JP5342804B2 - 芳香族ポリカーボネート樹脂組成物およびその成形体 - Google Patents
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Description
また、特に、電気・電子機器、OA機器などの分野では、高い難燃性と共に、耐湿性、高温成形時の安定性を向上させることが要求されている。
1.芳香族ポリカーボネート樹脂(a−1)及び/又はシリコーン共重合ポリカーボネート(a−2)からなるポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、ナノポーラスカーボン(B)0.01〜30質量部を含有することを特徴とする芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
2.ナノポーラスカーボン(B)が、平均粒子径が20〜50nmの中空粒子であり、且つ粒子表面に平均ポア径5nm以下のポアを有する上記1の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
3.シリコーン共重合ポリカーボネート(a−2)のシリコーンが、ポリオルガノシロキサンである上記1又は2の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
4.上記1〜3のいずれかの芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を用いて形成された成形体。
5.OA機器、電気・電子機器又は通信機器の筐体である上記4の成形体。
ポリカーボネート樹脂(A)における芳香族ポリカーボネート樹脂(a−1)は、 特に制限はなく、種々のものを挙げることができるが、通常、二価フェノールとカーボネート前駆体との反応により製造される芳香族ポリカーボネート樹脂が用いられる。
末端停止剤として用いられる一価フェノール化合物は、下記一般式(2)で表される。式中、R3 は炭素数1〜35のアルキル基、aは0〜5の整数を示す。
なお、粘度平均分子量(Mv)は、ウベローデ型粘度計を用いて、20℃における塩化メチレン溶液の粘度を測定し、これより極限粘度[η]を求め、[η]=1.23×10-5Mv0.83の式により算出した値である。
式中、R4は炭素数1〜35のアルキル基を示し、dは0〜5の整数を示す。R4は直鎖状のものでも分岐状のものでもよく、結合の位置は、p位、m位、o位のいずれもよいがp位が好ましい。
シリコーン共重合ポリカーボネート体の製造に使用されるPCオリゴマーは、例えば、塩化メチレン等の溶媒中において、二価フェノールとホスゲンのようなカーボネート前駆体との反応により、又は二価フェノールとジフェニルカーボネートのようなカーボネート前駆体とのエステル交換反応等によって製造される。
ここで二価フェノールとしては、上記一般式(1)の例示化合物と同様のものを用いることができ、なかでも2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン〔ビスフェノールA〕が好ましい。
シリコーン共重合ポリカーボネートの製造に供されるPCオリゴマーは、上記の二価フェノール一種を用いたホモポリマーであってもよく、又二種以上を用いたコポリマーであってもよい。更に、多官能性芳香族化合物を上記二価フェノールと併用して得られる熱可塑性ランダム分岐ポリカーボネートであってもよい。
その場合、分岐剤としては、前記の多官能性芳香族化合物を使用することができる。
なお、上記の方法によって製造されるシリコーン共重合ポリカーボネートは、実質的に分子の片方又は両方に上記一般式(3)で表される芳香族末端基を有するものである。
本発明において、耐熱性、難燃性及び耐衝撃性の向上の点から、シリコーン共重合ポリカーボネート(a−2)のシリコーンがポリオルガノシロキサンであることが好ましく、シリコーンがポリジメチルシロキサンであって、ポリジメチルシロキサンの鎖長(n)が30〜120であるポリカーボネート−ポリジメチルシロキサン共重合体が特に好ましい。
本発明においては、ポリカーボネート樹脂(A)は、ポリカーボネート樹脂(a−1)単独であっても良いし、シリコーン共重合ポリカーボネート(a−2)単独であっても良く、また前記(a−1)と(a−2)の混合系であっても良い。混合系である場合、前記(a−1)と(a−2)の好ましい割合は、質量比で90:10〜40:60であり、より好ましくは80:20〜50:50である。
ナノポーラスカーボンは、粒子表面に多孔(ポア)を有する炭素粒子であり、その拡張された表面積および微孔性の構造の故に、フィルタ、膜、吸収剤、触媒担体および電極材料などに用いられている。ポアのディメンション(直径又は幅)により、2nm未満のものはミクロポア、2〜50nmのものはメソポア、50nmを超えるものはマクロポアとみなされる。
本発明においては、平均粒子径20〜50nmの中空粒子であり、且つ粒子表面に平均ポア径5nm以下のポアを有するナノポーラスカーボンが好適に使用される。
