JP4725118B2 - 導電性ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
(1) (A)ポリアミド樹脂:30〜94重量部と、
(B)−20℃以下のガラス転移温度を有する弾性重合体:3〜40重量部と、
(C)導電性カーボンブラック:3〜30重量部とを合計で100重量部含む導電性ポリアミド樹脂組成物であって、
前記(C)導電性カーボンブラックが次の(1)〜(3)の特性を全て満足するオイルファーネスカーボンブラックであることを特徴とする導電性ポリアミド樹脂組成物。
(1) 24M4DBP吸収量が130cm3/100g以上
(2) 1500℃、30分間加熱により発生した水素量(脱水素量)が1.2mg/g以下
(3) 結晶子サイズLcが10〜17Åの範囲
(B−1)ビニル芳香族化合物重合体ブロックaと共役ジエン系化合物重合体ブロックbとのブロック共重合体の水素添加物
(B−2)エチレン−α−オレフィン系共重合体
本発明に用いられる(A)成分のポリアミド樹脂は、主鎖に−CONH−結合を有するものであり、例えば、環状ラクタムの開環重合物、アミノカルボン酸の重縮合物、ジカルボン酸とジアミンの重縮合物などが挙げられる。その代表的なものとしては、ポリアミド4、ポリアミド6、ポリアミド6・6、ポリアミド4・6、ポリアミド12、ポリアミド6・10、その他公知の芳香族ジアミン、芳香族ジカルボン酸等の単量体成分を含む結晶性または非晶性のポリアミド樹脂が挙げられる。好ましいポリアミド樹脂は、ポリアミド6樹脂、ポリアミド6・6樹脂、メタキシレンジアミン(MXDA)を用いたMXD6樹脂などの半芳香族ポリアミドや、これらの2種以上の共重合体である。これらのポリアミド樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明に用いられる(B)成分の弾性重合体は、ガラス転移温度(ここでは周波数110Hzの動的粘弾性測定から得られる損失弾性率(E”)のピーク温度として定義する)が−20℃以下である必要があり、−30℃以下であることがより好ましい。弾性重合体のガラス転移温度が−20℃より高い場合は低温時の耐衝撃性が十分ではなく、本発明の目的を達成することができない。弾性重合体のガラス転移温度は粘弾性測定装置などを用いて、測定、評価することができる。
(B−1)ビニル芳香族化合物重合体ブロックaと共役ジエン系化合物重合体ブロックbとのブロック共重合体の水素添加物
および/または
(B−2)エチレン−α−オレフィン系共重合体
や、上記(B−1),(B−2)成分に、種々の不飽和カルボン酸および/またはその誘導体やビニル単量体をグラフト反応あるいは共重合して得られる変性弾性重合体(エラストマー)も好ましく使用することができる。
本発明で用いられる(B−1)成分のブロック共重合体またはその水素添加物とは、ビニル芳香族化合物重合体ブロックaと共役ジエン系化合物重合体ブロックbとのブロック共重合体またはその水素添加物である。水素添加物は主にブロックb中の脂肪族不飽和結合数が水素化により減少したブロック共重合体である。ブロックaおよびブロックbの配列は、線状構造のもの、または分岐構造(ラジアルテレブロック)のものを含む。また、これらの構造のうちで一部にビニル芳香族化合物と共役ジエン系化合物とのランダム共重合部分に由来するランダム鎖を含んでいてもよい。これら構造のうちでも線状構造のものが好ましく、a−b−a型のトリブロック構造のものが、耐衝撃性の点で特に好ましい。トリブロック構造のものにa−b型のジブロック構造のものを含んでいてもよい。
本発明で用いられる(B−2)成分のエチレン−α−オレフィン系共重合体は、エチレンおよびα−オレフィンを必須成分とするゴム状共重合体である。このエチレン−α−オレフィン系共重合体のエチレンとα−オレフィンの重量比は通常90:10〜20:80であり、好ましくは75:25〜40:60の範囲のものである。共重合に用いられるα−オレフィンは、通常、炭素数3〜20個を有する不飽和炭化水素化合物であり、具体例としては、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1等が挙げられ、好ましくは炭素数3〜10の直鎖状のα−オレフィンであり、特に好ましいのはプロピレン、1−ブテン、1−オクテンである。
