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WO2024157584A1 - 高耐電圧の絶縁性材料、および、高耐電圧の絶縁性成形品 - Google Patents

高耐電圧の絶縁性材料、および、高耐電圧の絶縁性成形品 Download PDF

Info

Publication number
WO2024157584A1
WO2024157584A1 PCT/JP2023/041570 JP2023041570W WO2024157584A1 WO 2024157584 A1 WO2024157584 A1 WO 2024157584A1 JP 2023041570 W JP2023041570 W JP 2023041570W WO 2024157584 A1 WO2024157584 A1 WO 2024157584A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ring
structural unit
polyamide resin
derived structural
insulating material
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/041570
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩介 大塚
Original Assignee
三菱瓦斯化学株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱瓦斯化学株式会社 filed Critical 三菱瓦斯化学株式会社
Publication of WO2024157584A1 publication Critical patent/WO2024157584A1/ja

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes

Definitions

  • the present invention relates to high-voltage insulating materials, high-voltage insulating molded products, and their applications.
  • Polyamide resins have excellent mechanical properties, surface appearance, and heat resistance, making them ideal for use in automobiles and electrical/electronic parts.
  • polyamide resins are used in engine peripheral parts due to their excellent mechanical properties and heat resistance, but in recent years, as engine peripheral parts have become denser and engine power has increased, the environmental conditions around the engine have become increasingly severe, and there is a demand for mechanical properties and surface appearances that can withstand higher temperatures and humidity.
  • weight reduction, space saving, and increased capacity are also progressing, and there is a growing demand for improved properties for resin molded products that make up part of the parts.
  • polyamide resin materials with high insulating properties.
  • Patent Document 1 discloses a polyamide resin composition containing, per 100 parts by weight of (A) polyamide resin, (B) 0.5 to 10 parts by weight of a compound represented by the following general formula (1), and (C) 0.005 to 0.5 parts by weight of a fatty acid metal salt, in which the weight ratio of metal elements contained in component (C) relative to component (B) is 100 ppm or more and 5000 ppm or less.
  • X is one bond selected from amine, ketone, ether and sulfonyl.
  • R 1 to R 10 may be the same or different and are any one selected from hydrogen, a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the present invention has an object to solve the above problems, and to provide an insulating material having excellent mechanical strength and high withstand voltage, and an insulating molded article having high withstand voltage.
  • A represents the content (mass %) of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight
  • B represents the average number of bonds between the ring (a) and the amide bond closest to the ring (a) in each structural unit
  • C represents the average number of bonds between the positions at which groups linked from
  • ⁇ 2> The high-voltage insulating material according to ⁇ 1>, wherein the content of the ring (a) in the polyamide resin (A) is 10 to 40 mass% based on the molecular weight.
  • ⁇ 3> The high-voltage insulating material according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the value of B in formula (A) is 0.8 to 3.2.
  • ⁇ 4> The high-voltage insulating material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the value of C in formula (A) is 1.0 to 3.0.
  • the high-voltage insulating material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, in which the structural unit including the front ring (a) includes a structural unit represented by formula (X).
  • Formula (X) (In formula (X), R 1 to R 8 each independently represent a hydrogen atom or an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms. Cy represents a benzene ring, a naphthalene ring, or a cyclohexane ring. Each n1 independently represents an integer of 0 to 2, and each n2 independently represents 0 or 1.
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, ⁇ 5>
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, ⁇ 5>
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit,
  • the high-voltage insulating material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the diamine-derived structural unit includes a diamine-derived structural unit represented by formula (Y): Formula (Y) (In formula (Y), R 1 to R 8 each independently represent a hydrogen atom or an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms.
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, ⁇ 9> The high-voltage insulating material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the diamine-derived structural unit includes a xylylenediamine-derived structural unit.
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, 30 mol % or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain aliphatic dicarboxylic acid-derived structural units having 4 to 20 carbon atoms.
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, 70 mol % or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain structural units derived from an aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms.
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit,
  • the high-voltage insulating material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, wherein the dicarboxylic acid-derived structural unit includes at least one of adipic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid.
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, 70 mol % or more of the diamine-derived structural units contain xylylenediamine-derived structural units, ⁇ 13>
  • ⁇ 15> The high withstand voltage insulating material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 14>, wherein the insulating material has a time to breakdown at a voltage of 2000 V according to JIS-C2136 constant voltage tracking method of 30 minutes or more.
  • ⁇ 16> A high-voltage insulating molded product formed from the high-voltage insulating material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 15>.
  • the content ratio of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight is 10 to 60 mass % and the polyamide resin (A) satisfies formula (A), and is used in a high-voltage insulating material.
  • A represents the content (mass %) of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight
  • B represents the average number of bonds between the ring (a) and the amide bond closest to the ring (a) in each structural unit
  • C represents the average number of bonds between the positions at which groups linked from amide bonds are bonded to the ring (a) in each structural unit.
  • the polyamide resin (A) has a content ratio of the ring (a) based on the molecular weight of 10 to 60 mass% and satisfies formula (A), and the polyamide resin (A) is melt-kneaded with other components and then molded.
  • A represents the content (mass %) of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight
  • B represents the average number of bonds between the ring (a) and the amide bond closest to the ring (a) in each structural unit
  • C represents the average number of bonds between the positions at which groups linked from amide bonds are bonded to the ring (a) in each structural unit.
  • the present invention provides a high-voltage insulating material with excellent mechanical strength, and a high-voltage insulating molded product.
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between formula (A) and anti-tracking time for each of the examples and comparative examples.
  • the present embodiment is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment.
  • the use of "to” means that the numerical values before and after it are included as the lower limit and upper limit.
  • various physical properties and characteristic values are those at 23° C. unless otherwise specified.
  • groups (atomic groups) in this specification the notation that does not indicate whether it is substituted or unsubstituted includes both groups (atomic groups) that have no substituents and groups (atomic groups) that have substituents.
  • alkyl group includes not only alkyl groups that have no substituents (unsubstituted alkyl groups), but also alkyl groups that have substituents (substituted alkyl groups).
  • the notation that does not indicate whether it is substituted or unsubstituted is preferably unsubstituted. If the measurement methods, etc. described in the standards shown in this specification vary from year to year, they will be based on the standards as of January 1, 2022, unless otherwise specified.
  • the high-voltage insulating material of the present embodiment is characterized in that it contains a polyamide resin (A) including a structural unit containing a ring (a) selected from the group consisting of a benzene ring, a naphthalene ring, and a cyclohexane ring, and the content ratio of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight is 10 to 60 mass %, and the material satisfies formula (A).
  • a polyamide resin (A) including a structural unit containing a ring (a) selected from the group consisting of a benzene ring, a naphthalene ring, and a cyclohexane ring, and the content ratio of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight is 10 to 60 mass %, and the material satisfies formula (A).
  • A represents the content (mass %) of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight
  • B represents the average number of bonds between the ring (a) and the amide bond closest to the ring (a) in each structural unit
  • C represents the average number of bonds between the positions at which groups linked from amide bonds are bonded to the ring (a) in each structural unit.
  • resins with many ring structures such as aromatic rings tend to have poorer insulation (e.g., tracking resistance). Specifically, the more ring structures there are, the more likely a carbonized conductive path is formed in the resin, and the insulation tends to deteriorate. Among ring structures, this tendency is particularly noticeable when the resin has an aromatic ring. In this embodiment, despite the use of a polyamide resin containing a ring structure such as an aromatic ring, the insulation, particularly the tracking resistance under high voltage, is not deteriorated.
  • A the content (mass%) of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight
  • B the average number of bonds between the ring (a) and the amide bond closest to the ring (a) in each structural unit
  • C By precisely adjusting the average number of bonds between the positions in each structural unit where the groups connected from the amide bonds are bonded to the ring (a), it is possible to adjust the proportion of the ring (a) in the structural unit and the size of the structural unit, and provide an insulating material with excellent mechanical strength and high voltage resistance.
  • the polyamide resin (A) in this embodiment contains a ring (a) selected from the group consisting of a benzene ring, a naphthalene ring, and a cyclohexane ring.
  • a a ring selected from the group consisting of a benzene ring, a naphthalene ring, and a cyclohexane ring.
  • the number of rings (a) per one structural unit of the polyamide resin (A) is not particularly limited as long as the content ratio of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight standard is satisfied, and may be one or two or more.
  • the number (average value) of rings (a) per one structural unit is preferably 0.9 to 2.5, more preferably 0.9 to 2.0, even more preferably 0.9 to 1.7, even more preferably 0.9 to 1.4, and even more preferably 0.9 to 1.1.
  • the benzene ring, naphthalene ring and cyclohexane ring may have a substituent, but it is preferable that they have no substituent.
  • examples of the substituent include a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms and a halogen atom.
  • examples of the substituent include those that do not have a phenolic hydroxyl group.
  • the ring (a) preferably contains a benzene ring or a naphthalene ring, and more preferably contains a benzene ring.
  • a benzene ring or a naphthalene ring particularly a benzene ring, there is a tendency that the mechanical strength is further improved and the deterioration of the insulating properties at a high withstand voltage can be more effectively suppressed.
  • the content ratio of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight is 10 to 60% by mass.
  • the content ratio based on the molecular weight means the formula weight of the ring structure relative to the formula weight of each structural unit (the molecular weight when the structural unit is assumed to be a molecule).
  • the structural unit has a composition formula in which the part derived from adipic acid is C 6 H 8 O 2 , the part derived from metaxylylenediamine is C 8 H 10 N 2 , the formula weight of the structural unit is 246.3, and the composition formula derived from the ring (a) (benzene ring) is C 6 H 4 , which is 76.1, so that (76.1/246.3) x 100 ⁇ 30.9% by mass.
  • the ring structure has a substituent, the molecular weight of the ring structure does not include the substituent.
  • the dicarboxylic acid structural unit is derived from 5-hydroxyisophthalic acid
  • the composition formula derived from 5-hydroxyisophthalic acid is C 8 H 4 O 3
  • the composition formula derived from ring (a) (benzene ring) not including the substituent is C 6 H 3 , which is 75.1.
  • the content ratio of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight (i.e., A in formula (A) described in detail later) is 10% by mass or more, preferably 14% by mass or more, more preferably 16% by mass or more, even more preferably 18% by mass or more, even more preferably 20% by mass or more, even more preferably 22% by mass or more, and may be 24% by mass or more or 26% by mass or more depending on the application. By making it equal to or more than the lower limit, the mechanical strength of the obtained molded product tends to be further improved.
  • the content ratio of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight is 60% by mass or less, preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, even more preferably 40% by mass or less, even more preferably 35% by mass or less, even more preferably 33% by mass or less, and may be 32% by mass or less or less than 32% by mass depending on the application.
  • the high voltage insulating material of the present embodiment may contain only one type of polyamide resin (A) or may contain two or more types. When two or more types are contained, the total content is the sum of the values obtained by multiplying the content ratio of the ring (a) of each polyamide resin (A) based on the molecular weight by the mass fraction.
  • the polyamide resin (A) in this embodiment satisfies formula (A).
  • A represents the content (mass %) of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight
  • B represents the average number of bonds between the ring (a) and the amide bond closest to the ring (a) in each structural unit
  • C represents the average number of bonds between the positions at which groups linked from amide bonds are bonded to the ring (a) in each structural unit.
  • the value of [B/(A ⁇ C)] ⁇ 100 is preferably 1.0 or more, more preferably 1.7 or more, even more preferably 2.3 or more, even more preferably 2.7 or more, and even more preferably 3.1 or more. By making it equal to or more than the lower limit, the tracking resistance time under high voltage conditions tends to be improved.
