以下、本発明の熱可塑性樹脂組成物を実施するための最良の形態について説明する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、(i) ゴム強化ビニル系樹脂と(ii) ポリアミド樹脂からなる熱可塑性樹脂組成物に、(iii) 変性ビニル系共重合体と(iv) 強化材をさらに含有してなる熱可塑性樹脂組成物である。また、前記の(i) ゴム強化ビニル系樹脂は、ゴム質重合体にビニル系単量体あるいはビニル系単量体混合物をグラフト重合してなるグラフト(共)重合体(A−1)と、少なくとも1種のビニル系単量体単位よりなるビニル系(共)重合体(A−2)とからなるものである。
本発明で用いられる前記のグラフト(共)重合体(A−1)は、ゴム質重合体にビニル系単量体またはビニル系単量体混合物をグラフト(共)重合させる際に生成するグラフトしていない(共)重合体を含んでいてもよい。すなわち、グラフト(共)重合体(A−1)は、単量体混合物の単量体同士で結合し、グラフト化していない(共)重合体を含んでいてもよく、通常はグラフトしていない(共)重合体との混合物として得られたものを使用する。この混合物は本来は組成物であるが、本発明においては便宜上まとめて、グラフト(共)重合体(A−1)という。
グラフト(共)重合体(A−1)を構成するゴム質重合体としては、ガラス転移温度が0℃以下のものが好適であり、中でもジエン系ゴム、アクリル系ゴム、エチレン−α−オレフィン系共重合ゴム、水素添加ゴムおよびシリコーンゴムが好ましく用いられる。ゴム質重合体としては、具体的には、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエンのブロック共重合体、アクリル酸ブチル−ブタジエン共重合体などのジエン系ゴム、ポリアクリル酸ブチル、アクリル酸ブチル−メタクリル酸アリル、アクリル酸ブチル−アクリル酸アリル、アクリル酸2−エチルヘキシル−メタクリル酸アリルなどのアクリル系ゴム、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン系三元共重合体、エチレン−プロピレン共重合体などのエチレン−α−オレフィン系共重合ゴム、ブタジエン系重合体の水素添加物、共役ジエン重合体ブロックと芳香族ビニル化合物重合体ブロックとのブロック共重合体の水素添加物およびこれらを組み合わせたブロック共重合体などの水素添加ゴム、およびポリオルガノシロキサン系ゴム質重合体ラテックスなどのシリコーンゴムなどが挙げられ、これらの中で、ポリブタジエン、ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン−(非共役ジエン)共重合体、水素添加ジエン系重合体、シリコーンゴム、およびアクリルゴムなどが好ましく用いられる。これらは単独ないし2種以上を用いることもできる。
非共役ジエン成分としては、1,4−ヘキサジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、およびジシクロペンタジエン等を好ましく用いることができる。また、シリコーンゴムを用いる場合は、例えば、p−ビニルフェニルメチルジメトキシシラン、2−(p−ビニルフェニル)エチルメチルジメトキシシラン、2−(p−ビニルフェニル)エチレンメチルジメトキシシランなどのビニル基を含有するグラフト交叉剤を、少量存在させて共縮合したポリオルガノシロキサンが好ましく用いられる。
かかるゴム質重合体のゴム粒子径は特に制限されないが、ゴム粒子の重量平均粒子径が0.05〜0.7μm、特に0.10〜0.55μmのものが耐衝撃性に優れ好ましく用いられる。また、0.20〜0.25μmの重量平均粒子径のゴムと0.50〜0.65μmの重量平均粒子径のゴムとを重量比90:10〜60:40として併用したものも、耐衝撃性と薄肉成形品での落錘衝撃が著しく優れるので好ましく採用される。また、ある重量平均粒子径のゴム重合体を有するジエン系ゴムラテックス粒子の存在下に、ビニル系単量体またはビニル系単量体混合物とをグラフト重合させることによって、グラフト重合体を得る方法のほか、凝集、肥大化させたジエン系ゴムラテックス粒子の存在下に、ビニル系単量体またはビニル系単量体混合物とをグラフト重合させることによって、グラフト重合体を得る方法も好ましく用いることができる。ジエン系ゴムラテックス粒子を凝集肥大化させるには通常公知の方法を用いることができ、機械的に凝集させてもよく、ラテックスに酸性物質を加えてもよい。
ゴム粒子の重量平均粒子径は、「Rubber Age Vol.88 p.484〜490(1960)by E.Schmidt, P.H.Biddison」記載のアルギン酸ナトリウム法(アルギン酸ナトリウムの濃度によりクリーム化するポリブタジエン粒子径が異なることを利用して、クリーム化した重量割合とアルギン酸ナトリウム濃度の累積重量分率より累積重量分率50%の粒子径を求める方法)により測定することができる。
また、グラフト(共)重合体(A−1)を得る際に、ゴム質重合体にグラフト重合せしめるビニル系単量体あるいはビニル系単量体混合物としては特に制限はないが、芳香族ビニル系単量体を含む単量体あるいは単量体混合物が好ましく用いられる。
この芳香族ビニル系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、o−エチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−メチルスチレン、クロロスチレン、およびブロモスチレンなどが挙げられるが、特にスチレンが好ましく採用される。これらは単独ないし2種以上を用いることもできる。また、芳香族ビニル系単量体以外の単量体が用いられる場合には、耐薬品性向上の目的で、シアン化ビニル系単量体が、また色調と透明性向上の目的で、(メタ)アクリル酸エステル系単量体が好ましく用いられる。かかるシアン化ビニル系単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、およびエタクリロニトリルなどが挙げられるが、特にアクリロニトリルが好ましい。また、(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、例えば、アクリル酸およびメタクリル酸のメチル、エチル、プロピル、n−ブチル、およびイソブチルによるエステル化物などが挙げられるが、特にメタクリル酸メチルが好ましく用いられる。
また、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸単量体、(メタ)アクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、スチレン−p−グリシジルエーテル、p−グリシジルスチレン等のエポキシ基含有ビニル系単量体、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、無水フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フタル酸のような不飽和ジカルボン酸単量体およびその酸無水物、マレイン酸モノメチル等の前記ジカルボン酸のモノアルキルエステルやモノアルケニルエステルおよびモノアリールエステル、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミドおよびN−フェニルマレイミド等のマレイミド系単量体、(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸プロピルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジブチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸3−ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸3−ジエチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸フェニルアミノエチルおよび(メタ)アクリル酸シクロヘキシルアミノエチル等の不飽和カルボン酸アミノエステル、N−ビニルジエチルアミン、N−ビニルジエチルアミンやN−アセチルビニルアミン、アリルアミン、メタアリルアミン、p−アミノスチレンおよびN−メチルアリルアミン等のアミノ基含有ビニル系単量体、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリルアミド、N−プロピルメタクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系誘導体、2−イソプロペニル−オキサゾリン、2−ビニル−オキサゾリン、5−メチル−2−ビニル−オキサゾリン、2−イソプロぺニル−オキサゾリン、2−アクロイル−オキサゾリン、2−スチリル−オキサゾリン、4,4−ジメチル−2−ビニル−オキサゾリンおよび4,4−ジメチル−2−イソプロペニル−オキサゾリン等のオキサゾリン基含有ビニル系単量体、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシル、メタクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシル、アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチル、メタクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチル、3−ヒドロキシ−1−プロペン、4−ヒドロキシ−1−ブテン、シス−4−ヒドロキシ−2−ブテン、トランス−4−ヒドロキシ−2−ブテン、3−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロペン、シス−5−ヒドロキシ−2−ペンテン、トランス−5−ヒドロキシ−2−ペンテンおよび4−ジヒドロキシ−2−ブテン等のヒドロキシル基含有ビニル系単量体、エチレンやプロピレン等のオレフィン系単量体、塩化ビニル、酢酸ビニル、酢酸イソプロぺニル、ブタジエン、ポリエチレングリコールアクリレートやポリエチレングリコールメタクリレートに代表されるポリアルキレンオキシド基含有ビニル系単量体等を使用することもできる。これらは、単独ないし2種以上を用いることもできる。
また、本発明においては、ビニル系単量体あるいはビニル系単量体混合物を、好ましくはラジカル開始剤存在下、ゴム質重合体またはゴム質重合体と1種以上のビニル系単量体とのグラフト(共)重合体と押出機等で溶融混練せしめることによりグラフトまたは反応させ導入することや、反応器内で適切な反応を進行せしめて導入することもできる。
本発明で用いられるグラフト(共)重合体(A−1)は、好ましくはゴム質重合体10〜80重量部、より好ましくは20〜80重量部の存在下に、上記の単量体または単量体混合物を好ましくは20〜90重量部、より好ましくは20〜80重量部を(共)重合することによって得られる。ゴム質重合体の割合が10重量部未満では耐衝撃性が低下する傾向にあり、80重量部を超えると表面外観が低下する傾向にある。
また、グラフト(共)重合体(A−1)に用いられる単量体または単量体混合物中に芳香族ビニル系単量体が含まれる場合、芳香族ビニル系単量体は40〜95重量%が好ましく、さらに好ましくは50〜80重量%である。シアン化ビニル系単量体が含まれる場合には、樹脂組成物の成形加工性の観点から60重量%以下が好ましく、さらに好ましくは40重量%以下である。また、これらと共重合可能な他のビニル系単量体を混合する場合には、30重量%以下が好ましく、さらに好ましくは20重量%以下である。ここでグラフト率については特に制限はないが、耐衝撃性の観点からグラフト率は10〜150%であることが好ましい。グラフト率は、次式により算出される。
グラフト率(%)=[ゴム質重合体にグラフト重合したビニル系(共)重合体量]/[グラフト(共)重合体のゴム含有量]×100
