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CN104024330A - 热塑性聚合物组合物及成型品 - Google Patents

热塑性聚合物组合物及成型品 Download PDF

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CN104024330A
CN104024330A CN201280066704.8A CN201280066704A CN104024330A CN 104024330 A CN104024330 A CN 104024330A CN 201280066704 A CN201280066704 A CN 201280066704A CN 104024330 A CN104024330 A CN 104024330A
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CN
China
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thermoplastic polymer
mass
resin
parts
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CN201280066704.8A
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南出麻子
增田未起男
铃木正大
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Abstract

本发明是一种热塑性聚合物组合物,其中,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,含有含极性基团的聚丙烯系树脂(B)10~120质量份,所述热塑性弹性体(A)是具有含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段、和1,2-键及3,4-键量的总量为40摩尔%以上的包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的嵌段共聚物或其氢化物,所述热塑性聚合物组合物中不包括含有1质量份以上聚乙烯醇缩醛树脂的热塑性聚合物组合物。所述热塑性聚合物组合物可在不实施底漆处理等的情况下与陶瓷、金属或合成树脂粘接,柔软性、力学特性、成型加工性、耐热性、保存稳定性优异。

Description

热塑性聚合物组合物及成型品
技术领域
本发明涉及可在不实施底漆(primer)处理等的情况下与陶瓷、金属或合成树脂粘接,并且柔软性、力学特性、成型加工性、耐热性、保存稳定性优异的热塑性聚合物组合物及其成型品;以及利用嵌件模塑(insert molding)制造该成型品、尤其是上述热塑性聚合物组合物与陶瓷、金属或合成树脂粘接而形成的成型品的方法。
背景技术
在家电产品、电子部件、机械部件、汽车部件等各种用途中,广泛使用了耐久性、耐热性及机械强度优异的陶瓷、金属、合成树脂。对于这些构件而言,根据用途、部件构成及使用方法等,为了固定于其他结构构件,或为了吸收冲击、防止破损或密封等,有时粘接或复合柔软性优异的弹性体构件来使用。
作为这样的弹性体构件,有时优选使用柔软性、力学特性及成型加工性优异的苯乙烯系热塑性弹性体。此处,所谓苯乙烯系热塑性弹性体,是指具有包含芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段和包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的嵌段共聚物或其氢化物。然而,由于苯乙烯系热塑性弹性体是极性低的材料,因此相对于陶瓷、金属等的粘接力不足,存在难以直接熔融粘接这样的问题。因此,为了使陶瓷或金属、与苯乙烯系热塑性弹性体粘接,公开了涂布粘接剂;或预先对陶瓷、金属、合成树脂的表面进行底漆处理的方法(参见专利文献1~6)。
但是,专利文献1~6中公开的方法不仅工序复杂,而且存在生产率也降低,制造成本升高这样的问题。
针对上述问题,公开了包含苯乙烯系热塑性弹性体、改性聚烯烃及软化剂的热塑性聚合物组合物(参见专利文献7)。该热塑性聚合物组合物可在不进行涂布粘接剂、或进行底漆处理的情况下,仅通过加热处理而粘接于陶瓷、金属及合成树脂。
进而,专利文献8中公开了一种含有特定的苯乙烯系热塑性弹性体及官能化聚烯烃的热塑性聚合物组合物,该热塑性聚合物组合物可对包含聚酰胺的极性支持体进行重叠模塑(overmoulding),并且高温下的压缩永久变形小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-291019号公报
专利文献2:日本特开2006-206715号公报
专利文献3:日本特开昭63-25005号公报
专利文献4:日本特开平9-156035号公报
专利文献5:日本特开2009-227844号公报
专利文献6:日本特开2010-1364号公报
专利文献7:日本特开2001-192527号公报
专利文献8:日本特表2006-528255号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
然而,若将专利文献7中公开的热塑性聚合物组合物粘接于金属或合成树脂而形成的成型品放置在60℃以上的温度环境下,则其粘接性降低至不足以耐受实际应用的程度。该现象在夏天时成为60℃以上的气温的汽车部件等中成为问题。另外,对于专利文献7中公开的热塑性聚合物组合物,在利用嵌件模塑时,不一定以充分的强度粘接,在粘接于电气・电子设备、OA设备、家电设备等的外壳材料而使用的情况下成为问题。
在专利文献8中公开的热塑性聚合物组合物中,实质上,为了确保成型加工性,必须大量使用增塑剂,在长期保存成型品时,发生增塑剂的渗出,粘接特性降低,损害保存稳定性。
综上可知,专利文献7及8中公开的热塑性聚合物组合物中还存在进一步改良的余地。
因此,本发明的目的在于提供可在不实施底漆处理等的情况下与陶瓷、金属或合成树脂粘接,柔软性、力学特性、成型加工性、耐热性、保存稳定性优异的热塑性聚合物组合物及其成型品;进而在于提供利用嵌件模塑制造该热塑性聚合物组合物与陶瓷、金属或合成树脂粘接而形成的成型品的方法。
用于解决课题的手段
根据本发明,上述目的可通过提供如下方案实现:
〔1〕一种热塑性聚合物组合物,其中,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,含有含极性基团的聚丙烯系树脂(B)10~120质量份,所述热塑性弹性体(A)是具有含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段、和1,2-键及3,4-键量的总量为40摩尔%以上的包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的嵌段共聚物或其氢化物,所述热塑性聚合物组合物中不包括含有1质量份以上聚乙烯醇缩醛树脂的热塑性聚合物组合物;
〔2〕上述〔1〕的热塑性聚合物组合物,其中,共轭二烯化合物单元是异戊二烯单元;
〔3〕上述〔1〕或〔2〕的热塑性聚合物组合物,其中,相对于上述热塑性弹性体(A)100质量份,含有上述含极性基团的聚丙烯系树脂(B)10~100质量份;
〔4〕上述〔1〕~〔3〕中任一项的热塑性聚合物组合物,其中,上述热塑性弹性体(A)的重均分子量(Mw)为70,000~200,000,且为直链状的嵌段共聚物;
〔5〕上述〔1〕~〔4〕中任一项的热塑性聚合物组合物,其中,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,进一步含有粘着赋予树脂(C)1~100质量份;
〔6〕上述〔1〕~〔5〕中任一项的热塑性聚合物组合物,其中,含极性基团的聚丙烯系树脂(B)是羧酸改性聚丙烯系树脂;
〔7〕一种成型品,使用了上述〔1〕~〔6〕中任一项的热塑性聚合物组合物;
〔8〕上述〔7〕的成型品,是上述热塑性聚合物组合物粘接于选自陶瓷、金属及合成树脂中的至少一种而形成的;
〔9〕上述〔8〕的成型品,是上述热塑性聚合物组合物粘接陶瓷彼此、金属彼此或合成树脂彼此,或者选自陶瓷、金属及合成树脂中的至少两种而形成的;
〔10〕上述〔7〕的成型品的制造方法,其是基于向保持有嵌件(insert)部件的模具中填充权利要求1~6中任一项所述的热塑性聚合物组合物并将其成型的嵌件模塑的成型品的制造方法,其中,使嵌件模塑时的嵌件部件的温度为30~150℃;
〔11〕上述〔7〕的成型品的制造方法,其中,作为嵌件部件,使用选自陶瓷、金属及合成树脂中的至少一种。
发明效果
本发明的热塑性聚合物组合物可在不实施底漆处理等的情况下与陶瓷、金属或合成树脂粘接,柔软性、力学特性、成型加工性、保存稳定性以及耐热性优异。需要说明的是,当然也可与实施了底漆处理等的陶瓷、金属或合成树脂粘接。
