説明

ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、その製造方法

【課題】ポリフェニレンスルフィド樹脂が本来有する耐薬品性、耐熱性や機械的強度を大きく損なうことなく靭性に優れ、且つ成形時のガス発生量が少なく、モールドデポジット発生を著しく抑制したポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を得る。
【解決手段】(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂99〜90重量%、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂1〜10重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物を0.1〜10重量部配合してなる(A)樹脂組成物であって、(a)が連続相(海相)を形成し、(b)が数平均分散粒子径500nm以下で分散した分散相(島相)を形成した海−島構造を有し、再び射出成形を行った成形片においても、前記(b)が数平均分散粒子径500nm以下で分散している樹脂組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、靭性に優れ、成形時のガス発生量が少なく、特にモールドデポジットの発生を著しく抑制したポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性樹脂の中でも、ポリフェニレンスルフィド(以下PPSと略すことがある)樹脂は耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性、難燃性などに優れた高性能、高機能エンジニアリングプラスチックとして注目されており、射出成形、押出成形用途を中心として各種電気・電子部品、自動車部品および水廻り用部品などに使用されている。
【0003】
ところが、PPS樹脂はナイロンやPBTなどの他のエンジニアリングプラスチックに比べ靭性が低く、そのため靭性が必要とされる用途にはPPS樹脂にオレフィン系樹脂を配合する手法が古くから検討されてきた。しかし、従来のオレフィン系樹脂を配合する手法では、十分な靭性を付与するために、比較的多量のオレフィン系樹脂を添加する必要があることから、オレフィン系樹脂の揮発成分などに由来するモールドデポジット(金型表面に付着する堆積物)が発生し、成形品の表面外観不良、寸法精度低下および金型の分解掃除に伴う生産性低下といった問題があり、その適用が限定されていた。
【0004】
一方、モールドデポジット発生を抑制するために、オレフィン系樹脂の添加量を少なくすると、モールドデポジット発生は大幅に改良される反面、十分な靭性が得られない課題が生じた。そのために、靭性に優れ、モールドデポジット発生を著しく抑制したPPS/オレフィン系樹脂アロイの材料が切望されている。
【0005】
これまで、PPS/オレフィン系樹脂アロイについては、靭性を改良する目的で、いくつか検討がなされている。
【0006】
例えば、特許文献1には、ポリアリーレンスルフィド樹脂、官能基を有する熱可塑性エラストマー、3個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物からなる樹脂組成物が開示されている。しかし、樹脂組成物の製造方法としては、一般的な手法が記載されているのみであり、この場合、ポリアリーレンスルフィド樹脂と3個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物との反応が十分に進行せず、相構造が安定化しないため、熱可塑性エラストマーを数平均分散粒子径500nm以下に微分散化することは困難であった。また、相構造が不安定であるが故に、溶融成形加工後における熱可塑性エラストマーの分散粒子径はさらに粗大化してしまうため、樹脂成形品の靭性が低く、比較的大量の熱可塑性エラストマーを添加しなくてはいけない欠点があった。
【0007】
特許文献2には、ポリアリーレンサルファイド樹脂、エチレン、α、β−不飽和カルボン酸アルキルエステルおよび無水マレイン酸からなるエチレン系共重合体、シラン化合物を含んでなる樹脂組成物が開示されている。しかし、樹脂組成物の製造方法については、一般的な手法が記載されているのみであり、この場合、ポリアリーレンサルファイド樹脂とシラン化合物との反応が不十分となり、相構造が安定化しないため、エチレン系共重合体を数平均分散粒子径500nm以下に微分散化することは困難であった。また、相構造が不安定であるが故に、溶融成形加工後におけるエチレン系共重合体の分散粒子径はさらに粗大化してしまい、これに伴って樹脂成形品の靭性が低く、その向上のためには、比較的大量の熱可塑性エラストマーを添加しなくてはいけない欠点があった。
【0008】
特許文献3には、ポリアリーレンスルフィド樹脂、熱可塑性エラストマー、シランカップリング剤からなり、ポリアリーレンスルフィド樹脂相に熱可塑性エラストマーが0.5μm以下の重量平均粒子径で分散した樹脂組成物が開示されている。しかし、特許文献1、2と同様に、樹脂組成物の製造方法については、一般的な手法が記載されているのみであり、この場合、ポリアリーレンスルフィド樹脂とシラン化合物との反応が十分に進行せず、相構造が安定化しない。従って、仮に熱可塑性エラストマーが500nm以下に微分散化することが有ったとしても、溶融滞留時間が長くなった場合、あるいは溶融成形加工を繰り返した場合には、熱可塑性エラストマーの分散粒径が500nmを越える大きさに凝集・粗大化してしまうため、樹脂成形品の靭性が低く、その向上のためには、比較的大量の熱可塑性エラストマーを添加しなくてはいけない欠点があった。
【0009】
特許文献4には、ポリフェニレンスルフィド、多官能性ブロック型イソシアネート、無水マレイン酸含有エチレン系共重合体からなる樹脂組成物が開示されている。しかし、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物については、何ら記載されていないし、特許文献1〜3と同様に、樹脂組成物の製造方法については、一般的な手法が記載されているのみであった。従って、エチレン系共重合体を分散粒径500nm以下に微分散化することは困難であった。また、多官能性ブロック型イソシアネートは、官能基を有するアルコキシシラン化合物に比べ、ポリフェニレンスルフィドとの反応が十分に進行せず、相構造が安定化しないため、溶融成形加工後におけるエチレン系共重合体の分散粒径がさらに粗大化してしまう結果、樹脂成形品の靭性が低く、その向上のためには、比較的大量のエチレン系共重合体を添加しなくてはいけない欠点があった。
【0010】
このように、いずれの特許文献においても、相構造が安定化し、オレフィン系樹脂が数平均分散粒子径500nm以下に微分散化するとともに、射出成形した後にこれを粉砕し、再び射出成形を行った成形片においても、500nm以下で微分散化することについては何ら記載されていなかった。また、射出成形の前後を問わず、オレフィン系樹脂が安定して数平均分散粒子径500nm以下に微分散化しているが故に、少量のオレフィン系樹脂であっても靭性が飛躍的に向上することについては何ら記載されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2004−300272号公報(特許請求の範囲)
【特許文献2】特開平5−202245号公報(特許請求の範囲)
【特許文献3】特開2004―143372号公報(特許請求の範囲)
【特許文献4】特許第3968840号公報(特許請求の範囲)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明はポリフェニレンスルフィド樹脂が本来有する耐薬品性、耐熱性や機械的強度を大きく損なうことなく靭性に優れ、且つ成形時のガス発生量が少なく、モールドデポジット発生を著しく抑制したポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、その製造方法を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
そこで、本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリフェニレンスルフィド樹脂と、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基などの官能基を有するアルコキシシラン化合物とを予め溶融混練した後、さらにカルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基などの官能基を有するオレフィン系樹脂と溶融混練することにより、前記オレフィン系樹脂の分散粒径が500nm以下に微分散化するとともに、射出成形の前後を問わず、オレフィン系樹脂が安定して数平均分散粒子径500nm以下に微分散化する結果、オレフィン系樹脂の添加量を減らしても靭性に優れ、且つモールドデポジットを大幅に低減できることを見出し本発明に到達した。
【0014】
即ち、本発明は以下の通りである。
1.(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂99〜90重量%、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂1〜10重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物を0.1〜10重量部配合してなる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物であって、そのモルフォロジー(相構造)において、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂が連続相(海相)を形成し、前記(b)官能基を有するオレフィン系樹脂が数平均分散粒子径500nm以下で分散した分散相(島相)を形成した海−島構造を有し、射出成形した後にこれを粉砕し、再び射出成形を行った成形片においても、前記(b)官能基を有するオレフィン系樹脂が数平均分散粒子径500nm以下で分散していることを特徴とするポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、
2.(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の合計100重量部に対して、さらに(d)無機充填剤を10〜150重量部配合してなることを特徴とする1に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、
3.ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を真空下、320℃で2時間加熱溶融した際に揮発するガス発生量が0.20重量%以下であることを特徴とする1〜2のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、
4.(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂が、カルボキシル基および/または酸無水物基を有するエチレン・ブテン共重合体であることを特徴とする1〜3のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、
5.(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物がエポキシシクロヘキシル基またはイソシアネート基を有するアルコキシシラン化合物であることを特徴とする1〜4のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、
6.(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂が、酸処理を施したポリフェニレンスルフィド樹脂であることを特徴とする1〜5のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、
7.(d)無機充填剤がガラス繊維であることを特徴とする2〜6のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、