また、グラフトしていない(共)重合体のメチルエチルケトン溶媒、30℃の温度で測定した極限粘度は特に制限はないが、耐衝撃性と流動性のバランスの観点から、0.1〜1.3dl/gのものが好ましく、さらには0.1〜0.6dl/gのものがより好ましく用いられる。また、本発明では、グラフト(共)重合体(A−1)の膨潤度には特に制限はないが、15〜80の範囲であることが好ましい。膨潤度とは、乾燥したゴム状重合体0.5gをトルエン60mlに30℃の温度で48時間浸漬した後、100メッシュの金網で濾別し、金網上の不溶分およびそれの乾燥後の重量を測定し、次式で表されるものである。
膨潤度=[(金網上に残った不溶分の重量−不溶分の乾燥後の重量)/不溶分の乾燥後の重量]
グラフト(共)重合体(A−1)の製造方法に関しては特に制限はなく、塊状重合、溶液重合、塊状懸濁重合、懸濁重合、乳化重合、沈殿重合およびこれらの組み合わせ等が用いられる。単量体の仕込み方法に関しても特に制限はなく、初期に一括添加してもよく、また共重合体の組成分布の生成を防止するために、仕込み単量体の一部または全部を連続仕込みまたは分割仕込みしながら重合してもよい。また、別々に(グラフト)共重合したグラフト(共)重合体(A−1)の2種以上をブレンドして用いることも可能である。
本発明で用いられるビニル系(共)重合体(A−2)は、本発明で使用する(i)ゴム強化ビニル系樹脂を構成する成分として必須ではないが、好ましく使用される。少なくとも1種のビニル系単量体単位よりなるビニル系(共)重合体(A−2)を得る方法としては特に制限はなく、例えば、少なくとも1種のビニル系単量体を(共)重合する方法と、これにより得られたビニル系(共)重合体にさらにビニル系単量体あるいはビニル系単量体混合物を、好ましくはラジカル開始剤存在下に、押出機等で溶融混練させグラフトまたは反応させる方法、ビニル系(共)重合体にさらに反応器内で適切な反応を進行させ、所望のビニル系単量体単位へと変換する方法等が挙げられるが、少なくとも1種のビニル系単量体を(共)重合することにより得る方法がより好ましく用いられる。
本発明において、ビニル系単量体単位とは、例えば、ビニル系単量体を重合することにより導入されたビニル系単量体に由来する単位を示す。ビニル系(共)重合体(A−2)の少なくとも1種のビニル系単量体単位としては特に制限はないが、芳香族ビニル系単量体単位が好ましい。この芳香族ビニル系単量体単位としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、o−エチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−メチルスチレン、クロロスチレン、およびブロモスチレンなどの芳香族ビニル系単量体に由来する単位が挙げられ、特にスチレン単位が好ましく用いられる。これらは、単独ないし2種以上を用いることもできる。
芳香族ビニル系単量体単位以外の単量体単位としては、N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、およびN−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系単量体単位が、耐熱性と難燃性の向上の点で、好ましく、特にN−フェニルマレイミド単位が好ましい。また、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体単位も耐薬品性の向上の観点から好ましく、特にアクリロニトリル単位が好ましく用いられる。また、アクリル酸およびメタクリル酸のメチル、エチル、プロピル、n−ブチル、イソブチルによるアルキルエステル化物、アルケニルエステル化物およびアリールエステル化物等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体単位も好ましく用いることができる。
また、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸単量体単位、(メタ)アクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、スチレン−p−グリシジルエーテル、p−グリシジルスチレン等のエポキシ基含有ビニル系単量体単位、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、無水フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フタル酸のような不飽和ジカルボン酸単量体単位およびその酸無水物単位、マレイン酸モノメチル等の前記ジカルボン酸のモノアルキルエステルやモノアルケニルエステルおよびモノアリールエステルおよび前記カルボン酸の金属塩単位、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリルアミド、N−プロピルメタクリルアミド、(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸プロピルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジブチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸3−ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸3−ジエチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸フェニルアミノエチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルアミノエチル、N−ビニルジエチルアミン、N−アセチルビニルアミン、アリルアミン、メタアリルアミン、N−メチルアリルアミン、p−アミノスチレン、2−イソプロペニル−オキサゾリン、2−ビニル−オキサゾリン、2−アクロイル−オキサゾリンおよび2−スチリル−オキサゾリン、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシル、メタクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシル、アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチル、メタクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチル、3−ヒドロキシ−1−プロペン、4−ヒドロキシ−1−ブテン、シス−4−ヒドロキシ−2−ブテン、トランス−4−ヒドロキシ−2−ブテン、3−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロペン、シス−5−ヒドロキシ−2−ペンテン、トランス−5−ヒドロキシ−2−ペンテン、4−ジヒドロキシ−2−ブテン、エチレン、プロピレンなどのオレフィン系単量体および塩化ビニル、酢酸ビニル、酢酸イソプロぺニル、ブタジエン、ポリエチレングリコールアクリレートやポリエチレングリコールメタクリレートに代表されるポリアルキレンオキシド基含有ビニル系単量体等を使用することもできる。これらは、単独ないし2種以上を用いることもできる。
ビニル系(共)重合体(A−2)が、ビニル系単量体単位として少なくとも芳香族ビニル系単量体単位を含む場合、芳香族ビニル系単量体単位は10〜100重量%が好ましく、更に好ましくは20〜80重量%である。マレイミド系単量体単位を含む場合には、5〜90重量%が好ましく、より好ましくは15〜80重量%である。シアン化ビニル系単量体単位を含む場合には、5〜50重量%が好ましく、より好ましくは10〜40重量%である。また(メタ)アクリル酸エステル系単量体単位を含む場合には、5〜90重量%が好ましく、さらに好ましくは10〜80重量%である。また、これらと共重合可能な他のビニル系単量体単位を含む場合には、90重量%以下が好ましく、さらに好ましくは80重量%以下である。
ビニル系(共)重合体(A−2)を(共)重合により製造する場合の製造法に関しては特に制限がなく、通常の方法が用いられるが、製造法としては、塊状重合、溶液重合、塊状懸濁重合、懸濁重合、乳化重合、沈殿重合およびこれらの組み合わせ等が好ましく用いられる。単量体の仕込み方法に関しても特に制限はなく、初期に一括添加してもよく、また共重合体の組成分布の生成を防止するために仕込み単量体の一部または全部を連続仕込みまたは分割仕込みしながら重合してもよい。また、別々に重合したグラフト(共)重合体(A−2)の2種以上をブレンドして用いることも可能である。
本発明で用いられるビニル系(共)重合体(A−2)のメチルエチルケトン溶媒、30℃の温度で測定した極限粘度は特に制限はないが、0.2〜1.2dl/gのものが、衝撃強度と成形加工性のバランスの観点から好ましく用いられ、より好ましくは0.3〜1.2dl/gのものである。ビニル系(共)重合体(A−2)の分子量制御方法については、特に制限はなく、通常公知の技術を適用することができ、例えば、アゾ化合物や過酸化物等のラジカル重合開始剤の添加量、あるいはアルキルメルカプタン、四塩化炭素、四臭化炭素、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、およびトリエチルアミン等の連鎖移動剤の添加量等により制御することができる。
本発明で使用される(i) ゴム強化ビニル系樹脂は、前記のグラフト(共)重合体(A−1)と前記のビニル系(共)重合体(A−2)からなるものであるが、グラフト(共)重合体(A−1)とビニル系(共)重合体(A−2)の混合比は、グラフト(共)重合体(A−1)が5〜95重量%であり、ビニル系(共)重合体(A−2)が5〜95重量%であることが好ましく、より好ましくはグラフト(共)重合体(A−1)が30〜80重量%であり、ビニル系(共)重合体(A−2)が20〜70重量%である。
本発明で用いられる(ii) ポリアミド樹脂とは、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンとジカルボン酸を主たる原料とする。本発明において用いられる(ii) ポリアミド樹脂の原料の代表例としては、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、などのアミノカルボン酸、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタム、テトラメチレンジアミン、ヘキサメレンジアミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、アミノエチルピペラジンなどの脂肪族、脂環族、芳香族のジアミン、およびアジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの脂肪族、脂環族、および芳香族のジカルボン酸が挙げられる。
(ii) ポリアミド樹脂は、これら原料から通常公知の重縮合によって得られ、本発明においては、これらの原料から誘導されるポリアミドホモポリマーまたはコポリマーを各々単独または混合物の形で用いることができる。本発明の熱可塑性樹脂組成物では、相対粘度の異なる(ii) ポリアミド樹脂の2種以上をブレンドして添加することで、(ii) ポリアミド樹脂の溶融粘度を調節することもできる。