另外,对于本发明的热塑性聚合物组合物粘接于陶瓷、金属或合成树脂而形成的成型品来说,即使放置在60℃以上的环境下,也具有足以满足实际应用的粘接性,可用于广泛的用途。进而,利用嵌件模塑,可制造该热塑性聚合物组合物以较高的粘接强度与陶瓷、金属或合成树脂粘接而形成的成型品,也可将这样得到的成型品用于要求更高粘接强度的用途。
另外,对于本发明的热塑性聚合物组合物的成型品来说,即使长期保管,软化剂等也不会渗出,可维持良好的粘接性。
附图说明
[图1] 为实施例及比较例中采用的、嵌件模塑用的可动侧模具的正面图。
[图2] 为实施例及比较例中采用的、嵌件模塑用的可动侧模具的横截面图。
[图3] 为实施例及比较例中采用的、嵌件模塑用的可动侧模具的纵截面图。
[图4] 为实施例及比较例中采用的、嵌件模塑用的固定侧模具的正面图。
[图5] 为实施例及比较例中采用的、嵌件模塑用的固定侧模具的横截面图。
[图6] 为实施例及比较例中采用的、嵌件模塑用的固定侧模具的纵截面图。
具体实施方式
首先,说明热塑性聚合物组合物及其成型品,然后,说明基于嵌件模塑的成型品的制造方法。
[热塑性聚合物组合物]
本发明的热塑性聚合物组合物中,相对于热塑性弹性体(A)(以下,简称为热塑性弹性体(A))100质量份,含有含极性基团的聚丙烯系树脂(B)10~120质量份,所述热塑性弹性体(A)是具有含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段、和1,2-键及3,4-键量的总量为40摩尔%以上的包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的嵌段共聚物或其氢化物。另外,本发明的热塑性聚合物组合物还可以含有粘着赋予树脂(C)等。以下,说明本发明的热塑性聚合物组合物的构成成分。
(热塑性弹性体(A))
热塑性弹性体(A)是赋予本发明的热塑性聚合物组合物以柔软性、良好的力学特性及成型加工性等的物质,在该组合物中发挥基体(matrix)的功能。本发明中,通过如上所述使包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段中1,2-键及3,4-键量的总量为40摩尔%以上,由此,尤其是与含极性基团的聚丙烯系树脂(B)的相容性提高,推测得到的热塑性聚合物组合物具有高的嵌件粘接性和60℃以上的温度环境下的高的粘接性。需要说明的是,在本说明书中,有时将利用嵌件模塑而得到的成型品中的热塑性聚合物组合物与嵌件部件的粘接性称为“嵌件粘接性”。
-含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段-
作为构成含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段的芳香族乙烯基化合物,例如,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-丙基苯乙烯、4-环己基苯乙烯、4-十二烷基苯乙烯、2-乙基-4-苄基苯乙烯、4-(苯基丁基)苯乙烯、1-乙烯基萘、2-乙烯基萘等。含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段可以包含仅来自这些芳香族乙烯基化合物中的一种的结构单元,也可包含来源自两种以上的结构单元。其中,优选苯乙烯、α-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯。
此处,本发明中,所谓“含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段”,优选含有80质量%以上芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段,更优选含有90质量%以上芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段,进一步优选含有95质量%以上(均为按照原料的投入量换算的值)芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段。含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段可以仅具有芳香族乙烯基化合物单元,但只要不损害本发明的效果,也可以在具有芳香族乙烯基化合物单元同时,还具有其他共聚性单体单元。
作为其他共聚性单体,例如,可举出1-丁烯、戊烯、己烯、丁二烯、异戊二烯、甲基乙烯基醚等。当具有其他共聚性单体单元时,相对于含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段的总结构单元,其比例优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下。
-包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段-
构成包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的化合物可以是所有的4至8个碳原子的共轭二烯或它们的混合物,优选为丁二烯、异戊二烯、丁二烯及异戊二烯的混合物,更优选为异戊二烯。含有共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段可以仅具有共轭二烯化合物单元,但只要不损害本发明的效果,也可在具有共轭二烯化合物单元的同时,还具有其他共聚性单体单元。作为其他共聚性单体,例如,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯等。相对于包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的总结构单元,其比例优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下。
对于构成上述包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的化合物的键合形态,从耐热性的观点考虑,如前所述,需要使1,2-键及3,4-键量的总量为40摩尔%以上。从同样的观点考虑,优选为45~90摩尔%,更优选为50~85摩尔%,进一步优选为50~80摩尔%。1,2-键及3,4-键以外的键合形态为1,4-键,1,2-键通常小于5摩尔%。
需要说明的是,1,2-键及3,4-键量的总量可利用1H-NMR测定算出。具体而言,可由来自1,2-键及3,4-键单元的存在于4.2~5.0ppm处的峰的积分值与来自1,4-键单元的存在于5.0~5.45ppm处的峰的积分值之比算出。
对于热塑性弹性体(A)中的含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段与包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的键合形态没有特别限制,可以是直链状、支链状、放射状、或组合上述两种以上的键合形态中的任一种,但优选为直链状的键合形态。
作为直链状的键合形态的例子,当用a表示含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段,用b表示包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段时,可举出以a-b表示的二嵌段共聚物、以a-b-a或b-а-b表示的三嵌段共聚物、以a-b-a-b表示的四嵌段共聚物、以a-b-a-b-a或b-a-b-a-b表示的五嵌段共聚物、(а-b)nX型共聚物(X表示偶联残基,n表示2以上的整数)、及它们的混合物。其中,优选为三嵌段共聚物,更优选为以a-b-a表示的三嵌段共聚物。
对于热塑性弹性体(A)来说,从提高耐热性及耐候性的观点考虑,优选包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的一部分或全部被氢化(以下,有时简称为“氢化”)。此时的包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的氢化率优选为80%以上,更优选为90%以上。此处,本说明书中,所谓氢化率,是测定氢化反应前后的热塑性弹性体(A)的碘值而得到的值。
对于热塑性弹性体(A)中的含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段的含量来说,从其柔软性、力学特性的观点考虑,相对于热塑性弹性体(A)整体,优选为5~75质量%,更优选为5~60质量%,进一步优选为10~40质量%,特别优选为15~25质量%。