上記(B−1),(B−2)成分に、種々の不飽和カルボン酸および/またはその誘導体やビニル単量体をグラフト反応あるいは共重合して得られる変性弾性重合体(エラストマー)において、グラフト反応あるいは共重合されている不飽和カルボン酸および/またはその誘導体やビニル単量体の量は、上記(B−1),(B−2)成分に対して、0.05〜5重量%が好ましい。この量が0.05重量%未満では、耐衝撃性が不十分となる傾向があり、5重量%を超えると熱安定性や流動性が低下する傾向がある。
本発明は、(C)成分である導電性カーボンブラックの水素含有量を低下させるとともに、結晶サイズを小さくし、且つそのストラクチャーの指標値を大きくすることにより、これを配合した導電性ポリアミド樹脂組成物の導電性および流動性が向上し、安定した導電性を実現しうるという新規な知見に基づいて創案されたものであり、本発明で用いる導電性カーボンブラックは、次の3条件を満足する必要がある。
(1) 24M4DBP吸収量が130cm3/100g以上
(2) 1500℃、30分間加熱により発生した水素量(脱水素量)が1.2mg/g以下
(3) 結晶子サイズLcが10〜17Åの範囲
(4) 窒素吸着比表面積が150〜400m2/g
(5) ストークスモード径(Dmod)と24M4DBP吸収量との比(Dmod/24M4DBP)が0.6〜0.9
(6) 透過型電子顕微鏡による平均粒径が14〜24nm
(7) CTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)吸着比表面積が120〜220m2/g
(8) DBP吸収量が150〜400cm3/100g
(9) 次式で定義される含酸素官能基密集度が3μmol/m2以下
24M4DBP吸収量およびDBP吸収量は、JIS K6217に準拠する(単位はcm3/100g)。
脱水素量は、カーボンブラックを真空中で1500℃で30分間加熱し、この間に発生したガス中の水素量であり、具体的には次のようにして測定される。
1.カーボンブラックを約0.5g精秤し、アルミナ管に入れ、0.01Torr(1.
3Pa)まで減圧した後、減圧系を閉じ、1500℃の電気炉内に30分間保持して
カーボンブラックに存在する酸素化合物や水素化合物を分解・揮発させる。
2.揮発成分は定量吸引ポンプを通じて、一定容積のガス捕集管に採取する。
3.圧力と温度からガス量を求めるとともに、ガスクロマトグラフにて組成分析する。こ
れから水素(H2)の発生量(mg)を求め、カーボンブラック1g当たりからの水
素量に換算した値を計算する(単位はmg/g)。
カーボンブラックの結晶子サイズLc(Å)は、X線回折装置を用い、次の式より求められる。
Scherrerの式:結晶子サイズLc=K×λ/β×cosθ
ここで、K:形状因子定数0.9
λ:特性X線の波長 CuKα 1.5418(Å)
β:半価幅(ラジアン)
θ:ピーク位置(度)
具体的な測定装置としては、X線回折装置 RINT−1500型(理学電機社製)を用い、測定条件は管球にCu、管電圧40KV、管電流250mAで実施した。カーボンブラック試料は装置付属の試料板に充填し、測定角度(2θ)10〜60°、測定速度0.5°/分で測定し、ピーク位置と半価幅は装置のシフトにより算出した。測定角度の校正は、X線標準用シリコンを用いた。
窒素吸着比表面積(N2SA)は、JIS K6217に準拠して定義される(単位はm2/g)。
ストークスモード径(Dmod)およびストークスモード半値幅(D1/2)は、以下の測定法で求められる。
(測定法)
界面活性剤(SIGMA CHEMICAL社製「NONDET P−40」)を3滴加えた20容量%エタノール水溶液に、精秤したカーボンブラックを加えて、カーボンブラック濃度が0.01重量%の試料液を調製した。この試料液を超音波洗浄機(LAKOMANUFACTURNG CO.製「ULTRASONIC STIRRING BATH」)を用いて、20分間分散処理することにより、カーボンブラックスラリーとした。