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填料强化树脂用助剂、填料强化聚丙烯树脂组合物及其成型品.pdf

  • 上传人:龙脉
  • 文档编号:9061771
  • 上传时间:2021-02-02
  • 格式:PDF
  • 页数:25
  • 大小:1.56MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN200880117953.9

    申请日:

    20081126

    公开号:

    CN101878266A

    公开日:

    20101103

    当前法律状态:

    有效性:

    失效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C08L23/26,C08F8/30,C08K7/06

    主分类号:

    C08L23/26,C08F8/30,C08K7/06

    申请人:

    三井化学株式会社

    发明人:

    森昭秀,大地广泰

    地址:

    日本东京都

    优先权:

    2007-307589

    专利代理机构:

    北京市金杜律师事务所

    代理人:

    杨宏军

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    内容摘要

    本发明的目的在于提供填料强化树脂用助剂及含有该分散助剂的填料强化树脂组合物及其成型品,所述填料强化树脂用助剂在填料强化树脂组合物中使填料的补强性和分散性提高,将本发明的组合物成型时可以得到耐冲击性和弯曲强度等机械物性优异的成型品。本发明涉及填料强化树脂用助剂(C)、含有该填料强化树脂用助剂(C)和聚丙烯类树脂(F)及填料(G)的填料强化树脂组合物、以及将该树脂组合物成型而得到的成型品,所述填料强化树脂用助剂(C)是将具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应而得到的改性聚烯烃,其特征在于,相对于100克该改性聚烯烃,碳二亚胺基的含量为1~200mmol。

    权利要求书

    1.一种填料强化树脂用助剂,是具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应而得到的改性聚烯烃,其特征在于,相对于100克所述改性聚烯烃,碳二亚胺基的含量为1~200mmol。 2.如权利要求1所述的填料强化树脂用助剂,其中,具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)为满足下式(1)的聚合物, 0.1<Mn/{(100-M)×f/M}<6    (1)式中,f:具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的分子量(g/mol)M:具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的含量(wt%)Mn:具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的数均分子量。 3.如权利要求1或2所述的填料强化树脂用助剂,其特征在于,具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)为具有马来酸基的聚烯烃类树脂(A)。 4.一种填料强化树脂用助剂组合物,是在未改性的聚烯烃(D)的存在下使权利要求1~3中任一项所述的填料强化树脂用助剂与填料反应而得到的。 5.一种填料强化树脂组合物,其中含有0.01~50重量份填料强化树脂用助剂(C)或填料强化树脂用助剂组合物(E)、20~99重量份聚丙烯类树脂(F)和1~80重量份填料(G),其中(F)与(G)的合计为100重量份。 6.如权利要求5所述的填料强化树脂组合物,其特征在于,填料(G)为碳纤维。 7.一种成型品,是将权利要求5或权利要求6所述的填料强化树脂组合物成型而得到的。 8.一种填料强化树脂组合物,其特征在于,所述填料强化树脂组合物含有碳二亚胺改性聚烯烃类树脂、聚丙烯类树脂及碳纤维,所述填料强化树脂组合物中的树脂成分中含有的碳二亚胺基的含量相对于100g所述树脂成分为0.0001~140mmol。 9.一种成型品,是将权利要求8所述的填料强化树脂组合物成型而得到的。

    说明书

    

    技术领域

    本发明涉及新型填料强化树脂用助剂、填料强化聚丙烯树脂组合物及其成型品。更详细而言,本发明涉及将具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂与含有碳二亚胺基的化合物反应得到的填料强化树脂用助剂、含有该助剂的填料强化聚丙烯树脂组合物、以及将此填料强化聚丙烯树脂组合物成型而形成的具有优异机械物性的成型品。

    背景技术

    聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃可以通过多种方法成型,用于多方面的用途。但是,聚烯烃、特别是聚丙烯根据用途而有时耐热性、刚度、强度不充分,在上述情况下,例如用滑石或玻璃纤维等填料进行补强。但是,由于填料的分散不充分,或者填料与聚丙烯的粘合性低等,多会导致填料的补强效果不充分。因此,有时也在熔融混合时添加各种硅烷偶联剂和钛酸酯类偶联剂,或者用高级脂肪酸等对填料的表面进行处理,但上述效果仍然不充分。

    特别是使用玻璃纤维和云母作为无机填料时,如专利文献1所报道,已经知道通过添加马来酸酐改性聚丙烯等提高聚丙烯与填料之间的表面粘合性,可以改良组合物的机械物性。

    另外,已经有人尝试了通过进一步分散碳纤维来提高补强效果。例如专利文献2中公开了一种碳纤维树脂组合物,所述碳纤维树脂组合物是通过用马来酸酐改性聚丙烯处理经上浆剂处理过的碳纤维而得到的。但是,虽然含浸性提高,但强度仍然不足。作为其改善对策,有人尝试使用下述组合物来代替马来酸酐改性聚丙烯,所述组合物含有用氨基或环氧基改性的聚烯烃树脂(例如专利文献3、专利文献4),但作为实用强度(practical strength)尚不充分。

    另一方面,作为聚烯烃的改性剂,已知有含有碳二亚胺基的化合物。在专利文献5中,该含有碳二亚胺基的化合物作为含有极性基团的聚合物与烯烃聚合物的相容化剂使用。但是,该发明涉及的是聚合物分子之间的相容化,没有公开任何关于提高填料强化聚烯烃的强度的内容。另外,专利文献6中公开了一种含有碳二亚胺基改性聚烯烃的粘合剂。但是,该发明虽然公开了聚烯烃层与极性树脂层之间的粘合强度,但没有公开任何关于提高填料强化聚烯烃的强度的内容。

    专利文献1:日本特开平4-198243号公报

    专利文献2:日本特开2003-277525号公报

    专利文献3:日本特开2005-213478号公报

    专利文献4:日本特开2005-213479号公报

    专利文献5:WO2005/097840号公报

    专利文献6:WO2006/098290号公报

    发明内容

    本发明的课题在于提供一种可以提高在含有填料的聚丙烯中的填料的补强性和分散性的填料强化树脂用助剂、以及一种将组合物成型时可以得到耐冲击性和弯曲强度等机械物性优异的成型品的填料强化聚丙烯树脂组合物。

    本发明人等经过潜心研究,结果发现,具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应而得到的改性聚烯烃,使填料强化聚丙烯树脂组合物中的填料的补强性和分散性提高,从而完成了本发明。

    即,本发明涉及一种填料强化树脂用助剂(C),所述填料强化树脂用助剂(C)是具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应而得到的,相对于100克该分散助剂,碳二亚胺基的含量为1~200mmol。

    另外,本发明涉及填料强化树脂组合物及将该树脂组合物成型而得到的成型品,所述填料强化树脂组合物含有作为上述碳二亚胺改性聚烯烃类树脂的填料强化树脂用助剂(C)或填料强化树脂用助剂组合物(E)、聚丙烯类树脂(F)、填料(G)。

