(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアリーレンスルフィド（ａ）１５〜５０重量％、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下である低融点合金（ｂ）５〜４０重量％、炭酸マグネシウムを主成分とするマグネサイトであって、炭酸マグネシウム含有率が９８〜９９．９９９重量％である高純度マグネサイト粉末（ｃ）１５〜６０重量％、融点４００℃以上の金属粉末、六方晶構造を有する鱗片状窒化ホウ素粉末、炭素繊維及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種以上の熱伝導性フィラー（ｄ）５〜５０重量％、並びにカルナバワックス（ｅ）０．０５〜５重量％からなることを特徴とするポリアリーレンスルフィド組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性、寸法安定性、耐熱性、金型離型性、および溶融流動性に優れ、溶融時のガス発生量が少なく（以下、低ガス性という。）、かつ熱伝導性の異方性と熱膨張性の小さいポリアリーレンスルフィド組成物に関するものである。さらに詳しくは、電気・電子部品或いは自動車電装部品などの電気部品用途に特に有用なポリアリーレンスルフィド組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリアリーレンスルフィドは、耐熱性、耐薬品性、成形性等に優れた特性を示す樹脂であり、その優れた特性を生かし、電気・電子機器部材、自動車機器部材およびＯＡ機器部材等に幅広く使用されている。
【０００３】
しかしながら、ポリアリーレンスルフィドは熱伝導性が低いことから、例えば発熱を伴うような電子部品を封止すると、発生する熱を効率よく拡散することができず、熱膨張による寸法変化、熱による変形、或いはガス発生など、不具合を生じることがあった。
【０００４】
ポリアリーレンスルフィドの熱伝導性を改良する試みについては、これまでにもいくつかの検討がなされ、例えば（ａ）ポリフェニレンスルフィド、（ｂ）平均粒径が５μｍ以下のアルミナ粉末、及び（ｃ）繊維状強化材を配合する樹脂組成物が提案されている（例えば特許文献１参照。）。また、（ａ）ポリアリーレンスルフィド、（ｂ）特定の引張弾性率を有する炭素繊維、及び（ｃ）黒鉛、金属粉、アルミナ、マグネシア、チタニア、ドロマイト、窒化ホウ素、窒化アルミニウムから選択される１種以上のフィラーを配合する樹脂組成物が提案されている（例えば特許文献２参照。）。また、（ａ）マトリックス樹脂、（ｂ）マトリックス樹脂に分散された熱伝導性フィラー、及び（ｃ）融点５００℃以下の低融点合金からなる樹脂組成物が提案されている（例えば特許文献３参照。）。また、（ａ）ポリフェニレンスルフィドとポリフェニレンエーテルとからなる樹脂、（ｂ）特定の熱伝導率を有する炭素繊維、及び（ｃ）黒鉛を配合する樹脂組成物が提案されている（例えば特許文献４参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭０４−０３３９５８号公報
【特許文献２】特開２００２−１２９０１５号公報
【特許文献３】ＷＯ２００３−０２９３５２号公報
【特許文献４】特開２００４−１３７４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１〜４に提案された方法においては、組成物の熱伝導性が低く、また、熱伝導性に異方性を有しており、更には、組成物の熱膨張が大きく、充分な寸法安定性が得られなかった。またこれらの提案方法において充分に高い熱伝導性を得るためには、高いフィラー含有量が必須となり、このため組成物の機械的強度の低下が著しく、金型離型性や成型品外観の悪化をきたすものであった。即ちこれらの提案方法はおしなべて、高い熱伝導性と高い機械的強度、良好な金型離型性、成型品外観とを同時に得ることは難しかった。
【０００７】
そこで、本発明は、熱伝導性、寸法安定性、耐熱性、金型離型性、低ガス性および溶融流動性に優れ、かつ熱伝導性の異方性と熱膨張性の小さいポリアリーレンスルフィド組成物を提供することを目的とし、さらに詳しくは、電気・電子部品又は自動車電装部品などの電気部品用途に特に有用なポリアリーレンスルフィド組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリアリーレンスルフィドに、特定の液相線温度と固相線温度を併せ持つ低融点合金、特定の高純度マグネサイト粉末、特定の種類の熱伝導性フィラーを１種類以上、及びカルナバワックスよりなるポリアリーレンスルフィド組成物とすることで、異方性が小さくしかも高い熱伝導性を有すると共に、熱膨張性が小さく、また金型離型性に優れる組成物となりうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、ポリアリーレンスルフィド（ａ）、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下である低融点合金（ｂ）、炭酸マグネシウムを主成分とするマグネサイトであって、炭酸マグネシウム含有率が９８〜９９．９９９重量％である高純度マグネサイト粉末（ｃ）、融点４００℃以上の金属粉末、六方晶構造を有する鱗片状窒化ホウ素粉末、炭素繊維及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種以上の熱伝導性フィラー（ｄ）、並びにカルナバワックス（ｅ）からなることを特徴とするポリアリーレンスルフィド組成物に関するものである。