8.(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂99〜90重量%、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂1〜10重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物を0.1〜10重量部配合してなる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法であって、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物とを予め溶融混練した後、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂を溶融混練することを特徴とするポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法、
9.(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂99〜90重量%、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂1〜10重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物を0.1〜10重量部および(d)無機充填剤を10〜150重量部配合してなる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法であって、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物とを予め溶融混練した後、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂と(d)無機充填剤とを溶融混練することを特徴とするポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法、
10.(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂が、カルボキシル基および/または酸無水物基を有するエチレン・ブテン共重合体であることを特徴とする8〜9のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法、
11.(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物がエポキシシクロヘキシル基またはイソシアネート基を有するアルコキシシラン化合物であることを特徴とする8〜10のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法、
12.(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂が、酸処理を施したポリフェニレンスルフィド樹脂であることを特徴とする8〜11のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法、
13.(d)無機充填剤がガラス繊維であることを特徴とする9〜12のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法、
14.8〜13のいずれかに記載の製造方法により得られるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物であって、そのモルフォロジー(相構造)において、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂が連続相(海相)を形成し、前記(b)官能基を有するオレフィン系樹脂が数平均分散粒子径500nm以下で分散した分散相(島相)を形成した海−島構造を有し、射出成形した後にこれを粉砕し、再び射出成形を行った成形片においても、前記(b)官能基を有するオレフィン系樹脂が数平均分散粒子径500nm以下で分散していることを特徴とするポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、
15.1〜7のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物からなる成形品、
16.成形品が、トイレ関連部品、給湯器関連部品、風呂関連部品、およびポンプ関連部品から選ばれるいずれかの管継ぎ手類からなる水廻り用部品である15記載の成形品、
である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、オレフィン系樹脂の組成が比較的少量でも高靭性が発現するポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が得られる。また、オレフィン系樹脂由来のモールドデポジット発生を著しく抑制でき、成形加工性に優れたポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0017】
(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂
本発明で用いられる(a)PPS樹脂は、下記構造式(I)で示される繰り返し単位を有する重合体であり、
【0018】
【化1】

【0019】
耐熱性の観点からは上記構造式で示される繰り返し単位を含む重合体を70モル%以上、更には90モル%以上含む重合体が好ましい。また(a)PPS樹脂はその繰り返し単位の30モル%未満程度が、下記の構造を有する繰り返し単位等で構成されていてもよい。
【0020】
【化2】

【0021】
かかる構造を一部有するPPS共重合体は、融点が低くなるため、このような樹脂組成物は成形性の点で有利となる。
【0022】
本発明で用いられる(a)PPS樹脂の溶融粘度に特に制限はないが、より優れた靭性を得る意味からその溶融粘度は高い方が好ましい。例えば80Pa・s(310℃、剪断速度1000/s)を越える範囲が好ましく、100Pa・s以上がさらに好ましく、150Pa・s以上がさらに好ましい。上限については溶融流動性保持の点から600Pa・s以下であることが好ましい。
【0023】
なお、本発明における溶融粘度は、310℃、剪断速度1000/sの条件下、東洋精機社製キャピログラフを用いて測定した値である。
【0024】
以下に、本発明に用いる(a)PPS樹脂の製造方法について説明するが、上記構造の(a)PPS樹脂が得られれば下記方法に限定されるものではない。
【0025】
まず、製造方法において使用するポリハロゲン芳香族化合物、スルフィド化剤、重合溶媒、分子量調節剤、重合助剤および重合安定剤の内容について説明する。
【0026】
[ポリハロゲン化芳香族化合物]
ポリハロゲン化芳香族化合物とは、1分子中にハロゲン原子を2個以上有する化合物をいう。具体例としては、p−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、1,3,5−トリクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼン、1,2,4,5−テトラクロロベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、2,5−ジクロロトルエン、2,5−ジクロロ-p-キシレン、1,4−ジブロモベンゼン、1,4−ジヨードベンゼン、1−メトキシ−2,5−ジクロロベンゼンなどのポリハロゲン化芳香族化合物が挙げられ、好ましくはp−ジクロロベンゼンが用いられる。また、異なる2種以上のポリハロゲン化芳香族化合物を組み合わせて共重合体とすることも可能であるが、p−ジハロゲン化芳香族化合物を主要成分とすることが好ましい。
【0027】
ポリハロゲン化芳香族化合物の使用量は、加工に適した粘度の(a)PPS樹脂を得る点から、スルフィド化剤1モル当たり0.9から2.0モル、好ましくは0.95から1.5モル、更に好ましくは1.005から1.2モルの範囲が例示できる。
【0028】
[スルフィド化剤]
スルフィド化剤としては、アルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、および硫化水素が挙げられる。
【0029】
アルカリ金属硫化物の具体例としては、例えば硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができ、なかでも硫化ナトリウムが好ましく用いられる。これらのアルカリ金属硫化物は、水和物または水性混合物として、あるいは無水物の形で用いることができる。
【0030】
アルカリ金属水硫化物の具体例としては、例えば水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化リチウム、水硫化ルビジウム、水硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができ、なかでも水硫化ナトリウムが好ましく用いられる。これらのアルカリ金属水硫化物は、水和物または水性混合物として、あるいは無水物の形で用いることができる。
【0031】
また、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物から、反応系においてin situで調製されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物からアルカリ金属硫化物を調整し、これを重合槽に移して用いることができる。
【0032】
あるいは、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素から反応系においてin situで調製されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素からアルカリ金属硫化物を調整し、これを重合槽に移して用いることができる。
【0033】
仕込みスルフィド化剤の量は、脱水操作などにより重合反応開始前にスルフィド化剤の一部損失が生じる場合には、実際の仕込み量から当該損失分を差し引いた残存量を意味するものとする。
【0034】
なお、スルフィド化剤と共に、アルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物を併用することも可能である。アルカリ金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を好ましいものとして挙げることができ、アルカリ土類金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムなどが挙げられ、なかでも水酸化ナトリウムが好ましく用いられる。
【0035】
スルフィド化剤として、アルカリ金属水硫化物を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましいが、この使用量はアルカリ金属水硫化物1モルに対し0.95から1.20モル、好ましくは1.00から1.15モル、更に好ましくは1.005から1.100モルの範囲が例示できる。
【0036】
[重合溶媒]
重合溶媒としては有機極性溶媒を用いるのが好ましい。具体例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドンなどのN−アルキルピロリドン類、N−メチル−ε−カプロラクタムなどのカプロラクタム類、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホキシドなどに代表されるアプロチック有機溶媒、およびこれらの混合物などが挙げられ、これらはいずれも反応の安定性が高いために好ましく使用される。これらのなかでも、特にN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと略記することもある)が好ましく用いられる。
【0037】
有機極性溶媒の使用量は、スルフィド化剤1モル当たり2.0モルから10モル、好ましくは2.25から6.0モル、より好ましくは2.5から5.5モルの範囲が選ばれる。
【0038】
[分子量調節剤]
生成する(a)PPS樹脂の末端を形成させるか、あるいは重合反応や分子量を調節するなどのために、モノハロゲン化合物(必ずしも芳香族化合物でなくともよい)を、上記ポリハロゲン化芳香族化合物と併用することができる。