    本发明的作为碳二亚胺改性聚烯烃类树脂的填料强化树脂用助剂(C),在填料强化树脂组合物中能够使填料的补强性和分散性提高。

    通过将上述填料强化树脂组合物成型,可以提供耐冲击性和弯曲强度等物性优异的成型品,所得成型品可以优选用于汽车部件等特别要求刚度、耐冲击性及耐久性等的部件等。

    具体实施方式

    以下更详细地说明本发明。

    本发明的作为碳二亚胺改性聚烯烃类树脂的填料强化树脂用助剂(C),是具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应而得到的改性聚烯烃,其特征在于,相对于100克该改性聚烯烃,碳二亚胺基的含量为1~200mmol。

    另外,本发明的填料强化树脂用助剂组合物(E)是在未改性的聚烯烃(D)存在下使具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应而得到的。

    本发明的填料强化树脂组合物(H)是含有填料强化树脂用助剂(C)或填料强化树脂用助剂组合物(E)、聚丙烯类树脂(F)、填料(G)的组合物。

    以下说明各成分。

    具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)

    本发明中使用的具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A),可以通过向聚烯烃中导入具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)而得到。

    作为具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a),可以举出具有含活性氢基团的化合物,所述活性氢具有与碳二亚胺基的反应性,具体而言,为具有来自羧酸、胺、醇、硫醇等的基团的化合物。其中,优选使用具有来自羧酸的基团的化合物,其中,特别优选不饱和羧酸及/或其衍生物。另外,除具有含有活性氢的基团的化合物之外,还可以优选使用具有下述基团的化合物,所述基团通过水等可以容易地转化为具有活性氢的基团,具体而言可以举出具有环氧基、缩水甘油基的化合物。在本发明中,具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)可以单独使用一种,也可以并用两种以上。

    在本发明中,使用不饱和羧酸及/或其衍生物作为具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)时,可以举出具有1个以上羧酸基的不饱和化合物、具有1个以上羧酸酐基的不饱和化合物及其衍生物,作为不饱和基团,可以举出乙烯基、1,2-亚乙烯基、不饱和环状烃基等。作为上述衍生物的具体例,可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、四氢化邻苯二甲酸、衣康酸、柠康酸、巴豆酸、异巴豆酸、降冰片烯二酸、二环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸等不饱和羧酸、或它们的酸酐或它们的衍生物(例如酰基卤、酰胺、酰亚胺、酯等)。作为具体的化合物的例子,可以举出马来酰氯(malenyl chloride)、马来酰亚胺(malenyl imide)、马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、四氢化邻苯二甲酸酐、二环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸酐、马来酸二甲酯、马来酸单甲酯、马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二甲酯、柠康酸二乙酯、四氢化邻苯二甲酸二甲酯、二环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸二甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸氨基乙基酯及甲基丙烯酸氨基丙基酯等。

    使用不饱和羧酸及/或其衍生物作为具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)时,可以单独使用一种,也可以组合两种以上进行使用。其中,优选马来酸酐、(甲基)丙烯酸、衣康酸酐、柠康酸酐、四氢化邻苯二甲酸酐、二环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸酐、(甲基)丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸氨基丙基酯。进而,特别优选为马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、四氢化邻苯二甲酸酐、二环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸酐等二羧酸酐。

    作为将具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)导入聚烯烃的方法,可以采用公知的方法,例如可以举出下述方法:将具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)接枝共聚到聚烯烃主链上的方法;将烯烃与具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)进行自由基共聚的方法等。

    以下对接枝共聚的情况与自由基共聚的情况分别进行具体说明。

    <接枝共聚>

    本发明中的具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)可以通过将具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)接枝共聚到聚烯烃主链上而得到。

    (聚烯烃主链)

    用作聚烯烃主链的聚烯烃是以碳原子数为2~20的脂肪族α-烯烃、环状烯烃、非共轭二烯、芳香族烯烃为主要成分的聚合物,优选以碳原子数为2~10的α-烯烃为主要成分的聚合物,更优选以碳原子数为2~8的α-烯烃为主要成分的聚合物。成为聚烯烃主链主要成分的上述烯烃,可以单独使用一种,也可以使用两种以上,烯烃的含量也就是作为上述主要成分的烯烃的共聚单体的含量,通常为50摩尔%以下,优选为40摩尔%以下,更优选为30摩尔%以下。在本发明中,作为烯烃,也就是作为上述主要成分的烯烃的共聚单体,可以优选使用乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、四环十二碳烯、降冰片烯、苯乙烯的均聚物或共聚物。另外,具有全同立构结构(isotactic structure)的烯烃、及具有间同立构结构(syndiotactic structure)的烯烃均可以使用,对立体有规性也没有特别限定。

    接枝改性中使用的聚烯烃的密度通常为0.8~1.1g/cm3,优选为0.8~1.05g/cm3,更优选为0.8~1.0g/cm3,根据ASTM D1238得到的在190℃或230℃、2.16kg负荷下的熔体流动速率(MFR)通常为0.01~500g/10分钟,优选为0.05~300g/10分钟,更优选为0.1~100g/10分钟。如果密度及MFR在上述范围内,则与改性后的接枝共聚物的密度、MFR的程度相同,因此易于进行处理。

    另外,接枝改性中使用的聚烯烃的结晶度通常为2%以上,优选为5%以上,更优选为10%以上。如果结晶度在上述范围内,则改性后的接枝共聚物的处理性优异

    接枝改性中使用的聚烯烃利用凝胶渗透色谱法(GPC)测定得到的数均分子量(Mn)优选为5,000~500,000,更优选为10,000~100,000。如果数均分子量(Mn)在上述范围内,则处理性优异。需要说明的是,在乙烯类聚烯烃中如果共聚单体量为10摩尔%以下,则进行聚乙烯换算求出数均分子量;如果共聚单体量为10摩尔%以上,则进行乙烯-丙烯换算(以乙烯含量70摩尔%为基准)求出数均分子量。另外,在丙烯类聚烯烃中,如果共聚单体量为10摩尔%以下,则进行聚丙烯换算求出数均分子量;如果共聚单体量为10摩尔%以上,则进行丙烯-乙烯换算(以丙烯含量70摩尔%为基准)求出数均分子量。

    上述聚烯烃的制备也可以采用目前公知的任一种方法进行,例如可以使用钛类催化剂、钒类催化剂、茂金属催化剂等进行聚合。另外,接枝改性中使用的聚烯烃,可以为树脂及弹性体中的任一形态,也可以具有全同立构结构、间同立构结构中的任一结构,对立体有规性也没有特别限定。也可以直接使用市售的树脂。

    (接枝聚合方法)

    通过接枝共聚得到本发明中使用的具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)时,在自由基引发剂的存在下,将具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物、以及根据需要的其他乙烯性不饱和单体等接枝共聚到作为上述接枝主链的聚烯烃上。

    对使具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物接枝到聚烯烃主链上的方法,没有特别限定,可以采用溶液法、熔融混炼法等目前公知的接枝聚合法。

    <自由基共聚>

    本发明中的具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A),也可以通过将烯烃和具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)进行自由基共聚而得到。作为烯烃,可以采用与形成作为上述接枝主链的聚烯烃时的烯烃相同的烯烃,另外,具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)也如上所述。