【００１０】
以下、本発明に関し詳細に説明する。
【００１１】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物は、ポリアリーレンスルフィド（ａ）１５〜５０重量％、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下である低融点合金（ｂ）５〜４０重量％、炭酸マグネシウムを主成分とするマグネサイトであって、炭酸マグネシウム含有率が９８〜９９．９９９重量％である高純度マグネサイト粉末（ｃ）１５〜６０重量％、融点４００℃以上の金属粉末、六方晶構造を有する鱗片状窒化ホウ素粉末、炭素繊維及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種以上の熱伝導性フィラー（ｄ）５〜５０重量％、並びにカルナバワックス（ｅ）０．０５〜５重量％からなるものである。
【００１２】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物を構成するポリアリーレンスルフィド（ａ）としては、ポリアリーレンスルフィドと称される範疇に属するものであれば如何なるものを用いてもよく、その中でも、得られるポリアリーレンスルフィド組成物が機械的強度、成型加工性に優れたものとなることから、測定温度３１５℃、荷重１０ｋｇの条件下、直径１ｍｍ、長さ２ｍｍのダイスを用いて、高化式フローテスターで測定した溶融粘度が５０〜３０００ポイズのポリアリーレンスルフィドが好ましく、特に６０〜１５００ポイズであるものが好ましい。
【００１３】
また、該ポリアリーレンスルフィド（ａ）としては、その構成単位として下記の一般式（１）で示されるｐ−フェニレンスルフィド単位を７０モル％以上、特に９０モル％以上含有しているものが好ましい。
【００１４】
【化１】
0004810963.tif 000002
そして、他の構成成分としては、例えば、下式の一般式（２）に示されるｍ−フェニレンスルフィド単位、
【００１５】
【化２】
0004810963.tif 000003
一般式（３）に示されるｏ−フェニレンスルフィド単位、
【００１６】
【化３】
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一般式（４）に示されるフェニレンスルフィドスルホン単位、
【００１７】
【化４】
0004810963.tif 000005
一般式（５）に示されるフェニレンスルフィドケトン単位、
【００１８】
【化５】
0004810963.tif 000006
一般式（６）に示されるフェニレンスルフィドエーテル単位、
【００１９】
【化６】
0004810963.tif 000007
一般式（７）に示されるジフェニレンスルフィド単位、
【００２０】
【化７】
0004810963.tif 000008
一般式（８）に示される置換基含有フェニレンスルフィド単位、
【００２１】
【化８】
0004810963.tif 000009
（ここで、ＲはＯＨ、ＮＨ２、ＣＯＯＨ、ＣＨ３を示し、ｎは１又は２を示す。）
一般式（９）に示される分岐構造含有フェニレンスルフィド単位、
【００２２】
【化９】
0004810963.tif 000010
等を含有していてもよく、中でもポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）が好ましい。
【００２３】
該ポリアリーレンスルフィド（ａ）の製造方法としては、特に限定はなく、例えば一般的に知られている重合溶媒中で、アルカリ金属硫化物とジハロ芳香族化合物とを反応する方法により製造することが可能であり、アルカリ金属硫化物としては、例えば硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウム及びそれらの混合物が挙げられ、これらは水和物の形で使用しても差し支えない。これらアルカリ金属硫化物は、水硫化アルカリ金属とアルカリ金属塩基とを反応させることによって得られるが、ジハロ芳香族化合物の重合系内への添加に先立ってその場で調整されても、また系外で調整されたものを用いても差し支えない。また、ジハロ芳香族化合物としては、ｐ−ジクロロベンゼン、ｐ−ジブロモベンゼン、ｐ−ジヨードベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジブロモベンゼン、ｍ−ジヨードベンゼン、１−クロロ−４−ブロモベンゼン、４、４’−ジクロロジフェニルスルフォン、４，４’−ジクロロジフェニルエーテル、４、４’−ジクロロベンゾフェノン、４、４’−ジクロロジフェニル等が挙げられる。また、アルカリ金属硫化物及びジハロ芳香族化合物の仕込み比は、アルカリ金属硫化物／ジハロ芳香族化合物（モル比）＝１．００／０．９０〜１．１０の範囲とすることが好ましい。
