に優れるポリアミド組成物を得ることができる。
添加剤の含有量は、その種類やポリアミド組成物の用途等によって様々であるため、本発明の目的を損なわない範囲であれば特に制限されることはない。
本発明のポリアミド樹脂組成物には、必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で、成形性改良剤を添加してもよい。成形性改良剤としては、特に限定されないが、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、高級脂肪酸エステル、及び高級脂肪酸アミド等が挙げられる。
金属塩の金属元素としては、元素周期律表の第1,2,3族元素、亜鉛、及びアルミニウム等が好ましく、カルシウム、ナトリウム、カリウム、及びマグネシウム等の、第1,2族元素、並びにアルミニウム等がより好ましい。
高級脂肪酸金属塩としては、例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、モンタン酸カルシウム、及びモンタン酸ナトリウム、パルミチン酸カルシウム等が挙げられる。これらの中でも、モンタン酸の金属塩及びステアリン酸の金属塩が好ましい。
炭素数8〜40の脂肪族カルボン酸と炭素数8〜40の脂肪族アルコールとのエステルが好ましい。脂肪族アルコールとしては、例えば、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、及びラウリルアルコール等が挙げられる。高級脂肪酸エステルとしては、例えば、ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル等が挙げられる。
高級脂肪酸アミドとしては、例えば、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、エチレンビスステアリルアミド、エチレンビスオレイルアミド、N−ステアリルステアリン酸アミド、N−ステアリルエルカ酸アミド等が挙げられる。
本発明のポリアミド樹脂組成物には、必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で、熱劣化、熱時の変色防止、耐熱エージング性、及び耐候性の向上を目的に劣化抑制剤を添加してもよい。
劣化抑制剤としては、特に限定されないが、例えば、酢酸銅及びヨウ化銅等の銅化合物;ヒンダードフェノール化合物等のフェノール系安定剤;ホスファイト系安定剤;ヒンダードアミン系安定剤;トリアジン系安定剤;ベンゾトリアゾール系安定剤、ベンゾフェノン系安定剤、シアノアクリレート系安定剤、サリシレート系安定剤;及びイオウ系安定剤等が挙げられる。
これらの劣化抑制剤は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合せて用いてもよい。
造核剤とは、添加によりポリアミド組成物の、結晶化ピーク温度を上昇させたり、結晶化ピークの補外開始温度と補外終了温度との差を小さくしたり、得られる成形品の球晶を微細化又はサイズの均一化させたりする効果が得られる物質のことを意味する。
造核剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、タルク、窒化ホウ素、マイカ、カオリン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、窒化珪素、カーボンブラック、チタン酸カリウム、及び二硫化モリブデン等が挙げられる。
造核剤は、1種類のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、造核剤効果が高いため、数平均粒径が0.01〜10μmである造核剤が好ましい。
造核剤の数平均粒径は、成形品をギ酸等のポリアミドが可溶な溶媒で溶解し、得られた不溶成分の中から、例えば、100個以上の造核剤を任意に選択し、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡等で観察して測定することにより求めることができる。
造核剤の含有量を、ポリアミド100質量部に対して、0.001質量部以上とすることにより、ポリアミド組成物の耐熱性が向上し、また、造核剤の含有量を、ポリアミド100質量部に対して1質量部以下とすることにより、靭性に優れるポリアミド組成物が得られる。
安定剤としては、以下に制限されないが、例えば、フェノール系熱安定剤、リン系熱安定剤、アミン系熱安定剤、並びに元素周期律表の第3族、第4族及び第11〜14族の元素の金属塩、並びにアルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
これらは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