另外,对于直链状的热塑性弹性体(A)的重均分子量来说,从其力学特性、成型加工性的观点考虑,优选为30,000~500,000,更优选为50,000~400,000,更优选为60,000~200,000,进一步优选为70,000~200,000,特别优选为70,000~190,000,最优选为80,000~180,000。若重均分子量为30,000以上,则可得到良好的力学特性,若为500,000以下,则可得到良好的成型加工性。此处,所谓重均分子量,是利用凝胶渗透色谱法(GPC)测定求出的聚苯乙烯换算的重均分子量。
对于热塑性弹性体(A),可以单独使用一种,也可组合使用两种以上。
如上所述,本发明的热塑性聚合物组合物中,含有上述特定的热塑性弹性体(A)。并且,也可含有具有“含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段和1,4-键量大于60摩尔%的含有共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的嵌段共聚物或其氢化物”,但为了不显著损害本发明的效果,相对于上述热塑性弹性体(A)100质量份,优选使具有“含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段和1,4-键量大于60摩尔%的含有共轭二烯化合物的聚合物嵌段的嵌段共聚物或其氢化物”的含量为120质量份以下,更优选为100质量份以下,更优选为50质量份以下,更优选为20质量份以下,进一步优选为10质量份以下,特别优选实质为0质量份。相对于热塑性弹性体(A)100质量份,该含量为120质量份以下时,拉伸断裂强度、拉伸断裂伸长率等力学特性变得良好,进而,粘接于陶瓷、金属或合成树脂而形成的成型品中,60℃以上的温度环境下的粘接性优异,不容易剥离。推测这和与后述的成分(B)的相容性有关。
需要说明的是,关于上述“ ”内的各内容,除了“1,4-键量大于60摩尔%的含有共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段”这样的内容以外,是与上述说明相同地说明的含义。
上述“1,4-键量大于60摩尔%的含有共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段”中,作为成为共轭二烯化合物单元的来源的共轭二烯化合物,例如,可举出异戊二烯、丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯等。
1,4-键量大于60摩尔%的含有共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段可以包含仅来自上述共轭二烯化合物中的一种的结构单元,也可以包含来自两种以上的结构单元。尤其是,优选包含来自丁二烯或异戊二烯的结构单元、或来自丁二烯及异戊二烯的结构单元。
需要说明的是,1,4-键量可利用上文说明的1H-NMR测定算出。
(热塑性弹性体(A)的制造方法)
热塑性弹性体(A)的制造方法没有特别限制,例如可利用阴离子聚合法制造。具体而言,
(i)使用烷基锂化合物作为引发剂,将上述芳香族乙烯基化合物、共轭二烯化合物例如异戊二烯、然后上述芳香族乙烯基化合物依次聚合的方法;
(ii)使用烷基锂化合物作为引发剂,将上述芳香族乙烯基化合物、共轭二烯化合物例如异戊二烯依次聚合,然后加入偶联剂进行偶联的方法;
(iii)使用二锂化合物作为引发剂,将共轭二烯化合物例如异戊二烯、然后上述芳香族乙烯基化合物依次聚合的方法等。
作为上述(i)及(ii)中的烷基锂化合物,例如可举出甲基锂、乙基锂、正丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂、戊基锂等。作为上述(ii)中的偶联剂,例如可举出二氯甲烷、二溴甲烷、二氯乙烷、二溴乙烷、二溴苯等。另外,作为上述(iii)中的二锂化合物,例如可举出萘二锂、二锂己基苯等。
这些烷基锂化合物、二锂化合物等引发剂、偶联剂的使用量根据目标热塑性弹性体(A)的重均分子量确定,但相对于阴离子聚合法中使用的芳香族乙烯基化合物及异戊二烯的合计100质量份,通常,烷基锂化合物、二锂化合物等引发剂均使用0.01~0.2质量份。另外,(ii)中,相对于阴离子聚合法中使用的芳香族乙烯基化合物及共轭二烯化合物例如异戊二烯的合计100质量份,通常,偶联剂使用0.001~0.8质量份。
需要说明的是,上述的阴离子聚合优选在溶剂的存在下进行。作为溶剂,只要是相对于引发剂为惰性,不对聚合造成不良影响的溶剂,就没有特别限制,例如可举出己烷、庚烷、辛烷、癸烷等饱和脂肪族烃;甲苯、苯、二甲苯等芳香族烃等。另外,在利用上述任一方法进行聚合的情况下,均通常优选在0~80℃下进行0.5~50小时。
在上述阴离子聚合时,例如通过添加有机路易斯碱,可增加热塑性弹性体(A)的1,2-键及3,4-键量的总量,通过该有机路易斯碱的添加量,可容易地控制热塑性弹性体(A)的1,2-键及3,4-键量的总量。
作为该有机路易斯碱,例如,可举出乙酸乙酯等酯;三乙胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(TMEDA)、N-甲基吗啉等胺;吡啶等含氮杂环式芳香族化合物;二甲基乙酰胺等酰胺;二甲基醚、二乙基醚、四氢呋喃(THF)、二氧杂环己烷等醚;乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚等二醇醚;二甲基亚砜等亚砜;丙酮、甲基乙基酮等酮等。这些有机路易斯碱可以单独使用一种,也可组合使用两种以上。
作为该有机路易斯碱的使用量,从使热塑性弹性体(A)的1,2-键及3,4-键量的总量为40摩尔%以上的观点考虑,例如相对于引发剂中含有的锂离子,以化学计量比计,优选为0.01~1000倍,更优选为0.1~100倍,进一步优选为0.1~50倍。通过在上述范围内调整有机路易斯碱的使用量,可任意地控制热塑性弹性体(A)的1,2-键及3,4-键量的总量。
在利用上述方法进行了聚合后,将反应液中含有的嵌段共聚物注入到甲醇等该嵌段共聚物的不良溶剂中使其凝固,或者,将反应液与蒸汽一起注入到热水中,通过共沸而除去溶剂(汽提),然后使其干燥,由此可分离未氢化的热塑性弹性体(A)。
进而,通过对上述得到的未氢化的热塑性弹性体(A)实施氢化反应,可制造经氢化的热塑性弹性体(A)。氢化反应可通过如下方式进行:在相对于反应及氢化催化剂为惰性的溶剂中溶解上述得到的未氢化的苯乙烯系热塑性弹性体(A),或者,不从上述的反应液中分离地直接地使用未氢化的热塑性弹性体(A),在氢化催化剂的存在下,使其与氢反应。
作为氢化催化剂,例如可举出将阮内镍(Raney nickel);Pt、Pd、Ru、Rh、Ni等金属担载于炭、氧化铝、硅藻土等载体而成的多相催化剂;包含过渡金属化合物与烷基铝化合物、烷基锂化合物等的组合的齐格勒系催化剂;茂金属系催化剂等。
氢化反应通常可在氢压0.1~20MPa、反应温度20~250℃、反应时间0.1~100小时的条件下进行。在利用该方法的情况下,将氢化反应液注入到甲醇等不良溶剂中使其凝固,或者,将氢化反应液与蒸汽一起注入到热水中,通过共沸而除去溶剂(汽提),然后使其干燥,由此可分离经氢化的热塑性弹性体(A)。
(含极性基团的聚丙烯系树脂(B))
通过在本发明的热塑性聚合物组合物中含有含极性基团的聚丙烯系树脂(B),与陶瓷、金属或合成树脂等良好地粘接成为可能,并且,即使将本发明的热塑性聚合物组合物粘接于陶瓷、金属或合成树脂而形成的成型品暴露于60℃以上的温度环境下,也可维持高粘接性。
作为含极性基团的聚丙烯系树脂(B)具有的极性基团,例如可举出(甲基)丙烯酰氧基;羟基;酰胺基;氯原子等卤素原子;羧基;酸酐基等。该含极性基团的聚丙烯系树脂(B)的制造方法没有特别限制,可通过利用公知的方法将丙烯及含极性基团的共聚性单体无规共聚、嵌段共聚或接枝共聚而得到。其中,优选无规共聚、接枝共聚,更优选为接枝共聚物。此外,也可通过利用公知的方法对聚丙烯系树脂实施氧化或氯化等反应而得到。
含极性基团的聚丙烯系树脂(B)可以是将丙烯和丙烯以外的α-烯烃与含极性基团的共聚性单体共聚而得到的聚丙烯系树脂。作为该α-烯烃,可举出乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯、环己烯等。可利用公知的方法将该α-烯烃与含极性基团的共聚性单体共聚,例如可举出无规共聚、嵌段共聚或接枝共聚等方法。以这些丙烯以外的α-烯烃为来源的结构单元相对于含极性基团的聚丙烯系树脂(B)具有的总结构单元的比例优选为0~45摩尔%,更优选为0~35摩尔%,进一步优选为0~25摩尔%。
作为含极性基团的共聚性单体,例如可举出乙酸乙烯基酯、氯乙烯基、氧化乙烯、氧化丙烯、丙烯酰胺、不饱和羧酸或其酯或酐。其中,优选不饱和羧酸或其酯或酐。作为不饱和羧酸或其酯或酐,例如,可举出(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、腐殖酸(himic acid)、腐殖酸酐等。其中,更优选马来酸、马来酸酐。这些含极性基团的共聚性单体可以单独使用一种,也可组合使用两种以上。