好ましい(ii) ポリアミド樹脂の例としては、ポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリドデカンアミド(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンアゼラミド(ナイロン69)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ナイロン9T、ナイロンMXD6、ナイロン6/66コポリマー、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンセバカミドコポリマー(ナイロン6/610)、ナイロン6/6Tコポリマー、ナイロン6/66/610コポリマー、ナイロン6/12コポリマー、ナイロン6T/12コポリマー、ナイロン6T/66コポリマー、ポリアカプロアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン6/6I)、ナイロン66/6I/6コポリマー、ナイロン6T/6Iコポリマー、ナイロン6T/6I/66コポリマー、ナイロン6/66/610/12コポリマー、およびナイロン6T/M−5Tコポリマーなどの共重合体を挙げることができ、ナイロン6、ナイロン66およびこれらを主成分とする共重合体が好ましく、特に好ましくはナイロン6およびナイロン6を主成分とする共重合体である。
これら(ii) ポリアミド樹脂の分子量は特に制限はないが、ポリアミド樹脂1g/dlの98%濃硫酸溶液中、25℃の温度で測定したときの相対粘度は、好ましくは1.8〜3.2であり、より好ましくは1.9〜2.8であり、さらに好ましくは1.9〜2.5であり、、最も好ましくは1.9〜2.4である。
また、本発明で用いられる(ii) ポリアミド樹脂の溶融粘度は、溶融加工時の温度で、せん断速度1000秒−1のせん断速度において、好ましくは25〜400Pa・sであり、より好ましくは、25〜250Pa・sであり、さらに好ましく25〜200Pa・sであり、特に好ましくは25〜150Pa・sであり、最も好ましくは25〜100Pa・sである。また、(ii) ポリアミド樹脂の融点は、示差走査熱量測定器(パーキンエルマー(Perkin Elmer)社製DSC−7型)を用いて、窒素気流中、昇温速度20℃/minで測定した結晶融解ピークトップを融点としたときの融点が、150〜280℃であることが好ましい。
本発明で用いられる(iii) 変性ビニル系共重合体は、本発明の樹脂組成物を構成する成分として、耐衝撃性、流動性、剛性、耐熱性、表面外観、塗装性および耐熱老化性を向上させる観点から好ましく用いられ、中でも特に耐衝撃性、表面外観、塗装性および耐熱老化性の向上に大きく寄与する。本発明において、(iii) 変性ビニル系共重合体を構成する各単量体単位の割合は、α、β−不飽和カルボン酸無水物単位および/またはその誘導体単位の割合は0.01〜80重量%であり、好ましくは0.1〜20重量%であり、より好ましくは0.8〜8重量%、さらに好ましくは1.2〜5重量%であり、特に好ましくは1.8〜5重量%である。
本発明において、α、β−不飽和カルボン酸無水物単位および/またはその誘導体単位とは、α、β−不飽和カルボン酸無水物および/またはその誘導体に由来する単位を示し、例えば、α、β−不飽和カルボン酸無水物および/またはその誘導体を共重合した際に、共重合体中に導入されるα、β−不飽和カルボン酸無水物および/またはその誘導体に由来する単位を示す。また、芳香族ビニル系単量体単位は0〜99.99重量%であり、好ましくは10〜99.5重量%であり、より好ましくは30〜98重量%であり、さらに好ましくは50〜97重量%である。さらに、その他の少なくとも1種の単量体単位の割合は0〜99.99重量%であり、好ましくは0.5〜80重量%であり、より好ましくは0.5〜60重量%であり、さらに好ましくは2〜50重量%である。
ここで、α、β−不飽和カルボン酸無水物単位またはその誘導体単位が0.01重量%未満の場合には、(ii)ポリアミド樹脂との反応性、あるいは反応性および親和性が乏しくなるため、耐衝撃性、表面外観および塗装性が低下する傾向にあり、また、80重量%を超えると最終組成物の成形加工性が低下する傾向にある。
(iii) 変性ビニル系共重合体を得る方法としては特に制限はないが、例えば、α、β−不飽和カルボン酸無水物および/またはその誘導体と、必要に応じて芳香族ビニル系単量体を含む少なくとも1種のビニル系単量体を共重合する方法、(共)重合により得たビニル系(共)重合体に、α、β−不飽和カルボン酸無水物および/またはその誘導体を含有する少なくとも1種のビニル系単量体を、好ましくはラジカル開始剤存在下、反応器または押出機内でグラフト反応等の付加反応せしめる方法、(共)重合により得られたビニル系(共)重合体に反応器内で適切な反応を進行させることによりα、β−不飽和カルボン酸無水物単位および/またはその誘導体単位を形成させる方法、α、β−不飽和カルボン酸無水物単位および/またはその誘導体単位を含有する重合開始剤や連鎖移動剤を用いて共重合を行う方法等が挙げられる。これらの中では、α、β−不飽和カルボン酸無水物および/またはその誘導体と、必要に応じて芳香族ビニル系単量体を含む少なくとも1種のビニル系単量体を共重合する方法が特に好ましく用いられる。
また、(iii) 変性ビニル系共重合体のα、β−不飽和カルボン酸無水物の誘導体単位としては、共重合中に重合系内でα、β−不飽和カルボン酸無水物が、例えば加水分解等の反応により誘導体に変換された後に共重合し導入されたものや、α、β−不飽和カルボン酸無水物の共重合により共重合体中にいったん導入されたα、β−不飽和カルボン酸無水物が、例えば加水分解等の反応により誘導体に変換されたものも含む。
(iii) 変性ビニル系共重合体を共重合により製造する際に用いられる各単量体の割合は、α、β−不飽和カルボン酸無水物および/またはその誘導体は0.1〜20重量%が好ましく、より好ましくは0.8〜8重量%であり、さらに好ましくは1.2〜5重量%、特に好ましくは1.8〜5重量%である。芳香族ビニル系単量体は10〜99.5重量%が好ましく、より好ましくは30〜98重量%、さらに好ましくは50〜97重量%である。また、その他の少なくとも1種のビニル系単量体の好ましい割合は0.5〜80重量%であり、より好ましくは0.5〜60重量%、さらに好ましくは2〜50重量%である。
本発明で用いられる(iii) 変性ビニル系共重合体中のα、β−不飽和カルボン酸無水物単量体単位および/またはその誘導体単位は特に制限はないが、例えば、無水マレイン酸、無水フマル酸、無水イタコン酸、無水クロトン酸、メチル無水マレイン酸、メチル無水フマル酸、無水メサコン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、エンドビシクロ−(2,2,1)−5−ヘプテン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物およびメチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物等のようなα、β−不飽和カルボン酸無水物に由来する単位、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、メチルマレイン酸、メチルフマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸、テトラヒドロフタル酸、エンドビシクロ−(2,2,1)−5−ヘプテン−2,3−ジカルボン酸、メチル−1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸等のα、β−不飽和ジカルボン酸や前記α、β−不飽和ジカルボン酸の金属塩、マレイン酸モノメチルエステル等のα、β−不飽和ジカルボン酸モノアルキルエステルやα、β−不飽和ジカルボン酸モノアルケニルエステルおよびα、β−不飽和ジカルボン酸モノアリールエステル、α、β−不飽和ジカルボン酸ジアルキルエステル等のα、β−不飽和ジカルボン酸のカルボン酸基の1つないし2つが化学修飾されたものおよびこれらの金属塩のようなα、β−不飽和カルボン酸無水物の誘導体に由来する単位を挙げることができる。前記金属塩の金属としては特に制限はない。これらの中では、無水マレイン酸単位、マレイン酸単位、マレイン酸モノメチルエステル単位およびマレイン酸モノエチルエステル単位が好適であり、より好ましくは無水マレイン酸単位である。これらは、単独ないし2種以上を用いることができる。
(iii) 変性ビニル系共重合体中の芳香族ビニル系単量体単位としては特に制限はないが、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、o−エチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−メチルスチレン、クロロスチレンおよびブロモスチレンなどの単位が挙げられ、スチレン単位およびα−メチルスチレン単位が好ましく、より好ましくはスチレン単位である。これらは、単独ないし2種以上を用いることができる。
(iii) 変性ビニル系共重合体中の少なくとも1種のビニル系単量体単位としては特に制限はないが、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系単量体、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミドおよびN−フェニルマレイミド等のマレイミド系単量体、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸クロロメチル、(メタ)アクリル酸2−クロロエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシルおよび(メタ)アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチル等のアクリル酸およびメタクリル酸のアルキルエステル化物、アルケニルエステル化物およびアリールエステル化物、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸単量体単位およびこれらの金属塩、(メタ)アクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、スチレン−p−グリシジルエーテルおよびp−グリシジルスチレン等のエポキシ基含有ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸プロピルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジブチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸3−ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸3−ジエチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸フェニルアミノエチルおよび(メタ)アクリル酸シクロヘキシルアミノエチル等の不飽和カルボン酸アミノエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリルアミドおよびN−プロピルメタクリルアミド等のアミド基含有ビニル系単量体、N−ビニルジエチルアミン、N−アセチルビニルアミン、アリルアミン、メタアリルアミン、N−メチルアリルアミンおよびp−アミノスチレン等のアミノ基含有ビニル系単量体、2−イソプロペニル−オキサゾリン、2−ビニル−オキサゾリン、2−アクロイル−オキサゾリンおよび2−スチリル−オキサゾリン等のオキサゾリン基含有ビニル系単量体、3−ヒドロキシ−1−プロペン、4−ヒドロキシ−1−ブテン、シス−4−ヒドロキシ−2−ブテン、トランス−4−ヒドロキシ−2−ブテン、3−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロペン、シス−5−ヒドロキシ−2−ペンテン、トランス−5−ヒドロキシ−2−ペンテンおよび4−ジヒドロキシ−2−ブテン等のヒドロキシル基含有ビニル系単量体、エチレンやプロピレン等のオレフィン系単量体、ポリエチレングリコールアクリレートやポリエチレングリコールメタクリレート等のポリアルキレンオキシド基含有ビニル系単量体、酢酸ビニル、酢酸イソプロぺニルおよび塩化ビニル等に由来する単位を挙げることができる。中でもアクリロニトリル、メタクリロニトリル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、N−メチルマレイミド、およびN−フェニルマレイミドの単位が好ましく用いられ、より好ましくはアクリロニトリル単位、メタクリル酸メチル単位、およびN−フェニルマレイミド単位であり、特に好ましくはアクリロニトリル単位である。これらは、単独ないし2種以上を用いることもできる。