    对将烯烃和具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物进行共聚的方法,没有特别限定,可以采用目前公知的自由基共聚法。

    (具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的制备方法)

    在本发明使用的具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)中,具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的含量通常为0.1~10重量%,优选为0.1~3.0重量%,更优选为0.1~2.0重量%。具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的含量如果超过上述范围而过剩存在,则有时具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)通过含有碳二亚胺基的化合物(B)发生交联,难以制备填料强化树脂用助剂(C)。另外,如果在上述范围以下,则虽然可以制备填料强化树脂用助剂(C),但成为填料强化树脂用助剂(C)骨架的含有碳二亚胺基的化合物(B)与聚烯烃类树脂(A)的键合部分变少,因此不能充分地提高填料强化树脂组合物中的填料的补强性和分散性。

    为了防止交联,具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的数均分子量越低、另外(具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的摩尔数)/(聚烯烃共聚物(A)分子链的摩尔数)的摩尔比越小,则越优选。这也就意味着,具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)不是以多个、而是以接近一个的状态存在于具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的分子链上的情况下,含有碳二亚胺基的化合物(B)的碳二亚胺基(N=C=N)与具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)反应时,可以不发生交联和凝胶化地进行键合。

    在本发明中,可以通过控制具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的数均分子量(Mn)和具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的含量,来防止在填料强化树脂用助剂(C)的制备中引起交联而导致的制备稳定性降低,另外,使用填料强化树脂用助剂(C)制备填料强化树脂组合物时,可以充分地提高填料的补强性和分散性。即,在本发明中,具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)优选满足下式(1)。

    0.1<Mn/{(100-M)×f/M}<6    (1)

    (式中,

    f:具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的分子量(g/mol)

    M:具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的含量(wt%)

    Mn:具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的数均分子量。)

    另外,从不使其交联的制备稳定性的观点考虑,更优选为满足下式

    (2)的范围,最优选为满足式(3)的范围。

    0.3<Mn/{(100-M)×f/M}<4       (2)

    0.5<Mn/{(100-M)×f/M}<2.5    (3)

    如果具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的数均分子量(Mn)和具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的关系在上述范围内,则在制备填料强化树脂用助剂(C)时可以稳定地进行制备,不发生交联。

    另外,在本发明中,经接枝聚合得到具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的情况下,成为接枝主链的聚烯烃为线型低密度聚乙烯之类乙烯含量多的树脂时,与乙烯-丁烯共聚物之类α-烯烃共聚的量多的树脂相比存在制备时易发生交联的倾向。因此,为了使用乙烯含量多的树脂作为接枝主链、并且可抑制交联地进行制备,优选进行调整,使具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)以接近一个的数量存在于具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的分子链上。

    另外,成为接枝主链的聚烯烃为聚丙烯之类因热分解易于发生低分子量化的树脂时,难以引起因交联导致的高粘度化现象。因此,使用易于发生热分解的树脂作为接枝主链时,即使具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)在具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的分子链上为多个,有时也可以不发生高粘度化地制备填料强化树脂用助剂(C)。

    需要说明的是,数均分子量可以用GPC法、光散射法、低角度光散射光度法、蒸汽压浸透压法、膜浸透压法等常用的高分子分子量测定法求出。

    本发明中使用的具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A),根据ASTM D1238在负荷2.16kg、190℃或230℃下测定的熔体流动速率(MFR)通常为0.01~500g/10分钟,优选为0.05~300g/10分钟。如果在上述范围内,则可以得到填料的补强性和分散性的提高效果优异的填料强化树脂用助剂(C)。

    另外,具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的密度通常为0.8~1.1g/cm3,优选为0.8~1.05g/cm3,更优选为0.8~1.0g/cm3。

    含有碳二亚胺基的化合物(B)

    本发明中使用的含有碳二亚胺基的化合物(B)为具有下述通式(4)表示的重复单元的聚碳化二亚胺。

    -N=C=N-R1-    (4)

    〔式中,R1表示2价的有机基团〕

    聚碳化二亚胺的合成方法没有特别限定,例如可以通过在促进异氰酸酯基的碳二亚胺化反应的催化剂的存在下使有机多异氰酸酯反应,合成聚碳化二亚胺。

    本发明中使用的含有碳二亚胺基的化合物(B)通过凝胶渗透色谱法(GPC)求出的聚苯乙烯换算的数均分子量(Mn),通常为400~500,000,优选为1,000~10,000,更优选为2,000~4,000。数均分子量(Mn)如果在上述范围内,则可以得到填料的补强性和分散性的提高效果优异的填料强化树脂用助剂(C),故优选。

    本发明中使用的含有碳二亚胺基的化合物(B)可以在聚碳化二亚胺中包含单碳二亚胺,含有碳二亚胺基的化合物可以单独使用,也可以多种混合使用。

    需要说明的是,也可以直接使用市售的含有碳二亚胺基的化合物。作为市售的含有碳二亚胺基的化合物,可以举出日清纺绩株式会社制Carbodilite HMV-8CA或LA1(均为商品名)等。

    含有碳二亚胺基的化合物(B)及得到的填料强化树脂用助剂(C)中的碳二亚胺基的含量,可以通过13C-NMR、IR、滴定法等进行测定,作为碳二亚胺当量来掌握。在13C-NMR中可以从130ppm到142ppm处观察到峰,在IR中可以在2130~2140cm-1处观察到峰。

    13C-NMR的测定例如可以如下所述进行。即,将0.35g试样加热溶解在2.0ml六氯丁二烯中。将上述溶液用玻璃过滤器(G2)过滤后,加入0.5ml氘代苯,将其加入内径为10mm的NMR试管中。然后,使用日本电子制GX-500型NMR测定装置,在120℃下进行13C-NMR的测定。累计次数为10,000次以上。

    IR的测定例如可以如下所述进行。即,将试样在250℃下、经3分钟制作成热压片材后,使用红外分光光度计(日本分光制、FT-IR 410型)采用透射法测定红外吸收光谱。测定条件如下:分解能为2cm-1,累计次数为32次。

    填料强化树脂用助剂(C)

    本发明的填料强化树脂用助剂(C)是通过使具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应而得到的。具体而言,可以通过熔融混炼使之熔融改性等而得到,但不限于上述方法。

    以下给出进行熔融混炼情况下的例子。将具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)进行熔融混炼时的混炼方法,没有特别限定,可以将具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)同时或依次装入例如亨舍尔混合机、V型混合机、滚动混合机、螺条式混合机(ribbonblender)等中进行混炼后,用单螺杆挤出机、多螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机(Bunbary mixer)等进行熔融混炼,由此可以得到填料强化树脂用助剂(C)。其中,如果使用多螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机等混炼性能优异的装置,则可以得到各成分更均匀地进行分散·反应的聚合物组合物,故优选。

    还可以采用下述任一种方法:将具有与二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)预先混合后,从进料斗进行供给的方法;将一部分成分从进料斗进行供给、从设置在进料斗部附近至挤出机前端之间的任意部分的供给口供给其他成分的方法。