【0039】
[重合助剤]
比較的高重合度の(a)PPS樹脂をより短時間で得るために重合助剤を用いることも好ましい態様の一つである。ここで重合助剤とは得られる(a)PPS樹脂の粘度を増大させる作用を有する物質を意味する。このような重合助剤の具体例としては、例えば有機カルボン酸塩、水、アルカリ金属塩化物、有機スルホン酸塩、硫酸アルカリ金属塩、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属リン酸塩およびアルカリ土類金属リン酸塩などが挙げられる。これらは単独であっても、また2種以上を同時に用いることもできる。なかでも、有機カルボン酸塩、水、およびアルカリ金属塩化物が好ましく、さらに有機カルボン酸塩としてはアルカリ金属カルボン酸塩が、アルカリ金属塩化物としては塩化リチウムが好ましい。
【0040】
上記アルカリ金属カルボン酸塩とは、一般式R(COOM)n(式中、Rは、炭素数1〜20を有するアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基またはアリールアルキル基である。Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムから選ばれるアルカリ金属である。nは1〜3の整数である。)で表される化合物である。アルカリ金属カルボン酸塩は、水和物、無水物または水溶液としても用いることができる。アルカリ金属カルボン酸塩の具体例としては、例えば、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウム、吉草酸リチウム、安息香酸ナトリウム、フェニル酢酸ナトリウム、p−トルイル酸カリウム、およびそれらの混合物などを挙げることができる。
【0041】
アルカリ金属カルボン酸塩は、有機酸と、水酸化アルカリ金属、炭酸アルカリ金属塩および重炭酸アルカリ金属塩よりなる群から選ばれる一種以上の化合物とを、ほぼ等化学当量ずつ添加して反応させることにより形成させてもよい。上記アルカリ金属カルボン酸塩の中で、リチウム塩は反応系への溶解性が高く助剤効果が大きいが高価であり、カリウム、ルビジウムおよびセシウム塩は反応系への溶解性が不十分であると思われるため、安価で、重合系への適度な溶解性を有する酢酸ナトリウムが最も好ましく用いられる。
【0042】
これらアルカリ金属カルボン酸塩を重合助剤として用いる場合の使用量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モルに対し、通常0.01モル〜2モルの範囲であり、より高い重合度を得る意味においては0.1〜0.6モルの範囲が好ましく、0.2〜0.5モルの範囲がより好ましい。
【0043】
また水を重合助剤として用いる場合の添加量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モルに対し、通常0.3モル〜15モルの範囲であり、より高い重合度を得る意味においては0.6〜10モルの範囲が好ましく、1〜5モルの範囲がより好ましい。
【0044】
これら重合助剤は2種以上を併用することももちろん可能であり、例えばアルカリ金属カルボン酸塩と水を併用すると、それぞれより少量で高分子量化が可能となる。
【0045】
これら重合助剤の添加時期には特に指定はなく、後述する前工程時、重合開始時、重合途中のいずれの時点で添加してもよく、また複数回に分けて添加してもよいが、重合助剤としてアルカリ金属カルボン酸塩を用いる場合は前工程開始時或いは重合開始時に同時に添加することが、添加が容易である点からより好ましい。また水を重合助剤として用いる場合は、ポリハロゲン化芳香族化合物を仕込んだ後、重合反応途中で添加することが効果的である。
【0046】
[重合安定剤]
重合反応系を安定化し、副反応を防止するために、重合安定剤を用いることもできる。重合安定剤は、重合反応系の安定化に寄与し、望ましくない副反応を抑制する。副反応の一つの目安としては、チオフェノールの生成が挙げられ、重合安定剤の添加によりチオフェノールの生成を抑えることができる。重合安定剤の具体例としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物、およびアルカリ土類金属炭酸塩などの化合物が挙げられる。そのなかでも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物が好ましい。上述のアルカリ金属カルボン酸塩も重合安定剤として作用するので、重合安定剤の一つに入る。また、スルフィド化剤としてアルカリ金属水硫化物を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましいことを前述したが、ここでスルフィド化剤に対して過剰となるアルカリ金属水酸化物も重合安定剤となり得る。
【0047】
これら重合安定剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。重合安定剤は、仕込みアルカリ金属硫化物1モルに対して、通常0.02〜0.2モル、好ましくは0.03〜0.1モル、より好ましくは0.04〜0.09モルの割合で使用することが好ましい。この割合が少ないと安定化効果が不十分であり、逆に多すぎても経済的に不利益であったり、ポリマー収率が低下する傾向となる。
【0048】
重合安定剤の添加時期には特に指定はなく、後述する前工程時、重合開始時、重合途中のいずれの時点で添加してもよく、また複数回に分けて添加してもよいが、前工程開始時或いは重合開始時に同時に添加することが容易である点からより好ましい。
【0049】
次に、本発明に用いる(a)PPS樹脂の好ましい製造方法について、前工程、重合反応工程、回収工程、および後処理工程と、順を追って具体的に説明するが、勿論この方法に限定されるものではない。
【0050】
[前工程]
(a)PPS樹脂の製造方法において、スルフィド化剤は通常水和物の形で使用されるが、ポリハロゲン化芳香族化合物を添加する前に、有機極性溶媒とスルフィド化剤を含む混合物を昇温し、過剰量の水を系外に除去することが好ましい。
【0051】
また、上述したように、スルフィド化剤として、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物から、反応系においてin situで、あるいは重合槽とは別の槽で調製されるスルフィド化剤も用いることができる。この方法には特に制限はないが、望ましくは不活性ガス雰囲気下、常温〜150℃、好ましくは常温から100℃の温度範囲で、有機極性溶媒にアルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物を加え、常圧または減圧下、少なくとも150℃以上、好ましくは180〜260℃まで昇温し、水分を留去させる方法が挙げられる。この段階で重合助剤を加えてもよい。また、水分の留去を促進するために、トルエンなどを加えて反応を行ってもよい。
【0052】
重合反応における、重合系内の水分量は、仕込みスルフィド化剤1モル当たり0.3〜10.0モルであることが好ましい。ここで重合系内の水分量とは重合系に仕込まれた水分量から重合系外に除去された水分量を差し引いた量である。また、仕込まれる水は、水、水溶液、結晶水などのいずれの形態であってもよい。
【0053】
[重合反応工程]
有機極性溶媒中でスルフィド化剤とポリハロゲン化芳香族化合物とを200℃以上290℃未満の温度範囲内で反応させることにより(a)PPS樹脂を製造する。
【0054】
重合反応工程を開始するに際しては、望ましくは不活性ガス雰囲気下、常温〜240℃、好ましくは100〜230℃の温度範囲で、有機極性溶媒とスルフィド化剤とポリハロゲン化芳香族化合物を混合する。この段階で重合助剤を加えてもよい。これらの原料の仕込み順序は、順不同であってもよく、同時であってもさしつかえない。
【0055】
かかる混合物を通常200℃〜290℃の範囲に昇温する。昇温速度に特に制限はないが、通常0.01〜5℃/分の速度が選択され、0.1〜3℃/分の範囲がより好ましい。
【0056】
一般に、最終的には250〜290℃の温度まで昇温し、その温度で通常0.25〜50時間、好ましくは0.5〜20時間反応させる。
【0057】
最終温度に到達させる前の段階で、例えば200℃〜260℃で一定時間反応させた後、270〜290℃に昇温する方法は、より高い重合度を得る上で有効である。この際、200℃〜260℃での反応時間としては、通常0.25時間から20時間の範囲が選択され、好ましくは0.25〜10時間の範囲が選ばれる。
【0058】
なお、より高重合度のポリマーを得るためには、複数段階で重合を行うことが有効である場合がある。複数段階で重合を行う際は、245℃における系内のポリハロゲン化芳香族化合物の転化率が、40モル%以上、好ましくは60モル%に達した時点であることが有効である。
【0059】
なお、ポリハロゲン化芳香族化合物(ここではPHAと略記)の転化率は、以下の式で算出した値である。PHA残存量は、通常、ガスクロマトグラフ法によって求めることができる。
(A)ポリハロゲン化芳香族化合物をアルカリ金属硫化物に対しモル比で過剰に添加した場合
転化率=〔PHA仕込み量(モル)−PHA残存量(モル)〕/〔PHA仕込み量(モル)−PHA過剰量(モル)〕
(B)上記(A)以外の場合
転化率=〔PHA仕込み量(モル)−PHA残存量(モル)〕/〔PHA仕込み量(モル)〕
【0060】
[回収工程]
(a)PPS樹脂の製造方法においては、重合終了後に、重合体、溶媒などを含む重合反応物から固形物を回収する。回収方法については、公知の如何なる方法を採用しても良い。
【0061】
例えば、重合反応終了後、徐冷して粒子状のポリマーを回収する方法を用いても良い。この際の徐冷速度には特に制限は無いが、通常0.1℃/分〜3℃/分程度である。徐冷工程の全行程において同一速度で徐冷する必要はなく、ポリマー粒子が結晶化析出するまでは0.1〜1℃/分、その後1℃/分以上の速度で徐冷する方法などを採用しても良い。
【0062】
また上記の回収を急冷条件下に行うことも好ましい方法の一つであり、この回収方法の好ましい一つの方法としてはフラッシュ法が挙げられる。フラッシュ法とは、重合反応物を高温高圧(通常250℃以上、8kg/cm以上)の状態から常圧もしくは減圧の雰囲気中へフラッシュさせ、溶媒回収と同時に重合体を粉末状にして回収する方法であり、ここでいうフラッシュとは、重合反応物をノズルから噴出させることを意味する。フラッシュさせる雰囲気は、具体的には例えば常圧中の窒素または水蒸気が挙げられ、その温度は通常150℃〜250℃の範囲が選ばれる。
【0063】
[後処理工程]
(a)PPS樹脂は、上記重合、回収工程を経て生成した後、酸処理、熱水処理または有機溶媒による洗浄を施されたものであってもよい。
【0064】
酸処理を行う場合は次のとおりである。(a)PPS樹脂の酸処理に用いる酸は、(a)PPS樹脂を分解する作用を有しないものであれば特に制限はなく、酢酸、塩酸、硫酸、リン酸、珪酸、炭酸およびプロピル酸などが挙げられ、なかでも酢酸および塩酸がより好ましく用いられるが、硝酸のような(a)PPS樹脂を分解、劣化させるものは好ましくない。
【0065】
酸処理の方法は、酸または酸の水溶液に(a)PPS樹脂を浸漬せしめるなどの方法があり必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。例えば、酢酸を用いる場合、PH4の水溶液を80〜200℃に加熱した中にPPS樹脂粉末を浸漬し、30分間撹拌することにより十分な効果が得られる。処理後のPHは4以上例えばPH4〜8程度となっても良い。酸処理を施された(a)PPS樹脂は残留している酸または塩などを除去するため、水または温水で数回洗浄することが好ましい。洗浄に用いる水は、酸処理による(a)PPS樹脂の好ましい化学的変性の効果を損なわない意味で、蒸留水、脱イオン水であることが好ましい。
【0066】
熱水処理を行う場合は次のとおりである。(a)PPS樹脂を熱水処理するにあたり、熱水の温度を100℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは150℃以上、特に好ましくは170℃以上とすることが好ましい。100℃未満では(a)PPS樹脂の好ましい化学的変性の効果が小さいため好ましくない。
【0067】