(iii) 変性ビニル系共重合体として、少なくとも芳香族ビニル系単量体単位とその他の少なくとも1種の単量体単位としてシアン化ビニル系単量体単位が含有される場合、(iii) 変性ビニル系共重合体中の芳香族ビニル系単量体単位とシアン化ビニル系単量体単位の重量比、すなわち[(iii) 変性ビニル系共重合体中の芳香族ビニル系単量体単位量(重量%)]/[(iii) 変性ビニル系共重合体中のシアン化ビニル系単量体単位量(重量%)]で算出される値には特に制限はないが、(iii) 変性ビニル系共重合体を添加して得られる熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性の観点から、0.1〜100の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜20の範囲である。
本発明で用いられる変性ビニル系共重合体(以下、単に(iii) 共重合体と呼ぶことがある。)における各成分単位の定量には、赤外分光光度計やプロトン核磁気共鳴(1H−NMR)測定機やガスクロマトグラフィーなどが用いられるが、本発明ではフーリエ変換赤外分光光度計(島津製作所製 FTIR−8100A)を用いた定量法を採用した。フーリエ変換赤外分光光度計を用いる定量は、(iii) 共重合体が、例えば芳香族ビニル系単量体単位とシアン化ビニル系単量体単位を含む共重合体である場合には、芳香族ビニル系単量体単位とシアン化ビニル系単量体単位の定量は次のように行う。芳香族ビニル系単量体とシアン化ビニル系単量体とを様々なモル比で混合し、これら混合物の赤外吸収スペクトル測定を行い、芳香族ビニル系単量体のある特徴的なスペクトルとシアン化ビニル系単量体のある特徴的なスペクトルについての強度比とモル比に関する赤外吸収スペクトル検量線を作成する。赤外吸収スペクトル検量線作成時に使用したスペクトルとしては、本発明では、芳香族ビニル系単量体では芳香族のC=C面内振動による特性吸収のピーク(約1495cm−1)を採用し、シアン化ビニル系単量体単位ではCN基の伸縮振動による特性吸収のピーク(約2228cm−1)を採用した。これらのスペクトルは、(iii) 共重合体中において、芳香族ビニル系単量体単位では芳香族のC=C面内振動による特性吸収のピーク(約1495cm−1)、シアン化ビニル系単量体単位ではCN基の伸縮振動による特性吸収のピーク(約2238cm−1)として確認することができる。次に、(iii) 共重合体の赤外吸収スペクトル測定を行い、芳香族ビニル系単量体単位とシアン化ビニル系単量体単位のスペクトルの強度比を導き出し、作成した赤外吸収スペクトル検量線を用いることで、(iii) 共重合体中の芳香族ビニル系単量体単位とシアン化ビニル系単量体単位のモル比を導き出すことができる。また、(iii) 共重合体中の他の成分単位についても赤外吸収スペクトル検量線を作成して用いる同様の手法により定量することができる。
例えば、(iii) 共重合体中に芳香族ビニル系単量体単位とα、β−不飽和カルボン酸無水物単量体単位が含まれる場合には、芳香族ビニル系単量体とα、β−不飽和カルボン酸無水物単量体とを様々なモル比で混合し、これら混合物の赤外吸収スペクトルを測定することにより作成した赤外吸収スペクトル検量線を用いて、(iii) 共重合体中に含まれる芳香族ビニル系単量体単位とα、β−不飽和カルボン酸無水物単量体単位のモル比を導き出すことができる。芳香族ビニル系単量体では、約1495cm−1における特性吸収のピーク、α、β−不飽和カルボン酸無水物単量体は約1780cm−1のカルボニル基の伸縮振動による特性吸収のピークを用いて赤外線スペクトル検量線を作成し、これらの特性吸収のピークは(iii) 共重合体中では、芳香族ビニル系単量体単位は約1495cm−1に、また、α、β−不飽和カルボン酸単量体無水物単位は1780cm−1にそれぞれ確認される。また、α、β−不飽和カルボン酸単量体単位を定量する際の赤外吸収スペクトル検量線作成時には、α、β−不飽和カルボン酸単量体の約1715cm−1のカルボニル基の伸縮振動による特性吸収のピークを用い、この特性吸収のピークは、(iii) 共重合体中では、α、β−不飽和カルボン酸単量体単位のカルボニル基の伸縮振動として約1732cm−1に確認される。
本発明において、(iii) 共重合体をメチルエチルケトン溶媒に溶解させ、30℃の温度で測定した極限粘度は特に制限はないが、0.1〜1.4dl/gの範囲が好ましく、より好ましくは0.1〜0.75dl/gの範囲であり、さらに好ましくは0.15〜0.5dl/gの範囲であり、本発明の熱可塑性樹脂組成物の特性の中でも、特に流動性、表面外観、塗装性および耐熱老化性の観点から、特に好ましくは0.15〜0.4dl/gの範囲であり、最も好ましくは0.15〜0.35dl/gの範囲である。極限粘度が0.1dl/gより低い場合には、樹脂組成物の耐衝撃性が低下する傾向にある。
本発明の(iii) 共重合体に関し、より好ましい極限粘度範囲を有する(iii) 共重合体を製造するに際しては、特に制限はないが、重合において、アゾ化合物や過酸化物等のラジカル重合開始剤の添加量、あるいはアルキルメルカプタン、四塩化炭素、四臭化炭素、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミン等の連鎖移動剤の添加量、または、重合で溶媒を使用する場合においては、その溶媒量を制御すること等により、所望する極限粘度範囲を有する(iii) 共重合体を得ることができる。
中でも、本発明で用いられる(iii) 共重合体を製造するにおいて、重合の安定性と重合速度の維持の観点から、連鎖移動剤の添加量を制御する方法がより好ましく使用することができ、この際の連鎖移動剤としては、特にアルキルメルカプタンが好ましく用いられる。ここで使用されるアルキルメルカプタンとしては、例えば、n−オクチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、およびn−オクタデシルメルカプタンなどが挙げられ、より好ましいアルキルメルカプタンは、n−オクチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、およびn−ドデシルメルカプタンである。
本発明で用いられる(iii) 共重合体を製造する際のアルキルメルカプタンの添加量としては、特に制限はないが、本発明の(iii)共重合体の極限粘度をより望ましい範囲とするには、例えば、下記のようにアルキルメルカプタンの添加量を制御することが好ましい。
(iii) 共重合体を溶液重合により製造するに際し、例えば、反応系に仕込んだ単量体混合物の全量100重量部に対して、溶媒として120重量部のメチルエチルケトンを使用した場合に、メチルエチルケトン中、30℃の温度における極限粘度が0.1〜0.75dl/gである(iii) 共重合体を製造するには、アルキルメルカプタン添加量は0.02〜0.9重量部の範囲に制御し、極限粘度が0.15〜0.5dl/gである(iii) 共重合体を製造するには、アルキルメルカプタン添加量は0.04〜0.8重量部の範囲に制御する。また、同様の溶液重合にて、極限粘度が0.2〜0.4dl/gの範囲にある(iii) 共重合体を製造するには、アルキルメルカプタンを0.1〜0.6重量部の範囲に制御する。
また、(iii) 共重合体を塊状重合または懸濁重合により製造する場合には、反応系に仕込んだ単量体混合物の全量100重量部に対して、アルキルメルカプタンを0.1〜2.6重量部の範囲に制御し重合を行うことによって、メチルエチルケトン中、30℃の温度で測定した極限粘度が0.1〜0.75dl/gの範囲にある(iii) 共重合体を製造することができ、アルキルメルカプタンを0.25〜2.5重量部の範囲に制御し重合を行うことによって、メチルエチルケトン中、30℃の温度で測定した極限粘度が0.15〜0.5dl/gの範囲にある(iii) 共重合体を製造することができ、アルキルメルカプタンを0.35〜1.8重量部の範囲に制御することにより極限粘度が0.2〜0.4dl/gの範囲にある(iii) 共重合体を製造することができる。
また、(iii) 共重合体の数平均分子量と重量平均分子量に関しては、例えば、(iii) 共重合体5mgを溶媒テトラヒドロフラン10mlに溶解させ、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(ポンプ:515型,Waters社製、カラム:Shodex KF−806LおよびKF−804Lを直結,昭和電工社製)を用いて測定することができる。ここで、カラム温度は30℃であり、検出器は紫外線検出器を用い、数平均分子量と重量平均分子量はポリスチレン換算である。この場合の(iii) 共重合体の数平均分子量は、好ましくは約4000〜約130000の範囲であり、より好ましくは約4000〜約70000の範囲であり、さらに好ましくは約4000〜約40000の範囲であり、特に好ましくは約4000〜約20000の範囲である。また、重量平均分子量は、好ましくは約20000〜約280000の範囲であり、より好ましくは約20000〜約150000の範囲であり、さらに好ましくは約20000〜約80000の範囲であり、特に好ましくは約20000〜約40000の範囲である。
(iii) 共重合体を共重合により得る際の反応連鎖の伝達体としては、ラジカルやイオンが挙げられ、中でもラジカルがより好ましく用いることができる。また、重合方法についても特に制限はなく、例えば、ラジカル重合による公知の重合法、例えば、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、塊状懸濁重合、沈殿重合およびこれらの組み合わせを用いることができ、好ましい重合法は、溶液重合、塊状懸濁重合および沈殿重合である。
塊状懸濁重合とは初期に塊状重合を行った後、懸濁重合に移行し、ポリマーをビーズ状および/または微粒子状で得る重合法であり、本重合法により所望の(iii) 共重合体をビーズ状および/または微粒子状で得ることができる。本ビーズおよび/または微粒子状を形成するポリマーは(iii) 共重合体と不飽和カルボン酸無水物単量体単位および/またはその誘導体単位を含んでいないビニル系(共)重合体との混合物であってもよい。塊状重合から懸濁重合に移行する際には、例えば、懸濁安定剤、そのほか安定剤や分散剤、重合開始剤、連鎖移動剤および追加分の1種以上のモノマーからなる群より選ばれる1種以上を含む水を重合系内に投入、あるいは、懸濁安定剤や所望によりそのほか安定剤、重合開始剤、連鎖移動剤、および追加分のモノマーを含む水中に塊状重合の重合系内溶物を投入する方法等が用いられる。
懸濁重合への移行時に使用する水としては特に制限はなく、例えば、イオン交換水、蒸留水、水道水、および工業用水などが挙げられるが、イオン交換水がより好ましく、pHも特に制限はなく、使用する懸濁安定剤および/またはモノマー種に合わせて適宜設定できる。本塊状懸濁重合において、塊状重合中、塊状重合終了時、懸濁重合中および懸濁重合終了時の各々の系内温度および重合率には特に制限はないが、所望する(iii)共重合体の組成と形状および粒度により適宜設定することができる。
