WO2004022632A1 - 高温耐久性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for producing a heat-resistant polyamide resin used for automobiles, electric appliances, and office equipment.
- the polyamide resin composition produced according to the present invention has a small variation in quality durability, and a highly reliable molded product can be obtained.
- amines, phenols and copper compounds have been published as heat resistance improvers for polyamide shelf.
- copper compounds are effective as a thermo-oxidative degradation inhibitor and a photo-oxidative degradation agent for polyamide resins, and are known to be particularly effective at a high temperature of 150 ° C. or higher.
- JP-A-6-263988 In order for a copper compound to effectively act as a heat resistance improver, the copper compound must be highly dispersed in the polyamide and coordinated to an amide group. It is considered necessary.
- the dispersibility is slightly improved. .
- it is concentrated on the surface as it dries and becomes difficult to diffuse.
- it is predominantly pre-coated on the surface of the polyamide resin together with moisture by drying or aging, and is precipitated only on the surface of the polyamide resin. Sufficient uniform dispersion cannot be obtained.
- variations in durability performance at high temperatures for each molded product or each part of the molded product may be a problem was there.
- the present invention is to produce a polyamide resin composition in which a copper compound is uniformly dispersed in a polyamide resin in a compounding step or a molding step, and a highly reliable molded article with a small variation in durability at high temperatures is obtained. That is the task.
- the present invention is a method for producing a heat-resistant polyamide resin composition, which comprises dissolving a copper compound in force prolactam in advance and blending the solution with a polyamide shelf. Further, there is provided a method for producing a heat-resistant polyamide resin, which comprises dissolving a copper compound in force prolactam in advance, adding water to the solution to form an aqueous solution, and blending the aqueous solution with the polyamide resin.
- the polyamide resin in the present invention has an acid amide bond (one C ONH—) in the molecule.
- a polymer or a blend thereof obtained by polycondensing a dicarboxylic acid with a dicarboxylic acid such as terephthalic acid, isophthalic acid, adipic acid, sebacic acid, or the like, but is not limited thereto. Not something.
- polyamide resins those having an average molecular weight of 900 to 300,000 are preferred.
- the amount of amino terminal groups and the number of terminal groups of polyamide resin are large because they react with and bind to the coupling agent of the reinforcing agent and the polymer having a reactive group other than the polyamide resin. Is more preferred.
- the balance of the amounts of both terminal groups may be changed depending on the type and amount of the coupling agent used and the type and amount of the reactive group of the polymer having a reactive group other than the polyamide resin.
- the copper compound used in the present invention includes copper chloride, copper bromide, copper iodide, copper acetate, copper acetyl acetate, copper carbonate, copper borofluoride, copper citrate, copper hydroxide, copper nitrate, Examples thereof include copper sulfate and copper oxalate.
- copper chloride, copper bromide, copper iodide, copper acetate, and hydrates thereof having a high decomposition temperature are preferable.
- the concentration of addition to the polyamide resin depends on the type of the copper compound, but is preferably 0.01 to 0.1 part by weight as a copper atom per 100 parts by weight of the polyamide resin.
- the form of the copper compound to be dissolved in advance with force prolactam is preferably in the form of a fine powder, but in the present invention, it is not always necessary to make the powder into a fine powder because it is added after being dissolved in force prolactam in advance. Is also good. This is one of the advantages of the present invention.
- a conventional copper compound in a solid state is directly added to a polyamide resin, it must be processed into a fine powder of 5 m or less in order to uniformly disperse the polyamide resin, which poses problems in terms of cost and handling. is there.
- the force prolactam used in the present invention is not particularly limited, and industrially produced one can be used.
- the water used in the present invention is preferably pure water or distilled water, but is not limited thereto, and general industrial water can also be used.
- a method of dissolving a copper compound into a lactam a method in which a predetermined amount of a copper compound is added to a molten lactam and mixed and dissolved.
- concentration of addition to force prolactam depends on the type of copper compound, but it is 0.1 to 100 parts by weight of force prolactam. ⁇ 50 parts by weight is preferred. At this time, other stabilizers can be mixed at the same time.
