JP2014148560A - ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

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淳史 増永
Yasushi Nakagawa
裕史 中川
Hideyuki Umezu
秀之 梅津
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Abstract

【課題】滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観に優れる成形品を得ることのできるポリアミド樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、(b)分子量が1900〜2700であり、分岐度が0.10〜1.0であり、水酸基価が100〜890mgKOH/gである水酸基を有する化合物0.1〜10重量部を配合してなるポリアミド樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリアミド樹脂に、水酸基を有する分岐状化合物を配合してなるポリアミド樹脂組成物、その製造方法、およびそれを成形してなる成形品に関するものである。
ポリアミド樹脂は、優れた機械特性、耐熱性、耐薬品性を有するため、自動車や電気・電子部品用途へ好ましく用いられている。例えば、自動車のアンダーフード部品や、自動車、電気・電子部品のギア等の摺動部品に好適に用いられている。しかし近年、アンダーフード部品には、より優れた耐熱老化性や耐クリープ性が求められ、また摺動部品には、より優れた耐摩耗性や耐疲労特性が要求されている。さらに、成形品の小型化、薄肉化に対する需要の高まりから、流動性も高いレベルが求められるようになり、これら特性を兼ね備えた樹脂材料が望まれている。
ポリアミド樹脂組成物の流動性を改良する手法として、例えば、ポリアミド樹脂と超分岐ポリエステルまたはポリアミド樹脂と超分岐ポリカーボネートからなるポリアミド樹脂組成物(例えば、特許文献1参照)が提案されている。また、流動性に加えて耐熱老化特性も同時に改良する手法として、例えばポリアミド樹脂と数平均分子量が2000未満である多価アルコール、銅安定剤などの補助安定剤やポリマー強化剤を含むポリアミド樹脂組成物(例えば、特許文献2参照)や、ポリアミド樹脂と超分岐ポリエーテルアミンからなるポリアミド樹脂組成物(例えば、特許文献3参照)が提案されている。
特表2008−517117号公報 特表2011−529991号公報 特表2011−506725号公報
しかしながら、前記特許文献1に記載されたポリアミド樹脂組成物から得られる成形品は、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性に劣る課題があった。特許文献2に記載されたポリアミド樹脂組成物からなる成形品は、150℃〜230℃の温度域で高い耐熱老化性を発現するものの、150℃未満の温度域では耐熱老化性が不十分であり改善の余地があった。また多価アルコールの成形品表層へのブリードアウトなどの表面外観上の課題もあり、さらには耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性、滞留安定性もなお十分ではなかった。また特許文献3に記載されたポリアミド樹脂組成物からなる成形品は、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性に劣る課題があった。本発明は、これら従来技術の課題に鑑み、滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観に優れる成形品を得ることのできるポリアミド樹脂組成物を提供することを課題とする。
本発明は、かかる課題を解決するために鋭意検討した結果、水酸基を有する特定分岐度かつ特定分子量の化合物を配合してなるポリアミド樹脂組成物により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、
(1)(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、(b)分子量が1900〜2700であり、分岐度が0.10〜1.0であり、水酸基価が100〜890mgKOH/gである水酸基を有する化合物0.1〜10重量部を配合してなるポリアミド樹脂組成物、
(2)前記(a)ポリアミド樹脂の融点が240〜330℃である(1)記載のポリアミド樹脂組成物、
(3)前記(b)水酸基を有する化合物の水酸基価が501〜890mgKOH/gである(1)〜(2)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物、
(4)(c)銅化合物をさらに配合してなる、原子吸光分光法で決定される組成物中の銅含有量が25〜200ppmである(1)〜(3)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物、
(5)(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、(d)充填材1〜100重量部をさらに配合してなる(1)〜(4)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物、
(6)少なくとも前記(a)ポリアミド樹脂、(b)水酸基を有する分岐状化合物を、複数のニーディングゾーンおよび複数のフルフライトゾーンを有する二軸押出機を使用して溶融混練するポリアミド樹脂組成物の製造方法であって、複数ヶ所のニーディングゾーンの樹脂圧力のうち、最大となる樹脂圧力Pkmax(MPa)、複数ヶ所のフルフライトゾーンの樹脂圧力のうち、最小となる樹脂圧力Pfmin(MPa)を、
Pkmax≧Pfmin+0.3
とする(1)〜(5)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法、
(7)(1)〜(5)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物を成形してなる成形品、
である。
本発明のポリアミド樹脂組成物によれば、滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観に優れる成形品を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。本発明のポリアミド樹脂組成物は、(a)ポリアミド樹脂、(b)分子量が1900〜2700であり、分岐度が0.10〜1.0であり、水酸基価が100〜890mgKOH/gである水酸基を有する化合物(以下、水酸基含有化合物という)を配合してなる。
本発明のポリアミド樹脂組成物において、(a)ポリアミド樹脂は、そのカルボキシル末端基が、後述する(b)水酸基含有化合物中の水酸基と脱水縮合反応すると考えられ、(b)水酸基含有化合物との相溶性に優れる。本発明で用いられる(a)ポリアミド樹脂とは、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンとジカルボン酸の残基を主たる構成成分とするポリアミドである。その原料の代表例としては、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタム、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−/2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミンなどの芳香族ジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、アミノエチルピペラジンなどの脂環族ジアミン、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸などが挙げられる。本発明においては、これらの原料から誘導されるポリアミドホモポリマーまたはコポリマーを2種以上配合してもよい。
ポリアミド樹脂の具体的な例としては、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリテトラメチレンセバカミド(ナイロン410)、ポリペンタメチレンアジパミド(ナイロン56)、ポリペンタメチレンセバカミド(ナイロン510)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリデカメチレンアジパミド(ナイロン106)、ポリデカメチレンセバカミド(ナイロン1010)、ポリデカメチレンドデカミド(ナイロン1012)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリドデカンアミド(ナイロン12)、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンアジパミドコポリマー(ナイロン6/66)、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン6/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン6T/6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリドデカンアミドコポリマー(ナイロン6T/12)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6T/6I)、ポリキシリレンアジパミド(ナイロンXD6)、ポリキシリレンセバカミド(ナイロンXD10)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリペンタメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン6T/5T)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリ−2−メチルペンタメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン6T/M5T)、ポリペンタメチレンテレフタルアミド/ポリデカメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン5T/10T)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン10T)、ポリドデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン12T)およびこれらの混合物や共重合体などが挙げられる。ここで、「/」は共重合体を示し、以下同じである。
より好ましいポリアミド樹脂は、240℃〜330℃の融点を有するポリアミド樹脂である。240℃以上の融点を有するポリアミド樹脂を用いることにより、耐疲労特性、耐クリープ性を改良することができ、また樹脂組成物製造時の混練温度を高くすることができることから、ポリアミド樹脂と(b)水酸基含有化合物の反応率を高めることができ、樹脂組成物から得られる成形品の耐熱老化性、耐摩耗性をより向上させることができる。一方、330℃以下の融点を有するポリアミド樹脂を用いることにより、樹脂組成物製造時にポリアミド樹脂の分解を抑制することができ、樹脂組成物から得られる成形品の滞留安定性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。