【００２４】
重合溶媒としては、極性溶媒が好ましく、特に非プロトン性で高温でのアルカリに対して安定な有機アミドが好ましい溶媒である。該有機アミドとしては、例えばＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、Ｎ−メチル−ε−カプロラクタム、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、テトラメチル尿素及びその混合物、等が挙げられる。また、該重合溶媒は、重合によって生成するポリマーに対し１５０〜３５００重量％で用いることが好ましく、特に２５０〜１５００重量％となる範囲で使用することが好ましい。重合は２００〜３００℃、特に２２０〜２８０℃にて０．５〜３０時間、特に１〜１５時間攪拌下にて行うことが好ましい。
【００２５】
さらに、該ポリアリーレンスルフィド（ａ）は、直鎖状のものであっても、酸素存在下高温で処理し、架橋したものであっても、トリハロ以上のポリハロ化合物を少量添加して若干の架橋または分岐構造を導入したものであっても、窒素等の非酸化性の不活性ガス中で加熱処理を施したものであってもかまわないし、さらにこれらの構造の混合物であってもかまわない。
【００２６】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物を構成するポリアリーレンスルフィド（ａ）の配合量は、特に機械的強度、成形性、熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから１５〜５０重量％であることが好ましい。
【００２７】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物を構成する低融点合金は、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下という２つの条件を同時に満足する低融点合金（ｂ）（以下、低融点合金（ｂ）と記す。）であり、該条件を満足する限りにおいて特に制限されるものでない。該低融点合金（ｂ）としては、例えば液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＳｎ−Ｃｕ合金、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＳｎ−Ａｌ合金、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＳｎ−Ｚｎ合金、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＳｎ−Ａｇ合金、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＳｎ−Ｍｇ合金、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＳｎ−Ｓｂ合金、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＬｉ−Ａｌ合金、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＬｉ−Ｚｎ合金、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ合金、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下のＳｎ−Ｃｕ−Ａｇ合金等が挙げられる。
【００２８】
ここで、一般的な合金において、液相線温度とは該温度を超える温度では、合金が全部液相で存在する温度であり、固相線温度とは該温度より低い温度では、合金が全部固相で存在する温度を示す。そして、固相線温度以上液相線温度以下の温度条件下における合金は、液相と固相とが共存する状態で存在する。本発明のポリアリーレンスルフィド組成物においては、本発明の目的の１つである高い熱伝導性を達成するために該低融点合金（ｂ）が、この液相と固相が共存する状態となる温度領域で組成物化されることが必要となり、該条件を達成するための要件が液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下の要件である。ここで、液相線温度が３００℃未満である場合、又は、固相線温度が２５０℃を越える場合、一般的なポリアリーレンスルフィド組成物の溶融混練又は成形加工条件において液相と固相とが共存する状態として存在することが困難となり、高い熱伝導性を達成することができない。一方、固相線温度が１５０℃未満である場合、一般的なポリアリーレンスルフィド組成物を成形加工する際の条件である保形温度において完全に固相化することが困難となり、成形加工性に問題が発生する可能性がある。
【００２９】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物を構成する低融点合金（ｂ）の配合量は、特に機械的強度、成形性、熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから５〜４０重量％であることが好ましい。
