JP5926024B2 - Polyamide resin composition and method for producing polyamide resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、機械的特性、耐熱性が向上したポリアミド樹脂組成物及び該樹脂組成物の製造法に関するものである。 The present invention relates to a polyamide resin composition having improved mechanical properties and heat resistance, and a method for producing the resin composition.
ポリアミド樹脂をガラス繊維、炭素繊維などの無機充填剤で強化した樹脂組成物は広く知られている。しかしこれらの強化材は、多量に配合しないと機械的特性や耐熱性が改善しないという問題点や、比重が高いために、得られる樹脂組成物の質量が大きくなるという問題点があった。また、ポリアミドとの親和性に乏しいという面があった。 Resin compositions in which polyamide resin is reinforced with an inorganic filler such as glass fiber or carbon fiber are widely known. However, these reinforcing materials have a problem that mechanical properties and heat resistance are not improved unless they are blended in a large amount, and a problem that the mass of the resulting resin composition increases due to high specific gravity. In addition, there was a lack of affinity with polyamide.
また、強化材としてガラス繊維、炭素繊維等を用いて得られた樹脂組成物からなる成形体は、そりが大きくなるという問題点があった。 Moreover, the molded object which consists of a resin composition obtained using glass fiber, carbon fiber, etc. as a reinforcing material has a problem that warpage becomes large.
近年、樹脂材料の強化材としてセルロースが用いられている。セルロースには、樹木から得られるものや、稲、綿、ケナフ、麻などの非木材資源から得られるものや、微生物が生産するバクテリアセルロースなどがあり、セルロースは地球上に非常に多量に存在する。セルロースは機械的特性に優れており、これを樹脂中に含有させることにより、樹脂組成物の特性を向上させる効果が期待される。 In recent years, cellulose has been used as a reinforcing material for resin materials. Cellulose includes those obtained from trees, those obtained from non-wood resources such as rice, cotton, kenaf and hemp, and bacterial cellulose produced by microorganisms. Cellulose is present in large quantities on the earth. . Cellulose is excellent in mechanical properties. By containing this in the resin, an effect of improving the properties of the resin composition is expected.
熱可塑性樹脂中にセルロースを含有させる方法としては、樹脂とセルロースとを溶融混合する方法が一般的である。しかしながら、この方法ではセルロースが凝集した状態のまま樹脂中に混合され、セルロースが均一に分散された樹脂組成物を得ることはできない。このため、樹脂組成物の特性を十分に向上させることができない。 As a method for incorporating cellulose into the thermoplastic resin, a method of melt-mixing the resin and cellulose is common. However, in this method, it is impossible to obtain a resin composition in which cellulose is mixed in a resin in a state where the cellulose is aggregated and cellulose is uniformly dispersed. For this reason, the characteristic of a resin composition cannot fully be improved.
例えば、特許文献1には、熱可塑性プラスチック内にセルロースパルプ繊維を含む複合材が開示されており、熱可塑性プラスチックとしてポリアミド樹脂も記載されている。この発明においては、セルロースパルプ繊維をポリマー材料と混合しやすくするために、回転ナイフカッター等を用いて粒状とすることも記載されている。しかしながら、特許文献1には、粒状とすることにより繊維長が短くなると、セルロースパルプ繊維を添加することによる強化力は低下すると記載され、したがって、セルロースパルプ繊維の平均長は0.1〜6mmが好ましいことが記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a composite material including cellulose pulp fibers in a thermoplastic plastic, and a polyamide resin is also described as the thermoplastic plastic. In this invention, in order to make it easy to mix a cellulose pulp fiber with a polymer material, it is described that it is granulated using a rotary knife cutter or the like. However, Patent Document 1 describes that when the fiber length is shortened by making it granular, the reinforcing force by adding cellulose pulp fibers is reduced, and therefore the average length of cellulose pulp fibers is 0.1 to 6 mm. Preferred is described.
さらに、引用文献1記載の発明では、セルロースパルプ繊維を熱可塑性プラスチック中に多量に混合しており、実施例においてはセルロースパルプ繊維を30質量%もの多量に添加している。
そして、引用文献1記載の発明では、セルロースパルプ繊維をポリマー材料と混合する際には、セルロースパルプ繊維を乾燥させた後、溶融混合を行っている。
以上のことから、引用文献1記載の発明では、セルロースパルプ繊維の凝集の問題は解決されておらず、また、セルロースパルプ繊維の添加量が多量のため、射出成形時において230〜240℃の温度となると、セルロースの分解による着色の問題も生じていた。
Furthermore, in the invention described in the cited document 1, cellulose pulp fibers are mixed in a large amount in a thermoplastic plastic, and in the examples, cellulose pulp fibers are added in a large amount of 30% by mass.
And in invention of the cited reference 1, when mixing a cellulose pulp fiber with a polymer material, after making a cellulose pulp fiber dry, it melt-mixes.
From the above, in the invention described in Cited Document 1, the problem of aggregation of cellulose pulp fibers has not been solved, and since the amount of cellulose pulp fibers added is large, a temperature of 230 to 240 ° C. at the time of injection molding Then, the problem of coloring due to decomposition of cellulose also occurred.
また、特許文献2には、プラスチック100重量部にセルロース繊維0.01〜20重量部を含有する熱可塑性プラスチックが記載されている。そしてセルロース繊維は、ビスコース繊維であり、50μm〜5mmの繊維長さ又は1〜500μmの繊維直径を有するものが好ましいことが記載されている。特許文献2記載の発明においては、特許文献1記載の発明よりもセルロース繊維の含有量が少量ではあるが、セルロース繊維の繊維長や繊維直径は大きいものであり、また、セルロース繊維を含有させる方法として、溶融混合する方法が示されているのみである。
したがって、特許文献2記載の発明においても、上記したようなセルロース繊維の凝集の問題は解決されていなかった。
Patent Document 2 describes a thermoplastic plastic containing 0.01 to 20 parts by weight of cellulose fiber in 100 parts by weight of plastic. It is described that the cellulose fiber is a viscose fiber, and preferably has a fiber length of 50 μm to 5 mm or a fiber diameter of 1 to 500 μm. In the invention described in Patent Document 2, although the cellulose fiber content is smaller than that of the invention described in Patent Document 1, the fiber length and fiber diameter of the cellulose fiber are large, and a method of containing the cellulose fiber Only the method of melt mixing is shown.
Therefore, even in the invention described in Patent Document 2, the above-described problem of aggregation of cellulose fibers has not been solved.
また、特許文献3には繊維状のフィラーと薄片状無機質材料を含む複合体組成物が記載されている。また、複合体組成物には、他の構成成分として熱可塑性樹脂を含有していてもよいことが記載されている。
しかしながら、引用文献3記載の発明においては、繊維状のフィラーと薄片状無機質材料のみからなる複合体組成物の具体例しか示されておらず、熱可塑性樹脂を含有する場合の複合体組成物については製造方法、特性値ともに全く開示されていない。
Patent Document 3 describes a composite composition containing a fibrous filler and a flaky inorganic material. Further, it is described that the composite composition may contain a thermoplastic resin as another constituent component.
However, in the invention described in the cited document 3, only specific examples of the composite composition consisting only of the fibrous filler and the flaky inorganic material are shown, and the composite composition in the case of containing a thermoplastic resin is shown. Neither manufacturing method nor characteristic value is disclosed at all.
本発明は、上記の問題点を解決するものであり、ポリアミド樹脂中にセルロース繊維と層状珪酸塩が凝集することなく均一に分散され、機械的特性や耐熱性が向上したポリアミド樹脂組成物及び該樹脂組成物の製造法を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above problems, and the polyamide resin composition in which the cellulose fibers and the layered silicate are uniformly dispersed without aggregation in the polyamide resin, and the mechanical properties and heat resistance are improved. It aims at providing the manufacturing method of a resin composition.
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)ポリアミド樹脂100質量部に対して、セルロース繊維0.01〜50質量部と層状珪酸塩0.01〜100質量部とを含有し、層状珪酸塩が膨潤性フッ素雲母であることを特徴とするポリアミド樹脂組成物。
(2)セルロース繊維の平均繊維径が10μm以下である、(1)記載のポリアミド樹脂組成物。
(3)MD方向の線膨張係数(20〜150℃の領域での平均値を算出するもの)が45×10-6(1/℃)以下である、(1)又は(2)に記載のポリアミド樹脂組成物。
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物を製造するための方法であって、ポリアミド樹脂を構成するモノマーと、セルロース繊維の水分散液と層状珪酸塩とを混合し、重合反応を行うことを特徴とするポリアミド樹脂組成物の製造法。
(5)(1)〜(3)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物を製造するための方法であって、ポリアミド樹脂を構成するモノマーと、セルロース繊維の水分散液と層状珪酸塩を混合し、pKaが0〜6の酸を、ポリアミド樹脂を構成するモノマーに対して0.001〜5モル%存在させた状態で重合反応を行うことを特徴とするポリアミド樹脂組成物の製造法。
The inventors of the present invention have arrived at the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems. That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) 0.01-100 parts by mass of cellulose fibers and 0.01-100 parts by mass of layered silicate with respect to 100 parts by mass of polyamide resin , wherein the layered silicate is a swellable fluoromica A polyamide resin composition.