ここで、本発明におけるポリアミド樹脂の融点は、示差走査熱量計を用いて、不活性ガス雰囲気下、ポリアミド樹脂を、溶融状態から20℃/分の降温速度で30℃まで降温した後、20℃/分の昇温速度で融点+40℃まで昇温した場合に現れる吸熱ピークの温度と定義する。ただし、吸熱ピークが2つ以上検出される場合には、ピーク強度の最も大きい吸熱ピークの温度を融点とする。
240℃〜330℃の融点を有するポリアミド樹脂としては、例えば、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン410、ナイロン56、ナイロン6T/66コポリマー、ナイロン6T/6Iコポリマー、ナイロン6T/12、ナイロン6T/5T、ナイロン6T/M5T、ナイロン6T/6コポリマーなどのヘキサメチレテレフタルアミド単位を有する共重合体や、ナイロン9T、ナイロン10T、ナイロン12Tなどを挙げることができる。これらのポリアミド樹脂を、滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観などの必要特性に応じて2種以上配合することも実用上好適である。
また(a)ポリアミド樹脂は、アミド基濃度が8.10mmol/g以下であることが、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性がより向上する観点から好ましい。ここで、アミド基濃度は、下式(1)により表される。
アミド基濃度(mol/g)=(1/構造単位の分子量) (1)
上式(1)において、構造単位の分子量とは、ポリアミド樹脂を構成する繰り返し構造単位に相当する分子量を指し、アミノ酸を構成成分とするポリアミド樹脂の場合は、アミノ酸の分子量から水分子1つ分の分子量を差し引いた値に等しい。ラクタムを構成成分とするポリアミド樹脂の場合は、ラクタムの分子量に等しい。ジアミンとジカルボン酸の残基を構成成分とするポリアミド樹脂の場合は、ジカルボン酸の分子量とジアミンの分子量の和から水分子2つ分の分子量を差し引いた値を2で割った値に等しい。
ここで、ポリアミド樹脂のアミド基濃度は、構成成分であるアミノ酸やラクタム、ジアミン、ジカルボン酸の構造式を、通常の分析方法により特定し、その分子量を算出し、上式(1)を用いて求めることができる。
理由は定かではないが、(a)ポリアミド樹脂のアミド基濃度が8.10mmol/g以下の場合、(b)水酸基含有化合物の水酸基と、(a)ポリアミド樹脂のアミド基との双極子−双極子相互作用による反応を抑制できるため、アミド基間での水素結合力を高く保つことができ、また、(b)水酸基含有化合物の水酸基と、(a)ポリアミド樹脂のカルボキシル末端基との脱水縮合反応を促進させることができるため、成形品の耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性を向上させることができると考えている。さらに、(a)ポリアミド樹脂のアミド基間での水素結合力を高く保持できることにより、(a)ポリアミド樹脂のアミド基での分解を抑制し、成形品の耐熱老化性が向上するものと考えている。
アミド基濃度が8.10mmol/g以下のポリアミド樹脂としては、例えば、ナイロン410、ナイロン510、ナイロン610、ナイロン412、ナイロン512、ナイロン612、ナイロン106、ナイロン1010、ナイロン1012、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン5T/10T、ナイロン9T、ナイロン10T、ナイロン12Tなどを挙げることができる。これらの中でも、240℃〜330℃の融点を有するものがより好ましい。アミド基濃度が8.10mmol/g以下であり、240℃〜330℃の融点を有するポリアミド樹脂として、ナイロン410、ナイロン5T/10T、ナイロン9T、ナイロン10T、ナイロン12Tなどを挙げることができる。これらのポリアミド樹脂を、滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観などの必要特性に応じて2種以上配合することも実用上好適である。
(a)ポリアミド樹脂の重合度には特に制限がないが、樹脂濃度0.01g/mlの98%濃硫酸溶液中、25℃で測定した相対粘度が1.5〜5.0の範囲であることが好ましい。相対粘度が1.5以上であれば、得られる成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。2.0以上がより好ましい。一方、相対粘度が5.0以下であれば、流動性に優れることから成形加工性に優れる。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、(b)水酸基含有化合物を含有する。(a)ポリアミド樹脂のカルボキシル末端基が、(b)水酸基含有化合物中の水酸基と脱水縮合反応すると考えられ、ポリアミド樹脂との相溶性に優れると考えている。また(b)水酸基含有化合物が分岐構造を有することで、ポリアミド樹脂組成物に適度に架橋構造をもたらすことができ、さらには特定範囲の分子量および水酸基価を有することで、(a)ポリアミド樹脂との反応性を格段に高め、かつ(a)ポリアミド樹脂の分解も抑制されるため、前述の本発明の効果を奏することができる。
本発明で使用される(b)水酸基含有化合物は、水酸基を有することに加え、分子量が1900〜2700であり、分岐度が0.10〜1.0であり、水酸基価が100〜890mgKOH/gであることを特徴とする。
分子量が1900未満の場合、(b)水酸基含有化合物がポリアミド樹脂組成物の成形品表層へブリードアウトしやすいため、表面外観に劣る。さらに、ブリードアウトした(b)水酸化含有化合物は(a)ポリアミド樹脂との反応性に劣るため、得られる成形品の滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性が低下する。一方、分子量が2700より大きい場合、ポリアミド樹脂組成物中への(b)水酸基含有化合物の分散性の低下および(b)水酸基含有化合物の分子運動性の低下のため、ポリアミド樹脂との反応に劣り、得られる成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性が低下する。
本発明における(b)水酸基含有化合物の分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定される重量平均分子量を言う。
本発明で使用される(b)水酸基含有化合物の分岐度(DB)は0.10〜1.0である。分岐度は、化合物中の分岐の程度を表す数値であり、直鎖状の化合物が分岐度0であり、完全に分岐したデンドリマーは分岐度が1である。この値が大きいほど、ポリアミド組成物中に架橋構造を導入でき、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性を向上させることができる。分岐度が0.10未満であると、ポリアミド樹脂組成物中の架橋構造が不十分となり、得られる成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性が低下する。0.25以上が好ましい。一方、分岐度は0.50以下が好ましく、ポリアミド樹脂組成物中の架橋構造を適度に抑え、得られる成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。
分岐度は下式(2)により定義される。
分岐度=(D+T)/(D+T+L) (2)
上式(2)中、Dはデンドリックユニットの数、Lは線状ユニットの数、Tは末端ユニットの数を表す。なお、上記D、LおよびTは、13C−NMRにより測定できる第2、第3、第4炭素原子に由来する固有のピークシフトの積分値から算出することができ、Dは第4炭素原子に、Lは第3炭素原子に、Tは第2炭素原子に由来する。
(b)水酸基含有化合物の水酸基価は100〜890mgKOH/gである。100mgKOH/g未満の場合、ポリアミド樹脂と水酸基含有化合物の相溶性に劣り、得られる成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観が低下する。501mgKOH/g以上がより好ましい。一方、水酸基価が890mgKOH/gより大きい場合、好ましい分子量の化合物が得られにくく、また(b)水酸基含有化合物の成形品表層へのブリードアウトが発生するため、成形品の表面外観が低下する。また、(a)ポリアミド樹脂との反応性が低下し、得られる成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性が低下する。さらに、ポリアミド樹脂組成物中の(a)ポリアミド樹脂の分解を促進し、得られる成形品の滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性が低下する。
水酸基価は、DIN53240,第2部に準拠して測定できる。(b)水酸基含有化合物を、無水酢酸と無水ピリジンの混合溶液に溶解させ、水酸化カリウム溶液で滴定することで求めることができる。
(b)水酸基含有化合物としては、水酸基を有することに加え、分子量が1900〜2700であり、分岐度が0.10〜1.0であり、水酸基価が100〜890mgKOH/gであれば特に制限されるものではなく、例えば、エステル結合、アミド結合、エーテル結合、メチレン結合、ビニル結合、イミン結合、シロキサン結合、ウレタン結合、チオエーテル結合、ケイ素−ケイ素結合、カーボネート結合、スルホニル結合、イミド結合、アミノ基を含むエーテル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含有する化合物を挙げることができる。これらの結合を2種以上含む繰り返し構造単位からなる分岐構造を含有してもよい。より好ましくはエステル結合、エーテル結合および/またはアミド結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造である。
エステル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を有する化合物は、例えば、水酸基を1個以上有する化合物に、カルボキシル基に隣接する炭素原子が飽和炭素原子であり、かつ該炭素原子上の水素原子がすべて置換され、かつ水酸基を2個以上有するモノカルボン酸を反応させることにより得ることができる。エーテル結合の繰り返し構造単位からなる分岐構造を有する化合物は、例えば、水酸基を1個以上有する化合物と水酸基を1個以上有する環状エーテル化合物の開環重合により得ることができる。エステル結合とアミド結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を有する化合物は、例えば、アミノジオールと環状酸無水物との重縮合反応により得ることができる。アミノ基を含むエーテル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を有する化合物は、例えば、トリアルカノールアミンの分子間縮合により得ることができる。カーボネート結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を有する化合物は、例えば、トリスフェノールのアリールカーボネート誘導体を用いて重縮合反応を行うことにより得ることができる。