ナノポーラスカーボン(B)の含有量を0.01質量部以上とすることにより、耐湿性及び難燃性の向上効果が得られ、30質量部以下とすることにより、耐湿性や耐熱性が低下するのを抑制することができる。
上記の熱可塑性樹脂(C)としては、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂などが挙げられ、その含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して通常0〜100質量部であり、好ましくは5〜50質量部である。
ここで、ポリエチレン系樹脂としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレンと他のα−オレフィンとの共重合体等が挙げられる。又、ポリプロピレン系樹脂としては、結晶性のプロピレン単独重合体を始め、結晶性プロピレン−エチレンブロック及びランダム共重合体、結晶性プロピレン−エチレン−α−オレフィン共重合体及びこれらの結晶性プロピレン重合体類とエラストマーとの混合物が挙げられる。
これらのポリオレフィン系樹脂は、単独でも、又、2種以上の混合物としても用いることができる。そして、これらのポリオレフィン系樹脂及びその混合物のメルトフローレート(MFR)(230℃、21.18N)は、好ましくは0.1〜70g/10分であり、より好ましくは0.1〜50g/10分である。
ゴム変性スチレン系樹脂としては、例えば、ポリブタジエン等のゴムにスチレンが重合した耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリブタジエンにアクリロニトリルとスチレンとが重合したABS樹脂、ポリブタジエンにメタクリル酸メチルとスチレンが重合したMBS樹脂等があり、ゴム変性スチレン系樹脂は、二種以上を併用することができると共に、前記のゴム未変性であるスチレン系樹脂との混合物としても使用できる。
ポリ乳酸は、通常ラクタイドと呼ばれる乳酸の環状二量体から開環重合により合成され、その製造方法は、米国特許第1,995,970号明細書、米国特許第2,362,511号明細書、米国特許第2,683,136号明細書等に開示されている。
開環重合によらず、直接脱水重縮合により乳酸系樹脂を製造する場合には、乳酸類と必要に応じて、その他のヒドロキシカルボン酸を、好ましくは有機溶媒、特に、フェニルエーテル系溶媒の存在下で共沸脱水縮合し、特に好ましくは、共沸により留出した溶媒から水を除き、実質的に無水の状態にした溶媒を反応系に戻す方法によって重合することにより、本発明に適した重合度の乳酸系樹脂が得られる。
また、乳酸類と併用できる他のヒドロキシカルボン酸類としては、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸などがあり、更にヒドロキシカルボン酸の環状エステル中間体、例えば、グリコール酸の二量体であるグリコライドや6−ヒドロキシカプロン酸の環状エステルであるε−カプロラクトンを使用することもできる。
この乳酸類及び共重合体成分としてのヒドロキシカルボン酸類は、いずれも単独又は二種以上を使用することができ、更に得られた乳酸系樹脂を二種以上混合し使用してもよい。また、乳酸系樹脂の製造に際し、適当な分子量調節剤、分岐剤、その他の改質剤などを配合することもできる。
このポリ乳酸や、乳酸類とヒドロキシカルボン酸との共重合体は、分子量の大きいものが熱的物性及び機械的物性の面から好ましく、重量平均分子量3万以上のものが好ましい。
また、これらの中で、耐久性、剛性及び生物的分解性の面から、ポリ乳酸が好ましい。
タルクは、マグネシウムの含水ケイ酸塩であり、一般に市販されているものを用いることができる。更に、ここで用いるタルクとしては、その平均粒径が0.1〜50μmであるものが用いられるが、平均粒径0.2〜20μmであるものが特に好適に用いられる。
無機充填材(D)の含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、0〜30質量部、好ましくは、5〜20質量部である。
すなわち、添加剤成分として、フェノール系、リン系、イオウ系酸化防止剤、帯電防止剤、ポリアミドポリエーテルブロック共重合体(永久帯電防止性能付与)、ベンゾトリアゾール系やベンゾフェノン系の紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系の光安定剤(耐候剤)、可塑剤、抗菌剤、相溶化剤、着色剤(染料、顔料)等が挙げられる。
これらの成分の配合量は、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の特性が維持される範囲であれば特に制限はない。これらの配合比は、ポリカーボネート樹脂等の分子量、ポリオレフィン系樹脂系樹脂の種類、メルトフローレートや成形品の用途、大きさ、厚み等を考慮して適宜決定される。