熱水洗浄による(a)PPS樹脂の好ましい化学的変性の効果を発現するため、使用する水は蒸留水あるいは脱イオン水であることが好ましい。熱水処理の操作に特に制限は無く、所定量の水に所定量の(a)PPS樹脂を投入し、圧力容器内で加熱、撹拌する方法、連続的に熱水処理を施す方法などにより行われる。(a)PPS樹脂と水との割合は、水の多い方が好ましいが、通常、水1リットルに対し、(a)PPS樹脂200g以下の浴比が選ばれる。
【0068】
また、処理の雰囲気は、末端基の分解が好ましくないので、これを回避するため不活性雰囲気下とすることが望ましい。さらに、この熱水処理操作を終えた(a)PPS樹脂は、残留している成分を除去するため温水で数回洗浄するのが好ましい。
【0069】
有機溶媒で洗浄する場合は次のとおりである。(a)PPS樹脂の洗浄に用いる有機溶媒は、(a)PPS樹脂を分解する作用などを有しないものであれば特に制限はなく、例えばN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ヘキサメチルホスホラスアミド、ピペラジノン類などの含窒素極性溶媒、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホランなどのスルホキシド・スルホン系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトフェノンなどのケトン系溶媒、ジメチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、クロロホルム、塩化メチレン、トリクロロエチレン、2塩化エチレン、パークロルエチレン、モノクロルエタン、ジクロルエタン、テトラクロルエタン、パークロルエタン、クロルベンゼンなどのハロゲン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、フェノール、クレゾール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのアルコール・フェノール系溶媒およびベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。これらの有機溶媒のうちでも、N−メチル−2−ピロリドン、アセトン、ジメチルホルムアミドおよびクロロホルムなどの使用が特に好ましい。また、これらの有機溶媒は、1種類または2種類以上の混合で使用される。
【0070】
有機溶媒による洗浄の方法としては、有機溶媒中に(a)PPS樹脂を浸漬せしめるなどの方法があり、必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。有機溶媒で(a)PPS樹脂を洗浄する際の洗浄温度については特に制限はなく、常温〜300℃程度の任意の温度が選択できる。洗浄温度が高くなる程洗浄効率が高くなる傾向があるが、通常は常温〜150℃の洗浄温度で十分効果が得られる。圧力容器中で、有機溶媒の沸点以上の温度で加圧下に洗浄することも可能である。また、洗浄時間についても特に制限はない。洗浄条件にもよるが、バッチ式洗浄の場合、通常5分間以上洗浄することにより十分な効果が得られる。また連続式で洗浄することも可能である。
【0071】
本発明においては、PPS中にアルカリ金属やCaなどのアリカリ土類金属を導入したPPSを用いても良い。かかるアルカリ金属、アルカリ土類金属を導入する方法としては、上記前工程の前、前工程中、前工程後にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法、重合行程前、重合行程中、重合行程後に重合釜内にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法、あるいは上記洗浄工程の最初、中間、最後の段階でアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法などが挙げられる。中でももっとも容易な方法としては、有機溶剤洗浄や、温水または熱水洗浄で残留オリゴマーや残留塩を除いた後にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属は、酢酸塩、水酸化物、炭酸塩などのアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンの形でPPS中に導入するのが好ましい。また過剰のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩は温水洗浄などにより取り除く方が好ましい。上記アルカリ金属、アルカリ土類金属導入の際のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン濃度としてはPPS1gに対して0.001mmol以上が好ましく、0.01mmol以上がより好ましい。温度としては、50℃以上が好ましく、75℃以上がより好ましく、90℃以上が特に好ましい。上限温度は特にないが、操作性の観点から通常280℃以下が好ましい。浴比(乾燥PPS重量に対する洗浄液重量)としては0.5以上が好ましく、3以上がより好ましく、5以上が更に好ましい。
【0072】
本発明においては、靱性に極めて優れたポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を得る観点から、有機溶媒洗浄と80℃程度の温水または前記した熱水洗浄を数回繰り返すことにより残留オリゴマーや残留塩を除いた後、酸処理もしくはアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩で処理する方法が好ましく、さらに酸処理する方法が特に好ましい。
【0073】
(a)PPS樹脂は、重合終了後に酸素雰囲気下においての加熱および過酸化物などの架橋剤を添加しての加熱による熱酸化架橋処理により高分子量化して用いることも可能である。
【0074】
熱酸化架橋による高分子量化を目的として乾式熱処理する場合には、その温度は160〜260℃が好ましく、170〜250℃の範囲がより好ましい。また、酸素濃度は5体積%以上、更には8体積%以上とすることが望ましい。酸素濃度の上限には特に制限はないが、50体積%程度が限界である。処理時間は、0.5〜100時間が好ましく、1〜50時間がより好ましく、2〜25時間がさらに好ましい。加熱処理の装置は通常の熱風乾燥機でもまた回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率よく、しかもより均一に処理する場合は、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いるのがより好ましい。
【0075】
また、熱酸化架橋を抑制し、揮発分除去を目的として乾式熱処理を行うことが可能である。その温度は130〜250℃が好ましく、160〜250℃の範囲がより好ましい。また、この場合の酸素濃度は5体積%未満、更には2体積%未満とすることが望ましい。処理時間は、0.5〜50時間が好ましく、1〜20時間がより好ましく、1〜10時間がさらに好ましい。加熱処理の装置は通常の熱風乾燥機でもまた回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率よく、しかもより均一に処理する場合は、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いるのがより好ましい。
【0076】
但し、(a)PPS樹脂は、靭性の目標を達成するために熱酸化架橋処理による高分子量化を行わない実質的に直鎖状のPPSであることが好ましい。また本発明で用いる好ましい(a)PPS樹脂としては、東レ(株)製M2588、M2100、M2900などが挙げられ、これらを単独、もしくは溶融粘度の異なる複数を混合して使用しても良い。
【0077】
(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂
本発明で用いられる(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂とは、オレフィンを重合もしくは共重合したオレフィン重合体にカルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基などの官能基を有する単量体成分を導入して得られるオレフィン系樹脂が挙げられる。
【0078】
オレフィン重合体もしくは共重合体の例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4ジメチル−1−ヘキセン、4,4ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、9−メチル−1−デセン、11−メチル−1−ドデセン、12−エチル−1−テトラデセンなどのα−オレフィン単独または2種以上を重合して得られる重合体、α−オレフィンとアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのα、β−不飽和カルボン酸およびそのアルキルエステルとの共重合体などが挙げられる。オレフィン重合体もしくは共重合体の好適な具体例としては、炭素数6〜12のα−オレフィンを用いたエチレン・α−オレフィン共重合体が挙げられる。中でもエチレン・1−ブテン共重合体がより好ましい。
【0079】
本発明で好適に用いられる前記エチレン・α−オレフィン共重合体は、密度が0.880g/cm以下であることが好ましく、0.830〜0.880g/cmの範囲がより好ましく、特に0.850〜0.875g/cmの範囲がさらに好ましい。また、ガラス転移温度(JISK7121に準じて測定)は−40℃以下であることが好ましい。
【0080】
(b)オレフィン系樹脂が含有する官能基としては、(a)PPS樹脂との親和性が高いという観点から、カルボキシル基、酸無水物基が好ましく、前記オレフィン重合体もしくは共重合体に、カルボキシル基およびその塩、酸無水物基などの官能基を有する単量体成分を導入するための官能基含有成分の例としては、無水マレイン酸、無水フマル酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、エンドビシクロ−(2,2,1)−5−ヘプテン−2,3−ジカルボン酸無水物などの酸無水物基を含有する単量体などが挙げられる。これら官能基含有成分を導入する方法は特に制限は無く、共重合させたり、オレフィン重合体もしくは共重合体にラジカル開始剤を用いてグラフト導入するなどの方法を用いることができる。官能基を含有する単量体成分の導入量は、オレフィン重合体もしくは共重合体に対して0.001〜40モル%、好ましくは0.01〜35モル%の範囲内であるのが適当である。
【0081】
(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物
本発明で用いられる(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物の内、アミノ基を有するアルコキシシラン化合物としては、一分子中にアミノ基を1個以上有し、アルコキシ基を2個あるいは3個有するシラン化合物で有ればいずれのものでも有効である。例えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。エポキシ基を有するアルコキシシラン化合物としては、一分子中にエポキシ基を1個以上有し、アルコキシ基を2個あるいは3個有するシラン化合物で有ればいずれのものでも有効である。例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどが挙げられる。イソシアネート基を有するアルコキシシラン化合物としては、一分子中にイソシアネート基を1個以上有し、アルコキシ基を2個あるいは3個有するシラン化合物で有ればいずれのものでも有効である。例えば、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルエチルジメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルエチルジエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリクロロシランなどが挙げられる。中でも安定した高い靱性向上効果を得る上で、エポキシシクロヘキシル基またはイソシアネート基を有するアルコキシシラン化合物であることが好ましく、さらにイソシアネート基を含有するアルコキシシラン化合物であることがより好ましい。