(b)水酸基含有化合物の水酸基の存在の有無は、通常の分析方法(NMR、GC、GC−MS、FT−IRなど)により化合物の構造式を特定することにより判断することができる。
また、(b)水酸基含有化合物中の官能基は水酸基とともに他の官能基を有していてもよく、水酸基の一部が他の官能基で置換されていてもよい。他の官能基としては、例えば、アミノ基、アルデヒド基、スルホ基、グリシジル基、イソシアネート基、カルボジイミド基、オキサゾリン基、オキサジン基、エステル基、アミド基、シラノール基、シリルエーテル基、カルボキシル基などが挙げられる。
本発明のポリアミド樹脂組成物において、(b)水酸基含有化合物の配合量は、(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部である。(b)水酸基含有化合物の配合量が0.1重量部未満の場合、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性が低下する。0.5重量部以上が好ましく、2重量部以上がより好ましい。一方、(b)水酸基含有化合物の配合量が10重量部を越える場合、(b)水酸基含有化合物の成形品表層へのブリードアウトが生じやすいことから、表面外観が低下する。また、ポリアミド樹脂の可塑化、分解が促進されるため、成形品の滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性が低下する。8重量部以下が好ましく、6重量部以下がより好ましい。
水酸基含有化合物が流動性等の成形加工性や150〜230℃での耐熱老化性に向上効果があることは公知であるが、150℃よりも低温での耐熱老化性や、滞留安定性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観は低下する課題がある。しかし、特定分子量および特定水酸基価に制限された(b)水酸基含有化合物を用いることで、(a)ポリアミド樹脂との相溶性を格段に高め、また(a)ポリアミド樹脂の分解抑制効果も高め、さらに(b)水酸基含有化合物に分岐構造を導入することで、本発明のポリアミド樹脂組成物は、滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観に優れる成形品を得られるのではないかと考えている。
本発明のポリアミド樹脂組成物には、さらに(c)銅化合物を配合することができる。(c)銅化合物は、(a)ポリアミド樹脂のアミド基に配位することに加え、(b)水酸基含有化合物の水酸基や水酸化物イオンとも配位結合すると考えられるため、(a)ポリアミド樹脂と(b)水酸基含有化合物の相溶性を高める効果があると考えられる。
本発明のポリアミド樹脂組成物には、さらに、カリウム化合物を配合することができる。カリウム化合物は銅の遊離や析出を抑制するため、(c)銅化合物と(b)水酸基含有化合物および(a)ポリアミド樹脂との反応を促進する効果があると考えられる。
(c)銅化合物としては、例えば、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酢酸銅、銅アセチルアセトナート、炭酸銅、ほうふっ化銅、クエン酸銅、水酸化銅、硝酸銅、硫酸銅、蓚酸銅などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、工業的に入手できるものが好ましく、ハロゲン化銅が好適である。ハロゲン化銅としては、例えば、ヨウ化銅、臭化第一銅、臭化第二銅、塩化第一銅などが挙げられる。より好ましくはヨウ化銅である。
カリウム化合物としては、例えば、ヨウ化カリウム、臭化カリウム、塩化カリウム、フッ化カリウム、酢酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、硝酸カリウムなどが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、ヨウ化カリウムが好ましい。カリウム化合物を含むことにより、成形品の表面外観、耐候性および耐金型腐食性をより向上させることができる。
本発明のポリアミド樹脂組成物中の、原子吸光分光法で決定される銅元素の含有量(重量基準)は、25〜200ppmであることが好ましい。銅元素の含有量を25ppm以上とすることにより、(a)ポリアミド樹脂と(b)水酸基含有化合物の相溶性が向上し、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。80ppm以上が好ましい。一方、銅元素の含有量を200ppm以下とすることにより、(c)銅化合物の析出や遊離による着色を抑制し、成形品の表面外観をより向上させることができる。また、(a)ポリアミド樹脂と銅の過剰な配位結合に起因するアミド基の水素結合力の低下を抑制し、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。190ppm以下が好ましい。なお、ポリアミド樹脂組成物中の銅元素の含有量は、銅化合物の配合量を適宜調節することにより前述の所望の範囲にすることができる。
ここで、ポリアミド樹脂組成物中の銅元素の含有量は、以下の方法により求めることができる。まず、ポリアミド樹脂組成物のペレットを80℃で12時間減圧乾燥する。そのペレットに濃硫酸を加えて加熱して湿式分解し、分解液を希釈し、希釈液を原子吸光分析(検量線法)することにより、銅含有量を求めることができる。
ポリアミド樹脂組成物中の、原子吸光分光法で決定されるカリウム元素の含有量に対する銅元素の含有量の比Cu/Kは、0.21〜0.43であることが好ましい。Cu/Kは、銅の析出や遊離の抑制の程度を表す指標であり、この値が小さいほど、銅の析出や遊離を抑制して、(c)銅化合物と(b)水酸基含有化合物および(a)ポリアミド樹脂との反応を促進することができる。Cu/Kを0.43以下とすることにより、銅の析出や遊離を抑制し、成形品の表面外観をより向上させることができる。また、ポリアミド樹脂組成物との相溶性も向上することから、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。一方、Cu/Kを0.21以上とすることにより、カリウムを含む化合物の分散性を向上させ、特に潮解性のヨウ化カリウムであっても塊状となりにくく、銅の析出や遊離の抑制効果が向上することから、(c)銅化合物と(b)水酸基含有化合物および(a)ポリアミド樹脂との反応が十分に促進され、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観がより向上する。ここで、ポリアミド樹脂組成物中のカリウム元素含有量は、上記の銅含有量と同様の方法にて求めることができる。
本発明のポリアミド樹脂組成物には、さらに(d)充填材を配合することができる。(d)充填材を含有することで、ポリアミド樹脂組成物の強度、剛性を高めることができるため好ましい。充填材としては、有機充填材、無機充填材のいずれを用いてもよいし、繊維状充填材、非繊維状充填材のいずれを用いてもよく、繊維状充填材が好ましい。
繊維状充填材としては、例えば、ガラス繊維、PAN(ポリアクリロニトリル)系または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、炭化珪素繊維、ロックウール、チタン酸カリウムウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー、炭酸カルシウムウィスカー、ワラステナイトウィスカー、硼酸アルミウィスカー、窒化珪素ウィスカーなどの繊維状またはウィスカー状充填材が挙げられる。特に好ましくはガラス繊維、炭素繊維である。ガラス繊維の種類は、一般に樹脂の強化用に用いるものであれば特に限定はなく、例えば、長繊維タイプや短繊維タイプのチョップドストランド、ミルドファイバーなどから選択して用いることができる。また、ガラス繊維は、エチレン/酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂により被膜あるいは集束されていてもよい。さらに、ガラス繊維の断面は、円形、扁平状のひょうたん型、まゆ型、長円型、楕円型、矩形またはこれらの類似品など限定されるものではないが、ガラス繊維配合ポリアミド樹脂組成物において生じやすい成形品の特有の反りを低減する観点から、扁平状の繊維が長径/短径の比が1.5〜10のものが好ましく、2.0〜6.0のものがさらに好ましい。長径/短径の比が1.5以下では断面を扁平状にした効果が少なく、10以上のものはガラス繊維自体の製造が困難である。
非繊維状充填材としては、例えば、タルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、アスベスト、アルミナシリケート、珪酸カルシウムなどの非膨潤性珪酸塩、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母、Li型四珪素フッ素雲母の膨潤性雲母に代表される膨潤性層状珪酸塩、酸化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、シリカ、珪藻土、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化スズ、酸化アンチモンなどの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドロマイト、ハイドロタルサイトなどの金属炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの金属硫酸塩、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウムなどの金属水酸化物、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物やバーミキュライト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイト、燐酸ジルコニウム、燐酸チタニウムなどの各種粘土鉱物、ガラスビーズ、ガラスフレーク、セラミックビーズ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化珪素、燐酸カルシウム、カーボンブラック、黒鉛などが挙げられる。上記の膨潤性層状珪酸塩は、層間に存在する交換性陽イオンが有機オニウムイオンで交換されていてもよく、有機オニウムイオンとしては、例えば、アンモニウムイオンやホスホニウムイオン、スルホニウムイオンなどが挙げられる。また、これら充填材を2種以上含有してもよい。
なお、上記充填材は、その表面を公知のカップリング剤(例えば、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤など)などにより処理されていてもよく、成形品の機械強度や表面外観をより向上させることができる。例えば、常法に従って予め充填材をカップリング剤により表面処理し、ついでポリアミド樹脂と溶融混練する方法が好ましく用いられるが、予め充填材の表面処理を行わずに、充填材とポリアミド樹脂を溶融混練する際に、カップリング剤を添加するインテグラブルブレンド法を用いてもよい。カップリング剤の処理量は、充填材100重量部に対して0.05〜10重量部が好ましく、0.5〜3重量部がより好ましい。