- a copper-compound-dissolved pro-prolactam solution is maintained in a molten state of 70 or more while preparing a polyamide resin compound.
- There is a method of adding during molding After cooling the prolactam solution to 70 ° C or less, it can be pulverized in a solid state and blended when preparing a compound of a polyad resin or at the time of molding.
- Hot water of 20 ° C or more can be added to the copper-containing prolactam to form a stable aqueous solution.
- the melting point of this aqueous solution can be adjusted by the concentration. It is preferable to adjust the melting point to a room temperature or less and to mix it in a liquid state, since it can be uniformly dispersed on the polyamide resin surface.
- the concentration of the solution is not particularly limited, but is preferably from 10 to 99%, more preferably from 30 to 85%.
- the object of the present invention can be similarly effectively achieved by heating to a temperature equal to or higher than the melting point and using it for premixing at the time of compounding.
- the heat-resistant polyamide resin composition produced according to the present invention further includes glass fiber, carbon fiber, whiskers, fibrous reinforcing materials such as aramide fiber and polyphenylene sulfide fiber, talc, clay, silica, wollastonite, Mineral fillers such as calcium carbonate, polyester resins, polyolefins, polyphenylene ether resins, polymers such as ABS transcripts, release agents such as higher fatty acid salts, higher fatty acids, higher fatty acid esters, low molecular weight polyolefins, hindered phenols And heat stabilizers such as thioethers and phosphites, and light stabilizers such as benzophenones, triazoles and hinderedamines. Further, a carbon black pigment or the like can be blended.
- the heat-resistant polyamide resin according to the present invention comprises a single-screw extruder, a twin-screw extruder, It is used by melt-kneading using a device such as a kneader, or by spraying on the pellet surface during molding. There are no particular restrictions on the equipment used and kneading conditions.
- the molding method is not particularly limited, but is generally injection molding or extrusion molding.
- test piece of 8 OmmX 10 mm x 4 mm was molded. Twenty of each molded product were randomly picked and aged at 165 ° C for 3000 hours. The treated sample was stored and conditioned in a laboratory desiccator temperature controlled at 23 ° C for 24 hours. Using an all-purpose tensile tester, a bending test was performed in accordance with ISO 178, and the bending strength and the breaking strain were measured. The average value and the standard deviation at 20 points were obtained and compared. The reliability regarding the variation in durability performance was evaluated based on the standard deviation.
- a prescribed amount of various copper compounds (Nacalai Tesque Co., Ltd., Reagent Class 1) is added to the stabilizing composition shown in Table 1 in force prolactam temperature-controlled to 80 ° C and melt-mixed with a stirrer.
- a force prolactam solution of the copper compound was prepared and stored at 80 ° C.
- 30 parts by weight of hot water at 80 ° C was added to 100 parts by weight of the molten mixture, mixed with a stirrer, and stored in a laboratory at about 25 ° C as an aqueous solution. The above operation was performed in a plastic tank.
- polyamide 6 resin whose relative viscosity (solvent: 96% sulfuric acid, polymer concentration: 1 g / d 1) measured in a thermostat at 20 ° C is 3.1 or polyamide 66 whose relative viscosity is 3.2 65 parts by weight of resin, 35 parts by weight of talc having an average particle diameter of 4 m, 0.2 parts by weight of lithium iodide, and 0.2 parts by weight of the above copper compound. And pre-mix to about 0.010% by weight. Thereafter, the mixture was put into a hopper of a twin screw extruder of 3 3 ⁇ whose temperature was adjusted to 260, melt-kneaded and extruded to obtain a pellet-like polyamide resin compound.