作为含极性基团的聚丙烯系树脂(B),从粘接性的观点考虑,优选含有羧基作为极性基团的聚丙烯、即羧酸改性聚丙烯系树脂,更优选马来酸改性聚丙烯系树脂、马来酸酐改性聚丙烯系树脂。
关于作为上述含极性基团的共聚性单体而例举出的(甲基)丙烯酸酯,具体而言,可举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸异己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己基酯等丙烯酸烷基酯;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸异己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯等甲基丙烯酸烷基酯。这些(甲基)丙烯酸酯可以单独使用一种,也可组合使用两种以上。
对于含极性基团的聚丙烯系树脂(B)具有的极性基团,可以在聚合后进行后处理。例如,可以进行(甲基)丙烯酸基、羧基的利用金属离子的中和而制成离子交联聚合物,也可以利用甲醇、乙醇等进行酯化。另外,还可进行乙酸乙烯酯的水解等。
含极性基团的聚丙烯系树脂(B)的230℃、负荷2.16kg(21.18N)的条件下的熔体流动速率(MFR)优选为0.1~300g/10分钟,更优选为0.1~100g/10分钟,更优选为0.1~50g/10分钟,更优选为1~30g/10分钟,进一步优选为1~20g/10分钟,特别优选为1~15g/分钟。若含极性基团的聚丙烯系树脂(B)在上述条件下的MFR为0.1g/10分钟以上,则可得到良好的成型加工性。另一方面,若该MFR为300g/10分钟以下,则容易呈现力学特性。
从耐热性的观点考虑,含极性基团的聚丙烯系树脂(B)的熔点优选为100℃以上,更优选为110~170℃,进一步优选为120~145℃。此处,所谓熔点,是从以10℃/min升温时的差示扫描量热测定曲线的吸热峰读取的值。
含极性基团的聚丙烯系树脂(B)具有的含极性基团的结构单元相对于含极性基团的聚丙烯系树脂(B)具有的总结构单元的比例优选为0.01~10质量%。若为0.01质量%以上,则相对于陶瓷、金属及合成树脂的粘接性变高。若含极性基团的结构单元的比例为10质量%以下,则与热塑性弹性体(A)的亲和性提高,力学特性变得良好。另外,也可抑制凝胶的生成。从同样的观点考虑,该比例优选为0.01~7质量%,更优选为0.01~5质量%,更优选为0.1~5质量%,更优选为0.1~3质量%,进一步优选为0.2~1质量%。为了使含极性基团的结构单元的比例成为最优,可以使用用不具有含极性基团的结构单元的聚丙烯系树脂稀释以高浓度具有含极性基团的结构单元的聚丙烯系树脂而得到的混合物。
本发明的热塑性聚合物组合物中,相对热塑性弹性体(A)100质量份,含有含极性基团的聚丙烯系树脂(B)10~120质量份。若含极性基团的聚丙烯系树脂(B)少于10质量份,则变得难以粘接于陶瓷、金属或合成树脂。另一方面,若含极性基团的聚丙烯系树脂(B)多于120质量份,则虽然可得到充分的粘接性,但热塑性聚合物组合物变硬,变得难以呈现柔软性及力学特性。从同样的观点考虑,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,含极性基团的聚丙烯系树脂(B)的含量优选为15质量份以上,更优选为20质量份以上,优选为100质量份以下,更优选为80质量份以下,进一步优选为70质量份以下。
由此,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,含极性基团的聚丙烯系树脂(B)优选为15~100质量份,更优选为15~80质量份,进一步优选为20~70质量份。
(粘着赋予树脂(C))
本发明的热塑性聚合物组合物中,根据需要还可以含有粘着赋予树脂(C)。通过含有粘着赋予树脂(C),从而在维持粘接特性的同时,成型加工性进一步提高。
作为所述粘着赋予树脂(C),例如可举出脂肪族不饱和烃树脂、脂肪族饱和烃树脂、脂环式不饱和烃树脂、脂环式饱和烃树脂、芳香族烃树脂、氢化芳香族烃树脂、松香酯(rosin ester)树脂、氢化松香酯树脂、萜烯酚醛树脂、氢化萜烯酚醛树脂、萜烯树脂、氢化萜烯树脂、芳香族烃改性萜烯树脂、苯并呋喃・茚树脂、酚醛树脂、二甲苯树脂等。粘着赋予树脂(C)可以单独使用一种,也可组合使用两种以上。其中,优选脂肪族饱和烃树脂、脂环式饱和烃树脂、氢化芳香族烃树脂、氢化萜烯树脂,更优选氢化芳香族烃树脂、氢化萜烯树脂。
粘着赋予树脂(C)的软化点优选为50~200℃,更优选为65~180℃,进一步优选为80~160℃。若软化点为50℃以上,则可维持相对于环境温度的粘接特性、热塑性聚合物组合物的成型品的保存稳定性。另一方面,若软化点为200℃以下,则可维持相对于加热处理温度的粘接特性。此处,软化点是按照ASTM28-67测得的值。
当本发明的热塑性聚合物组合物中含有粘着赋予树脂(C)时,其含量相对于热塑性弹性体(A)100质量份优选为1~100质量份,更优选为5~70质量份,进一步优选为5~50质量份,特别优选为10~45质量份。若粘着赋予树脂(C)的含量相对于热塑性弹性体(A)100质量份为100质量份以下,则热塑性聚合物组合物不会变硬,容易呈现柔软性及力学特性。
(其他的任选成分)
本发明的热塑性聚合物组合物中,可以在不明显损害本发明的效果的范围内,根据需要含有软化剂。所述软化剂没有特别限制,例如,可举出通常在橡胶、塑料中使用的软化剂。
例如链烷烃系、环烷烃系、芳香族系的操作油(process oil);邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯等邻苯二甲酸衍生物;白油(white oil)、矿物油、乙烯与α-烯烃的低聚物、石蜡、液体石蜡、聚丁烯、低分子量聚丁二烯、低分子量聚异戊二烯等。其中优选操作油,更优选链烷烃系操作油。
此外,还可使用例如一元性有机酸酯、多元性有机酸酯等有机酸酯系增塑剂;有机磷酸酯、有机亚磷酸酯等磷酸系增塑剂等。
作为一元性有机酸酯,例如可举出以三乙二醇-二己酸酯、三乙二醇-二-2-乙基丁酸酯、三乙二醇-二正辛酸酯、三乙二醇-二-2-乙基己酸酯等为代表的、通过三乙二醇、四乙二醇、三丙二醇等二醇、与丁酸、异丁酸、己酸、2-乙基丁酸、庚酸、正辛酸、2-乙基己酸、天竺葵酸(正壬酸)、癸酸等一元性有机酸的反应而得到的二醇系酯。
作为多元酸有机酯,例如可举出以癸二酸二丁酯、壬二酸二辛酯、己二酸二丁基卡必醇酯等为代表的、己二酸、癸二酸、壬二酸等多元性有机酸与醇的酯等。
作为有机磷酸酯,例如可举出磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸异癸基苯基酯、磷酸三异丙基酯等。
软化剂可以单独使用一种,也可组合使用两种以上。
当含有软化剂时,其含量优选为不损害得到的热塑性聚合物组合物的成型品的保存稳定性的范围,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,优选为100质量份以下,更优选为70质量份以下,进一步优选为28质量份以下,特别优选为10质量份以下。
本发明的热塑性聚合物组合物中,可以在不明显损害本发明的效果的范围内,根据需要含有烯烃系聚合物、苯乙烯系聚合物、聚苯醚系树脂、聚乙二醇等其他的热塑性聚合物。作为烯烃系聚合物,例如,可举出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、丙烯与乙烯、1-丁烯等其他α-烯烃的嵌段共聚物或无规共聚物等。
当含有其他的热塑性聚合物时,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,其含量优选为100质量份以下,更优选为50质量份以下,更优选为20质量份以下,进一步优选为10质量份以下,特别优选为5质量份以下。
本发明的热塑性聚合物组合物中,根据需要,可以含有无机填充材料。
无机填充材料对于改善本发明的热塑性聚合物组合物的耐热性、耐候性等物性、调节硬度、作为增量剂而改善经济性等有用。所述无机填充材料没有特别限制,例如,可举出碳酸钙、滑石、氢氧化镁、氢氧化铝、云母、粘土、天然硅酸、合成硅酸、氧化钛、炭黑、硫酸钡、玻璃球(glass balloon)、玻璃纤维等。无机填充材料可以单独使用一种,也可组合使用两种以上。
当含有无机填充材料时,其含量优选为不损害热塑性聚合物组合物的柔软性的范围,通常,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,优选为100质量份以下,更优选为70质量份以下,进一步优选为30质量份以下,特别优选为10质量份以下。
本发明的热塑性聚合物组合物中,在不损害发明的效果的范围内,根据需要,可以含有抗氧化剂、润滑剂、光稳定剂、加工助剂、颜料、色素等着色剂、阻燃剂、防静电剂、消光剂、硅油(silicone oil)、防结块剂、紫外线吸收剂、脱模剂、发泡剂、抗菌剂、防霉剂、香料等。
