JPH0649362A

JPH0649362A - 樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0649362A
Application number: JP20553292A
Authority: JP
Inventors: Takao Iwata; 孝夫岩田; Masami Matsuoka; 正己松岡
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1994-02-22

Abstract

(57)【要約】【目的】成形性に優れ、機械的物性に優れたポリフェ
ニレンスルフィド樹脂樹脂組成物を提供する。【構成】（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂５０〜
９０重量％、（Ｂ）表面をアミノシラン，エポキシシラ
ンから選ばれる少なくとも１種のシランカップリング剤
の溶液で処理した、繊維径０．０５〜１μｍ，アスペク
ト比１〜２，０００の炭素繊維５０〜１０重量％からな
るポリフェニレンスルフィド樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリフェニレンスルフィ
ド樹脂組成物に関し、更に詳しくは、成形性，機械的物
性に優れ、耐熱性を有すると共に、ソリが小さいポリフ
ェニレンスルフィド樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にポリフェニレンスルフィド樹脂
（以下ＰＰＳ樹脂と略すことがある）は、耐熱性，耐薬
品性，難燃性，電気特性等に優れており、自動車部品，
電気・電子部品など種々の成形部品の素材として幅広く
利用されている。ところで、ＰＰＳ樹脂は耐衝撃性の点
で劣ることが知られており、これを改良すべく例えば特
公昭６３−６３５９１号公報，同６３−６３５９０号公
報に記される様に、ガラス繊維や炭素繊維等の強化材、
又はガラスビーズ，マイカ，炭酸カルシウム等を充填材
として、単独又は併用して配合させる事が提案されてい
る。この場合、使用される炭素繊維はポリアクリロニト
リル系，ピッチ系等通常の炭素繊維で、繊維径も太くか
つ長いものである。しかしながら、これらの強化材，充
填材の配合物を用い成形品を得ようとすると、成形品の
反り，収縮の異方性が生じる。そこでこれを改良すべく
特願平２−２１３７０４号等には特定の炭素繊維を配合
する事が提案されているが、この場合、充分な補強効果
が得られず、流動性も低下し、その改良が必要となって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はＰＰＳ樹脂の
本来の特性を損なうこと無く、成形品の反り，収縮の異
方性が小さく、充分な補強効果がある流動性の改良され
た樹脂組成物を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は種々検討した
結果、表面をアミノシラン，エポキシシランから選ばれ
る少なくとも１種のシランカップリング剤の溶液で処理
した特定の炭素繊維を、所定割合でＰＰＳ樹脂に配合す
ることにより、前記課題を解決出来ることを見いだし
た。本発明はかかる知見に基いて完成したものである。

【０００５】すなわち本発明は、（Ａ）ＰＰＳ樹脂５０
〜９０重量％及び（Ｂ）表面をアミノシラン，エポキシ
シランから選ばれる少なくとも１種のシランカップリン
グ剤の溶液で処理した繊維径０．０５〜１μｍ，アスペ
クト比１〜２，０００の炭素繊維５０〜１０重量％から
なるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物により上記課
題を解決したものである。

【０００６】本発明で使用される（Ａ）ＰＰＳ樹脂は、
特に制限はなく、得られる組成物の要求特性や用途に応
じて各種の物を用いる事ができる。分子量については一
般に１０，０００〜４０，０００の範囲、好ましくは１
５，０００〜２５，０００の範囲である。また、このＰ
ＰＳ樹脂には、単独重合は勿論のこと、５０重量％未満
の範囲で他の単量体を重合させた共重合体を用いる事も
できる。この共重合体に使用しうる他の単量体の構造単
位としては

【化１】等がある。

【０００７】次に本発明に於て使用される（Ｂ）炭素繊
維は、繊維径０．０５〜１μｍ、好ましくは０．１〜
０．５μｍ（特に好ましくは０．２〜０．３μｍ）、ア
スペクト比１〜２，０００、好ましくは５〜２００のも
のであれば、特に制限はなく様々な手法により製造した
ものを充当することができる。しかし、その中で所謂気
相成長法にて製造したものが特に好適に使用される。こ
の気相成長法によれば、例えば、炭化水素類と特定の有
機金属化合物触媒との混合液を、必要に応じてキャリア
ガスと共に、加熱滞域に導入して炭化水素類を熱分解
し、触媒上で反応させることにより製造した炭素繊維
を、不活性ガス雰囲気下で加熱焼成処理して得られる。
この製造法は既に公知の方法であり、例えば特開昭５０
−６４５２７号広報、同６０−５４９９８号広報、同６
３−９２７２６号広報等に開示されている。