また、本発明において、重合開始剤は必須ではないが、10時間半減期温度が様々な重合開始剤の1種以上を重合時に適宜用いることが好ましい。本塊状懸濁重合においては、モノマー、開始剤、連鎖移動剤等を等速あるいは断続的に適宜追加添加しながら重合を進行させることも、所望の(iii) 共重合体を得る上で好ましい態様である。塊状懸濁重合では、重合釜壁部や攪拌翼にポリマーが付着するというようなスケールがほとんど生じないことが好ましく、より好ましくは生じないことである。塊状懸濁重合では重合温度、重合時間、懸濁安定剤種と添加量等を適切に制御することにより、重合釜壁部や攪拌翼にスケールを生じさせることがない状態で所望のポリマーをビーズ状および/または微粒子状にて得ることができる。得られるポリマーのビーズおよび/または微粒子の粒度には特に制限はないが、得られるポリマーの粒度が0.05μm〜8mmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1μm〜5mmの範囲である。ポリマーの粒度が0.05μmより小さい場合には、例えば、ろ過工程において目詰まりが生る傾向にある。一方で、ポリマーの粒度が8mmを超える場合には、ポリマーの乾燥工程における乾燥効率が低下したり、洗浄を実施する場合には洗浄効率についても低下する傾向にある。
また、沈殿重合とは、原料となるモノマーあるいはモノマー混合物の少なくとも1種が溶解するが、モノマーの重合により得られるポリマーが不溶あるいは難溶を示す溶媒を選択し用いることにより、重合中にポリマーを溶媒中に析出せしめるという重合法である。ここで、析出したポリマー同士の合着による肥大化を抑制するという観点から、使用する溶媒は特に好ましくは、原料となるモノマーの全てが溶解し、得られるポリマーが不溶となるものである。沈殿重合では、重合終了後、重合系内から例えばろ過等により溶媒および残存モノマー等を除去し、次いで析出ポリマーの乾燥を実施することで、所望のポリマーを極めて簡便に得ることができ、例えば、再沈殿工程や粉砕工程のような多大な労力と時間を要する工程を省くことが可能となる。また、沈殿重合により得られるポリマーの粒度および形状には特に制限はないが、得られるポリマーの粒度が0.05μm〜8mmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1μm〜5mmの範囲である。ポリマーの粒度が0.05μmより小さい場合には、例えば、ろ過工程において目詰まりが生じたり、乾燥工程等の重合後の処理において取り扱いが困難になる傾向にある。一方で、ポリマーの粒度が8mmを超える場合には、ポリマーの乾燥工程における乾燥効率が低下したり、洗浄を実施する場合には洗浄効率についても低下する傾向にある。なお、ここでいう粒度とは塊状懸濁重合または沈殿重合により得られたポリマー粒体の平均直径のことを示す。塊状懸濁重合および沈殿重合では再沈殿工程や粉砕工程といったような多大な労力と時間を要する工程を省くことが可能となるため、本発明において所望の(iii)共重合体を得る重合法は、特に製造プロセスの観点から、好ましくは塊状懸濁重合および沈殿重合である。
また、重合時の各単量体の仕込み方法に関しては、特に制限はなく、初期に一括添加してもよく、また共重合体の組成分布の生成を防止するために仕込み単量体の一部または全部を連続仕込みまたは分割仕込みしながら重合してもよいが、得られる熱可塑性樹脂組成物の表面外観の観点から、仕込み単量体の一部または全部を連続仕込みまたは分割仕込みしながら重合する方がより好ましい態様である。例えば、(iii)共重合体が少なくとも芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体およびα、β−不飽和カルボン酸無水物とが共重合されてなる共重合体である場合に、その重合において仕込み単量体混合物の初期一括添加を行えば、例えば、重合率20%未満のような重合前半で生成した共重合体と、例えば、重合率60%以上のような重合後半で生成する共重合体の各々の組成が大きく異なる傾向にある。この組成分布の生成を防ぐためには、芳香族ビニル系単量体およびα、β−不飽和カルボン酸無水物を重合中に追添加して行うことが好ましい。本発明において、任意の時点での重合率(%)とポリマー収率(%)は各々次式で算出される。
任意の時点での重合率(%)=[重合系内に生成した共重合体の重量]/[仕込まれた全モノマーの重量]×100
ポリマー収率(%)=[得られたポリマーの重量]/[仕込まれた全モノマーの重量]×100
また、本発明において、配合する(iii)共重合体としては、別々に重合した(iii)共重合体の2種以上をブレンドして用いることも可能である。
(iv)強化材は、本発明の熱可塑性樹脂組成物において、強度、剛性、耐熱性、寸法安定性および耐薬品性を改良する効果があるが、中でも特に剛性と耐熱性を大きく向上させるために添加される。(iv)強化材としては特に制限はないが、非繊維状強化材および/または繊維状強化材が用いられ、これらの2種以上をブレンドして用いることも可能である。
また、非繊維状強化材としては、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、パイロフィライト、ベントナイト、タルク、アルミナシリケートなどの珪酸塩、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、酸化亜鉛、グラファイト、マグネシア、ワクストライトおよびシリカなどが挙げられる。
これらは中空であってもよく、さらにはこれら強化材を2種類以上併用することも可能である。これらのなかでより好ましい強化材は、タルク、カオリン、およびマイカであり、特に好ましくはタルクである。タルクの平均粒径には特に制限はないが、0.5〜8μmであることが好ましく、より好ましくは1.5〜8μmであり、特に好ましくは1.5〜6μmである。また、タルクの平均アスペクト比は4以上であることが好ましく、より好ましくは5以上であり、特に好ましくは6以上、100以下のものであり、かつ燃焼時の損失分を除いた成分中のSiO2とMgOの割合が92重量%以上のタルクがより好ましい。
また、非繊維状強化材としてクレーが用いられる場合、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイト、燐酸ジルコニウム、燐酸チタニウムなどの各種粘土鉱物、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母、およびLi型四珪素フッ素雲母等の膨潤性雲母等が挙げられ、これらは天然のものであっても合成されたものであってもよい。これらのなかでも、モンモリロナイトやヘクトライトなどのスメクタイト系粘土鉱物や、Na型四珪素フッ素雲母やLi型フッ素テニオライトなどの膨潤性雲母が好ましく、モンモリロナイトがより好ましい。また、クレーとしては、層間に存在する交換性陽イオンが有機オニウムイオンで交換されたものであることが好ましい。
また、本発明では、非繊維状強化剤をカップリング剤および/またはその他の表面処理剤で表面処理を施して用いることにより、本発明の熱可塑性樹脂組成物の物性バランスや射出成形加工性などを、より高度化できる。このとき表面処理に用いるカップリング剤としては、例えば、イソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、アクリル系化合物およびエポキシ化合物などが挙げられる他、表面処理剤としては、モンタン酸亜鉛、モンタン酸マグネシウム、モンタン酸カルシウム、ベヘン酸亜鉛、ベヘン酸マグネシウムおよびベヘン酸カルシウムなどの金属塩を挙げることができる。該カップリング剤および/またはその他の表面処理剤を用いる非繊維状強化剤の表面処理方法は特に限定されないが、例えば、予め粉砕分級された非繊維状強化剤と、所定量のカップリング剤および/またはその他の表面処理剤を高速ミキサーにて混合する手法を挙げられるが、これら以外にも、本発明の熱可塑性樹脂組成物を混練造粒する際にカップリング剤および/またはその他の表面処理剤と非繊維状強化剤を他の樹脂組成物の構成成分などと共に配合・混合して造粒機に供給する方法を用いて熱可塑性樹脂組成物の製造と同時に表面処理しても良い。また、未処理の非繊維状強化剤や、上述表面処理非繊維状強化剤を、1.1以上、好ましくは1.5〜5の範囲の圧縮比で圧縮脱気し、その見掛け比容を2.5ml/g以下、特に好ましくは0.9〜2.3ml/gの範囲とした圧縮強化剤や圧縮表面処理強化剤を用いることもできる。
また、繊維状強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ステンレス繊維やアルミニウム繊維などの金属繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、液晶ポリエステル繊維などの有機繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカーなどのウィスカー、ワラステナイト、アスベスト、およびセピオライトなどの繊維状鉱物が挙げられ、これらは中空であってもよい。中でもチョップドストランドタイプのガラス繊維や炭素繊維などが好ましく用いられる。炭素繊維は、PAN系、ピッチ系、およびセルロース系等が挙げられ、また、金属コートを施した炭素繊維も使用できる。その中でも、機械特性が高いPAN系炭素繊維が好ましい。
炭素繊維が使用される場合に、数平均繊維径が1〜20μmの範囲の炭素繊維が好ましい。本発明の熱可塑性樹脂組成物ペレット中での炭素繊維の繊維長については、特に制限はないが、重量平均繊維長で0.2〜10mmであることが好ましく、より好ましくは3〜8mmである。重量平均繊維長が10mmを超えると成形性が悪くなる傾向にある。また、本発明の熱可塑性樹脂組成物からなる成形品中での炭素繊維の繊維長については、特に制限はないが、重量平均繊維長で0.2〜10mmであることが好ましく、より好ましくは0.3〜8mmである。重量平均繊維長が0.2mm未満では、導電性が十分に発現しない傾向がある。
また、強化材としてガラス繊維が用いられる場合、通常の熱可塑性樹脂に配合されるガラス繊維であり、好ましくはEガラス繊維である。ガラス繊維の繊維径は特に制限は無いが8〜15μmであることが好ましく、長さは特に制限は無いが1.5〜5mmであることが好ましく、従来公知のカップリング剤、収束剤等で処理されていることが特に好ましい。これら繊維状強化材を反応性官能基を有するカップリング剤で予備処理して使用することは、より優れた機械的強度を得る観点から好ましい。かかるカップリング剤としては、イソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、アクリル系化合物およびエポキシ化合物などが挙げられる。
本発明の(iv) 強化材を含有した熱可塑性樹脂組成物を製造する場合において、(iv) 強化材を熱可塑性樹脂組成物中に分散させる手法としては特に制限はないが、(iv) 強化材を(ii) ポリアミド樹脂中に予め分散させておくことも好適である。このように(iv) 強化材を(ii) ポリアミド樹脂に分散させる手法としては特に制限はないが、(iv) 強化材をポリアミドのモノマー中に分散させた後、重合する方法と、(iv) 強化材とポリアミド樹脂を溶融混練する方法が好ましく用いられる。(iv) 強化材をポリアミドのモノマー中に分散させた後、重合する方法については、ジオクタデシルアミンに代表されるアミンやアミノ酸あるいはラクタム等の膨潤化剤と接触させ、層間を拡げておきモノマーを層間に取り込みやすくした後、重合を行い均一に分散させる方法が好ましい。溶融混練する方法については特に制限はなく、ポリアミド樹脂の溶融状態下で機械的剪断を行うことができればよい。その処理方法もバッチ式または連続式のいずれでも良いが、作業効率の面から連続的に製造できる連続式の方が好ましい。具体的な混練装置にも制限はないが、生産性の面で押出機が好ましい。また、溶融混練時に発生する水分や、低分子量の揮発成分を除去する目的で、ベント口を設けることも好んで用いられる。また、(ii)ポリアミド樹脂の一部と(iv)強化材とを溶融混練しマスターバッチを製造した後、(ii)ポリアミド樹脂の残部と再度溶融混練する方法も(iv) 強化材を均一に分散させるために好ましい方法である。