特に、耐熱エージング性向上の観点から、好ましくはN,N'−へキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオンアミド)]である。
これらは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のポリアミド樹脂組成物には、必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で、他の樹脂を添加してもよい。
このような樹脂としては、特に限定されるものではないが、後述する熱可塑性樹脂やゴム成分等が挙げられる。
これらの熱可塑性樹脂は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合せて用いてもよい。
これらのゴム成分は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合せて用いてもよい。
本発明のポリアミド樹脂組成物の製造方法としては、(A)脂肪族ポリアミドと(B)半芳香族ポリアミド、(C)顔料、(D1)難燃剤、(D2)難燃助剤、必要に応じ(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体、および(F)充填材、とを混合する方法であれば、特に限定されるものではない。
混練機での剪断速度は100sec-1以上程度であることが好ましく、混練時の平均滞留時間は0.5〜5分程度であることが好ましい。
本発明のポリアミド組成物の分子量、融点Tm2、結晶化エンタルピーΔH、tanδピーク温度は、具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
ポリアミド組成物の分子量の指標としては、Mw(重量平均分子量)を利用できる。ポリアミド組成物のMw(重量平均分子量)は10000〜40000であり、好ましくは17000〜35000であり、より好ましくは20000〜35000であり、さらに好ましくは22000〜34000であり、よりさらに好ましくは24000〜33000であり、最も好ましくは25000〜32000である。Mw(重量平均分子量)が上記範囲であることにより、機械的性質、特に吸水剛性、熱時剛性、流動性等に優れるポリアミドが得られる。また、充填材に代表される成分を含有させたポリアミド組成物は、表面外観に優れたものとなる。
ポリアミド組成物のMwを上記範囲内に制御する方法としては、(A)脂肪族ポリアミド及び(B)半芳香族ポリアミドのMwを上述した範囲のものを使用すること等が挙げられる。
なお、Mw(重量平均分子量)の測定は、下記実施例に記載するように、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて測定することができる。
なおポリアミドの合計質量に対する数平均分子量Mnが500以上2000以下であるポリアミドの合計含有量はGPCを用いて、後述する実施例での測定条件における溶出曲線より求める。
GPC測定の際に(A)脂肪族ポリアミドおよび(B)半芳香族ポリアミドを含有する組成物中に、ポリアミドを溶解させる溶媒に可溶である他の成分が含有される場合は、ポリアミドは不溶だが該他の成分は可溶な溶媒を用いて、該他の成分を抽出して除去した後、GPC測定を行う。また、ポリアミド樹脂を溶解させる溶媒に不溶である無機充填材などは、ポリアミド組成物を溶解させる溶媒に溶解させ、次いでろ過して不溶物を除去した後、GPC測定を行う。
本発明のポリアミド組成物のMw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)は好ましくは2.4以下であり、より好ましくは1.7〜2.3であり、さらに好ましくは1.8〜2.2であり、よりさらに好ましくは1.9〜2.1である。分子量分布の下限は1.0である。Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)を上記範囲であることにより、流動性等に優れるポリアミド組成物が得られる。また、無機充填材に代表される成分を含有させたポリアミド組成物は、表面外観に優れたものとなる。
ポリアミド組成物の分子構造中に芳香族化合物単位が含有していると、高分子量化に伴い、分子量分布(Mw/Mn)が高くなる傾向がある。分子量分布が高いことは分子の三次元構造を有するポリアミド分子の割合が高いことを示し、高温加工時において分子の三次元構造化がさらに進行しやすく、流動性が低下し、無機充填材に代表される成分を含有させたポリアミド組成物は、表面外観が悪化する。
また、ポリアミド組成物のtanδピーク温度は、好ましくは150℃以下であり、より好ましくは140℃以下であり、さらに好ましくは130℃以下である。