    关于熔融混炼上述各成分时的温度,可以在混合的各成分的熔点中的最高熔点以上进行反应,但具体而言通常在150~300℃的范围内,优选在200~280℃的范围内,更优选在230~270℃的范围内进行熔融混炼。

    本发明的填料强化树脂用助剂(C)在190℃或230℃下的流动性优异。本发明的填料强化树脂用助剂(C)在190℃或230℃、2.16kg负荷下的熔体流动速率(MFR)通常在0.01~400g/10分钟的范围内,优选在0.1~300g/10分钟的范围内,更优选在1~200g/10分钟的范围内。如果在上述范围内,则填料的补强性和分散性优异,令人满意。

    制备本发明的填料强化树脂用助剂(C)时,从(a)与(B)的反应效率高、且能够得到流动性也优异的填料强化树脂用助剂(C)的方面考虑,优选使聚烯烃类树脂(A)中的具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的摩尔数与含有碳二亚胺基的化合物(B)的摩尔数之比为满足下式的配合比。

    (a)的摩尔数∶(B)的摩尔数=1∶0.2~1.6,优选为1∶0.4~1.3,更优选为1∶0.7~1.1。另外,含有碳二亚胺基的化合物(B)的配合量如下:相对于将具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应得到的填料强化树脂用助剂(C)100克,碳二亚胺基的含量通常为1~200mmol,优选为5~150mmol,更优选为10~100mmol。如果碳二亚胺基的含量过少,则无法呈现出填料的补强性和分散性,另外,如果过多,则成型加工性降低,无法获得相应的提高补强填料的补强性和分散性的效果,变得不经济。

    进而,本发明的填料强化树脂用助剂(C)中,控制聚烯烃类树脂(A)中的与碳二亚胺基反应的基团(a)与含有碳二亚胺基的化合物(B)中的碳二亚胺基的反应是十分重要的。具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)中的与碳二亚胺基反应的基团(a)与含有碳二亚胺基的化合物(B)中的碳二亚胺基的反应的进行程度,可以通过例如以下方法进行考察。

    分别制作本发明的具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)的热压片材、及使具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应得到的本发明的填料强化树脂用助剂(C)的热压片材,之后使用红外吸收分析装置测定红外线吸收。根据所得的图表,将起因于具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)及本发明的填料强化树脂用助剂(C)中的具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)的峰强度的吸收带(使用马来酸酐的情况下,为1790cm-1)的吸光度与和含有碳二亚胺基的化合物(B)反应前后的吸光度进行比较,使用下式计算反应率。

    反应率(%)=X/Y×100

    X=与碳二亚胺基反应的基团的强度之差(反应前(A)-反应后(C))

    Y=反应前(A)的与碳二亚胺基反应的基团的强度

    对于本发明的填料强化树脂用助剂(C),用上述方法求出的反应率,通常在40~100%的范围内,优选在60~100%的范围内,更优选在80~100%的范围内。

    另外,如上所述,本发明的填料强化树脂用助剂(C)可以通过将含有碳二亚胺基的化合物(B)的碳二亚胺基(N=C=N)与具有与碳二亚胺基反应的基团的化合物(a)反应来进行制备,反应过程中一定程度的碳二亚胺基被消耗,剩余的碳二亚胺基以同一分子链的形式与聚烯烃连接,且与填料相互作用,有利于补强性和分散性。上述碳二亚胺的剩余量可以通过IR测定以峰大小的形式获得,所述峰位于2130cm-1至2140cm-1处、由N=C=N基的收缩振动产生。

    本发明的填料强化树脂用助剂(C)可以包含2种以上具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A),也可以包含2种以上含有碳二亚胺基的化合物(B)。

    另外,在不妨碍本发明目的的范围内,可以在填料强化树脂用助剂(C)中添加公知的操作稳定剂、耐热稳定剂、耐热老化剂、填料等。

    未改性的聚烯烃(D)

    本发明中使用的未改性的聚烯烃(D)可以举出与上述(A)聚烯烃主链的项中记载的聚烯烃相同的聚烯烃。另外,可以根据用途目的、填料的种类进行选定。例如可以举出低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、含有乙烯·极性基的乙烯基共聚物、聚丁烯-1、聚-4-甲基-1-戊烯、聚-3-甲基-1-丁烯、乙烯-四环十二碳烯共聚物等环状聚烯烃等。以及,除此之外还优选使用乙烯-丙烯-非共轭二烯共聚物橡胶(EPDM)和乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物橡胶等,所述乙烯-丙烯-非共轭二烯共聚物橡胶使用非共轭二烯例如5-亚乙基降冰片烯、5-甲基降冰片烯、5-乙烯基降冰片烯、二环戊二烯、1,4-戊二烯等作为第3成分。上述物质可以单独使用,也可以多种组合使用。

    其中,在接近于100℃的高温下使用,或者用于与汽油和油等使聚烯烃发生膨润的物质直接接触的用途中时,优选使用聚丙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯等熔点或结晶性高的聚烯烃。

    上述聚烯烃的制备也可以采用目前公知的任一种方法进行,例如可以使用钛类催化剂、钒类催化剂、茂金属催化剂等进行聚合。

    另外,聚烯烃可以为树脂及弹性体中的任一形态,也可以具有全同立构结构、或间同立构结构,对立体有规性也没有特别限定。还可以直接使用市售树脂。

    在不妨碍本发明目的的范围内,本发明的未改性的聚烯烃(D)可以配合能够混合的其他树脂或聚合物。

    作为配合的其他树脂或聚合物,可以举出未改性的聚烯烃、乙烯基类树脂、聚苯乙烯、聚酰胺、丙烯酸树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚酯、聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯·α-烯烃共聚橡胶、共轭二烯类橡胶、苯乙烯类橡胶、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、环氧树脂等。上述树脂可以含有1种或2种以上,优选为苯乙烯类橡胶,具体而言可以举出苯乙烯·丁二烯·苯乙烯类SBS橡胶、苯乙烯·丁二烯·丁烯·苯乙烯类SBBS橡胶、苯乙烯·乙烯·丁烯·苯乙烯类SEBS橡胶等

    填料强化树脂用助剂组合物(E)

    本发明的填料强化树脂用助剂组合物(E)是在未改性的聚烯烃(D)存在下使具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应而得到的。具体而言可以通过熔融混炼得到,但不限于上述方法。

    以下给出进行熔融混炼时的例子。将具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)、含有碳二亚胺基的化合物(B)及未改性的聚烯烃(D)同时或依次装入例如亨舍尔混合机、V型混合机、滚动混合机、螺条式混合机等中进行混炼后,用单螺杆挤出机、多螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机等进行熔融混炼,由此可以得到填料强化树脂用助剂组合物(E)。其中,如果使用多螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机等混炼性能优异的装置,则可以得到各成分更均匀地进行分散·反应的聚合物组合物,故优选。

    还可以采用下述任一种方法:将具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)、含有碳二亚胺基的化合物(B)及未改性的聚烯烃(D)预先混合后,从进料斗进行供给的方法;将一部分成分从进料斗进行供给、从设置在进料斗部附近至挤出机前端之间的任意部分的供给口供给其他成分的方法。