本発明において(iv)強化材の含有量は、(i)ゴム強化ビニル系樹脂1〜99重量%と(ii)ポリアミド樹脂1〜99重量%からなる樹脂組成物100重量部に対し、0.01〜200重量部であり、好ましくは0.05〜60重量部であり、より好ましくは0.05〜20重量部である。また、(iv)強化材の含有量は、本発明の熱可塑性樹脂組成物100重量部に対し、無機灰分量として0.05〜40重量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜17重量部となる範囲である。灰分量が少なすぎると剛性改良効果が小さく、灰分量が多すぎると靱性が低下する場合がある。無機灰分量は、本発明の熱可塑性樹脂組成物2gを600℃の温度の電気炉で3時間灰化させて求めた値である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物においては、(iv) 強化材が(i) ゴム強化ビニル系樹脂および/または(ii)ポリアミド樹脂中に分散していることが好ましく、また、(iv) 強化材が少なくとも(ii) ポリアミド樹脂中に分散していることが好ましい。さらに(iv) 強化材の分散状態は均一分散であることが好ましい。この状態は、熱可塑性樹脂組成物から切片を切削しこれを電子顕微鏡で観察することによって確認することができる。
本発明において、(i) ゴム強化ビニル系樹脂と(ii) ポリアミド樹脂との混合比率は、(i) ゴム強化ビニル系樹脂1〜99重量%と、(ii) ポリアミド樹脂99〜1重量%の範囲であれば特に制限はないが、(iii) 共重合体を添加して得られる本発明の樹脂組成物の表面外観と塗装性の観点から、好ましくは、(i) ゴム強化ビニル系樹脂20〜90重量%および(ii) ポリアミド樹脂10〜80重量%である。上記樹脂組成物中、(i) ゴム強化ビニル系樹脂が90重量%を超えると、最終熱可塑性樹脂組成物の耐熱性および耐薬品性が低下する傾向にあり、一方、(ii) ポリアミド樹脂が80重量%を超えると最終樹脂組成物の寸法安定性および耐吸水性が低下する傾向にある。また、本発明において(iii) 共重合体の含有量は、(i) ゴム強化ビニル系樹脂と(ii) ポリアミド樹脂からなる樹脂組成物100重量部に対して0.01〜80重量部の範囲であり、好ましくは0.1〜30重量部の範囲であり、より好ましくは0.3〜15重量部の範囲であり、さらに好ましくは0.5〜12重量部の範囲である。
また、本発明において、本発明の熱可塑性樹脂組成物を溶融成形して得られる成形体の形状と成形体の相構造には特に制限はないが、成形体の中心部において、電子顕微鏡で観察される相構造として、耐衝撃性の観点から、(ii) ポリアミド樹脂が連続相となる相構造を少なくとも一部に有することが好ましい。
また、本発明では、熱可塑性樹脂組成物に必要に応じて結晶核剤を混合することができ、ポリカプロアミドまたはポリカプロアミドを主成分とする共重合ポリアミドの結晶化を促進する公知の結晶核剤を用いることができる。その具体例としては、タルク、シリカ、グラファイトなどの無機微粒子、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物、カプロラクタム二量体などのポリアミドオリゴマー、ナイロン6T、およびナイロン66/6Tなど高融点ポリアミドなどが挙げられる。これらの中でも、タルクやシリカなどの無機微粒子が好ましく、特にタルクが好ましく用いられる。結晶核剤を添加する場合の好ましい添加量は、(i)ゴム強化ビニル系樹脂と(ii)ポリアミド樹脂の併せて100重量部に対して、0.01〜10重量部である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、(i)ゴム強化ビニル系樹脂、(ii)ポリアミド樹脂、(iii)共重合体および(iv) 強化材の他に、さらに必要に応じて、ポリメタクリル酸メチルやメタクリル酸メチル−アクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートおよびポリアリレート等のポリエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルフォン、ポリオキシメチレン等のポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニルおよびこの部分鹸化物、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸等の植物由来原料を用いた樹脂、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルアミド、ポリアミドイミド、ポリシクロオレフィン、フェノール樹脂、エポキシフェノール樹脂、ノボラックエポキシフェノール樹脂、および窒素化合物変性ノボラック樹脂等の樹脂を適宜混合したり、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエン共重合体、エチレン−プロピレン−(5−エチリデン2−ノルボルネン)共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびエチレン−アクリル酸ブチル共重合体などのポリオレフィン系ゴム、またはカルボキシル基、無水カルボキシル基、エポキシ基、オキサゾリン基等で変性されたポリオレフィン系ゴムおよびその他各種エラストマーを適宜混合することによって、さらに好ましい物性、特性に調節することも可能である。
これらは、(ii) ポリアミド樹脂と(iv) 強化材を配合する際、あるいは(i) ゴム強化ビニル系樹脂、(ii) ポリアミド樹脂、(iii) 共重合体および(iv)強化材を一括または任意の順序にて配合する際に添加することができる。これらの添加量は特に制限はないが、(i) ゴム強化ビニル系樹脂と(ii) ポリアミド樹脂からなる熱可塑性樹脂組成物100重量部に対して、0.1〜150重量部の範囲が好ましく、より好ましくは1〜100重量部の範囲である。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物には、導電性を付与するために、導電性フィラーおよび/または導電性ポリマーを含有することができる。その材料は特に限定されるものではないが、導電性フィラーとして、通常樹脂の導電化に用いられる導電性フィラーであれば特に制限はなく、その具体例としては、金属粉、金属フレーク、金属リボン、金属繊維、金属酸化物、導電性物質で被覆された無機フィラー、カーボン粉末、黒鉛、炭素繊維、カーボンフレーク、鱗片状カーボン、炭素フィブリルおよびカーボンナノチューブなどが挙げられ、これらは中空状物であってもよい。金属粉、金属フレーク、金属リボンの金属種の具体例としては、銀、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、鉄、黄銅、クロム、および錫などを例示することができる。
金属繊維の金属種の具体例としては、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、および黄銅などが例示できる。かかる金属粉、金属フレーク、金属リボンおよび金属繊維は、チタネート系、アルミ系およびシラン系などの表面処理剤で表面処理を施されていても良い。
金属酸化物の具体例としては、SnO2(アンチモンドープ)、In2O3(アンチモンドープ)、およびZnO(アルミニウムドープ)などを例示することができ、これらはチタネート系、アルミ系およびシラン系カップリング剤などの表面処理剤で表面処理を施されていても良い。
導電性物質で被覆された無機フィラーにおける導電性物質の具体例としては、アルミニウム、ニッケル、銀、カーボン、SnO2(アンチモンドープ)、およびIn2O3(アンチモンドープ)などを例示することができる。また、被覆される無機フィラーとしては、マイカ、ガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、硫酸バリウム、酸化亜鉛ウィスカー、酸化チタン、ホウ酸アルミニウムウィスカー、酸化亜鉛系ウィスカー、チタン酸系ウィスカー、および炭化珪素ウィスカーなどを例示することができる。被覆方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、無電解メッキ法、および焼き付け法などが挙げられる。また、これらはチタネート系、アルミ系、およびシラン系カップリング剤などの表面処理剤で表面処理を施されていても良い。
カーボン粉末は、その原料と製造法から、アセチレンブラック、ガスブラック、オイルブラック、ナフタリンブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、ロールブラック、およびディスクブラックなどに分類される。本発明で用いることのできるカーボン粉末は、その原料と製造法は特に限定されないが、アセチレンブラックおよびファーネスブラックが特に好適に用いられる。また、カーボン粉末は、その粒子径、表面積および灰分などの特性の異なる種々のカーボン粉末が製造されている。本発明で用いることのできるカーボン粉末は、これら特性に特に制限はないが、強度と電気伝導度のバランスの点から、平均粒径は好ましくは500nm以下であり、より好ましくは5〜100nmである。かかるカーボン粉末は、チタネート系、アルミ系およびシラン系などの表面処理剤で表面処理を施されていても良い。また、カーボン粉末は、溶融混練作業性を向上させるために、造粒されたものを用いることも可能である。
導電性ポリマーの具体例としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリ(パラフェニレン)、ポリチオフェン、およびポリフェニレンビニレンなどを例示することができる。
前記導電性フィラーおよび/または導電性ポリマーは、2種以上を併用して用いても良い。かかる導電性フィラーと導電性ポリマーの中で、特にカーボンブラックが強度と経済性の点で特に好適に用いられる。
本発明で用いられる導電性フィラーおよび/または導電性ポリマーの含有量は、用いられる導電性フィラーおよび/または導電性ポリマーの種類により異なるため一概に規定はできないが、導電性と流動性、および機械的強度などとのバランスの点から、(i) ゴム強化ビニル系樹脂と(ii) ポリアミド樹脂からなる熱可塑性樹脂組成物100重量部に対して、0.1〜250重量部の範囲が好ましく、特に好ましくは1〜100重量部の範囲である。但し、前記導電性フィラーと導電性ポリマーの配合は、一般に強度と流動性について悪化を招きやすい。そのため目標とする導電レベルが得られれば、前記導電性フィラーと導電性ポリマーの配合量はできるだけ少ない方が望ましい。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、更に他の成分、例えば、n−オクタデシル−(3,5−ジ−t− ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、テトラキス[メチレン−3−(ドデシルチオ)プロピオネート]メタン等の含硫黄化合物系、アクリレート系、ホスファイトやホスフェート等のリン系有機化合物およびこれらの置換体、CuCl2 、CuI(ヨウ化第1銅)、酢酸銅、およびステアリン酸セリウムなどの金属塩安定剤等の酸化防止剤や耐熱安定剤が添加される。
