JP2018087321A - 樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】高い耐衝撃性と流動性とのバランス、延性破壊性に優れた樹脂組成物を提供する。【解決手段】(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂と、(b)ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB2個を含む水添ブロック共重合体成分(b−1)と、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB1個を含む水添ブロック共重合体成分(b−2)とを含み、前記(b−1)と前記(b−2)との質量割合((b−1)/(b−2))が、5/95〜95/5である、水添ブロック共重合体とを含み、全樹脂成分の合計を100質量%としたときのポリプロピレンの含有量が5質量%未満である樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂組成物に関する。より詳細には、家電部品、OA機器部品、音響映像機器部品及び自動車部品等として好適な、流動性及び耐衝撃性等に優れた樹脂組成物に関する。
ポリフェニレンエーテル系樹脂は耐熱性、寸法安定性、難燃性に優れる成形材料として、電子・電機部品、OA機器部品、音響映像機器部品及び自動車部品等に多岐多様に利用されている。
近年、樹脂部品の小型精密化のため、熱溶融加工時の流動性向上が強く求められている。しかし、通常流動性を向上させる一般的な方法である樹脂の低分子量化や可塑剤の添加などの方法は、流動性が向上するものの、耐衝撃性が低下する問題が顕在化している。また、溶融加工時の加工温度を高くすることも実施されているが、この方法も樹脂の熱劣化が伴うため流動性は向上するものの、耐衝撃性が低下する。
このため、材料面から熱劣化しにくいエラストマーを用いる改良工夫が数多く提案されている。
これらの技術として、ポリフェニレンエーテル樹脂にA−B−A型の水素添加構造を持つトリブロック共重合体及びA−B型の水素添加構造を持つジブロック共重合体、ポリオレフィン、ホスフェート化合物を配合した樹脂組成物(例えば、特許文献1参照)、ポリフェニレンエーテルに2種のA−B−A型の水素添加構造を持つトリブロック共重合体を配合した樹脂組成物(例えば、特許文献2参照)、ポリフェニレンエーテルにA−B−A−B型の水素添加構造を持つテトラブロック共重合体を配合した樹脂組成物(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。
これら文献には、水素添加構造を持つエラストマーブロック共重合体を樹脂に配合することにより熱劣化に強く耐衝撃性に優れる樹脂組成物が開示されている。しかしながら、これらの技術で得られる樹脂組成物の耐衝撃性は向上するものの、流動性や耐熱性、延性破壊性の面で現在の要求を満足するものではなく、これらを改良した樹脂組成物が望まれている。
特開平7−150030号公報 国際公開第2015/108646号 特開平3−131653号公報
さらに、本発明者らは、自動車部品における安全面等をさらに向上させる観点から、検討を進めたところ、特許文献1〜3に記載の樹脂組成物を用いた部品は、破壊時に破断面が飛び散る性質(延性破壊性)があるため、鋭利な破片が生じる可能性があり、安全性にさらなる課題を有することを見出した。そして、耐衝撃性と流動性のバランスに優れ、且つ延性破壊性に優れる樹脂組成物について検討を進めた。
本発明の解決課題は、高い耐衝撃性と流動性とのバランス、延性破壊性に優れた樹脂組成物を提供することにある。
上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリフェニレンエーテル系樹脂を含み、特定の構造を有する2種の水添ブロック共重合体成分を特定割合で添加した樹脂組成物が、高い耐衝撃性と流動性のバランス、延性破壊性に優れることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は下記の通りである。
[1]
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂と、
(b)ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB2個を含む水添ブロック共重合体成分(b−1)と、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB1個を含む水添ブロック共重合体成分(b−2)とを含み、前記(b−1)と前記(b−2)との質量割合((b−1)/(b−2))が、5/95〜95/5である、水添ブロック共重合体とを含み、全樹脂成分の合計を100質量%としたときのポリプロピレンの含有量が5質量%未満であることを特徴とする、樹脂組成物。
[2]
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂が、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン系樹脂とを含み、
前記ポリフェニレンエーテルと前記ポリスチレン系樹脂との質量割合(ポリフェニレンエーテル/ポリスチレン系樹脂)が、97/3〜5/95である、[1]に記載の樹脂組成物。
[3]
前記ポリスチレン系樹脂が、アタクチックポリスチレン及び/又はハイインパクトポリスチレンである、[2]に記載の樹脂組成物。
[4]
前記重合体ブロックAの少なくとも1つの数平均分子量が、10,000以上である、[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5]
(b−1)水添ブロック共重合体成分及び/又は(b−2)水添ブロック共重合体成分の数平均分子量が、40,000〜250,000である、[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6]
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂と(b)水添ブロック共重合体との質量割合((a)ポリフェニレンエーテル系樹脂/(b)水添ブロック共重合体)が、98/2〜50/50である、[1]〜[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7]