ポリアミド組成物のtanδピーク温度が90℃以上であることにより、吸水剛性、熱時剛性に優れるポリアミド組成物を得ることができる傾向にある。また、ポリアミド組成物のtanδピーク温度が150℃以下であることにより、無機充填材に代表される成分を含有させたポリアミド組成物は、表面外観に優れたものとなる。
ポリアミド組成物のtanδピーク温度を上記範囲内に制御する方法としては、例えば、(A)脂肪族ポリアミド、(B)半芳香族ポリアミドの配合比率を上述した範囲に制御する方法等が挙げられる。
本発明のポリアミド樹脂組成物を成形することにより、表面光沢値が50以上の成形品が得られる。本発明のポリアミド組成物の表面光沢値は、より好ましくは55以上であり、さらに好ましくは60以上である。ポリアミド組成物の表面光沢値が50以上であることにより、自動車用、電気及び電子用、産業資材用、工業材料用、並びに日用及び家庭品用等、各種部品の成形材料として好適に使用することができる。
例えば、押出成形、射出成形、真空成形、ブロー成形、射出圧縮成形、加飾成形、他材質成形、ガスアシスト射出成形、発砲射出成形、低圧成形、超薄肉射出成形(超高速射出成形)、及び金型内複合成形(インサート成形、アウトサート成形)等の成形方法が挙げられる。
本発明の成形品は、上述したポリアミド樹脂組成物を含み、機械的性質(特にウエルド強度と硬度)、表面外観性、難燃性等に優れ、様々な用途に用いることができる。
例えば、自動車分野、電気・電子分野、機械・工業分野、事務機器分野、航空・宇宙分野において、好適に用いることができる。
以下、本実施例および比較例に用いたポリアミド組成物の構成成分について説明する。
〔(A)脂肪族ポリアミド〕
A−1:ポリアミド66
A−2:ポリアミド6(宇部興産製SF1013A)
B−1:ポリアミド6I
B−2:ポリアミド6I (ランクセス社製T40、Mw=44000、Mw/Mn=2.8、VR31、Mw/VR=1419)
B−3:ポリアミド6I/6T(エムス社製G21、Mw=27000、Mw/Mn=2.2、Mw/VR=1000、VR27、Mw/VR=1000、ジカルボン酸単位のイソフタル酸比率は70モル%)
B−4:ポリアミド6I(高分子量)
B−5:ポリアミド66/6I
(C)硫化亜鉛(ZnS)(SACHTOLITH HD−S)を用いた。
(D1)臭素化ポリスチレン(ALBEMARLE CORPORATION社製、商品名「SAYTEX(登録商標)HP−7010G」(元素分析より求めた臭素含有量:63質量%))
を用いた。
(D2)三酸化二アンチモン(第一エフ・アール社製 商品名「三酸化アンチモン」)を用いた。
(E)無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテルを用いた。
(F)ガラス繊維(GF)(日本電気硝子製、商品名「ECS03T275H」平均繊維径10μmφ、カット長3mm)を用いた。
次に、(A)脂肪族ポリアミド(A−1)、(B)半芳香族ポリアミド(B−1)、(B−4)、(B−5)及びα,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体(E)の製造方法について説明する。
「熱溶融重合法」によりポリアミドの重合反応を以下のとおり実施した。
アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩1500gを蒸留水1500gに溶解させ、原料モノマーの等モル50質量%均一水溶液を作製した。この水溶液を、内容積5.4Lのオートクレーブに仕込み、窒素置換した。
110〜150℃の温度下で撹拌しながら、溶液濃度70質量%まで水蒸気を徐々に抜いて濃縮した。その後、内部温度を220℃に昇温した。このとき、オートクレーブは1.8MPaまで昇圧した。そのまま1時間、内部温度が245℃になるまで、水蒸気を徐々に抜いて圧力を1.8MPaに保ちながら1時間反応させた。
次に、1時間かけて圧力を降圧した。その後、オートクレーブ内を真空装置で650torrの減圧下に10分維持した。このとき、重合の最終内部温度は265℃であった。
その後、窒素で加圧し下部紡口(ノズル)からストランド状にし、水冷、カッティングを行いペレット状で排出して、100℃、窒素雰囲気下で12時間乾燥し、ポリアミドを得た。Mw=35000、Mw/Mn=2.0であった。
「熱溶融重合法」によりポリアミドの重合反応を以下のとおり実施した。
イソフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩1500g、及び全等モル塩成分に対して1.5モル%過剰のアジピン酸、0.5モル%の酢酸を蒸留水1500gに溶解させ、原料モノマーの等モル50質量%均一水溶液を作製した。