    关于熔融混炼上述各成分时的温度,可以在混合的各成分的熔点中的最高熔点以上使之反应,但具体而言通常在150~300℃的范围内,优选在200~280℃的范围内,更优选在230~270℃的范围内进行熔融混炼。

    填料强化树脂用助剂组合物(E)在190℃或230℃下的流动性优异。本发明的填料强化树脂用助剂组合物(E)在190℃或230℃、2.16kg负荷下的熔体流动速率(MFR)通常在0.01~400g/10分钟的范围内、优选在0.1~300g/10分钟的范围内,更优选在1~200g/10分钟的范围内。如果在上述范围内,则填料的补强性和分散性优异,令人满意。

    本发明的填料强化树脂用助剂组合物(E)是含有下述各成分的组合物,所述成分包括:具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)通常为10~99重量份、优选为30~95重量份、更优选为50~90重量份;含有碳二亚胺基的化合物(B)通常为0.1~40重量份、优选为0.5~25重量份、更优选为1~15重量份;未改性的聚烯烃(D)通常为1~90重量份、优选为5~70重量份、更优选为10~50重量份(其中(A)和(D)总计为100重量份)。如果碳二亚胺基含量过少,或者未改性的聚烯烃含量过多,则不能呈现出填料的补强性和分散性,另外,如果碳二亚胺基含量过多,或者未改性聚烯烃含量过少,则成型加工性降低,不能得到所期望的提高强化填料的补强性和分散性的效果,变得不经济。

    另外,如果在上述范围内,则制备填料强化树脂用助剂组合物(E)时可以稳定地进行制备。

    本发明的填料强化树脂用助剂组合物(E)可以包含2种以上具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A),也可以包含2种以上含有碳二亚胺基的化合物(B),进而,还可以包含2种以上未改性的聚烯烃(D)。

    在不妨碍本发明目的的范围内,也可以在填料强化树脂用助剂组合物(E)中添加公知的加工稳定剂(process stabilizer)、耐热稳定剂、耐热老化剂、填料等。

    聚丙烯类树脂(F)

    本发明的填料强化树脂组合物中使用的聚丙烯类树脂(F)为丙烯均聚物、丙烯·α烯烃共聚物,也可以具有全同立构、间同立构等任一种立体结构。丙烯·α烯烃共聚物中α烯烃的含量通常为0~30摩尔%,优选为0~20摩尔%,更优选为0~10摩尔%。

    填料(G)

    作为本发明中使用的填料,可以举出无机填料及有机填料。作为无机填料,可以举出二氧化硅、硅藻土、氧化铝、氧化钛、氧化镁、浮石粉、浮石球(pumice balloon)、氢氧化铝、氢氧化镁、碱性碳酸镁、白云石、硫酸钙、钛酸钙、硫酸钡、亚硫酸钙、滑石、粘土、云母、石棉、玻璃纤维、玻璃鳞片、玻璃珠、硅酸钙、蒙脱石、膨润土、硼纤维、碳纤维、炭黑、碳纳米纤维(carbon nanofiber)、铝粉、硫化钼等。进而还可以举出将有机物化学键合在上述列举的无机填料上而得到的填料。

    作为有机填料,可以举出全芳香族聚酰胺纤维、脂肪族聚酰胺纤维、聚酯纤维、纤维素纤维等纤维;液晶聚酯、聚酰胺等微分散体等。进而,可以举出将植物分解处理成纤维状或粉末状形成的物质。

    另外,作为对树脂的强化有效的填料,可以举出碳纤维。作为碳纤维,可以使用目前公知的各种碳纤维。具体而言可以举出聚丙烯腈类、人造纤维类、沥青类、聚乙烯醇类、再生纤维素、由中间相沥青制备得到的沥青类等碳纤维。

    碳纤维的纤维直径优选为3~30μm,更优选为4~10μm。纤维直径如果过小,则纤维易破损,因此有时强化纤维束的生产率降低。另外,连续地制备颗粒(pellet)时,必须将多根纤维捆在一起,需要连接纤维束的繁琐步骤,生产率降低,故不优选。另外,在颗粒长度确定的情况下,如果纤维直径过大,则有时纤维的纵横比降低,无法充分地发挥补强效果,故不优选。纵横比优选为5~6000。如果纵横比过小,则强度有可能降低;如果纵横比过大,则成型性有可能降低。碳纤维的纵横比,可以由平均纤维直径和平均纤维长根据平均纤维长/平均纤维直径求出。

    作为长碳纤维的原料,可以使用连续状纤维束。通常其平均纤维直径为3~30μm,丝束根数为500~24,000根。优选平均纤维直径为4~10μm,丝束根数为6,000~15,000根。

    除此之外,作为碳纤维,还可以使用短切纤维(chopped strand)。上述短切纤维的长度通常为1~20mm,纤维的直径为3~30μm左右、优选为4~10μm。

    构成本发明的组合物的碳纤维的纤维长通常为0.05~200mm,优选为0.2~50mm,较优选为4~20mm。

    平均纵横比(纤维长/纤维直径)通常为5~6000,优选为30~3000,较优选为100~2000。

    碳纤维彼此为基本相同的长度,优选以4~20mm、特别优选以2~200mm的长度平行排列。

    碳纤维的表面优选通过氧化蚀刻或被覆等进行表面处理。作为氧化蚀刻处理,可以举出空气氧化处理、氧处理、用氧化性气体进行的处理、用臭氧进行的处理、电晕处理、火焰处理、(大气压)等离子处理、氧化性液体(硝酸、次氯酸碱金属盐的水溶液、重铬酸钾-硫酸、高锰酸钾-硫酸)处理等。作为被覆碳纤维的物质,可以举出碳、碳化硅、二氧化硅、硅、等离子体单体(plasma monomer)、二茂铁、三氯化铁等。

    本发明的填料(G)也可以使用2种以上填料。

    填料强化树脂组合物(H)

    本发明的填料强化树脂组合物(H)是含有填料强化树脂用助剂(C)或填料强化树脂用助剂组合物(E)、聚丙烯类树脂(F)、填料(G)的组合物。具体而言可以通过熔融混炼而得到,但不限于上述方法。

    以下给出进行熔融混炼情况下的例子。将填料强化树脂用助剂(C)或填料强化树脂用助剂组合物(E)、聚丙烯类树脂(F)、填料(G)同时或依次装入例如亨舍尔混合机、V型混合机、滚动混合机、螺条式混合机等中进行混炼后,用单螺杆挤出机、多螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机等进行熔融混炼,由此得到填料强化树脂组合物(H)。其中,如果使用多螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机等混炼性能优异的装置,则可以得到各成分更均匀地进行分散·反应的聚合物组合物,故优选。

    还可以采用下述任一种方法:将填料强化树脂用助剂(C)或填料强化树脂用助剂组合物(E)、聚丙烯类树脂(F)、填料(G)预先混合后,从进料斗进行供给的方法;将一部分成分从进料斗进行供给、从设置在进料斗部附近至挤出机前端之间的任意部分的供给口供给其他成分的方法。