(2) The polyamide resin composition as described in (1) whose average fiber diameter of a cellulose fiber is 10 micrometers or less.
(3) The linear expansion coefficient in the MD direction (which calculates an average value in the region of 20 to 150 ° C.) is 45 × 10 −6 (1 / ° C.) or less, according to (1) or (2) Polyamide resin composition.
(4) A method for producing the polyamide resin composition according to any one of (1) to ( 3) , comprising a monomer constituting the polyamide resin, an aqueous dispersion of cellulose fibers, and a layered silicate. A method for producing a polyamide resin composition comprising mixing and conducting a polymerization reaction.
(5) A method for producing the polyamide resin composition according to any one of (1) to ( 3) , wherein a monomer constituting the polyamide resin, an aqueous dispersion of cellulose fibers, and a layered silicate are mixed. And a method for producing a polyamide resin composition, wherein the polymerization reaction is carried out in a state where 0.001 to 5 mol% of an acid having a pKa of 0 to 6 is present with respect to a monomer constituting the polyamide resin.
本発明のポリアミド樹脂組成物は、セルロース繊維と層状珪酸塩を含有し、樹脂組成物中に該セルロース繊維及び層状珪酸塩が凝集することなく均一に分散されているため、強度、弾性率、線膨張係数等の機械的特性や耐熱性が向上したものである。このため、本発明のポリアミド樹脂組成物は、射出成形、押出成形、発泡成形等の成形法により各種の成形体を得ることが可能となり、様々な用途に使用することが可能となる。
また、本発明のポリアミド樹脂組成物の製造法により、セルロース繊維および層状珪酸塩が凝集状態のままポリアミド樹脂中に含有されることがないため、セルロース繊維と層状珪酸塩が均一に分散された本発明のポリアミド樹脂組成物を得ることができる。このため、セルロース繊維と層状珪酸塩の含有量が比較的少量であっても、ポリアミド樹脂組成物の機械的特性や耐熱性を向上させることが可能となる。
The polyamide resin composition of the present invention contains cellulose fibers and layered silicate, and the cellulose fibers and layered silicate are uniformly dispersed in the resin composition without agglomeration. Mechanical properties such as expansion coefficient and heat resistance are improved. For this reason, the polyamide resin composition of the present invention can obtain various molded articles by molding methods such as injection molding, extrusion molding, and foam molding, and can be used for various applications.
In addition, since the cellulose fiber and the layered silicate are not contained in the polyamide resin in an aggregated state by the production method of the polyamide resin composition of the present invention, the cellulose fiber and the layered silicate are uniformly dispersed. The polyamide resin composition of the invention can be obtained. For this reason, it becomes possible to improve the mechanical characteristics and heat resistance of the polyamide resin composition even if the content of the cellulose fiber and the layered silicate is relatively small.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いるポリアミド樹脂は、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンとジカルボン酸とから形成されるアミド結合を有する重合体をいうものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polyamide resin used in the present invention refers to a polymer having an amide bond formed from an amino acid, lactam or diamine and a dicarboxylic acid.
このようなポリアミド樹脂を形成するモノマーの例として、アミノ酸としては、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が挙げられる。
ラクタムとしては、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどが挙げられる。
Examples of monomers that form such a polyamide resin include 6-aminocaproic acid, 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid, paraaminomethylbenzoic acid, and the like.
Examples of the lactam include ε-caprolactam and ω-laurolactam.
ジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナンメチレンジアミン、デカンメチレンジアミン、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、2,4−ジメチルオクタメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、1,3−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、3,8−ビス(アミノメチル)トリシクロデカン、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が挙げられる。 Examples of diamines include tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, nonane methylene diamine, decane methylene diamine, undecamethylene diamine, dodecane methylene diamine, 2,2,4- / 2,4,4-trimethylhexamethylene diamine, and 5-methyl. Nonamethylenediamine, 2,4-dimethyloctamethylenediamine, metaxylylenediamine, paraxylylenediamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethyl Cyclohexane, 3,8-bis (aminomethyl) tricyclodecane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, bis (3-methyl-4-aminocyclohexyl) methane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane, Bis (aminopropyl) Perazine, and an amino ethyl piperazine.
ジカルボン酸としてはアジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、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、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ジグリコール酸などが挙げられる。 Dicarboxylic acids include adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, 2-chloroterephthalic acid, 2-methylterephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, 5- Examples include sodium sulfoisophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, hexahydroisophthalic acid, and diglycolic acid.
より具体的には、本発明で用いるポリアミド樹脂としては、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、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)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン116)、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)、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロンTMHT)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリヘキサメチレンテレフタル/イソフタルアミド(ナイロン6T/6I)、ポリビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンPACM12)、ポリビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンジメチルPACM12)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、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)、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン11T)、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド(ナイロン11T(H))が挙げられ、これらの共重合体や混合物であってもよい。中でも特に好ましいポリアミド樹脂は、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、およびこれらの共重合体や混合物である。 More specifically, the polyamide resin used in the present invention includes polycaproamide (nylon 6), polytetramethylene adipamide (nylon 46), polyhexamethylene adipamide (nylon 66), polyhexamethylene sebaca. Mido (nylon 610), polyhexamethylene dodecane (nylon 612), polyundecane methylene adipamide (nylon 116), polyundecanamide (nylon 11), polydodecanamide (nylon 12), polytrimethylhexamethylene terephthalamide (Nylon TMHT), polyhexamethylene terephthalamide (nylon 6T), polyhexamethylene isophthalamide (nylon 6I), polyhexamethylene terephthalamide / isophthalamide (nylon 6T / 6I), polybis (4-aminocyclohexane) Syl) methane dodecamide (nylon PACM12), polybis (3-methyl-4-aminocyclohexyl) methane dodecamide (nylon dimethyl PACM12), polymetaxylylene adipamide (nylon MXD6), polynonamethylene terephthalamide (nylon 9T) , Polydecamethylene terephthalamide (nylon 10T), polyundecamethylene terephthalamide (nylon 11T), polyundecamethylene hexahydroterephthalamide (nylon 11T (H)), and these copolymers and mixtures. May be. Among them, particularly preferred polyamide resins are nylon 6, nylon 66, nylon 11, nylon 12, and copolymers and mixtures thereof.
次に、本発明におけるセルロース繊維について説明する。セルロース繊維としては、木材、稲、綿、麻、ケナフ、アバカ、バガスなどに由来するものの他にバクテリアセルロース、バロニアセルロース、ホヤセルロースなど生物由来のものも含まれる。また、再生セルロース、セルロース誘導体なども含まれる。 Next, the cellulose fiber in this invention is demonstrated. Cellulose fibers include those derived from wood, rice, cotton, hemp, kenaf, abaca, bagasse and the like, as well as those derived from organisms such as bacterial cellulose, valonia cellulose, and squirt cellulose. Also included are regenerated cellulose, cellulose derivatives and the like.
本発明のポリアミド樹脂組成物は、セルロース繊維を含有することによって、強度、線膨張係数等の機械的特性や耐熱性が向上したものとなる。樹脂組成物の機械的特性や耐熱性を十分に向上させるには、セルロース繊維を凝集させることなく、樹脂中に均一に分散させることが必要である。そのためにはポリアミド樹脂に対するセルロース繊維の分散性や、ポリアミド樹脂とセルロース繊維の親和性が重要である。また、セルロース繊維が有する水酸基などの性質をできるだけ発揮させるためには、セルロース繊維の表面積を増やすことが重要である。このため、できるだけ微細化されたセルロース繊維を使用することが好ましい。 By including cellulose fibers, the polyamide resin composition of the present invention is improved in mechanical properties such as strength and linear expansion coefficient and heat resistance. In order to sufficiently improve the mechanical properties and heat resistance of the resin composition, it is necessary to uniformly disperse the cellulose fibers in the resin without aggregating the cellulose fibers. For that purpose, the dispersibility of the cellulose fiber to the polyamide resin and the affinity between the polyamide resin and the cellulose fiber are important. Further, in order to make the cellulose fiber have properties such as hydroxyl groups as much as possible, it is important to increase the surface area of the cellulose fiber. For this reason, it is preferable to use cellulose fibers as fine as possible.
したがって、本発明においては、セルロース繊維として、平均繊維径が10μm以下のものを用いることが好ましく、中でも平均繊維径は500nm以下であることが好ましく、さらには、300nm以下であることが好ましく、より好ましくは100nm以下である。平均繊維径が10μmを超えるセルロース繊維では、セルロース繊維の表面積を増やすことができず、ポリアミド樹脂や、ポリアミド樹脂を形成するモノマーに対する分散性や親和性を向上させることが困難となる。平均繊維径の下限は特に限定するものではないが、セルロース繊維の生産性を考慮すると4nm以上とすることが好ましい。 Therefore, in the present invention, it is preferable to use a cellulose fiber having an average fiber diameter of 10 μm or less, among which the average fiber diameter is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less. Preferably it is 100 nm or less. Cellulose fibers having an average fiber diameter exceeding 10 μm cannot increase the surface area of the cellulose fibers, and it becomes difficult to improve the dispersibility and affinity for the polyamide resin and the monomers forming the polyamide resin. The lower limit of the average fiber diameter is not particularly limited, but is preferably 4 nm or more in consideration of the productivity of cellulose fibers.