- the copper compound which is a heat stabilizer can be uniformly disperse
- Example 1 Example 2
- Example 3 Example 4
- Example 5 Example 6
- Example 7 Example 8 ⁇ -force prolactam 90 95 90 85
- 90 90 90 Copper chloride ( ⁇ ) dihydrate 10
- 10 10 15
- Polyamide resin composition ⁇ 66 65 Compound talc 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35
- Copper compound 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
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Abstract
熱安定剤の銅化合物を予めカプロラクタムに溶解した後、該溶液をポリアミド樹脂に配合する、あるいは銅化合物を予めカプロラクタムに溶解した後、更に該溶液に水を加え水溶液にしたものをポリアミド樹脂に配合することで銅化合物をポリアミド中に分子状に分散し、成形品毎、または成形品の部分部分毎の高温での耐久性能のバラツキを防止する耐熱性ポリアミド樹脂組成物の製造方法。
Description
明細書
高温耐久性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法
技術分野
本発明は、 自動車や電気製品や事務機器に使用される耐熱性ポリアミド樹 脂の製造方法に関する。 本発明により製造されたポリアミド樹脂組成物は、 品質の耐久性においてバラツキが小さく、 信頼性の高い成形品が得られる。
背景技術
従来、 ポリアミド棚旨の耐熱性改良剤としては、 アミン類、 フエノール類と銅 化合物が発表されている。 中でも銅化合物は、 ポリアミド樹脂の熱酸化劣化防止 剤や光酸化劣化剤として有効であり、 特に 1 5 0 °C以上の高温で有効であること が知られている。 (例えば、 特開平 6— 2 6 3 8 9 8号公報) 銅化合物が耐熱 性改良剤として有効に作用するには、 銅化合物がポリアミド中に高度に分散し、 アミド基に配位することが必要であると考えられている。 しかし、 一般に銅化合 物は固体状であるため、 コンパウンド工程で耐熱性改良剤として微量の銅化合物 をボリアミド樹脂に均一に分散させることが極めて困難であり、 銅化合物がポリ アミド中に高度に分散できていないため、 成形品毎、 または成形品の部分部分に より強度などの耐久性能にバラツキが生じ、 特に 1 mm以下の薄肉部分を有する 成形品や数 g以下の非常に小さな部品や表層の樹脂特性が必要な外観部品の耐熱 性改良効果の信頼性が低いという問題があった。 この解決のために、 銅化合物を 微粉ィ匕してから添加する方法や、 必要量より銅化合物を多量に配合するなどの対 策がなされていた。 (例えば、 特開平 6— 2 6 3 8 9 8号公報) しかし、 銅ィ匕 合物は有害性がある点から、 微粉化や多量に配合する方法は問題のある方法であ つた。 一方、 近年部品の軽薄短小化が進み、 微細な部品や成形品表面の耐久性能 についても信頼性の高い材料の要求があり、 品質耐久性能に関するバラツキの小 さいポリアミド組成物が求められている。 このため、 銅化合物の水溶液と無機八 ロゲン化物の水溶液とを混合添加し、 ポリアミド樹脂の表面で八ロゲン化銅を生 成させ乾燥処理する方法やポリアが提案されている。 また、 さらに乾燥処理する 前にエージングしてポリアミド樹脂中に水溶液を浸透させてから乾燥処理する方
法が提案されている。 (特開平 6— 2 5 6 6 4 9号公報、 特許第 3 2 9 6 1 4 0 号公報)