また、その他の添加可能な成分としては、レゾルシノール系、サリシレート系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系およびヒンダードアミン系などの耐候剤や紫外線吸収剤、有機ニッケル系、ヒンダードアミン系などの光安定剤、離型剤(ステアラミドおよびエチレンワックスなど)、滑剤(モンタン酸等の高級脂肪酸およびその金属塩、そのエステル、そのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミド、各種ビスアミド、ビス尿素およびポリエチレンワックス、高級アルコールなど)、顔料(硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラックなど)、蛍光顔料、染料(ニグロシンなど)、蛍光染料、亜リン酸塩、次亜リン酸塩などの着色防止剤、可塑剤(p−オキシ安息香酸オクチル、N−ブチルベンゼンスルホンアミドなど)、帯電防止剤(アルキルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、4級アンモニウム塩型カチオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートのような非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤や、ポリエーテルエステルアミド、ポリアミドエーテル、オレフィン系エーテルエステルアミドおよびオレフィン系エーテルエステルアミド等のポリアミドエラストマーのランダムまたはブロックポリマーなど)、難燃剤(赤燐、メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物系難燃剤、ポリリン酸アンモニウムやリン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、ビスフェノールビスジフェニルホスフェートおよびレゾルシノールビスジフェニルホスフェートなどのリン系難燃剤、シリコーン系の非ハロゲン系難燃剤、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂、デカブロモジフェニルオキシドなどのハロゲン系難燃剤、あるいはこれらのハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンとの組み合わせなど)、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、木材粉、もみがら粉、くるみ粉、古紙、蓄光顔料(硫化亜鉛や硫化カルシウム等の硫化物、アルミン酸カルシウム、アルミン酸ストロンチウム、アルミン酸バリウム等のアルミン酸塩等)、タングステン粉末あるいはタングステン合金粉末、ホウ酸ガラス、銀系抗菌剤に代表される抗菌剤や抗カビ剤などを添加することができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関しては、例えば、(i) ゴム強化ビニル系樹脂、(ii) ポリアミド樹脂、(iii) 共重合体および(iv) 強化材および必要に応じてそのほか添加剤を、ペレット、粉末、あるいは細片状態などで、高速攪拌機などを用いて均一混合した後、十分な混練能力のある一軸または多軸の210〜330℃の温度に昇温したベントを有する押出機で溶融混練する方法、およびバンバリーミキサーやゴムロール機を用いて溶融混練する方法などを採用することができる。押出機のスクリューアレンジにも特に制限はない。また、(i) ゴム強化ビニル系樹脂、(ii) ポリアミド樹脂、(iii) 共重合体および(iv) 強化材の混合順序ならびにその状態には何ら制限はなく、これらの一括同時混合や、特定の二種以上の成分を予備混合した後に残る成分を混合する方法を例示することができる。また、(iv) 強化材は、必要に応じて1種以上のものを併用することもでき、これらの混合順序ならびにその状態にも何ら制限はない。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の溶融成形は、射出成形、押出成形、ブロー成形、プレス成形、圧縮成形およびガスアシスト成形等の従来公知の方法を採用することができる。また、成形温度については、通常、210〜330℃の温度範囲から選択される。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性と流動性のバランスに優れ、さらに剛性と耐熱性、表面外観および塗装性に優れる上に、良好な耐熱老化性をも有しているため、上記特性を生かした種々の成形品に用いることができ、特に自動車内外装材料や電気・電子機器のハウジング・部品周り成形品に有用に用いることができる。
以下、実施例により本発明の構成と効果をさらに具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。各実施例の記述に先立ち、実施例で採用した各種物性の測定方法を記載する。
(A)アイゾット衝撃強度:
厚さ1/8インチの射出成形品によりノッチ付きアイゾット衝撃強度をASTM D256−05(2005年改正)に従って測定した。衝撃強度測定は、常温(23℃)と低温(−30℃)でそれぞれ行った。
(B)曲げ弾性率:
ASTM D790−03に従って測定した。
(C)耐熱性:
ASTM D648−04に従って、厚さ1/4インチの射出成形品を用いて、荷重4.6kgf/cm2で荷重たわみ温度(DTUL)を測定した。
(D)流動性:
ASTM D1238−04に従って、荷重5kgf、250℃にてメルトフローレートを測定した。
(E)表面外観:
射出成形により得た縦80mm×横80mm×厚さ3mmの角板について、蛍光灯の反射像の鮮明度を肉眼観察し、平滑性の指標とした。○:蛍光灯の反射像が明瞭に観察される。△:蛍光灯の反射像が不明瞭ながらも観察される。×:蛍光灯の反射像が観察されない。
(F)塗装性:
縦80mm×横80mm×厚さ2mmの角板にアクリル−ウレタン2液塗料(ウレタンPG60/ハードナー、関西ペイント(株)製)を塗布した後、80℃の温度で2時間の条件下で乾燥させた。次いで、JIS K5400−(1990年)に規定されている碁盤目テープ法によって、1mm方形の碁盤目(10×10個)をつけ、セロハンテープ剥離試験を行い塗膜の残数によりその塗装性の評価を行った。評価基準は以下とした。塗膜の残数95以上:○、塗膜の残数80以上94以下:△、塗膜の残数79以下:×。
(G)耐熱老化性:
射出成形により得たASTM D638−03 1号ダンベル(厚さ1/8インチ)を110℃の温度の熱風オーブン内で1000時間熱処理した後、ASTM D638−03に従って、23℃の温度で引張り試験機により引張り伸度を測定し、耐熱老化性の指標として、熱処理前の引張り伸度に対する保持率(%)を求めた。引張り測定条件は10mm/minである。
(参考例1)
<(i) ゴム強化ビニル系樹脂>
(1)(A−1)グラフト共重合体(a−1)の調製:
以下の物質を重合容器に仕込み、撹拌しながら65℃の温度に昇温した。内温が65℃に達した時点を重合開始として、スチレン71重量部、アクリロニトリル29重量部およびt−ドデシルメルカプタン0.3重量部からなる混合物40重量部を5時間かけて連続滴下した。
・ポリブタジエンラテックス(重量平均粒子径0.2μm):60重量部(固形分換算)
・オレイン酸カリウム:0.5重量部
・ブドウ糖:0.5重量部
・ピロリン酸ナトリウム:0.5重量部
・硫酸第一鉄:0.005重量部
・イオン交換水:120重量部
並行してクメンハイドロパーオキサイド0.25重量部、オレイン酸カリウム2.5重量部および純水25重量部からなる水溶液を、7時間で連続滴下し反応を完結させた。得られたグラフト共重合体ラテックスを硫酸で凝固し、苛性ソーダで中和した後、洗浄、濾過、乾燥してグラフト共重合体(a−1)を得た。
このグラフト共重合体(a−1)の所定量(m)にアセトンを加えて4時間還流し、この溶液を8800rpm(遠心力10000G)で40分遠心分離した後、不溶分を濾過した。この不溶分を70℃の温度で5時間減圧乾燥後、重量(n)を測定し、
グラフト率=[(n)−(m)×L]/[(m)×L]×100
の計算式で算出したグラフト率は37%であった。ここで、Lはグラフト共重合体のゴム含有率である。上記アセトン溶液の濾液をロータリーエバポレーターで濃縮し、析出物(アセトン可溶分)を得た。この可溶分を、70℃の温度で5時間減圧乾燥後、0.4g/100ml(メチルエチルケトン、30℃)に調製し、ウベローデ粘度計を用いて30℃の温度で測定した極限粘度は、0.39dl/gであった。
(2)(A−1)グラフト共重合体(a−2)の調製:
以下の物質を重合容器に仕込み、撹拌しながら65℃の温度に昇温した。内温が65℃に達した時点を重合開始として、スチレン74重量部、アクリロニトリル26重量部およびt−ドデシルメルカプタン0.3重量部からなる混合物50重量部を5時間かけて連続滴下した。
・ポリブタジエンラテックス(重量平均粒子径0.2μm):50重量部(固形分換算)
・オレイン酸カリウム:0.5重量部
・ブドウ糖:0.5重量部
・ピロリン酸ナトリウム:0.5重量部
・硫酸第一鉄:0.005重量部
・イオン交換水:120重量部
並行してクメンハイドロパーオキサイド0.25重量部、オレイン酸カリウム2.5重量部およびイオン交換水25重量部からなる水溶液を、7時間で連続滴下し反応を完結させた。得られたグラフト共重合体ラテックスを硫酸で凝固し、苛性ソーダで中和した後、洗浄、濾過、乾燥してグラフト共重合体(a−2)を得た。得られたグラフト共重合体(a−2)について、グラフト共重合体(a−1)と同様の方法により算出したグラフト率は38%であり、極限粘度は0.33dl/gであった。
(3)(A−2)ビニル系共重合体(a−3)の調製:
アクリルアミド80重量部、メタクリル酸メチル20重量部、過硫酸カリ0.3重量部、イオン交換水1500重量部を反応器中に仕込み、反応器中の気相を窒素ガスで置換しよくかき混ぜながら70℃の温度に保った。反応は単量体が完全に、重合体に転化するまで続けアクリルアミドとメタクリル酸メチル二元共重合体の水溶液として得た。イオン交換水で希釈して、メタクリル酸メチル/アクリルアミド共重合体0.05部をイオン交換水165部に溶解した溶液を得た。
容量が20リットルで、バッフルおよびファウドラ型撹拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに、得られたメタクリル酸メチル/アクリルアミド共重合体0.05部をイオン交換水165部に溶解した溶液を400rpmで撹拌し、系内を窒素ガスで置換した。次に、下記混合物質を反応系を撹拌しながら添加し、60℃に昇温し懸濁重合を開始した。
・スチレン:71重量部
・アクリロニトリル:29重量部
・t−ドデシルメルカプタン:0.2重量部
・2,2’−アゾビスイソブチロニトリル:0.4重量部
15分かけて反応温度を65℃まで昇温したのち、2時間かけて90℃まで昇温し90℃を2時間保ち重合を終了した。反応系の冷却、ポリマーの分離、洗浄、乾燥を行ない、ビーズ状のビニル系共重合体(a−3)を得た。ポリマー収率は96%であった。この共重合体を0.4g/100ml(メチルエチルケトン、30℃)に調製し、ウベローデ粘度計を用いて測定した極限粘度は、0.51dl/gであった。
(4)(A−2)ビニル系共重合体(a−4)の調製:
容量が20リットルで、バッフルおよびファウドラ型撹拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに、ビニル系共重合体(a−3)の調製で用いたのと同様のメタクリル酸メチル/アクリルアミド共重合体0.05部をイオン交換水165部に溶解した溶液を400rpmで撹拌し、系内を窒素ガスで置換した。次に、下記混合物質を反応系を撹拌しながら添加し、60℃に昇温し懸濁重合を開始した。
・スチレン:76重量部
・アクリロニトリル:24重量部
・t−ドデシルメルカプタン:0.34重量部
・2,2’−アゾビスイソブチロニトリル:0.4重量部
15分かけて反応温度を65℃まで昇温したのち、2時間かけて90℃まで昇温し90℃を2時間保ち重合を終了した。反応系の冷却、ポリマーの分離、洗浄、乾燥を行ない、ビーズ状のビニル系共重合体(a−4)を得た。ポリマー収率は97%であった。この共重合体を0.4g/100ml(メチルエチルケトン、30℃)に調製し、ウベローデ粘度計を用いて測定した極限粘度は0.35dl/gであった。
<(iv) 強化材>
(5)(iv) 強化材(c−1):重量平均繊維長6mm、数平均繊維径10μmの炭素繊維
(6)(iv) 強化材(c−2):繊維径13μmのガラス繊維のチョップドストランド(日本電気硝子社製、製品名:ECS03T−717)
(7)(iv) 強化材(c−3):平均粒径4.5μm、SiO2とMgOの割合98%、白色度95%のタルク(富士タルク工業社製、製品名:LMS300)。
<(ii) ポリアミド樹脂>