  • the value of [B/(A ⁇ C)] ⁇ 100 is preferably 5.0 or less, more preferably 4.1 or less, even more preferably 3.9 or less, even more preferably 3.6 or less, and even more preferably 3.4 or less. By making it equal to or less than the upper limit, the bending elastic modulus per tracking resistance time represented by formula (B) tends to be improved.
  • the higher the flexural modulus per tracking resistance time the higher the flexural modulus value and the better the mechanical properties.
  • the higher the flexural modulus per tracking resistance time the better the performance of the mechanical properties in terms of tracking resistance.
  • the polyamide resin (A) satisfying the formula (A) exhibits both high levels of tracking resistance and mechanical properties under high voltage.
  • A is the content ratio of the ring (a) in the polyamide resin (A) based on the molecular weight, and the larger this value is, the higher the ratio of the ring (a) is, and the more likely it is that a carbonized conductive path will be formed.
  • B represents the average number of bonds between the ring (a) in each structural unit and the amide bond closest to the ring (a).
  • the number of bonds between the ring (a) and the amide bond closest to the ring (a) is 2.
  • the value of B is the number of bonds between Cy (corresponding to ring (a)) and ad (amide bond) in the part enclosed in a square shown below, so when n1 and n2 are 1, it is 4.
  • R 1 to R 8 each independently represent a hydrogen atom or an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms.
  • Cy represents a benzene ring, a naphthalene ring, or a cyclohexane ring.
  • Each n1 independently represents an integer of 0 to 2, and each n2 independently represents 0 or 1.
  • ad represents an amide bond.
  • the value of B is usually 0.5 or more, preferably 0.8 or more, more preferably 1.0 or more, even more preferably 1.1 or more, even more preferably 1.5 or more, and even more preferably 1.8 or more. By making it equal to or more than the lower limit, the tracking resistance time under high voltage conditions tends to be improved. Although it is only a guess, when the value of B is small, the amide bond and the ring (a) in which electrons are delocalized tend to interact with each other in the molecule under high voltage, and the carbonized conductive path is easily formed. In other words, the value of B is larger, the better.
  • the value of B is preferably 4.0 or less, more preferably 3.5 or less, even more preferably 3.0 or less, still more preferably 2.5 or less, and even more preferably 2.2 or less.
  • C represents the average number of bonds between the positions where the groups linked from the amide bonds are bonded to the ring (a) in each structural unit.
  • the group linked from the amide bond means the amide bond -CH 2 - portion.
  • the number of bonds between the two amide bonds -CH 2 - is 1 and 2 as shown below, so C is 2.
  • the value of C (average value) is 3.0 or less, preferably less than 3.0, more preferably 2.5 or less, even more preferably 2.3 or less, and even more preferably 2.1 or less.
  • the lower limit of the value of C is preferably 1.0 or more, more preferably 1.3 or more, even more preferably 1.5 or more, and even more preferably 1.8 or more.
  • the structural unit containing the ring (a) preferably contains a structural unit represented by formula (X).
  • the structural unit represented by formula (X) may contain only one type, or may contain two or more types.
  • Formula (X) (In formula (X), R 1 to R 8 each independently represent a hydrogen atom or an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms. Cy represents a benzene ring, a naphthalene ring, or a cyclohexane ring. Each n1 independently represents an integer of 0 to 2, and each n2 independently represents 0 or 1. ad represents an amide bond.)
  • R 1 to R 8 each independently represent a hydrogen atom or an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms, and each independently is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • Cy represents a benzene ring, a naphthalene ring, or a cyclohexane ring, preferably a benzene ring or a naphthalene ring, and more preferably a benzene ring.
  • n1 each independently represents an integer of 0 to 2.
  • the first example of n1 is that n1 is 0.
  • a second example of n1 is that n1 is 1.
  • a third example of n1 is that n1 is 2.
  • the first to third examples of n1 are appropriately selected depending on the application, etc.
  • n2 is 0 or 1.
  • the first example of n2 is that n2 is 0.
  • a second example of n2 is when n2 is 1.
  • the first and second examples of n2 are appropriately selected depending on the application, etc.
  • n1 is 0 and n2 is 1, and/or that n1 is 1 and 2 is 1.
  • Cy is preferably linked to the para or meta position.
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, and it is preferable that 30 mol% or more of the diamine-derived structural units contain structural units containing the ring (a) (for example, a diamine-derived structural unit represented by formula (Y), and furthermore, a xylylenediamine-derived structural unit), it is more preferable that 70 mol% or more of the diamine-derived structural units contain structural units containing the ring (a), it is even more preferable that 80 mol% or more of the diamine-derived structural units contain structural units containing the ring (a), it is even more preferable that 90 mol% or more of the diamine-derived structural units contain structural units containing the ring (a), and it is even more preferable that 95 mol% or more of the diamine-derived structural units contain structural units containing the ring (a).
  • a for example, a diamine-derived structural unit represented by formula (Y), and furthermore, a
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, and the diamine-derived structural unit preferably contains a diamine-derived structural unit represented by formula (Y).
  • Formula (Y) (In formula (Y), R 1 to R 8 each independently represent a hydrogen atom or an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms. Each n independently represents an integer of 0 to 2.)
  • R 1 to R 8 have the same meaning as R 1 to R 8 in formula (X), and the preferred ranges are also the same.
  • each n is independently an integer of 0 to 2.
  • the first example of n is that n is 0.
  • a second example of n is that n is 1.
  • a third example of n is that n is 2.
  • the first to third examples of n are appropriately selected depending on the application, etc.
  • the benzene ring is preferably a ring having the above-mentioned substituent (aminoalkyl group) at the para or meta position.
  • the diamine constituting the structural unit derived from the diamine is exemplified by xylylenediamine, benzenediethaneamine, benzenedipropaneamine, and bisaminomethylcyclohexane, preferably xylylenediamine and/or benzenediethaneamine, and more preferably xylylenediamine.
  • the preferred ratio of these diamines in the structural unit derived from the diamine is as described above.
  • the xylylenediamine metaxylylenediamine and/or paraxylylenediamine is more preferred.
  • the molar ratio (m/p) of metaxylylenediamine to paraxylylene in the xylylenediamine is preferably 100-10/0-90, more preferably 100-30/0-70, even more preferably 100-60/0-40, and even more preferably 100-90/0-10.
  • the benzenediethaneamine is preferably m-benzenediethaneamine and/or p-benzenediethaneamine, and more preferably p-benzenediethaneamine.
  • the benzenedipropaneamine is preferably m-benzenedipropaneamine and/or p-benzenedipropaneamine, and more preferably p-benzenedipropaneamine.
  • the bisaminomethylcyclohexane is preferably 1,3-bisaminomethylcyclohexane and/or 1,4-bisaminomethylcyclohexane, more preferably 1,3-bisaminomethylcyclohexane.
  • the diamine constituting the structural unit other than the structural unit containing the ring (a) can be a wide variety of known chain aliphatic diamines, and aliphatic diamines having 6 to 12 carbon atoms are preferred, such as 1,6-hexanediamine, 1,7-heptanediamine, 1,8-octanediamine, 1,9-nonanediamine, and the like.
  • Examples include linear aliphatic diamines such as 1,10-decanediamine, 1,11-undecanediamine, and 1,12-dodecanediamine, and branched aliphatic diamines such as 2-methyl-1,8-octanediamine, 4-methyl-1,8-octanediamine, 5-methyl-1,9-nonanediamine, 2,2,4-/2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 2-methyl-1,6-hexanediamine, and 2-methyl-1,7-heptanediamine.
  • linear aliphatic diamines such as 1,10-decanediamine, 1,11-undecanediamine, and 1,12-dodecanediamine
  • branched aliphatic diamines such as 2-methyl-1,8-octanediamine, 4-methyl-1,8-octanediamine, 5-methyl-1,9-nonanediamine, 2,2,4-/2,4,4-trimethylhexamethylened
  • the dicarboxylic acid-derived structural unit may be a structural unit that does not contain the ring (a) or a structural unit that contains the ring (a).
  • the polyamide resin (A) contains diamine-derived structural units and dicarboxylic acid-derived structural units, and it is preferable that 30 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain structural units derived from aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms, it is more preferable that 70 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain structural units derived from aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms, it is even more preferable that 80 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain structural units derived from aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms, it is even more preferable that 90 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain structural units derived from aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms, and it is even more preferable that 95 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain
  • Examples of aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid, and it is more preferable to include at least one of adipic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid, and it is even more preferable to include adipic acid and/or sebacic acid (preferably adipic acid).
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, and 30 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural unit contains an aromatic dicarboxylic acid-derived structural unit containing a ring (A).
  • the polyamide resin (A) contains a diamine-derived structural unit and a dicarboxylic acid-derived structural unit, and it is more preferred that 70 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural unit contains an aromatic dicarboxylic acid-derived structural unit containing a ring (A), it is even more preferred that 80 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural unit contains an aromatic dicarboxylic acid-derived structural unit containing a ring (A), it is even more preferred that 90 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural unit contains an aromatic dicarboxylic acid-derived structural unit containing a ring (A), and it is even more preferred that 95 mol% or more of the dicarboxylic acid-derived structural unit contains an aromatic dicarboxylic acid-derived structural unit containing a ring (A).
  • aromatic dicarboxylic acids containing a ring (A) include isophthalic acid, terephthalic acid, orthophthalic acid, phenylene diacetic acid (o-phenylene diacetic acid, p-phenylene diacetic acid, m-phenylene diacetic acid), and naphthalene dicarboxylic acids (1,2-naphthalene dicarboxylic acid, 1,3-naphthalene dicarboxylic acid, 1,4-naphthalene dicarboxylic acid, 1,5-naphthalene dicarboxylic acid, 1,6-naphthalene dicarboxylic acid, 1,7-naphthalene dicarboxylic acid, 1,8-naphthalene dicarboxylic acid, 2,3-naphthalene dicarboxylic acid, 2,6-naphthalene dicarboxylic acid, and 2,7-naphthalene dicarboxylic acid).
  • polyamide resin (A) contains diamine-derived structural units and dicarboxylic acid-derived structural units, and 30 mol % or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain aromatic dicarboxylic acid-derived structural units containing ring (A), the diamine-derived structural units may or may not contain aromatic dicarboxylic acid-derived structural units containing ring (A).
  • the polyamide resin (A) used in this embodiment preferably contains a dicarboxylic acid-derived structural unit and a diamine-derived structural unit, but may contain structural units other than the dicarboxylic acid-derived structural unit and the diamine-derived structural unit, or other moieties such as terminal groups.
  • Examples of other structural units include, but are not limited to, structural units derived from lactams such as ⁇ -caprolactam, valerolactam, laurolactam, and undecalactam, and aminocarboxylic acids such as 11-aminoundecanoic acid and 12-aminododecanoic acid.
  • the polyamide resin (A) used in this embodiment may contain trace components such as additives used in the synthesis.
  • the polyamide resin (A) used in the present embodiment is preferably composed of 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, and even more preferably 98% by mass or more of dicarboxylic acid-derived structural units and diamine-derived structural units.
  • the polyamide resin (A) used in this embodiment preferably has an amino group (-NH 2 ) or a carboxylic acid group (-COOH) as a terminal group.
  • the polyamide resin (A) may be capped with a terminal capping agent, and the terminal capping agent preferably has 8 or less carbon atoms.