【０００８】なお、本発明に用いる炭素繊維は、従来の
炭素繊維よりも直径が小さく、三次元的なからみ合いが
あるために、樹脂組成物の異方性が小さい。繊維径０．
０５μｍ未満、或いはアスペクト比が１未満の場合は、
充分な補強効果が得られず、一方、繊維径が１μｍより
も大きい場合、或いはアスペクト比が２０００を越える
場合では、成形性が悪く、しかも寸法変化，異方性が大
きくなり好ましくない。特に、気相成長法にて形成され
た炭素繊維が好ましい。

【０００９】本発明の特色は、樹脂組成物との複合化に
先立ち、炭素繊維をアミノシラン，エポキシシランから
選ばれる少なくとも１種のシランカップリング剤溶液で
処理してから用いることにより、炭素繊維複合材料とし
て満足すべき強度が得られるものであり、未処理の炭素
繊維をそのまま用いたのでは、複合材料としての充分な
強度は発揮されない。

【００１０】本発明に用いられるシランカップリング剤
としては、下記の化合物が挙げられる。アミノシランと
して、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン，γ−
（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラ
ン，γ−アミノプロピルトリメトキシシラン，γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン等、エポキシシランとし
てはγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン，γ
−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン，β−
（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシラン等である。

【００１１】炭素繊維をシランカップリング剤で処理す
る方法としては、通常用いられているいずれの処理方法
でもよいが、シランカップリング剤の低濃度溶液による
処理が好ましい。この場合、溶液中のシランカップリン
グ剤の濃度が高いと炭素繊維の集束が強くなり過ぎて均
一な複合材料が得られなくなり、複合材としての強度が
低下してしまうので、低濃度溶液を用いることが重要で
ある。溶液濃度は０．００１〜２．０重量％が好まし
く、特に０．０１〜１．０重量％が好ましい。

【００１２】本発明に用いられるシランカップリング剤
の低濃度溶液の溶媒としては、シランカップリング剤を
溶解し、かつシランカップリング剤に対して実質的に不
活性な溶媒であれば、いかなる溶媒でも良いが、処理後
の乾燥工程を考えた場合、高沸点の有機溶媒は好ましく
ない。シランカップリング剤としてアミノシラン系のカ
ップリング剤を用いる場合の溶媒としては、エチルアル
コール等の低級アルコール，低級アルコールと水の混合
溶媒，酢酸等の酸成分を含有する水／アルコール混合溶
媒等が特に好ましい。

【００１３】これらシランカップリング剤溶液で処理さ
れた炭素繊維は風乾及び／又は加熱処理により溶剤等の
揮発成分を除去した後、ＰＰＳ樹脂と複合化される。

【００１４】本発明の樹脂組成物中の（Ｂ）表面をアミ
ノシラン，エポキシシランから選ばれる少なくとも１種
のシランカップリング剤の溶液で処理した特定の炭素繊
維は５０〜１０重量％を配合してなるものであるが、好
ましくは４０〜１５重量％の割合で配合するものであ
る。ここで、（Ｂ）炭素繊維が１０重量％未満では、充
分な補強効果を与えることができず、一方、５０重量％
を越えると流動性が悪く、成形困難となり好ましくな
い。

【００１５】本発明の樹脂組成物は、上述の（Ａ）
（Ｂ）二成分を所定の割合で配合してなるものである
が、さらに必要に応じて、一般に高分子加工業界で用い
られる添加剤を適宜配合することができる。添加剤の例
としては、金属を含む無機物質や各種可塑剤，着色剤，
酸化防止剤，紫外線吸収剤，核剤等が挙げられる。ま
た、本発明の炭素繊維と共に、本発明の組成物中、１〜
４０重量％のガラスビーズ，ガラスパウダー，ガラス繊
維，ガラスフレーク，マイカ，ワラストナイト，ケイ酸
塩，二硫化モリブデン，黒鉛，グラファイト等の無機充
填剤を併用することができる。

【００１６】上記（Ａ）ＰＰＳ樹脂，（Ｂ）表面をアミ
ノシラン，エポキシシランから選ばれる少なくとも１種
のシランカップリング剤の溶液で処理した特定の炭素繊
維，さらに必要に応じて用いられる各種の添加剤の混合
は、種々の手法で行う事が出来るが、一般には通常用い
られている混合機、例えばヘンシェルミキサー，タンブ
ラー，リボンブレンダー等で行われる。混練機として
は、一般に単軸または二軸の押出機が用いられ、このよ
うな押出機によりペレットが製造される。このペレット
を、圧縮成形，射出成形，押し出し成形等により任意の
形状に成形して所望の樹脂成形品とすればよい。