このような平均繊維径が10μm以下のセルロース繊維(以下、セルロース繊維(A)と称することがある)としては、セルロース繊維を引き裂くことによってミクロフィブリル化したものが好ましい。ミクロフィブリル化する手段としては、ボールミル、石臼粉砕機、高圧ホモジナイザー、ミキサーなど各種粉砕装置を使用することができる。セルロース繊維としては、市販されているものとして、例えば、ダイセルファインケム社製の「セリッシュ」を用いることができる。 As such cellulose fibers having an average fiber diameter of 10 μm or less (hereinafter sometimes referred to as cellulose fibers (A)), those obtained by microfibrillation by tearing cellulose fibers are preferable. Various pulverizing apparatuses such as a ball mill, a stone mill, a high-pressure homogenizer, and a mixer can be used as means for microfibrillation. As a cellulose fiber, what is marketed can use "Serish" by Daicel Finechem, for example.
また、セルロース繊維(A)として、セルロース繊維を使用した繊維製品の製造工程において、屑糸として出されたセルロース繊維の集合体を使用することもできる。繊維製品の製造工程とは紡績時、織布時、不織布製造時、そのほか繊維製品の加工時などが挙げられる。これらのセルロース繊維の集合体は、セルロース繊維がこれらの工程を経た後に屑糸となったものであるため、セルロース繊維が微細化したものとなっている。 Moreover, the aggregate of the cellulose fiber taken out as a waste thread can also be used in the manufacturing process of the textiles using a cellulose fiber as a cellulose fiber (A). The production process of the textile product includes spinning, woven fabric, nonwoven fabric production, and other textile product processing. Since these cellulose fiber aggregates are scrap fibers after the cellulose fibers have undergone these steps, the cellulose fibers are refined.
また、セルロース繊維(A)として、バクテリアが産出するバクテリアセルロースを使用することもでき、例えば、アセトバクター族の酢酸菌を生産菌として産出されたものを使用することができる。植物のセルロースは、セルロースの分子鎖が収束したもので、非常に細いミクロフィブリルが束になって形成されているものであるのに対し、酢酸菌より産出されたセルロースはもともと幅20〜50nmのリボン状であり、植物のセルロースと比較すると極めて細い網目状を形成している。 Further, as the cellulose fiber (A), bacterial cellulose produced by bacteria can be used, and for example, those produced using an Acetobacter group acetic acid bacterium as a producing bacterium can be used. Plant cellulose is the one in which molecular chains of cellulose converge and is formed by bundling very thin microfibrils, whereas cellulose produced from acetic acid bacteria originally has a width of 20 to 50 nm. It is in the form of a ribbon, and forms an extremely fine network compared to plant cellulose.
本発明において、樹脂組成物中に含有されているセルロース繊維の平均繊維径の測定方法は以下のとおりである。凍結ウルトラミクロトームを用いて樹脂組成物(または樹脂組成物からなる成形体)から厚さ100nmの切片を採取し、OsO4(四酸化オスミウム)で切片染色を実施後、透過型電子顕微鏡(日本電子社製JEM−1230)を用いて観察を行う。電子顕微鏡画像からセルロース繊維(単繊維)の長手方向に対する垂直方向の長さを測定する。このとき、垂直方向の長さのうち最大のものを繊維径とする。同様にして10本のセルロース繊維(単繊維)の繊維径を測定し、10本の平均値を算出したものを平均繊維径とする。
なお、セルロース繊維の繊維径が大きいものについては、ミクロトームにて10μmの切片を切り出したものか、樹脂組成物(または樹脂組成物からなる成形体)をそのままの状態で、実体顕微鏡(OLYMPUS SZ−40)を用いて観察を行い、得られた画像から上記と同様にして繊維径を測定し、平均繊維径を求める。
In this invention, the measuring method of the average fiber diameter of the cellulose fiber contained in the resin composition is as follows. Using a frozen ultramicrotome, a 100 nm-thick section was collected from the resin composition (or a molded article made of the resin composition), stained with OsO 4 (osmium tetroxide), and then transmission electron microscope (JEOL). Observation is performed using JEM-1230). The length in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the cellulose fiber (single fiber) is measured from the electron microscope image. At this time, the maximum length in the vertical direction is taken as the fiber diameter. Similarly, the fiber diameter of 10 cellulose fibers (single fibers) is measured, and the average value of 10 fibers is calculated as the average fiber diameter.
In addition, about the thing with a large fiber diameter of a cellulose fiber, a stereomicroscope (OLYMPUS SZ-) which cut | disconnected the 10 micrometers section | slice with the microtome, or left the resin composition (or molded object which consists of resin compositions) as it is. 40), the fiber diameter is measured from the obtained image in the same manner as described above, and the average fiber diameter is obtained.
また、本発明における樹脂組成物中に含有されているセルロース繊維の長さは、上記のようにして平均繊維径を測定する際に求めることができ、電子顕微鏡画像におけるセルロース繊維(単繊維)の長手方向の長さをいう。そして、繊維径と同様に、10本のセルロース繊維(単繊維)の長さを測定し、10本の平均値を算出したものを平均繊維長とする。
本発明におけるセルロース繊維は、上記した平均繊維径と平均繊維長との比であるアスペクト比(平均繊維長/平均繊維径)が10以上であることが好ましく、中でも50以上、さらには100以上であることが好ましい。アスペクト比が10以上であることにより、ポリアミド樹脂組成物の機械的特性が向上しやすく、より強度が高く、線膨張係数が低いものとすることができる。
なお、本発明のポリアミド樹脂組成物は、後述するような本発明の製造法により得ることにより、セルロース繊維(A)がアスペクト比100以上のものであっても、樹脂中に均一に分散させることが可能となる。
Moreover, the length of the cellulose fiber contained in the resin composition in the present invention can be determined when measuring the average fiber diameter as described above, and the cellulose fiber (single fiber) in the electron microscope image can be obtained. The length in the longitudinal direction. Then, similarly to the fiber diameter, the length of 10 cellulose fibers (single fibers) is measured, and the average value of 10 is calculated as the average fiber length.
The cellulose fiber in the present invention preferably has an aspect ratio (average fiber length / average fiber diameter) which is a ratio of the above-described average fiber diameter and average fiber length of 10 or more, particularly 50 or more, more preferably 100 or more. Preferably there is. When the aspect ratio is 10 or more, the mechanical properties of the polyamide resin composition are easily improved, the strength is higher, and the linear expansion coefficient can be reduced.
The polyamide resin composition of the present invention can be uniformly dispersed in the resin even when the cellulose fiber (A) has an aspect ratio of 100 or more by being obtained by the production method of the present invention as described later. Is possible.
そして、本発明のポリアミド樹脂組成物中のセルロース繊維の含有量は、ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.01〜50質量部であることが必要であり、中でも0.05〜30質量部であることが好ましく、さらには0.1〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜10質量部である。セルロース繊維の含有量がポリアミド樹脂100質量部に対して0.01質量部未満である場合は、上記したようなセルロース繊維を含有する効果、すなわち機械的特性や耐熱性を向上する効果を奏することができない。
一方、セルロース繊維の含有量がポリアミド樹脂100質量部に対して50質量部を超える場合は、セルロース繊維を樹脂組成物中に含有させることが困難となったり、得られた樹脂組成物を射出成形等の成形時に高温で熱処理すると変色が生じることとなる。
And content of the cellulose fiber in the polyamide resin composition of this invention needs to be 0.01-50 mass parts with respect to 100 mass parts of polyamide resins, and 0.05-30 mass parts especially It is preferable that it is 0.1-20 mass parts, More preferably, it is 0.1-10 mass parts. When the content of the cellulose fiber is less than 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyamide resin, the effect of containing the cellulose fiber as described above, that is, the effect of improving mechanical properties and heat resistance is achieved. I can't.
On the other hand, when the content of the cellulose fiber exceeds 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyamide resin, it becomes difficult to contain the cellulose fiber in the resin composition, or the obtained resin composition is injection molded. If heat treatment is performed at a high temperature during molding, discoloration occurs.
本発明のポリアミド樹脂組成物を、後述するような本発明の製造法で得ることにより、セルロース繊維の含有量が少量であっても、それがポリアミド樹脂中に均一に分散されるので、ポリアミド樹脂組成物は、十分な機械的特性や耐熱性の向上効果が得られる。つまり、セルロース繊維の含有量が、ポリアミド樹脂100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲のものであっても、得られるポリアミド樹脂組成物は、強度が高く、線膨張係数が低く、機械的特性に優れるとともに耐熱性にも優れたものとなる。 By obtaining the polyamide resin composition of the present invention by the production method of the present invention as described later, even if the cellulose fiber content is small, it is uniformly dispersed in the polyamide resin. The composition can provide sufficient mechanical properties and an effect of improving heat resistance. That is, even if the cellulose fiber content is in the range of 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyamide resin, the obtained polyamide resin composition has high strength and low linear expansion coefficient. In addition to excellent mechanical properties, it also has excellent heat resistance.