銅ィ匕合物の水溶液と無機ハロゲン化合物の水溶液とを混合添加して、 ポリアミ ド棚旨表面に付着させて乾燥処理する方法や乾燥前にエージングする方法は、 分 散性はやや改善される。 しかし、 乾燥と共に表面で濃縮され拡散しにくくなる。 また内部に拡散した後、 乾燥やエージングにより逆に水分と共に表面にプリ一ド して、 ポリアミド樹脂の表面のみに析出するため、 工業的に利用されているペレ ット状のポリアミド樹脂については、 十分な均一分散が得られない。 この方法に おいても精密部品となる成形品や表層の樹脂特性が重要な外観部品においては、 成形品毎、 または成形品の部分部分毎の高温での耐久性能のバラツキが問題とな る場合があった。
発明の開示 ' 本発明は、 コンパウンド工程や成形工程で銅化合物をポリアミド樹脂に均一に 分散させ、 高温での耐久性能のバラツキが小さく信頼性の高い成形体が得られる ポリアミド樹脂組成物を製造することを課題としている。
前記課題を解決するために、 本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、 本発明を完 成するに到った。 即ち、 本発明は、 銅化合物を予め力プロラクタムに溶解した後、 該溶液をポリアミド棚旨に配合することを特徴とする耐熱ポリアミド樹脂組成物 の製造方法である。 また、 銅化合物を予め力プロラクタムに溶解した後、 該溶液 に水を加え水溶液にし、 該水溶液をポリアミド樹脂に配合することを特徴とする 耐熱性ポリアミド樹脂の製造方法である。
以下、 本発明について具体的に説明する。
本発明におけるポリアミド樹脂とは、 分子中に酸アミド結合 (一 C ONH—) を有するものであり、 具体的には、 ε—力プロラクタム、 6—アミノカプロン酸、 ω—ェナントラクタム、 7—ァミノヘプ夕ン酸、 1 1—アミノウンデカン酸、 9 —アミノノナン酸、 α—ピロリドン、 ーピペリドンなどから得られる重合体ま たは共重合体:へキサメチレンジァミン、 ノナメチレンジァミン、 ゥンデカメチ レンジァミン、 ドデカメチレンジァミン、 メタキシリレンジァミンなどのジアミ
ンとテレフタル酸、 イソフタル酸、 アジピン酸、 セバシン酸などのジカルボン酸 とを重縮合して得られる重合体または共重合体もしくはこれらのブレンド物等を 例示することができるが、 これらに限定されるものではない。
上記のポリアミド樹脂のうち、 平均分子量 9 0 0 0〜 3 0 0 0 0のものが好ま しい。 又ポリアミド樹脂のァミノ末端基、 力ルポキシル末端基は強化剤のカップ リング剤、 及びポリアミド樹脂以外の反応性基を有するポリマーと反応し結合す るためァミノ末端基量、 力ルポキシル末端基量は多い方が好ましい。 又使用する カップリング剤の種類、 量及びポリアミド樹脂以外の反応性基を有するポリマー の反応性基の種類、 量により両末端基量のバランスを変更してもよい。
本発明に使用される銅化合物としては、 塩化銅、 臭化銅、 沃化銅、 酢酸銅、 銅 ァセチルァセトナート、 炭酸銅、 ほうふつ化銅、 クェン酸銅、 水酸化銅、 硝酸銅、 硫酸銅、 蓚酸銅などが挙げられる。 特に、 分解温度が高い塩化銅、 臭化銅、 沃ィ匕 銅、 酢酸銅やこれらの水和物などが好ましい。 ポリアミド樹脂への添加濃度は銅 化合物の種類によるが、 ポリアミド樹脂 1 0 0重量部に対して銅原子として 0 . 0 0 1〜 0 . 1重量部が好ましい。
予め力プロラクタムと溶解する際の銅化合物の形態としては、 微粉末状である 方が好ましいが、 本発明においては、 予め力プロラクタムに溶解してから添加す るので必ずしも微粉末にしなくてもよい。 この点は本発明のメリットのひとつで ある。 一方、 従来の固体状態の銅化合物を直接ポリアミド樹脂に添加する場合は、 ポリアミド樹脂に均一に分散させるために 5 m以下の微粉末に加工する必要が あり、 コスト面や取扱いの点で問題がある。
本発明に使用される力プロラクタムは特に限定されず、 工業的に製造されてい るものが使用できる。
本発明に使用される水は純水や蒸留水が好ましいが、 これらに限定されず一般 的な工業用水も使用できる。