110〜150℃の温度下で撹拌しながら、溶液濃度70質量%まで水蒸気を徐々に抜いて濃縮した。その後、内部温度を220℃に昇温した。このとき、オートクレーブは1.8MPaまで昇圧した。そのまま1時間、内部温度が245℃になるまで、水蒸気を徐々に抜いて圧力を1.8MPaに保ちながら1時間反応させた。
次に、30分かけて圧力を降圧した。その後、オートクレーブ内を真空装置で650torrの減圧下に10分維持した。このとき、重合の最終内部温度は265℃であった。
その後、窒素で加圧し下部紡口(ノズル)からストランド状にし、水冷、カッティングを行いペレット状で排出して、100℃、窒素雰囲気下で12時間乾燥し、ポリアミドを得た。Mw=20000、Mw/Mn=2.0、VR12、Mw/VR=1667であった。
「熱溶融重合法」によりポリアミドの重合反応を以下のとおり実施した。
イソフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩1500g、及び全等モル塩成分に対して1.0モル%過剰のアジピン酸、0.5モル%の酢酸を蒸留水1500gに溶解させ、原料モノマーの等モル50質量%均一水溶液を作製した。
110〜150℃の温度下で撹拌しながら、溶液濃度70質量%まで水蒸気を徐々に抜いて濃縮した。その後、内部温度を220℃に昇温した。このとき、オートクレーブは1.8MPaまで昇圧した。そのまま1時間、内部温度が245℃になるまで、水蒸気を徐々に抜いて圧力を1.8MPaに保ちながら1時間反応させた。
次に、30分かけて圧力を降圧した。その後、オートクレーブ内を真空装置で650torrの減圧下に10分維持した。このとき、重合の最終内部温度は265℃であった。
その後、窒素で加圧し下部紡口(ノズル)からストランド状にし、水冷、カッティングを行いペレット状で排出して、100℃、窒素雰囲気下で12時間乾燥し、ポリアミドを得た。Mw=25000、Mw/Mn=2.1、VR16、Mw/VR=1563であった。
「熱溶融重合法」によりポリアミドの重合反応を以下のとおり実施した。
アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩1044g、イソフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩456g、及び全等モル塩成分に対して0.5モル%過剰のアジピン酸を蒸留水1500gに溶解させ、原料モノマーの等モル50質量%均一水溶液を作製した。
110〜150℃の温度下で撹拌しながら、溶液濃度70質量%まで水蒸気を徐々に抜いて濃縮した。その後、内部温度を220℃に昇温した。このとき、オートクレーブは1.8MPaまで昇圧した。そのまま1時間、内部温度が245℃になるまで、水蒸気を徐々に抜いて圧力を1.8MPaに保ちながら1時間反応させた。
次に、1時間かけて圧力を降圧した。その後、オートクレーブ内を真空装置で650torrの減圧下に10分維持した。このとき、重合の最終内部温度は265℃であった。
その後、窒素で加圧し下部紡口(ノズル)からストランド状にし、水冷、カッティングを行いペレット状で排出して、100℃、窒素雰囲気下で12時間乾燥し、ポリアミドを得た。Mw=28000、Mw/Mn=2.3、ジカルボン酸単位のイソフタル酸比率は30モル%であった。
2,6−ジメチルフェノールを酸化重合して得られた還元粘度(0.5g/dlクロロホルム溶液、30℃測定)0.52のポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)(以下ポリフェニレンエーテルと略記)を100重量部と、相溶化剤として無水マレイン酸を1.0重量部とを上流側に1ヶ所(以下top−Fと略記)と、押出機中央部並びにダイに近い下流側の2ヶ所に供給口(以下押出機中央部をside−1、ダイに近い下流側をside−2とそれぞれ略記)を有する二軸押出機(Werner&Pfleiderer社製:ZSK−40)のside−1とside−2は塞いだ状態にして、シリンダー設定温度320℃、スクリュー回転300rpm、吐出量20.15kg/hrの条件下で、ポリフェニレンエーテルと無水マレイン酸をドライブレンドしたものをtop−Fより供給し、溶融混練してストランド状に取り出し、ストランドバス(水槽)で冷却後、カッターで造粒し無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテルのペレットを得た。
上記(A)脂肪族ポリアミド、および(B)半芳香族ポリアミドを下記表1に記載の種類及び割合で用いて、ポリアミド組成物を以下のとおり製造した。
なお、上記で得られたポリアミドは、窒素気流中で乾燥し水分率を約0.2質量%に調整してから、ポリアミド組成物の原料として用いた。
水分量を調整した後のポリアミド組成物を用いて下記の各種評価を実施した。評価結果を下記表1に示す。