次に、本発明における層状珪酸塩について説明する。本発明においては、層状珪酸塩をポリアミド樹脂中に含有することによって、強度、線膨張係数等の機械的特性や耐熱性が向上したものとなる。樹脂組成物の機械的特性や耐熱性を十分に向上させるには、層状珪酸塩を凝集させることなく、樹脂中に均一に分散させることが必要である。そのためにはポリアミド樹脂に対する層状珪酸塩の分散性や、ポリアミド樹脂と層状珪酸塩の親和性が重要である。 Next, the layered silicate in the present invention will be described. In the present invention, by including the layered silicate in the polyamide resin, mechanical properties such as strength and linear expansion coefficient and heat resistance are improved. In order to sufficiently improve the mechanical properties and heat resistance of the resin composition, it is necessary to uniformly disperse the layered silicate in the resin without aggregation. For this purpose, the dispersibility of the layered silicate with respect to the polyamide resin and the affinity between the polyamide resin and the layered silicate are important.
本発明で用いられる層状珪酸塩としては、天然品のスメクタイト、バーミキュライト、及び合成品の膨潤性フッ素雲母等が挙げられる。中でもポリアミド樹脂中への分散性や親和性に優れるため、膨潤性フッ素雲母が好ましい。
スメクタイトの例としては、モンモリロナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイトが挙げられる。膨潤性フッ素雲母の例としては、Na型フッ素四ケイ素雲母、Na型テニオライト、Li型テニオライト等が挙げられる。
Examples of the layered silicate used in the present invention include natural smectite, vermiculite, and synthetic swellable fluoromica. Of these, swellable fluorine mica is preferable because of its excellent dispersibility and affinity in the polyamide resin.
Examples of smectites include montmorillonite, beidellite, hectorite, and saponite. Examples of the swellable fluorine mica include Na-type fluorine tetrasilicon mica, Na-type teniolite, Li-type teniolite, and the like.
上記したような膨潤性フッ素雲母は次式で示される。
αMF・β(aMgF2 ・bMgO)・γSiO2
ここで、Mはナトリウム又はリチウムを表し、α、β、γ、a及びbは各々係数を表し、0.1≦α≦2、2≦β≦3.5、3≦γ≦4、0≦a≦1、0≦b≦1、a+b=1である。
The swellable fluorine mica as described above is represented by the following formula.
αMF · β (aMgF 2 · bMgO) · γSiO 2
Here, M represents sodium or lithium, α, β, γ, a and b each represents a coefficient, 0.1 ≦ α ≦ 2, 2 ≦ β ≦ 3.5, 3 ≦ γ ≦ 4, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1 and a + b = 1.
また、本発明における膨潤性フッ素雲母は、タルクを出発物質として用い、これにアルカリイオンをインターカレーションして得られたものであることが好ましい。この方法ではタルクに珪フッ化アルカリあるいはフッ化アルカリを混合し、磁性ルツボ内で700〜1200℃、短時間加熱処理することによって膨潤性フッ素雲母を得るものである。本発明で用いる膨潤性フッ素雲母は特にこの方法で製造されたものが好ましい。 The swellable fluoromica in the present invention is preferably obtained by using talc as a starting material and intercalating alkali ions therein. In this method, alkali silicofluoride or alkali fluoride is mixed with talc and heat-treated in a magnetic crucible at 700 to 1200 ° C. for a short time to obtain a swellable fluorine mica. The swellable fluoromica used in the present invention is particularly preferably produced by this method.
タルクと混合する珪フッ化アルカリあるいはフッ化アルカリの量は、混合物の10〜35質量%となるようにすることが好ましく、この範囲を外れると膨潤性フッ素雲母の生成率が低下する。 The amount of alkali silicofluoride or alkali fluoride to be mixed with talc is preferably 10 to 35% by mass of the mixture, and if it is out of this range, the production rate of swellable fluorine mica decreases.
膨潤性フッ素雲母を得るためには、珪フッ化アルカリあるいはフッ化アルカリのアルカリ金属は、ナトリウム又はリチウムとすることが好ましい。これらのアルカリ金属は単独で用いてもよいし併用してもよい。アルカリ金属のうち、カリウムの場合には膨潤性フッ素雲母が得られないので好ましくないが、ナトリウム又はリチウムと併用し、かつ限定された量であれば膨潤性を調節する目的で用いることも可能である。 In order to obtain the swellable fluorine mica, the alkali metal of alkali silicofluoride or alkali fluoride is preferably sodium or lithium. These alkali metals may be used alone or in combination. Among alkali metals, potassium is not preferred because swellable fluorinated mica cannot be obtained, but it can be used in combination with sodium or lithium, and for the purpose of adjusting swellability in a limited amount. is there.
本発明でいう膨潤性とは、フッ素雲母がアミノカルボン酸、ナイロン塩、水分子等の極性分子あるいは陽イオンを層間に吸収することにより、層間距離が拡がり、あるいはさらに膨潤へき開して、超微細粒子となる特性を意味し、前記の式で表されるフッ素雲母はこのような膨潤性を示すものである。 In the present invention, the swelling property means that the fluorine mica absorbs polar molecules or cations such as aminocarboxylic acid, nylon salt, water molecule, etc. between the layers, so that the distance between layers is increased, or further, the swelling is cleaved, resulting in ultrafineness. It means the property of forming particles, and the fluorine mica represented by the above formula exhibits such swelling properties.
また、膨潤性フッ素雲母は、ポリアミド樹脂中での分散性や親和性に優れることから、一辺が101μm以下、厚さが0.1μm以下で、X線粉末法で測定したC軸方向の層厚さが9〜20Åのものが好ましい。 In addition, since swellable fluoromica is excellent in dispersibility and affinity in polyamide resin, the side thickness is 101 μm or less, the thickness is 0.1 μm or less, and the layer thickness in the C-axis direction measured by the X-ray powder method Is preferably 9 to 20 mm.
そして、本発明のポリアミド樹脂組成物中の層状珪酸塩は、ポリアミド樹脂100質量部に対して、0.01〜100質量部含有されていることが必要であり、中でも0.1〜20質量部、さらには1〜10質量部含有されていることが好ましい。
ポリアミド樹脂100質量部に対する含有量が0.01質量部未満であると、機械的特性や耐熱性を向上させる効果を奏することができない。一方、ポリアミド樹脂100質量部に対する含有量が100質量部を超えると、層状珪酸塩を添加して重合することが困難となり、樹脂組成物を得ることができない。また、ポリアミド樹脂に溶融混練することにより得られたとしても、得られる樹脂組成物は靭性の低下が大きいものとなる。
And the layered silicate in the polyamide resin composition of this invention needs to contain 0.01-100 mass parts with respect to 100 mass parts of polyamide resins, and 0.1-20 mass parts especially Furthermore, it is preferable that 1-10 mass parts is contained.
When the content with respect to 100 parts by mass of the polyamide resin is less than 0.01 parts by mass, the effect of improving the mechanical properties and heat resistance cannot be achieved. On the other hand, when the content with respect to 100 parts by mass of the polyamide resin exceeds 100 parts by mass, it becomes difficult to add and polymerize the layered silicate, and a resin composition cannot be obtained. Moreover, even if it is obtained by melt-kneading with a polyamide resin, the resulting resin composition has a large decrease in toughness.
本発明のポリアミド樹脂組成物は、セルロース繊維と層状珪酸塩を特定量含有するものであるため、セルロース繊維と層状珪酸塩のそれぞれが奏する効果がさらに相まって、強度、線膨張係数等の機械的特性や耐熱性がより向上したものとなる。
そして、本発明のポリアミド樹脂組成物は、数平均分子量が1万〜10万であることが好ましい。数平均分子量が1万未満である場合には、樹脂組成物の機械的特性が低くなるので好ましくない。一方、数平均分子量が10万を超える場合には、樹脂組成物の成形性が急速に低下するので好ましくない。なお、数平均分子量は、示差屈折率検出器を備えたゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)装置を用い、ヘキサフルオロイソプロパノールを溶出液として40℃でPMMA換算にて求める値である。
Since the polyamide resin composition of the present invention contains a specific amount of cellulose fibers and layered silicate, the effects of each of the cellulose fibers and layered silicate are further combined with mechanical properties such as strength and linear expansion coefficient. And heat resistance is further improved.
The polyamide resin composition of the present invention preferably has a number average molecular weight of 10,000 to 100,000. When the number average molecular weight is less than 10,000, the mechanical properties of the resin composition are lowered, which is not preferable. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 100,000, the moldability of the resin composition is rapidly lowered, which is not preferable. The number average molecular weight is a value determined in terms of PMMA at 40 ° C. using hexafluoroisopropanol as an eluent using a gel permeation chromatography (GPC) apparatus equipped with a differential refractive index detector.