(c)縮合リン酸エステル系難燃剤を、(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂及び(b)水添ブロック共重合体の合計100質量部に対して、6〜20質量部を含む、[1]〜[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
本発明によれば、高い耐衝撃性と流動性とのバランス、延性破壊性に優れた樹脂組成物を提供できる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について、詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
〔樹脂組成物〕
本実施形態の樹脂組成物は、(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂と、(b)ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB2個を含む水添ブロック共重合体成分(b−1)と、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB1個を含む水添ブロック共重合体成分(b−2)とを含み、前記(b−1)と前記(b−2)との質量割合((b−1)/(b−2))が、5/95〜95/5である、水添ブロック共重合体とを含み、全樹脂成分の合計を100質量%としたときのポリプロピレンの含有量が5質量%未満である。
本実施形態の樹脂組成物は、(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂、(b)水添ブロック共重合体、及び任意で(c)縮合リン酸エステル系難燃剤、その他の成分を含む。
本実施形態の樹脂組成物は、(a)成分及び(b)成分の合計100質量%に対して、(a)成分の含有量が98〜50質量%、(b)成分の含有量が2〜50質量%であることが好ましく、(c)成分の含有量が、(a)成分及び(b)成分の合計100質量部に対して、6〜20質量部であることが好ましい。上記構成により、本実施形態の樹脂組成物は、加工性、耐衝撃性及び難燃性において一層優れた物性バランスを発揮することができる。
以下、本実施形態の樹脂組成物の構成成分について説明する。
((a)ポリフェニレンエーテル系樹脂)
本実施形態の樹脂組成物は、(a)成分として、ポリフェニレンエーテル系樹脂(以下、単に「PPE系樹脂」と記載する場合がある。)を含有する。ポリフェニレンエーテル系樹脂を含有するため、本実施形態の樹脂組成物は、優れた難燃性及び耐熱性を有する。
上記PPE系樹脂は、ポリフェニレンエーテル(本明細書において、「PPE」と記載する場合がある)とポリスチレン系樹脂とを含むことが好ましく、PPEとポリスチレン系樹脂とからなる混合樹脂であってもよいし、PPEのみからなる樹脂であってもよい。
上記PPE系樹脂はPPEを含有するため、本実施形態の樹脂組成物は、難燃性及び耐熱性に一層優れる。
上記PPEとしては、例えば、下記式(1)で表される繰り返し単位構造からなるホモ重合体、下記式(1)で表される繰り返し単位構造を有する共重合体が挙げられる。
上記PPEは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Figure 2018087321
上記式(1)中、R1、R2、R3、及びR4は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜7の第1級アルキル基、炭素数1〜7の第2級アルキル基、フェニル基、ハロアルキル基、アミノアルキル基、炭化水素オキシ基、及び少なくとも2個の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシ基からなる群から選択される一価の基である。
上記PPEは、加工時の流動性、靭性及び耐薬品性の観点から、0.5g/dLの濃度のクロロホルム溶液を用いて、30℃の条件下、ウベローデ型粘度管で測定した還元粘度が、0.15〜2.0dL/gであることが好ましく、より好ましくは0.20〜1.0dL/g、さらに好ましくは0.30〜0.70dL/gである。
上記PPEとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)、ポリ(2−メチル−6−エチル−1,4−フェニレンエーテル)、ポリ(2−メチル−6−フェニル−1,4−フェニレンエーテル)、ポリ(2,6−ジクロロ−1,4−フェニレンエーテル)等のホモ重合体;2,6−ジメチルフェノールと他のフェノール類(例えば、2,3,6−トリメチルフェノールや2−メチル−6−ブチルフェノール)との共重合体等の共重合体;等が挙げられる。中でも、樹脂組成物としたときの靭性と剛性のバランスや、原料の入手のし易さの観点から、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)、2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールとの共重合体が好ましく、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)がより好ましい。
上記PPEは、公知の方法により製造することができる。PPE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、米国特許第3306874号明細書に記載のHayによる第一銅塩とアミンのコンプレックスを触媒として用い、2,6−キシレノールを酸化重合する方法、米国特許第3306875号明細書、米国特許第3257357号明細書、米国特許第3257358号明細書、特公昭52−17880号公報、特開昭50−51197号公報、特開昭63−152628号公報等に記載の方法等が挙げられる。
上記PPEは、上記ホモ重合体及び/又は上記共重合体と、スチレン系モノマー若しくはその誘導体、及び/又はα,β−不飽和カルボン酸若しくはその誘導体と、を反応させることによって得られる変性PPEであってもよい。ここで、上記スチレン系モノマー若しくはその誘導体及び/又はα,β−不飽和カルボン酸若しくはその誘導体のグラフト量又は付加量としては、(a)成分100質量%に対して、0.01〜10質量%であることが好ましい。