【００３０】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物を構成するマグネサイトは、炭酸マグネシウムを主成分とするマグネサイトであって、炭酸マグネシウム含有率が９８〜９９．９９９重量％である高純度マグネサイト粉末（ｃ）（以下、高純度マグネサイト粉末（ｃ）と記す。）であり、該条件を満たすものであれば如何なる制限を受けることなく用いることが可能である。該条件を満足する高純度マグネサイト粉末（ｃ）としては、合成品と天産品とがあり、これらの何れを用いても良く、（商品名）合成マグネサイトＭＳＨＰ（神島化学工業（株）製）等を好ましい例として挙げることができる。ここで、炭酸マグネシウム含有率が９８〜９９．９９９重量％の範囲を外れるマグネサイト粉末を用いポリアリーレンスルフィド組成物とした場合、たとえ低融点合金（ｂ）、並びに融点４００℃以上の金属粉末、六方晶構造を有する鱗片状窒化ホウ素粉末、炭素繊維及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種以上の熱伝導性フィラー（ｄ）と組み合わせて配合しても、高い熱伝導性を有するポリアリーレンスルフィド組成物を得ることはできない。また高純度マグネサイト粉末（ｃ）としては、特に熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから、レーザー回折散乱法により測定した平均粒子径（Ｄ５０）が、１μｍ以上であるものが好ましく、特に１０μｍ以上であるものが好ましい。
【００３１】
該高純度マグネサイト粉末（ｃ）は、必要に応じてシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤でさらに表面処理されたものであってもよく、シラン系カップリング剤としては、例えばビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられ、チタネート系カップリング剤としては、例えばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート等が挙げられ、アルミネート系カップリング剤としては、例えばアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等が挙げられる。
【００３２】
また、本発明のポリアリーレンスルフィド組成物を構成する高純度マグネサイト粉末（ｃ）の配合量は、特に機械的強度、成形性、熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから１５〜６０重量％であることが好ましい。
【００３３】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物を構成する熱伝導性フィラーは、融点４００℃以上の金属粉末、六方晶構造を有する鱗片状窒化ホウ素粉末、炭素繊維及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種以上の熱伝導性フィラー（ｄ）（以下、熱導電性フィラー（ｄ）と記す。）である。
該熱伝導性フィラー（ｄ）として選択される金属粉末は、融点が４００℃以上である金属粉末であれば如何なる金属粉末を用いることも可能であり、複数種の金属粉末の混合物でも、複数種の金属の合金の粉末でも差し支えない。その中でも低融点合金（ｂ）とのなじみが良好となり特に熱伝導性に優れるポリアリーレンスルフィド組成物となることから、金属粉末としては、低融点合金（ｂ）を構成する金属成分の中で最も融点の低い成分の金属を除く他の成分の金属の粉末、該金属の粉末とそれを除く金属の１種以上の金属の粉末との混合物粉末、又は該金属とそれを除く金属の１種以上の金属との合金の粉末を用いるのが好ましく、その中でも特に低融点合金（ｂ）としてＳｎ−Ｃｕ合金又はＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ合金を用いた場合、金属粉末としはＣｕ粉末、Ｃｕ粉末とそれを除く金属の１種以上の金属の粉末との混合物粉末、Ｃｕとそれを除く金属の１種以上の金属との合金の粉末を用いることが好ましく、低融点合金（ｂ）としてＳｎ−Ｚｎ合金を用いた場合、金属粉末としてはＺｎ粉末、Ｚｎ粉末とそれを除く金属の１種以上の金属の粉末との混合物粉末、Ｚｎとそれを除く金属の１種以上の金属との合金の粉末を用いることが好ましい。
【００３４】
ここで、融点が４００℃未満の金属粉末である場合、ポリアリーレンスルフィド組成物を製造する際に、該金属粉末が溶融し易く、金属粉末の溶融により熱伝導成分が連続相を形成し難くなり熱伝導性に劣る組成物となる。
【００３５】
該金属粉末は、特に機械的特性、熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから、レーザー回折散乱法により測定した平均粒子径（Ｄ５０）が、０．０５〜１００μｍであるものが好ましく、特に０．１〜５０μｍであるものが好ましい。
【００３６】
また、該金属粉末の形状に特に限定はなく、例えば樹枝状粉、片状粉、角状粉、球状粉、粒状粉、針状粉、不規則状粉、海綿状粉等が挙げられる。また、これら形状の混合物であっても良い。該金属粉末の製造方法として、例えば電解法、機械的粉砕法、アトマイズ法、熱処理法、化学的製法等が挙げられ、これらの製法に限定されるものではない。