    关于熔融混炼上述各成分时的温度,可以在混合的各成分的熔点中的最高熔点以上使之反应,但具体而言通常在150~300℃的范围内,优选在200~280℃的范围内进行熔融混炼。

    作为其他方法,例如可以举出以下方法,但不限定于此。

    1)可以将规定量的马来酸化聚丙烯(以下也将聚丙烯称作PP)和聚碳化二亚胺与PP和填料进行干混、混炼。(如出光公开专利:2005-213478所述的同时添加法)

    2)可以预先用聚碳化二亚胺对填料进行含浸处理,或对填料表面进行涂布处理后,将其与PP及马来酸化PP进行混炼。(作为含浸处理或对表面进行涂布处理的方法,已知有将熔融后的聚碳化二亚胺被覆在填料表面,或将填料浸入聚碳化二亚胺溶液中对填料表面进行涂布等。)

    3)与上述相同,可以预先用碳二亚胺改性PP(本发明的助剂本身)对填料进行含浸处理,或对填料表面进行涂布处理后,将其与PP进行混炼。(作为含浸处理或对表面进行涂布处理的方法,已知有将熔融后的碳二亚胺改性PP被覆在填料表面,或将填料浸入用良溶剂(例如:二甲苯)溶解的碳二亚胺改性PP溶液中,对填料表面进行涂布等。)

    4)可以预先制备PP和碳二亚胺改性PP(本发明的助剂本身)的组合物,使上述熔融树脂被覆在填料上,形成填料强化树脂。

    本发明的填料强化树脂组合物(H)是含有下述各成分的组合物,所述成分包括:填料强化树脂用助剂(C)或填料强化树脂用助剂组合物(E)通常为0.01~50重量份、优选为0.05~30重量份、更优选为0.1~20重量份,聚丙烯类树脂(F)通常为20~99重量份、优选为30~95重量份、更优选为50~90重量份,填料(G)通常为1~80重量份、优选为5~70重量份、更优选为10~50重量份(其中,使(F)与(G)总计为100重量份)。

    本发明的填料强化树脂组合物(H)中,具有与碳二亚胺反应的基团的化合物(a)的含量通常为0.00001~4.0重量%,优选为0.00005~3.0重量%,更优选为0.0001~2.0重量%。在上述情况下,相对于填料强化树脂组合物(H)100克,碳二亚胺基的含量通常为0.0001~80mmol,优选为0.0005~60mmol,更优选为0.001~40mmol。

    另外,本发明的填料强化树脂组合物(H)中的树脂组成中,具有与碳二亚胺反应的基团的化合物(a)的含量通常为0.00001~7.0重量%,优选为0.00005~5.0重量%,更优选为0.0001~3.0重量%。在上述情况下,相对于填料强化树脂组合物(H)中的树脂组成100克,碳二亚胺基的含量通常为0.0001~140mmol,优选为0.0005~100mmol,更优选为0.001~60mmol。需要说明的是,填料强化树脂组合物(H)中的树脂组成可以通过使树脂组成成分溶解、分离来进行回收。

    上述方法中得到的填料强化树脂组合物(H),填料非常良好地分散在聚烯烃类树脂中,且聚烯烃类树脂与填料之间的界面的粘合性优异,耐冲击性、刚度、耐热性等机械物性平衡优异。

    例如,填料强化树脂组合物(H)中的填料(G)为碳纤维时,如果其比例低于1重量份,则无法得到由碳纤维产生的树脂的强化效果;如果其比例超过80重量份,则有时损失韧性。

    另外,填料强化树脂组合物(H)中的填料(G)为碳纤维时,可以得到具有与碳纤维强化工程塑料同等的强度、且能够实现轻质化的复合材料,并且具有成型时的流动性良好、适于产品的薄壁化等优点。

    本发明的填料强化树脂组合物(H)可以含有2种以上填料强化树脂用助剂(C)或填料强化树脂用助剂组合物(E),也可以含有2种以上聚丙烯类树脂(F),进而还可以含有2种以上填料(G)。

    另外,在不妨碍本发明目的的范围内,也可以在本发明的填料强化树脂组合物(H)中添加公知的软化剂、增粘剂(tackifier)、防老剂、加工助剂、粘合剂(adhesive)、耐热稳定剂、耐气候稳定剂、抗静电剂、着色剂、润滑剂、阻燃剂、防起雾剂等。

    成型品(I)

    成型品(I)是通过将填料强化树脂组合物(H)直接成型、或者将其与稀释材料干混进行成型而得到的。成型方法可以采用所有公知的方法。具体而言可以通过注塑成型、吹塑成型、压模、延压成型(calendarmolding)、挤压成型、冲压模成型等进行制备。采用挤压成型,可以成型片材或膜(未拉伸)、管(pipe)、内胎(tube)、电线等。特别优选注塑成型法、压模法。

    拉伸膜也可以由上述挤出片材或挤出膜(未拉伸)通过例如拉幅法(纵横拉伸、横纵拉伸)、同时双轴拉伸法、单轴拉伸法进行制备。

    长丝例如可以通过将熔融的组合物由喷丝头挤出来进行制备。

    注塑成型体可以利用目前公知的注塑成型装置,采用公知的条件,将组合物注塑成型成各种形状进行制备。

    吹塑成型体可以利用目前公知的吹塑成型装置,采用公知的条件,进行制备。

    作为压模成型体,可以举出模具冲压成型体。

    成型后残留的填料优选在制备填料强化树脂组合物(H)及成型品(I)的过程中保持其形状。例如为碳纤维时,如果成型后的重均纤维长度通常为0.01mm以上、优选为0.1mm以上、较优选为1mm以上,则能够得到刚度、耐冲击性、耐久性等提高的效果。

    由上述方法得到的成型体可以用于从家庭用品到工业用品的广泛用途。作为由上述方法得到的成型体,可以举出电气部件、电子部件、汽车用部件、机械装置部件、食品容器、膜、片材、纤维等,更具体而言例如可以举出打印机、个人计算机、文字处理机、键盘、PDA(个人数字助理)、电话机、传真机、复印机、ECR(电子收银机)、电子计算器、电子笔记本、电子辞典、卡片、夹具、文具等商业·OA机器;洗衣机、电冰箱、吸尘器、微波炉、照明设备、游戏机、熨斗、被炉等家用电器;TV、VTR、摄像机、盒式收录机、磁带录音机、微型光盘、CD唱机、扬声器、液晶显示器等AV设备;连接器、继电器、电容器、开关、印刷电路板、线圈骨架、半导体封装材料、电线、电缆、变压器、偏转磁轭、配电盘、时钟等电气·电子部件及通信设备等。

