JP3030464B2 - ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物 - Google Patents

ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物に関
するものであり、さらに詳しくは結晶化速度の著しく速
いポリフェニレンスルフィド樹脂組成物に関するもので
ある。
ポリフェニレンスルフィドは、その優れた耐熱性、耐
薬品性を生かして、電気・電子機器部材,自動車機器部
材として注目を集めている。
また、射出成形、押出成形等により各種成形部品,フ
ィルム,シート,繊維等に成形可能であり、耐熱性,耐
薬品性の要求される分野に幅広く用いられている。
[従来の技術] ポリフェニレンスルフィドは、特公昭45−3368号公報
に開示されているように、N−メチルピロリドン等の極
性非プロトン溶媒中でジハロ芳香族化合物と硫化ナトリ
ウム等のアルカリ金属硫化物とを反応させることにより
得られる。
しかしながら、この方法で得られたポリフェニレンス
ルフィド、特に結晶性であるポリ(p−フェニレンスル
フィド)(以下PPSと略す)は、ガラス転移温度が約90
℃と比較的高く、また結晶化速度も遅いため射出成形に
おいて成形品を得ようとする場合、金型温度を130〜150
℃に設定しなければ耐熱性,寸法安定性に優れた良品が
得られなかった。このことは他の汎用エンジニアリング
プラスチック、例えば、ナイロンやPBTが100℃以下の金
型温度で成形できることと比べると成形加工上のPPSの
大きな欠点であり、PPSの用途拡大の阻害要因と考えら
れる。
この問題点を解決するために、先行技術として少なく
とも5Pa・Sの溶融粘度を有するPPSに最大分子量6000の
オリゴマー状エステルを添加する(特開昭62−45654号
公報)、モノマー性のカルボン酸エステルを添加する
(特開昭62−230848号公報)、他のチオエーテルを添加
する(特開昭62−230849号公報)、特定の芳香族リン酸
エステルを添加する(特開昭62−230850号公報,特開平
1−225660号公報)等の方法が知られている。しかしな
がら、いずれの方法においても添加物の耐熱性が乏しい
ため成形加工時に蒸発ガスや分解ガスが発生したり、添
加物が低分子量であるため成形品表面に移行し、添加物
が成形品表面を汚染する等の問題があった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、PPSに特定のポリアルキレングリコールを
配合することにより、上記従来の欠点を改善し、さらに
著しく結晶化速度を速めた低温金型でも十分に結晶化し
得るPPS樹脂組成物を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 即ち本発明は、PPS樹脂70〜95重量%、 下記式(I)で示されるポリアルキレングリコール 30〜5重量% RO−R′mO−X] (I) (式中Rは、n=1の時X,n≧2の時炭素数1〜6の有
機基であり、R′は炭素数2〜6のアルキレン基、Xは
エポキシ基、酸無水物基,カルボキシル基の少なくとも
1つを含有する炭素数1〜10の有機基又は水素であり、
mは5〜25000、nは1〜10のそれぞれ整数を表わす) からなるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物に関する
ものであり、以下詳細に説明する。
本発明で用いるPPSとしては、特公昭45−3368号公報
に示されるような公知の方法により得られたものであれ
ば特に制限はないが、下式 で示される繰り返し単位を70モル%以上含むものが好ま
しい。さらに、繰り返し単位としてp−フェニレンスル
フィド単位を70モル%以上含有するPPSが特に好適に用
いられる。この際、残りの繰り返し単位としては共重合
可能な単位であれば制限はなく、例えば、オルトフェニ
レンスルフィド単位,メタフェニレンスルフィド単位,
ジフェニルスルフィドエーテル単位,ジフェニルスルフ
ィドスルホン単位,ジフェニルスルフィドケトン単位,
ビフェニルスルフィド単位,ナフタレンスルフィド単
位,3官能フェニレンスルフィド単位等が挙げられる。こ
れらの共重合体は、ブロック共重合されていてもランダ
ム共重合されていてもよい。
好ましいPPSの具体例としては、ポリ(p−フェニレ
ンスルフィド)、ポリ(p−フェニレンスルフィド)−
ポリ(m−フェニレンスルフィド)ブロック共重合体、
ポリ(p−フェニレンスルフィド)−ポリスルホンブロ
ック共重合体、ポリ(p−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共重合体が挙げられ
る。
さらに、本発明において好適に用いられるPPSとして
は溶融粘度(300℃にて直径0.5mm,長さ2mmのダイスを用