【0082】
(d)無機充填剤
本発明では必要に応じて(d)無機充填剤を配合することができる。
【0083】
本発明で用いられる(d)無機充填剤の形状としては繊維状もしくは、非繊維状(板状、鱗片状、粒状、不定形状、破砕品など)充填剤が挙げられ、具体的には例えば、繊維状充填剤としてガラス繊維、PAN系やピッチ系の炭素繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維や黄銅繊維などの金属繊維、芳香族ポリアミド繊維などの有機繊維、石膏繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、ジルコニア繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、酸化チタン繊維、炭化ケイ素繊維、ロックウール、チタン酸カリウムウィスカー、チタン酸バリウムウィスカー、ほう酸アルミニウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー等が挙げられ、非繊維状充填剤としてマイカ、タルク、カオリン、シリカ、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスマイクロバルーン、クレー、二硫化モリブデン、ワラステナイト、ポリリン酸カルシウム、グラファイト、金属粉、金属フレーク、金属リボン、金属酸化物(アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン等)、カーボン粉末、黒鉛、カーボンフレーク、鱗片状カーボン、カーボンナノチューブなどが挙げられる。またこれらの無機充填剤は中空であってもよく、さらに2種類以上併用することも可能である。また、これらの無機充填剤をイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物およびエポキシ化合物などのカップリング剤で予備処理して使用してもよい。
【0084】
中でも材料の剛性向上効果を得る上で、ガラス繊維および炭素繊維であることが好ましく、さらに材料コストの観点からガラス繊維であることがより好ましい。
【0085】
本発明における(a)PPS樹脂と(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の配合割合は、(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)/(b)=99〜90重量%/1〜10重量%の範囲であり、(a)/(b)=98〜93重量%/2〜7重量%の範囲が好ましく、(a)/(b)=97〜95重量%/3〜5重量%の範囲がより好ましい。なお、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂が1重量%未満では靭性向上効果に乏しく、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂が10重量%を越える範囲では、成形時にオレフィン系樹脂由来の揮発成分が金型表面に多量に析出するため好ましくない。
【0086】
本発明における(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物の配合量は、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の合計100重量部に対し、0.1〜10重量部の範囲であり、0.2〜5重量部の範囲が好ましく、0.3〜3重量部の範囲がより好ましい。(c)成分の配合量が0.1重量部を下回る場合、安定した高い低温靱性を得ることが難しく、(c)成分の配合量が10重量部を越える範囲では、溶融流動性が阻害されてしまうため好ましくない。
【0087】
本発明における(d)無機充填剤を配合する場合の配合量は、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の合計100重量部に対し、10〜150重量部の範囲であり、20〜100重量部の範囲が好ましく、30〜70重量部の範囲がより好ましい。なお、(d)無機充填剤の配合量が10重量部未満では材料の剛性向上効果に乏しく、(d)無機充填剤の配合量が150重量部を超える範囲では靭性の大きな低下をもたらすため好ましくない。
【0088】
本発明のPPS樹脂組成物は、(a)PPS樹脂が本来有する優れた耐熱性、耐薬品性とともに、優れた靭性を有するものである。かかる特性を発現させるためには、モルフォロジーにおいて、(a)PPS樹脂が海相(連続相あるいはマトリックス)を形成し、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂が島相(分散相)を形成することが必要である。さらに、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂の数平均分散粒子径が500nm以下であることが必須であり、好ましくは400nm以下、更には300nm以下が特に好ましい。下限としては生産性の点から1nm以上であることが好ましい。(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の数平均分散粒子径が500nmを越える範囲であると、靱性向上効果および耐薬品性が著しく損なわれるため好ましくない。
【0089】
また、本発明のPPS樹脂組成物は、溶融滞留の回数や時間が増加した際、あるいは溶融成形加工を繰り返した際にも、安定して優れた靱性を発現するものである。かかる特性を発現させるためには、一度射出成形した後にその成形片を粉砕し、再び射出成形を行った成形片においても、(a)PPS樹脂が海相(連続相あるいはマトリックス)を形成し、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂が島相(分散相)を形成することが必要である。さらに、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂の数平均分散粒子径が500nm以下であることが必須であり、好ましくは400nm以下、更には300nm以下であることが特に好ましい。下限としては生産性の点から1nm以上であることが好ましい。(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の数平均分散粒子径が500nmを越える範囲であると、靱性向上効果が著しく損なわれるため好ましくない。
【0090】
なおここでいう数平均分散粒子径は、(a)PPS樹脂の融解ピーク温度+20℃の成形温度でASTM1号ダンベル試験片を成形し、その中心部から−20℃にて0.1μm以下の薄片をダンベル片の断面積方向に切削し、日立製作所製H−7100型透過型電子顕微鏡(分解能(粒子像)0.38nm、倍率50〜60万倍)にて、1万倍に拡大して観察した際の任意の100個の、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の分散部分について、まずそれぞれの最大径と最小径を測定して平均値をその分散粒子径とし、その後それらの平均値を求めた数平均分散粒子径である。
【0091】
本発明のPPS樹脂組成物は、真空下、320℃で2時間加熱溶融した際に揮発するガス発生量が0.20重量%以下が好ましく、より好ましくは0.18重量%以下、さらに好ましくは0.15重量%以下が望ましい。加熱溶融した際に揮発するガス発生量が0.20重量%を越える範囲であると、金型表面や金型ベント部にモールドデポジットが発生しやすくなり、転写不良や成形不良を引き起こすのみならず、金型の解体清掃頻度が高くなり生産性を低下させ得る。加熱溶融した際に揮発するガス発生量の下限については特に制限しないが、靭性を考慮すると0.01重量%以上である。
【0092】
なお、ここでいうガス発生量とは、(A)PPS樹脂組成物を加熱溶融した際に揮発するガスが、冷却されて液化または固化した付着性成分の量を意味しており、(A)PPS樹脂組成物を真空封入したガラスアンプルを、環状炉で加熱することにより測定されるものである。ガラスアンプルの形状としては、腹部が100mm×25mm、首部が255mm×12mm、肉厚が1mmである。具体的な測定方法としては、(A)PPS樹脂組成物を真空封入したガラスアンプルの腹部のみを320℃の環状炉に挿入して2時間加熱することにより、環状炉によって加熱されていないアンプルの首部で揮発性ガスが冷却されて付着する。この首部を切り出して秤量した後、付着したガス成分をクロロホルムに溶解して除去する。次いで、この首部を乾燥してから再び秤量する。ガス成分を除去した前後のアンプル首部の重量差よりガス発生量を求めることができる。
【0093】
本発明のPPS樹脂組成物は、加熱溶融時のガス発生量が少ないことから、溶融成形加工時の金型汚れ性が改善されるとともに、優れた靭性を有するものである。材料の靭性を示す物性値の一つである引張伸度(ASTM1号ダンベル試験片、引張速度10mm/min、23℃、ASTM D638に準拠して測定)の範囲としては、5〜200%が好ましく、10〜150%がより好ましく、20〜100%がさらに好ましい。また、材料の靭性を示す物性値の一つであるアイゾット衝撃強度(長さ60mm、幅12.7mm、厚み3.2mmのアイゾット衝撃試験片、ノッチを付き、23℃、ASTM D256に準拠して測定)の範囲としては、50〜800J/mが好ましく、100〜700J/mがより好ましく、150〜600J/mが更に好ましい。勿論、これら材料の靭性については、目的とする用途、要求特性によって変わり得るものでありこの限りではないが、例えば、−40℃下でのアイゾット衝撃強度が300J/mを越える様な、非常に高度な靭性を有する場合、加熱溶融時に発生するエラストマー起因のガス発生量が増加し、溶融成形加工時の金型汚れ性が悪化するため、むしろ好ましくない場合もあり得る。
【0094】
樹脂組成物の製造方法
本発明のPPS樹脂組成物の製造方法としては、単軸、二軸の押出機、バンバリーミキサー、ニーダーおよびミキシングロールなど通常公知の溶融混練機に原料を供給して、(a)PPS樹脂の融解ピーク温度+5〜100℃の加工温度で溶融混練する方法などを代表例として挙げることができる。この際、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の分散をより細かくするには、二軸の押出機を使用し、せん断力を比較的強くすることが好ましい。具体的には、L/D(L:スクリュー長さ、D:スクリュー直径)が20以上であり、ニーディング部を2箇所以上有する二軸押出機を使用し、スクリュー回転数を200〜500回転/分として、混合時の樹脂温度が(a)PPS樹脂の融解ピーク温度+10〜70℃となるように混練する方法などを好ましく用いることができる。
【0095】
射出成形した後にこれを粉砕し、再び射出成形を行った成形片においても(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の数平均分散粒子径が500nm以下である。
【0096】
(A)PPS樹脂組成物を得るためには、溶融混練時における配合順序が特に重要である。即ち、(a)PPS樹脂と(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物とを配合して予め溶融混練した後、さらに(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂と、あるいは(b)官能基を有するオレフィン系樹脂および(d)無機充填剤とを溶融混練することが必要である。これにより、(a)PPS樹脂、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂、(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物を、あるいは(a)PPS樹脂、(b)オレフィン系樹脂、(c)アルコキシシラン化合物、(d)無機充填剤を一括して溶融混練した場合に比較して、(a)PPS樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物の反応が促進される結果、相構造が安定化し、溶融成形加工を繰り返した後にも(b)官能基を有するオレフィン系樹脂の数平均分散粒子径が500nm以下に保持される。
【0097】