上記変性PPEの製造方法としては、例えば、ラジカル発生剤の存在下又は非存在下で、溶融状態、溶液状態又はスラリー状態で、80〜350℃の温度下で反応させる方法等が挙げられる。
上記PPEとしては、上記ホモ重合体及び/又は上記共重合体と、上記変性PPEとの、任意の割合の混合物を用いてもよい。
(a)成分に含まれるポリスチレン系樹脂としては、アタクチックポリスチレン、ゴム補強されたポリスチレン(ハイインパクトポリスチレン、HIPS)、スチレン含有量が50重量%以上のスチレン−アクリロニトリル共重合体(AS)、及び該スチレン−アクリロニトリル共重合体がゴム補強されたAS樹脂等が挙げられ、アタクチックポリスチレン及び/又はハイインパクトポリスチレンが好ましい。
上記ポリスチレン系樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(a)成分としては、PPEとポリスチレン系樹脂とからなり、PPEとポリスチレン系樹脂との質量割合(PPE/ポリスチレン系樹脂)が、97/3〜5/95であるポリフェニレンエーテル系樹脂を用いることができる。PPEとポリスチレン系樹脂との質量割合(PPE/ポリスチレン系樹脂)としては、流動性に一層優れる観点から、90/10〜10/90であることがより好ましい。
本実施形態の樹脂組成物における(a)成分の含有量は、加工性、耐熱性、耐衝撃性及び難燃性の観点から、(a)成分及び(b)成分の合計量を100質量%としたときに、98〜50質量%であることが好ましい。また、98〜40質量%、98〜30質量%であってもよい。この(a)成分の含有量が98〜50質量%の範囲であれば加工性、耐熱性、耐衝撃性及び難燃性のバランスを十分に良好なものとすることができる。
本実施形態の樹脂組成物中の(a)成分の含有量は、難燃性の観点から、樹脂組成物全量(100質量%)に対して、2〜98質量%であることが好ましい。また、本実施形態の樹脂組成物中のPPEの含有量は、難燃性の観点から、樹脂組成物全量(100質量%)に対して、0.25〜92.2質量%であることが好ましい。
((b)水添ブロック共重合体)
本実施形態の樹脂組成物は、(b)成分として、少なくとも2種の水添ブロック共重合体成分を含む水添ブロック共重合体を含有する。水添ブロック共重合体を含有することにより、本実施形態の樹脂組成物は、優れた耐衝撃性と流動性を有する。
(b)水添ブロック共重合体は本実施形態の樹脂組成物に耐衝撃性を付与するものであり、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB2個を含むブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体成分(b−1)と、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB1個を含むブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体成分(b−2)とを含む水添ブロック共重合体である。
(b)水添ブロック共重合体には、本発明の効果を損なわない範囲で、水添ブロック共重合体成分(b−1)、水添ブロック共重合体成分(b−2)以外の水添ブロック共重合体成分が含まれていてもよい。
ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックAとは、ビニル芳香族化合物のホモ重合体ブロック、又は重合体ブロックA中のビニル芳香族化合物の含有量が、50質量%超、好ましくは70質量%以上である、ビニル芳香族化合物と共役ジエン化合物との共重合体ブロックをいう。上記重合体ブロックAは、共役ジエン化合物を実質的に含まなくてもよいし、共役ジエン化合物を含まなくてもよい。なお、「実質的に含まない」には、本発明の効果を損なわない範囲で含む場合が含まれ、例えば、ブロック全量に対して3質量%以下であってもよい。
また、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBとは、共役ジエン化合物のホモ重合体ブロック、又は重合体ブロックB中の共役ジエン化合物の含有量が、50質量%超、好ましくは70質量%以上である、共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物との共重合体ブロックをいう。上記重合体ブロックBは、ビニル芳香族化合物を実質的に含まなくてもよいし、ビニル芳香族化合物を含まなくてもよい。なお、「実質的に含まない」には、本発明の効果を損なわない範囲で含む場合が含まれ、例えば、ブロック全量に対して3質量%以下であってもよい。
(b)水添ブロック共重合体としては、2種の水添ブロック共重合体成分を組合せることが好ましく、従来から知られ販売されている水添ブロック共重合体成分の組合せでもよく、上記(b−1)成分、上記(b−2)成分に属するものであれば如何なるものを用いることも可能である。
(b)水添ブロック共重合体を構成するビニル芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−tert−ブチルスチレン、ジフェニルエチレン等のうちから1種または2種以上が選択でき、特にスチレンが好ましい。
(b)水添ブロック共重合体を構成する共役ジエン化合物としては、例えば、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等のうちから1種または2種以上が選ばれ、特にブタジエン、イソプレンおよびこれらの組み合わせが好ましい。
この水添する前のブタジエンの結合形態は通常、赤外分光光度計やNMR等で知ることができる。
水添ブロック共重合体成分(b−1)は、ブロックA2個及びブロックB2個からなる水添ブロック共重合体成分であることが好ましく、より好ましくはA−B−A−B型(2個のA、Bの分子量は同じであっても異なっていてもよい。)のブロック単位が結合した構造を有するビニル芳香族化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体の水素添加物である。