【００１７】

【実施例】次に、実施例及び比較例により本発明をさら
に具体的に説明する。実施例及び比較例において、曲げ
強度，曲げ弾性率はＡＳＴＭＤ７９０に準拠して測定
した。また、流動性の評価はＳｈｉｍａｄｚｕＦｌｏ
ｗｔｅｓｔｅｒＣＦＴ−５００［島津製作所（株）］
により、シリンダー温度３２０℃，荷重５０Ｋｇ，ノズ
ルのｌ／ｄ＝１０ｍｍ／１ｍｍ，滞留時間６分で測定し
た。尚、実験に使用した二軸同方向押出機は、池貝鉄工
（株）製のＰＣＭ−３０を用いた。また、射出成形は、
住友重工（株）製ＳＹＣＡＰ７５ｔ射出成形機を用いて
行い、その射出条件は、金型温度１５０℃，シリンダー
温度３２０℃，冷却時間１５秒であった。

【００１８】実施例１繊維径０．２〜０．３μｍ，アスペクト比１５〜３０の
気相法炭素繊維１．５ｋｇに蒸留水２．３５リットルと
１５ｇのγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
（日本ユニカー（株）製Ａ−１８７）を加えてレディゲ
ミキサーで造粒後、流動乾燥機にて１２０℃で乾燥し、
含水率０．５％以下の造粒物１ｋｇを得た。これとＰＰ
Ｓ樹脂（トープレン（株）製Ｔ−４）を１０／９０の重
量比で配合し、ヘンシェルミキサーで５分間，８００ｒ
ｐｍにて混合し、更に二軸同方向押出機を用い、３２０
℃で混練してペレット化した。このペレットを射出成形
して得られた試験片の各種物性を測定した。結果を表１
に示す。

【００１９】実施例２シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシランの替わりにβ−（３，４エポキシシ
クロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（日本ユニカ
ー（株）製Ａ−１８６）を用いた以外は実施例１と同様
の操作によりＰＰＳ樹脂組成物を得た。結果を表１に示
す。

【００２０】実施例３シランカップリング剤としてγ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン（日本ユニカー（株）製Ａ−１１００）を
用いた以外は実施例１と同様の操作によりＰＰＳ樹脂組
成物を得た。結果を表１に示す。

【００２１】実施例４シランカップリング剤としてγ−（２−アミノエチル）
アミノプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー
（株）製Ａ−１１２０）を用いた以外は実施例１と同様
の操作によりＰＰＳ樹脂組成物を得た。結果を表１に示
す。

【００２２】実施例５ＰＰＳ樹脂と気相法炭素繊維の配合割合を７０／３０の
重量比とした以外は実施例１と同様の操作によりＰＰＳ
樹脂組成物を得た。結果を表１に示す。

【００２３】比較例１ＰＰＳ樹脂単独で試験片を成形し、各種物性を測定し
た。

【００２４】比較例２ γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを使用し
なかった以外は実施例１と同様の操作によりＰＰＳ樹脂
組成物を得た。結果は表１に示すように、シランカップ
リング剤による処理を行わないと引張り強度、曲げ強度
が悪く、特に粘度が高く流動性が悪かった。

【００２５】比較例３シランカップリング剤を使用しない以外は、実施例５と
同様の操作を行ったが、流動性が悪く、粘度の測定もで
きず、引張り試験片の成形もできなかった。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明のポリフェニレンスルフィド樹脂
組成物は、成形性，機械的物性が改善され、耐熱性を有
すると共に、ソリが小さいものである。従って、本発明
の樹脂組成物は、自動車部品，電気，電子部品等の種々
の成形部品の素材として幅広い利用が期待される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂５
０〜９０重量％（Ｂ）表面をアミノシラン，エポキシシランから選ばれ
る少なくとも１種のシランカップリング剤の溶液で処理
した、繊維径０．０５〜１μｍ，アスペクト比１〜２，
０００の炭素繊維５０〜１０重量％からなるポリフェニ
レンスルフィド樹脂組成物。
【請求項２】炭素繊維が、気相成長法にて形成された
ものである請求項１記載のポリフェニレンスルフィド樹
脂組成物。