なお、この際、(a)PPS樹脂と(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物とを配合し予め溶融混練してペレット化した後、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂と、あるいは(b)オレフィン系樹脂および(d)無機充填剤とを配合してさらに溶融混練することも可能であるし、(a)PPS樹脂と(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物とを配合して予め溶融混練中に、サイドフィーダーを用いて(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂を、あるいは(b)オレフィン系樹脂および(d)無機充填剤を押出機の途中から供給して溶融混練することも可能である。ここで、(b)オレフィン系樹脂および(d)無機充填剤を含むPPS樹脂組成物の場合、(b)オレフィン系樹脂は押出機の中央部分から、そして(d)無機充填剤はダイヘッドに近い部分からサイドフィーダーを用い、押出機の途中から供給して溶融混練することが好ましい。
【0098】
(a)PPS樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物とを配合し予め溶融混練してペレット化した後、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂と、あるいは(b)オレフィン系樹脂および(d)無機充填剤と配合してさらに溶融混練する場合、(a)PPS樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物とを配合し予め溶融混練する際に、せん断力を比較的強くすることが好ましい。具体的には、L/D(L:スクリュー長さ、D:スクリュー直径)が20以上、好ましくは30以上であり、ニーディング部を2箇所以上、好ましくは3箇所以上有する二軸押出機を使用し、スクリュー回転数を200〜500回転/分、好ましくは300〜500回転/分として混練する方法などを好ましく用いることができる。
【0099】
(a)PPS樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物とを配合して予め溶融混練中に、サイドフィーダーを用いて(b)官能基を有するオレフィン系樹脂と、あるいは(b)オレフィン系樹脂および(d)無機充填剤を押出機の途中から供給して溶融混練する場合、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂を、サイドフィーダーにより供給する以前に、(a)PPS樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物とを、比較的強いせん断力により溶融混練することが好ましい。具体的に、(a)PPS樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物とを予め溶融混練する押出機部分のL/D(L:スクリュー長さ、D:スクリュー直径)が20以上、好ましくは30以上であり、ニーディング部を2箇所以上、好ましくは3箇所以上配した二軸押出機を用い、スクリュー回転数を200〜500回転/分、好ましくは300〜500回転/分として混練する方法などを好ましく用いることができる。
【0100】
また、一部の(a)PPS樹脂と(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物とを配合し予め溶融混練してから、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂とあるいは(b)オレフィン系樹脂および(d)無機充填剤と、残りの(a)PPS樹脂とを配合して、さらに溶融混練することも可能である。
【0101】
なお、(a)PPS樹脂については、溶融粘度や後処理行程の異なるPPS樹脂を適宜併用することが可能である。即ち、(a)PPS樹脂と(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物とを配合して予め溶融混練する際に、溶融粘度や後処理行程の異なるPPS樹脂を併用することが可能であるし、一部の(a)PPS樹脂と(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物とを配合して予め溶融混練した後、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂とあるいは(b)オレフィン系樹脂および(d)無機充填剤と、溶融粘度や後処理行程の異なる残りのPPS樹脂とをさらに溶融混練することも勿論可能である。
【0102】
その他の添加物
さらに、本発明のPPS樹脂組成物には本発明の効果を損なわない範囲において、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の官能基を有するオレフィン系樹脂以外の樹脂を添加配合しても良い。その具体例としては、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリアリルサルフォン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルケトン樹脂、ポリチオエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、四フッ化ポリエチレン樹脂、エチレン・1−ブテン共重合体などのエポキシ基を含有しないオレフィン系重合体、共重合体などが挙げられる。
【0103】
また、改質を目的として、以下のような化合物の添加が可能である。ポリアルキレンオキサイドオリゴマ系化合物、チオエーテル系化合物、エステル系化合物、有機リン系化合物などの可塑剤、有機リン化合物、ポリエーテルエーテルケトンなどの結晶核剤、モンタン酸ワックス類、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸アルミ等の金属石鹸、エチレンジアミン・ステアリン酸・セバシン酸重縮合物、シリコーン系化合物などの離型剤、次亜リン酸塩などの着色防止剤、(3,9−ビス[2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン)などの様なフェノール系酸化防止剤、(ビス(2,4−ジ−クミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト)などのようなリン系酸化防止剤、その他、水、滑剤、紫外線防止剤、着色剤、発泡剤などの通常の添加剤を配合することができる。上記化合物は何れも組成物全体の20重量%を越えると(a)PPS樹脂本来の特性が損なわれるため好ましくなく、10重量%以下、更に好ましくは1重量%以下の添加がよい。
【0104】
本発明のPPS樹脂組成物を成形するにあたっての成形方法は、通常の成形方法(射出成形、プレス成形、インジェクションプレス成形など)により溶融成形することが可能であるが、中でも量産性の点から射出成形、インジェクションプレス成形が好ましい。
【0105】
本発明のPPS樹脂組成物は、靭性に優れており、且つモールドデポジット発生が著しく抑制されていることから射出成形用途、特に各種容器、自動車部品、機械部品等に有用である。また、該特徴を活かして、特にトイレ関連部品、給湯器関連部品、風呂関連部品、およびポンプ関連部品から選ばれる管継ぎ手類である水廻り用部品に好適に用いられる。
【実施例】
【0106】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【0107】
以下の実施例において、材料特性については下記の方法により行った。
【0108】
〔射出成形(1回目)〕
住友−ネスタール射出成形機SG75を用い、樹脂温度310℃、金型温度130℃にて、ASTM1号ダンベル試験片を成形した。
【0109】
〔射出成形(2回目)〕
一度射出成形したASTM1号ダンベル試験片を、粉砕器を用いて約1〜5mm四方の大きさに粉砕した。これを原料として、住友−ネスタール射出成形機SG75を用い、樹脂温度310℃、金型温度130℃にて、ASTM1号ダンベル試験片を成形した。
【0110】
〔分散粒径〕
前記、射出成形したASTM1号ダンベル試験片の中央部を樹脂の流れ方向に対して直角方向に切断し、その断面の中心部から、−20℃で0.1μm以下の薄片を切削し、日立製作所製H−7100型透過型電子顕微鏡(分解能(粒子像)0.38nm、倍率50〜60万倍)にて、1万倍に拡大して観察した際の任意の100個の、(b)オレフィン系樹脂の分散部分について、まずそれぞれの最大径と最小径を測定して平均値をその分散粒子径とし、その後それらの平均値である数平均分散粒子径を求めた。
【0111】
〔引張伸度〕
前記、射出成形したASTM1号ダンベル試験片を、支点間距離114mm、引張速度10mm/min、温度23℃×相対湿度50%条件下で、ASTM D638に従って引張伸度を測定した。なお、この値が大きいほど材料の靭性が優れているといえる。
【0112】
〔アイゾット衝撃強度〕
住友−ネスタール射出成形機SG75を用い、樹脂温度310℃、金型温度130℃にて、長さ60mm、幅12.7mm、厚み3.2mmのアイゾット衝撃試験片を成形した。この試験片にノッチカッターでノッチを付け、温度23℃×相対湿度50%下でASTM D256に従ってカットノッチ付きアイゾット衝撃強度を測定した。なお、この値が大きいほど材料の靭性が優れているといえる。
【0113】
〔曲げ弾性率〕
住友−ネスタール射出成形機SG75を用い、樹脂温度310℃、金型温度130℃にて、長さ127mm、幅12.7mm、厚み6.35mmの曲げ試験片を成形した。この試験片を用い、支点間距離100mm、クロスヘッド速度3mm/min、温度23℃×相対湿度50%条件下で、ASTM D790に従って曲げ弾性率を測定した。なお、この値が大きいほど材料の剛性が優れているといえる。
【0114】
〔ガス発生量〕
腹部が100mm×25mm、首部が255mm×12mm、肉厚が1mmのガラスアンプルに樹脂組成物ペレット3gを計り入れてから真空封入した。このガラスアンプルの腹部のみを、アサヒ理化製作所製のセラミックス電気環状炉ARF−30Kに挿入して320℃で2時間加熱した。アンプルを取り出した後、環状炉によって加熱されておらず、且つ揮発ガスの付着したアンプルの首部をヤスリで切り出して秤量した。次いで付着ガスを5gのクロロホルムで溶解して除去した後、60℃のガラス乾燥機で1時間乾燥してから再度秤量した。ガスを除去した前後のアンプル首部の重量差をガス発生量(重量%)とした。なお、この値が小さいほどモールドデポジットが発生しにくく、金型汚れが少ないために成形加工性に優れているといえる。
【0115】
〔金型汚れ評価〕
住友−ネスタール射出成形機SG75を用い、樹脂温度310℃、金型温度130℃にて、ガスベント部を有する80mm×80mm×3mm厚の角板金型を用いて、射出時間15s、冷却時間20s、成形サイクル40sでモールドデポジットがガスベント部に付着するまで連続成形した。その際に、毎回100ショット毎にモールドデポジットの付着状況を目視確認し、金型汚れの評価を行った。なお、金型汚れの評価基準として300ショット以下でモールドデポジットが発生した場合に「×:かなり劣る」、300〜500ショットの場合で「△:劣る」、500〜800ショットの場合で「○:優れる」、そして、800ショット以上で「◎:極めて優れる」とした。
【0116】
〔参考例1〕(a)PPS樹脂の重合(PPS―1)
撹拌機付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8267.37g(70.00モル)、96%水酸化ナトリウム2957.21g(70.97モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)11434.50g(115.50モル)、酢酸ナトリウム2583.00g(31.50モル)、及びイオン交換水10500gを仕込み、常圧で窒素を通じながら245℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、水14780.1gおよびNMP280gを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たりの系内残存水分量は、NMPの加水分解に消費された水分を含めて1.06モルであった。また、硫化水素の飛散量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たり0.02モルであった。