セルロース繊維は水との親和性が非常に高く、平均繊維径が小さいほど水に対して良好な分散状態を保つことができる。また、水を失うと水素結合により強固にセルロース繊維同士が凝集し、一旦凝集すると凝集前と同様の分散状態をとることが困難となる。特にセルロース繊維の平均繊維径が小さくなるほどこの傾向が顕著となる。
したがって、セルロース繊維は水を含んだ状態でポリアミド樹脂と複合化することが好ましい。
Cellulose fibers have a very high affinity with water, and the smaller the average fiber diameter, the better the dispersion state with respect to water. Further, when water is lost, cellulose fibers are strongly aggregated by hydrogen bonding, and once aggregated, it becomes difficult to achieve a dispersion state similar to that before aggregation. In particular, this tendency becomes more prominent as the average fiber diameter of the cellulose fibers decreases.
Therefore, the cellulose fiber is preferably combined with the polyamide resin in a state containing water.
また、ポリアミド樹脂を構成するモノマーと層状珪酸塩とを存在させた状態でモノマーを重合することにより、膨潤性フッ素雲母がポリアミド中に十分細かく分散し、本発明の効果が顕著に発現する。 Moreover, by polymerizing the monomer in the presence of the monomer constituting the polyamide resin and the layered silicate, the swellable fluorine mica is sufficiently finely dispersed in the polyamide, and the effects of the present invention are remarkably exhibited.
そこで、本発明のポリアミド樹脂組成物の製造法としては、ポリアミド樹脂を重合反応により得る際に、ポリアミド樹脂を構成するモノマーと、セルロース繊維の水分散液と層状珪酸塩とを混合し、重合反応を行う方法を採用することが好ましい。このような製造法により、セルロース繊維と層状珪酸塩が凝集することなく均一に分散したポリアミド樹脂組成物を得ることが可能となり、特に機械的特性と耐熱性が向上した樹脂組成物とすることができる。そして、セルロース繊維と層状珪酸塩の含有量が少量であっても、それが十分に分散された状態でポリアミド樹脂中に均一に分散されるので、ポリアミド樹脂組成物には、十分な機械的特性や耐熱性の向上効果が得られる。つまり、セルロース繊維と層状珪酸塩の含有量(合計量)が、ポリアミド樹脂100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲のものであっても、ポリアミド樹脂組成物は、強度、弾性率、線膨張係数等の機械的特性に優れるとともに耐熱性にも優れたものとなる。 Therefore, as a method for producing the polyamide resin composition of the present invention, when the polyamide resin is obtained by a polymerization reaction, a monomer constituting the polyamide resin, an aqueous dispersion of cellulose fibers, and a layered silicate are mixed, and a polymerization reaction is performed. It is preferable to adopt the method of performing. By such a production method, it becomes possible to obtain a polyamide resin composition in which cellulose fibers and layered silicate are uniformly dispersed without agglomeration. In particular, a resin composition having improved mechanical properties and heat resistance can be obtained. it can. And even if the content of cellulose fiber and layered silicate is small, since it is uniformly dispersed in the polyamide resin in a sufficiently dispersed state, the polyamide resin composition has sufficient mechanical properties. And heat resistance can be improved. That is, even if the content (total amount) of the cellulose fiber and the layered silicate is in the range of 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyamide resin, the polyamide resin composition is strong and elastic. In addition to excellent mechanical properties such as rate and linear expansion coefficient, it also has excellent heat resistance.
このため、本発明のポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂を構成するモノマーと、セルロース繊維の水分散液と層状珪酸塩とを混合し、重合反応を行うことにより得られたものであることが好ましい。 Therefore, the polyamide resin composition of the present invention is preferably obtained by mixing a monomer constituting the polyamide resin, an aqueous dispersion of cellulose fibers, and a layered silicate, and performing a polymerization reaction. .
また、本発明のポリアミド樹脂組成物が耐熱性に優れることを示す指標として、熱変形温度がある。本発明のポリアミド樹脂組成物は、荷重1.8MPa時の熱変形温度が150℃以上であることが好ましく、中でも155℃以上、さらには160℃以上であることが好ましい。荷重1.8MPa時の熱変形温度が150℃未満であると、十分な耐熱性を有しておらず、様々な用途に使用することが困難となる。 Moreover, there exists heat deformation temperature as a parameter | index which shows that the polyamide resin composition of this invention is excellent in heat resistance. The polyamide resin composition of the present invention preferably has a heat deformation temperature of 150 ° C. or higher at a load of 1.8 MPa, more preferably 155 ° C. or higher, and more preferably 160 ° C. or higher. When the heat distortion temperature at a load of 1.8 MPa is less than 150 ° C., the heat resistance is not sufficient and it is difficult to use for various applications.
本発明のポリアミド樹脂組成物は、荷重0.45MPa時の熱変形温度が200℃以上であることが好ましく、中でも202℃以上、さらには204℃以上であることが好ましい。荷重0.45MPa時の熱変形温度が200℃未満であると、十分な耐熱性を有しておらず、様々な用途に使用することが困難となる。 The polyamide resin composition of the present invention preferably has a heat distortion temperature of 200 ° C. or higher at a load of 0.45 MPa, more preferably 202 ° C. or higher, and more preferably 204 ° C. or higher. If the heat distortion temperature at a load of 0.45 MPa is less than 200 ° C., it does not have sufficient heat resistance and becomes difficult to use for various applications.
なお、本発明における熱変形温度は、後述する曲げ強度、曲げ弾性率を測定する際に作製する試験片と同様のものを用い、ASTM D648に基づいて測定するものである。このとき、荷重は1.8MPaと0.45MPaで測定する。 In addition, the thermal deformation temperature in this invention is measured based on ASTM D648 using the same thing as the test piece produced when measuring the bending strength and bending elastic modulus mentioned later. At this time, the load is measured at 1.8 MPa and 0.45 MPa.
本発明のポリアミド樹脂組成物は機械的特性にも優れる。機械的特性を示す指標として、線膨張係数や強度がある。 The polyamide resin composition of the present invention is also excellent in mechanical properties. As an index indicating mechanical properties, there are a linear expansion coefficient and strength.
本発明のポリアミド樹脂組成物は、MD方向における線膨張係数が、40×10−6(1/℃)以下であることが好ましく、中でも38×10−6(1/℃)以下であることが好ましく、さらには35×10−6(1/℃)以下であることが好ましい。MD方向における線膨張係数が、40×10−6(1/℃)を超えると、寸法安定性に劣るものとなりやすく、様々な用途に用いることが困難となる。 The polyamide resin composition of the present invention preferably has a coefficient of linear expansion in the MD direction of 40 × 10 −6 (1 / ° C.) or less, particularly 38 × 10 −6 (1 / ° C.) or less. More preferably, it is preferably 35 × 10 −6 (1 / ° C.) or less. When the linear expansion coefficient in the MD direction exceeds 40 × 10 −6 (1 / ° C.), the dimensional stability tends to be inferior and it is difficult to use for various applications.
なお、本発明における線膨張係数は、後述する曲げ強度、曲げ弾性率を測定する際に作製する試験片と同様のものを用い、JIS K7197に基づいて測定するものであり、20〜150℃の領域での平均値を算出する。また、成形時の樹脂の流れ方向をMD方向、流れと垂直な方向をTD方向とする。 In addition, the linear expansion coefficient in this invention is measured based on JIS K7197 using the thing similar to the test piece produced when measuring bending strength and bending elastic modulus mentioned later, and is 20-150 degreeC. The average value in the area is calculated. Further, the flow direction of the resin at the time of molding is defined as MD direction, and the direction perpendicular to the flow is defined as TD direction.
本発明のポリアミド樹脂組成物は、曲げ強度が150MPa以上であることが好ましく、中でも155MPa以上、さらには160MPa以上であることが好ましい。曲げ強度が150MPa未満であると、十分な強度を有しておらず、様々な用途に使用することが困難となる。 The polyamide resin composition of the present invention preferably has a bending strength of 150 MPa or more, more preferably 155 MPa or more, and more preferably 160 MPa or more. If the bending strength is less than 150 MPa, it does not have sufficient strength, and it becomes difficult to use it for various purposes.
さらに、本発明のポリアミド樹脂組成物は、曲げ弾性率が4.0GPa以上であることが好ましく、中でも4.5GPa以上であることが好ましく、さらには5.0GPa以上であることが好ましい。曲げ弾性率が4.0GPa未満であると、柔軟性に乏しく、剛性が強くなりすぎるため、曲げ強度が上記の範囲内のものであったとしても、汎用性に乏しく、実用上好ましくない。 Furthermore, the polyamide resin composition of the present invention preferably has a flexural modulus of 4.0 GPa or more, more preferably 4.5 GPa or more, and even more preferably 5.0 GPa or more. If the flexural modulus is less than 4.0 GPa, the flexibility is poor and the rigidity becomes too strong, so even if the bending strength is within the above range, the versatility is poor and it is not practically preferable.
なお、本発明における曲げ強度、曲げ弾性率は、以下のような射出成形条件によって得た試験片を用い、ASTM D790に基づき、23℃で測定を行うものである。
(射出成形条件)
ポリアミド樹脂組成物を、射出成形機(東芝機械社製、IS−80G型)を用い、ASTM規格の1/8インチ3点曲げ試験片用金型を用いて成形を行い、長さ×幅×厚さ=127mm(5インチ)×12.7mm(1/2インチ)×3.2mm(1/8インチ)の試験片を得る。
The bending strength and the flexural modulus in the present invention are measured at 23 ° C. based on ASTM D790 using a test piece obtained under the following injection molding conditions.