【００３７】
該熱伝導性フィラー（ｄ）として選択される鱗片状窒化ホウ素粉末は、六方晶構造を有するものであり、該条件を満たすものであれば如何なるものを用いることも可能であり、該鱗片状窒化ホウ素粉末としては、例えば粗製窒化ホウ素粉末をアルカリ金属又はアルカリ土類金属のホウ酸塩の存在下、窒素雰囲気中、２０００℃×３〜７時間加熱処理して、窒化ホウ素結晶を十分に発達させ、粉砕後、必要に応じて硝酸等の強酸によって精製することにより製造することができ、この様にして得られた窒化ホウ素粉末は、通常、鱗片状を有するものである。そして、該鱗片状窒化ホウ素粉末としては、本発明のポリアリーレンスルフィド組成物中における分散性に優れ、機械的特性の優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから、レーザー回折散乱法により測定した平均粒子径（Ｄ５０）が、３〜３０μｍであるものが好ましい。また、該鱗片状窒化ホウ素粉末は、高結晶性を示し、特に熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物とすることが可能となることから、粉末Ｘ線回折法で求められる、（１０２）回折線の積分強度値［Ｉ（１０２）］に対する、（１００）回折線及び（１０１）回折線の積分強度値の和［Ｉ（１００）＋（１０１）］の比で示されるＧ．Ｉ値（Ｇ．Ｉ＝［Ｉ（１００）＋（１０１）］／［Ｉ（１０２）］）が０．８〜１０の範囲となるものであることが好ましい。
【００３８】
該熱伝導性フィラー（ｄ）として選択される炭素繊維は、特に制限を受けるものではない。炭素繊維には大別して、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、レーヨン系、ポリビニルアルコール系等があり、これら何れを用いても良く、好ましくはピッチ系炭素繊維である。該炭素繊維の熱伝導率について、何ら制限を受けるものではなく、特に熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・ｋ以上である炭素繊維が好ましい。また、該炭素繊維の形状として、例えば繊維径５〜２０μｍ、繊維長２〜８ｍｍのチョップドファイバー、繊維径５〜２０μｍ、繊維長３０〜１５０μｍのミルドファイバー等が例示でき、その中でも特に機械的強度に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることからチョップドファイバーが好ましい。
【００３９】
該熱伝導性フィラー（ｄ）として選択される黒鉛は、特に制限を受けるものではない。黒鉛には大別して、天然黒鉛と人造黒鉛があり、天然黒鉛には土状黒鉛、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛等があり、これら何れのものを用いても良い。該黒鉛の固定炭素含有量について、何ら制限を受けるものではなく、特に熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから、固定炭素含有量が９５％以上である黒鉛が好ましい。また、該黒鉛の粒子径は、何ら制限を受けるものではなく、特に熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから、一次粒子での平均粒子径が０．５〜４００μｍである黒鉛が好ましい。
【００４０】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物を構成する熱伝導性フィラー（ｄ）の配合量は、特に機械的強度、成形性、熱伝導性に優れたポリアリーレンスルフィド組成物となることから５〜５０重量％であることが好ましい。
【００４１】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物を構成するカルナバワックス（ｅ）は、該ポリアリーレンスルフィド組成物を成形品として成形加工する際の金型離型性や製品外観を改良するために配合されるものであり、該カルナバワックス（ｅ）としては、一般的な市販品を用いることができる。該カルナバワックス（ｅ）の配合量は、成形加工時に金型汚染等の問題を引き起す可能性が低く、金型離型性、成形品外観に優れるポリアリーレンスルフィド組成物となることから０．０５〜５重量％であることが好ましい。
【００４２】
さらに、本発明のポリアリーレンスルフィド組成物は、本発明の目的を逸脱しない範囲で、各種熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、例えばエポキシ樹脂、シアン酸エステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等の１種以上を混合して使用することができる。
