JPH02269764A - 芳香族ポリエーテルケトン系樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は優れた耐熱特性を有する芳香族ポリエーテルケ
トン系樹脂組成物に関する。

［従来の技術１ 芳香族ポリエーテルケトン樹脂は機械的、化学的および
熱的性質に優れたエンジニアリングプラスチックである
ことより、電気・電子機器１機械、自動車等の用途への
使用が期待されている６しかし最近の技術進歩に伴い、
芳香族ポリエーテルケトン樹脂が有する特性、特に耐熱
特性を一段と高めたものが要求されるようになったきた
。この為、芳香族ポリエーテルケトン樹脂に繊維状補強
材、特に炭素繊維を配合することにより機械強度を向上
させ耐熱性を改良する方法が実施されている。

炭素繊維はエポキシ樹脂をマトリックスとする炭素繊維
強化プラスチックに多く使用されているため、炭素繊維
の収束剤としては、エポキシ樹脂が使われている。しか
し、エポキシ樹脂収束剤は、エポキシ樹脂等の熱硬化性
樹脂がマトリックスである場合には有効であるが、芳香
族ポリエーテルケトン樹脂等の熱可塑性樹脂に対しては
接着性が悪いため１機械強度の良好な樹脂組成物が得ら
れない、このために、特開昭５３−１０６７５２号公報
に見られるごとく、熱可塑性樹脂に対してはポリアミド
樹脂を収束剤として用いることが試みられている。しか
し芳香族ポリエーテルケトン樹脂の成形には３７０℃以
上の高温が必要であるため、エポキシ樹脂、ポリアミド
樹脂にて収束した炭素繊維を使用した場合には、成形中
に収束剤が熱分解して、ボイドの生成、ウェルド部強度
の低下等の問題を生じていた。

また特開昭５６−１２０７３０号公報には芳香族ポリス
ルホン樹脂にて収束した炭素繊維の使用が開示されてお
り、ボイドの生成、ウェルド部強度の低下等の問題をな
くしているが、機械強度の向上が少なく、より一層の機
械強度向上が要求されている。更に芳香族ポリスルホン
樹脂にて収束された炭素繊維を使用した芳香族ポリエー
テルケトン樹脂組成物は、炭素繊維と芳香族ポリエーテ
ルケトン樹脂との界面に芳香族ポリスルホン樹脂が存在
するため、この樹脂組成物は芳香族ポリスルホン樹脂が
侵される薬液に浸漬した場合、機械強度が低下すること
が指摘されている。

さらにまた上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂に炭素繊
維を配合した場合機械強度は向上するが、マトリックス
のガラス転移温度を越えた温度範囲での強度低下は改善
されないという欠点があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、マトリックス自体の耐熱性を改良し、
高温時機械強度に優れた炭素繊維配合芳香族ポリエーテ
ルケトン系樹脂組成物を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは前記目的を達成するために種々検討した結
果、芳香族ポリエーテルケトン樹脂に特定量のポリエー
テルイミドを配合することにより得られる樹脂組成物を
マトリックスとして用いることが有効であることを見い
出し１本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は。

ｆａｔ下記（１）式で表される繰り返し単位を有する芳
香族ポリエーテルケトン９５〜６０重量％と、下記（２
）式で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミ
ド５〜４０重量％とからなる樹脂組成物の７５〜５５重
量％と、 （ｂｌ芳香族ポリスルホン樹脂で表面を被覆した後、３
００〜４００℃で加熱された炭素繊維の２５〜４５ｆｆ
ｉｆ１％とからなる芳香族ポリエーテルケトン系樹脂組
成物である。

本発明において用いられる芳香族ポリエーテルケトンは
下記（１）式で表される繰り返し単位を有する熱可塑性
結晶性樹脂である。

本発明においては、＾ＳＴＭ　Ｏ＋２３８に準じ、３８
０℃、２．１６ｋｇ荷償条件下でｄ（す定したメルトフ
ローインデックスか５〜５０ｇ／ｌ０ｍ１ｎ　、望まし
くは１０〜２５ｇ／１０ｍ１ｎの範囲内のポリエーテル
ケトンが好ましく用いられる。