水添ブロック共重合体成分(b−2)は、ブロックA2個及びブロックB1個からなる水添ブロック共重合体成分であることが好ましく、より好ましくはA−B−A型(2個のAの分子量は同じであっても異なっていてもよい。)のブロック単位が結合した構造を有するビニル芳香族化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体の水素添加物である。
ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBの個々の構造は、それぞれの重合体ブロックの分子鎖中のビニル芳香族化合物又は共役ジエン化合物の分布が、ランダム、テーパード(分子鎖に沿ってモノマー成分が増加または減少するもの)である構造等であってもよい。水添ブロック共重合体成分(b−1)、水添ブロック共重合体成分(b−2)中に、上記重合体ブロックA又は上記重合体ブロックBが2個以上含まれる場合は、各重合体ブロックはそれぞれ同一構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。
水添ブロック共重合体成分(b−1)又は水添ブロック共重合体成分(b−2)中に含まれる少なくとも1個の重合体ブロックBは、水添前の共役ジエン化合物の1,2−ビニル結合量が70〜90%である重合体ブロックであってもよい。また、水添ブロック共重合体成分(b−1)又は水添ブロック共重合体成分(b−2)中に含まれる少なくとも1個の重合体ブロックBは、水添前の共役ジエン化合物の1,2−ビニル結合量が70〜90%である重合体ブロック(重合体ブロックB1)と、水添前の共役ジエン化合物の1,2−ビニル結合量が30〜70%未満である重合体ブロック(重合体ブロックB2)とを併せ持つ重合体ブロックであってもよい。このようなブロック構造を示すブロック共重合体は、例えば、A−B2−B1−Aで示され、調整された各モノマー単位のフィードシーケンスに基づいて1,2−ビニル結合量を制御した公知の重合方法によって得ることができる。
水添ブロック共重合体成分(b−1)又は水添ブロック共重合体成分(b−2)中に結合したビニル芳香族化合物含有量は、15〜80質量%であることが好ましく、より好ましくは25〜80質量%、さらに好ましくは30〜75質量%である。
水添ブロック共重合体成分(b−1)又は水添ブロック共重合体成分(b−2)は、水素添加反応を行い、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB中等の脂肪族系二重結合に水素添加をして、水添共重合体ブロック(ビニル芳香族化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体の水素添加物)として用いることができる。かかる脂肪族系二重結合の水素添加率は80%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましい。そして、この水素添加率は通常、赤外分光光度計やNMR等によって知ることができる。
(b)水添ブロック共重合体中に結合したビニル芳香族化合物含有量は、15〜80質量%であることが好ましく、より好ましくは25〜80質量%、さらに好ましくは30〜75質量%である。
(b)水添ブロック共重合体中の水添ブロック共重合体成分(b−1)と水添ブロック共重合体成分(b−2)との質量割合((b−1)/(b−2))は、耐衝撃性と流動性の観点から、5/95〜95/5であり、好ましくは10/90〜90/10である。
(b−1)水添ブロック共重合体成分及び/又は(b−2)水添ブロック共重合体成分の数平均分子量(Mnc)は、40,000〜250,000であることが好ましい。上記数平均分子量は、耐衝撃性の観点から、40,000以上が好ましく、(a)成分への分散性の観点から、250,000以下が好ましい。
なお、(b−1)水添ブロック共重合体成分及び/又は(b−2)水添ブロック共重合体成分の数平均分子量(Mnc)の測定は、昭和電工(株)製ゲルパーミェーションクロマトグラフィー System21(カラム:昭和電工(株)製K−Gを1本、K−800RLを1本さらにK−800Rを1本の順番で直列につなぐ、カラム温度:40℃、溶媒:クロロホルム、溶媒流量:10mL/min、サンプル濃度:水添ブロック共重合体の1g/Lクロロホルム溶液)で標準ポリスチレン(標準ポリスチレンの分子量は、3650000、2170000、1090000、681000、204000、52000、30200、13800、3360、1300、550)を用いて検量線を作成し、検出部のUV(紫外線)の波長は、標準ポリスチレンおよび水添ブロック共重合体成分は共に254nmに設定して測定することができる。
(b)水添ブロック共重合体中に含まれる上記重合体ブロックAのうち、少なくとも1つのブロックAの数平均分子量(MncA)が10,000以上であることが好ましく、15,000以上であることがより好ましく、耐衝撃性に一層優れる観点から、15,000超であることがさらに好ましい。また、耐衝撃性に一層優れる観点から、(b)水添ブロック共重合体中に含まれる全ての重合体ブロックAの数平均分子量(MncA)が、10,000以上であることが好ましい。数平均分子量(MncA)が10,000以上である重合体ブロックAを含むと、この条件を満たす水添ブロック共重合体が、重量平均分子量(Mwppe)が15000〜25000、且つ、分子量分布(Mwppe/Mnppe)が1.5〜3.0の(a)成分中のPPEと良好に混和でき、また、得られる樹脂組成物の耐熱性及び機械的特性に優れるため好ましい。
なお、(b)水添ブロック共重合体中に含まれる、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックAの数平均分子量(MncA)は、例えば、A−B−A型構造の場合、上記した水添ブロック共重合体成分の数平均分子量(Mnc)を基に、水添ブロック共重合体成分の分子量分布が1、更にビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2つが同一分子量として存在することを前提とし、(MncA)=(Mnc)×結合ビニル芳香族化合物量の割合÷2の計算式で求めることができる。同様に、A−B−A−B型の(b−1)水添ブロック共重合体成分の場合は、(MncA)=(Mnc)×結合ビニル芳香族化合物量の割合÷3の計算式で求めることができる。なお、ビニル芳香族化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体を合成する段階で、上記したブロック構造Aおよびブロック構造Bのシーケンスが明確になっている場合は、上記計算式に依存せずに、測定した水添ブロック共重合体成分の数平均分子量(Mnc)をベースにブロック構造Aの割合から算出しても構わない。