作为抗氧化剂,例如可举出受阻酚系、磷系、内酯系、羟基系的抗氧化剂等。其中,优选受阻酚系抗氧化剂。当含有抗氧化剂时,其含量优选为在将得到的热塑性聚合物组合物熔融混炼时不发生着色的范围,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,优选为0.1~5质量份。
本发明的热塑性聚合物组合物的配制方法没有特别限制,只要是可将上述成分均匀混合的方法,就可以使用任意方法配制,通常可使用熔融混炼法。熔融混炼例如可使用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、捏合机、分批混合机、辊、班伯里密炼机等熔融混炼装置进行,通常,通过在优选170~270℃下进行熔融混炼,可得到本发明的热塑性聚合物组合物。
如此得到的本发明的热塑性聚合物组合物的基于JIS K 6253的JIS-A法的硬度(以下,有时称为“A硬度”)优选为90以下,更优选为30~90,进一步优选为35~85。若A硬度过度变高,则难以呈现柔软性、弹性、力学特性,存在变得难以作为具有优异的与合成树脂尤其是含有无机填充材料(玻璃纤维等)的树脂、陶瓷及金属的粘接性的热塑性聚合物组合物合适地使用的倾向。
另外,按照基于JIS K 7210的方法,在230℃、负荷2.16kg(21.18N)的条件下测得的上述热塑性聚合物组合物的熔体流动速率(MFR)在优选1~50g/10分钟、更优选1~40g/10分钟、进一步优选2~30g/分钟的范围内。若MFR为上述范围,则可得到良好的成型加工性,与合成树脂尤其是含有无机填充材料(玻璃纤维等)的合成树脂、陶瓷及金属的粘接工序变得容易。
[成型品]
本发明还提供使用了上述的本发明的热塑性聚合物组合物的成型品。
本发明的热塑性聚合物组合物的成型加工性优异,因此可制造各种成型品。成型品可以是片材或膜。
作为成型方法,可使用通常对热塑性聚合物组合物使用的各种成型方法。具体而言,可采用注射成型法、挤出成型法、压缩成型法、吹塑成型法、压延成型法、流延成型法等任意的成型法。另外,对于膜、片材的成型,也可采用通常的T模法、压延法、吹胀法、带式法等。
对于使用了本发明的热塑性聚合物组合物的成型品,为了在长期保存后也维持稳定的粘接性,优选不发生渗出。具体而言,将由热塑性聚合物组合物成型的片材切割成29mmφ,用纸板夹持,放置1kg的重物,在70℃下静置360小时后,观察纸板的状态,优选见不到渗出。
本发明还提供该热塑性聚合物组合物粘接于选自陶瓷、金属及合成树脂中的至少一种而形成的成型品,进而提供该热塑性聚合物组合物将陶瓷彼此、金属彼此或合成树脂彼此、或选自陶瓷、金属及合成树脂中的至少两种粘接而形成的成型品。特别优选粘接于选自陶瓷(尤其是玻璃)及金属(尤其是铝)中的至少一种而形成的成型品。关于成型品中的热塑性聚合物组合物的粘接力,在压缩成型法中,优选为20N/25mm以上,更优选为30N/25mm以上,进一步优选为60N/25mm以上。20N/25mm以上的粘接力与进行底漆等表面处理时的粘接力相仿,是可耐受实用的粘接力。此处,粘接力是利用实施例所述的方法基于JIS K 6854-2测得的值。
可用于本发明的成型品的陶瓷是指非金属系的无机材料,可举出金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物等。例如,可举出玻璃、水泥(cement)类、氧化铝、氧化锆、氧化锌系陶瓷、钛酸钡、钛酸锆酸铅、碳化硅、氮化硅、铁氧体类等。
关于可用于本发明的成型品的金属,例如,可举出铁、铜、铝、镁、镍、铬、锌及以它们为成分的合金。另外,也可以是具有通过镀铜、镀镍、镀铬、镀锡、镀锌、镀铂、镀金、镀银等镀覆而形成的金属的表面的成型品。
另外,对于电子・电气设备、OA设备、家电设备、汽车用构件等外壳材料,可使用铝、镁合金这样的轻金属,也可使用这样的外壳材料。
作为可用于本发明的成型品的合成树脂,例如,可以是聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚树脂、(甲基)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、(甲基)丙烯腈-苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸酯-苯乙烯树脂、丁二烯-苯乙烯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、聚缩醛树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚芳酯树脂、聚醚醚酮树脂、聚苯乙烯树脂、间同立构聚苯乙烯树脂、聚烯烃树脂等。这些树脂可以单独使用一种,也可组合使用两种以上。
上述合成树脂也可以含有无机填充材料。作为无机填充材料,例如,可举出碳酸钙、滑石、氢氧化镁、氢氧化铝、云母、粘土、天然硅酸、合成硅酸、氧化钛、炭黑、硫酸钡、玻璃纤维及玻璃球(glass balloon)等。无机填充材料可以单独使用一种,也可组合使用两种以上。其中,优选玻璃纤维。
无机填充材料的配合量优选为不损害含有无机填充材料的合成树脂的成型加工性和机械强度的范围,通常,相对于上述合成树脂100质量份,优选为0.1~100质量份,更优选为1~50质量份,进一步优选为3~40质量份。
将本发明的热塑性聚合物组合物与陶瓷、金属粘接而形成的成型品的制造方法没有特别限制,只要是利用熔融粘接制造成型品的方法,就可以采用任意方法进行,可举出嵌件模塑法、挤出并层压法、压缩成型法、熔融注模法等成型法。
利用嵌件模塑法制造成型品的方法如后所述。
利用挤出并层压法制造成型品时,也可如下制造:向预先形成为规定的形状及尺寸的、包含陶瓷或金属的被粘体的表面、或其边缘,将从被安装于挤出机的具有规定的形状的模头挤出的熔融状态的本发明的热塑性聚合物组合物直接挤出,来制造成型品。
利用压缩成型法制造成型品时,也可如下制造:利用注射成型法或挤出成型法,预先成型包含本发明的热塑性聚合物组合物的成型品,使用压缩成型机等对将该成型品预先形成为规定的形状及尺寸的被粘体加热・加压来制造。此时,对于未与被粘体粘接的面,根据需要,为了保护、修饰,可以在最外层设置烯烃系树脂、环状烯烃系树脂等非极性树脂的保护层。
将本发明的热塑性聚合物组合物与上述合成树脂粘接而形成的成型品的制造方法没有特别限制。可以将两者同时熔融并进行共挤出成型,或者进行共注射成型。另外,可以在预先成型的一方的成型品上进行熔融涂布,也可以进行溶液涂布。此外,也可采用双色成型、嵌件模塑等。
[基于嵌件模塑的成型品的制造方法]
本发明还提供利用嵌件模塑制造本发明的热塑性聚合物组合物与陶瓷、金属或合成树脂粘接而形成的成型品的方法。
此处,所谓“嵌件模塑”,是指如下方法:在将包含陶瓷、金属或合成树脂的嵌件部件插入到具有规定的形状的模具内后,填充热塑性聚合物组合物,由此,得到包含该热塑性聚合物组合物的成型品;利用该方法可得到该嵌件部件与该热塑性聚合物组合物一体化而得到的成型品(以下,有时将嵌件部件与热塑性聚合物组合物粘接并一体化而得到的成型品称为粘接体。)。
(嵌件部件)
对于将嵌件部件保持在模具内的方法没有特别限制,可采用公知的方法,例如使用销(pin)等进行固定的方法、利用真空管(vacuum line)进行固定的方法。
作为本发明中使用的嵌件部件,优选使用选自玻璃、陶瓷、金属、实施了金属镀的物体、合成树脂中的至少一种,更优选陶瓷、金属、实施了金属镀的物体。
(模具)
对于嵌件模塑时所使用的模具没有特别限制,例如优选使用图1~图6所示那样的模具。
图1~图3分别是可动侧模具的正面图、横截面图、纵截面图,图4~图6分别是固定侧模具的正面图、横截面图、纵截面图。
图1中,显示了CAV1和CAV2这样的两个模槽(cavity),成为分别挖掘为不同深度的模槽,通过切换流路,从而选择CAV1和CAV2。另外,形成为能用真空管(2)固定设置于模槽内的嵌件部件(4)。图2及图3显示了将嵌件部件(4)及热塑性聚合物组合物(5)设置于模槽内的状态。图4显示了模具调温用水路(6),图1、图5及图6的粗箭头显示了从料筒填充热塑性聚合物组合物的路径。
(嵌件模塑条件)
本发明中,嵌件模塑时的嵌件部件的温度优选为30~150℃。若嵌件部件的温度为该温度范围,则在嵌件部件与热塑性聚合物组合物之间可得到充分的粘接强度。从同样的观点考虑,嵌件部件的温度优选为50~150℃,更优选为80~150℃,进一步优选为100~150℃,特别优选为115~145℃。若为30℃以上,则不需要另行设置冷却设备,另外,可得到嵌件部件与热塑性聚合物组合物之间的充分的嵌件粘接性。另一方面,若为150℃以下,则冷却过程中的该热塑性树脂组合物的收缩・变小,容易获得目标形状,并且加热・冷却所需要的能量少,成型循环时间减少。