い、荷重10Kgで高化式フローテスターを用いて測定した
値)が10〜100000ポイズ、好ましくは50〜50000ポイズ
の範囲にあるPPSであり、直鎖状のものであっても、酸
素共存下酸素架橋させたものであっても、また不活性ガ
ス雰囲気下、加熱処理を施したものであってもかまわな
いし、さらにこれらの構造の混合物であってもかまわな
い。
また本発明でい用いられるポリアルキレングリコール
との相溶性を高めるため、反応性の高い官能基をPPS中
に導入してもよい。導入される官能基としては、アミノ
基,カルボン酸基,水酸基,酸無水物基,エポキシ基等
が適当であり、その導入方法としてはこれら官能基を含
有するハロゲン化芳香族化合物を共重合する方法やPPS
と官能基を含有する低分子量化合物との高分子反応によ
り導入する方法等が挙げられる。
また、上記PPSは、脱イオン処理(酸洗浄や熱水洗浄
等)を行うことによりナトリウムイオンを低減させたも
のであってもよい。
本発明で用いられるポリアルキレングリコールは、一
般式(I)で示されるポリアルキレングリコールであ
る。本発明で用いるのに好ましいポリアルキレングリコ
ールとしては式中のRがエポキシ基、カルボキシル基又
は酸無水物基を有する炭素数1〜9の有機基であり、
R′が炭素数2〜4のアルキレン基、Xがエポキシ基,
カルボキシル基又は酸無水物基を有する炭素数1〜9の
有機基または水素、mが10〜15000、nが1〜5である
ポリアルキレングリコールが挙げられる。ここで式中の
R,Xについて有機基という表現があるが、これは炭化水
素基のみならず、R,X中にエーテル,ケトン,アミド,
スルホン等のヘテロ原子含有官能基を含んでもさしつか
えないことを意味するものである。また、式中のmはポ
リアルキレングリコールセグメントの重合度を示すもの
で、mが5より小さいと耐熱性に乏しくなり、成形加工
時にガスを多量に発生するため好ましくない。一方、m
が25000より大きくなるとポリアルキレングリコールとP
PSの相溶性が低下し、結晶化速度を速める効果が少なく
なるため好ましくない。
上記ポリアルキレングリコールの若干の例としてはポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポ
リテトラメチレングリコール、グリセリン、ペンタエリ
スリトール、ソルビトール等の多価アルコールとアルキ
レンオキシドとの付加重合体等が挙げられる。
また、上記ポリアルキレングリコールの末端水酸基の
反応性を利用してエポキシ基や酸無水物基をポリアルキ
レングリコールに導入することができる。例えばエピク
ロルヒドリンを反応させることによりエポキシ変性ポリ
アルキレングリコールが、トリメリット酸無水物酸クロ
ライドを反応させることにより酸無水物変性ポリアルキ
レングリコールを得ることができる。
本発明で好ましく用いられるポリアルキレングリコー
ルの具体例としては、分子量が300〜1000000であり、末
端官能基が水酸基,エポキシ基,カルボキシル基又は酸
無水物基であるポリエチレングリコール及びポリテトラ
メチレングリコールが挙げられる。
本発明で用いられるポリアルキレングリコールの添加
量は、PPSとポリアルキレングリコールの組成物に対し
て5〜30重量%であり、添加量が5重量%未満では、結
晶化速度を速める効果が少なくなるため好ましくない。
一方、30重量%を越えると結晶化速度の一層の向上が認
められなくなるばかりでなく、物性の低下が起こるため
好ましくない。
本発明のPPS/ポリアルキレングリコール組成物の製造
方法としては、通常用いられている方法が利用できる
が、押出機等により溶融ブレンドする方法が好ましい。
本発明の組成物に結晶核剤を併用すると、一層結晶化
速度が速くなるため、適量の結晶核剤の添加は必須では
ないけれども好ましい結果を与える。結晶核剤として
は、シリカ,カリオン,タルク,ハイドロタルサイト,
ウォラストナイト,ボロンナイトライド等の無機物の他
にステアリン酸カルシウム,ステアリン酸アルミニウ
ム,コハク酸二カリウム,安息香酸カルシウム,フタル
酸二ナトリウム,トリメリット酸三ナトリウム,ピロメ
リット酸四カリウム等の有機カルボン酸金属塩、ポリフ
ェニレンスルフィドケトン及びナイロン46等のPPSより
も高融点のポリマーが有効である。これら結晶核剤の添
加量は本発明のPPS組成物に対し0.05〜10重量%、好ま
しくは0.1〜5重量%である。
以上の様にして得られたPPS樹脂組成物は、結晶化速
度が従来のPPSに比べ著しく速いため、低温金型を用い
ても射出成形によって十分に結晶化し、耐熱性に優れた
成形品を得ることができる。
上記組成物には、必要に応じてガラス繊維、炭素繊
維、アルミナ繊維等のセラミック繊維、アラミド繊維、
全芳香族ポリエステル繊維、金属繊維、チタン酸カリウ