本発明のポリアミド樹脂組成物において、(d)充填材の配合量は、(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、1〜100重量部が好ましい。(d)充填材の配合量が1重量部以上であれば、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。10重量部以上がより好ましく、20重量部以上がさらに好ましい。一方、(d)充填材の配合量が100重量部以下であれば、成形品表面への充填材の浮きを抑制し、表面外観により優れる成形品が得られる。80重量部以下がより好ましく、70重量部以下がさらに好ましい。
さらに、本発明のポリアミド樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、ポリアミド樹脂以外の樹脂や、目的に応じて各種添加剤を含有することが可能である。
ポリアミド樹脂以外の樹脂の具体例としては、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、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、ポリアミドイミド樹脂、四フッ化ポリエチレン樹脂などが挙げられる。これら樹脂を配合する場合、その含有量は、ポリアミド樹脂の特徴を十分に活かすため、(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して30重量部以下が好ましく、20重量部以下がより好ましい。
また、各種添加剤の具体例としては、銅化合物以外の熱安定剤、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、エポキシ化合物などのカップリング剤、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、滑剤、紫外線防止剤、着色剤、難燃剤、発泡剤などを挙げることができる。これら添加剤を含有する場合、その含有量は、ポリアミド樹脂の特徴を十分に活かすため、(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して10重量部以下が好ましく、1重量部以下がより好ましい。
銅化合物以外の熱安定剤としては、フェノール系化合物、リン系化合物、硫黄系化合物、アミン系化合物などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
フェノール系化合物としては、ヒンダードフェノール系化合物が好ましく用いられ、具体例としては、トリエチレングリコール−ビス[3−t−ブチル−(5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N、N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナミド)、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ペンタエリスリチルテトラキス[3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−s−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル)プロピオネート、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、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼンなどが挙げられる。
中でも、N、N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナミド)、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンなどが好ましく用いられる。
リン系化合物としては、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、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、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビスフェニレンホスファイト、ジ−ステアリルペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、トリフェニルホスファイト、3,5−ジ−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスフォネートジエチルエステルなどが挙げられる。中でも、ポリアミド樹脂のコンパウンド中に耐熱材の揮発や分解を少なくするために、融点が高いものが好ましく用いられる。
硫黄系化合物としては、例えば、ジドデシルチオジプロピオネート、ジテトラデシルチオジプロピオネート、ジオクタデシルチオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)、チオビス(N−フェニル−β−ナフチルアミン)等の有機チオ酸系化合物、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾールおよび2−メルカプトベンゾイミダゾールの金属塩等のメルカプトベンゾイミダゾール系化合物、ジエチルジチオカルバミン酸の金属塩およびジブチルジチオカルバミン酸の金属塩等のジチオカルバミン酸系化合物、1,3−ビス(ジメチルアミノプロピル)−2−チオ尿素およびトリブチルチオ尿素等のチオウレア系化合物、テトラメチルチウラムモノサルファイド、テトラメチルチウラムジサルファイド、ニッケルジブチルジチオカルバメート、ニッケルイソプロピルキサンテート、トリラウリルトリチオホスファイト等が挙げられる。
これらの中でも、メルカプトベンゾイミダゾール系化合物、ジチオカルバミン酸系化合物、チオウレア系化合物および有機チオ酸系化合物が好ましく、メルカプトベンゾイミダゾール系化合物および有機チオ酸系化合物がさらに好ましい。特に、チオエーテル構造を有するチオエーテル系化合物は、酸化された物質から酸素を受け取って還元するため、好適に使用することができる。具体的には、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾール、ジテトラデシルチオジプロピオネート、ジオクタデシルチオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)がより好ましく、ジテトラデシルチオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾールがさらに好ましく、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)が特に好ましい。硫黄系化合物の分子量は、通常200以上、好ましくは500以上であり、その上限は通常3,000である。
アミン系化合物としては、ジフェニルアミン骨格を有する化合物、フェニルナフチルアミン骨格を有する化合物およびジナフチルアミン骨格を有する化合物が好ましく、ジフェニルアミン骨格を有する化合物、フェニルナフチルアミン骨格を有する化合物がさらに好ましい。具体的には、p,p’−ジアルキルジフェニルアミン(アルキル基の炭素数は8〜14)、オクチル化ジフェニルアミン、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミンおよびN−フェニル−N’−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル)−p−フェニレンジアミン等のジフェニルアミン骨格を有する化合物、N−フェニル−1−ナフチルアミンおよびN,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン等のフェニルナフチルアミン骨格を有する化合物、2,2’−ジナフチルアミン、1,2’−ジナフチルアミンおよび1,1’−ジナフチルアミン等のジナフチルアミン骨格を有する化合物が挙げられる。これらの中でも4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミンおよびN,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミンがより好ましく、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミンおよび4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンが特に好ましい。
より具体的な硫黄系化合物またはアミン系化合物の好適な組み合わせとしては、硫黄系化合物として、ジテトラデシルチオジプロピオネート、2−メルカプトメチルベンゾイミダゾールおよびペンタエリスリトールテトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)からなる群より選ばれる少なくとも1種と、アミン系化合物として、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンおよびN,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種との組み合わせが挙げられる。さらに、硫黄系化合物が、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)、アミン系化合物が、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミンの組み合わせがより好ましい。
本発明のポリアミド樹脂組成物の製造方法としては、特に制限はないが、溶融状態での製造や溶液状態での製造等が使用でき、反応性向上の点から、溶融状態での製造が好ましく使用できる。溶融状態での製造については、押出機による溶融混練やニーダーによる溶融混練等が使用できるが、生産性の点から、連続的に製造可能な押出機による溶融混練が好ましい。押出機による溶融混練については、単軸押出機、二軸押出機、四軸押出機等の多軸押出機、二軸単軸複合押出機等の押出機を1台以上使用できるが、混練性、反応性、生産性の向上の点から、二軸押出機、四軸押出機等の多軸押出機が好ましく、二軸押出機を用いた溶融混練による方法が最も好ましい。
二軸押出機を使用して溶融混練する場合、二軸押出機への原料供給方法についても特に制限はないが、(b)水酸基含有化合物は、ポリアミド樹脂の融点よりも高い温度域では、ポリアミド樹脂の分解を促進しやすいため、水酸基含有化合物をポリアミド樹脂供給位置よりも下流側より供給し、(a)ポリアミド樹脂と(b)水酸基含有化合物の混練時間を短くすることが好ましい。ここで、二軸押出機の原料が供給される側を上流、溶融樹脂が吐出される側を下流と定義する。
また、(c)銅化合物は、ポリアミド樹脂のアミド基に配位してアミド基を保護する役割を果たすとともに、(a)ポリアミド樹脂と(b)水酸基含有化合物の相溶化剤としての役割も果たすと考えられることから、(c)銅化合物を配合する場合には、(a)ポリアミド樹脂とともに二軸押出機に供給し、ポリアミド樹脂と銅化合物を十分に反応させることが好ましい。