    另外,可以举出座位(填塞物、外层材料等)、皮带、屋顶覆盖物、活动式车顶、扶手、门边装饰(door trim)、后行李箱(rear package tray)、地毯、垫子、遮阳板、车轮盖、轮胎、床套、气囊、绝缘材料、抓手(handgrasp)、皮带拉手(hand strap)、电线被覆材料、电绝缘材料、涂料、涂布材料、顶层衬里材料、地板材料、墙角、甲板面板、盖子类、夹板、天花板、隔板、侧壁、地毯、壁纸、墙壁装饰材料、外部装饰材料、内部装饰材料、屋顶材料、隔音板、绝热板、窗户材料等汽车、车辆、船舶、航空器及建筑用材料;衣服、窗帘、床单、夹板、合成纤维板、绒毯、门垫、床单、桶、软管、容器、眼镜、包、箱子、护目镜、滑雪板、球拍、帐篷、乐器等生活·运动用品等。

    进而,可以举出洗发剂和洗涤剂等的瓶子,食用油、酱油等调味料瓶子,矿泉水和果汁等饮料用瓶子,饭盒、蒸鸡蛋羹用碗等耐热食品用容器,盘子、筷子等餐具类,其他各种食品容器、和包装膜、包装袋等。

    实施例

    以下给出实施例及比较例更具体地说明本发明,本发明只要不脱离其宗旨即可,并不限于这些实施例。

    (各种测定方法)

    在本实施例等中,按照以下方法进行测定。

    [熔体流动速率(MFR)]

    根据ASTM D1238,在2.16kg负荷下、在190℃或230℃下进行测定。

    [数均分子量(Mn)]

    数均分子量(Mn)通过凝胶渗透色谱法(GPC)进行测定。使用Waters公司制凝胶浸透色谱仪Alliance GPC-2000型,如下所述进行测定。分离柱使用两根TSKgel GMH6-HT及两根TSKgel GMH6-HTL,柱尺寸均为直径7.5mm、长度300mm,使柱温为140℃,作为流动相使用邻二氯苯(和光纯药工业),作为抗氧化剂使用0.025重量%BHT(武田药品),使之以1.0ml/分钟移动,试样浓度为15mg/10ml,试样注入量为500微升,使用差示折光计作为检测器。分子量为Mw<1000及Mw>4×106的标准聚苯乙烯使用东曹社制标准聚苯乙烯,1000≤Mw≤4×106的标准聚苯乙烯使用Pressure Chemical公司制标准聚苯乙烯。在马来酸酐改性聚丙烯中,通过聚丙烯换算算出。

    [碳二亚胺基的含量]

    碳二亚胺基的含量如下求出:将试样在250℃下、经3分钟制作成热压片材后,使用红外分光光度计(日本分光制、FT-IR 410型)采用透射法测定红外吸收谱。测定条件如下:分解能为2cm4,累计次数为32次。

    [密度(D)]

    密度(D)通过用密度梯度管测定所得的成型品的切片得到。

    [悬壁梁冲击强度(IZOD)]

    按照ASTM D256,使用厚度为1/8英寸的注塑成型试验片(带有加工缺口及切割缺口)在23℃氛围下进行测定。

    [弯曲强度(FS)、弯曲模量(FM)]

    使用长度2.5英寸、宽度1/2英寸、厚度1/8英寸的注塑成型试验片,在间距48mm、压缩速度5mm/分钟、23℃的氛围下进行3点弯曲试验,进行测定。

    [热变形温度(HDT)]

    按照ASTM D648,使用厚度1/8英寸的注塑成型试验片,在负荷9.6kg/cm2的条件下进行测定。

    (使用的聚烯烃)

    实施例及比较例中使用的聚烯烃如下所示。需要说明的是,只要没有特别限定均使用市售品。

    PP1:聚丙烯(无规PP)

    (商品名为F327、Prime Polymer公司制、MFR(230℃)7g/10分钟)

    PP2:聚丙烯(均聚PP)

    (商品名为J106G、Prime Polymer公司制、MFR(230℃)15g/10分钟)

    E/GMA:乙烯·甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物

    (商品名为Bond Fast E、住友化学社制、MFR(190℃)3g/10分钟、甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为12重量%)

    (使用的碳纤维)

    实施例及比较例中使用的碳纤维如下所示。需要说明的是,只要没有特别限定均使用东邦Tenax公司制的PAN类短切纤维(纤维长6mm、纤维直径6μm)。

    CF1:商品名HTA-C6-S

    CF2:商品名HTA-C6-NR

    CF3:商品名HTA-C6-UH

    (实施例1)

    <具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂的制备>

    将1重量份马来酸酐(和光纯药社制。以下简称MAH)、0.25重量份2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔-3(日本油脂社制、商品名为Perhexyne 25B)与100重量份PP1(Prime Polymer公司制、F327)混合,使用双螺杆混炼机(日本制钢所制、TEX-30、L/D=40、使用真空排气口),在气缸温度为220℃、螺杆转速为200rpm、排出量为80g/分钟的条件下进行挤出,得到马来酸改性聚丙烯(以下简称MAH-PP1)。将得到的MAH-PP1溶解在二甲苯中,接下来将得到的二甲苯溶液注入丙酮中,由此使MAH-PP1再次沉淀而进行精制,利用IR测定马来酸酐的接枝量,结果为0.7重量%。利用GPC测定数均分子量(Mn),结果Mn为28,000。

    另外,对于MAH-PP1,Mn/{(100-M)×f/M}的值为2.0。

    (式中,

    f:马来酸酐的分子量98(g/mol)

    M:马来酸酐的含量0.7(wt%)

    Mn:MAH-PP1的数均分子量28,000。)

    <填料强化树脂用助剂的制备>

    将100重量份上述制备得到的MAH-PP1、8.8重量份含有碳二亚胺基的化合物(日清纺社制、商品名Carbodilite HMV-8CA、碳二亚胺基当量278、数均分子量2500)进行混合,使用双螺杆混炼机(日本制钢所制、TEX-30、L/D=40、使用真空排气口),在气缸温度250℃、螺杆转速200rpm、挤出量80g/分钟的条件下进行挤出,得到填料强化树脂用助剂(以下简称CDI-PP1)。得到的CDI-PP1的MFR(230℃、2.16kg负荷)为130g/10分钟。需要说明的是,根据IR分析,由马来酸峰消失可知反应率为100%,碳二亚胺基的含量为27mmol/100g。

    <填料强化树脂组合物的制备>

    将0.5重量份上述制备得到的CDI-PP1、80重量份PP2(PrimePolymer社制、J106G)、20重量份CF1混合,使用双螺杆混炼机(Technovel公司制、KZW-15、L/D=30)在气缸温度230℃、螺杆转速200rpm、排出量30g/分钟的条件下进行挤出,得到填料强化树脂组合物。用于制备填料强化树脂组合物的配合处方示于表1。

    <将填料强化树脂组合物成型而形成的成型品的制造>

    使用注塑成型机(日精树脂工业株式会社制、PS20E5ASE)在气缸温度230℃、模温度40℃的条件下将上述制备的填料强化树脂组合物进行注塑成型,测定成型品的IZOD、FS、FM、HDT。上述测定结果示于表1。

    (实施例2~3)

    除将实施例1中CDI-PP1变更为1重量份或5重量份之外,与实施例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表1。

    (实施例4~6)