銅化合物を力プロラクタムへの溶解する方法としては、 溶融状態のラクタムに 所定量の銅化合物を加え混合溶解する方法が挙げられる。 力プロラクタムへの添 加濃度は銅化合物の種類によるが、 力プロラクタム 1 0 0重量部に対して 0 . 1
〜5 0重量部が好ましい。 このとき他の安定剤を同時に混合することもできる。 ポリアミド樹脂に銅化合物の力プロラクタム溶液又は力プロラク夕ム水溶液を 配合する方法としては、 銅化合物を溶解した力プロラクタム溶液を 7 0 以上の 溶融状態に保持してポリアミド樹脂のコンパウンド作製時や成形加工時に加える 方法が挙げられる。 力プロラクタム溶液を 7 0 °C以下に冷却後、 固体状態で粉末 化してポリア^ド樹脂のコンパゥンド作製時や成形加工時に配合することもでき る。
またこの銅化合物を含む力プロラクタムに 2 0 °C以上の熱湯を加え安定な水溶 液にすることができる。 この水溶液の融点は濃度により調節ができる。 融点を室 温以下に調節して液状で配合するとポリアミド樹脂表面に均一に分散できるので 好ましい。 溶液の濃度としては特に限定されないが、 1 0〜9 9 %好ましくは、 特に 3 0〜8 5 %が好ましい。
水溶液の融点が室温以上の場合、 融点以上に加熱して液状として、 コンパゥン ド時の予備混合に使用すると、 本発明の目的が同様に効果的に達成される。
力プロラクタムに溶解、 また力プロラクタムと水に溶解すると本発明が達成さ れる理由は、 明確ではないが銅ィ匕合物は力プロラクタムに配位し分子状に分散し やすいことと、 力プロラクタムや水は、 ポリアミド樹脂に分子分散しやすいため、 結果的に銅化合物がポリアミド樹脂に分子状に配位しやすいためと考察される。 本発明により製造された耐熱性ポリアミド樹脂組成物には、 他にガラス繊維、 炭素繊維、 ゥイスカー、 ァラミド繊維やポリフエ二レンサルファイド繊維などの 繊維状強化材ゃタルク、 クレイ、 シリカ、 ワラストナイト、 炭酸カルシュームな どのミネラルフイラ一、 ポリエステル樹脂、 ポリオレフイン、 ポリフエ二レンェ 一テル樹脂、 A B S翻旨などのポリマー、 高級脂肪酸塩、 高級脂肪酸、 高級脂肪 酸エステル、 低分子量ポリオレフインなどの離型剤、 ヒンダードフエノール、 チ ォエーテル、 ホスファイト系などの熱安定剤、 ベンゾフエノン系、 トリァゾール 系、 ヒンダ一ドアミン系などの光安定剤を配合することができる。 またカーボン ブラックゃ顔料などを配合することができる。
本発明による耐熱性ポリアミド樹脂は、 構成成分を単軸押出機や二軸押出機や
ニーダーなどの装置を用いた溶融混練や、 成形時ペレツ卜表面にまぶして使用さ れる。 使用される装置や混練条件についての制限は特にない。 また成形方法とし ては、 特に制限されないが、 射出成形や押出成形されるのが一般的である。
発明を実施するための最良の形態
実施例
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。 なお、 明細書中の評価は以下 の方法により測定した。
(1) 加熱エージング後の曲げ強さと破壊歪
260°Cに温度設定された射出成形機と表面温度が 80 °Cに温度調節された I S〇 294— 1に規定された TYPE Bの金型を使用して、 8 OmmX 10 mmx 4mmの試験片を成形した。 各成形品をランダムに 20本採取し、 16 5°Cで 3000時間エージングした。 処理後のサンプルを 23°Cに温度調節され た試験室のデシケ一タ中で 24時保管し状態調節した。 万能引張試験機を使用し て I S O 178に準じて曲げ試験を行い曲げ強さと破壊歪を測定し、 20点の平 均値と標準偏差を求めて比較した。 標準偏差により耐久性能のバラツキに関する 信頼性を評価した。
(実施例ト 8、 比較例:!〜 5)