(b)水添ブロック共重合体に、数平均分子量(MncB)が15,000以上である重合体ブロックBを含むことが好ましく、耐衝撃性に一層優れる観点から、数平均分子量が40,000以上である重合体ブロックBを含むことがより好ましい。
なお、(b)水添ブロック共重合体中に含まれる、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBの数平均分子量(MncB)は、上記と同様の方法で算出することができる。
中でも、(b)水添ブロック共重合体は、数平均分子量(Mnc)が40,000〜250,000であり、且つ、数平均分子量(MncA)が10,000以上である重合体ブロックAを含むことが好ましい。
(b)成分の水添ブロック共重合体は、上記した構造を有するものであればどのような製造方法で得られるものであってもかまわない。製造方法の例としては、例えば、特開昭47−11486号公報、特開昭49−66743号公報、特開昭50−75651号公報、特開昭54−126255号公報、特開昭56−10542号公報、特開昭56−62847号公報、特開昭56−100840号公報、特開2004−269665号公報、英国特許第1130770号明細書、米国特許第3281383号明細書、米国特許第3639517号明細書、英国特許第1020720号明細書、米国特許第3333024号明細書、米国特許第4501857号明細書等に記載された方法が挙げられる。
(b)成分の水添ブロック共重合体は、上記水添ブロック共重合体と、α,β−不飽和カルボン酸又はその誘導体(エステル化合物や酸無水物化合物、例えば無水マレイン酸等)とを、ラジカル発生剤の存在下又は非存在下で、溶融状態、溶液状態又はスラリー状態で、80〜350℃の温度下で反応させる方法等によって得られる変性(例えば、α,β−不飽和カルボン酸若しくはその誘導体のグラフト量又は付加量が、(b)成分100質量%に対して、0.01〜10質量%)水添ブロック共重合体であってもよく、さらに上記水添ブロック共重合体と上記変性水添ブロック共重合体の任意の割合の混合物であってもよい。
本実施形態の樹脂組成物における(b)成分の含有量は、加工性、耐熱性、耐衝撃性、延性破壊性及び難燃性の観点から、(a)成分及び(b)成分の合計量を100質量%としたときに、2〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは2〜30質量%である。この(b)成分の含有量が2〜50質量%の範囲であれば加工性、耐熱性、耐衝撃性、延性破壊性及び難燃性のバランスを十分に良好なものとすることができる。
本実施形態の樹脂組成物において、(a)成分と(b)成分との質量割合((a)ポリフェニレンエーテル系樹脂/(b)水添ブロック共重合体)は、耐衝撃性と流動性とのバランスに一層優れる観点から、98/2〜50/50であることが好ましく、より好ましくは98/2〜40/60、さらに好ましくは98/2〜30/70である。
((c)縮合リン酸エステル系難燃剤)
本実施形態の樹脂組成物は、(c)縮合リン酸エステル系難燃剤を含んでいてもよい。(c)成分を含むことにより、上述した(a)成分のポリフェニレンエーテル系樹脂の助難燃効果と(c)成分の難燃性付与効果とが相まって、本実施形態の樹脂組成物に対する難燃性、流動性付与に大きな効果を奏する。
上記(c)縮合リン酸エステル系難燃剤としては、以下に限定されないが、例えば、下記式(2)により表されるリン酸エステル及び/又はその縮合物を用いることができる。
Figure 2018087321
式(2)中、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール置換アルキル基、アリール基、ハロゲン置換アリール基、及びアルキル置換アリール基からなる群より選ばれる一価の基を表す。Xは、アリーレン基を表す。nは、0〜5の整数である。
なお、上記nが異なるリン酸エステル及び/又はその縮合物である場合、上記nはそれらの平均値を表す。n=0である場合は、式(2)の化合物は、リン酸エステル単量体を示す。
代表的なリン酸エステル単量体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート等が挙げられる。
上記リン酸エステルの縮合物としては、通常nは平均値で1〜5の値を取り得るが、好ましくは平均値で1〜3である。
また、他の樹脂に混練した際に発現される難燃性及び耐熱性の観点から、上記R5、R6、R7及びR8は、少なくとも1つがアリール基であることが好ましく、全てがアリール基であることがより好ましい。また、同様の観点から、好ましいアリール基としては、フェニル、キシレニル、クレジル又はこれらのハロゲン化誘導体が挙げられる。
上記Xのアリーレン基としては、レゾルシノール、ハイドロキノン、ビスフェノールA、ビフェノール又はこれらのハロゲン化誘導体からそれぞれ2個の水酸基が脱離した残基が挙げられる。
縮合型のリン酸エステル化合物としては、以下に限定されるものではないが、レゾルシノール−ビスフェニルホスフェート化合物、ビスフェノールA−ポリフェニルホスフェート化合物、ビスフェノールA−ポリクレジルホスフェート化合物等が挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物における(c)成分の含有量は、(a)成分及び(b)成分の合計量を100質量部としたときに、流動性、耐熱性及び難燃性の観点から、6〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは8〜20質量部、さらに好ましくは10〜18質量部である。(c)成分の含有量が6〜20質量部の範囲であれば、流動性、耐熱性及び難燃性のバランスを一層十分に良好なものとすることができる。