ムウィスカー等の補強用充填剤や炭酸カルシウム、マイ
カ、タルク、シリカ、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、
カオリン、クレー、パイロフェライト、ベントナイト、
セリサイト、ゼオライト、ネフェリンシナイト、アタパ
ルジャイト、ウォラストナイト、PMF、フェライト、ケ
イ酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、三酸
化アンチモン、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウ
ム、酸化鉄、二硫化モリブデン、黒鉛、石膏、ガラスビ
ーズ、ガラスパウダー、ガラスバルーン、石英、石英ガ
ラス等の無機充填剤及び有機,無機顔料を配合すること
もできる。
ガラス繊維としては、例えば繊維長1.5〜12mm、繊維
径3〜24μmのチョップドストランド、繊維径3〜8μ
mのミルドファイバー、325メッシュ以下のガラスフレ
ークやガラスパウダーを挙げることができる。
また、芳香族ヒドロキシ誘導体などの可塑剤や離型
剤、シラン系,チタネート系のカップリング剤、滑剤、
耐熱安定剤、耐候性安定剤、発泡剤、防錆剤、イオント
ラップ剤、難燃剤、難燃助剤等を必要に応じて添加して
もよい。
さらに本発明の樹脂組成物に他のポリマーを少量添加
し、他の物性を付与する事も可能である。添加するポリ
マーとしては、例えばポリエチレン、ポリブタジエン、
ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリブテン、ポリ
スチレン、ポリα−メチルスチレン、ナイロン6,ナイロ
ン66,ナイロン610,ナインロン12,ナイロン11,ナイロン4
6等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレー
ト,ポリブチレンテレフタレート,ポリアリレート等の
ポリエステル系樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステ
ル、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリアセタ
ール、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポ
リスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリルスルホ
ン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレン
スルフィドケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、シ
リコーン樹脂、フェノキシ樹脂、フッ素樹脂等の単独重
合体、ランダム又はブロック、グラフト共重合体及びそ
れらの混合物又はその改質物等が挙げられる。
[実施例] 以下本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明
はこれら実施例のみに限定されるものではない。
尚、以下の実施例で用いたPPS樹脂組成物の結晶化速
度は、溶融したサンプルを急冷することにより得た非晶
サンプルを用いて、DSCにて10℃/分の昇温速度で昇温
した際の結晶化速度を測定することにより評価した。
参考例 本発明の実施例及び比較例で使用したPPSの製造方法
を以下に示す。
参考例1 撹拌機を装備する内容積500mlのオートクレーブに硫
化ナトリウム(Na2S・2.9H2O)0.60モル及びN−メチル
−2−ピロリドン(以下NMPと略す)150gを加え、窒素
気流下攪拌して200℃まで昇温し、主に水からなる留出
液21.2gを留去した。系を170℃まで冷却した後、p−ジ
クロルベンゼン(以下p−DCBと略す)0.60モルをNMP50
gとともに添加し、窒化気流下に系を封入,昇温して250
℃にて3時間重合を行った。重合終了後、系を冷却し、
内容物を水中に投入、ポリマーを沈殿させた後、沈殿し
たポリマーをグラスロートで捕集し、約5の温水で洗
浄、濾過を繰り返し、一晩加熱真空乾燥し、ポリマーを
単離した。得られたポリマーは61.5g,収率95%であり、
溶融粘度(300℃にて直径0.5mm,長さ2mmのダイスを用
い、荷重10Kgで高化式フローテスターで測定した値)は
250ポイズであった。このポリマーを空気中250℃に設定
したオーブンに入れそのまま5時間硬化処理することに
より溶融粘度2800ポイズのPPSを得た。この様にして得
られたPPSをPPS−Iとする。
参考例2 参考例1においてp−DCB0.60モルのかわりにp−DCB
0.594モル、3,5−ジクロルアニリン0.006モルを用いた
他は参考例1と同様の操作を行った。得られたポリマー