  • a first embodiment of the polyamide resin (A) used in the present embodiment contains diamine-derived structural units and dicarboxylic acid-derived structural units, in which 70 mol % or more of the diamine-derived structural units contain diamine-derived structural units represented by formula (Y), and 70 mol % or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain at least one of adipic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid.
  • a second embodiment of the polyamide resin (A) used in the present embodiment contains diamine-derived structural units and dicarboxylic acid-derived structural units, in which 70 mol % or more of the diamine-derived structural units contain diamine-derived structural units represented by formula (Y), and 70 mol % or more of the dicarboxylic acid-derived structural units contain adipic acid and/or sebacic acid.
  • the diamine represented by formula (Y) is preferably metaxylylenediamine, paraxylylenediamine, parabenzenediethaneamine, or 1,3-bisaminomethylcyclohexane, and more preferably metaxylylenediamine and/or paraxylylenediamine.
  • the polyamide resin (A) used in this embodiment preferably does not have an imide group. In other words, it is preferably not a polyamideimide.
  • the polyamide resin (A) in the high voltage insulating material of this embodiment preferably has a moisture content (hereinafter sometimes referred to as "humidity-conditioned moisture content") of 1 mass% or more when measured according to the moisture evaporation method of JIS K 7251 after storing the polyamide resin (A) in an environment of 85°C/85% RH for 300 hours.
  • a moisture content hereinafter sometimes referred to as "humidity-conditioned moisture content”
  • the moisture content of the polyamide resin (A) in the high voltage insulating material of this embodiment is also preferably 8 mass% or less. By making the moisture content equal to or less than the upper limit, resistance to acids and alkalis tends to be improved.
  • the formula weight (average value) of the constituent units of the polyamide resin (A) used in this embodiment is preferably 200 or more, and more preferably 220 or more. This tends to improve the stability of the melt viscosity during molding processing. It is also preferably 500 or less, more preferably 350 or less, and even more preferably 280 or less. This tends to improve the mechanical strength. It is also preferable that the constituent units having a formula weight within the above range account for 95% by mass or more of all the constituent units, more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
  • the number average molecular weight (Mn) of the polyamide resin used in the present embodiment is preferably 8,000 or more, and is preferably 50,000 or less, and more preferably 30,000 or less.
  • the number average molecular weight (Mn) of the polyamide resin can be measured by gel permeation chromatography (GPC) measurement in terms of standard polymethyl methacrylate (PMMA).
  • hexafluoroisopropanol hexafluoroisopropanol (HFIP) with a sodium trifluoroacetate concentration of 2 mmol/L is used as the solvent, and the resin concentration is 0.02 mass%, the column temperature is 40°C, the flow rate is 0.3 mL/min, and the refractive index detector (RI) is used.
  • the calibration curve is measured by dissolving six levels of PMMA in HFIP.
  • the glass transition temperature of the polyamide resin (A) used in the present embodiment is preferably 30° C. or higher and 100° C. or lower.
  • the polyamide resin (A) used in this embodiment may be a crystalline resin or a non-crystalline resin, but is preferably a crystalline resin.
  • the melting point of the polyamide resin (A) used in this embodiment is preferably 180° C. or higher and 350° C. or lower.
  • the melting point (Tm) and the glass transition temperature (Tg) are values measured by differential scanning calorimetry (DSC) in accordance with JIS K7121 and K7122. Specifically, a differential scanning calorimeter is used, the synthesized polyamide resin is crushed and placed in the measurement pan of the differential scanning calorimeter, the temperature is raised in a nitrogen atmosphere at a heating rate of 10°C/min to the melting point + 20°C shown in Table 1, and immediately after the heating is completed, the measurement pan is removed and pressed against dry ice for rapid cooling, and then the measurement is performed.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the measurement conditions are heating at a heating rate of 10°C/min to the melting point + 20°C and held for 5 minutes, and then measuring is performed at a cooling rate of -5°C/min to 100°C to determine the melting point (Tm) and glass transition temperature (Tg).
  • Tm melting point
  • Tg glass transition temperature
  • a differential scanning calorimeter a "DSC-60" manufactured by Shimadzu Corporation can be used.
  • the value is the sum of the values obtained by multiplying each of the above physical property values by the mass fraction of the polyamide resin (A).
  • the content of polyamide resin (A) in the high voltage insulating material of this embodiment is not particularly specified.
  • One example of the high voltage insulating material of this embodiment is one in which the proportion of polyamide resin (A) in the high voltage insulating material is 90 mass% or more, preferably 95 mass% or more.
  • Another example of the high voltage insulating material of this embodiment is one in which the total proportion of polyamide resin (A) and filler in the high voltage insulating material is 90 mass% or more, preferably 95 mass% or more.
  • the high voltage insulating material of the present embodiment may or may not contain a polyamide resin other than the polyamide resin (A).
  • the high voltage insulating material of the present embodiment contains a polyamide resin other than the polyamide resin (A)
  • the other polyamide resin that the high voltage insulating material of the present embodiment may contain may be an aliphatic polyamide resin or a semi-aromatic polyamide resin.
  • aliphatic polyamide resins examples include polyamide 6, polyamide 66, polyamide 46, polyamide 6/66 (a copolymer consisting of a polyamide 6 component and a polyamide 66 component), polyamide 610, polyamide 612, polyamide 410, polyamide 1010, polyamide 11, polyamide 12, and polyamide 9C (a polyamide consisting of a mixed diamine consisting of 1,9-nonanediamine and 2-methyl-1,8-octanediamine, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid).
  • the high withstand voltage insulating material of the present embodiment contains a polyamide resin other than the polyamide resin (A), the content thereof is preferably 1 to 10 mass% relative to 100 mass% of the polyamide resin (A).
  • the polyamide resin other than the polyamide resin (A) may be contained in one type or in two or more types.
  • the high-voltage insulating material of the present embodiment preferably does not substantially contain any polyamide resin other than the polyamide resin (A).
  • “Substantially does not contain” means that the content of polyamide resins other than the polyamide resin (A) is less than 1 mass%, preferably less than 0.1 mass%, and more preferably less than 0.01 mass%, relative to 100 mass% of the polyamide resin (A).
  • the high-voltage insulating material of the present embodiment may contain components other than the polyamide resin.
  • An example of the other component is a stabilizer.
  • the stabilizer include a heat stabilizer, an antioxidant, and a component derived from a phosphorus atom-containing compound or a polymerization rate regulator that can be added during the synthesis of a polyamide resin.
  • the total amount of the stabilizer is preferably 0.001 to 3 parts by mass per 100 parts by mass of the polyamide resin (A).
  • antioxidants examples include phenol-based antioxidants (preferably hindered phenol-based antioxidants), amine-based antioxidants, phosphorus-based antioxidants, and sulfur-based antioxidants. These antioxidants can be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the antioxidant added is preferably 0.001 to 3.0 parts by mass per 100 parts by mass of the polyamide resin (A).
  • the phosphorus atom-containing compound include phosphinic acid compounds such as dimethylphosphinic acid and phenylmethylphosphinic acid; hypophosphorous acid compounds such as hypophosphorous acid, sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, lithium hypophosphite, magnesium hypophosphite, calcium hypophosphite, and ethyl hypophosphite; and phosphonic acid compounds such as phosphonic acid, sodium phosphonate, lithium phosphonate, potassium phosphonate, magnesium phosphonate, calcium phosphonate, phenylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, sodium phenylphosphonate, potassium phenylphosphonate, lithium phenylphosphonate, diethyl phenylphosphonate, sodium ethylphosphonate, and potassium ethylphosphonate.
  • phosphinic acid compounds such as dimethylphosphinic acid and phenylmethylphosphinic acid
  • phosphonous acid compounds such as phosphonous acid, sodium phosphonite, lithium phosphonite, potassium phosphonite, magnesium phosphonite, calcium phosphonite, phenylphosphonous acid, sodium phenylphosphonite, potassium phenylphosphonite, lithium phenylphosphonite, and ethyl phenylphosphonite
  • phosphorous acid compounds such as phosphorous acid, sodium hydrogen phosphite, sodium phosphite, lithium phosphite, potassium phosphite, magnesium phosphite, calcium phosphite, triethyl phosphite, triphenyl phosphite, and pyrophosphorous acid, among which sodium diphosphite and calcium diphosphite are preferred, and calcium hypophosphite is more preferred.
  • the amount of the phosphorus atom-containing compound added is preferably an amount that gives a phosphorus atom concentration in the polyamide resin (A) of 0.01 to 0.1% by mass.
  • components other than the stabilizer include thermoplastic resins other than polyamide resins, fillers, hydrolysis resistance improvers, matting agents, plasticizers, dispersants, antistatic agents, coloring inhibitors, antigelling agents, colorants, etc.
  • thermoplastic resins other than polyamide resins fillers, hydrolysis resistance improvers, matting agents, plasticizers, dispersants, antistatic agents, coloring inhibitors, antigelling agents, colorants, etc.
  • the total amount of the other components is preferably 20.0 mass % or less, more preferably 10.0 mass % or less, even more preferably 5.0 mass % or less, and even more preferably 1.0 mass % or less of the high voltage insulating material of this embodiment. Only one type of the other components may be used, or two or more types may be used in combination. In the present embodiment, it is preferable to melt-knead the polyamide resin (A) and other components and then mold the mixture.
  • the high voltage insulating material of this embodiment preferably has excellent tracking resistance under conditions where a high voltage is applied.
  • the time until the insulating material breaks down at a voltage of 2000V according to the JIS-C2136 constant voltage tracking method is preferably 30 minutes or more, more preferably 34 minutes or more, even more preferably 35 minutes or more, even more preferably 39 minutes or more, even more preferably 41 minutes or more, even more preferably 46 minutes or more, and even more preferably 50 minutes or more, 55 minutes or more, 58 minutes or more, 60 minutes or more, 65 minutes or more, 66 minutes or more, 70 minutes or more, 75 minutes or more, 80 minutes or more, 85 minutes or more, 89 minutes or more, 93 minutes or more, or 95 minutes or more.
  • the high voltage insulating material of the present embodiment is preferably used in applications where high voltage is applied, for example, in electric and electronic components such as chargers and connectors for high-speed charging. It is also preferably used as a covering material for cords and bus bars, and as a circuit board material. In addition to the above, the high voltage insulating material of this embodiment can also be used for the applications described in paragraph 0049 of JP 2020-076023 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the high-voltage insulating molded product of this embodiment is formed from the high-voltage insulating material of this embodiment.
  • the method for forming the molded product is not particularly limited, and a conventionally known molding method can be adopted, for example, injection molding, injection compression molding, extrusion molding, profile extrusion, transfer molding, hollow molding, gas-assisted hollow molding, blow molding, extrusion blow molding, IMC (in-mold coating molding), rotational molding, multi-layer molding, two-color molding, insert molding, sandwich molding, foam molding, pressure molding, stretching, vacuum molding, etc.
  • the high-voltage insulating material of this embodiment is preferably molded by injection molding.
  • Examples of insulating molded products formed from the high voltage insulating material of this embodiment include injection molded products, thin-walled molded products, hollow molded products, films (including plate-shaped and sheet-shaped products), cylindrical shapes (hoses, tubes, etc.), annular shapes, circular shapes, elliptical shapes, gear shapes, polygonal shapes, irregular shapes, hollow products, frame-shaped, box-shaped, panel-shaped extrusion molded products, fibers, and the like, and injection molded products are preferred.
  • the high voltage insulating material of this embodiment can also be used as a surface layer material. For example, it can be attached to the surface of a conductive or weakly insulating film or sheet.
  • the high voltage insulating material of this embodiment can also be molded with other materials by insert molding.