(その他の成分)
本実施形態の樹脂組成物は、上述した成分の他に、樹脂組成物の熱伝導性、電気抵抗値、流動性、低揮発成分、耐熱性及び難燃性を損なわない範囲で、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
上記その他の成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性エラストマー(非水添ブロック共重合体やポリオレフィン系エラストマー)、熱安定剤、酸化防止剤、金属不活性化剤、結晶核剤、難燃剤((c)成分に該当しない有機リン酸エステル系化合物、ポリリン酸アンモニウム系化合物、シリコーン系難燃剤等)、可塑剤(低分子量ポリエチレン、エポキシ化大豆油、ポリエチレングリコール、脂肪酸エステル類等)、耐候(光)性改良剤、スリップ剤、無機又は有機の充填材や強化材(炭素繊維、ポリアクリロニトリル繊維、アラミド繊維等)、各種着色剤、離型剤等が挙げられる。
また、本実施形態の樹脂組成物はポリプロピレンを実質的に含まないことが好ましく、全樹脂成分の合計を100質量%としたときのポリプロピレンの含有量が5質量%未満である。
ポリプロピレンの含有量が5質量%未満であることで、流動性、耐衝撃性、難燃性、延性破壊性に優れ、さらに引張り強さとのバランスにも優れる。全樹脂成分の合計を100質量%としたときのポリプロピレンの含有量は、4質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることがさらに好ましい。
なお、全樹脂成分とは、本実施形態の樹脂組成物中に含まれるすべての樹脂をいう。
〔樹脂組成物の製造方法〕
本実施形態の樹脂組成物は、(a)成分、(b)成分、さらに必要に応じて(c)成分、その他の成分を溶融混練することにより製造することができる。
溶融混練を行う溶融混練機としては、以下に限定されないが、例えば、単軸押出機、二軸押出機を含む多軸押出機、ロール、ニーダー、ブラベンダープラストグラフ、バンバリーミキサー等による加熱溶融混練機が挙げられるが、特に、混練性の観点から、二軸押出機が好ましい。具体的には、WERNER&PFLEIDERER社製のZSKシリーズ、東芝機械(株)製のTEMシリーズ、日本製鋼所(株)製のTEXシリーズ等が挙げられる。
押出機を用いた好ましい製造方法を以下に述べる。
押出機のL/D(バレル有効長/バレル内径)は、20以上60以下であることが好ましく、より好ましくは30以上50以下である。
押出機の構成については、特に限定されないが、例えば、原料の流れ方向に対し、上流側に第1原料供給口、該第1原料供給口より下流に第1真空ベント、該第1真空ベントの下流に第2原料供給口を設け(必要に応じて、第2原料供給口の下流に、さらに第3、第4原料供給口を設けてもよい)、さらに該第2原料供給口の下流に第2真空ベントを設けたものが好ましい。特に、第1真空ベントの上流にニーディングセクションを設け、第1真空ベントと第2原料供給口の間にニーディングセクションを設け、第2〜第4原料供給口と第2真空ベントの間にニーディングセクションを設け、第2〜4原料供給口と第2真空ベントの間にニーディングセクションを設けたものがより好ましい。
上記第2〜第4原料供給口への原材料供給方法は、特に限定されるものではないが、押出機第2〜第4原料供給口の開放口よりの単なる添加供給よりも、押出機サイド開放口から強制サイドフィーダーを用いて供給する方法がより安定して供給できる傾向にあるため好ましい。
特に、原料に粉体が含まれ、樹脂の熱履歴による架橋物や炭化物の発生を低減したい場合は、押出機サイドから供給する強制サイドフィーダーを用いた方法がより好ましく、強制サイドフィーダーを第2〜第4原料供給口に設け、これら原料の粉体を分割して供給する方法がさらに好ましい。
また、液状の原材料を添加する場合は、プランジャーポンプ、ギアポンプ等を用いて押出機中に添加する方法が好ましい。
そして、押出機第2〜第4原料供給口の上部開放口は、同搬する空気を抜くための開放口として使用することもできる。
樹脂組成物の溶融混練工程における溶融混練温度、スクリュー回転数に関しては、特に限定されないが、結晶性樹脂においてはその結晶性樹脂の融点温度以上、非結晶性樹脂においてはそのガラス転移温度以上で加熱溶融して無理なく加工できる温度を選ぶことができ、通常200〜370℃の中から任意に選び、スクリュー回転数を100〜1200rpmとする。
二軸押出機を用いた、本実施形態の樹脂組成物の具体的な製法態様の一つとして、例えば、(a)成分のポリフェニレンエーテル系樹脂及び(b)成分の水添ブロック共重合体を、二軸押出機の第一原料供給口に供給し、加熱溶融ゾーンをポリフェニレンエーテル系樹脂の溶融温度に設定し、スクリュー回転数100〜1200rpm、好ましくは200〜500rpmにて溶融混練し、(a)成分及び(b)成分が溶融混練した状態で、任意で二軸押出機の第二原料供給口より(c)成分の縮合リン酸エステル系難燃剤を供給し、さらに溶融混練する方法が挙げられる。また、(a)成分及び(b)成分を二軸押出機に供給する位置は、上記したように一括して押出機の第一原料供給口から供給しても良く、第二原料供給口、第三原料供給口及び第四原料供給口を設けてそれぞれの成分を分割して供給しても構わない。
さらに、樹脂の酸素存在下における熱履歴による架橋物や炭化物の発生を低減化させる場合、各原材料の押出機への添加経路における個々の工程ラインの酸素濃度を1.0体積%未満に保持することが好ましい。上記添加経路としては、特に限定されないが、具体例としては、ストックタンクから順に、配管、リフィルタンクを保有した重量式フィーダー、配管、供給ホッパー、二軸押出機、といった構成を挙げることができる。上記のような低い酸素濃度を維持するための方法としては、特に限定されないが、気密性を高めた個々の工程ラインに不活性ガスを導入する方法が有効である。通常、窒素ガスを導入して酸素濃度1.0体積%未満に維持することが好ましい。
上述した樹脂組成物の製造方法は、(a)成分のポリフェニレンエーテル系樹脂がパウダー状(体積平均粒径が10μm未満)の成分を含む場合、本実施形態の樹脂組成物を二軸押出機を用いて製造する際に、二軸押出機のスクリューにおける残留物をより低減する効果をもたらし、さらには上述した製造方法で得られた樹脂組成物において、黒点異物や炭化物等の発生を低減化する効果をもたらす。