对于使嵌件模塑时的嵌件部件的温度为上述范围的方法没有特别限制,可举出通过模具的温度调节机构进行的方法、设置选择性地控制嵌件部件的温度的机构的方法等。设定为50℃以下时,通过模具的温度调节机构进行的方法是简便的。另一方面,设定为50℃以上时,从温度控制的容易性的观点考虑,优选设置选择性地控制嵌件部件的温度的机构的方法。
所谓“模具的温度调节机构”,是模具具有的、调节模具本身的温度的功能的机构,所谓“选择性地控制嵌件部件的温度的机构”,是设置于嵌件部件附近的、嵌件部件专用的温度调节功能的机构。
通过选择性地控制嵌件部件的温度,从而嵌件部件的升温变容易,另外,粘接体的脱模也变容易。为了进行嵌件部件的温度的选择性的控制,可利用电加热器、电磁感应加热加热器、热介质、热板等发热体。
当利用电加热器、电磁感应加热加热器时,可以埋入到模具内进行利用,或者可以将埋入有加热器的加热板安装在模具表面进行利用。当利用热介质时,可举出如下方法:在模具内设置热介质流路,从外部供给规定温度的热介质,并向外部排出。作为热介质,没有特别限制,可举出油、水、水蒸汽、空气、氮、燃烧废气等流体。
需要说明的是,当使用金属作为嵌件部件时,可以直接通电来进行加热,也可以利用感应线圈进行感应加热。
另外,对于将嵌件部件的温度保持在上述范围的时间没有特别限制,从生产效率的观点考虑,优选为3分钟以内,更优选为2分钟以内,从粘接性的观点考虑,优选为5秒以上,更优选为15秒以上,进一步优选为30秒以上。需要说明的是,即使实质上不设置保持时间,立即过渡到后述的冷却操作,也可获得充分的粘接力。
为了更高效地调节嵌件部件的温度,在嵌件部件的附近与模具之间设置隔热结构也是有效的。
作为使嵌件部件的温度为上述范围的步骤,可举出如下方法等方法:
(1)在将上述热塑性聚合物组合物填充到保持有嵌件部件的模具之前,预先使嵌件部件为规定温度的方法[前加热法],
(2)在填充热塑性聚合物组合物的阶段不进行温度调节,在填充后,在模具内升温至规定温度的方法[后加热法],
(3)在填充热塑性聚合物组合物的阶段进行适度升温,在填充后,在模具内进一步升温至规定温度的方法。其中,从粘接性控制的观点考虑,优选(1)、(2)的方法,从嵌件部件的温度控制的容易性的观点考虑,更优选(1)的方法,从粘接体的外观的观点考虑,更优选(2)的方法。
需要说明的是,在上述(1)的情况下,可以在开始进行向模具填充热塑性聚合物组合物的作业后,立即停止嵌件部件的温度调节,也可以在填充热塑性聚合物组合物期间继续进行嵌件部件的温度调节。
在将嵌件部件升温至上述规定温度而得到粘接体后,为了将得到的粘接体从模具取出(脱模),根据需要进行粘接体的冷却。优选粘接体的表面温度成为30~50℃,直到从模具内取出粘接体。对于冷却方法没有特别限制,例如,可举出通过模具的温度调节机构进行的方法(此处也包括放置冷却。)。也可通过在粘接体附近配置冷却介质的流路来缩短冷却时间。尤其是,在使用热介质选择性地控制嵌件部件的温度的情况下,也可利用热介质的流路,将热介质切换为冷却介质来进行冷却。
本发明中,作为可省略模具流路(例如直浇道(sprue)、横浇道(runner)及浇口(gate))内的固化树脂的取出、并且可容易地将粘接体脱模的方法,在嵌件模塑时可使用热流道。关于热流道的加热方式,可使用内部加热方式、外部加热方式中的任一种。作为热流道的浇口密封(gate seal)方式,可举出基于热平衡的方式、基于阀式浇口(valve gate)的方式等。作为基于热平衡的密封,可举出加热片(hot chip)、直接浇口(sprue gate)、热边门浇口(hot edge)等。
本发明的热塑性聚合物组合物可在不实施底漆处理等的情况下与陶瓷、金属或合成树脂粘接,柔软性、力学特性、成型加工性、以及耐热性优异。对于将本发明的热塑性聚合物组合物粘接于陶瓷、金属或合成树脂而形成的成型品来说,即使将其放置在60℃以上的环境下,也具有足以满足实际应用的粘接性,可用于广泛的用途。进而,利用嵌件模塑,可以以优异的嵌件粘接性制造该热塑性聚合物组合物与陶瓷、金属或合成树脂粘接而形成的粘接体,也可应用于期求在60℃以上的环境下较高粘接强度的用途。
本发明的热塑性聚合物组合物可适用作上述的成型品。在使用了本发明的热塑性聚合物组合物的上述的成型品中,对于形状、结构、用途等没有特别限制,只要是本发明的热塑性聚合物组合物粘接于陶瓷、金属或合成树脂而形成的成型品,则均包含在本发明的范围内。
例如,可合适地应用于粘接于电气产品的外壳的冲击缓和材料、防滑物、被覆材料、防水材料、图案材料、汽车窗的饰条(molding,モール)、垫片、太阳能电池组件中的玻璃与金属制框体的连接部等。
另外,本发明的热塑性聚合物组合物也可作为粘接剂合适地使用。如本申请实施例所示,本发明的热塑性聚合物组合物相对于陶瓷、金属及合成树脂中任一种的粘接性均良好,因此,不仅可以作为将同种材料彼此粘接的粘结剂合适地使用,而且可以作为将不同种材料彼此粘接的粘接剂合适地使用。而且,因为具有柔软性,所以针对不同种材料彼此的不同的热膨胀系数等还具有缓冲作用。
进而,本发明的热塑性聚合物组合物也可作为粘接片材合适地使用。利用挤出成型法等制作片材,用由陶瓷、金属及合成树脂中的至少一种构成的构件夹持该片材,进行热压接,由此,不仅可将同种材料彼此接合,而且可将不同种材料彼此接合。另外,由于具有柔软性,所以可利用真空成型法等赋形为凹凸部,作为修饰表皮材料与基材的粘接层有用。
实施例
以下,利用实施例等进一步详细地说明本发明,但本发明不受这些实施例的任何限制。
需要说明的是,以下的实施例及比较例中使用的各成分如下所述。
〔热塑性弹性体(A1)〕
在进行了氮置换并干燥的耐压容器中,投入作为溶剂的环己烷64L、作为引发剂的仲丁基锂(10质量%环己烷溶液)0.20L,装入作为有机路易斯碱的四氢呋喃0.3L(相对于引发剂中的锂原子,以化学计量比计,相当于15倍)。升温至50℃后,加入苯乙烯2.3L,聚合3小时,接着,加入异戊二烯23L,进行4小时聚合,进而,加入苯乙烯2.3L,进行3小时聚合。将得到的反应液注入到甲醇80L中,过滤析出的固体,在50℃下干燥20小时,由此,得到了包含聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯的三嵌段共聚物。
接着,将通过上述方式得到的由聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯形成的三嵌段共聚物10kg溶解在环己烷200L中,作为氢化催化剂,添加相对于该共聚物为5质量%的钯碳(钯担载量:5质量%),在2MPa的氢压、150℃的条件下进行10小时反应。放置冷却、卸压后,通过过滤而除去钯碳,浓缩滤液,进而进行真空干燥,由此,得到了包含聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯的三嵌段共聚物的氢化物(以下,称为热塑性弹性体(A1))。得到的热塑性弹性体(A1)的重均分子量为107,000,苯乙烯含量为21质量%,氢化率为85%,分子量分布为1.04,聚异戊二烯嵌段中所含的1,2-键及3,4-键量的总量为60摩尔%。
〔热塑性弹性体(A2)〕
在进行了氮置换并干燥的耐压容器中,投入作为溶剂的环己烷86L、作为引发剂的仲丁基锂(10质量%环己烷溶液)0.22L,装入作为有机路易斯碱的乙二醇二甲醚0.02L(相对于引发剂中的锂原子,以化学计量比计,相当于0.7倍)。升温至50℃后,加入苯乙烯2.3L,聚合3小时,接着,加入丁二烯25.5L,进行4小时聚合,进而,加入苯乙烯2.3L,进行3小时聚合。将得到的反应液注入到甲醇80L中,过滤析出的固体,在50℃下干燥20小时,由此,得到了包含聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯的三嵌段共聚物。
接着,将通过上述方式得到的包含聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯的三嵌段共聚物10kg溶解在环己烷200L中,作为氢化催化剂,添加相对于该共聚物为5质量%的钯碳(钯担载量:5质量%),在2MPa的氢压、150℃的条件下,进行10小时反应。放置冷却、卸压后,通过过滤而除去钯碳,浓缩滤液,进而进行真空干燥,由此,得到了包含聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯的三嵌段共聚物的氢化物(以下,称为热塑性弹性体(A2))。得到的热塑性弹性体(A2)的重均分子量为126,000,苯乙烯含量为21质量%,氢化率为95%,分子量分布为1.11,聚丁二烯嵌段中含有的1,2-键量为78摩尔%。
〔热塑性弹性体(A3)〕
在进行了氮置换并干燥的耐压容器中,投入作为溶剂的环己烷150L、作为引发剂的仲丁基锂(10质量%环己烷溶液)0.22L,装入作为路易斯碱的四氢呋喃0.3L(相对于引发剂中的锂原子,以化学计量比计,相当于14倍)。升温至50℃后,加入苯乙烯0.72L,聚合3小时,然后,加入异戊二烯12.6L及丁二烯14.0L的混合液,进行4小时聚合,进而,加入苯乙烯2.2L,进行3小时聚合。将得到的反应液注入到甲醇80L中,过滤析出的固体,在50℃下干燥20小时,由此,得到了包含聚苯乙烯-聚(异戊二烯/丁二烯)-聚苯乙烯的三嵌段共聚物。