日精工業(株)製PS40E射出成形機を用い、シリンダー温度290℃、金型温度を100℃に設定し、射出10秒、冷却10秒の射出成形条件で、JIS−K7139に準じた成形体を成形した。この成形体を、動的粘弾性評価装置(GABO社製、EPLEXOR500N)を用いて、以下の条件で測定した。測定モード:引張、測定周波数:8.00Hz、昇温速度:3℃/分、温度範囲:マイナス100〜250℃。貯蔵弾性率E1と損失弾性率E2の比E2/E1をTanδとし、最も高い温度をTanδピーク温度とした。
(ポリアミドの分子量(Mn、Mw/Mn)
実施例及び比較例で得られたポリアミドのMw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、東ソー株式会社製、HLC−8020、ヘキサフルオロイソプロパノール溶媒、PMMA(ポリメチルメタクリレート)標準サンプル(ポリマーラボラトリー社製)換算)で測定したMwとMnを用いて計算した。なお、GPCカラムはTSK−GEL GMHHR−MとG1000HHRを使用した。
実施例及び比較例で得られたポリアミドにおいて、ポリマー末端に結合するアミノ末端量を、中和滴定により以下のとおり測定した。
ポリアミド3.0gを90質量%フェノール水溶液100mLに溶解し、得られた溶液を用い、0.025Nの塩酸で滴定を行い、アミノ末端量(μ当量/g)を求めた。終点はpH計の指示値から決定した。
実施例及び比較例で得られたポリアミドにおいて、ポリマー末端に結合するカルボキシル末端量を、中和滴定により以下のとおり測定した。
ポリアミド4.0gをベンジルアルコール50mLに溶解し、得られた溶液を用い、0.1NのNaOHで滴定を行い、カルボキシル末端量(μ当量/g)を求めた。終点はフェノールフタレイン指示薬の変色から決定した。
ポリアミドを蟻酸に溶解し、JIS K6810に準じて測定した。
装置は日精工業(株)製、「FN3000」を用いた。
シリンダー温度を290℃、金型温度を100℃に設定し、射出10秒、冷却10秒の射出成形条件で、ポリアミド樹脂組成物を用いて100ショットまで成形を行い、成形体(ISO試験片)を得た。
成形性は、成形時の離形の際、金型に固着した割合が100ショットの内10%以下を評価A、10%超20%以下をB、20%超50%以下をC、50%超をDとした。
また、得た成形体の外観に関して、表面光沢値が60以上を評価A、55以上59以下を評価B、50以上54以下を評価C,50より低い値を評価Dとした。
UL94(米国Under Writers Laboratories Incで定められた規格)の方法を用いて測定を行った。なお試験片(長さ127mm、幅12.7mm、厚み1.6mm)は射出成形機(日精工業(株)製PS40E)にUL試験片の金型(金型温度=100℃)を取り付けて、シリンダー温度=290℃で、ポリアミド樹脂組成物を成形することにより作製した。射出圧力はUL試験片成形する際の完全充填圧力+2%の圧力で行った。難燃等級は、UL94規格(垂直燃焼試験)に準じた。
長さ127mm、幅12.7mm、厚み1.6mmの形状の長さ方向の両端から、溶融樹脂が流れ込み、長さ方向の中央部にウエルドが形成されるような金型を取り付けた射出成形機(日精工業(株)製PS40E)で成形を行い、試験片を得た。この成形した試験片をチャック間距離50mm、引張速度50mm/minにした以外は、ASTMD638に準拠した方法で引張試験を実施し、引張強度を求めた。また、試験片を恒温恒湿(23℃、50RH%)雰囲気下に放置し吸水平衡に達した後、ASTMD638に準拠した方法で引張強度を測定した。吸水後引張強度保持率は下記式を用いて求めた。
吸水後引張保持率(%)=吸水後引張強度/吸水前引張強度×100
装置は日精工業(株)製、「FN3000」を用いた。
シリンダー温度を290℃、金型温度を100℃に設定し、射出10秒、冷却10秒の射出成形条件で、ポリアミド樹脂組成物を用いて成形体(ISO試験片)を得た。ロックウェル硬度(Mスケール)は、硬度計((株)明石製作所製、ARK−F3000)を用いて測定した。また、試験片を恒温恒湿(23℃、50RH%)雰囲気下に放置し吸水平衡に達した後、ロックウェル硬度を測定した。吸水後ロックウェル硬度保持率は下記式を用いて求めた。
吸水後ロックウェル硬度保持率(%)=吸水後ロックウェル硬度/吸水前ロックウェル硬度×100