二軸押出機の全スクリュー長さLとスクリュー径Dの比(L/D)は、25以上であることが好ましく、30を超えることがより好ましい。L/Dが25以上であると、(a)ポリアミド樹脂と必要により(c)銅化合物を十分に混練した後に、(b)水酸基含有化合物を供給することが容易になる。その結果、ポリアミド樹脂の分解を抑制でき、また、(a)ポリアミド樹脂と(b)水酸基含有化合物の相溶性が増すと考えられ、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。本発明においては、少なくとも(a)ポリアミド樹脂および必要により(c)銅化合物を、スクリュー長さの1/2より上流側から二軸押出機に供給して溶融混練することが好ましく、スクリューセグメントの上流側の端部から供給することがより好ましい。ここでいうスクリュー長とは、スクリュー根本の(a)ポリアミド樹脂が供給される位置(フィード口)にあるスクリューセグメントの上流側の端部から、スクリュー先端部までの長さである。スクリューセグメントの上流側の端部とは、押出機に連結するスクリューセグメントの最も上流側の端に位置するスクリューピースの位置のことを示す。
次いで、(b)水酸基含有化合物は、スクリュー長さの1/2より下流側から二軸押出機に供給して溶融混練することが好ましい。(b)水酸基含有化合物をスクリュー長の1/2より下流側から供給することにより、(a)ポリアミド樹脂と必要により(c)銅化合物が十分に混練された状態とした後に、(b)水酸基含有化合物を供給することが容易になる。その結果、ポリアミド樹脂の分解を抑制でき、また、(a)ポリアミド樹脂と(b)水酸基含有化合物の相溶性が増すと考えられ、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。
二軸押出機を使用して本発明のポリアミド樹脂組成物を製造する場合、混練性、反応性の向上の点から、複数のフルフライトゾーンおよび複数のニーディングゾーンを有する二軸押出機を用いることが好ましい。フルフライトゾーンは1個以上のフルフライトより構成され、ニーディングゾーンは1個以上のニーディングディスクより構成される。
さらに、複数ヶ所のニーディングゾーンの樹脂圧力のうち、最大となる樹脂圧力をPkmax(MPa)、複数ヶ所のフルフライトゾーンの樹脂圧力のうち、最小となる樹脂圧力をPfmin(MPa)とすると、
Pkmax≧Pfmin+0.3
となる条件で溶融混練することが好ましく、
Pkmax≧Pfmin+0.5
となる条件で溶融混練することがより好ましい。なお、ニーディングゾーンおよびフルフライトゾーンの樹脂圧力とは、各々のゾーンに設置された樹脂圧力計の示す樹脂圧力を指す。
ニーディングゾーンは、フルフライトゾーンに比べて、溶融樹脂の混練性および反応性に優れる。ニーディングゾーンに溶融樹脂を充満することにより、混練性および反応性が飛躍的に向上する。溶融樹脂の充満状態を示す一つの指標として、樹脂圧力の値があり、樹脂圧力が大きいほど、溶融樹脂が充満していることを表す一つの目安となる。すなわち二軸押出機を使用する場合、ニーディングゾーンの樹脂圧力を、フルフライトゾーンの樹脂圧力より、ある範囲で高めることにより、反応を効果的に促進させることが可能となり、(a)ポリアミド樹脂と(b)水酸基含有化合物の相溶性が増すと考えられ、成形品の耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性をより向上させることができる。
ニーディングゾーンにおける樹脂圧力を高める方法として、特に制限はないが、ニーディングゾーンの間やニーディングゾーンの下流側に、溶融樹脂を上流側に押し戻す効果のある逆スクリューゾーンや、溶融樹脂を溜める効果のあるシールリングゾーン等を導入する方法などが好ましく使用できる。逆スクリューゾーンやシールリングゾーンは、1個以上の逆スクリューや1個以上のシールリングからなり、それらを組み合わせることも可能である。
(b)水酸基含有化合物の供給位置の上流側にあるニーディングゾーンの合計長さをLn1とした場合、Ln1/Lは0.02〜0.40であることが好ましく、0.03〜0.20であることがさらに好ましい。Ln1/Lを0.02以上とすることにより、ポリアミド樹脂の反応性を高めることができ、0.40以下とすることにより、剪断発熱を適度に抑えて樹脂の熱劣化を抑制することができる。ポリアミド樹脂の溶融温度に特に制限はないが、ポリアミド樹脂の熱劣化による分子量低下を抑制するため、330℃以下が好ましい。
(b)水酸基含有化合物の供給位置の下流側でのニーディングゾーンの合計長さをLn2とした場合、Ln2/Lは0.02〜0.30であることが好ましい。Ln2/Lを0.02以上とすることにより、(b)水酸基含有化合物の反応性をより高めることができる。0.04以上がより好ましい。一方、Ln2/Lを0.30以下とすることにより、ポリアミド樹脂の分解をより抑制することができる。0.16以下がより好ましい。
かくして得られるポリアミド樹脂組成物は、通常公知の方法で成形することができ、シート、フィルムなどの各種成形品を得ることができる。成形方法としては、例えば、射出成形、射出圧縮成形、押出成形、圧縮成形、ブロー成形、プレス成形などが挙げられる。
本発明のポリアミド樹脂組成物およびその成形品は、その優れた特性を活かし、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。とりわけ、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性、表面外観が要求される自動車外装部品や、自動車電装部品、自動車アンダーフード部品、自動車ギア部品、筐体やコネクタ、リフレクタなどの電気、電子部品用途に特に好ましく用いられる。具体的には、エンジンカバー、エアインテークパイプ、タイミングベルトカバー、インテークマニホールド、フィラーキャップ、スロットルボディ、クーリングファンなどの自動車エンジン周辺部品、クーリングファン、ラジエータータンクのトップおよびベース、シリンダーヘッドカバー、オイルパン、ブレーキ配管、燃料配管用チューブ、廃ガス系統部品などの自動車アンダーフード部品、ギア、アクチュエーター、ベアリングリテーナー、ベアリングケージ、チェーンガイド、チェーンテンショナなどの自動車ギア部品、シフトレバーブラケット、ステアリングロックブラケット、キーシリンダー、ドアインナーハンドル、ドアハンドルカウル、室内ミラーブラケット、エアコンスイッチ、インストルメンタルパネル、コンソールボックス、グローブボックス、ステアリングホイール、トリムなどの自動車内装部品、フロントフェンダー、リアフェンダー、フューエルリッド、ドアパネル、シリンダーヘッドカバー、ドアミラーステイ、テールゲートパネル、ライセンスガーニッシュ、ルーフレール、エンジンマウントブラケット、リアガーニッシュ、リアスポイラー、トランクリッド、ロッカーモール、モール、ランプハウジング、フロントグリル、マッドガード、サイドバンパーなどの自動車外装部品、エアインテークマニホールド、インタークーラーインレット、エキゾーストパイプカバー、インナーブッシュ、ベアリングリテーナー、エンジンマウント、エンジンヘッドカバー、リゾネーター、及びスロットルボディなどの吸排気系部品、チェーンカバー、サーモスタットハウジング、アウトレットパイプ、ラジエータータンク、オイルネーター、及びデリバリーパイプなどのエンジン冷却水系部品、コネクタやワイヤーハーネスコネクタ、モーター部品、ランプソケット、センサー車載スイッチ、コンビネーションスイッチなどの自動車電装部品、SMT対応のコネクタ、ソケット、カードコネクタ、ジャック、電源部品、スイッチ、センサー、コンデンサー座板、リレー、抵抗器、ヒューズホルダー、コイルボビン、ICやLED対応ハウジング、リフレクタなどの電気、電子部品を好適に挙げることができる。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。特性評価は下記の方法に従って行った。
[ポリアミド樹脂の融点]
ポリアミド樹脂を約5mg採取し、窒素雰囲気下、セイコーインスツル製 ロボットDSC(示差走査熱量計)RDC220を用い、次の条件でポリアミド樹脂の融点を測定した。ポリアミド樹脂の融点+40℃に昇温して溶融状態とした後、20℃/分の降温速度で30℃まで降温し、これに続いて、30℃で3分間保持した後、20℃/分の昇温速度で融点+40℃まで昇温したときに観測される吸熱ピークの温度(融点)を求めた。
[ポリアミド樹脂の相対粘度]
ポリアミド樹脂濃度0.01g/mlの98%濃硫酸中、25℃でオストワルド式粘度計を用いて相対粘度(ηr)を測定した。
[ポリアミド樹脂組成物中の銅およびカリウム含有量]
各実施例および比較例により得られたペレットを80℃で12時間減圧乾燥した。そのペレットに濃硫酸を加えて加熱して湿式分解し、分解液を希釈した。その希釈液を原子吸光分析(検量線法)することにより、銅およびカリウム含有量を求めた。原子吸光分析計はPerkin Elmer製SIMAA6000を使用した。
[水酸基含有化合物の分子量]
各実施例および比較例により得られたペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、凍結粉砕してパウダー状とし、ジメチルスルホキシドで水酸基含有化合物の抽出を行い乾固した。得られた乾固品について、含有するアジピン酸とヘキサメチレンジアミンを取り除くため、乾固品10gに対してエタノール10Lを加え、10時間撹拌した。エタノールに不溶である水酸基含有化合物を取り出し、乾燥し分析用試料とした。水酸基含有化合物の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、GPCと略す)によって測定した。測定条件は下記の通りである。
装置:東ソー(株)製「HPLC8010」
カラム:Shodex KF802×2+KF803+KF804
溶離液:THF 1.0ml/分
[水酸基含有化合物の分岐度]
各実施例および比較例により得られたペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、凍結粉砕してパウダー状とし、ジメチルスルホキシドで水酸基含有化合物の抽出を行い乾固した。得られた乾固品について、含有するアジピン酸とヘキサメチレンジアミンを取り除くため、乾固品10gに対してエタノール10Lを加え、10時間撹拌した。エタノールに不溶である水酸基含有化合物を取り出し、乾燥し分析用試料とした。水酸基含有化合物の分岐度は、核磁気共鳴分光法(13C−NMR)により、活性メチレン基およびその反応に由来する第2、第3、第4炭素原子の固有のピークシフトの積分値を求め、下式(2)から算出した。
分岐度=(D+T)/(D+T+L) (2)
上式(2)中、Dはデンドリックユニットの数を表し、第4炭素原子に由来する。Lは線状ユニットの数の数を表し、第3炭素原子に由来する。Tは末端ユニットの数を表し、第2炭素原子に由来する。なお、測定条件は下記の通りである。
装置:日本電子製「LAMBDA300」(300MHz)
参照物質:テトラメチルシラン(0ppm)
測定溶媒:アセトンd6
[水酸基含有化合物の水酸基価]
水酸基含有化合物の水酸基価は、DIN53240,第2部に準拠して測定した。各実施例および比較例により得られたペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、凍結粉砕してパウダー状とし、ジメチルスルホキシドで水酸基含有化合物の抽出を行い乾固した。得られた乾固品について、含有するアジピン酸とヘキサメチレンジアミンを取り除くため、乾固品10gに対してエタノール10Lを加え、10時間撹拌した。エタノールに不溶である水酸基含有化合物を取り出し、乾燥し分析用試料とした。