(8)ポリアミド樹脂(b−1):98%濃硫酸中に1g/dlの濃度で溶解した溶液の相対粘度が25℃で2.3のナイロン6
(9)強化材含有ポリアミド樹脂(b−2)の調整
ポリアミド樹脂(b−1)の100重量部に対して、強化材(c−3)20重量部を混合した後、スクリュウ径30mm、L/Dが44.5の同方向回転2軸押出機(日本製鋼所製 TEX−30)の上流側の供給口から投入し、樹脂温度250℃、スクリュウ回転数150rpmで溶融混練した。ペレタイズ後、次いで80℃の温度で12時間真空乾燥を行い、強化材含有ポリアミド樹脂(b−2)を得た。
<(iii) 共重合体>
(10)(iii) 共重合体(d−1)の調製
スチレン66.1重量部、アクリロニトリル32.5重量部、無水マレイン酸1.4重量部、t−ドデシルメルカプタン0.20重量部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.3重量部を、メチルエチルケトン140重量部を入れたバッフルおよびファウドラ型撹拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに仕込み、この溶液を300rpmで攪拌しながら温度を80℃まで昇温した後、80℃の温度で6時間保ち、重合を終了した。冷却後、溶液を5倍当量のメタノールに注ぎ込み、再沈殿により精製を行い、乾燥により溶媒を完全に留去し、(iii) 共重合体(d−1)を得た。ポリマー収率は88%であった。赤外吸収スペクトル測定により、赤外吸収スペクトル検量線を用いて求めた組成は、スチレン単位を68.8重量%、アクリロニトリル単位を29.9重量%、無水マレイン酸単位を1.3重量%含有するものであった。また、(iii) 共重合体(d−1)を0.4g/100ml(メチルエチルケトン、30℃)に調製し、ウベローデ粘度計を用いて30℃で測定した極限粘度は0.36dl/gであった。
(11) (iii) 共重合体(d−2)の調製
スチレン70.0重量部、アクリロニトリル28.5重量部、無水マレイン酸1.5重量部、t−ドデシルメルカプタン0.10重量部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.3重量部を、メチルエチルケトン80重量部を入れたバッフルおよびファウドラ型撹拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに仕込み、この溶液を300rpmで攪拌しながら温度を80℃まで昇温した後、80℃の温度で5時間保ち、重合を終了した。冷却後、溶液を5倍当量のメタノールに注ぎ込み、再沈殿により精製を行い、乾燥により溶媒を完全に留去し、(iii) 共重合体(d−2)を得た。ポリマー収率は94%であった。赤外吸収スペクトル測定により、赤外吸収スペクトル検量線を用いて求めた組成は、スチレン単位を70.7重量%、アクリロニトリル単位を27.8重量%、無水マレイン酸単位を1.5重量%含有するものであった。また、(iii) 共重合体(d−2)を0.4g/100ml(メチルエチルケトン、30℃)に調製し、ウベローデ粘度計を用いて30℃の温度で測定した極限粘度は、0.45dl/gであった。
(12)(iii)共重合体(d−3)の調製
スチレン30重量部、アクリロニトリル33.5重量部、無水マレイン酸0.3重量部、t−ドデシルメルカプタン0.28重量部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.3重量部を、メチルエチルケトン60重量部を入れたバッフルおよびファウドラ型撹拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに仕込み、この溶液を300rpmで攪拌しながら温度を80℃まで昇温した。次いで、スチレン33.5重量部と無水マレイン酸2.5重量部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部をメチルエチルケトン60重量部に溶解した溶液を5時間で連続的に添加した。添加後さらに80℃の温度で4時間保ち、重合を終了した。冷却後、溶液を5倍当量のヘキサンに注ぎ込み、再沈殿により精製を行い、乾燥により溶媒を完全に留去し、(iii) 共重合体(d−3)を得た。ポリマー収率は93%であった。赤外吸収スペクトル測定により、赤外吸収スペクトル検量線を用いて求めた組成はスチレン単位を63.4重量%、アクリロニトリル単位を33.6重量%、無水マレイン酸単位を2.8重量%含有するものであった。また、(iii) 共重合体(d−3)を0.4g/100ml(メチルエチルケトン、30℃)に調製し、ウベローデ粘度計を用いて30℃の温度で測定した極限粘度は、0.29dl/gであった。
(13)(iii)共重合体(d−4)の調製
スチレン38.6重量部、アクリロニトリル30.5重量部、無水マレイン酸0.1重量部、t−ドデシルメルカプタン0.04重量部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.1重量部を、メチルエチルケトン40重量部を入れたバッフルおよびファウドラ型撹拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに仕込み、この溶液を300rpmで攪拌しながら温度を80℃まで昇温した。次いで、スチレン30重量部と無水マレイン酸0.8重量部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.3重量部をメチルエチルケトン60重量部に溶解した溶液を6時間で連続的に添加した。添加後更に80℃の温度で3時間保ち、重合を終了した。冷却後、溶液を5倍当量のヘキサンに注ぎ込み、再沈殿により精製を行い、乾燥により溶媒を完全に留去し、(iii) 共重合体(d−4)を得た。ポリマー収率は95%であった。赤外吸収スペクトル測定により、赤外吸収スペクトル検量線を用いて求めた組成は、スチレン単位を69.6重量%、アクリロニトリル単位を29.5重量%、無水マレイン酸単位を0.9重量%含有するものであった。また、(iii) 共重合体(d−4)を0.4g/100ml(メチルエチルケトン、30℃)に調製し、ウベローデ粘度計を用いて30℃の温度で測定した極限粘度は、0.64dl/gであった。
(14)共重合体(d−5)の調製
アクリルアミド80重量部、メタクリル酸メチル20重量部、過硫酸カリ0.3重量部、イオン交換水1500重量部を反応器中に仕込み反応器中の気相を窒素ガスで置換しよくかき混ぜながら70℃の温度に保った。反応は単量体が完全に、重合体に転化するまで続けアクリルアミドとメタクリル酸メチル二元共重合体の水溶液として得た。イオン交換水で希釈して、メタクリル酸メチル/アクリルアミド共重合体0.05部をイオン交換水165部に溶解した溶液を得た。
容量が20リットルで、バッフルおよびファウドラ型撹拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに、得られたメタクリル酸メチル/アクリルアミド共重合体0.05部をイオン交換水165部に溶解した溶液を400rpmで撹拌し、系内を窒素ガスで置換した。次に、下記混合物質を反応系を撹拌しながら添加し、60℃に昇温し懸濁重合を開始した。
・スチレン:70重量部
・アクリロニトリル:25重量部
・メタクリル酸:5重量部
・t−ドデシルメルカプタン:0.4重量部
・2,2’−アゾビスイソブチロニトリル:0.2重量部
15分かけて反応温度を65℃まで昇温したのち、2時間かけて90℃まで昇温し90℃を2時間保ち重合を終了した。反応系の冷却、ポリマーの分離、洗浄、乾燥を行ない、ビーズ状のビニル系共重合体(d−5)を得た。ポリマー収率は96%であった。赤外吸収スペクトル測定により、赤外吸収スペクトル検量線を用いて求めた組成はスチレン単位を70重量%、アクリロニトリル単位を25重量%、メタクリル酸単位を5重量%含有するものであった。また、共重合体(d−5)を0.4g/100ml(メチルエチルケトン、30℃)に調製し、ウベローデ粘度計を用いて30℃の温度で測定した極限粘度は、0.59dl/gであった。
(15)共重合体(d−6)の調製
重合容器に、イオン交換水120部および過硫酸カリウム0.3部を仕込み、撹拌しながら65℃に昇温した。内温が65℃に達した時点を重合開始として、スチレン70重量部、アクリロニトリル25重量部、メタクリル酸5重量部およびt−ドデシルメルカプタン1.5重量部からなる混合物およびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2部を含む乳化剤水溶液30部を各々5時間に亘って連続添加した。続いて重合系を70℃の温度に昇温し、3時間重合を行い、重合を完結した。その後、塩化カルシウムを用いて塩析・脱水・乾燥することにより、共重合体(d−6)を得た。このときのポリマー収率は95%であった。赤外吸収スペクトル測定により、赤外吸収スペクトル検量線を用いて求めた組成はスチレン単位を70重量%、アクリロニトリル単位を25重量%、メタクリル酸単位を5重量%含有するものであった。また、共重合体(d−6)を0.4g/100ml(メチルエチルケトン、30℃)に調製し、ウベローデ粘度計を用いて30℃の温度で測定した極限粘度は、0.30dl/gであった。
(実施例1〜4、6、7)
参考例1に記載の(i) ゴム強化ビニル系樹脂、(ii) ポリアミド樹脂(b−1)、(b−2)および(iii) 共重合体を表1に示した配合比で混合し、スクリュウ径30mm、L/Dが44.5の同方向回転2軸押出機(日本製鋼所製 TEX−30)の上流側の供給口から投入し、(iv) 強化材(c−1)または(c−2)をサイドフィーダーから投入し、樹脂温度250℃、スクリュウ回転数150rpmで溶融混練、押出を行うことにより、ペレットを製造した。得られたペレットを80℃の温度で12時間真空乾燥した後、各ペレットについて成形温度250℃、金型温度70℃の条件で射出成形に供し、各試験片を作製し<それぞれについて物性の評価を行なった。これらの結果を表1に示す。
(実施例5、8)
参考例1に記載の(i) ゴム強化ビニル系樹脂、(ii) ポリアミド樹脂(b−1),(b−2)、(iii) 共重合体および(iv) 強化材(c−3)を表1に示した配合比で混合し、スクリュウ径30mm、L/Dが44.5の同方向回転2軸押出機(日本製鋼所製 TEX−30)の上流側の供給口から投入し、樹脂温度250℃、スクリュウ回転数150rpmで溶融混練、押出を行うことにより、ペレットを製造した。得られたペレットを80℃の温度で12時間真空乾燥した後、各ペレットについて成形温度250℃、金型温度70℃の条件で射出成形に供し、各試験片を作製しそれらについて物性の評価を行なった。これらの結果を表1に示す。
(比較例1〜4)
参考例1に記載の(i) ゴム強化ビニル系樹脂、(ii) ポリアミド樹脂(b−1),(b−2)および共重合体(d−5),(d−6)を表1に示した配合比で混合し、スクリュウ径30mm、L/Dが44.5の同方向回転2軸押出機(日本製鋼所製 TEX−30)の上流側の供給口から投入し、(iv)強化材(c−1)または(c−2)をサイドフィーダーから投入し、樹脂温度250℃、スクリュウ回転数150rpmで溶融混練、押出を行うことにより、ペレットを製造した。得られたペレットを80℃の温度で12時間真空乾燥した後、各ペレットについて成形温度250℃、金型温度70℃の条件で射出成形に供し、各試験片を作製しそれらについて物性の評価を行なった。これらの結果を表1に示す。
実施例および比較例より、次のことが明らかである。表1より、(i) ゴム強化ビニル系樹脂、(ii) ポリアミド樹脂および(iv) 強化材とに対して、本発明の特定の(iii) 共重合体を添加した実施例1〜8の樹脂組成物は、本発明の(iii) 共重合体とは異なる共重合体である共重合体(d−5)または(d−6)を添加した比較例1〜4の樹脂組成物と比較して、同等以上の剛性、耐熱性を有し、耐衝撃性、流動性、表面外観および塗装性に優れる上、特に耐熱老化性に優れていることがわかる。