JP7366905B2 - 優れた機械的及び耐食特性を有するポリアリーレンスルフィド樹脂組成物 - Google Patents
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Description
を有する熱可塑性樹脂である。ポリアリーレンスルフィドは、鋼の代替品及び構造材料として有利に使用される。特に、ポリフェニレンスルフィド(PPS)は、その構造上の特徴により耐薬品性において優れている。それによって、従来のポリエステル樹脂やポリアミド樹脂によって置き換えることができなかった自動車部品や電気及び電子部品に幅広く使用されている(韓国公開特許公報2013-0020860、韓国特許番号10-1082636及び10-1475658を参照)。
遷移金属粒子は、樹脂組成物の総重量に対して0.05~5重量%の量で用いられ得る。具体的には、遷移金属粒子は樹脂組成物の総重量に対して0.05~3.0重量%、0.1~3.0重量%、0.1~2.0重量%、又は0.1~1.0重量%の量で用いられ得る。より具体的には、0.2~0.7重量%又は0.2~1.0重量%の量で用いられ得る。
繊維状無機フィラーは樹脂組成物の耐熱性及び機械的強度を改善するのに役立つ。
無機核形成剤は、結晶成長を促進し、結晶サイズを減少しながら結晶化速度を増加させるために、結晶性ポリマーの初期の結晶核として作用する。
樹脂組成物はさらに相容化剤を含んで成り得る。
本発明は、樹脂組成物を成形することにより生成される成形品を供する。
以下に、下記実施例を参照して、本発明をより詳細に説明する。しかしながら、それら実施例は本発明を例示するために述べ、本発明の範囲はそれらに限定されない。
反応器内部の温度を測定することができる熱電対並びに窒素パージ及び真空に適用することができる真空ラインを備えた5リットル反応器に、5130gのパラ二ヨウ化ベンゼン(p-DIB)及び450gの硫黄を入れた。次いで、反応器を180℃に加熱し、p-DIBと硫黄を完全に溶解し混合した。その後、徐々に、初期反応条件である220℃及び350トルから最終反応条件である300℃及び0.6~0.9トルへと、温度が上昇し圧力が低下し、各添加における1回量が19gで硫黄を7回添加しながら重合反応を実施した。重合反応の進捗を、「(現在の粘度/目標粘度)×100%」の式により目標粘度に対する現在の粘度の相対比として測定した。目標粘度を2000ポアズに設定し、現在の粘度は重合反応の間に採取したサンプルを粘度計で測定した。重合反応が完成の80%進行した際、重合停止剤としてジフェニルジスルフィド35gを加え、反応を1時間行った。その後、真空を0.1~0.5トルで徐々に適用して目標粘度に到達し、反応を停止してポリフェニレンスルフィド樹脂(PPS-1樹脂)を合成した。このようにして作製した樹脂を小さなストランドカッターを用いてペレットの形状に加工した。
温度を示差走査熱量測定(DSC)で10℃/分の速度で30℃から320℃まで昇温し、その後30℃に冷却し、再度温度を10℃/分の速度で30℃から320℃まで昇温し、融点を測定した。
PPS樹脂を0.4重量%の濃度で1-クロロナフタレンに250℃で25分間撹拌しながら溶解し、サンプルを作製した。次いで、高温ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)システム(210℃)で1ml/分の流速でサンプルを流し、異なる分子量を有するポリフェニレンスルフィドをカラム内で順次分離した。その後、異なる分子量を有する分離したポリフェニレンスルフィドの強度をRI検出器で測定した。既知の分子量を有する標準資料(即ち、ポリスチレン)で検量線を作製し、サンプルの数平均分子量(Mn)及び多分散指数(PDI)を計算した。
溶融粘度は回転ディスク粘度計を用いて300℃で測定した。スイープ周波数法による測定において、0.6rad/秒~500rad/秒まで角周波数を測定し、1.84rad/秒での粘度を溶融粘度と規定した。
PPS-2樹脂を、目標粘度を調整したことを除き、作製例1のような同様の方法で作製した。PPS-2は1980ポアズの溶融粘度、281℃の融点、17290g/モルのMn、2.9のPDIを有した。
作製例1で得られた59.3重量%のPPS-1樹脂、アミノシランで表面処理された40重量%のガラス繊維、0.2重量%のホウ素系核形成剤、及び0.5重量%の遷移金属粒子を混合用二軸スクリュー押出機に供給し、樹脂組成物を作製した。
下記表2に示されるような成分及び量であることを除き、PPS樹脂組成物を実施例1のような同じ方法で作製した。
実施例1~6及び比較例1~4で作製されたPPS樹脂組成物の物理特性を下記のような方法に従って各々測定し、測定結果を下記表3に示す。まず、実施例1~6及び比較例1~4で作製されたPPS樹脂組成物を310℃で各々射出成形し、物理特性を測定する射出成形の検体を作製した。
試験検体の引張強度及び伸びを、ISO527の方法に従って、ユニバーサル・テスト・マシン(Universal Testing Machine)(Zwick Roell Z010)を用いて測定した。