250ml三角フラスコに、抽出した水酸基含有化合物を約0.5g採取し、重量を測定した。ついで、無水酢酸と無水ピリジンを1:10(質量比)に調整・混合した溶液20.00mlを採取し、前記三角フラスコに入れ、冷却器を取り付けて、20分間、撹拌しながら還流させた後、室温まで冷却した。更に、前記三角フラスコ内に冷却器を通じてアセトン20ml、蒸留水20mlを加えた。これにフェノールフタレイン指示薬を入れて、1.00N(規定)の水酸化ナトリウム水溶液により、滴定した。なお、別途測定したブランク(試料を含まない)の測定結果を差し引き、水酸基価(mgKOH/g)を算出した。
[滞留安定性]
各実施例および比較例により得たペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、(a)ポリアミド樹脂の濃度が0.01g/mlとなるよう98%濃硫酸中に溶解させ、(d)充填材をガラスフィルターを用いて除去し、25℃でオストワルド式粘度計を用いて相対粘度(ηr)を測定した。
各実施例および比較例により得たペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、ついでそのペレットを試験管に入れ、窒素雰囲気下、メタルバスを用いて(a)ポリアミド樹脂の融点+20℃で1時間加熱、溶融滞留させた。得られた滞留品を、80℃で12時間減圧乾燥した後、同様にして(d)充填材を除去し、相対粘度(ηr)を測定した。
滞留後のηr保持率([滞留後の相対粘度/滞留前の相対粘度]×100)を滞留安定性の目安として算出した。この値が大きいほど滞留安定性に優れるものである。
[耐熱老化性]
各実施例および比較例により得られたペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、射出成形機(住友重機社製SG75H−MIV)を用いて、シリンダー温度:(a)ポリアミド樹脂の融点+15℃、金型温度:80℃(実施例18は100℃、実施例19、21は130℃)の条件で射出成形することにより、厚さ3.2mmのASTM1号ダンベルを作製した。この試験片について、ASTMD638に従って引張試験機テンシロンUTA2.5T(オリエンテック社製)により、クロスヘッド速度10mm/分で引張試験を行った。3回測定を行い、その平均値を耐熱老化性試験処理前引張強度として算出した。
ついで、ASTM1号ダンベル試験片を、130℃、大気圧下のギアオーブンで1000時間熱処理(耐熱老化性試験処理)し、処理後の試験片について、同様にして引張試験を行い、3回の測定値の平均値を耐熱老化性試験処理後の引張強度として算出した。耐熱老化性試験処理前の引張強度に対する処理後の引張強度の比を、引張強度保持率として算出した。
[耐摩耗性]
各実施例および比較例により得られたペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、射出成形機(住友重機社製SG75H−MIV)を用いて、シリンダー温度:(a)ポリアミド樹脂の融点+15℃、金型温度:80℃(実施例18は100℃、実施例19、21は130℃)の条件で射出成形することにより、30mm×30mm×3mm厚の角板を得た。ORIENTEC製鈴木式摩擦・摩耗試験機にて下記条件で動摩擦係数を測定した。測定は5回行いその平均値を求めた。
<試験条件>
周速:10cm/秒
荷重:40kg/cm(0.4MPa)
相手材:S45Cリング(外径25.6mm、内径20.0mm)
潤滑:無潤滑
時間:24時間
[耐疲労特性]
各実施例および比較例により得られたペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、射出成形機(住友重機社製SG75H−MIV)を用いて、シリンダー温度:(a)ポリアミド樹脂の融点+15℃、金型温度:80℃(実施例18は100℃、実施例19、21は130℃)の条件で射出成形することにより、厚さ4mmのISOダンベル状試験片を作製した。この試験片について、JISK7119に従い、油圧サーボ式疲労試験機(島津社製TB−10B)を用いて、温度130℃、周波数30Hzの正弦波にて引張荷重を負荷し、1000万回(10回)荷重を負荷した破壊する応力を求めた。
[耐クリープ性]
各実施例および比較例により得られたペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、射出成形機(住友重機社製SG75H−MIV)を用いて、シリンダー温度:(a)ポリアミド樹脂の融点+15℃、金型温度:80℃(実施例18は100℃、実施例19、21は130℃)の条件で射出成形することにより、厚さ3.2mmのASTM1号ダンベルを作製した。この試験片を、ASTMD674に従って、6本掛けクリープ試験機CP6−L−10kN(オリエンテック製)にセットし、130℃、50MPa荷重にて300時間処理した後の歪み量を測定した。歪み量が小さいほど耐クリープ性に優れる。
[表面外観]
各実施例および比較例により得られたペレットを80℃で12時間減圧乾燥し、射出成形機(住友重機社製SG75H−MIV)を用いて、シリンダー温度:(a)ポリアミド樹脂の融点+15℃、金型温度:80℃(実施例18は100℃、実施例19、21は130℃)、射出/冷却時間=10/10秒、スクリュー回転数:150rpm、射出圧力100MPa、射出速度:100mm/秒の条件で、80mm×80mm×3mm厚の角板(フィルムゲート)を射出成形した。得られた角板は60℃の大気下で10時間熱処理し、処理後の角板表面の状態を目視観察し、次の基準により評価した。
○:成形品の色調は白色であり、かつ表面にブリード物は認められない。
△:成形品の色調がうっすら青白色または赤褐色であり、かつ表面にブリード物は認められない。
×1:成形品の色調が青白色または赤褐色であり、かつ表面にブリード物は認められない。
×2:成形品の色調は白色であり、かつ表面にブリード物が認められる。
本発明の実施例および比較例に用いた水酸基含有化合物の製造方法を以下に示す。
参考例1:(b−1)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、617.8g(1.70モル)のペンタエリスリトールペンタエトキシレートと、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸および0.92g(0.008モル)の96重量%濃硫酸を添加した。温度を140℃に上昇し、均一透明溶液を得た。このとき4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら4時間反応させた。その後、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸と0.14g(0.014モル)の96重量%濃硫酸を加え、4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら5時間反応させ、エステル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物を粉砕し、80℃で12時間真空乾燥した。重量平均分子量は2050であり、水酸基価は590mgKOH/g、分岐度は0.34であった。
参考例2:(b−2)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、312.5g(0.86モル)のペンタエリスリトールペンタエトキシレートと、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸および0.92g(0.008モル)の96重量%濃硫酸を添加した。温度を140℃に上昇し、均一透明溶液を得た。このとき4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら4時間反応させた。その後、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸と0.14g(0.014モル)の96重量%濃硫酸を加え、4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら5時間反応させ、エステル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物を粉砕し、80℃で12時間真空乾燥した。重量平均分子量は2250であり、水酸基価は580mgKOH/g、分岐度は0.20であった。
参考例3:(b−3)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、901.1g(2.48モル)のペンタエリスリトールペンタエトキシレートと、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸および0.92g(0.008モル)の96重量%濃硫酸を添加した。温度を140℃に上昇し、均一透明溶液を得た。このとき4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら4時間反応させた。その後、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸と0.14g(0.014モル)の96重量%濃硫酸を加え、4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら7時間反応させ、エステル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物を粉砕し、80℃で12時間真空乾燥した。重量平均分子量は1950であり、水酸基価は620mgKOH/g、分岐度は0.60であった。
参考例4:(b−4)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、617.8g(1.70モル)のペンタエリスリトールペンタエトキシレートと、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸および0.92g(0.008モル)の96重量%濃硫酸を添加した。温度を140℃に上昇し、均一透明溶液を得た。このとき4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら4時間反応させた。その後、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸と0.14g(0.014モル)の96重量%濃硫酸を加え、4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら5時間反応させ、エステル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物を80℃で12時間真空乾燥し、次いで、水酸基含有分岐状化合物112gを計量し、1.6g(0.015モル)の1−ヘキサノールを加え、窒素雰囲気下にて200℃で45分間付加反応させ、水酸基の一部を長鎖炭化水素基に変性した化合物を得た。重量平均分子量は2150であり、水酸基価は430mgKOH/g、分岐度は0.34であった。
参考例5:(b−5)
撹拌器、圧力計、真空接続、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、232.0g(1.57モル)の無水フタル酸と、270.0g(2.03モル)のジイソプロパノールアミンを加え、撹拌しながら70℃に昇温した。次いで、4000〜6666Paの減圧下で170℃に加熱し、水分を除去しつつ4.5時間反応させた。その後室温に冷却し、エステル結合とアミド結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。重量平均分子量は1950であり、水酸基価は505mgKOH/g、分岐度は0.38であった。