東芝機械社製、TEM35mm2軸押出機(設定温度:前280℃、スクリュー回転数300rpm)を用いて、押出機最上流部に設けられたトップフィード口よりポリアミド(A−1)と(B−1)、(C)顔料、(D1)難燃剤、(D2)難燃助剤、及び(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体、とを予めブレンドしたものを供給し、押出機下流側(トップフィード口より供給された樹脂が充分溶融している状態)のサイドフィード口より(F)充填材を供給し、ダイヘッドより押し出された溶融混練物をストランド状で冷却し、ペレタイズしてポリアミド樹脂組成物ペレットを得た。配合量は(A−1)ポリアミド17.5質量%、(B−1)ポリアミド9.5質量%、(C)顔料2.0質量%、(D1)難燃剤10.5質量%、(D2)難燃助剤2.0質量%、(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体3.5質量%、及び(F)充填材55質量%とした。
配合量を(A−1)ポリアミド16.2質量%、(B−1)ポリアミド10.8質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
配合量を(A−1)ポリアミド16.5質量%、(B−4)ポリアミド11.0質量%、(D1)難燃剤10.0質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
配合量を(A−1)ポリアミド14.8質量%、(B−1)ポリアミド12.2質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
配合量を(A−1)ポリアミド27.5質量%、(B−1)ポリアミド0質量%、(D1)難燃剤10.0質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
配合量を(A−1)ポリアミド0質量%、(B−1)ポリアミド27.5質量%、(D1)難燃剤10.0質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
配合量を(A−1)ポリアミド0質量%、(B−5)ポリアミド22.5質量%、(D1)難燃剤15.0質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
配合量を(A−1)ポリアミド22.0質量%、(B−2)ポリアミド9.5質量%、(D1)難燃剤6.0質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
配合量を(A−1)ポリアミド18.4質量%、(B−2)ポリアミド12.1質量%、(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体0質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
配合量を(A−1)ポリアミド20.0質量%、(B−3)ポリアミド8.5質量%、(D1)難燃剤9.0質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
配合量を(A−2)ポリアミド20.0質量%、(B−3)ポリアミド8.5質量%、(D1)難燃剤9.0質量%、に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
比較例2は、(B)半芳香族ポリアミドのジカルボン酸単位がイソフタル酸を75モル%以上含むが、(A)脂肪族ポリアミドを含まないため、外観と難燃性、ウエルド強度、ロックウェル硬度のバランスが悪く、不十分であった。比較例4は、(B)半芳香族ポリアミドのジカルボン酸単位がイソフタル酸を75モル%以上含むが、重量平均分子量Mwが大きいため、外観と難燃性、ウエルド強度、ロックウェル硬度のバランスが悪く、不十分であった。比較例5は(B)半芳香族ポリアミドのジカルボン酸単位がイソフタル酸を75モル%以上含むが、重量平均分子量Mwが大きく、また(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体を含有しないので、ポリアミド組成物成形品の物性バランスが不十分であった。
Claims (22)
- (A)ジアミンとジカルボン酸とからなる脂肪族ポリアミド、
(B)イソフタル酸を少なくとも75モル%含むジカルボン酸単位と炭素数4以上10以下のジアミンを含むジアミン単位とを含有する半芳香族ポリアミド、
(C)顔料、
(D1)難燃剤、および
(D2)難燃助剤、
を含有するポリアミド組成物であって、
該ポリアミド組成物のtanδピーク温度が90℃以上であり、
前記ポリアミド組成物の重量平均分子量Mwが、
10000≦Mw≦40000であるポリアミド組成物。 - さらに、(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体を含有する請求項1記載のポリアミド組成物。
- 数平均分子量Mnが500以上2000以下である前記(A)脂肪族ポリアミドおよび前記(B)半芳香族ポリアミドの合計含有量が、前記ポリアミド組成物中のポリアミド全量に対し0.5質量%以上2.5質量%未満である請求項1または2記載のポリアミド組成物。