  • the resulting polyamide resin had a moisture content of 4.6%, a number average molecular weight of 15,000, a glass transition temperature of 85°C and a melting point of 237°C.
  • ⁇ Tracking resistance time>> The polyamide resin obtained in Example 1 was dried, and then injection molded at a cylinder temperature of melting point + 20°C to obtain a plate with a thickness of 6 mm.
  • the obtained plate was cut into a size of 120 mm in length and 50 mm in width, sandwiched between glass plates, and held at 150°C for 1 hour under a nitrogen gas atmosphere to perform a crystallization treatment.
  • ⁇ Flexural modulus>> The polyamide resin material obtained in Example 1 was dried and then injection molded at a cylinder temperature of melting point + 20°C to obtain a test piece having a thickness of 4 mm. The obtained rectangular piece was sandwiched between glass plates and held at 150°C for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere to perform a crystallization treatment. The obtained test piece was stored at 23°C and 50% RH (relative humidity) for 7 days, and then the flexural modulus (GPa) was determined according to JIS K 7171. The measurement was performed using a Bendograph Type B (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) at a measurement temperature of 23° C. and a measurement humidity of 50% RH.
  • adipic acid manufactured by BASF
  • 11.7 g sodium acetate/sodium hypophosphite monohydrate
  • the internal temperature was increased, and when it reached 270° C., the pressure inside the reaction vessel was reduced, and the internal temperature was further increased to continue the melt polycondensation reaction for 20 minutes at 280° C. Thereafter, the system was pressurized with nitrogen, and the obtained polymer was taken out of the strand die and pelletized to obtain a polyamide resin material.
  • the resulting polyamide resin material had a moisture content of 4.5%, a number average molecular weight of 15,000, a glass transition temperature of 89°C and a melting point of 257°C.
  • the tracking resistance time and the flexural modulus were measured.
  • Example 3 PXD10 In a jacketed reactor equipped with a stirrer, a partial condenser, a cooler, a thermometer, a dropping tank and a nitrogen gas inlet tube, 10,000g (49.4mol) of sebacic acid (manufactured by CASDA), 0.8g of sodium acetate and 1.2g of calcium hypophosphite were charged, and the contents were fully replaced with nitrogen, and after heating and melting at 170°C, 6667g (48.9mol) of paraxylylenediamine (manufactured by Showa Denko) was dropped into the melt in the reactor while stirring the contents, and the internal temperature was continuously raised to 290°C over 2.5 hours while discharging the generated condensed water out of the system.
  • sebacic acid manufactured by CASDA
  • the resulting polyamide resin material had a moisture content of 2.1%, a number average molecular weight of 15,000, a glass transition temperature of 73°C and a melting point of 290°C.
  • the tracking resistance time and the flexural modulus were measured.
  • the polyamide resin material did not have a clear melting point and was an amorphous resin.
  • the resulting polyamide resin material had a moisture content of 7.2%, a number average molecular weight of 15,000 and a glass transition temperature of 127°C.
  • the tracking resistance time and the flexural modulus were measured.
  • Example 5 p-BDE10> ⁇ Example of p-BDEA (p-benzenediethaneamine)>> p-Xylylene dicyanide (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was reduced under a hydrogen atmosphere, and the resulting product was purified by distillation to obtain p-benzenediethaneamine. Analysis by gas chromatography revealed that the purity was 99.7%.
  • the resulting polyamide resin material had a moisture content of 1.9%, a number average molecular weight of 15,000 and a melting point of 295°C.
  • the tracking resistance time and the flexural modulus were measured.
  • PA10T > 5500 g (33.1 mol) of terephthalic acid, 5648 g (32.8 mol, manufactured by Kokura Synthetic Industries), 0.8 g of calcium hypophosphite, 0.5 g of sodium acetate, and 5743 g of water were placed in a reactor having an internal volume of 50 L, and the inside of the reactor was replaced with nitrogen, and heating was started with stirring, and the internal temperature was raised to 160° C. over one hour. At this time, stirring was performed using a double helical ribbon type stirring blade, and the gap between the shaft of the stirring blade and the top plate of the reactor was sealed with pure water as a sealing liquid.
  • the internal temperature was raised to 200° C., and 3600 g of water was distilled off over 3 hours.
  • the internal temperature was then raised to 210° C., and maintained at that temperature for 1.5 hours.
  • a primary polycondensate was obtained by flashing from the outlet at the bottom of the reaction vessel.
  • the obtained primary polycondensate was then polymerized to a high degree by solid-state polymerization.
  • the solid-state polymerization was carried out by heating in an inert oven under a nitrogen atmosphere at 260° C. for 2 hours.
  • the sample after the solid-state polymerization was dry-blended with 0.02% by mass of copper iodide and 0.06% by mass of potassium iodide, extruded by a twin-screw extruder, and pelletized to obtain a polyamide resin material.
  • the resulting polyamide resin material had a moisture content of 2.1%, a number average molecular weight of 11,000 and a melting point of 304°C.
  • the tracking resistance time and the flexural modulus were measured.
  • Example 7 p-BIC 4552 g (27.4 mol) of isophthalic acid, 524 g (3.0 mol) of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid (manufactured by Nikko Spain), 5000 g (30.4 mol) of p-BDEA, 1.5 g of calcium hypophosphite, 1.0 g of sodium acetate, and 5240 g of water were placed in a reactor having an internal volume of 50 L, and the reactor was purged with nitrogen, and heating was started with stirring, and the internal temperature was raised to 160° C. over 1 hour.
  • stirring was performed using a double helical ribbon type stirring blade, and the gap between the stirring blade shaft and the top plate of the reactor was sealed with pure water as a sealing liquid. Thereafter, the internal temperature was raised to 200° C., and 3600 g of water was distilled off over 3 hours. The internal temperature was then raised to 210° C., and maintained at that temperature for 1.5 hours. Thereafter, a primary polycondensate was obtained by flashing from the outlet at the bottom of the reaction vessel. Subsequently, the obtained primary polycondensate was polymerized to a high degree by solid-state polymerization. At this time, the solid-state polymerization was carried out by heating in an inert oven under a nitrogen atmosphere at 260° C. for 2 hours.
  • the sample after the solid-state polymerization was extruded with a twin-screw extruder and pelletized to obtain a polyamide resin material.
  • the resulting polyamide resin material had a moisture content of 4.9%, a number average molecular weight of 11,000, a glass transition temperature of 155°C and a melting point of 304°C.
  • the tracking resistance time and the flexural modulus were measured.
  • Example 8 1,3-BAC6>
  • 7220g 49.4mol
  • adipic acid manufactured by BASF
  • the resulting polyamide resin material had a moisture content of 7.0%, a number average molecular weight of 15,000, a glass transition temperature of 105°C and a melting point of 232°C.
  • the tracking resistance time and the flexural modulus were measured.
  • Comparative Example 1 Meta-aramid An aramid M plate material (manufactured by Oiles Corporation) was cut into a size of 120 mm in length, 50 mm in width, and 6 mm in thickness. The tracking resistance time of the obtained plate was measured in the same manner as in Example 1. The conditioned moisture content of the aramid M plate material was 3.1%.
  • A represents the content (mass%) of ring (a) in polyamide resin (A) based on molecular weight
  • B represents the average number of bonds between ring (a) and the amide bond closest to said ring (a) in each structural unit