参考例6:(b−6)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、50.5g(0.14モル)のペンタエリスリトールペンタエトキシレートと、1.0g(0.004モル)の3フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体50重量%水溶液を室温下で加え、110℃に加熱した。これに、3−エチル−3−オキセタンメタノール450g(3.87モル)を、反応による発熱を制御しつつ、35分間かけて加えた。発熱が収まったところで、120℃に昇温し、2.5時間撹拌し、その後室温に冷却し、エ−テル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物の重量平均分子量は2620であり、水酸基価は810mgKOH/g、分岐度は0.29であった。
参考例7:(b−7)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、2000g(10.5モル)のトリイソプロパノールアミンと、13.5g(0.064モル)のジ亜リン酸ナトリウム50重量%水溶液を室温下で加え、230℃に加熱した。2時間反応させ、反応液中に生成された縮合物を、窒素ガス下で受け器で除去した。さらに0.05MPaで縮合物を除去し、さらに140℃に冷却し、0.01MPaで縮合物を除去した。その後室温に冷却し、アミノ基を含むエーテル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物の重量平均分子量は2400であり、水酸基価は850mgKOH/g、分岐度は0.42であった。
参考例8:(e−1)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、617.8g(1.70モル)のペンタエリスリトールペンタエトキシレートと、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸および0.92g(0.008モル)の96重量%濃硫酸を添加した。温度を140℃に上昇し、均一透明溶液を得た。このとき4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら4時間反応させた。その後、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸と0.14g(0.014モル)の96重量%濃硫酸を加え、4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら3.5時間反応させ、エステル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物を粉砕し、80℃で12時間真空乾燥した。重量平均分子量は1780であり、水酸基価は680mgKOH/g、分岐度は0.34であった。
参考例9:(e−2)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、617.8g(1.70モル)のペンタエリスリトールペンタエトキシレートと、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸および0.92g(0.008モル)の96重量%濃硫酸を添加した。温度を140℃に上昇し、均一透明溶液を得た。このとき4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら6時間反応させた。その後、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸と0.14g(0.014モル)の96重量%濃硫酸を加え、4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら6時間反応させ、エステル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物を粉砕し、80℃で12時間真空乾燥した。重量平均分子量は3050であり、水酸基価は504mgKOH/g、分岐度は0.34であった。
参考例10:(e−3)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、40.0g(0.11モル)のペンタエリスリトールペンタエトキシレートと、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸および0.92g(0.008モル)の96重量%濃硫酸を添加した。温度を140℃に上昇し、均一透明溶液を得た。このとき4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら3.5時間反応させた。その後、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸と0.14g(0.014モル)の96重量%濃硫酸を加え、4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら6時間反応させ、エステル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物を粉砕し、80℃で12時間真空乾燥した。重量平均分子量は2430であり、水酸基価は565mgKOH/g、分岐度は0.05であった。
参考例11:(e−4)
撹拌器、圧力計、冷却器および受け器が設けられた4つ口フラスコに、617.8g(1.70モル)のペンタエリスリトールペンタエトキシレートと、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸および0.92g(0.008モル)の96重量%濃硫酸を添加した。温度を140℃に上昇し、均一透明溶液を得た。このとき4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら4時間反応させた。その後、921.0g(6.84モル)の2,2−ジメチロールプロピオン酸と0.14g(0.014モル)の96重量%濃硫酸を加え、4000〜6666Paの減圧状態とし、撹拌しながら5時間反応させ、エステル結合を有する繰り返し構造単位からなる分岐構造を含む、水酸基含有化合物を得た。得られた水酸基含有化合物を80℃で12時間真空乾燥し、次いで、水酸基含有化合物112gを計量し、7.8g(0.073モル)の1−ヘキサノールを加え、窒素雰囲気下にて200℃で120分間付加反応させ、水酸基の一部を長鎖炭化水素基に変性した化合物を得た。重量平均分子量は2650であり、水酸基価は95mgKOH/g、分岐度は0.34であった。
参考例12:(e−5)
ジペンタエリスリトール(東京化成製)を用いた。分子量は254、水酸基価は1325mgKOH/gであった。
(b―1)〜(b−7)および(e−1)〜(e−5)の化合物の分析結果一覧を表1に示す。
Figure 2014148560
また、本実施例および比較例に用いた(a)ポリアミド樹脂、(c)銅化合物、(d)充填材は以下の通りである。
(a−1):融点260℃のナイロン66樹脂(東レ製“アミラン”(登録商標)CM3001−N)、ηr=2.78。
(a−2)ナイロン6T/66=65/35(重量比)
製造方法を以下に示す。ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸の等モル塩である6T塩と、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩である66塩を、重量比が65対35となるように配合した。全脂肪族ジアミンに対して0.6mol%のヘキサメチレンジアミンを過剰に添加した。さらに、これら原料の合計70重量部に対して、水30重量部を添加して混合した。これを、加圧容器に仕込んで密閉し、窒素置換した。加熱を開始して、缶内圧力が2.0MPaに到達した後、水分を系外へ放出させながら缶内圧力2.0MPa、缶内温度240℃で2時間保持した。その後、反応容器から内容物をクーリングベルト上に吐出し、これを100℃で24時間真空乾燥してポリアミド樹脂オリゴマーを得た。得られたポリアミド樹脂オリゴマーを粉砕、乾燥し、50Pa、240℃で固相重合し、ηr=2.35、融点312℃のナイロン6T/66=65/35を得た。
(a−3)ナイロン10T
製造方法を以下に示す。デカメチレンジアミンとテレフタル酸の等モル塩である10T塩と、デカメチレンジアミン全量に対して0.5mol%のデカメチレンジアミンを過剰に添加した。さらに、これら原料の合計70重量部に対して、水30重量部を添加して混合した。これを、加圧容器に仕込んで密閉し、窒素置換した。加熱を開始して、缶内圧力が2.0MPaに到達した後、水分を系外へ放出させながら缶内圧力2.0MPa、缶内温度240℃で2時間保持した。その後、反応容器から内容物をクーリングベルト上に吐出し、これを100℃で24時間真空乾燥してポリアミド樹脂オリゴマーを得た。得られたポリアミド樹脂オリゴマーを粉砕、乾燥し、50Pa、240℃で固相重合し、ηr=2.31、融点318℃のナイロン10Tを得た。
(a−4):融点225℃のナイロン6樹脂(東レ製“アミラン”(登録商標)CM1010)、ηr=2.70。
(a−5)ナイロン4T/6T=40/60(重量比)
製造方法を以下に示す。テトラメチレンジアミンとテレフタル酸の等モル塩である4T塩と、ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸の等モル塩である6T塩を、重量比が40対60となるように配合した。全脂肪族ジアミンに対して0.5mol%のテトラメチレンジアミンとヘキサメチレンジアミンをそれぞれ過剰に添加した。さらに、これら原料の合計70重量部に対して、水30重量部を添加して混合した。これを、加圧容器に仕込んで密閉し、窒素置換した。加熱を開始して、缶内圧力が2.0MPaに到達した後、水分を系外へ放出させながら缶内圧力2.0MPa、缶内温度240℃で2時間保持した。その後、反応容器から内容物をクーリングベルト上に吐出し、これを100℃で24時間真空乾燥してポリアミド樹脂オリゴマーを得た。得られたポリアミド樹脂オリゴマーを粉砕、乾燥し、50Pa、240℃で固相重合し、ηr=2.28、融点336℃のナイロン4T/6T=40/60を得た。
(c)銅化合物は以下に示す通り、銅化合物およびカリウム化合物を含むマスターバッチの形で用いた。
(c−1:CuI/KI(重量比)=0.14の割合で含むN66マスターバッチ)
ナイロン66(東レ製、“アミラン”(登録商標)CM3001−N)100重量部に対して、ヨウ化銅2.0重量部、ヨウ化カリウム40%水溶液35.7重量部の割合でドライブレンドした後、日本製鋼所社製TEX30型2軸押出機(L/D:45.5)で、シリンダー温度275℃、スクリュー回転数150rpmにて溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。その後80℃で一晩真空乾燥し、銅含有量0.57重量%のマスターバッチペレットを作製した。
(c−2:CuI/KI(重量比)=0.16の割合で含むN66マスターバッチ)