【００４３】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物の製造方法としては、従来使用されている加熱溶融混練方法を用いることができる。例えば単軸または二軸押出機、ニーダー、ミル、ブラベンダー等による加熱溶融混練方法が挙げられ、特に混練能力に優れた二軸押出機による溶融混練方法が好ましい。また、この際の混練温度は特に限定されるものではなく、通常２８０〜４００℃の中から任意に選ぶことが出来る。また、本発明のポリアリーレンスルフィド組成物は、射出成形機、押出成形機、トランスファー成形機、圧縮成形機等を用いて任意の形状に成形することができる。
【００４４】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物は、本発明の目的を逸脱しない範囲で、繊維状、非繊維状の補強材を使用できる。繊維状補強材としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、チタン酸カリウムウィスカー、硼酸アルミニウムウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー等が挙げられる。また非繊維状の補強材としては、炭酸カルシウム、マイカ、シリカ、タルク、硫酸カルシウム、カオリン、クレー、ワラステナイト、ゼオライト、ガラスビーズ、ガラスパウダー等が挙げられる。これらの補強材は２種以上を併用することができ、必要によりシラン系、チタン系カップリング剤で表面処理をして使用することができる。特に好ましい補強材は繊維状補強材ではガラス繊維であり、非繊維状補強材では炭酸カルシウム、タルクである。
【００４５】
さらに、本発明のポリアリーレンスルフィド組成物は、本発明の目的を逸脱しない範囲で、従来公知の離型剤、滑剤、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、発泡剤、金型腐食防止剤、難燃剤、難燃助剤、染料、顔料等の着色剤、帯電防止剤等の添加剤を１種以上併用しても良い。
【００４６】
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物は、発熱性の高い半導体素子、抵抗などの封止用樹脂、あるいは高い摩擦熱が発生する部品に特に好適である他、発電機、電動機、変圧器、変流器、電圧調整器、整流器、インバーター、継電器、電力用接点、開閉器、遮断機、ナイフスイッチ、他極ロッド、電気部品キャビネット、ソケット、抵抗器、リレーケースなどの電気機器部品用途に特に適している他、センサー、ＬＥＤランプ、コネクター、小型スイッチ、コイルボビン、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント基板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、半導体、液晶、ＦＤＤキャリッジ、ＦＤＤシャーシ、ハードディスクドライブ部品（ハードディスクドライブハブ、アクチュエーター、ハードディスク基板など）、ＤＶＤ部品（光ピックアップなど）、モーターブラッシュホルダー、パラボラアンテナ、コンピューター関連部品などに代表される電子部品；ＶＴＲ部品、テレビ部品、アイロン、ヘアードライヤー、炊飯器部品、電子レンジ部品、音響部品、オーディオ・レーザーディスク（登録商標）・コンパクトディスクなどの音声機器部品、照明部品、冷蔵庫部品、エアコン部品、タイプライター部品、ワードプロセッサー部品などに代表される家庭、事務電気製品部品；オフィスコンピューター関連部品、電話器関連部品、ファクシミリ関連部品、複写機関連部品、洗浄用治具、モーター部品、ライター、タイプライターなどに代表される機械関連部品；顕微鏡、双眼鏡、カメラ、時計などに代表される光学機器、精密機械関連部品；オルタネーターターミナル、オルタネーターコネクター，ＩＣレギュレーター、ライトディヤー用ポテンシオメーターベース、排気ガスバルブなどの各種バルブ、燃料関係・排気系・吸気系各種パイプ、エアーインテークノズルスノーケル、インテークマニホールド、燃料ポンプ、エンジン冷却水ジョイント、キャブレターメインボディー、キャブレタースペーサー、排気ガスセンサー、冷却水センサー、油温センサー、ブレーキパットウェアーセンサー、スロットルポジションセンサー、クランクシャフトポジションセンサー、エアーフローメーター、ブレーキパッド摩耗センサー、エアコン用サーモスタットベース、暖房温風フローコントロールバルブ、ラジエーターモーター用ブラッシュホルダー、ウォーターポンプインペラー、タービンベイン、ワイパーモーター関係部品、デュストリビューター、スタータースイッチ、スターターリレー、トランスミッション用ワイヤーハーネス、ウィンドウォッシャーノズル、エアコンパネルスイッチ基板、燃料関係電磁気弁用コイル、ヒューズ用コネクター、ホーンターミナル、電装部品絶縁板、ステップモーターローター、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハウジング、ブレーキピストン、ソレノイドボビン、エンジンオイルフィルター、点火装置ケースなどの自動車・車両関連部品などの各種用途にも適用できる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明は、熱伝導性、寸法安定性、耐熱性、金型離型性、低ガス性及び溶融流動性に優れ、かつ熱伝導性の異方性と熱膨張性の小さいポリアリーレンスルフィド組成物を提供するものであり、該ポリアリーレンスルフィド組成物は、特に電気・電子部品又は自動車電装部品等の電気部品用途に有用なものである。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明を実施例及び比較例によって説明するが、本発明はこれらの例になんら制限されるものではない。