- 前記ポリアミド組成物の分子量分布Mw/Mnが2.4以下である請求項1から3いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記ポリアミド組成物中の、アミノ末端量とカルボキシル末端量との総量に対するアミノ末端量の比{アミノ末端量/(アミノ末端量+カルボキシル末端量)}が0.1以上0.4未満である請求項1から4いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(A)脂肪族ポリアミドがポリアミド66である請求項1から5いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(B)半芳香族ポリアミドの前記ジカルボン酸単位における前記イソフタル酸の含有量が100モル%である請求項1から6いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(B)半芳香族ポリアミドの重量平均分子量Mw(B)が、10000≦Mw≦25000である請求項1から7いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(B)半芳香族ポリアミドの分子量分布Mw/Mnが2.4以下である請求項1から8のいずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(B)半芳香族ポリアミドのMw/VRが1000以上2000以下である請求項1から9いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(B)半芳香族ポリアミドがポリアミド6Iである請求項1から10いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(B)半芳香族ポリアミドの含有量が、前記ポリアミド組成物中のポリアミドの全構成成分量100質量%に対し30質量%以上50質量%以下である請求項1から11いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(A)脂肪族ポリアミドの重量平均分子量Mw(A)と前記(B)半芳香族ポリアミドの重量平均分子量Mw(B)の差{Mw(A)−Mw(B)}が10000以上である請求項1から12いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(B)半芳香族ポリアミドの末端が酢酸によって封止されている請求項1から13いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(C)顔料が白色顔料であり、該白色顔料の含有量が、前記ポリアミド組成物100質量%に対して0.5質量%以上5質量%以下である請求項1から14いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記白色顔料が、ZnSおよびZnOから選ばれる少なくとも1つである請求項15記載のポリアミド組成物。
- 前記(D1)難燃剤が臭素化ポリスチレンであり、該臭素化ポリスチレンの含有量が、前記ポリアミド組成物100質量%に対して6質量%以上15質量%以下であり、かつ、
前記(D2)難燃助剤がSb2O3であり、該Sb2O3の含有量が、前記ポリアミド組成物100質量%に対して0.1質量%以上4質量%以下である請求項1から16いずれか1項記載のポリアミド組成物。 - 前記(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体が、無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテルである請求項2から17いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- さらに、(F)充填材を含有する請求項1から18いずれか1項記載のポリアミド組成物。
- 前記(F)充填材がガラス繊維であり、該ガラス繊維の含有量が、ポリアミド組成物100質量%に対して40質量%以上60質量%以下である請求項19記載のポリアミド組成物。
- 前記(C)白色顔料、前記(D1)難燃剤、前記(D2)難燃助剤、前記(E)α,β不飽和ジカルボン酸無水物を構成単位に含む重合体、および前記(F)充填材の合計含有量が、前記ポリアミド組成物100質量%に対して60質量%以上80質量%以下である請求項19または20記載のポリアミド組成物。
- 請求項1から21いずれか1項記載のポリアミド組成物を成形してなり、表面光沢値が50以上である成形品。
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