市販されているものとして、英国インペリアル・ケミカ
ル・インダストリーズ社の「ピクトレックス　ポリエー
テルケトンＰＥＫ　２２０Ｐ　（商標）」があげられる
。

本発明において用いられるポリエーテルイミドは下記（
２）式で表される繰り返し単位を有する。市販されてい
るものとしては、米国ゼネラル・エレクトリック社製の
商品名「ウルテム」が広く知られており、例えば特開昭
５６−８２６号公報に記載された方法によって容易に製
造することができる。

本発明においては、３２０℃、　２．１６ｋｇ荷重条件
下で測定したメルトフローインデックスが０．３〜５ｇ
／１０ｍ１ｎ　、望ましくは０．５〜３　ｇ／１０ｍ１
ｎの範囲のポリエーテルイミドが好ましく用いられる。

芳香族ポリエーテルケトンとポリエーテルイミドの配合
割合は、芳香族ポリエーテルケトン９５〜７０重量％、
望ましくは９０〜７０重量％、ポリエーテルイミド５〜
３０重量％、望ましくは１０〜３０重量％が適当である
。芳香族ポリエーテルケトンが９５重量％を越え、ポリ
エーテルイミドが５重量％未満の場合には目的とする樹
脂組成物の高温での機械強度の向上効果が不十分であり
、また芳香族ポリエーテルケトンが７０重量％未満、ポ
リエーテルイミドが３０重量％を越えた場合には得られ
る樹脂組成物は、芳香族ポリエーテルケトンが有してい
る優れた化学的特性を失ってくる。

本発明において、収束剤として炭素繊維の表面を被覆す
るのに用いられる芳香族ポリスルホン樹脂は、アリーレ
ン結合、エーテル結合及びスルホン結合を結合単位とす
る線状重合体であり、例えば１次式のような繰り返し単
位からなるものが知られている。

（３）　−［−０舎ｓｏｉφ→ （５）　＋ｏ（■ｓｏ□（シ０舎０（）モＣＩ。

（７）＋　ｏ−＠ｒ−ｓｏ　、−＠）−ｏｇ（ｓ　）−
ｔ−０（）ＳＯ，ｉＳＯ，（）０（芹（９）千ｏ＋ｓｏ
、舎ｏ−＠７ｃｎ、知ＦＣＩ＋３ Ｃ１０゜ これらの芳香族ポリスルホン樹脂は１例えば特公昭４０
−１００６７号公報、特公昭４２−７７９９号公報、・
及び特公昭４１−６２７号公報等に記載された方法によ
って製造することができ、少なくともこれらの一種また
は二種以上の混合物が用いられる。市販されているもの
としては１式（３）で示される代表例として、英国イン
ペリアル・ケミカル・インダストリーズ社の［ピクトレ
ックス　ポリエーテルスルホン（商Ｐ４）」が挙げられ
５式（４）で示される代表例として、米国アモコ・ケミ
カル社のｒニーデル・ポリスルホン（商Ｐ４）」等があ
る。

また本発明で使用される炭素繊維はアクリル系、レーヨ
ン系、リグニン系、ピッチ系等が挙げられ、いずれも使
用される０本発明では繊維強度の最も高いアクリル系が
最も好ましく使用される。炭素繊維の形態は、チョップ
トストランド、ロービング、織物等いずれでも良い、こ
れらの炭素繊維は予めその表面を酸化処理してお（と更
に好ましい、これら炭素繊維への芳香族ポリスルホン樹
脂への被覆方法としては、芳香族ポリスルホン樹脂をジ
クロルメタン、クロロホルム、１．２ジクロルエタン、
１．１．１．２．２−テトラクロルエタン、ジメチルス
ルホオキシド、ノルマルメチルベンクン、メチルエチル
ケトン、１．１．２−トリクロルエタンなどの溶剤に溶
解した溶液に、炭素繊維を浸し、その後乾燥し溶剤を除
去して、芳香族ポリスルホン樹脂を被覆した炭素繊維を
得る。