一方、遠心沈降式の粒度分布測定装置(BROOK HAVEN INSTRUMENTS社製「BI−DCP PARTICLSIZER」)にスピン液(純水)10ミリリットルを注入し、さらにバッファー液(20容量%エタノール水溶液)1ミリリットルを注入した後、前記調製したカーボンブラックスラリー各1ミリリットルを注入し、回転数10000rpmで遠心沈降させ真比重1.78g/cm3でストークス相当径を計算し、図1に示すように、ストークス相当径に対して相対的な発生頻度のヒストグラムを作る。ヒストグラムのピークAから直線BをY軸に平行に引き、ヒストグラムのX軸との交点をCとする。このときのCでのストークス直径が、ストークスモード径(Dmod)となる。また、直線Bの中点をFとして、Fを通りX軸に平行に直線Gを引く。直線Gは、ヒストグラムの分布曲線と2点DおよびEで交わる。このとき、DおよびEでの各ストークス直径の差の絶対値が、ストークスモード半値幅(D1/2)である。
平均粒子径は、透過型電子顕微鏡を用い、具体的には次のようにして求めた。
1.カーボンブラック試料を150kHz、0.4kWの超音波分散機により、10分間
クロロホルムに分散させて分散試料を作成した。
2.次に、上記試料をカーボン補強した支持膜に振り掛けて固定する。これを透過型電子
顕微鏡で撮影し、50000〜200000倍に拡大した画像をEndterの装置
を用いてランダムに1000個以上のカーボンブラックの粒子径を測定し、その平均
値を平均粒子径とした。
CTAB吸着比表面積は、JIS K6217に準拠して定義される(単位はm2/g)。
(1500℃×30分)CO発生量(以下、単に「CO発生量」と言う)および(1500℃×30分)CO2発生量(以下、単に「CO2発生量」と言う)は、各々カーボンブラックを真空中で1500℃で30分間加熱し、この間に発生したガス中のCOおよびCO2量であり、具体的には次のようにして測定される。
(測定法)
カーボンブラックを約0.5g精秤し、アルミナ管に入れ、0.01Toor(1.3Pa)まで減圧した後、減圧系を閉じ、1500℃の電気炉内に30分間保持してカーボンブラック中に存在する酸素化合物や水素化合物を分解・揮発させる。揮発成分は定量吸引ポンプを通じて、一定容積のガス捕集管に採取する。圧力と温度からガス量を求めるとともに、ガスクロマトグラフにて組成分析する。これから一酸化炭素(CO)および二酸化炭素(CO2)の発生量(mg)を求め、カーボンブラック1g当たりからのCOおよびCO2に換算した値を計算する(単位はmg/g)。
さらに、得られた各ガスの発生量をμmol/gに換算し、次の式により含酸素官能基密集度を求める。
一般にカーボンブラックは一次粒子が葡萄房状に連なった独特のストラクチャーと称される連鎖体よりなる二次粒子を形成している。この葡萄房状連鎖体の空隙部分等にDBP(ジブチルフタレート)が吸収されるので、24M4DBP吸収量や後述のDBP吸収量はカーボンブラックが有する重要な指標値である。
本発明に係る導電性カーボンブラックは、樹脂組成物の導電性および流動性を向上させるために、24M4DBP吸収量が130cm3/100g以上、好ましくは140cm3/100g以上、より好ましくは145cm3/100g以上である。24M4DBP吸収量が130cm3/100g未満では、導電性ネットワークを形成しにくくなるため樹脂組成物とした際に十分な導電性が得られず、また、導電性の安定性も悪くなる。ただし、24M4DBP吸収量が高すぎても、樹脂中での分散性が低下する場合があり、また生産時の炉の負荷が大きく、経済的でないので、260cm3/100g以下が好ましく、より好ましくは200cm3/100g以下、さらに好ましくは160cm3/100g以下である。
本発明では、導電性カーボンブラックの1500℃で30分間加熱により発生した水素量(以下、「脱水素量」と略す場合がある。)を1.2mg/g以下、好ましくは1.0mg/g以下、より好ましくは0.8mg/g以下にすることにより、樹脂組成物の導電性を高め、また安定した導電性を発現させることができる。脱水素量が1.2mg/gよりも多いと、カーボンブラック表面近傍の結晶発達が不十分で、カーボンブラック造粒、乾燥工程等で酸性官能基が表面に付加しやすくなり、樹脂組成物の導電性が悪くなる。脱水素量は、1.2mg/g以下であれば低い程好ましいが、一般的には工業的な経済性などの理由により、0.1mg/g以上とするのが好ましい。