【００４９】
実施例及び比較例において、ポリフェニレンスルフィド（ａ）、低融点合金（ｂ）、マグネサイト粉末（ｃ）、熱伝導性フィラー（ｄ）、及びカルナバワックス（ｅ）として以下のものを用いた。
【００５０】
＜ポリフェニレンスルフィド（ａ）＞
（ａ−１）ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（以下、単にＰＰＳ（ａ−１）と記す。）：溶融粘度１１０ポイズ
（ａ−２）ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（以下、単にＰＰＳ（ａ−２）と記す。）：溶融粘度３００ポイズ
（ａ−３）ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（以下、単にＰＰＳ（ａ−３）と記す。）：溶融粘度ポイズ３５０ポイズ
＜低融点合金（ｂ）＞
（ｂ−１）低融点合金（以下、単に低融点合金（ｂ−１）と記す。）；石川金属（株）製、（商品名）エバソルＲ２５；Ｃｕ５重量％のＳｎ−Ｃｕ合金、液相線温度３５８℃、固相線温度２２７℃。
（ｂ−２）低融点合金（以下、単に低融点合金（ｂ−２）と記す。）；福田金属箔工業（株）製、（商品名）Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ａｔ−１５０；Ｃｕ４重量％、Ｎｉ２重量％のＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ合金、液相線温度４６０℃、固相線温度２２０℃。
（ｂ−３）低融点合金（以下、単に低融点合金（ｂ−３）と記す。）；石川金属（株）製、（商品名）エバソルＦ２；Ａｇ１．５重量％、Ｃｕ０．８５重量％、Ｂｉ２重量％のＳｎＡｇ−Ｃｕ−Ｂｉ合金、液相線温度２２３℃、固相線温度２１０℃。
【００５１】
＜マグネサイト粉末（ｃ）＞
（ｃ−１）高純度マグネサイト粉末（以下、単に高純度マグネサイト粉末（ｃ−１）と記す。）；神島化学工業（株）製、（商品名）合成マグネサイトＭＳＨＰ；炭酸マグネシウム含有率９９．９９重量％、平均粒子径１２μｍ。
（ｃ−２）高純度マグネサイト粉末（以下、単に高純度マグネサイト粉末（ｃ−２）と記す。）；神島化学工業（株）製、（商品名）合成マグネサイトＭＳＬ；炭酸マグネシウム含有率９９．７重量％、平均粒子径８μｍ。
（ｃ−３）マグネサイト粉末（以下、単にマグネサイト粉末（ｃ−３）と記す。）；神島化学工業（株）製、（商品名）重質炭酸マグネシウム；炭酸マグネシウム含有率８６．８重量％、平均粒子径１１μｍ。
【００５２】
＜熱伝導性フィラー（ｄ）＞
（ｄ−１）金属粉末（以下、単に金属粉末（ｄ−１）と記す。）；福田金属箔工業（株）製、（商品名）ＦＣＣ−１１５：Ｃｕ粉末、平均粒子径２０μｍ、融点１０８３℃。  
（ｄ−２）鱗片状窒化ホウ素粉末（以下、単に窒化ホウ素粉末（ｄ−２）と記す。）；電気化学工業（株）製、（商品名）デンカボロンナイトライドＳＧＰ；平均粒子径１８．０μｍ、比表面積２ｍ２／ｇ、Ｇ．Ｉ値０．９
（ｄ−３）炭素繊維（以下、単に炭素繊維（ｄ−３）と記す。）；三菱化学（株）製、（商品名）ダイアリードＫ６３７１Ｔ；熱伝導率１４０Ｗ／ｍ・ｋ、チョップドファイバー、繊維径１０μｍ、繊維長６ｍｍ。
（ｄ−４）黒鉛（以下、単に黒鉛（ｄ−４）と記す。）；昭和電工（株）製、（商品名）ＵＦＧ−３０；人造黒鉛、固定炭素含有量９９．４％。
【００５３】
＜カルナバワックス（ｅ）＞
（ｅ−１）カルナバワックス（以下、単にカルナバワックス（ｅ−１）と記す。）；日興ファインプロダクツ製、（商品名）精製カルナバ１号粉末
実施例及び比較例で用いた評価・測定方法を以下に示す。
【００５４】
〜曲げ強度の測定〜
射出成形により長さ１２７ｍｍ、幅１２．７ｍｍ、厚み３．２ｍｍの試験片を作製し、該試験片を用いて、ＡＳＴＭ  Ｄ−７９０  Ｍｅｔｈｏｄ−１（三点曲げ法）に準じ、曲げ強度を測定した。測定装置（島津製作所製、（商品名）ＡＧ−５０００Ｂ）を用い、支点間距離５０ｍｍ、測定速度１．５ｍｍ／分の試験条件で行った。
【００５５】
〜熱伝導率の測定〜
熱伝導率測定装置（アルバック社製、（商品名）ＴＣ７０００；ルビーレーザー）を用い、２３℃の条件下で、レーザーフラッシュ法にて測定した。厚み方向の熱伝導率は、一次元法により、熱容量Ｃｐと厚み方向の熱拡散率αを求め、また平面方向の熱伝導率は、二次元法により、平面方向の熱拡散率α’を求めて、次式より熱拡散率を算出した。
厚み方向の熱伝導率＝ρ×Ｃｐ×α
平面方向の熱伝導率＝ρ×Ｃｐ×α’
ここで、密度ρは、ＡＳＴＭ  Ｄ−７９２  Ａ法（水中置換法）に準じ測定した。また、測定に供する試験片は、下記の線膨張係数に用いる平板から切削加工した。さらに、熱伝導率の異方性を評価するために、熱伝導率の（厚み方向）／（平面方向）比率を算出した。該値が１００％に近いほど異方性は小さく、逆に０％に近い、又は１００％を大きく越える場合は、異方性が大きい、と判断した。