80mm×10mm×4mm(長さ×幅×厚さ)の射出成形の検体の衝撃強度を、ISO179の方法に従って、シャルピー衝撃試験機(東洋精機)を用いて測定した。
80mm×10mm×4mm(長さ×幅×厚さ)の射出成形の検体の曲げ強度及び曲げ弾性率を、ISO178の方法に従った測定した。
80mm×10mm×4mm(長さ×幅×厚さ)の射出成形の検体の熱変形温度(HDT)を、ISO75の方法に従って測定した。
鋼板及び射出成形の検体を、加圧装置を備えたサイクルオーブン中に置いた。試験片を鋼板で挟み、2kgの重さでプレスし、及び85℃、85%の湿度の条件下で放置した。同じ組成の検体10個をチャンバー内に置き、腐食を確認するために2分毎にそれらの内の1個を取り出した。その場合、最初の腐食が発生した時間を記録した。射出成形の検体のサイズは60mm×40mm×2mmであった。耐食-1の鋼板はステンレス鋼(ポスコ(Posco)製、商品名:304LN)、及び耐食-2の鋼板はニッケルメッキ鋼(シンスン(Shinsung)ケミカル株式会社製、商品名:ニクラド(NiKlad)752)であった。
実施例1と比較例1のペレット型サンプル(10mg)を、等温熱重量分析装置(TGA)を用いて320℃で30分間各々維持し、5分の増分で発生する放出ガス(アウトガス;outgas)の量(即ち、発生割合(%))を測定した。測定結果を下記表4に示す。
実施例1及び比較例1の80mm×10mm×4mmの射出成形の検体を230℃、5時間各々維持し、試験前後のヘーズ(曇り又は曇り度;haze)の変化を測定した。測定結果を下記表5に示す。
実施例1及び2並びに比較例1及び2の0.8mmのASTM曲げ検体が、250℃の高温オーブンで7分及び14分間各々エイジングされ、21分のサイクルエイジングを受け(7分のエイジングと7分の休止を3回)、耐熱性を評価した。エイジング前に測定した曲げ強度を100%として、エイジング前の曲げ強度に対するエイジング後の曲げ強度を測定することにより耐熱性を測定した。
Claims (10)
- ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物であって、
ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の総重量に対してそれぞれ、40~65重量%のポリアリーレンスルフィド樹脂、0.1~1.0重量%の遷移金属粒子、30~55重量%の繊維状無機フィラー、及び0.1~2重量%の無機核形成剤を含んで成り、
前記遷移金属粒子は、1~10μmの平均径を有し、及び
前記遷移金属粒子は、銅、ニッケル、亜鉛、及び金から成る群から選択される少なくとも1つの遷移金属を含んで成る、ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。 - 前記ポリアリーレンスルフィド樹脂が300℃で300~10000ポアズの溶融粘度及び7000~30000g/モルの数平均分子量を有する、請求項1に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 前記繊維状無機フィラーが、6~15μmの平均径及び1~5mmの平均長さを有し、並びにアミノ系シラン、エポキシ系シラン、ウレタン系シラン及びこれらの組合せから成る群から選択されるシランで表面処理される、請求項1に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 前記繊維状無機フィラーがアルミノホウケイ酸ガラス繊維である、請求項1に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 前記無機核形成剤が、ホウ酸塩、硫化ホウ素(B2S3)、塩化ホウ素(BCl3)、ホウ酸(H3BO3)、灰硼石、ホウ酸亜鉛、炭化ホウ素(B4C)、窒化ホウ素(BN)、及び酸化ホウ素(B2O3)から成る群から選択される少なくとも1つを含んで成る、請求項1に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- エポキシ系シラン、メルカプト系シラン、及びアミノ系シランから成る群から選択される少なくとも1つの相溶化剤をさらに含んで成る、請求項1に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 熱安定剤、潤滑剤、帯電防止剤、スリップ剤及び顔料から成る群から選択される少なくとも1つの添加剤をさらに含んで成る、請求項1に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
- 請求項1~7のいずれかに記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を成形することにより生成される成形品。
- 自動車部品、電気部品、又は電子部品である、請求項8に記載の成形品。
- 薄層成形品又は射出成形品である、請求項8に記載の成形品。
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