接着,将通过上述方式得到的包含聚苯乙烯-聚(异戊二烯/丁二烯)-聚苯乙烯的三嵌段共聚物10kg溶解在环己烷200L中,作为氢化催化剂,添加相对于该共聚物为5质量%的钯碳(钯担载量:5质量%),在2MPa的氢压、150℃的条件下,进行10小时反应。放置冷却、卸压后,通过过滤而除去钯碳,浓缩滤液,进而进行真空干燥,由此,得到了包含聚苯乙烯-聚(异戊二烯/丁二烯)-聚苯乙烯的三嵌段共聚物的氢化物(A3)。得到的热塑性弹性体(A3)的重均分子量为165,000,苯乙烯含量为13质量%,氢化率为85%,分子量分布为1.02,1,2-键量及3,4-键量的总和为63摩尔%。
〔热塑性弹性体(A4)〕
在进行了氮置换并干燥的耐压容器中,投入作为溶剂的环己烷80L、作为引发剂的仲丁基锂(10质量%环己烷溶液)0.40L,装入作为有机路易斯碱的四氢呋喃0.6L(相对于引发剂中的锂原子,以化学计量比计,相当于15倍)。升温至50℃后,加入苯乙烯4.2L,聚合3小时,然后,加入异戊二烯28L,进行4小时聚合,进而,加入苯乙烯4.2L,进行3小时聚合。将得到的反应液注入到甲醇80L中,过滤析出的固体,在50℃下干燥20小时,由此,得到了包含聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯的三嵌段共聚物。
接着,将通过上述方式得到的包含聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯的三嵌段共聚物20kg溶解在环己烷200L中,作为氢化催化剂,添加相对于该共聚物为5质量%的钯碳(钯担载量:5质量%),在2MPa的氢压、150℃的条件下,进行10小时反应。放置冷却、卸压后,通过过滤而除去钯碳,浓缩滤液,进而进行真空干燥,由此,得到了包含聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯的三嵌段共聚物的氢化物(以下,称为热塑性弹性体(A4))。得到的热塑性弹性体(A4)的重均分子量为72,800,苯乙烯含量为30质量%,氢化率为90%,分子量分布为1.04,聚异戊二烯嵌段中所含的1,2-键及3,4-键量的总量为60摩尔%。
〔热塑性弹性体(A’5)〕
在进行了氮置换并干燥的耐压容器中,装入作为溶剂的环己烷80L、作为引发剂的仲丁基锂(10质量%环己烷溶液)0.047L。升温至50℃后,加入苯乙烯2.3L,聚合3小时,接着,加入异戊二烯8.1L及丁二烯6.6L的混合液,进行4小时聚合,进而,加入苯乙烯2.3L,进行3小时聚合。将得到的反应液注入到甲醇80L中,过滤析出的固体,在50℃下进行20小时干燥,由此,得到了包含聚苯乙烯嵌段-聚(异戊二烯/丁二烯)嵌段-聚苯乙烯嵌段的三嵌段共聚物。
接着,将通过上述方式得到的包含聚苯乙烯嵌段-聚(异戊二烯/丁二烯)嵌段-聚苯乙烯嵌段的三嵌段共聚物20kg溶解在环己烷200L中,作为氢化催化剂,添加相对于该共聚物为5质量%的钯碳(钯担载量:5质量%),在2MPa的氢压、150℃的条件下进行10小时反应。放置冷却、卸压后,通过过滤而除去钯碳,浓缩滤液,进而进行真空干燥,由此,得到了包含聚苯乙烯嵌段-聚(异戊二烯/丁二烯)嵌段-聚苯乙烯嵌段的三嵌段共聚物的氢化物(以下,称为热塑性弹性体(A’5))。得到的热塑性弹性体(A’5)的重均分子量为380,000,苯乙烯含量为30质量%,氢化率为97%,分子量分布为1.04,聚(异戊二烯/丁二烯)嵌段中含有的1,2-键及3,4-键量的总量为5摩尔%。
〔热塑性弹性体(A’6)〕
在进行了氮置换并干燥的耐压容器中,装入作为溶剂的环己烷80L、作为引发剂的仲丁基锂(10质量%环己烷溶液)0.32L。升温至50℃后,加入苯乙烯2.5L,聚合3小时,然后,加入异戊二烯30L,进行4小时聚合,进而,加入苯乙烯2.5L,进行3小时聚合。将得到的反应液注入到甲醇80L中,过滤析出的固体,在50℃下进行20小时干燥,由此,得到了包含聚苯乙烯嵌段-聚异戊二烯嵌段-聚苯乙烯嵌段的三嵌段共聚物。
接着,将通过上述方式得到的包含聚苯乙烯嵌段-聚异戊二烯嵌段-聚苯乙烯嵌段的三嵌段共聚物20kg溶解在环己烷200L中,作为氢化催化剂,添加相对于该共聚物为5质量%的钯碳(钯担载量:5质量%),在2MPa的氢压、150℃的条件下,进行10小时反应。放置冷却、卸压后,通过过滤而除去钯碳,浓缩滤液,进而进行真空干燥,由此,得到了包含聚苯乙烯嵌段-聚异戊二烯嵌段-聚苯乙烯嵌段的三嵌段共聚物的氢化物(以下,称为热塑性弹性体(A’6))。得到的热塑性弹性体(A’6)的重均分子量为97,000,苯乙烯含量为18质量%,氢化率为97%,分子量分布为1.04,聚异戊二烯嵌段中所含的1,2-键及3,4-键量的总量为5摩尔%。
〔含极性基团的聚丙烯系树脂(B1)〕
使用分批混合机(batch mixer),在180℃及40rpm的螺杆转速的条件下将聚丙烯“Prime Polypro F327”(株式会社Prime Polymer制)42g、马来酸酐160mg及2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷42mg熔融混炼。得到的混炼物(含极性基团的聚丙烯系树脂(B1))的MFR[230℃、负荷2.16kg(21.18N)]为6g/10分钟,马来酸酐浓度为0.3%,熔点为138℃。
需要说明的是,该马来酸酐浓度是使用氢氧化钾的甲醇溶液滴定得到的混炼物而得到的值,以下相同。另外,熔点为从以10℃/min升温时的差示扫描量热测定曲线的吸热峰读出的值,以下相同。
〔含极性基团的聚丙烯系树脂(B2)〕
使用分批混合机,在180℃及40rpm的螺杆转速的条件下将聚丙烯“Novatec PP FG3DE (Japan Polypropylene Corporation 制)”42g、马来酸酐160mg及2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷42mg熔融混炼。得到的混炼物(含极性基团的聚丙烯系树脂(B2))的MFR[230℃、负荷2.16kg(21.18N)]为10g/10分钟、马来酸酐浓度为0.3%,熔点为143℃。
〔含极性基团的聚丙烯系树脂(B3)〕
使用分批混合机,在200℃及螺杆转速100rpm的条件下,将聚丙烯“Novatec PP F113G(株式会社Prime Polymer制)”42g、马来酸酐5g及2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷1.3g熔融混炼。得到的混炼物(含极性基团的聚丙烯系树脂(B3))的MFR[230℃、负荷2.16kg(21.18N)]为250g/10分钟,马来酸酐浓度为3.0%,熔点为161℃。
〔含极性基团的聚丙烯系树脂(B4)〕
使用分批混合机,在200℃及螺杆转速100rpm的条件下,将聚丙烯“Novatec PP E111G(株式会社Prime Polymer制)”42g、马来酸酐8.4g及2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷126mg熔融混炼。得到的混炼物(含极性基团的聚丙烯系树脂(B4))的MFR[230℃、负荷2.16kg(21.18N)]为80g/10分钟,马来酸酐浓度为6.0%,熔点为135℃。
〔含极性基团的聚乙烯系树脂(B’5)〕
使用分批混合机,在180℃及40rpm的螺杆转速的条件下,将聚乙烯“NEO-ZEX 0434N”(株式会社Prime Polymer制)42g、马来酸酐160mg及5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷42mg熔融混炼。得到的混炼物(含极性基团的聚乙烯系树脂(B’3))的MFR[190℃、负荷2.16kg(21.18N)]为2g/10分钟,马来酸酐浓度为0.3%,熔点为117℃。
〔粘着赋予树脂(C1)〕
氢化芳香族烃树脂“Regalite1100”(Eastman Chemical Company制),软化点100℃
〔粘着赋予树脂(C2)〕
氢化芳香族烃树脂“Regalite1125”(Eastman Chemical Company制),软化点123℃
〔粘着赋予树脂(C3)〕
氢化萜烯树脂“Clearon M115”(Yasuhara Chemical Co., Ltd.制),软化点115℃
〔粘着赋予树脂(C4)〕
氢化萜烯树脂“Clearon P150”(Yasuhara Chemical Co., Ltd.制),软化点152℃
〔软化剂(D1)〕
链烷烃系操作油“Diana Process PW-380”(出光兴产株式会社制)。
实施例及比较例中的试验片的制作及各物性的测定或评价按照以下方式进行,将结果归纳于表1及表2。