は61.2g,収率94%であり、硬化前及び硬化後の溶融粘度
はそれぞれ120ポイズ、3300ポイズであった。この様に
して得られたPPSをPPS−IIとする。
参考例3 参考例2において3,5−ジクロルアニリン0.006モルの
かわりに2,4−ジクロル安息香酸0.006モルを用いた他は
参考例2と同様の操作を行った。得られたポリマーは6
2.2g,収率96%であり、硬化前及び硬化後の溶融粘度は
それぞれ240ポイズ、2600ポイズであった。この様にし
て得られたPPSをPPS−IIIとする。
参考例4 参考例2において3,5−ジクロルアニリン0.006モルの
かわりに2,4−ジクロルフェノール0.006モルを用いた他
は参考例2と同様の操作を行った。得られたポリマーは
60.7g,収率93%であり、硬化前及び硬化後の溶融粘度は
それぞれ110ポイズ、3400ポイズであった。この様にし
て得られたPPSをPPS−IVとする。
実施例1〜7 参考例1〜4で得たPPSとポリエチレングリコール
(平均分子量2000,PEG−Iと略す)、α,ω−ジグリシ
ジルポリエチレングリコール(エポライト400E;共栄社
油脂製,平均分子量400,PEG−IIと略す)、ポリテトラ
メチレングリコール(PTG1000;保土谷化学製,平均分子
量1000,PTMG−Iと略す)から選んだ1種類とを表1に
示す組成で均一にブレンドした後、ラボプラストミル
(東洋精機製)を用いて300℃で10分間溶融混練した。
混練後のサンプルを10mg秤量し、DSC測定用パンに入れD
SCにてガラス転移温度(Tg),結晶化温度(Tc),融点
(Tm)を測定した。結果を表1にまとめて示す。
実施例8 参考例3で得たPPS95重量部、PEG−I5重量部及びガラ
ス繊維(カット長3mmのチョップドストランド)67重量
部をV−ブレンダーにて混合した後、押出機により混
練,押出ししてペレットを製造した。次に、射出成形機
でシリンダー温度310℃,金型温度80℃で試験片を作成
し、ASTM D648に従い熱変形温度(18.6Kg/cm2)を測定
したところ245℃であった。この結果から明らかなよう
に、ポリエチレングリコールを添加することにより金型
温度80℃という低温金型を用いても耐熱性に優れた成形
品を得ることができる。
比較例1〜4 参考例1〜4で得たPPSのみを用い、実施例と同様に
溶融混練した後DSCにてTg,Tc,Tmを測定した。いずれも
実施例に比べ結晶化温度が高く、結晶化速度の遅いもの
しか得られなかった。(表1参照) 比較例5,6 PPS−IIとエチレングリコールジグリシジルエーテル
(EG−Iと略す)、テトラメチレングリコールジグリシ
ジルエーテル(TMG−Iと略す)から選んだ1種類とを
実施例と同様の条件で溶融混練したところ、多量のガス
が発生し、サンプルが著しく発泡した。DSCにてTcを測
定したところ、PPS/EG−Iブレンド物で108℃,PPS/TMG
−Iブレンド物で111℃と結晶化温度の低下は認められ
たが、溶融混練過程でのガスの発生が著しく実用的でな
かった。(表1参照) 比較例7 参考例3で得たPPS95重量部、PEG−I5重量部のかわり
に参考例3で得たPPS100重量部を用いたことを除いて、
実施例8と同様の操作で試験片を作成し、ASTM D648に
従い熱変形温度(18.6Kg/cm2)を測定したところ108℃
であった。この値は、実施例8に比べ著しく低い値であ
り、ポリエチンレングリコールを添加しないと耐熱性に
劣るものしか得られないことを示している。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、著
しく結晶化速度の速いPPS組成物が得られ、低温金型を
用いた射出成形においても十分に結晶化した成形品を得
ることができるばかりでなく、インサート成形等の作業
性を著しく改善することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 81/00 - 81/10 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリフェニレンスルフィド樹脂 70〜95重量%、 下記式(I)で示されるポリアルキレングリコール 30〜5重量% RO−R′mO−X] (I) (式中Rは、n=1の時X,n≧2の時炭素数1〜6の有
    機基であり、R′は炭素数2〜6のアルキレン基、Xは
    エポキシ基,酸無水物基,カルボキシル基の少なくとも
    1つを含有する炭素数1〜10の有機基又は水素であり、
    mは5〜25000、nは1〜10のそれぞれ整数を表わす) からなるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
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