(Injection molding conditions)
The polyamide resin composition is molded by using an injection molding machine (IS-80G type, manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.) using an ASTM standard 1/8 inch three-point bending test piece mold, and length x width x A specimen having a thickness of 127 mm (5 inches) × 12.7 mm (1/2 inch) × 3.2 mm (1/8 inch) is obtained.
次に、本発明のポリアミド樹脂組成物の製造法について説明する。
本発明のポリアミド樹脂組成物の製造法は、ポリアミド樹脂を構成するモノマーと、セルロース繊維の水分散液と層状珪酸塩を混合し、重合反応を行うものである。そして、本発明の製造法におけるセルロース繊維の水分散液は、セルロース繊維を水に分散させたものであり、水分散液中のセルロース繊維の含有量は0.01〜50質量%とすることが好ましい。このような水分散液は、精製水とセルロース繊維とをミキサー等で攪拌することにより得ることができる。
Next, the manufacturing method of the polyamide resin composition of this invention is demonstrated.
In the method for producing a polyamide resin composition of the present invention, a monomer constituting the polyamide resin, an aqueous dispersion of cellulose fibers, and a layered silicate are mixed to perform a polymerization reaction. The aqueous dispersion of cellulose fibers in the production method of the present invention is obtained by dispersing cellulose fibers in water, and the content of cellulose fibers in the aqueous dispersion may be 0.01 to 50% by mass. preferable. Such an aqueous dispersion can be obtained by stirring purified water and cellulose fibers with a mixer or the like.
そして、セルロース繊維の水分散液と、ポリアミド樹脂を構成するモノマーと層状珪酸塩を混合し、ミキサー等で攪拌することにより均一な分散液とする。その後、分散液を加熱し、150〜270℃まで昇温させて攪拌することにより重合反応させる。このとき、分散液を加熱する際に徐々に水蒸気を排出することにより、水分散液中の水分を排出することができる。そして、重合反応終了後は、得られた樹脂組成物を払い出した後、切断してペレットとすることが好ましい。 And the aqueous dispersion of cellulose fiber, the monomer which comprises a polyamide resin, and layered silicate are mixed, and it is set as a uniform dispersion by stirring with a mixer etc. Thereafter, the dispersion is heated, and the temperature is raised to 150 to 270 ° C., followed by a polymerization reaction by stirring. At this time, water in the aqueous dispersion can be discharged by gradually discharging water vapor when the dispersion is heated. And after completion | finish of a polymerization reaction, after paying out the obtained resin composition, it is preferable to cut | disconnect and pelletize.
セルロース繊維としてバクテリアセルロースを用いる場合においては、セルロース繊維の水分散液として、バクテリアセルロースを精製水に浸して溶媒置換したものを使用してもよい。バクテリアセルロースの溶媒置換したものを用いる際には、溶媒置換後、所定の濃度に調整した後、層状珪酸塩およびポリアミド樹脂を構成するモノマーと混合し、上記と同様に重合反応を進行させることが好ましい。 When bacterial cellulose is used as the cellulose fiber, an aqueous dispersion of cellulose fiber that is obtained by immersing bacterial cellulose in purified water and replacing the solvent may be used. When using a solvent-substituted bacterial cellulose, after the solvent replacement, the concentration is adjusted to a predetermined level, and then mixed with the monomer constituting the layered silicate and the polyamide resin, and the polymerization reaction proceeds in the same manner as described above. preferable.
このように、本発明の製造法では、セルロース繊維を水分散液のまま重合反応に供することで、分散性が良好な状態で重合反応に供されることとなる。さらに、重合反応に供されたセルロース繊維は、重合反応中のモノマーや水との相互作用により、また上記のような温度条件で攪拌することにより、分散性が向上し、繊維同士が凝集することがなく、平均繊維径が小さいセルロース繊維が良好に分散した樹脂組成物を得ることが可能となる。このように、本発明の製造法によれば、セルロース繊維の分散性が向上するため、重合反応前に添加したセルロース繊維の平均繊維径よりも、重合反応終了後に樹脂組成物中に含有されているセルロース繊維のほうが、平均繊維径や繊維長が小さいものとなることもある。
また、本発明の製造法では、セルロース繊維を乾燥させる工程が不要となり、微細なセルロース繊維の飛散が生じる工程を経ずに製造が可能であるため、操業性よくポリアミド樹脂組成物を得ることが可能となる。またモノマーと層状珪酸塩とセルロースを均一に分散させる目的として水を有機溶媒に置換する必要がないため、ハンドリングに優れるとともに製造工程中において化学物質の排出を抑制することが可能となる。
Thus, in the manufacturing method of this invention, a cellulose fiber will be used for a polymerization reaction in a state with favorable dispersibility by using for a polymerization reaction with an aqueous dispersion. Furthermore, the cellulose fibers subjected to the polymerization reaction are improved in dispersibility by agitation with the monomer and water during the polymerization reaction and by stirring at the above temperature conditions, and the fibers aggregate. It is possible to obtain a resin composition in which cellulose fibers having a small average fiber diameter are well dispersed. As described above, according to the production method of the present invention, the dispersibility of the cellulose fiber is improved, so that it is contained in the resin composition after the completion of the polymerization reaction, rather than the average fiber diameter of the cellulose fiber added before the polymerization reaction. The cellulose fiber that is present may have a smaller average fiber diameter or fiber length.
Further, in the production method of the present invention, the step of drying the cellulose fiber is not necessary, and the production can be performed without the step of causing the scattering of fine cellulose fibers, so that the polyamide resin composition can be obtained with good operability. It becomes possible. In addition, since it is not necessary to replace water with an organic solvent for the purpose of uniformly dispersing the monomer, the layered silicate, and cellulose, it is possible to excel in handling and to suppress the discharge of chemical substances during the manufacturing process.
さらに、本発明の製造方法において、重合反応時に、ポリアミド樹脂を構成するモノマーと、セルロース繊維の水分散液と層状珪酸塩を混合し、pKaが0〜6の酸を、ポリアミド樹脂を構成するモノマーに対して0.001〜5モル%存在させた状態で重合反応を行うことが好ましい。これにより層状珪酸塩クレイに含まれるカチオンとモノマーとのイオン交換反応が行われ、ポリアミドへのナノ分散が促進されるという効果がある。
このとき、ポリアミドを構成するモノマーに層状珪酸塩と酸の水溶液(重合開始剤として用いる水に酸を溶解させて水溶液としたもの)を所定量添加し、通常のポリアミドの重合に準じた条件で重合すればよい。層状珪酸塩として膨潤性フッ素雲母を用いる場合は、膨潤化処理を前もって行う必要はなく、そのままモノマーに配合すればよい。重合時の圧力は、高圧にする必要がなく、制圧時の圧力は高くても10kg/cm2程度でよい。
Furthermore, in the production method of the present invention, during the polymerization reaction, a monomer constituting the polyamide resin, an aqueous dispersion of cellulose fibers and a layered silicate are mixed, and an acid having a pKa of 0 to 6 is used as a monomer constituting the polyamide resin. It is preferable to carry out the polymerization reaction in a state of 0.001 to 5 mol% based on the amount. Thereby, an ion exchange reaction between a cation and a monomer contained in the layered silicate clay is performed, and there is an effect that nano-dispersion in polyamide is promoted.
At this time, a predetermined amount of an aqueous solution of layered silicate and acid (dissolved in water used as a polymerization initiator to form an aqueous solution) is added to the monomer constituting the polyamide, under conditions according to the normal polymerization of polyamide. What is necessary is just to superpose | polymerize. When swellable fluoromica is used as the layered silicate, it is not necessary to carry out the swelling treatment in advance, and it may be added to the monomer as it is. The pressure at the time of polymerization does not need to be high, and the pressure at the time of suppression may be about 10 kg / cm 2 at the highest.
本発明で用いる酸は、pKaが0〜6の範囲のものである。pKaが6を超える酸ではプロトン放出量が少ないため上記の効果が乏しくなる。一方、pKaが0未満の酸では、連続生産時の重合釜の腐食等の問題があり、不適当である。pKaが0〜6の範囲の酸としては、無機酸でも有機酸であってもよく、具体的には、安息香酸、セバシン酸、ぎ酸、酢酸、亜硝酸、リン酸、亜リン酸等及びこれらの酸として作用する誘導体、例えばクロル酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等が挙げられる。 The acid used in the present invention has a pKa in the range of 0-6. An acid having a pKa of more than 6 has a small amount of proton emission, so that the above effect is poor. On the other hand, when the pKa is less than 0, there is a problem such as corrosion of the polymerization kettle during continuous production, which is inappropriate. The acid having a pKa in the range of 0 to 6 may be an inorganic acid or an organic acid. Specifically, benzoic acid, sebacic acid, formic acid, acetic acid, nitrous acid, phosphoric acid, phosphorous acid, etc. Derivatives acting as these acids such as chloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid and the like can be mentioned.