(1)熔体流动速率(MFR)的测定
将利用以下的实施例及比较例制成的热塑性聚合物组合物的片材切碎,按照基于JIS K 7210的方法,在230℃、负荷2.16kg(21.18N)的条件下,测定MFR,作为成型加工性的指标。MFR的值越大,成型加工性越优异。
(2)硬度的测定
将利用以下的实施例及比较例制成的热塑性聚合物组合物的片材重叠,形成6mm的厚度,利用基于JIS K 6253的A型硬度计,测定了A硬度。
(3)拉伸断裂强度及拉伸断裂伸长率
由利用以下的实施例及比较例制成的热塑性聚合物组合物的片材,利用基于JIS K 6251的方法,制作哑铃型试验片(哑铃状5号形),在23℃、500mm/分钟的拉伸速度的条件下,测定了拉伸断裂强度及拉伸断裂伸长率。
(4)粘接力的测定
针对利用下述方法制成的PET/热塑性聚合物组合物/玻璃板的层叠体、及PET/热塑性聚合物组合物/铝板的层叠体,分别地,基于JIS K 6854-2,在180°的剥离角度、50mm/分钟的拉伸速度、23℃或60℃的环境温度的条件下,测定热塑性聚合物组合物层与玻璃板间、热塑性聚合物组合物层与铝板间的剥离强度,测定了粘接力。需要说明的是,60℃时的粘接力成为耐热性的指标。
(5)渗出性的测定
将利用以下的实施例及比较例制成的热塑性聚合物组合物的片材切割成φ29mm,用纸板夹持,放置1kg的重物,观察在70℃下静置360小时后的纸板的状态,将未观察到渗出的情况记为○,将观察到渗出的情况记为×。
<与玻璃板的层叠体的制作>
对于长75mm×宽25mm×厚1mm的玻璃板的两面的表面,依次使用表面活性剂水溶液、甲醇、丙酮、蒸馏水作为洗涤液进行洗涤,使其干燥。依次重叠该玻璃板、利用以下的实施例及比较例制成的热塑性聚合物组合物的片材、厚50μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材,将其配置于外尺寸200mm×200mm、内尺寸150mm×150mm、厚2mm的金属制间隔物(spacer)的中央部。
将该重叠的片材与金属制间隔物用聚四氟乙烯制片材夹持,进一步用金属板从外侧夹持,使用压缩成型机,在表1或表2所示的温度条件下,在负荷20kgf/cm2(2N/mm2)下进行3分钟压缩成型,由此,得到了包含PET/热塑性聚合物组合物/玻璃板的层叠体。
<与铝板的层叠体的制作>
对于长75mm×宽25mm×厚1mm的铝板的两面的表面,依次使用表面活性剂水溶液、蒸馏水作为洗涤液进行洗涤,使其干燥,除此之外,进行与上述的与玻璃板的层叠体的制作同样的操作,得到了包含PET/热塑性聚合物组合物/铝板的层叠体。
<实施例1~17、比较例1~5>
使用双螺杆挤出机,在230℃、螺杆转速200rpm的条件下,以表1或表2所示的比例,将表1或表2所述的原料熔融混炼,然后挤出成线束状,将其切断而得到热塑性聚合物组合物的颗粒。对于得到的颗粒,使用压缩成型机,在230℃、负荷100kgf/cm2(9.8N/mm2)的条件下,进行3分钟压缩成型,由此,得到了热塑性聚合物组合物的厚1mm的片材。
需要说明的是,在实施例1~14及比较例1~5中,按照上述测定方法,测定了得到的热塑性聚合物组合物的片材的MFR、硬度、拉伸断裂强度及拉伸断裂伸长率。另外,按照上述方法测定了与玻璃板的粘接力及与铝板的粘接力。进而,按照上述方法测定了得到的热塑性聚合物组合物的渗出性。将结果示于表1。
另外,在所有的实施例及比较例中,按照下述方法,进行了基于嵌件模塑的成型品的制造,评价了嵌件粘接性。
首先,使用图1~图6所示的模具,利用真空管将表1或表2所示的下述被粘体(嵌件部件)固定在模具内。对加热器通电,通过热传导将被粘体调节为表1或表2所示的温度。在模具温度为30℃、料筒温度为230℃的条件下,将包含表1或表2所示的配合的热塑性聚合物组合物填充至CAV2,在开始填充后,立即停止加热器的通电,将粘接体的表面温度冷却至30℃,由此得到了粘接体。将得到的粘接体的23℃时的嵌件粘接性(粘接力)示于表1及表2。
(被粘体)
使用如下得到的嵌件部件作为被粘体:对于长100mm×宽35mm×厚1mm的下述各嵌件部件的两面的表面,依次使用表面活性剂水溶液、蒸馏水进行洗涤,在65℃下进行干燥。
嵌件部件(a):铝板(A5052P)
嵌件部件(b):电镀锌钢板(SECC)。
由表1可知,在未进行底漆处理等的情况下,实施例1~14中得到的热塑性聚合物组合物均具有相对于陶瓷(玻璃)及金属的优异的粘接性,柔软性、力学特性、成型加工性优异。另外,即使在60℃的环境下,粘接力也良好,耐热性优异。进而,在嵌件模塑中,也可得到足够强度的粘接体,嵌件粘接性优异。另外,即使长期保管该热塑性聚合物组合物的成型品,也未发现渗出,保存稳定性优异。由实施例4~9可知,通过含有粘着赋予树脂(C),可在良好地维持相对于环境温度的粘接性的同时,进一步提高成型加工性。
另外,本发明的热塑性聚合物组合物相对于铝、镀锌钢板等嵌件部件的粘接性优异(实施例1及15)。另外,若在填充热塑性聚合物组合物后,将嵌件温度保持一定时间,则可进一步提高粘接力(实施例17)。
另一方面,含极性基团的聚丙烯系树脂(B)的含量少的比较例1、使用了含极性基团的聚乙烯系树脂(B’5)的比较例3、使用了具有1,2-键及3,4-键量的总量小于40摩尔%的具有共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的热塑性弹性体(A’5)及(A’6)代替热塑性弹性体(A)的比较例4及5,粘接力均差。在含极性基团的聚丙烯树脂(B)的含量大于120质量份的比较例2中,虽然在室温下的粘接力、耐热性及嵌件粘接性均与实施例为同等程度,但柔软性不足。
工业适用性
本发明的热塑性聚合物组合物作为汽车、建筑物的窗中的玻璃与铝窗框、金属开口部等的接合部、太阳能电池组件等中的玻璃与金属制框体的连接部中的粘接剂等有用。
使用了本发明的热塑性聚合物组合物的成型品作为电子・电气设备、OA设备、家电设备、汽车用构件等的外壳材料有用。更具体而言,作为大型显示器、笔记本电脑、移动电话、PHS、PDA(电子笔记本等移动信息终端)、电子词典、摄像机、数码相机、便携收录机播放器、变换器(inverter)等的外壳材料有用。
另外,在作为汽车或建筑物的窗饰条或衬垫(gasket)、玻璃的密封材料、防腐蚀材料等与玻璃粘接而成的成型体或结构体的广泛的用途中有用。
进而,也作为笔记本电脑、移动电话、摄像机等各种信息终端设备、混合动力汽车、燃料电池汽车等中使用的二次电池的隔膜等有用。

Claims (11)

1.一种热塑性聚合物组合物,其中,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,含有含极性基团的聚丙烯系树脂(B)10~120质量份,所述热塑性弹性体(A)是具有含有芳香族乙烯基化合物单元的聚合物嵌段、和1,2-键及3,4-键量的总量为40摩尔%以上的包含共轭二烯化合物单元的聚合物嵌段的嵌段共聚物或其氢化物,所述热塑性聚合物组合物中不包括含有1质量份以上聚乙烯醇缩醛树脂的热塑性聚合物组合物。
2.根据权利要求1所述的热塑性聚合物组合物,其中,共轭二烯化合物单元是异戊二烯单元。
3.根据权利要求1或2所述的热塑性聚合物组合物,其中,相对于所述热塑性弹性体(A)100质量份,含有所述含极性基团的聚丙烯系树脂(B)10~100质量份。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的热塑性聚合物组合物,其中,所述热塑性弹性体(A)的重均分子量(Mw)为70,000~200,000,且为直链状的嵌段共聚物。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的热塑性聚合物组合物,其中,相对于热塑性弹性体(A)100质量份,进一步含有粘着赋予树脂(C)1~100质量份。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的热塑性聚合物组合物,其中,含极性基团的聚丙烯系树脂(B)是羧酸改性聚丙烯系树脂。
7.一种成型品,使用了权利要求1~6中任一项所述的热塑性聚合物组合物。
8.根据权利要求7所述的成型品,是所述热塑性聚合物组合物粘接于选自陶瓷、金属及合成树脂中的至少一种而形成的。
9.根据权利要求8所述的成型品,是所述热塑性聚合物组合物粘接陶瓷彼此、金属彼此或合成树脂彼此,或者选自陶瓷、金属及合成树脂中的至少两种而形成的。
10.根据权利要求7所述的成型品的制造方法,其是基于向保持有嵌件部件的模具中填充权利要求1~6中任一项所述的热塑性聚合物组合物并将其成型的嵌件模塑的成型品的制造方法,其中,使嵌件模塑时的嵌件部件的温度为30~150℃。
11.根据权利要求7所述的成型品的制造方法,其中,作为嵌件部件,使用选自陶瓷、金属及合成树脂中的至少一种。
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