本発明では、導電性カーボンブラックの結晶子サイズLcを10〜17Åの範囲、好ましくは11〜16Åの範囲とすることで、樹脂組成物の導電性および流動性の双方を高めることができる。結晶子サイズが17Åを超えると、樹脂との混練時に結晶化したグラファイト層でカーボンブラックの切断が起こりやすくなり、ストラクチャーが短くなり、導電性が低下する。また、結晶子サイズが10Åより小さいと十分な導電性が得られない。
本発明に係る導電性カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、大きいほど樹脂組成物の導電性を向上させるが、300m2/gを超えると樹脂中への分散性や流動性が低下する場合がある。導電性カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、150〜300m2/gの範囲が好ましく、より好ましくは200〜290m2/gの範囲とすることで、樹脂組成物の導電性と流動性のバランスが優れたものとなる。
本発明に係る導電性カーボンブラックは、ストークスモード径(Dmod)と24M4DBP吸収量との比(Dmod/24M4DBP)が0.6〜0.9の範囲にあることが樹脂組成物とした際に導電性と流動性のバランスが優れることから好ましい。Dmod/24M4DBPが0.6より小さいと、樹脂組成物中での分散性低下や流動性低下が起こる場合があり、分散性が悪すぎると導電性が低下する場合もある。また、逆に0.9より大きいと、導電性と流動性、機械的強度のバランスが悪化する場合がある。
樹脂組成物の導電性をさらに向上させるために、透過型電子顕微鏡によるカーボンブラックの平均粒子径は14〜24nmが好ましく、より好ましくは15〜18nmである。平均粒子径が14nm未満では、カーボンブラックの分散性が低下し、24nmを超えても導電性が低下する。
本発明では、導電性カーボンブラックのCTAB吸着比表面積を好ましくは120〜220m2/gの範囲、より好ましくは150〜200m2/gの範囲にすることにより、樹脂組成物の導電性および流動性を高めることができる。CTAB吸着比表面積が120m2/gより小さいと導電性が低下する場合があり、220m2/gより大き過ぎると樹脂組成物中での分散性や流動性が低下する場合があるのでいずれも好ましくない。
本発明に係る導電性カーボンブラックのDBP吸収量は、小さすぎると樹脂組成物とした際に導電性が低下する場合があり、逆に大きすぎると樹脂組成物の流動性が低下する場合がある。このため、DBP吸収量は150cm3/100g以上、中でも155cm3/100g以上であることが好ましく、400cm3/100g以下、中でも250cm3/100g以下、さらに230cm3/100g以下、特に210cm3/100g以下であることが好ましい。
本発明に係る導電性カーボンブラックは、含酸素官能基密集度が3μmol/m2以下であることが好ましい。含酸素官能基密集度とは、カーボンブラック単位表面積当たりの官能基の数を示すものであるため、この数値は低いのが好ましい。この数値が高い場合には、カーボンブラックを含む樹脂組成物の導電性が低下する。なお、この数値は低いほど導電性の観点では好ましいが、あまりに低すぎると分散性が低下して導電性や流動性が却って悪化する恐れがあり、また脱水素量の場合と同様、工業的な経済性などの理由により不利である。従って、含酸素官能基密集度は0.1μmol/m2以上とするのが好ましい。
本発明に係る導電性カーボンブラックは、上記特性条件を満足するなら、その製造方法は任意であり、例えばオイルファーネス法やアセチレン法、賦活法などが挙げられるが、中でもオイルファーネス法は、安価に、且つ歩留まり良く製造できるので好ましい。
図2は本発明に係る導電性カーボンブラックの製造装置の一例を示す概略構成図である。この装置は、オイルファーネス法によるカーボンブラック製造装置であって、燃料を燃焼して高温燃焼ガス流を発生させる第1反応帯域Aと、その下流に接続し、カーボンブラック原料を導入する導入ノズルを備えた第2反応帯域Bと、さらにその下流に接続しカーボンブラック生成反応を停止させる為に炉内に冷却水等を供給するノズルを備えた第3反応帯域Cとを含む。