  • C represents the average number of bonds between the positions where groups linked from amide bonds are bonded to said ring (a) in each structural unit.
  • [B/(A ⁇ C)] ⁇ 100 is the calculated value of formula (A).
  • the insulating material of the present embodiment was excellent in high voltage resistance and also in mechanical strength.
  • the data for Examples 1 to 11 and Comparative Example 1 are shown in Figure 1.
  • the vertical axis indicates the tracking resistance time under a voltage of 2000 V
  • the horizontal axis indicates the value of [B/(A x C)] x 100.

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Abstract

絶縁性材料、および、高耐電圧の絶縁性成形品の提供。ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環からなる群から選択される環(a)を含む構成単位を含むポリアミド樹脂(A)を含み、ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~60質量%であり、式(A)を満たす、高耐電圧の絶縁性材料; 1.0≦[B/(A×C)]×100≦5.0・・・(A) 式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。

Description

高耐電圧の絶縁性材料、および、高耐電圧の絶縁性成形品
 本発明は、高耐電圧の絶縁性材料、および、高耐電圧の絶縁性成形品、ならびに、その応用に関する。
 ポリアミド樹脂は、優れた機械特性、表面外観、耐熱性を有するため、自動車や電気・電子部品用途へ好ましく用いられている。自動車用途においてポリアミド樹脂は、機械特性、耐熱性に優れることから、エンジン周辺部品などに使用されているが、近年エンジン周辺部品の高密度化やエンジン出力の増加に伴い、エンジン周辺の環境条件は増々厳しくなっており、より高温/高湿下での機械特性や表面外観が求められている。また電気・電子部品用途においても、軽量化や省スペース化、また大容量化が進み、部品の一部を担う樹脂成形品への特性向上の要求が高まりつつある。特に、高い絶縁特性を有するポリアミド樹脂材料が求められている。
 かかる状況のもと、特許文献1には、(A)ポリアミド樹脂100重量部に対して、(B)下記一般式(1)で表される化合物を0.5~10重量部、および(C)脂肪酸金属塩を0.005~0.5重量部含有するポリアミド樹脂組成物であって、前記成分(B)に対して、前記成分(C)に含まれる金属元素の重量割合が100ppm以上5000ppm以下であるポリアミド樹脂組成物が開示されている。
(上記一般式(1)中、Xはアミン、ケトン、エーテルおよびスルホニルから選ばれる1種の結合である。R~R10はそれぞれ同一でも異なってもよく、水素、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~10のアルキル基および炭素数1~4のアルコキシ基から選ばれるいずれかである。)
特開2021-008591号公報
 しかしながら、ポリアミド樹脂の需要拡大に伴い、さらに、絶縁性に優れたポリアミド樹脂材料が求められている。特に、高耐電圧下で絶縁性に優れ、かつ、機械的強度に優れた絶縁性材料が求められている。
 本発明は、かかる課題を解決することを目的とするものであって、機械的強度に優れた、高耐電圧の絶縁性材料、および、高耐電圧の絶縁性成形品を提供することを目的とする。
 上記課題のもと、本発明者が検討を行った結果、下記手段により、上記課題は解決された。
<1>ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環からなる群から選択される環(a)を含む構成単位を含むポリアミド樹脂(A)を含み、
前記ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~60質量%であり、式(A)を満たす、高耐電圧の絶縁性材料;
1.0≦[B/(A×C)]×100≦5.0・・・(A)
式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。
<2>前記ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~40質量%である、<1>に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<3>前記式(A)におけるBの値が0.8~3.2である、<1>または<2>に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<4>前記式(A)におけるCの値が1.0~3.0である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<5>前環(a)を含む構成単位が、式(X)で表される構成単位を含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
式(X)
(式(X)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の脂肪族基を表す。Cyは、ベンゼン環、ナフタレン環またはシクロヘキサン環を表す。n1は、それぞれ独立に、0~2の整数であり、n2は、それぞれ独立に、0または1である。adはアミド結合を示す。)
<6>前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記ジアミン由来の構成単位の30モル%以上が、前記環(a)を含む構成単位を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<7>前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記ジアミン由来の構成単位の70モル%以上が、前記環(a)を含む構成単位を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<8>前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記ジアミン由来の構成単位が、式(Y)で表されるジアミン由来の構成単位を含む、<1>~<7>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
式(Y)
(式(Y)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の脂肪族基を表す。nは、それぞれ独立に、0~2の整数である。)
<9>前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記ジアミン由来の構成単位が、キシリレンジアミン由来の構成単位を含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<10>前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記ジカルボン酸由来の構成単位の30モル%以上が、炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含む、
<1>~<9>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<11>前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含む、
<1>~<10>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<12>前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記ジカルボン酸由来の構成単位が、アジピン酸、セバシン酸、および、ドデカン二酸の少なくとも1種を含む、<1>~<11>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<13>前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記ジアミン由来の構成単位の70モル%以上が、キシリレンジアミン由来の構成単位を含み、
前記ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、アジピン酸、セバシン酸、および、ドデカン二酸の少なくとも1種を含む、<1>~<12>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<14>さらに、安定剤を含む、<1>~<13>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<15>前記絶縁性材料のJIS-C2136 一定電圧トラッキング法に従った、2000Vの電圧で破壊するまでの時間が30分以上である、<1>~<14>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料。
<16><1>~<15>のいずれか1つに記載の高耐電圧の絶縁性材料から形成された、高耐電圧の絶縁性成形品。
<17>ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環からなる群から選択される環(a)を含む構成単位を含むポリアミド樹脂(A)であって、
前記ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~60質量%であり、式(A)を満たすポリアミド樹脂(A)の高耐電圧の絶縁性材料への使用。
1.0≦[B/(A×C)]×100≦5.0・・・(A)
式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。
<18>ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環からなる群から選択される環(a)を含む構成単位を含むポリアミド樹脂(A)であって、
前記ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~60質量%であり、式(A)を満たすポリアミド樹脂(A)を他の成分と溶融混練した後、成形することを含む、高耐電圧の絶縁性部品の製造方法。
1.0≦[B/(A×C)]×100≦5.0・・・(A)
式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。
 本発明により、機械的強度に優れた、高耐電圧の絶縁性材料、および、高耐電圧の絶縁性成形品を提供になった。
各実施例および比較例の式(A)と耐トラッキング時間の関係を示す図である。
 以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という)について詳細に説明する。なお、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は本実施形態のみに限定されない。
 なお、本明細書において「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
 本明細書において、各種物性値および特性値は、特に述べない限り、23℃におけるものとする。
 本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。本明細書では、置換および無置換を記していない表記は、無置換の方が好ましい。
 本明細書で示す規格で説明される測定方法等が年度によって異なる場合、特に述べない限り、2022年1月1日時点における規格に基づくものとする。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環からなる群から選択される環(a)を含む構成単位を含むポリアミド樹脂(A)を含み、前記ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~60質量%であり、式(A)を満たすことを特徴とする。
1.0≦[B/(A×C)]×100≦5.0・・・(A)
(式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。)
 このような構成とすることにより、機械的強度に優れ、高耐電圧の絶縁性材料が得られる。
 一般的に、芳香環等の環構造が多い樹脂の方が、得られる成形品の曲げ弾性率などの機械的強度が向上する傾向にある。一方で、芳香環等の環構造が多い樹脂は、絶縁性(例えば、耐トラッキング性)が悪化する傾向にある。具体的には、環構造が多ければ多いほど、樹脂中に炭化導電路が形成されやすくなり、絶縁性が悪化する傾向にある。環構造の中でも、特に芳香環を有する場合にその傾向が顕著な傾向にある。本実施形態においては、芳香環等の環構造を含むポリアミド樹脂を用いているにもかかわらず、絶縁性、特に、高電圧下での耐トラッキング性を悪化させないことに成功したものである。
 すなわち、本実施形態においては、
A:ポリアミド樹脂(A)中の、環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)、
B:各構成単位における環(a)と環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値、
C:各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値
を精密に調整することにより、構成単位における環(a)の割合や構成単位の大きさ等を調整し、機械的強度に優れ、高耐電圧の絶縁性材料を提供することができた。
 本実施形態におけるポリアミド樹脂(A)は、ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環からなる群から選択される環(a)を含む。環(a)を含むことにより、曲げ弾性率等の機械的強度を向上させることができる。ポリアミド樹脂(A)の構成単位1つあたりの環(a)の数は、ポリアミド樹脂(A)中の環(a)の分子量基準の含有割合を満たす限り特に制限はなく、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。構成単位1つあたりの環(a)の数(平均値)は、0.9~2.5であることが好ましく、0.9~2.0であることがより好ましく、0.9~1.7であることがさらに好ましく、0.9~1.4であることが一層好ましく、0.9~1.1であることがより一層好ましい。
 前記ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環は、置換基を有していてもよいが、置換基を有していない方が好ましい。置換基を有する場合、炭素数1~3の炭化水素基およびハロゲン原子が例示される。また、置換基として、フェノール性水酸基を有さない形態が例示される。
 本実施形態においては、環(a)は、ベンゼン環またはナフタレン環を含むことが好ましく、ベンゼン環を含むことがより好ましい。ベンゼン環またはナフタレン環、特に、ベンゼン環を含むことにより、機械的強度がより向上すると共に、高耐電圧の絶縁性の低下をより効果的に抑制できる傾向にある。
 本実施形態においては、ポリアミド樹脂(A)中の環(a)の分子量基準の含有割合が10~60質量%である。前記下限値以上とすることにより、機械的強度をより向上させることができる。また、上記上限値以下とすることにより、高耐電圧の絶縁性がより向上する傾向にある。ここで、分子量基準の含有割合とは、各構成単位の式量(構成単位を分子と仮定したときの分子量)に対する環構造の式量を意味する。例えば、以下の構成単位からなるポリアミド樹脂(ポリアミドMXD6)であると、構成単位の組成式はアジピン酸に由来する部分がCで、メタキシリレンジアミンに由来する部分がC10であり、構成単位の式量は246.3であり、環(a)(ベンゼン環)に由来する組成式がCで76.1であるから、(76.1/246.3)×100≒30.9質量%となる。環構造が置換基を有する場合、環構造の分子量には、該置換基を含めないものとする。 例えば、ジカルボン酸の構成単位が5-ヒドロキシイソフタル酸に由来する場合、5-ヒドロキシイソフタル酸に由来する組成式はCであるが、置換基を含めない環(a)(ベンゼン環)に由来する組成式はCで75.1である。
 前記ポリアミド樹脂(A)における前記環(a)の分子量基準の含有割合(すなわち、詳細を後述する式(A)のA)は、10質量%以上であり、14質量%以上であることが好ましく、16質量%以上であることがより好ましく、18質量%以上であることがさらに好ましく、20質量%以上であることが一層好ましく、22質量%以上であることがより一層好ましく、用途等に応じて、24質量%以上、26質量%以上であってもよい。前記下限値以上とすることにより、得られる成形品の機械的強度がより向上する傾向にある。また、前記ポリアミド樹脂(A)における、前記環(a)の分子量基準の含有割合は、60質量%以下であり、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましく、35質量%以下であることが一層好ましく、33質量%以下であることがより一層好ましく、用途等に応じて、32質量%以下、32質量%未満であってもよい。前記上限値以下とすることにより、高耐電圧下での絶縁性がより向上する傾向にある。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、ポリアミド樹脂(A)を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、各ポリアミド樹脂(A)の環(a)の分子量基準の含有割合に質量分率をかけた値の和とする。
 本実施形態におけるポリアミド樹脂(A)は、式(A)を満たす。
(式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。)