通常、炭素繊維に対する芳香族ポリスルホン樹脂の被覆
量は炭素繊維１００重量部に対し０．１−１０市量部が
良く、０．１重量部以下では本発明の効果はえられず、
またＩＯ重量部以上波被覆せても１機械強度の向上は期
待できず意味がない。

以上のようにして芳香族ポリスルホン樹脂を被覆した炭
素繊維の熱処理は、空気中３００〜４００℃、特に好ま
しくは３４０〜３８０℃の温度下に曝すことにより行わ
れる。加熱処理時間は３〜２０時間、特に好ましくは５
〜１５時間である。

このようにして得られる芳香族ポリスルホン樹脂を被覆
した炭素繊維と芳香族ポリエーテルケトンとポリエーテ
ルイミドの樹脂組成物との混合には種々の手法が採用で
きる。例えば被覆、加熱処理した炭素繊維を３〜６ｍｍ
長さに切断し、これと芳香族ポリエーテルケトンとポリ
エーテルイミドの樹脂組成物を個々別々に溶融押出機に
供給して混合することもできるし、あらかじめヘンシェ
ルミキサー、スーパーミキサー、リボンブレンダーなど
の混合機で予備ブレンドした後、溶融押出機に供給する
こともできる。更に被層、加熱処理した炭素繊維ロービ
ングを直接溶融押出機に供給し、芳香族ポリエーテルケ
トンとポリエーテルイミドの樹脂組成物と混合すること
もできる。すなわち、炭素繊維、ポリエーテルケトン、
ポリエーテルイミドの３成分は最終的に本発明の組成比
になるのであればその混合順序、混合方法に制限は無い
。

本発明において芳香族ポリスルホン樹脂を被覆した炭素
繊維と芳香族ポリエーテルケトンとポリエーテルイミド
の樹脂組成物との配合割合は、炭素繊維２５〜４５重量
％、芳香族ポリエーテルケトンとポリエーテルイミドの
混合物７５〜５５重量％である。炭素繊維の電が２５重
量％未満の場合には、得られる樹脂組成物の機械強度が
低（好ましくない。また炭素繊維を４５重厘％越えて配
合した場合には、得られた樹脂組成物の均一な溶融混合
が難しくなり、溶融流動性も著しく低下して射出成形な
どの加工性を損なう結果となる。本発明の樹脂組成物に
は、必要に応じ、タルク、炭酸力ルシュウム、マイカ、
ガラスピーズ等の充填材、ガラス繊維、チタン酸カリ繊
維、アラミド繊維、セラミック質繊維等の繊維状補強材
、安定剤、着色剤を樹脂組成物の品質、性能を損なわな
い範囲で混和してもよい。

上記した本発明の改良された炭素繊維と芳香族ポリエー
テルケトンとポリエーテルイミドとの樹脂組成物は、射
出成形法、押出成形法、トランスファー成形法、圧縮成
形性等公知の成形法により所定の成形品に成形すること
ができる。

このようにして成形された本発明の樹脂組成物は、機械
強度、特に高温時の機械強度に優れているため、高温に
おいて高い機械強度を必要とされる機械部品、自動車部
品等に特に好適にもちいることができる。

［実施例〕 以下、実施例により本発明を説明する。

実施例１〜３ インペリアル・ケミカル・インダストリーズ社の「ピク
トレックス　ポリエーテルスルホンＰＥ５５００３Ｐ　
（商標）」を２０重量％、ジクロルメタン４０重量％、
１．１．２　トリクロルエタン４０重量％を使用してポ
リエーテルスルホン溶液を調製した。表面を酸処理した
アクリル系炭素繊維（東邦レーヨン社製、商品名ＨＴＡ
。以下の実施例、比較例において、炭素繊維は特記した
以外はこの製品を使用した）のロービングをポリエーテ
ルスルホン溶液に６０　Ｍ　／　ｌ（Ｒの速度で連続的
に浸漬し、乾燥し脱溶剤を行った後３ｎｕａ長さに切断
し、チョップトストランドとした。