【0117】
次に、p−ジクロロベンゼン10235.46g(69.63モル)、NMP9009.00g(91.00モル)を加え、反応容器を窒素ガス下に密封し、240rpmで撹拌しながら、0.6℃/分の速度で238℃まで昇温した。238℃で95分反応を行った後、0.8℃/分の速度で270℃まで昇温した。270℃で100分反応を行った後、1260g(70モル)の水を15分かけて圧入しながら250℃まで1.3℃/分の速度で冷却した。その後200℃まで1.0℃/分の速度で冷却してから、室温近傍まで急冷した。
【0118】
内容物を取り出し、26300gのNMPで希釈後、溶剤と固形物をふるい(80mesh)で濾別し、得られた粒子を31900gのNMPで洗浄、濾別した。これを、56000gのイオン交換水で数回洗浄、濾別した後、0.05重量%酢酸水溶液70000gで洗浄、濾別した。70000gのイオン交換水で洗浄、濾別した後、得られた含水PPS粒子を80℃で熱風乾燥し、120℃で減圧乾燥した。得られたPPS−1は、溶融粘度が200Pa・s(310℃、剪断速度1000/s)であった。
【0119】
〔参考例2〕(a)PPS樹脂の重合(PPS−2)
撹拌機付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8267.37g(70.00モル)、96%水酸化ナトリウム2962.50g(71.10モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)11434.50g(115.50モル)、酢酸ナトリウム516.60g(6.30モル)、及びイオン交換水10500gを仕込み、常圧で窒素を通じながら230℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、水14780.1gおよびNMP280gを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たりの系内残存水分量は、NMPの加水分解に消費された水分を含めて1.06モルであった。また、硫化水素の飛散量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たり0.017モルであった。
【0120】
次にp−ジクロロベンゼン10363.50g(70.50モル)、NMP9078.30g(91.70モル)を加え、反応容器を窒素ガス下に密封し、240rpmで撹拌しながら、0.6℃/分の速度で270℃まで昇温し、270℃で140分保持した。その後、250℃まで1.3℃/分の速度で冷却しながら2520g(140モル)のイオン交換水をオートクレーブに圧入した。その後200℃まで1.0℃/分の速度で冷却してから、室温近傍まで急冷した。
【0121】
内容物を取り出し、26300gのNMPで希釈後、溶剤と固形物をふるい(80mesh)で濾別し、得られた粒子を31900gのNMPで洗浄、濾別した。これを、56000gのイオン交換水で数回洗浄、濾別した後、0.05重量%酢酸水溶液70000gで洗浄、濾別した。70000gのイオン交換水で洗浄、濾別した後、得られた含水PPS粒子を80℃で熱風乾燥し、120℃で減圧乾燥した。得られたPPS−2は、溶融粘度が50Pa・s(310℃、剪断速度1000/s)であった。
【0122】
〔参考例3〕(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の官能基を有するオレフィン系樹脂
b−1:無水マレイン酸で変性されたエチレン・1−ブテン共重合体(三井化学(株)製“タフマー”MH5020。
b−2:無水マレイン酸で変性されたエチレン・プロピレン共重合体(三井化学(株)製“タフマー”MP0610。
【0123】
〔参考例4〕官能基を有さないオレフィン系樹脂
b’−1:変性されていないエチレン・1−ブテン共重合体(三井化学(株)製“タフマー”TX610。
【0124】
〔参考例5〕(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の官能基を有するアルコキシシラン化合物
c−1:2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製KBM−303)。
c−2:3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製KBE−9007)。
c−3:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製KBM−403)。
【0125】
〔参考例6〕多官能イソシアネート化合物
c’−1:ジフェニルメタンジイソシアネート系の多官能イソシアネート化合物(日本ポリウレタン工業(株)製“ミリオネート”MR−400。
【0126】
〔参考例7〕エポキシ化合物
c’−2:クレゾール−ノボラック型エポキシ樹脂(DIC(株)製EPICLON N−695)。
【0127】
〔参考例8〕(d)無機充填剤
d−1:ガラス繊維(旭ファイバーグラス社製T747、平均繊維直径13μm)。
【0128】
〔実施例1〜6、比較例4〕
表1、2に示す(a)PPS樹脂と(c)アルコキシシラン化合物を、表1、2に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部5箇所)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。得られたペレットを130℃で1晩乾燥し、表1、2に示す(b)オレフィン系樹脂と、表1、2に示す割合になる様にドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部5箇所)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。
【0129】
130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の引張伸度、カットノッチ付きアイゾット衝撃強度および曲げ弾性率、そして、ガス発生量、金型汚れ評価、(b)オレフィン系樹脂の数平均分散粒径の測定を実施した。結果は表1、2に示すとおりであった。
【0130】
〔実施例7〜8〕
表1に示す(a)PPS樹脂と(c)アルコキシシラン化合物を、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部5箇所)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。得られたペレットを130℃で1晩乾燥し、表1に示す(b)オレフィン系樹脂と、表1に示す割合になるようにドライブレンドした。次いで、真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部5箇所)を用い、上記ドライブレンドした原料を押出機の根元(ダイヘッドからL/D=45.5の箇所)から、(d)無機充填剤をダイヘッドからL/D=15の箇所から、表1に示した割合になるようにサイドフィーダーを用いて途中から供給し、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。
【0131】
130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の引張伸度、カットノッチ付きアイゾット衝撃強度および曲げ弾性率、そして、ガス発生量、金型汚れ評価、(b)オレフィン系樹脂の数平均分散粒径の測定を実施した。結果は表1に示すとおりであった。
【0132】
〔実施例9〕流体用配管の射出成形
実施例7で得られた樹脂組成物ペレットを用い、住友−ネスタール射出成形機SG75にて、樹脂温度310℃、金型温度130℃の条件下で、片端にフランジ部分を有する外径20mmφ×内径16mmφ×長さ30mmの円筒型成形品を成形した。この円筒型成形品に手押しポンプを用いてエアー抜きをしながら水を徐々に注入し、内圧が0.5MPaになるよう圧力計で確認して調整した後、密栓した。そして、この成形品を−10℃の超低温恒温槽にて30分処理した後、速やかに室温に戻して目視観察した。室温放置して5時間以上経過しても成形品内部にて急激な温度変化による内部破壊は起こらず、水漏れもみられないことから、流体用配管部材として有用であることがわかった。
【0133】
〔比較例1〕
表2に示す(a)PPS樹脂について、真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部5箇所)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。得られたペレットを130℃で1晩乾燥し、表2に示す(b)オレフィン系樹脂および(c)アルコキシシラン化合物と表2に示す割合になるようにドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部5箇所)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。
【0134】
130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の引張伸度、カットノッチ付きアイゾット衝撃強度および曲げ弾性率、そして、ガス発生量、金型汚れ評価、(b)オレフィン系樹脂の数平均分散粒径の測定を実施した。結果は表2に示すとおりであった。
【0135】
〔比較例2〕
(c)アルコキシシラン化合物をジフェニルメタンジイソシアネート系の多官能イソシアネート化合物c’−1とした以外は、比較例1と同様に溶融混練、射出成形、評価を行い、結果は表2に示すとおりであった。
【0136】
〔比較例3〕
(c)アルコキシシラン化合物をクレゾール−ノボラック型エポキシ樹脂c’−2とした以外は、比較例1と同様に溶融混練、射出成形、評価を行い、結果は表2に示すとおりであった。
【0137】
〔比較例5〕
真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部5箇所)の真空ベントの設置箇所をさらに1箇所追加したこと以外は、比較例4と同様に溶融混練、射出成形、評価を行い、結果は表に2示すとおりであった。
【0138】
〔比較例6〕
(c)アルコキシシラン化合物をジフェニルメタンジイソシアネート系の多官能イソシアネート化合物c’−1とした以外は、実施例1と同様に溶融混練、射出成形、評価を行い、結果は表2に示すとおりであった。
【0139】
〔比較例7〕
(b)オレフィン系樹脂を、官能基を有さないエチレン・1−ブテン共重合体b’−1とした以外は、実施例1と同様に溶融混練、射出成形、評価を行い、結果は表2に示すとおりであった。
【0140】
〔比較例8〕
表2に示す(a)PPS樹脂について、真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部5箇所)を用い、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。得られたペレットを130℃で1晩乾燥し、表2に示す(b)オレフィン系樹脂および(c)アルコキシシラン化合物と表2に示す割合になるようにドライブレンドした。次いで、真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(L/D=45.5、ニーディング部5箇所)を用い、上記ドライブレンドした原料を押出機の根元(ダイヘッドからL/D=45.5の箇所)から、(d)無機充填剤をダイヘッドからL/D=15の箇所から、表2に示した割合になるようにサイドフィーダーを用いて途中から供給し、スクリュー回転数300rpmにて、ダイス出樹脂温度が330℃以下となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。
【0141】
130℃で一晩乾燥したペレットを射出成形に供し、成形片の引張伸度、カットノッチ付きアイゾット衝撃強度および曲げ弾性率、そして、ガス発生量、金型汚れ評価、(b)オレフィン系樹脂の数平均分散粒径の測定を実施した。結果は表2に示すとおりであった。