本実施形態の樹脂組成物の具体的な製造方法としては、各原料供給口の酸素濃度を1.0体積%未満に制御した押出機を用い、かつ下記1〜3のいずれかの方法を実施することが好ましい。
1.本実施形態の樹脂組成物に含まれる(a)成分及び(b)成分の全量又は一部を溶融混練し(第一混練工程)、第一混練工程で得られた溶融状態の混練物に対し、(a)成分及び(b)成分の残量、(c)成分の全量を供給し、続けて溶融混練を行う(第二混練工程)、製造方法。
2.本実施形態の樹脂組成物に含まれる(a)成分の全量を溶融混練し(第一混練工程)一度冷却しペレット化した後、他の(b)〜(c)成分の全量を供給し溶融混練を行う(第二混練工程)、製造方法。
3.本実施形態の樹脂組成物に含まれる(a)〜(c)成分の全量を溶融混練する方法。
特に、(a)成分の原料であるポリフェニレンエーテル、分子構造によっては(b)成分の水添ブロック共重合体は粉体状であり、(c)成分は液状の場合があるため押出機への噛み込み性が悪く、時間当たりの生産量を増やすことが難しい。さらに樹脂の押出機中の滞留時間が長くなることから熱劣化が起きやすい。以上から、上記1又は2の製造方法で得られる樹脂組成物は、3の製造方法で得られる樹脂組成物と比較して、各成分の混合性に優れ、熱劣化による架橋物や炭化物の発生を低減化させることができ、且つ樹脂の時間当たりの生産量を上げることができ、生産性、品質が優れた樹脂組成物が得られるため、より好ましい。
ここで、「第一混練工程から第二混練工程において、混練物が溶融状態である」には、(a)成分を一度溶融させてペレット化した後に再度溶融させる態様は含まれない。
〔成形品〕
本実施形態の樹脂組成物の成形品は、光学機器機構部品、光源ランプ周り部品、金属フィルム積層基板用シート又はフィルム、ハードディスク内部部品、光ファイバー用コネクタフェルール、プリンター部品、コピー機部品、自動車ラジエタータンク部品等の自動車エンジンルーム内部品や自動車ランプ部品等の成形品として広く使用することができる。
以下、本実施形態について、具体的な実施例及び比較例を挙げて説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
実施例及び比較例に用いた物性の測定方法を以下に示す。
((1)耐衝撃性)
(1−1)落錘衝撃試験
ISO 6603−2に記載された方法により、全吸収エネルギー(J)を測定した。値が高いほど耐衝撃性に優れていると評価した。
更に破壊面を観察し延性破壊か脆性破壊かを判断した。
判断基準は、
延性破壊:試験面に亀裂が発生せず白化し、円錐状に変形する。
また、亀裂が発生した場合でも、破断片が発生しない。
脆性破壊:試験面が白化せず、円形固定治具の形状で穴が開く。
また、破断片が発生する。
(1−2)シャルピー衝撃試験
ISO 179に記載された方法により、シャルピー衝撃強さ(kJ/m2)を測定した。値が高いほど耐衝撃性に優れていると評価した。
((2)流動性)
UL−94試験片作製時、射出圧力を下げて、金型末端に樹脂が到達しなくなる圧力(SSP:ショートショットプレッシャー)(MPa)を測定した。値が低いほど、流動性に優れていると評価した。
((3)難燃性(UL−94))
実施例1、10、13、及び比較例3、4について、UL94(米国Under Writers Laboratories Incで定められた規格)の垂直燃焼試験方法に従って試験を行った。
((4)引張強さ、引張伸び)
ISO 527に記載された方法により、引張強さ(MPa)、引張伸び(%)を測定した。値が高いほど、引張強さ又は引張伸びに優れていると評価した。
実施例及び比較例に用いた原材料を以下に示す。
<(a)成分:ポリフェニレンエーテル系樹脂>
(a1):PPE(ポリフェニレンエーテル)
2,6−キシレノールを酸化重合して得たポリフェニレンエーテル(濃度0.5g/dLのクロロホルム溶液で30℃で測定した還元粘度:0.51dL/g)。
(a2):ハイインパクトポリスチレン(商品名「ポリスチレンH9405」、PSジャパン社製)。
<(b)成分:水添ブロック共重合体>
下記に示す水添ブロック共重合体成分を合成した。なお、()内の数値はポリスチレンブロック及び水素添加されたポリブタジエンブロックの数平均分子量を示す。
(b1−1):ポリスチレン(12,000)−水素添加されたポリブタジエン(9,000)−ポリスチレン(12,000)−水素添加されたポリブタジエン(9,000)の構造を持ち、ポリブタジエン部の水素添加率が99.8%の水添ブロック共重合体。
(b1−2):ポリスチレン(40,000)−水素添加されたポリブタジエン(100,000)−ポリスチレン(40,000)−水素添加されたポリブタジエン(30,000)の構造を持ち、ポリブタジエン部の水素添加率が99.9%の水添ブロック共重合体。
(b1−3):ポリスチレン(11,000)−水素添加されたポリブタジエン(8,000)−ポリスチレン(11,000)−水素添加されたポリブタジエン(8,000)の構造を持ち、ポリブタジエン部の水素添加率が99.8%の水添ブロック共重合体。
(b1−4):ポリスチレン(9,000)−水素添加されたポリブタジエン(13,000)−ポリスチレン(8,000)−水素添加されたポリブタジエン(14,000)の構造を持ち、ポリブタジエン部の水素添加率が99.9%の水添ブロック共重合体。
(b2−1):ポリスチレン(15,000)−水素添加されたポリブタジエン(12,000)−ポリスチレン(15,000)の構造を持ち、ポリブタジエン部の水素添加率が99.7%の水添ブロック共重合体。
(b2−2):ポリスチレン(40,000)−水素添加されたポリブタジエン(100,000)−ポリスチレン(40,000)の構造を持ち、ポリブタジエン部の水素添加率が99.8%の水添ブロック共重合体。
(b2−3):ポリスチレン(10,000)−水素添加されたポリブタジエン(24,000)−ポリスチレン(8,000)の構造を持ち、ポリブタジエン部の水素添加率が99.8%の水添ブロック共重合体。
(b2−4):ポリスチレン(9,000)−水素添加されたポリブタジエン(24,000)−ポリスチレン(9,000)の構造を持ち、ポリブタジエン部の水素添加率が99.8%の水添ブロック共重合体。
<(c)成分の縮合リン酸エステル系難燃剤>