本発明の導電性ポリアミド樹脂組成物には、(A)成分:ポリアミド樹脂、(B)成分:弾性重合体、(C)成分:導電性カーボンブラックの合計を100重量部としたときに、(A)成分のポリアミド樹脂は、30〜94重量部、好ましくは40〜90重量部の範囲で含まれる。(A)成分が30重量部未満であると耐熱性が低下し、94重量部を超えると導電性、耐衝撃性が低くなる。
本発明の導電性ポリアミド樹脂組成物は、前記(A)成分、(B)成分、および(C)成分を含有することが必須であるが、該樹脂組成物の剛性等を改良する目的で、さらに(D)成分として導電性カーボンブラック以外の無機充填剤を含有していてもよい。
本発明の導電性ポリアミド樹脂組成物は、前記(A)成分、(B)成分、および(C)成分を含有することが必須であるが、該樹脂組成物の塗装膜密着性を改良する目的で、さらに(E)成分としてエチレンビニルアルコール樹脂を含有していてもよい。
(E−1)エチレン・ビニルアルコール共重合体
および/または
(E−2)エチレン・酢酸ビニル共重合体の部分ケン化物
が挙げられる。
本発明の導電性ポリアミド樹脂組成物は、前記(A)成分、(B)成分、および(C)成分を含有することが必須であるが、該樹脂組成物の耐薬品性の向上、低吸水化、剛性と耐衝撃性のバランスの改善等を目的として、さらに(F)成分としてポリプロピレン樹脂を含有していてもよい。
本発明の導電性ポリアミド樹脂組成物には、(A)成分が脂肪族ポリアミド樹脂である場合、必要に応じて、さらに導電性改良助剤としての効果を有するニグロシン染料、半芳香族ポリアミド樹脂、ノボラックフェノール樹脂、ハロゲン化リチウム等の1種または2種以上を配合することもできる。
本発明の導電性ポリアミド樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、上記成分以外にも公知の他の熱可塑性樹脂を配合することができる。他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル、液晶ポリエステル樹脂などを挙げることができる。中でもポリフェニレンエーテルは、寸法安定性に優れ、耐熱性も高いことから好ましく使用できる。これらの熱可塑性樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の導電性ポリアミド樹脂組成物の調製方法には特に制限はないが、工業的観点からは、溶融混練法が好ましい。溶融混練の代表的な方法として、熱可塑性樹脂について一般に実用されている溶融混練機の使用が挙げられる。例えば、一軸押出機、多軸押出機、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダープラストグラム等を用いる方法が挙げられ、溶融混練機で溶融混練した後、粒状化することにより本発明の導電性ポリアミド樹脂組成物を得ることができる。
本発明の導電性ポリアミド樹脂組成物から成形品を製造する方法は、特に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂について一般に採用されている成形法、すなわち射出成形法、射出圧縮成形法、中空成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法等を採用することができる。
ポリアミド6樹脂(PA6):
商品名「NOVAMID(登録商標)1007J」(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製)(23℃、96%濃硫酸中、樹脂濃度1重量%で測定したときの粘度数=100、末端カルボキシル基=87μeq/g、末端アミノ基=26μeq/g)
無水マレイン酸変性スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体(SEBS):
商品名:「タフテックM1943」(旭化成(株)製)(ガラス転移温度=−30℃以下、MFR=8g/10min(ASTM−D1238、230℃×2.16kg))
商品名「モディックAP730T」(三菱化学(株)製)(ガラス転移温度=−70℃以下、表面硬度=83(JIS−K6301−type−A)、密度=0.89g/cm3、MFR=2g/10min(ASTM−D1238、190℃×2.16kg))
実施例用導電性カーボンブラック:
図2に示すカーボンブラック製造装置を用い、表1に示す製造条件、および原料油導入位置距離Dや反応停止位置距離E等の炉内装置条件下、カーボンブラック原料油としてクレオソート油、高温燃焼ガス流の燃料として重油を用い、表1に示す導電性カーボンブラックCB1〜CB3を製造した。なお、図2中の炉内寸法D1〜D3、L1、D2’は以下の通りとし、第2反応帯域Bでの炉内温度は1750℃とした。
D1=1100mmφ
D2=175mmφ
D3=400mmφ
L1=3300mm
D2’=190mmφ
得られた導電性カーボンブラックの物性を表1に示す。
比較例用導電性カーボンブラック:
比較として、表2に示す市販されている導電性カーボンブラックCB4〜CB9を用いた。
ワラストナイト(WN):
商品名「ナイグロス4」(ナイコ社製)(ケイ酸カルシウム、平均繊維径=4μm、平均繊維長=100μm、表面処理剤無し)
タルク(TALC):
商品名「圧縮タルクUPN−HST−0.5」(林化成社製)(平均粒子径=3μm、詳細化学組成(蛍光X線分析結果)={SiO2:60.7%/MgO:30.9%/Fe2O3:0.12%/Al2O3:0.04%/CaO:0.41%/Na2O:0.02%/K2O:0%/TiO2:0.001%/P2O5:0.04%/SO3:0%/強熱減量:5.7%(殆どが水分)}、pH=9.3、嵩密度=1g/cm3、粒子形状=板状、アミノシラン表面処理剤;無し)
エチレンビニルアルコール樹脂(EVOH):
商品名「エバールG156A」(クラレ社製)(エチレン・酢酸ビニル共重合体部分ケン化物:エチレン共重合比率=47モル%、比重=1.12、MI=6g/10min(JIS−K6730、190℃×2160g)、ケン化度=100mol%)
無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(MA変性PP)
商品名「モディックAP−P108」(三菱化学(株)製)(MFR=30g/10min(JIS−K7210、230℃×2.16kg)、密度=0.90、融点=158℃)
(1)実施例1〜4および比較例1〜6
まず、(A)成分と(B)成分を所定量瓶量し、タンブラーミキサーにて混合した後、二軸押出機(日本製鋼所製「TEX30XCT」L/D=42、バレル数12)の第1フィード口(最上流部)から投入し、(C)成分は或いは(C)成分以外のカーボンブラックを、途中の第2フィード口(中流部分)から、サイドフィードで投入、溶融混練して、(A)成分、(B)成分、および(C)成分、または(C)成分以外のカーボンブラックからなる樹脂組成物ペレットを得た。
この時の溶融混練条件はシリンダー温度240℃、スクリュー回転数は200rpm、吐出量は15kg/hであった。
実施例1と同様の製造方法で、一度、(A)成分、(B)成分、および(C)成分からなる樹脂組成物ペレットを製造した後に、再度そのペレットと、(D)成分を配合し、溶融混練して(A)成分、(B)成分、(C)成分、および(D)成分からなる樹脂組成物ペレットを得た。
ここで(A)成分、(B)成分、および(C)成分からなるペレットは第1フィード口から投入し、(D)成分は第2フィード口から途中フィードして溶融混練した。
次いで、このペレットと、(E)成分のペレットをタンブラーミキサーでドライブレンドして、最終樹脂組成物を得た。
実施例1と同様の製造方法で、一度、(A)成分、(B)成分、および(C)成分からなる樹脂組成物ペレットを製造した後に、再度そのペレットと、(D)成分を配合し、溶融混練して(A)成分、(B)成分、(C)成分、および(D)成分からなる樹脂組成物ペレットを得た。
ここで(A)成分、(B)成分、および(C)成分からなるペレットと、(D)成分は第1フィード口から併せて投入して溶融混練し、(A)成分、(B)成分、(C)成分、および(D)成分からなる樹脂組成物ペレットを得た。
次いで、このペレットと、(E)成分のペレットをタンブラーミキサーにてドライブレンドして、最終樹脂組成物を得た。
(A)成分、(B)成分、および(F)成分を実施例1と同様の条件で、第1フィードから投入し、途中から(C)成分、または(C)成分以外のカーボンブラックをサイドフィードして溶融混練し、(A)成分、(B)成分、(C)成分、または(C)成分以外のカーボンブラックと(F)成分からなる樹脂組成物を得た。