【0142】
〔比較例9〕流体用配管の射出成形
比較例8で得られた樹脂組成物ペレットを用い、住友−ネスタール射出成形機SG75にて、樹脂温度310℃、金型温度130℃の条件下で、片端にフランジ部分を有する外径20mmφ×内径16mmφ×長さ30mmの円筒型成型品を成形した。この円筒型成型品を実施例9と同様な条件で処理した結果、室温放置して1〜2時間経過後に成型品内部にてクラックが発生し、水漏れが起こった。
【0143】
【表1】

【0144】
【表2】

【0145】
上記実施例1〜9と比較例1〜9の結果を比較して説明する。
【0146】
実施例1〜6はいずれも、(a)PPS樹脂と(c)アルコキシシラン化合物を予め溶融混練した後、(b)オレフィン系樹脂とさらに溶融混練することにより、優れた靭性が発現した。また、1回目の射出成形で得られるASTM1号ダンベル試験片について、(b)オレフィン系樹脂の分散粒径は、500nm以下に微分散化しているとともに、2回目の射出成形で得られるASTM1号ダンベル試験片についても、(b)オレフィン系樹脂が500nm以下に微分散化しており、さらにガス発生量が少なく金型汚れ性が良好であった。(d)無機充填剤を配合した実施例7、8では、靭性と金型汚れ性が高位でバランス化され、さらに実施例1〜2と比較して曲げ弾性率が大きくなり、材料の剛性が大きく向上した。
【0147】
一方、比較例1のように、(a)PPS樹脂、(b)オレフィン系樹脂および(c)アルコキシシラン化合物を一括して混練した場合には、実施例1と比較して引張伸度、アイゾット衝撃強度が顕著に低下した。また、1回目の射出成形で得られるASTM1号ダンベル試験片について、(b)オレフィン系樹脂の分散粒径は、実施例1に比較して粗大化した。さらに、2回目の射出成形で得られるASTM1号ダンベル試験片について、(b)オレフィン系樹脂の分散粒径は、1回目の射出成形で得られるASTM1号ダンベル試験片に比較してさらに粗大化し、いずれも500nmを上回った。実施例1と異なり、(c)アルコキシシラン化合物を多官能イソシアネート化合物とし、(a)PPS樹脂、(b)オレフィン系樹脂および(c’−1)多官能イソシアネート化合物を一括して混練した比較例2では、実施例1と比較して引張伸度、アイゾット衝撃強度が顕著に低下した。実施例1と異なり、(c)アルコキシシラン化合物をクレゾールノボラック型エポキシ化合物とし、(a)PPS樹脂、(b)オレフィン系樹脂および(c’−2)クレゾールノボラック型エポキシ化合物を一括して混練した比較例3では、実施例1と比較して引張伸度、アイゾット衝撃強度が顕著に低下した。実施例1に対して、(b)オレフィン系樹脂を増量した比較例4では、実施例1と比較して靭性は改良されるものの、ガス発生量が多く、金型汚れが大きく悪化した。実施例1に対して、(b)オレフィン系樹脂を増量して、脱気強化した比較例5では、比較例4と同様に、実施例1と比較してガス発生量は多く、金型汚れが大きく悪化した。実施例1と異なり、(c)アルコキシシラン化合物を多官能イソシアネート化合物とした比較例6では、実施例1と比較して引張伸度、アイゾット衝撃強度が顕著に低下した。実施例1とは異なり、(b)オレフィン系樹脂を官能基を有さないエチレン・1−ブテン共重合体とした比較例7では、実施例1と比較して引張伸度、アイゾット衝撃強度が顕著に低下した。実施例7とは異なり、(a)PPS樹脂と(b)オレフィン系樹脂、(c)アルコキシシラン化合物を一括して混練した比較例8では、実施例7と比較して引張伸度、アイゾット衝撃強度が低下した。比較例8の樹脂組成物ペレットを用いて流体用配管を成形した比較例9では、比較例8の樹脂組成物の(b)オレフィン系樹脂の分散粒径が1回目の射出成形で得られるASTM1号ダンベル試験片の場合に500nmを越える大きさに粗大化していることから、実施例7の樹脂組成物ペレットを用いて流体用配管を成形した実施例9と比較して、成形した流体配管の靭性が大きく低下し、急激な温度変化によりクラックが発生した。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂99〜90重量%、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂1〜10重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物を0.1〜10重量部配合してなる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物であって、そのモルフォロジー(相構造)において、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂が連続相(海相)を形成し、前記(b)官能基を有するオレフィン系樹脂が数平均分散粒子径500nm以下で分散した分散相(島相)を形成した海−島構造を有し、射出成形した後にこれを粉砕し、再び射出成形を行った成形片においても、前記(b)官能基を有するオレフィン系樹脂が数平均分散粒子径500nm以下で分散していることを特徴とするポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
【請求項2】
(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂の合計100重量部に対して、さらに(d)無機充填剤を10〜150重量部配合してなることを特徴とする請求項1に記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
【請求項3】
ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を真空下、320℃で2時間加熱溶融した際に揮発するガス発生量が0.20重量%以下であることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
【請求項4】
(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂が、カルボキシル基および/または酸無水物基を有するエチレン・ブテン共重合体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
【請求項5】
(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物がエポキシシクロヘキシル基またはイソシアネート基を有するアルコキシシラン化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
【請求項6】
(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂が、酸処理を施したポリフェニレンスルフィド樹脂であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
【請求項7】
(d)無機充填剤がガラス繊維であることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
【請求項8】
(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂99〜90重量%、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂1〜10重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物を0.1〜10重量部配合してなる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法であって、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物とを予め溶融混練した後、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂を溶融混練することを特徴とするポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法。
【請求項9】
(a)と(b)の合計を100重量%として、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂99〜90重量%、(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂1〜10重量%からなる樹脂組成物100重量部に対して、(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物を0.1〜10重量部および(d)無機充填剤を10〜150重量部配合してなる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法であって、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(c)官能基を有するアルコキシシラン化合物とを予め溶融混練した後、(b)官能基を有するオレフィン系樹脂と(d)無機充填剤とを溶融混練することを特徴とするポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法。
【請求項10】
(b)カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、メルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するオレフィン系樹脂が、カルボキシル基および/または酸無水物基を有するエチレン・ブテン共重合体であることを特徴とする請求項8〜9のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法。
【請求項11】
(c)アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基を有するアルコキシシラン化合物がエポキシシクロヘキシル基またはイソシアネート基を有するアルコキシシラン化合物であることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法。
【請求項12】
(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂が、酸処理を施したポリフェニレンスルフィド樹脂であることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法。
【請求項13】
(d)無機充填剤がガラス繊維であることを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造方法。
【請求項14】
請求項8〜13のいずれかに記載の製造方法により得られるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物であって、そのモルフォロジー(相構造)において、(a)ポリフェニレンスルフィド樹脂が連続相(海相)を形成し、前記(b)官能基を有するオレフィン系樹脂が数平均分散粒子径500nm以下で分散した分散相(島相)を形成した海−島構造を有し、射出成形した後にこれを粉砕し、再び射出成形を行った成形片においても、前記(b)官能基を有するオレフィン系樹脂が数平均分散粒子径500nm以下で分散していることを特徴とするポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。
【請求項15】
請求項1〜7のいずれかに記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物からなる成形品。
【請求項16】
成形品が、トイレ関連部品、給湯器関連部品、風呂関連部品、およびポンプ関連部品から選ばれるいずれかの管継ぎ手類からなる水廻り用部品である請求項15記載の成形品。

【公開番号】特開2011−153242(P2011−153242A)
【公開日】平成23年8月11日(2011.8.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−16364(P2010−16364)
【出願日】平成22年1月28日(2010.1.28)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】