(c1):芳香族縮合リン酸エステル(商品名「CR−741」、大八化学工業(株)社製)
<(d)その他成分:ポリプロピレン>
(d1):ポリプロピレン(商品名「ノバテック(商標)PP MA3」、日本ポリプロ(株)社製)
〔実施例1〜13〕、〔比較例1〜4〕
二軸押出機ZSK−40(WERNER&PFLEIDERER社製)を用いて樹脂組成物の製造を行った。この二軸押出機において、原料の流れ方向に対して上流側に第1原料供給口を設け、これより下流に第1真空ベント、第2原料供給口を設け、さらにその下流に第二真空ベントを設けた。第2原料供給口は押出機上部開放口からギアポンプを用いて行った。
上記のように設定した押出機を用い、上記に示した組成で(a)〜(b)、(d)成分を第一原料供給口から、(c)縮合リン酸エステル系難燃剤を第二原料供給口から添加し、押出温度240〜310℃、スクリュー回転数300rpm、吐出量100kg/時間の条件にて溶融混練し、ペレットを製造した。
この樹脂組成物のペレットを用いて250〜310℃に設定したスクリューインライン型射出成形機に供給し、金型温度60〜120℃の条件で75角、厚さ3mmの板状成形品を得た。ここで得た板状成形品を23℃相対湿度50%に24時間以上放置し、(1−1)落錘衝撃試験を行った。
また、同上の射出成形条件にて、ISO 10724−1に従い試験片タイプAを成形した。このテストピースを用いて引張強度試験(ISO 527)を行ない、(4)引張強度、引張伸び及び(1−2)シャルピー衝撃強度(ISO 179)を測定した。
さらに、同上の射出成形条件にて長さ127mm、幅12.7mm、厚み1.6mmの試験片を成形した。これを用い、UL94に準拠した垂直燃焼試験を行い、(3)難燃性(UL94)の評価を行った。この時、射出圧力を下げて、金型末端に樹脂が到達しなくなる圧力(SSP:ショートショットプレッシャー)を測定した。
これらの結果を併せて表1に記載した。
なお、表中の(a)成分及び(b)成分の添加量は、(a)成分及び(b)成分の合計量を100質量%に対する割合である。また、(c)成分の添加量は、(a)成分及び(b)成分の合計量を100質量部に対する割合である。また、(d)成分の添加量は、樹脂組成物中に含まれる全樹脂の合計量を100質量%とした時の質量割合である。
表1に示すように、実施例1〜13の樹脂組成物は、流動性、耐衝撃性、延性破壊性に優れ、さらに引張り強さとのバランスにも優れていることが分かった。
比較例1〜4は、実施例と比較して、流動性、耐衝撃性のいずれかが劣る結果となっていた。
また、引張り強さとのバランスにも劣っていた。
Figure 2018087321
本実施形態の樹脂組成物で成形される成形品は、優れた耐熱性、難燃性に加え、高い耐衝撃性を有し、さらに延性破壊性、流動性が優れることから樹脂成形品の設計の自由度を上げることができる。このため、電気・電子機器、自動車機器、化学機器、光学機器における各種部品として利用でき、例えば、デジタルバーサタイルディスク等のシャーシーやキャビネット、光ピックアップスライドベース等の光学機器機構部品、光源ランプ周り部品、金属フィルム積層基板用シート又はフィルム、ハードディスク内部部品、光ファイバー用コネクタフェルール、レーザービームプリンター内部部品(トナーカートリッジなど)、インクジェットプリンター内部部品、コピー機内部部品、自動車ラジエタータンク部品等の自動車エンジンルーム内部品、自動車ランプ部品等として、産業上の利用可能性を有している。

Claims (7)

  1. (a)ポリフェニレンエーテル系樹脂と、
    (b)ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB2個を含む水添ブロック共重合体成分(b−1)と、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックA2個及び共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックB1個を含む水添ブロック共重合体成分(b−2)とを含み、前記(b−1)と前記(b−2)との質量割合((b−1)/(b−2))が、5/95〜95/5である、水添ブロック共重合体とを含み、
    全樹脂成分の合計を100質量%としたときのポリプロピレンの含有量が5質量%未満であることを特徴とする、樹脂組成物。
  2. (a)ポリフェニレンエーテル系樹脂が、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン系樹脂とを含み、
    前記ポリフェニレンエーテルと前記ポリスチレン系樹脂との質量割合(ポリフェニレンエーテル/ポリスチレン系樹脂)が、97/3〜5/95である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 前記ポリスチレン系樹脂が、アタクチックポリスチレン及び/又はハイインパクトポリスチレンである、請求項2に記載の樹脂組成物。
  4. 前記重合体ブロックAの少なくとも1つの数平均分子量が、10,000以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
  5. (b−1)水添ブロック共重合体成分及び/又は(b−2)水添ブロック共重合体成分の数平均分子量が、40,000〜250,000である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
  6. (a)ポリフェニレンエーテル系樹脂と(b)水添ブロック共重合体との質量割合((a)ポリフェニレンエーテル系樹脂/(b)水添ブロック共重合体)が、98/2〜50/50である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
  7. (c)縮合リン酸エステル系難燃剤を、(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂及び(b)水添ブロック共重合体の合計100質量部に対して、6〜20質量部を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
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