酸の添加量は、ナイロンモノマーに対して0.001〜5モル%であり、中でも0.1〜2.0モル%であることが好ましい。0.001モル%未満であると上記の効果が乏しくなる。一方、酸の添加量が5モル%を超えると高重合度のポリマーを得ることが困難となる。 The addition amount of the acid is 0.001 to 5 mol% with respect to the nylon monomer, and preferably 0.1 to 2.0 mol%. When the amount is less than 0.001 mol%, the above effect becomes poor. On the other hand, when the addition amount of the acid exceeds 5 mol%, it becomes difficult to obtain a polymer having a high degree of polymerization.
なお、添加する酸のモル量は、系全体の酸の当量とアミンの当量の差を添加する酸の価数で除して求められるものである。 The molar amount of the acid to be added is obtained by dividing the difference between the acid equivalent of the whole system and the amine equivalent by the valence of the acid to be added.
本発明のポリアミド樹脂組成物中には、その特性を大きく損なわない限りにおいて、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、耐候剤、可塑剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、耐衝撃剤、難燃剤、相溶化剤などが含有されていてもよい。 In the polyamide resin composition of the present invention, the pigment, heat stabilizer, antioxidant, weathering agent, plasticizer, lubricant, mold release agent, antistatic agent, impact agent, A flame retardant, a compatibilizing agent and the like may be contained.
また、本発明のポリアミド樹脂組成物中には、その特性を大きく損なわない限りにおいて、ポリアミド樹脂以外の他の重合体が含有されていてもよい。他の重合体としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)共重合体、液晶ポリマー、ポリアセタールなどが挙げられる。 Further, the polyamide resin composition of the present invention may contain a polymer other than the polyamide resin as long as the characteristics are not significantly impaired. Examples of other polymers include polyolefins, polyesters, polycarbonates, polystyrenes, polymethyl (meth) acrylates, poly (acrylonitrile-butadiene-styrene) copolymers, liquid crystal polymers, and polyacetals.
なお、本発明のポリアミド樹脂組成物は、射出成形、ブロー成形、押出成形、発泡成形等の成形方法により、各種成形体とすることができる。すなわち、射出成形してなる成形体、あるいは、押出し成形してなるフィルム、シート、および、これらフィルム、シートから加工してなる成形体、あるいは、ブロー成形してなる中空体、および、この中空体から加工してなる成形体、溶融紡糸して得られる繊維などとすることができる。 In addition, the polyamide resin composition of this invention can be made into various molded objects by molding methods, such as injection molding, blow molding, extrusion molding, and foam molding. That is, a molded body formed by injection molding, or a film or sheet formed by extrusion molding, a molded body processed from these films or sheets, or a hollow body formed by blow molding, and the hollow body A molded body processed from the above, a fiber obtained by melt spinning, and the like.
これらの成形体の具体例としては、パソコン筐体部品および筐体、携帯電話筐体部品および筐体、その他OA機器筐体部品、コネクター類等の電化製品用樹脂部品;バンパー、インストルメントパネル、コンソールボックス、ガーニッシュ、ドアトリム、天井、フロア、エンジン周りのパネル等の自動車用樹脂部品をはじめ、コンテナーや栽培容器等の農業資材や農業機械用樹脂部品;浮きや水産加工品容器等の水産業務用樹脂部品;皿、コップ、スプーン等の食器や食品容器;注射器や点滴容器等の医療用樹脂部品;ドレーン材、フェンス、収納箱、工事用配電盤等の住宅・土木・建築材用樹脂部品;花壇用レンガ、植木鉢等の緑化材用樹脂部品;クーラーボックス、団扇、玩具等のレジャー・雑貨用樹脂部品;ボールペン、定規、クリップ等の文房具用樹脂部品;繊維を製編織して得られる織編物や不織布等が挙げられる。 Specific examples of these molded products include personal computer casing parts and casings, mobile phone casing parts and casings, other office equipment casing parts, resin parts for electrical appliances such as connectors; bumpers, instrument panels, Resin parts for automobiles such as console boxes, garnishes, door trims, ceilings, floors, panels around engines, etc., agricultural materials such as containers and cultivation containers, and plastic parts for agricultural machinery; Resin parts; Tableware and food containers such as dishes, cups and spoons; Medical resin parts such as syringes and drip containers; Resin parts for drains, fences, storage boxes, construction switchboards, etc .; Resin parts for greening materials such as bricks and flower pots; Resin parts for leisure and miscellaneous goods such as cooler boxes, fan fans and toys; ballpoint pens, rulers, clicks Stationery resin component and the like; fibers knitting weaving to obtain woven or knitted fabric or nonwoven fabric, and the like.
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、実施例中の各種の特性値の測定法は以下のとおりである。
〔曲げ弾性率、曲げ強度〕
得られたポリアミド樹脂組成物(ペレット)を用い、前記の方法により測定した。
〔熱変形温度(HDT)〕
得られたポリアミド樹脂組成物(ペレット)を用い、前記の方法により測定した。
〔線膨張係数〕
得られたポリアミド樹脂組成物(ペレット)を用い、前記の方法により測定した。
〔セルロース繊維の平均繊維径〕
得られたポリアミド樹脂組成物中のセルロース繊維の平均繊維径は、前記の方法により測定し、算出した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, the measuring method of the various characteristic values in an Example is as follows.
[Bending modulus, bending strength]
Using the obtained polyamide resin composition (pellet), the measurement was performed by the method described above.
[Heat deformation temperature (HDT)]
Using the obtained polyamide resin composition (pellet), the measurement was performed by the method described above.
[Linear expansion coefficient]
Using the obtained polyamide resin composition (pellet), the measurement was performed by the method described above.
[Average fiber diameter of cellulose fibers]
The average fiber diameter of the cellulose fiber in the obtained polyamide resin composition was measured and calculated by the above method.
実施例1
セルロース繊維の水分散液として、セリッシュKY100G(ダイセルファインケム社製:平均繊維径が125nmのセルロース繊維が10質量%含有されたもの)を使用し、これに精製水を加えてミキサーで攪拌し、セルロース繊維の含有量が3質量%の水分散液を調整した。
また、層状珪酸塩としては、膨潤性フッ素雲母(コープケミカルケミカル社製:ME-100)を使用した。
セルロース繊維の水分散液170質量部と、ε−カプロラクタム254質量部と、層状珪酸塩(膨潤性フッ素雲母)2.5質量部と亜リン酸0.25質量部(ε−カプロラクタムに対して0.14モル%)とを、均一な溶液となるまでミキサーで攪拌、混合した。続いて、この混合溶液を攪拌しながら240℃に加熱し、徐々に水蒸気を放出しつつ、0kgf/cm2から7kgf/cm2の圧力まで昇圧した。そののち大気圧まで放圧し、240℃で1時間重合反応を行った。重合が終了した時点で得られた樹脂組成物を払い出し、これを切断してペレットとした。得られたペレットを95℃の熱水で処理し、精練を行い、乾燥させた。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、シリンダ温度260℃、金型温度80℃とした。
Example 1
As an aqueous dispersion of cellulose fibers, serisch KY100G (manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd .: containing 10% by mass of cellulose fibers having an average fiber diameter of 125 nm) was added to this, and purified water was added thereto, followed by stirring with a mixer. An aqueous dispersion having a fiber content of 3% by mass was prepared.
Further, as the layered silicate, swellable fluorine mica (manufactured by Corp Chemical Chemical Co., Ltd .: ME-100) was used.
170 parts by mass of an aqueous dispersion of cellulose fibers, 254 parts by mass of ε-caprolactam, 2.5 parts by mass of layered silicate (swelling fluoromica) and 0.25 parts by mass of phosphorous acid (0 with respect to ε-caprolactam .14 mol%) was stirred and mixed with a mixer until a uniform solution was obtained. Subsequently, the mixed solution was heated to 240 ° C. with stirring, while gradually releasing the water vapor to be boosted from 0 kgf / cm 2 to a pressure of 7 kgf / cm 2. Thereafter, the pressure was released to atmospheric pressure, and a polymerization reaction was carried out at 240 ° C. for 1 hour. When the polymerization was completed, the resin composition obtained was dispensed and cut into pellets. The obtained pellets were treated with hot water at 95 ° C., scoured and dried.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measuring the bending strength and the like were a cylinder temperature of 260 ° C. and a mold temperature of 80 ° C.