ヨウ化カリウム40%水溶液をナイロン66(東レ製、“アミラン”(登録商標)CM3001−N)100重量部に対して、ヨウ化銅2.0重量部、ヨウ化カリウム40%水溶液31.3重量部の割合でドライブレンドした後、日本製鋼所社製TEX30型2軸押出機(L/D:45.5)で、シリンダー温度275℃、スクリュー回転数150rpmにて溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。その後80℃で一晩真空乾燥し、銅含有量0.58重量%のマスターバッチペレットを作製した。
(c−3:CuI/KI(重量比)=0.23の割合で含むN66マスターバッチ)
ヨウ化カリウム40%水溶液をナイロン66(東レ製、“アミラン”(登録商標)CM3001−N)100重量部に対して、ヨウ化銅2.0重量部、ヨウ化カリウム40%水溶液21.7重量部の割合でドライブレンドした後、日本製鋼所社製TEX30型2軸押出機(L/D:45.5)で、シリンダー温度275℃、スクリュー回転数150rpmにて溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。その後80℃で一晩真空乾燥し、銅含有量0.60重量%のマスターバッチペレットを作製した。
(c−4:CuI/KI(重量比)=0.31の割合で含むN66マスターバッチ)
ナイロン66(東レ製、“アミラン”(登録商標)CM3001−N)100重量部に対して、ヨウ化銅2.0重量部、ヨウ化カリウム40%水溶液13.7重量部の割合でドライブレンドした後、日本製鋼所社製TEX30型2軸押出機(L/D:45.5)で、シリンダー温度275℃、スクリュー回転数150rpmにて溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。その後80℃で一晩真空乾燥し、銅含有量0.61重量%のマスターバッチペレットを作製した。
(d−1):円形断面ガラス繊維(日本電気硝子製T−275H、断面の直径10.5μm、表面処理剤:シラン系カップリング剤、繊維長3mm)
(実施例1〜15、実施例18〜21、比較例1〜8)
表2〜5に示すポリアミド樹脂および必要に応じて銅化合物をドライブレンドした後、シリンダー設定温度をポリアミド樹脂の融点+15℃、スクリュー回転数を200rpmに設定した日本製鉄所社製TEX30型2軸押出機(L/D=45)のメインフィーダーから2軸押出機に供給し、溶融混練した。このメインフィーダーはスクリューの全長を1.0としたときの上流側より見て0の位置、つまりスクリューセグメントの上流側の端部の位置に接続されている。続いて、表2〜5に示す水酸基含有化合物とガラス繊維をサイドフィーダーから2軸押出機に供給し、溶融混練した。このサイドフィーダーはスクリューの全長を1.0としたときの上流側より見て0.65の位置、つまりスクリュー長の1/2より下流側の位置に接続されている。2軸押出機のスクリュー構成は、水酸基含有化合物の供給位置の上流側にあるニーディングゾーンの合計長さをLn1、水酸基含有化合物の供給位置の下流側にあるニーディングゾーンの合計長さをLn2とした場合、Ln1/Lは0.14、Ln2/Lは0.07となるよう構成した。また、複数ヶ所のフルフライトゾーンに設置された樹脂圧力計が示す樹脂圧力のうち、最小となる樹脂圧力Pfminと、複数ヶ所のニーディングゾーンに設置された樹脂圧力計が示す樹脂圧力のうち、最大となる樹脂圧力Pkmaxとの差(Pkmax−Pfmin)は表2〜5に示すとおりであった。ダイから吐出されるガットを即座に水浴にて冷却し、ストランドカッターによりペレット化した。
(実施例16)
水酸基含有化合物をポリアミド樹脂および銅化合物とともにメインフィーダーから2軸押出機に供給したこと以外は、実施例11と同様にして、ポリアミド樹脂組成物のペレットを得た。PfminとPkmaxとの差(Pkmax−Pfmin)は表4に示すとおりであった。
(実施例17)
2軸押出機のスクリュー構成を、Ln1/Lが0.01であり、Ln2/Lが0.01となるよう変更した以外は実施例11と同様にして、ポリアミド樹脂組成物のペレットを得た。PfminとPkmaxとの差(Pkmax−Pfmin)は表4に示すとおりであった。
各実施例および比較例の評価結果を表2〜5に示す。
Figure 2014148560
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Figure 2014148560
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実施例1〜3は比較例1、2と比較して、水酸基含有化合物を好ましい含有量で含むため、滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観に優れる成形品を得ることができた。また実施例2は比較例3、4と比較して、好ましい分子量を有する水酸基含有化合物を用いたため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性に優れる成形品を得ることができた。実施例2、4、5は、比較例5と比較して、好ましい分岐度を有する水酸基含有化合物を用いたため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性に優れる成形品を得ることができた。とりわけ実施例2は、実施例4、5と比較しても、最も好ましい分岐度を有する水酸基含有化合物を用いたため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性により優れる成形品を得ることができた。実施例2、6は比較例6と比較して、好ましい水酸基価を有する水酸基含有化合物を用いたため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性により優れる成形品を得ることができた。とりわけ実施例2は実施例6よりも好ましい範囲の水酸基価を有する水酸基含有化合物を用いたため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性により優れる成形品を得ることができた。実施例10〜13は実施例2と比較して、銅化合物を併用して用いたため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性により優れる成形品を得ることができた。とりわけ実施例11、12は実施例10、13と比較して、組成物中の銅含有量/カリウム含有量の比が好ましい範囲であったため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性、表面外観により優れる成形品を得ることができた。実施例11は実施例14、15と比較して、組成物中の銅含有量が好ましい範囲であったため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性、表面外観により優れる成形品を得ることができた。実施例11は実施例16と比較して、水酸基およびカルボキシル基含有化合物を押出機内の好ましい位置から供給したため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性により優れる成形品を得ることができた。また実施例11は実施例17と比較して、押出機内のニーディングゾーンの割合を好ましい範囲に設定したため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性により優れる成形品を得ることができた。実施例7、18、19は実施例20、21と比較して、ポリアミドの樹脂の融点が好ましい範囲であったため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性により優れる成形品を得ることができた。とりわけ実施例19は実施例7、18と比較して、アミド基濃度が好ましい範囲のポリアミド樹脂を用いたため、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性により優れる成形品を得ることができた。比較例7は、分子量、分岐度および水酸基価が好ましくない範囲である水酸基含有化合物を用いたため、得られた成形品は滞留安定性、耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性、表面外観に劣るものであった。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、通常公知の射出成形、射出圧縮成形、圧縮成形、押出成形、ブロー成形、プレス成形などの任意の方法で成形することができ、各種成形品に加工し利用することができる。成形品としては、射出成形品、押出成形品、ブロー成形品などとして利用することができる。特に、本発明においては耐熱老化性、耐摩耗性、耐疲労特性、耐クリープ性および表面外観に優れる成形品を得ることができる点を活かし、自動車外装部品、自動車電装部品、自動車エンジン周辺部品、自動車アンダーフード部品、摺動部品などの自動車用途、筐体、LEDリフレクタやSMTコネクタなどの電気、電子部品用途などに加工することが有効である。

Claims (7)

  1. (a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、(b)分子量が1900〜2700であり、分岐度が0.10〜1.0であり、水酸基価が100〜890mgKOH/gである水酸基を有する化合物0.1〜10重量部を配合してなるポリアミド樹脂組成物。
  2. 前記(a)ポリアミド樹脂の融点が240〜330℃である請求項1記載のポリアミド樹脂組成物。
  3. 前記(b)水酸基を有する化合物の水酸基価が501〜890mgKOH/gである請求項1〜2のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
  4. (c)銅化合物をさらに配合してなり、原子吸光分光法で決定される組成物中の銅含有量が25〜200ppmである請求項1〜3のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
  5. (a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、(d)充填材1〜100重量部をさらに配合してなる請求項1〜4のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
  6. 少なくとも前記(a)ポリアミド樹脂、(b)水酸基を有する分岐状化合物を、複数のニーディングゾーンおよび複数のフルフライトゾーンを有する二軸押出機を使用して溶融混練するポリアミド樹脂組成物の製造方法であって、複数ヶ所のニーディングゾーンの樹脂圧力のうち、最大となる樹脂圧力Pkmax(MPa)、複数ヶ所のフルフライトゾーンの樹脂圧力のうち、最小となる樹脂圧力Pfmin(MPa)を、
    Pkmax≧Pfmin+0.3
    とする請求項1〜5いずれかに記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
  7. 請求項1〜5のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物を成形してなる成形品。
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