 [B/(A×C)]×100の値は、1.0以上であることが好ましく、1.7以上であることがより好ましく、2.3以上であることがさらに好ましく、2.7以上であることが一層好ましく、3.1以上であることがより一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、高電圧条件の耐トラッキング時間がより向上する傾向にある。また、[B/(A×C)]×100の値は、5.0以下であることが好ましく、4.1以下であることがより好ましく、3.9以下であることがさらに好ましく、3.6以下であることが一層好ましく、3.4以下であることがより一層好ましい。前記上限値以下とすることにより、式(B)であらわされる耐トラッキング時間当たりの曲げ弾性率がより向上する傾向にある。
 仮に、異なるポリアミド樹脂(A)の耐トラッキング時間が同じである場合、耐トラッキング時間当たりの曲げ弾性率が高いほど曲げ弾性率が高い値を示し、機械物性に優れることを意味する。すなわち、耐トラッキング時間当たりの曲げ弾性率が高いほど、耐トラッキング性の観点で機械物性のパフォーマンスに優れることを意味する。
 以上に示すように、式(A)を満たすポリアミド樹脂(A)は、高電圧下の耐トラッキング性と機械物性を高い水準で両立する。
 以下のメカニズムが働いていると推測される。
 アミド結合および芳香環はそれぞれのユニット内で電子が非局在化しているが、その間の結合がユニット間の非局在化を阻害している。しかし、高電圧が印加されることで阻害を乗り越えて相互作用しやすくなり、炭化導電路の形成が促進される。結合子が増えるほどこの阻害効果が大きくなり、耐トラッキング時間が長くなる。シクロヘキサン環はユニット内での電子の非局在化は生じていないが、芳香環の場合と類似のメカニズムが働いていると推測される。
 ここで、Aは、上述の通り、ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合であり、その数値が大きいほど、環(a)の割合が高くなり、炭化導電路が形成されやすくなってしまう。すなわち、本実施形態においては、機械的強度を下げない範囲でAは小さい方が望ましい。
 ここで、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表す。例えば、上記MXD6においては、アミド結合-CH-ベンゼン環の構造を有するから、環(a)と環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数は2となる。また、例えば、Bの値は、詳細を後述する式(X)であると、下記に示す四角で囲んだ部分において、Cy(環(a)に相当)とad(アミド結合)の間の結合子の数であるので、n1およびn2が1である場合、4となる。
式(X)
(式(X)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の脂肪族基を表す。Cyは、ベンゼン環、ナフタレン環またはシクロヘキサン環を表す。n1は、それぞれ独立に、0~2の整数であり、n2は、それぞれ独立に、0または1である。adはアミド結合を示す。)
 Bの値は、通常0.5以上であり、0.8以上であることが好ましく、1.0以上であることがより好ましく、1.1以上であることがさらに好ましく、1.5以上であることが一層好ましく、1.8以上であることがより一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、高電圧条件の耐トラッキング時間がより向上する傾向にある。あくまで推測であるが、Bの値が小さくなると、電子が非局在化しているアミド結合と環(a)が、高電圧下で分子内で相互作用しやすくなり、炭化導電路ができやすくなる。すなわち、Bの値が大きい方がよい。
 また、Bの値は、4.0以下であることが好ましく、3.5以下であることがより好ましく、3.0以下であることがさらに好ましく、2.5以下であることが一層好ましく、2.2以下であることがより一層好ましい。前記上限値以下とすることにより、曲げ弾性率がより向上する傾向にある。
 ここで、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。例えば、MXD6においては、アミド結合から繋がっている基とは、アミド結合-CH-の部分を意味する。そうすると、2つのアミド結合-CH-の間の結合子の数は、下記に示す、1と2の部分であるから、Cは2となる。
 あくまで推測であるが、Cの値が大きくなると、ポリアミド樹脂(A)の分子の直線性が高くなり、分子間で環(a)が綺麗に配列しやすくなる。そうすることで、分子間で環(a)が相互作用および反応しやすくなり、炭化導電路を形成しやすくなると推測する。本実施形態では、環(a)は綺麗に配列しない方が望ましいため、Cの値は小さい方がよい。
 Cの値(平均値)は、環(a)がベンゼン環またはシクロヘキサン環の場合、3.0以下であり、3.0未満であることが好ましく、2.5以下であることがさらに好ましく、2.3以下であることが一層好ましく、2.1以下であることがより一層好ましい。前記上限値以下とすることにより、曲げ弾性率がという効果がより向上する傾向にある。Cの値の下限値は、1.0以上であることが好ましく、1.3以上であることがより好ましく、1.5以上であることがさらに好ましく、1.8以上であることが一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、耐トラッキング時間がより向上する傾向にある。
 以下、本実施形態で用いる(A)ポリアミド樹脂の構造について具体的に述べる。
 本実施形態においては、環(a)を含む構成単位が、式(X)で表される構成単位を含むことが好ましい。式(X)で表される構成単位は1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。
式(X)
(式(X)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の脂肪族基を表す。Cyは、ベンゼン環、ナフタレン環またはシクロヘキサン環を表す。n1は、それぞれ独立に、0~2の整数であり、n2は、それぞれ独立に、0または1である。adはアミド結合を示す。)
 式(X)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の脂肪族基を表し、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基が好ましい。
 式(X)中、Cyは、ベンゼン環、ナフタレン環またはシクロヘキサン環を表し、ベンゼン環またはナフタレン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
 式(X)中、n1は、それぞれ独立に、0~2の整数である。
 n1の第一の例は、n1が0であることである。
 n1の第二の例は、n1が1であることである。
 n1の第三の例は、n1が2であることである。
 n1の第一~第三の例は、用途等に応じて適宜選択される。
 式(X)中、n2は0または1である。
 n2の第一の例は、n2が0であることである。
 n2の第二の例は、n2が1であることである。
 n2の第一~第二の例は、用途等に応じて適宜選択される。
 式(X)において、n1が0で、n2が1である場合、および/または、n1が1で、2が1である場合が好ましい。
 式(X)において、Cyは、パラ位置またはメタ位置となるように、連結されていることが好ましい。
 本実施形態において、ポリアミド樹脂(A)は、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、前記ジアミン由来の構成単位の30モル%以上が、前記環(a)を含む構成単位(例えば式(Y)で表されるジアミン由来の構成単位、さらにはキシリレンジアミン由来の構成単位)を含むことが好ましく、前記ジアミン由来の構成単位の70モル%以上が、前記環(a)を含む構成単位を含むことがより好ましく、前記ジアミン由来の構成単位の80モル%以上が、前記環(a)を含む構成単位を含むことがさらに好ましく、前記ジアミン由来の構成単位の90モル%以上が、前記環(a)を含む構成単位を含むことが一層好ましく、前記ジアミン由来の構成単位の95モル%以上が、前記環(a)を含む構成単位を含むことがより一層好ましい。
 また、本実施形態において、ポリアミド樹脂(A)は、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、前記ジアミン由来の構成単位が、式(Y)で表されるジアミン由来の構成単位を含むことが好ましい。
式(Y)
(式(Y)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の脂肪族基を表す。nは、それぞれ独立に、0~2の整数である。)
 式(Y)中、R~Rは、式(X)におけるR~Rと同義であり、好ましい範囲も同様である。
 式(Y)中、nは、それぞれ独立に、0~2の整数である。
 nの第一の例は、nが0であることである。
 nの第二の例は、nが1であることである。
 nの第三の例は、nが2であることである。
 nの第一~第三の例は、用途等に応じて適宜選択される。
 式(y)において、ベンゼン環は、パラ位置またはメタ位置に上記置換基(アミノアルキル基)を有する環であることが好ましい。
 前記環(a)を含む構成単位が、ジアミン由来の構成単位である場合、該ジアミン由来の構成単位を構成するジアミンは、キシリレンジアミン、ベンゼンジエタンアミン、ベンゼンジプロパンアミン、ビスアミノメチルシクロヘキサンが例示され、キシリレンジアミンおよび/またはベンゼンジエタンアミンが好ましく、キシリレンジアミンがより好ましい。ジアミン由来の構成単位中のこれらのジアミンの好ましい比率は上述の通りである。
 キシリレンジアミンとしては、メタキシリレンジアミンおよび/またはパラキシリレンジアミンがより好ましい。キシリレンジアミンにおけるメタキシリレンジアミンとパラキシリレンのモル比率(m/p)は、好ましくは100~10/0~90であり、より好ましくは100~30/0~70であり、さらに好ましくは、100~60/0~40であり、一層好ましくは100~90/0~10である。このような構成とすることにより、高耐電圧の絶縁性がより向上する傾向にある。
 ベンゼンジエタンアミンは、m-ベンゼンジエタンアミンおよび/またはp-ベンゼンジエタンアミンが好ましく、p-ベンゼンジエタンアミンがより好ましい。このような構成とすることにより、高耐電圧の絶縁性がより向上する傾向にある。
 ベンゼンジプロパンアミンは、m-ベンゼンジプロパンアミンおよび/またはp-ベンゼンジプロパンアミンが好ましく、p-ベンゼンジプロパンアミンがより好ましい。このような構成とすることにより、高耐電圧の絶縁性がより向上する傾向にある。
 ビスアミノメチルシクロヘキサンは、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサンおよび/または1,4-ビスアミノメチルシクロヘキサンが好ましく、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサンがより好ましい。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)において、ジアミン由来の構成単位が、前記環(a)を含む構成単位を含む場合、および/または、ジカルボン酸由来の構成単位が前記環(a)を含む構成単位を含む場合において、環(a)を含む構成単位以外の構成単位を構成するジアミンとしては、公知の鎖状脂肪族ジアミンを広く採用でき、炭素数が6~12の脂肪族ジアミンが好ましく、1,6-ヘキサンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,11-ウンデカンジアミン、1,12-ドデカンジアミンの直鎖状脂肪族ジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、4-メチル-1,8-オクタンジアミン、5-メチル-1,9-ノナンジアミン、2,2,4-/2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2-メチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-メチル-1,7-ヘプタンジアミンなどの分岐鎖状脂肪族ジアミンが例示される。
 本実施形態においては、ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、ジアミン由来の構成単位が、前記環(a)を含む構成単位を含む場合、ジカルボン酸由来の構成単位は、環(a)を含まない構成単位であっても、環(a)を含む構成単位であってもよい。
 本実施形態においては、ポリアミド樹脂(A)は、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、ジカルボン酸由来の構成単位の30モル%以上が、炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことが好ましく、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことがより好ましく、ジカルボン酸由来の構成単位の80モル%以上が、炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことがさらに好ましく、ジカルボン酸由来の構成単位の90モル%以上が、炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことが一層好ましく、ジカルボン酸由来の構成単位の95モル%以上が、炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことがより一層好ましい。
 炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、およびドデカン二酸が例示され、アジピン酸、セバシン酸、および、ドデカン二酸の少なくとも1種を含むことがより好ましく、アジピン酸および/またはセバシン酸(好ましくはアジピン酸)を含むことがさらに好ましい。
 本実施形態においては、また、ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、ジカルボン酸由来の構成単位の30モル%以上が、環(A)を含む芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことも好ましい。かかる実施形態においては、ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、環(A)を含む芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことがより好ましく、ジカルボン酸由来の構成単位の80モル%以上が、環(A)を含む芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことがさらに好ましく、環(A)を含むジカルボン酸由来の構成単位の90モル%以上が、環(A)を含む芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことが一層好ましく、環(A)を含むジカルボン酸由来の構成単位の95モル%以上が、環(A)を含む芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含むことがより一層好ましい。
 環(A)を含む芳香族ジカルボン酸としては、イソフタル酸、テレフタル酸、オルソフタル酸、フェニレン二酢酸(o-フェニレン二酢酸、p-フェニレン二酢酸、m-フェニレン二酢酸)、ナフタレンジカルボン酸(1,2-ナフタレンジカルボン酸、1,3-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、1,6-ナフタレンジカルボン酸、1,7-ナフタレンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸および2,7-ナフタレンジカルボン酸)が例示される。
 この中でも、イソフタル酸、テレフタル酸、および、フェニレン二酢酸(好ましくはp-フェニレン二酢酸)から選択されることが好ましく、テレフタル酸がさらに好ましい。
 ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、ジカルボン酸由来の構成単位の30モル%以上が、環(A)を含む芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含む場合、ジアミン由来の構成単位は、環(A)を含む芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含んでもいし、含まなくてもよい。
 なお、本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)においては、ジカルボン酸由来の構成単位とジアミン由来の構成単位を含むことが好ましいが、ジカルボン酸由来の構成単位およびジアミン由来の構成単位以外の構成単位や、末端基等の他の部位を含みうる。他の構成単位としては、ε-カプロラクタム、バレロラクタム、ラウロラクタム、ウンデカラクタム等のラクタム、11-アミノウンデカン酸、12-アミノドデカン酸等のアミノカルボン酸等由来の構成単位が例示できるが、これらに限定されるものではない。さらに、本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)には、合成に用いた添加剤等の微量成分が含まれる場合もあろう。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上が、さらに好ましくは90質量%以上が、一層好ましくは95質量%以上が、より一層好ましくは98質量%以上がジカルボン酸由来の構成単位およびジアミン由来の構成単位からなる。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)は、末端基がアミノ基(-NH)またはカルボン酸基(-COOH)であることが好ましい。また、ポリアミド樹脂(A)は末端封止剤によって封止されていてもよいが、末端封止剤は、炭素数が8以下であることが好ましい。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)の第一の実施形態は、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上が、式(Y)で表されるジアミン由来の構成単位を含み、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、アジピン酸、セバシン酸、および、ドデカン二酸の少なくとも1種を含むものである。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)の第二の実施形態は、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上が、式(Y)で表されるジアミン由来の構成単位を含み、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がアジピン酸および/またはセバシン酸を含むものである。