実施例2
膨潤性フッ素雲母の添加量を5.1質量部とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 2
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of the swellable fluorine mica was 5.1 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例3
膨潤性フッ素雲母の添加量を10.2質量部とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 3
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of swellable fluoromica added was 10.2 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例4
膨潤性フッ素雲母の添加量を2.5質量部、セルロース繊維の水分散液の添加量を425質量部とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 4
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of the swellable fluorine mica was 2.5 parts by mass and the addition amount of the aqueous dispersion of cellulose fibers was 425 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例5
膨潤性フッ素雲母の添加量を5.1質量部とした以外は、実施例4と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 5
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount of the swellable fluoromica added was 5.1 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例6
セルロース繊維の水分散液の添加量を850質量部とした以外は、実施例2と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 6
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of the cellulose fiber aqueous dispersion added was 850 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例7
セルロース繊維の水分散液の添加量を1700質量部とした以外は、実施例2と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 7
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of the cellulose fiber aqueous dispersion added was changed to 1700 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例8
膨潤性フッ素雲母の添加量を25.5質量部とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 8
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of the swellable fluoromica was 25.5 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例9
膨潤性フッ素雲母の添加量を51質量部とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 9
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the swellable fluorine mica added was 51 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例10
セルロース繊維として、セリッシュKY100G(ダイセルファインケム社製:平均繊維径が125nmのセルロース繊維が10質量%含有されたもの)を凍結乾燥後、粉砕処理を施し、粉末状セルロースとしたものを使用した。
ナイロン6(ユニチカ社製BRL 数平均分子量17000)100質量部に対して、得られた粉末状セルロース2質量部と層状珪酸塩〔膨潤性フッ素雲母(コープケミカルケミカル社製:ME-100)を使用した。〕1.0質量部をブレンドし、スクリュー径が30mm、平均溝深さが2.5mmの二軸押出機(池貝社製PCM−30)に供給し、バレル温度240℃、スクリュー回転数120rpm、滞留時間2.7分にて溶融混練した。溶融混練で得られた樹脂組成物を払い出し、これを切断してペレットとした。得られたペレットをそのまま成形し、各種物性測定を行った。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 10
As cellulose fibers, serisch KY100G (manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd .: containing 10% by mass of cellulose fibers having an average fiber diameter of 125 nm) was freeze-dried and then pulverized to obtain powdered cellulose.
For 100 parts by mass of nylon 6 (Unitika BRL number average molecular weight 17000), 2 parts by mass of the obtained powdery cellulose and layered silicate [swelling fluorinated mica (Coop Chemical Chemical Co., Ltd .: ME-100) are used. did. ] 1.0 parts by mass blended, supplied to a twin screw extruder (PCM-30 manufactured by Ikegai Co., Ltd.) having a screw diameter of 30 mm and an average groove depth of 2.5 mm, barrel temperature of 240 ° C., screw rotation speed of 120 rpm, Melt kneading was conducted at a residence time of 2.7 minutes. The resin composition obtained by melt kneading was dispensed and cut into pellets. The obtained pellets were molded as they were and various physical properties were measured.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例11
膨潤性フッ素雲母の添加量を2.0質量部とした以外は、実施例10と同様にして溶融混練を行い、ペレットを得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 11
Pellets were obtained by melt-kneading in the same manner as in Example 10 except that the amount of swellable fluorine mica added was 2.0 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
実施例12
膨潤性フッ素雲母の添加量を4.0質量部とした以外は、実施例10と同様にして溶融混練を行い、ペレットを得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Example 12
Pellets were obtained by melt-kneading in the same manner as in Example 10 except that the amount of the swellable fluorine mica added was 4.0 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
比較例1
層状珪酸塩、セルロース繊維の水分散液とも添加しなかった以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Comparative Example 1
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that neither the layered silicate nor the aqueous dispersion of cellulose fiber was added.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
比較例2
層状珪酸塩を添加せず、セルロース繊維の水分散液の含有量を85質量部とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Comparative Example 2
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the layered silicate was not added and the content of the aqueous dispersion of cellulose fibers was 85 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
比較例3
層状珪酸塩を添加せず、セルロース繊維の水分散液の含有量を170質量部とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Comparative Example 3
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the layered silicate was not added and the content of the aqueous dispersion of cellulose fibers was 170 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
比較例4
層状珪酸塩を添加せず、セルロース繊維の水分散液の含有量を340質量部とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Comparative Example 4
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the layered silicate was not added and the content of the aqueous dispersion of cellulose fibers was 340 parts by mass.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
比較例5
セルロース繊維の水分散液を添加しなかった以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Comparative Example 5
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of cellulose fiber was not added.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
比較例6
セルロース繊維の水分散液を添加しなかった以外は、実施例2と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Comparative Example 6
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that the aqueous dispersion of cellulose fiber was not added.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
比較例7
セルロース繊維の水分散液を添加しなかった以外は、実施例3と同様にしてポリアミド樹脂組成物を得た。
なお、曲げ強度等の測定に使用する試験片を得る際の射出成形条件は、実施例1と同様であった。
Comparative Example 7
A polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 3 except that the aqueous dispersion of cellulose fibers was not added.
The injection molding conditions for obtaining a test piece used for measurement of bending strength and the like were the same as in Example 1.
比較例8
セルロース繊維の水分散液の添加量を4250質量部、亜リン酸の添加量を4.25質量部(ε−カプロラクタムに対して0.14モル%)とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物の重合を試みたが、セルロースが凝集して攪拌が困難となり、白斑を目視で確認できるほどであり、重合ができなかった。
Comparative Example 8
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the addition amount of the aqueous dispersion of cellulose fiber was 4250 parts by mass and the addition amount of phosphorous acid was 4.25 parts by mass (0.14 mol% with respect to ε-caprolactam). Attempts were made to polymerize the polyamide resin composition, but the cellulose was agglomerated, making stirring difficult, and white spots could be visually confirmed, and polymerization was not possible.
比較例9
膨潤性フッ素雲母の添加量を267質量部とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド樹脂組成物の重合を試みたが、攪拌が困難となり、重合できなかった。
Comparative Example 9
Polymerization of the polyamide resin composition was attempted in the same manner as in Example 1 except that the amount of the swellable fluorine mica added was 267 parts by mass. However, stirring was difficult and polymerization was not possible.
実施例1〜12、比較例1〜9で得られたポリアミド樹脂組成物の特性値を測定した結果を表1に示す。 Table 1 shows the results of measuring the characteristic values of the polyamide resin compositions obtained in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 9.
表1から明らかなように、実施例1〜9で得られたポリアミド樹脂組成物は、セルロース繊維と層状珪酸塩の水分散液とポリアミド樹脂を構成するモノマーを混合し、重合反応を行うことにより得られたものであったため、ポリアミド樹脂中に微細なセルロース繊維と層状珪酸塩が凝集することなく均一に分散されたものであった。このため、実施例1〜9で得られたポリアミド樹脂組成物は、いずれも耐熱性に優れ、曲げ弾性率、曲げ強度が高く、さらに、MD方向の線膨張係数は低く、機械的特性に優れたものであった。特に線膨張係数についてはそれぞれを単独で加える場合より重合時に併用することによりさらに高い効果が見られた。
また、実施例10〜12で得られたポリアミド樹脂組成物は、セルロース繊維と層状珪酸塩が溶融混練によりポリアミド樹脂中に含有されたものであるため、実施例1〜9で得られたポリアミド樹脂組成物に比べて、耐熱性、線膨張係数、曲げ強度、曲げ弾性率ともに劣るものであった。しかしながら、セルロース繊維を含有しない比較例5〜7で得られたポリアミド樹脂組成物よりもこれら全ての性能において優れていた。
一方、比較例1で得られたポリアミド樹脂組成物は、セルロース繊維と層状珪酸塩の両者を含有しないものであったため、耐熱性、線膨張係数、曲げ強度、曲げ弾性率ともに劣るものであった。また、比較例2〜7で得られたポリアミド樹脂組成物は、セルロース繊維と層状珪酸塩のいずれか一方のみ含有するものであったため、両者を含有する実施例の樹脂組成物に比べて、耐熱性、線膨張係数、曲げ弾性率、曲げ強度のいずれにも劣るものであった。また、比較例8〜9では、セルロース繊維又は層状珪酸塩の添加量が多すぎたため、粘度上昇が著しく、攪拌困難となり重合できなかった。
As is clear from Table 1, the polyamide resin compositions obtained in Examples 1 to 9 were prepared by mixing a cellulose fiber, an aqueous dispersion of layered silicate, and a monomer constituting the polyamide resin, and performing a polymerization reaction. Since it was obtained, fine cellulose fibers and layered silicate were uniformly dispersed in the polyamide resin without agglomeration. For this reason, the polyamide resin compositions obtained in Examples 1 to 9 are all excellent in heat resistance, have high bending elastic modulus and bending strength, and have a low MD coefficient of linear expansion and excellent mechanical properties. It was. In particular, with respect to the linear expansion coefficient, a higher effect was observed when they were used together during polymerization than when each was added alone.
Moreover, since the polyamide resin composition obtained in Examples 10-12 is what the cellulose fiber and layered silicate were contained in the polyamide resin by melt-kneading, the polyamide resin obtained in Examples 1-9 Compared to the composition, the heat resistance, linear expansion coefficient, bending strength, and flexural modulus were all inferior. However, it was superior in all these performances to the polyamide resin compositions obtained in Comparative Examples 5 to 7 containing no cellulose fiber.
On the other hand, since the polyamide resin composition obtained in Comparative Example 1 did not contain both cellulose fibers and layered silicate, the heat resistance, linear expansion coefficient, bending strength, and bending elastic modulus were inferior. . Moreover, since the polyamide resin composition obtained in Comparative Examples 2 to 7 contained only one of cellulose fibers and layered silicate, it was more heat resistant than the resin compositions of Examples containing both. , Linear expansion coefficient, flexural modulus, and bending strength were all inferior. Moreover, in Comparative Examples 8-9, since there was too much addition amount of a cellulose fiber or a layered silicate, the viscosity raise remarkably, it became difficult to stir and it was not able to superpose | polymerize.
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