このときの配合及び混練は、通常用いられている機器、例えば、リボンブレンダー、ドラムタンブラー等で予備混合して、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機及びコニーダ等を用いる方法で行うことができる。混練の際の加熱温度は、通常240〜280℃の範囲で適宜選択される。この溶融混練成形としては、押出成形機、特にベント式の押出成形機の使用が好ましい。尚、ポリカーボネート樹脂以外の含有成分は、マスターバッチとして添加することもできる。
また、上記溶融混練方法により、ペレット状の成形原料を製造し、ついで、このペレットを用いて、射出成形、射出圧縮成形による射出成形品の製造に特に好適に用いることができる。尚、射出成形方法としては、外観のヒケ防止のため、又は軽量化のためのガス注入成形を採用することもできる。
なお、性能評価は、下記の測定方法に従って行なった。
UL規格94に従って作製した肉厚0.8mm及び1.0mmの試験片を用いて水平燃焼試験又は垂直燃焼試験を行った。試験の結果に基づいて、UL−94の燃焼性区分(水平燃焼性試験:HB、垂直燃焼性試験:難燃性の高い順にV−0、V−1、V−2)に評価し、これら燃焼区分に該当しないものを規格外とした。
(2)耐湿性
肉厚32mm(1/8インチ)のダンベル試験片について、チャック間115mm、引張り速度50mm/minで引張り伸び率(L1)を測定した。また恒温恒湿槽にて、65℃/85%RH条件下で2000時間曝露試験をした後のダンベル試験片についても、同様の引張り試験により引張り伸び率(L2)を測定し、その比率(L2/L1)を物性保持率(%)とした。
(3)熱安定性
成形機内で300℃、20分滞留させた後、80×40×3mm角板を成形し、目視観察した。外観変化のないものを◎、若干フローマークが見られるものを○、シルバーなどの外観不良が生じるもののはく離・割れを起こしていないものを△、割れ・はく離などの形状変化が生じたものを×とした。
(4)IZOD衝撃強度
射出成形機で作製した厚さ3.2mm(1/8インチ)の試験片を用いて、ASTM規格D−256に準拠して測定した。
下記の原料をそれぞれ乾燥した後、第1表〜第3表に示した配合割合の(A)〜(E)成分を、タンブラーを用いて均一にブレンドした後、径35mmのベント付き二軸押出成形機(東芝機械株式会社製、機種名:TEM35)に供給し、温度260℃で混練しペレット化した。
得られたペレットを120℃で5時間乾燥した後、射出成形機を用いて、シリンダー温度240℃、金型80℃で射出成形し、試験片を得た。この試験片を用いて各種測定を行った評価結果を第1表〜第3表に示す。
(出光興産株式会社製:A1900)
(A)−2:シリコーン共重合ポリカーボネート、
粘度平均分子量:17,000、
PDMS(ポリジメチルシロキサン)含有量:4.0質量%
(特開2002−12755の製造例4に準拠して調製したもの。)
(B)−1:ナノポーラスカーボン
(EASY Nanotechnology製、平均粒子径35nm、平均ポア径2nm)
(B)−2:カーボンブラック(比較として)
(三菱化学株式会社製、#960、平均粒子径16nm、ポア無し)
(C)−1:ポリ乳酸(Nature WorksLLC製、3001D)
(C)−2:ABS樹脂(日本エイアンドエル株式会社製、AT−05)
(C)−3:ホモポリプロピレン(株式会社プライムポリマー製、J−700M)
(D):タルク(富士タルク工業株式会社製、TP−A25)
(E):ポリテトラフルオロエチレン(旭硝子株式会社製PTFE、CD076)
(1)実施例1〜7では、難燃性、耐湿性、熱安定性、衝撃強度など、機能性に優れたポリカーボネート樹脂組成物が得られた。これにより、特に難燃性が向上し、さらに耐湿性、熱安定性、衝撃強度のバランスに優れた材料の提供が可能である。(第1表)
(2)比較例1及び2では、(B)成分を添加しないので、難燃性、耐湿性、熱安定性が不十分である。(第2表)
(3)比較例3〜5及び比較例10〜12では、(B)成分の配合量が請求の範囲外であるので、難燃性、耐湿性、熱安定性が不十分である。(第2表、第3表)
(4)比較例6〜9から、(B)成分にカーボンブラックを用いても、難燃性向上効果は得られず、耐湿性、熱安定性が不十分である。(第2表、第3表)
Claims (4)
- 芳香族ポリカーボネート樹脂(a−1)及び/又はシリコーン共重合ポリカーボネート(a−2)からなるポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、ナノポーラスカーボン(B)0.01〜30質量部を含有し、該ナノポーラスカーボン(B)が、平均粒子径20〜50nmの中空粒子であり、且つ粒子表面に平均ポア径5nm以下のポアを有することを特徴とする芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- シリコーン共重合ポリカーボネート(a−2)のシリコーンが、ポリオルガノシロキサンである請求項1に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物を用いて形成された成形体。
- OA機器、電気・電子機器又は通信機器の筐体である請求項3に記載の成形体。
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