 式(Y)で表されるジアミンは、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、パラベンゼンジエタンアミン、または、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサンが好ましく、メタキシリレンジアミンおよび/またはパラキシリレンジアミンがより好ましい。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)はイミド基を有さないことが好ましい。すなわち、ポリアミドイミドではないことが好ましい。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料におけるポリアミド樹脂(A)は、ポリアミド樹脂(A)を85℃/85%RHの環境で300時間保管した後、JIS K 7251の水分気化法に従って測定したときの水分率(以下、「調湿水分率」ということがある)が、1質量%以上であることが好ましい。前記下限値以上とすることにより、ガソリンなど親油性が高い溶剤への耐性が向上する傾向にある。本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料におけるポリアミド樹脂(A)の調湿水分率は、また、8質量%以下であることが好ましい。前記上限値以下とすることにより、酸やアルカリへの耐性が向上する傾向にある。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)の構成単位の式量(平均値)は、200以上であることが好ましく、220以上であることがより好ましい。そうすることで、成形加工時の溶融粘度の安定性が向上する傾向にある。また、500以下であることが好ましく、350以下であることがより好ましく、280以下であることがさらに好ましい。そうすることで、機械強度が向上する傾向にある。また、式量が前記範囲内である構成単位が全構成単位の95質量%以上であることが好ましく、98質量%以上であることがより好ましく、99質量%以上であることがさらに好ましい。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂の数平均分子量(Mn)は、8000以上であることが好ましく、また、50000以下であることが好ましく、30000以下であることがさらに好ましい。
 ポリアミド樹脂の数平均分子量(Mn)の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による標準ポリメチルメタクリレート(PMMA)換算値より求めることができる。カラムとしては、充填剤として、スチレン系ポリマーを充填したものを2本用い、溶媒にはトリフルオロ酢酸ナトリウム濃度2mmol/Lのヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を用い、樹脂濃度0.02質量%、カラム温度は40℃、流速0.3mL/分、屈折率検出器(RI)にて測定する。また、検量線は6水準のPMMAをHFIPに溶解させて測定する。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)のガラス転移温度は、30℃以上であることが好ましく、また、100℃以下であることが好ましい。
 本実施形態も用いるポリアミド樹脂(A)は、結晶性樹脂であっても、非晶性樹脂であってもよいが、結晶性樹脂であることが好ましい。
 本実施形態で用いるポリアミド樹脂(A)の融点は、180℃以上であることが好ましく、また、350℃以下であることが好ましい。
 本明細書において、融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)は、特に述べない限り、示差走査熱量測定(DSC)に従い、JIS K7121およびK7122に準じて行った値とする。
 具体的には、示差走査熱量計を用い、合成されたポリアミド樹脂を砕いて示差走査熱量計の測定パンに仕込み、窒素雰囲気下にて昇温速度10℃/分で表1に示す融点+20℃まで昇温し、昇温が完了した直後に、測定パンを取り出してドライアイスに押し当てて急冷し、その後に測定を行う。測定条件は、昇温速度10℃/分で、融点+20℃まで昇温して5分保持した後、降温速度-5℃/分で100℃まで測定を行い、融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)を求める。
 示差走査熱量計としては、島津製作所社製「DSC-60」を用いることができる。
 本実施形態で用いる高耐電圧の絶縁性材料が2種以上のポリアミド樹脂(A)を含む場合、上記各物性値にポリアミド樹脂(A)の質量分率をかけた値の和とする。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料におけるポリアミド樹脂(A)の含有量は特に定めるものではない。本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料の一例は、高耐電圧の絶縁性材料におけるポリアミド樹脂(A)の割合が90質量%以上であることであり、好ましくは95質量%以上であることである。本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料の他の一例は、高耐電圧の絶縁性材料におけるポリアミド樹脂(A)と充填剤の合計の割合が90質量%以上であることであり、好ましくは95質量%以上であることである。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、ポリアミド樹脂(A)以外のポリアミド樹脂を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
 ポリアミド樹脂(A)以外のポリアミド樹脂を含む場合、本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料が含みうる他のポリアミド樹脂は、脂肪族ポリアミド樹脂であっても、半芳香族ポリアミド樹脂であってもよい。
 脂肪族ポリアミド樹脂としては、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46、ポリアミド6/66(ポリアミド6成分およびポリアミド66成分からなる共重合体)、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド410、ポリアミド1010、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド9C(1,9-ノナンジアミンと2-メチル-1,8-オクタンジアミンからなる混合ジアミンと1,4-シクロヘキサンジカルボン酸からなるポリアミド)が例示される。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料が、ポリアミド樹脂(A)以外のポリアミド樹脂を含む場合、その含有量は、ポリアミド樹脂(A)100質量%に対し、1~10質量%であることが好ましい。ポリアミド樹脂(A)以外のポリアミド樹脂は、1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。
 また、本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、ポリアミド樹脂(A)以外のポリアミド樹脂を実質的に含まないことが好ましい。実質的に含まないとは、ポリアミド樹脂(A)100質量%に対し、ポリアミド樹脂(A)以外のポリアミド樹脂の含有量が、1質量%未満であることをいい、0.1質量%未満であることが好ましく、0.01質量%未満であることがさらに好ましい。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、ポリアミド樹脂以外の他の成分を含んでいてもよい。
 他の成分の一例は、安定剤である。安定剤としては、熱安定剤や酸化防止剤、ポリアミド樹脂の合成の際に添加されうるリン原子含有化合物や重合速度調整剤由来の成分などが例示される。
 安定剤の総量としては、ポリアミド樹脂(A)100質量部に対し、0.001~3質量部となる量が好ましい。
 酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤(好ましくはヒンダードフェノール系酸化防止剤)、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤が例示される。
 これらの酸化防止剤は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 酸化防止剤の添加量は、ポリアミド樹脂(A)100質量部に対し、0.001~3.0質量部となる量であることが好ましい。
 リン原子含有化合物としては、具体的には、ジメチルホスフィン酸、フェニルメチルホスフィン酸等のホスフィン酸化合物;次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸リチウム、次亜リン酸マグネシウム、次亜リン酸カルシウム、次亜リン酸エチル等の次亜リン酸化合物;ホスホン酸、ホスホン酸ナトリウム、ホスホン酸リチウム、ホスホン酸カリウム、ホスホン酸マグネシウム、ホスホン酸カルシウム、フェニルホスホン酸、エチルホスホン酸、フェニルホスホン酸ナトリウム、フェニルホスホン酸カリウム、フェニルホスホン酸リチウム、フェニルホスホン酸ジエチル、エチルホスホン酸ナトリウム、エチルホスホン酸カリウム等のホスホン酸化合物;亜ホスホン酸、亜ホスホン酸ナトリウム、亜ホスホン酸リチウム、亜ホスホン酸カリウム、亜ホスホン酸マグネシウム、亜ホスホン酸カルシウム、フェニル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸ナトリウム、フェニル亜ホスホン酸カリウム、フェニル亜ホスホン酸リチウム、フェニル亜ホスホン酸エチル等の亜ホスホン酸化合物;亜リン酸、亜リン酸水素ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸リチウム、亜リン酸カリウム、亜リン酸マグネシウム、亜リン酸カルシウム、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、ピロ亜リン酸等の亜リン酸化合物等が挙げられ、ジ亜リン酸ナトリウムおよびジ亜リン酸カルシウムが好ましく、次亜リン酸カルシウムがより好ましい。次亜リン酸カルシウムを用いると得られるポリアミド樹脂の耐熱性がより向上する傾向にある。
 これらのリン原子含有化合物は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 リン原子含有化合物の添加量は、ポリアミド樹脂(A)中のリン原子濃度が0.01~0.1質量%となる量であることが好ましい。
 また、安定剤以外の他の成分としては、ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂、充填剤、耐加水分解性改良剤、艶消剤、可塑剤、分散剤、帯電防止剤、着色防止剤、ゲル化防止剤、着色剤等が例示される。これらの詳細は、特許第4894982号公報の段落0130~0155の記載、国際公開第2021/241471号の段落0041および0042、段落0046~0103の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 他の成分は、合計で、本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料の20.0質量%以下であることが好ましく、10.0質量%以下であることがより好ましく、5.0質量%以下であることがさらに好ましく、1.0質量%以下であることが一層好ましい。他の成分は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本実施形態においては、ポリアミド樹脂(A)と他の成分を溶融混練した後、成形することが好ましい。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、高電圧がかかる状況下での耐トラッキング性に優れていることが好ましい。具体的には、前記絶縁性材料のJIS-C2136 一定電圧トラッキング法に従った、2000Vの電圧で破壊するまでの時間(2000Vにおける耐トラッキング時間)が30分以上であることが好ましく、34分以上であることがより好ましく、35分以上であることがさらに好ましく、39分以上であることが一層好ましく、41分以上であることが一層好ましく、46分以上であることがより一層好ましく、さらには、50分以上、55分以上、58分以上、60分以上、65分以上、66分以上、70分以上、75分以上、80分以上、85分以上、89分以上、93分以上、95分以上であることが好ましい。前記絶縁性材料の2000Vにおける耐トラッキング時間の上限は特にさだめるものではないが、200分以下が実際的である。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、高電圧が印加される用途に好ましく用いられる。例えば、より高速で充電する場合の充電器やコネクター等の電気電子部品に好ましく用いられる。
 また、コード・バスバー等の被覆材料、回路基板材料としても好ましく用いられる。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、上記の他、特開2020-076023号公報の段落0049に記載の用途にも用いることができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性成形品は、本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料から形成される。
 成形品を成形する方法としては、特に制限されず、従来公知の成形法を採用でき、例えば、射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法、異形押出法、トランスファー成形法、中空成形法、ガスアシスト中空成形法、ブロー成形法、押出ブロー成形、IMC(インモールドコーティング成形)成形法、回転成形法、多層成形法、2色成形法、インサート成形法、サンドイッチ成形法、発泡成形法、加圧成形法、延伸、真空成形等が挙げられる。本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、射出成形により成形することが好ましい。
 本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料から形成される絶縁性成形品としては、射出成形品、薄肉成形品、中空成形品、フィルム(板状、シートを含む)、円筒状(ホース、チューブ等)、環状、円形状、楕円形状、歯車状、多角形形状、異形品、中空品、枠状、箱状、パネル状押出成形品、繊維等が例示され、射出成形品であることが好ましい。
 また、本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料は、表層材としても用いることができる。例えば、導電性または弱絶縁性のフィルムやシートの表面に貼り合わせて用いることができる。また、本実施形態の高耐電圧の絶縁性材料と他の材料をインサート成形によって成形することもできる。
 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
 実施例で用いた測定機器等が廃番等により入手困難な場合、他の同等の性能を有する機器を用いて測定することができる。
1.樹脂の合成
<実施例1 MXD6>
 撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽および窒素ガス導入管を備えたジャケット付反応缶内でアジピン酸(BASF社製)7220g(49.4mol)および酢酸ナトリウム/次亜リン酸ナトリウム・一水和物(モル比=1/1.5)11.7gを仕込み、十分窒素置換し、170℃にて加熱し溶融した後、内容物を撹拌しながら、メタキシリレンジアミン(三菱ガス化学社製) 6661g(48.9mol)を、反応容器内の溶融物に撹拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に2.5時間かけて250℃まで昇温した。滴下終了後、内温を上昇させ、260℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、さらに20分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、ペレット化することにより、ポリアミド樹脂材料(樹脂組成物)を得た。
 得られたポリアミド樹脂の調湿水分率は4.6%、数平均分子量は15000、ガラス転移温度は85℃、融点は237℃であった。
<<耐トラッキング時間>>
 実施例1で得られたポリアミド樹脂を乾燥した後、融点+20℃のシリンダー温度で射出成形し、6mm厚みのプレートを得た。得られたプレートを縦120mm、横50mmの大きさに切断し、ガラス板に挟んで、窒素ガス雰囲気下、150℃で1時間保持することで、結晶化処理を行った。得られたプレートを、傾斜平板耐トラッキング性試験器YST-587形(ヤマヨ試験器製)を用いて、JIS-C2136 一定電圧トラッキング法に従って、2000Vの電圧で破壊するまでの時間を測定した。トラッキング破壊、着火、貫通破壊の少なくとも一つが生じた時点で破壊したと判断し、n=5で試験を行い、破壊するまでの時間の平均値を耐トラッキング時間とした。
<<曲げ弾性率>>
 実施例1で得られたポリアミド樹脂材料を乾燥した後、融点+20℃のシリンダー温度で射出成形し、4mm厚みの試験片を得た。得られた短冊片をガラス板に挟んで、窒素ガス雰囲気下で150℃で1時間保持することで、結晶化処理を行った。得られた試験片を23℃、50%RH(相対湿度)で7日間保存した後、JIS K 7171に準じて曲げ弾性率(GPa)を求めた。
 なお、装置はベンドグラフType B(東洋精機株式会社製)を使用し、測定温度を23℃、測定湿度を50%RHとして測定した。
<実施例2 MP6>
 撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽および窒素ガス導入管を備えたジャケット付反応缶内でアジピン酸(BASF社製)7220g(49.4mol)および酢酸ナトリウム/次亜リン酸ナトリウム・一水和物(モル比=1/1.5)11.7gを仕込み、十分窒素置換し、170℃にて加熱し溶融した後、内容物を撹拌しながら、メタキシリレンジアミンとパラキシリレンジアミンのモル比が70/30である混合キシリレンジアミン6661g(メタキシリレンジアミン34.2mol、パラキシリレンジアミン14.7mol、三菱ガス化学社製)を、反応容器内の溶融物に撹拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に2.5時間かけて260℃まで昇温した。滴下終了後、内温を上昇させ、270℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、さらに内温を上昇させて280℃で20分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、ペレット化することにより、ポリアミド樹脂材料を得た。
 得られたポリアミド樹脂材料の調湿水分率は4.5%、数平均分子量は15000、ガラス転移温度は89℃、融点は257℃であった。
 実施例1と同様に耐トラッキング時間および曲げ弾性率を測定した。
<実施例3 PXD10>
 撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽および窒素ガス導入管を備えたジャケット付反応缶内でセバシン酸(CASDA製)10000g(49.4mol)、酢酸ナトリウム0.8g、次亜リン酸カルシウム1.2gを仕込み、十分窒素置換し、170℃にて加熱し溶融した後、内容物を撹拌しながら、パラキシリレンジアミン(昭和電工製)6667g(48.9mol)を、反応容器内の溶融物に撹拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に2.5時間かけて290℃まで昇温した。滴下終了後、内温を上昇させ、300℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、さらに20分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、ペレット化することにより、ポリアミド樹脂材料を得た。
 得られたポリアミド樹脂材料の調湿水分率は2.1%、数平均分子量は15000、ガラス転移温度は73℃、融点は290℃であった。
 実施例1と同様に耐トラッキング時間および曲げ弾性率を測定した。
<実施例4 MXD6I(50)>
 撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽および窒素ガス導入管を備えたジャケット付きの50L反応缶に、アジピン酸4212g、イソフタル酸4788g、酢酸ナトリウム/次亜リン酸ナトリウム・一水和物(モル比=1/1.5)11.4gを仕込み、十分窒素置換し、さらに少量の窒素気流下にて180℃に昇温し、アジピン酸とイソフタル酸を均一に溶融させた後、系内を撹拌しつつ、これにメタキシリレンジアミン7772gを、反応容器内の溶融物に撹拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に2.5時間かけて265℃まで昇温した。滴下終了後、内温を上昇させ、270℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、さらに10分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、ペレット化することにより、ポリアミド樹脂材料を得た。
 得られたポリアミド樹脂材料について、国際公開第2017/090556号の段落0036の記載に従って融点の測定を試みたところ、明確な融点を有さず、非晶性樹脂であった。
 得られたポリアミド樹脂材料の調湿水分率は7.2%、数平均分子量は15000、ガラス転移温度は127℃であった。
 実施例1と同様に耐トラッキング時間および曲げ弾性率を測定した。
<実施例5 p-BDE10>
<<p-BDEA(p-ベンゼンジエタンアミン)の実施例>>
 p-キシリレンジシアニド(東京化成工業製)を水素雰囲気下で還元し、得られた生成物を蒸留精製することで、p-ベンゼンジエタンアミンを得た。ガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、純度は99.7%であった。
 撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽および窒素ガス導入管を備えたジャケット付反応缶内でセバシン酸(CASDA製)9200g(45.5mol)、酢酸ナトリウム0.8g、次亜リン酸カルシウム1.2gを仕込み、十分窒素置換し、170℃にて加熱し溶融した後、内容物を撹拌しながら、p-BDEA7397g(45.0mol)を、反応容器内の溶融物に撹拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に2.5時間かけて290℃まで昇温した。滴下終了後、内温を上昇させ、300℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、さらに20分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、ペレット化することにより、ポリアミド樹脂材料を得た。
 得られたポリアミド樹脂材料の調湿水分率は1.9%、数平均分子量は15000、融点は295℃であった。
 実施例1と同様に耐トラッキング時間および曲げ弾性率を測定した。
<実施例6 PA10T>
 テレフタル酸 5500g(33.1mol)、1,10-デカンジアミン 5648g(32.8mol、小倉合成工業製)、次亜リン酸カルシウム0.8g、酢酸ナトリウム0.5g、水5743gを内容積50Lの反応缶に入れ、窒素置換し、撹拌しながら加熱を開始し、1時間かけて内温を160℃まで昇温した。このとき、撹拌はダブルヘリカルリボン式の撹拌翼を用いて行い、撹拌翼の軸と反応槽の天板の間はシール液として純水を用いてシールした。
 その後、内温を200℃まで昇温し、3時間かけて水を3600g留去した。続いて、内温を210℃まで昇温し、1.5時間保持した。その後、反応槽下部の抜き出し口からフラッシュさせて一次重縮合物を得た。
 続いて、得られた一次重縮合物を固相重合により高重合度化した。このとき、固相重合はイナートオーブンを用い、窒素雰囲気下、260℃で2時間加熱することで実施した。固相重合後のサンプルにヨウ化銅0.02質量%およびヨウ化カリウム0.06質量%をドライブレンドして、二軸押出機で押し出してペレット化して、ポリアミド樹脂材料を得た。
 得られたポリアミド樹脂材料の調湿水分率は2.1%、数平均分子量は11000、融点は304℃であった。
 実施例1と同様に耐トラッキング時間および曲げ弾性率を測定した。
<実施例7 p-BIC>
 イソフタル酸4552g(27.4mol)、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸524g(3.0mol、日興リカ製)、p-BDEA5000g(30.4mol)、次亜リン酸カルシウム1.5g、酢酸ナトリウム1.0g、水5240gを内容積50Lの反応缶に入れ、窒素置換し、撹拌しながら加熱を開始し、1時間かけて内温を160℃まで昇温した。このとき、撹拌はダブルヘリカルリボン式の撹拌翼を用いて行い、撹拌翼の軸と反応槽の天板の間はシール液として純水を用いてシールした。
 その後、内温を200℃まで昇温し、3時間かけて水を3600g留去した。続いて、内温を210℃まで昇温し、1.5時間保持した。その後、反応槽下部の抜き出し口からフラッシュさせて一次重縮合物を得た。
 続いて、得られた一次重縮合物を固相重合により高重合度化した。このとき、固相重合はイナートオーブンを用い、窒素雰囲気下、260℃で2時間加熱することで実施した。固相重合後のサンプルを二軸押出機で押し出してペレット化して、ポリアミド樹脂材料を得た。
 得られたポリアミド樹脂材料の調湿水分率は4.9%、数平均分子量は11000、ガラス転移温度は155℃、融点は304℃であった。
 実施例1と同様に耐トラッキング時間および曲げ弾性率を測定した。
<実施例8 1,3-BAC6>
 撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽および窒素ガス導入管を備えたジャケット付反応缶内でアジピン酸(BASF社製)7220g(49.4mol)および酢酸ナトリウム/次亜リン酸ナトリウム・一水和物(モル比=1/1.5)9.7gを仕込み、十分窒素置換し、170℃にて加熱し溶融した後、内容物を撹拌しながら、1,3-BAC(シス/トランス=74/26mol/mol,三菱ガス化学社製) 6957g(48.9mol)を、反応容器内の溶融物に撹拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に2.5時間かけて250℃まで昇温した。滴下終了後、内温を上昇させ、260℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、さらに20分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、ペレット化することにより、ポリアミド樹脂材料を得た。
 得られたポリアミド樹脂材料の調湿水分率は7.0%、数平均分子量は15000、ガラス転移温度は105℃、融点は232℃であった。
 実施例1と同様に耐トラッキング時間および曲げ弾性率を測定した。
<比較例1 メタ系アラミド>
 アラミドMプレート素材(オイレス工業社製)を縦120mm、横50mm、厚み6mmの大きさに切断した。得られたプレートに対して、実施例1と同様に耐トラッキング時間を測定した。
 アラミドMプレート素材の調湿水分率は3.1%であった。
 上記表において、式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。[B/(A×C)]×100は、式(A)の算出値である。
 上記結果から明らかなとおり、本実施形態の絶縁性材料は、高耐電圧の絶縁性に優れ、かつ、機械的強度にも優れていた。
 また、実施例1~11および比較例1のデータを図1に示した。縦軸は、2000Vの電圧下における耐トラッキング時間を、横軸は[B/(A×C)]×100の値を示している。

Claims (18)

  1. ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環からなる群から選択される環(a)を含む構成単位を含むポリアミド樹脂(A)を含み、
    前記ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~60質量%であり、式(A)を満たす、高耐電圧の絶縁性材料;
    1.0≦[B/(A×C)]×100≦5.0・・・(A)
    式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。
  2. 前記ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~40質量%である、請求項1に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  3. 前記式(A)におけるBの値が0.8~3.2である、請求項1または2に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  4. 前記式(A)におけるCの値が1.0~3.0である、請求項1~3のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  5. 前環(a)を含む構成単位が、式(X)で表される構成単位を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
    式(X)
    (式(X)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の脂肪族基を表す。Cyは、ベンゼン環、ナフタレン環またはシクロヘキサン環を表す。n1は、それぞれ独立に、0~2の整数であり、n2は、それぞれ独立に、0または1である。adはアミド結合を示す。)
  6. 前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
    前記ジアミン由来の構成単位の30モル%以上が、前記環(a)を含む構成単位を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  7. 前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
    前記ジアミン由来の構成単位の70モル%以上が、前記環(a)を含む構成単位を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  8. 前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
    前記ジアミン由来の構成単位が、式(Y)で表されるジアミン由来の構成単位を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
    式(Y)
    (式(Y)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~5の脂肪族基を表す。nは、それぞれ独立に、0~2の整数である。)
  9. 前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
    前記ジアミン由来の構成単位が、キシリレンジアミン由来の構成単位を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  10. 前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
    前記ジカルボン酸由来の構成単位の30モル%以上が、炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含む、
    請求項1~9のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  11. 前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
    前記ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、炭素数4~20の脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含む、
    請求項1~10のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  12. 前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
    前記ジカルボン酸由来の構成単位が、アジピン酸、セバシン酸、および、ドデカン二酸の少なくとも1種を含む、請求項1~11のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  13. 前記ポリアミド樹脂(A)が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、
    前記ジアミン由来の構成単位の70モル%以上が、キシリレンジアミン由来の構成単位を含み、
    前記ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、アジピン酸、セバシン酸、および、ドデカン二酸の少なくとも1種を含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  14. さらに、安定剤を含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  15. 前記絶縁性材料のJIS-C2136 一定電圧トラッキング法に従った、2000Vの電圧で破壊するまでの時間が30分以上である、請求項1~14のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料。
  16. 請求項1~15のいずれか1項に記載の高耐電圧の絶縁性材料から形成された、高耐電圧の絶縁性成形品。
  17. ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環からなる群から選択される環(a)を含む構成単位を含むポリアミド樹脂(A)であって、
    前記ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~60質量%であり、式(A)を満たすポリアミド樹脂(A)の高耐電圧の絶縁性材料への使用。
    1.0≦[B/(A×C)]×100≦5.0・・・(A)
    式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。
  18. ベンゼン環、ナフタレン環およびシクロヘキサン環からなる群から選択される環(a)を含む構成単位を含むポリアミド樹脂(A)であって、
    前記ポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合が10~60質量%であり、式(A)を満たすポリアミド樹脂(A)を他の成分と溶融混練した後、成形することを含む、高耐電圧の絶縁性部品の製造方法。
    1.0≦[B/(A×C)]×100≦5.0・・・(A)
    式(A)中、Aはポリアミド樹脂(A)中の前記環(a)の分子量基準の含有割合(質量%)を表し、Bは各構成単位における環(a)と、前記環(a)に最も近いアミド結合の間の結合子の数の平均値を表し、Cは各構成単位における、アミド結合から繋がっている基が前記環(a)に結合している位置同士の間の結合子の数の平均値を表す。
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WO2013038846A1 (ja) * 2011-09-12 2013-03-21 三菱瓦斯化学株式会社 薄肉成形品
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