    除将实施例1~3中碳纤维变更为CF2之外,与实施例1~3同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表1。

    (实施例7)

    除将实施例1中CDI-PP1变更为1重量份、碳纤维变更为CF3之外,与实施例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表1。

    (实施例8)

    除将实施例1中CDI-PP1变更为2重量份、PP2变更为90重量份、CF1变更为10重量份之外,与实施例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表2。

    (实施例9)

    除将实施例8中CDI-PP1变更为5重量份之外,与实施例8同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表2。

    (实施例10)

    除将实施例8中PP2变更为70重量份、CF1变更为30重量份之外,与实施例8同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表2。

    (实施例11)

    除将实施例10中CDI-PP1变更为5重量份之外,与实施例10同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表2。

    (实施例12)

    除将实施例10中CDI-PP1变更为10重量份之外,与实施例10同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表2。

    (比较例1)

    在实施例1中除变为不添加填料强化树脂用助剂之外,与实施例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表3。

    (比较例2)

    除将实施例1中填料强化树脂用助剂从0.5重量份CDI-PP1变更为1重量份MAH-PP1之外,与实施例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表3。

    (比较例3)

    除将实施例1中填料强化树脂用助剂从0.5重量份CDI-PP1变更为1重量份E/GMA之外,与实施例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表3。

    (比较例4)

    在实施例1的马来酸改性聚丙烯的制备中,混合0.5重量份MAH、0.3重量份Perhexyne 25B,使双螺杆混炼机的气缸温度为230℃,除此之外,与实施例1同样地得到马来酸改性聚丙烯。利用IR测定上述马来酸改性聚丙烯的马来酸酐的接枝量,结果为0.3重量%。混合100重量份上述马来酸改性聚丙烯、6.2重量份4、9-二噁-1、12-十二烷二胺,使双螺杆混炼机的气缸温度为230℃,得到含有氨基的聚丙烯(以下简称DA-PP)。

    除将实施例1中作为填料强化树脂用助剂的DA-PP变更为1重量份之外,与实施例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表3。

    (比较例5~8)

    除将比较例1~4中碳纤维变更为CF2之外,与比较例1~4同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表3。

    (比较例9)

    除将比较例1中碳纤维变更为CF3之外,与比较例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表4。

    (比较例10)

    除将比较例3中碳纤维变更为CF3之外,与比较例3同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表4。

    (比较例11)

    除将比较例4中碳纤维变更为CF3之外,与比较例4同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表4。

    (比较例12)

    在实施例1的马来酸改性聚丙烯的制备中,混合0.05重量份MAH与0.02重量份Perhexyne 25B,使双螺杆混炼机的气缸温度为260℃,除此之外,与实施例1同样地得到马来酸改性聚丙烯(以下简称MAH-PP2)。利用IR测定得到的MAH-PP2的马来酸酐的接枝量,结果为0.03重量%。利用GPC测定数均分子量(Mn),结果Mn为29,000。

    另外,对于MAH-PP2,Mn/{(100-M)×f/M}的值为0.09。

    (式中,

    f:马来酸酐的分子量98(g/mol)

    M:马来酸酐的含量0.03(wt%)

    Mn:MAH-PP2的数均分子量29,000。)

    与实施例1同样地混合100重量份上述制备得到的MAH-PP2、0.25重量份含有碳二亚胺基的化合物,使用双螺杆混炼机进行挤出,得到填料强化树脂用助剂(以下简称CDI-PP2)。得到得CDI-PP2的碳二亚胺基的含量为0.09mmol/100g。

    除将实施例1中作为填料强化树脂用助剂的CDI-PP2变更为1重量份之外,与实施例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表4。

    (比较例13)

    在实施例1中的马来酸改性聚丙烯的制备中,混合100重量份PP2、30重量份MAH与5重量份过氧化二枯基(dicumyl peroxide)(日本油脂社制、商品名Percumyl D),在甲苯溶液中进行反应5小时,除此之外,与实施例1同样地得到马来酸改性聚丙烯(以下简称MAH-PP3)。利用IR测定所得的MAH-PP3的马来酸酐的接枝量,结果为5.0重量%。利用GPC测定数均分子量(Mn),结果Mn为18,000。

    另外,对于MAH-PP3,Mn/{(100-M)×f/M}的值为10。

    (式中,

    f:马来酸酐的分子量98(g/mol)

    M:马来酸酐的含量5.0(wt%)

    Mn:MAH-PP2的数均分子量18,000。)

    与实施例1同样地混合100重量份上述制备的MAH-PP3与150重量份含有碳二亚胺基的化合物,使用双螺杆混炼机进行挤出,得到填料强化树脂用助剂(以下简称CDI-PP3)。挤出的树脂的状态为,伴有轻微的凝胶化。得到的CDI-PP3的碳二亚胺基的含量为220mmol/100g。

    除将实施例1中作为填料强化树脂用助剂的CDI-PP3变更为1重量份之外,与实施例1同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表4。

    (比较例14)

    在实施例8中除不使用CDI-PP1作为填料强化树脂用助剂之外,与实施例8同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表4。

    (比较例15)

    在实施例10中除不使用CDI-PP1作为填料强化树脂用助剂之外,与实施例10同样地制备填料强化树脂组合物,进行注塑成型及成型品的物性测定。上述测定结果示于表4。

    由表1的结果可知,使用CDI-PP1作为填料强化树脂用助剂时与未添加CDI-PP1时相比,IZOD、FS、FM、HDT均提高。

    并且可知,相对于添加了MAH-PP1、E/GMA及DA-PP的比较例,在添加了CDI-PP1的实施例中由于与碳纤维的表面官能团反应,碳纤维与聚丙烯之间形成牢固的键,所以IZOD、FS、FM、HDT均提高。

    关于CDI-PP2,已知作为其原料的MAH-PP2的Mn/{(100-M)×f/M}的值为0.09,较低,相应于被接枝的MAH的含量制备的CDI-PP2的碳二亚胺基的含量为0.09mmol/100g,较低,IZOD、FS、FM、HDT均未能提高。

    关于CDI-PP3,已知作为其原料的MAH-PP3的Mn/{(100-M)×f/M}的值为10,较高,为了尽可能地抑制凝胶化,调整含有碳二亚胺基的化合物进行制备,但仍然伴有轻微的凝胶化等制备困难。可知使用如上所述得到的CDI-PP3时,IZOD、FS、FM、HDT均未能提高。

    产业上的可利用性

    根据本发明,具有与碳二亚胺基反应的基团的聚烯烃类树脂(A)与含有碳二亚胺基的化合物(B)反应得到的改性聚烯烃,作为填料强化树脂用助剂是有用的,可以提高填料强化树脂组合物中的填料的补强性和分散性。

    另外,将上述填料强化树脂组合物成型时,可以得到耐冲击性和弯曲强度等机械物性优异的成型品。

    本发明的成型品的用途没有特别限定,但特别优选用于需要刚度、耐冲击性、耐久性等的用途,例如汽车部件、建材相关部件、电动工具部件。

    关 键  词:
    填料 强化 树脂 助剂 聚丙烯 组合 及其 成型
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