上記の方法で得られたペレットを、120℃で5時間乾燥した後、ASTM−D256に準拠したIZOD衝撃試験片、ASTM−D648に準拠した引張試験片、ASTM−D790に準拠した曲げ試験片、および長さ100×幅100×厚み3mmのプレートを、それぞれ次の成形条件にて成形した。
<成形条件>
・成形機:日鋼J75ED
・シリンダー温度=280℃
・金型温度=80℃
・射出/冷却時間=各15sec
各試験片について次の方法で評価を行った。
<導電性>
・<1>〜<5>の体積抵抗値は5ヶの試験サンプル各々の体積抵抗率を示す。この数値が低
い程、導電性に優れていることを示す。また、<1>〜<5>の数値が互いに近似している
ほど、導電性の安定性に優れていることを示す。
・試験片の作成:ASTM−D638に準拠した引張試験片を成形、この試験片の両端
を剪定ハサミで切断し、標線範囲内から12.7mm×50mm×3mm厚さの短冊
を切り出し、切断した端面に銀ペーストを塗布して23℃で30分風乾した。同様な
方法で試験片を5ヶ作成した。
・測定方法:テスターで両端面の間の抵抗値を測定し、体積抵抗率を算出した。
算出式:R=RL×AL/L
ここで、AL:試験片の断面積(単位:cm2)
L:試験片の長さ(単位:cm)
RL:測定した抵抗値(単位:Ω)
R:体積抵抗率(単位:Ω・cm)である。
(1)キャピロ溶融粘度
・この数値が低い程、流動性に優れていることを示す。
・測定器:キャピログラフ1C(東洋精機社製)
・測定条件:温度=280℃
オリフィス寸法=1mmΦ×30mmL
剪断速度=912s-1
における溶融粘度を測定した。
・この数値が高い程、流動性に優れていることを示す。
・測定規格:ASTM−D1238
・測定器:MFR測定器(東洋精機社製)
・測定条件:250℃×10kg
(1)IZOD衝撃試験(ノッチ有り)時の非破断確率
・この数値が高い程、耐衝撃性に優れていることを示す。
・測定規格:ASTM−D256
・測定器:40kgIZOD試験機(東洋精機社製)
・試験方法:1つの材料につき、n=10の試験を行い、完全にサンプルが破断するに
到らなかったサンプルの数を数え、破壊しなかった確率を求めた。
・1m/secの速度で、先端が球状のシャフトを衝突させて、プレートを打ち抜き、
打ち抜きに要したエネルギー値を測定したものであり、この数値が高いものほど、耐
衝撃性に優れている事を示す。
・測定器:島津試験機社製サーボパルサー
・サンプル:100×100×3mm厚さのプレート
・測定雰囲気温度:23℃
・シャフトの先端形状:12.7mmRの球状
・シャフト打ち抜き速度:1m/sec
・試験片の調湿状態:絶乾
・試験時の受け台(固定クランプ)の直径:76.2mmΦ
・データは5ケ試験した結果の平均値を示す。
・長さ100×幅100×厚み3mmのプレートの成形品表面外観を目視で評価した。
・判定基準は次の通りで○は外観に優れていることを示す。
×:面が荒れて光沢感がない、或いは表面がブツブツしている。
○:光沢感があり、ブツブツが無い。
・この数値が高い程、剛性に優れていることを示す。
・測定規格:ASTM−D790
・サンプルコンディショニング:23℃で絶乾状態における曲げ弾性率を測定した。
・○であれば、塗装密着性に優れていることを示す。
・碁盤目剥離試験を行い、密着性を評価した。
・詳細評価条件は次の通り。
・試験片:長さ100×幅100×厚み3mmのプレートの片面表面にアクリルウレタ
ン系塗料(オリジン電気社製OP−Z−NY)を塗布して、80℃にて60min焼き
付ける。焼付け後、23℃×24hrsコンディショニングする。コンディショニン
グ後に、塗料塗布部に、1辺が1mm幅で碁盤目状のスリットを100マス刻設する
。このスリット刻設部にセロハンテープを張り付け、このテープを一気に引き剥がし
、塗装膜が引き剥がされずに成形品に残った場合を○、少しでも塗装膜が剥がれた場
合は×とした。
・この数値が低い程、吸水による変化が小さく優れていることを示す。
・試験片:長さ100×幅100×厚み3mmのプレート
・試験方法:40℃温水浸漬×100時間処理後の吸水率を測定した。
これらの評価結果を表3,4に示す。
表3,4より、次のことが分かる。
本発明の実施例1〜4の導電性ポリアミド樹脂組成物は、比較例1〜6に対して、優れた導電性、且つ安定した導電性を示し、さらに耐衝撃性、流動性などの物性バランスにも優れていた。