表 1に示したような安定剤配合物を各種銅化合物 (ナカライテスク (株) 試薬 1級) の所定量を 80°Cに温度調節された力プロラクタム中に加えて、 攪拌機で 溶融混合し 80°Cにて銅化合物の力プロラクタム溶液を作製して貯蔵した。 ある いは、 この溶融混合体 100重量部に 80 °Cの熱湯 30重量部を加えて攪拌機で 混合し水溶液として約 25°Cの実験室に保管した。 以上の操作は、 ポリタンク中 で実施した。
20°Cの恒温槽中で測定した相対粘度 (溶媒: 96%硫酸、 ポリマー濃度: 1 g/d 1) が 3. 1であるポリアミド 6樹脂 65重量部または相対粘度が 3. 2 のポリアミド 66樹脂 65重量部と平均粒径 4 mのタルク 35重量部と沃ィ匕力 リウム 0. 2重量部、 前記銅化合物の'力プロラクタム溶液または力プロラクタム 7溶液を配合量が銅原子に換算して約 0. 010重量%になるように予備混合し
た後、 2 6 0 に温度調節された 3 Ο πιιηφの 2軸押出機のホッパーに投入し、 溶融混練押出しし、 ペレツト状のポリアミド樹脂コンパゥンドを得た。
比較例として、 表 2に示したような銅化合物を配合しない例や、 銅化合物を力 プロラクタムに溶融混合することなく粉末状態で直接予備混合しポリアミド棚旨 コンパウンドを得た。
表 1に実施例と比較例で得たポリアミド樹脂コンパゥンドペレツトから射出成 形体を得て、 上記加熱エージング後の曲げ強さと破壌歪を測定し、 その'結果を表 1と表 2に示した。
表 1と表 2から明らかなとおり、 実施例の本発明の方法で得たポリアミド樹脂 組成物の成形体の加熱エージング後の曲げ強さと破壊歪のバラツキは、 比較例 3 〜 5の成形体の加熱エージング後の曲げ強さと破壌歪のバラツキに比べて極めて 小さい。
産業上の利用可能性
本発明によれば、 コンパウンド工程や成形工程で熱安定剤である銅化合物をポ リアミド樹脂に均一に分散させることができ、 高温での耐久性能のバラツキが小 さく信頼性の高いポリアミド樹脂組成物を製造することできる。 したがって、 電 子部品のような薄肉部品や非常に小さな機構部品において耐久性能について高い 信頼性が要求される分野においてでも好適に使用できる。
表 1 実施例 1 実施例 2実施例 3 実施例 4実施例 5実施例 6 実施例 7 実施例 8 ε—力プロラクタム 90 95 90 85 90 90 90 90 塩化銅(Π )二水和物 10 5 10 15 10 安定剤配合物 臭化銅 10
沃化銅 ( I ) 10
酢酸銅 ( Π )—水和物 10
水 30 30 30 30 30 30 30
ΡΑ6 65 65 65 65 65 65 65
ポリアミド樹脂組成物 ΡΑ66 65 コンノ ゥンド タルク 35 35 35 35 35 35 35 35
(重量部) 沃化カリウム 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
銅化合物 (銅濃度) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
T65°O3000時間処理後 平均値 73.8 77.3 79.1 77.7 72.2 73.5 71.9 79.1 曲げ強さ (MPa) 標準偏差 2.8 2.6 2.3 2.3 2.7 2.6 2.4 2.4
165°Ο3000時間処理後 平均値 1.32 1.53 1.57 1.49 1.30 1.34 1.28 1.29 曲げ破壊歪 (%) 標準偏差 0.28 0.23 0.22 0.27 0.26 0.23 0.28 0.24
Claims
1 . 銅化合物を予め力プロラクタムに溶解した後、 該溶液をポリアミド樹脂に配 合することを特徴とする耐熱ポリアミド樹脂組成物の製造方法。
2 . 銅化合物を予め力プロラクタムに溶解した後、 該溶液に水を加え水溶液にし、 該水溶液をポリアミド樹脂に配合することを特徴とする耐熱ポリアミド樹脂組成 物の製造方法。
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Publications (1)
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