このチョップトストランドをステンレス製のバットに入
れ、３７０℃に昇温した電気炉に入れ、空気雰囲気下で
１０時間加熱処理を行った。

このようにして得られた炭素繊維チョップトストランド
と、芳香族ポリエーテルケトン（ＰＥＫ＋としてインペ
リアル・ケミカル・インダストリーズ社％ＰＥＫ　２２
叶と、ポリエーテルイミド（ＰＥＩＩとしてゼネラル・
エレクトリック社製のウルテム１０００とを表−１に示
した割合でトライブレンドした後６５ｍｎ＋径押出機に
て押出温度３８０℃で溶融混練しながら押出す操作を行
って均一配合ベレットを得た。

次に上記の均一配合ペレットを日精樹脂工業社製８０Ｔ
ＯＮ　（型締力）の射出成形機を用い、シリンダー温度
３８０℃、金型温度１８０℃の温度条件下でＡＳＴＭ　
１号ダンベル試験片を成形した。室温下（２３℃）と、
高温下（１６５℃）で引張試験、曲げ試験を、それぞれ
ＡＳＴＭ−Ｄ６３８．　Ｄ７９０に準じ実施した。その
結果を表−１に示した。

比較例１ 実施例１においてマトリックス樹脂としてインペリアル
・ケミカル・インダストリーズ社製ＰＥＫ２２０Ｐだけ
を用いたほかは実施例１と同様の操作で炭素繊維配合Ｐ
ＥＫ　ＰＩ３脂の試験片を作成し、引張強度、曲げ強度
を測定しその結果を表−１に示した。

比較例２ 実施例１においてマトリックス樹脂としてゼネラル・エ
レクトリック社製のウルテムｌ０００だけを用いたほか
は実施例１と同様の操作で炭素繊維配合ＰＥＩ樹脂の試
験片を作成し、引張強度、曲げ強度を測定しその結果を
表−１に示した。

比較例３ 実施例１においてＰＥＫ　２２０Ｐとウルテム１０００
の配合比率を６０対４０（重量％）としたほかは実施例
１と同様の操作で炭素繊維配合ＰＥＩ　＄＃を脂の試験
片を作成し、引張強度、曲げ強度を測定しその結果を表
−１に示した。

実施例４ 実施例２において炭素繊維の添加量を４０重１％とじた
ほかは、実施例２と同様の操作で炭素繊維配合樹脂の試
験片を作成し、引張強度、曲げ強度を測定しその結果を
表−１に示した。

比較例４〜５ 実施例２において炭素繊維の添加量を２０重量％または
５０重量％としたほかは、実施例２と同様の操作で炭素
繊維配合樹脂の試験片を作成し、引張強度、曲げ強度を
測定しその結果を表−１に示した。

／ ／ ／ ／ ／ ［発明の効果１ 本発明の芳香族ポリエーテルケトン系樹脂組成物は、マ
トリックス自体の高温時耐熱性が改良された由に、これ
が炭素繊維による補強効果と相乗し、総合的に優れた耐
熱性を示す。

代 理 人 若 林 巾

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）下記（１）式で表される繰り返し単位を有する芳
   香族ポリエーテルケトン９５〜６０重量％と、下記（２
   ）式で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミ
   ド５〜４０重量％とからなる樹脂組成物の７５〜５５重
   量％と、 （１）▲数式、化学式、表等があります▼ （２）▲数式、化学式、表等があります▼ （ｂ）芳香族ポリスルホン樹脂で表面を被覆した後、３
   ００〜４００℃で加熱された炭素繊維の２５〜４５重量
   ％とからなる芳香族ポリエーテルケトン系樹脂組成物。