B 第2反応帯域
C 第3反応帯域
D カーボンブラック原料導入位置距離
D’ カーボンブラック原料導入ノズル
E 反応停止位置距離
E’ 冷却水供給ノズル
F 燃料導入ノズル
G 燃料用空気導入ノズル
Claims (12)
- (A)ポリアミド樹脂:30〜94重量部と、
(B)−20℃以下のガラス転移温度を有する弾性重合体:3〜40重量部と、
(C)導電性カーボンブラック:3〜30重量部とを合計で100重量部含む導電性ポリアミド樹脂組成物であって、
前記(C)導電性カーボンブラックが次の(1)〜(3)の特性を全て満足するオイルファーネスカーボンブラックであることを特徴とする導電性ポリアミド樹脂組成物。
(1) 24M4DBP吸収量が130cm3/100g以上
(2) 1500℃、30分間加熱により発生した水素量(脱水素量)が1.2mg/g以下
(3) 結晶子サイズLcが10〜17Åの範囲 - (C)導電性カーボンブラックの窒素吸着比表面積が、150〜300m2/gの範囲であることを特徴とする請求項1記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
- (C)導電性カーボンブラックのストークスモード径(Dmod)と24M4DBP吸収量との比(Dmod/24M4DBP)が、0.6〜0.9の範囲であることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
- (C)導電性カーボンブラックの透過型電子顕微鏡による平均粒子径が、14〜24nmの範囲であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
- (C)導電性カーボンブラックのCTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)吸着比表面積が、120〜220m2/gの範囲であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
- (C)導電性カーボンブラックのDBP吸収量が、150〜400cm3/100gの範囲であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
- (A)ポリアミド樹脂が、ポリアミド6樹脂、ポリアミド6・6樹脂、およびポリアミド6とポリアミド6・6との共重合樹脂よりなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
- (B)弾性重合体は、以下の(B−1)および(B−2)から選択された少なくとも1種の弾性重合体と、以下の(B−1)および(B−2)から選択された少なくとも1種の弾性重合体に、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸誘導体およびそれ以外のビニル単量体から選択された少なくとも1種を0.05〜5重量%付加した変性弾性重合体よりなる群から選択された1種または2種以上であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
(B−1)ビニル芳香族化合物重合体ブロックaと共役ジエン系化合物重合体ブロックbとのブロック共重合体の水素添加物
(B−2)エチレン−α−オレフィン系共重合体 - (D)成分として無機充填剤を、全樹脂組成物を100重量部としたとき、1〜40重量部含有することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
- (E)成分としてエチレンビニルアルコール樹脂を、全樹脂組成物を100重量部としたとき、1〜10重量部含有することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
- (F)成分としてポリプロピレン樹脂を、全樹脂組成物を100重量部としたとき、1〜40重量部含有することを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の導電性ポリアミド樹脂組成物。
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