【００５６】
〜線膨張係数の測定〜
射出成形により長さ７０ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚み２ｍｍの平板を作製し、該平板より、樹脂の流動方向（ＭＤ）及び樹脂の流動方向に直角な方向（ＴＤ）に、それぞれ幅５ｍｍ、長さ１５ｍｍの短冊状板を切り出し、これを線膨張係数測定の試験片とした。次に該試験片を測定装置（アルバック社製、（商品名）ＤＬ７０００）に装着し、３０〜２００℃の範囲で、２℃／分の昇温条件のもと、線膨張係数を測定した。さらに、線膨張係数の異方性を評価するために、線膨張係数の（ＭＤ）／（ＴＤ）比率を算出し、該値が１００％に近いほど異方性は小さく、逆に０％に近い、又は１００％を大きく越える場合は、異方性が大きい、と判断した。
【００５７】
〜メルトフローレート（ＭＦＲ）の測定〜
高化式フローテスターを用い、温度３１５℃、荷重５ｋｇ、ダイ内径２．０ｍｍの条件下、１０分間で流出する組成物の重さ（ｇ単位）を測定し、メルトフローレート（以下、ＭＦＲと記す。）とした。
【００５８】
＜合成例１（ＰＰＳ（ａ−１）、ＰＰＳ（ａ−２）の合成）＞
攪拌機を装備する１５リットルオートクレーブに、Ｎａ２Ｓ・２．８Ｈ２Ｏ１８６６ｇ及びＮ−メチル−２−ピロリドン（以下、ＮＭＰと記す。）５リットルを仕込み、窒素気流下攪拌しながら徐々に２０５℃まで昇温して、４０７ｇの水を溜出させた。この系を１４０℃まで冷却した後、ｐ−ジクロロベンゼン２２８０ｇとＮＭＰ１５００ｇを添加し、窒素気流下に系を封入した。この系を２２５℃に昇温し、２２５℃にて２時間重合を行った。重合終了後、室温まで冷却し、ポリマーを遠心分離器により単離した。温水でポリマーを繰り返し洗浄し、１００℃で一昼夜乾燥し、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）を得た。
【００５９】
得られたポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ（ａ−１））の溶融粘度は１１０ポイズであった。
【００６０】
更にＰＰＳ（ａ−１）を、空気雰囲気下２３５℃で加熱硬化処理を行った。
【００６１】
得られたポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ（ａ−２））の溶融粘度は３００ポイズであった。
【００６２】
＜合成例２（ＰＰＳ（ａ−３）の合成）＞
攪拌機を装備する１５リットルチタン製オートクレーブにＮＭＰ３２３２ｇ、４７％硫化水素ナトリウム水溶液１６８２ｇ及び４８％水酸化ナトリウム水溶液１１４２ｇを仕込み、窒素気流下攪拌しながら徐々に２００℃まで昇温して、１３６０ｇの水を溜出させた。この系を１７０℃まで冷却し、ｐ−ジクロロベンゼン２１１８ｇとＮＭＰ１７８３ｇを添加し、窒素気流下に系を封入した。この系を２２５℃に昇温し、２２５℃にて１時間重合し、続けて２５０℃まで昇温し、２５０℃にて２時間重合した。更に、２５０℃で水４５１ｇを圧入し、再度２５５℃まで昇温し、２２５℃にて２時間重合を行った。重合終了後、室温まで冷却し、重合スラリーを固液分離した。ポリマーをＮＭＰ、アセトン及び水で順次洗浄し、１００℃で一昼夜乾燥し、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）を得た。
【００６３】
得られたポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ（ａ−３））は直鎖状のものであり、その溶融粘度は３５０ポイズであった。
【００６４】
実施例１
ＰＰＳ（ａ−２）１９重量％、低融点合金（ｂ−１）１０重量％、高純度マグネサイト粉末（ｃ−１）４０重量％、金属粉末（ｄ−１）３０重量％及びカルナバワックス（ｅ−１）１重量％の割合で配合して、３１０℃に加熱した二軸押出機（東芝機械製、（商品名）ＴＥＭ−３５−１０２Ｂ）のホッパーに投入し、スクリュー回転数２００ｒｐｍにて溶融混練し、ダイより流出する溶融組成物を冷却後裁断し、ペレット状のポリアリーレンスルフィド組成物を作製した。
【００６５】
該ポリアリーレンスルフィド組成物を、３１０℃に加熱した射出成形機（住友重機械工業製、（商品名）ＳＥ７５Ｓ）のホッパーに投入し、曲げ強度を測定するための試験片、及び、熱伝導率、線膨張係数を測定するための平板を、それぞれ成形した。
【００６６】
該試験片及び該平板から、曲げ強度、熱伝導率、線膨張係数を測定した。また、ポリアリーレンスルフィド組成物を高化式フローテスターに仕込みＭＦＲを測定した。これらの結果を表１に示す。
【００６７】
得られたポリアリーレンスルフィド組成物は、曲げ強度は十分に大きく、熱伝導率も高く、かつその異方性は小さかった。また、線膨張係数は小さく、かつその異方性も小さかった。さらにＭＦＲも実用上十分な値を示した。
【００６８】
実施例２〜１２
ＰＰＳ（ａ−１，２，３）、低融点合金（ｂ−１、２）、高純度マグネサイト粉末（ｃ−１、２）、金属粉末（ｄ−１）、窒化ホウ素粉末（ｄ−２）、炭素繊維（ｄ−３）、黒鉛（ｄ−４）、カルナバワックス（ｅ−１）を表１に示す配合割合とした以外は、実施例１と同様の方法（但し、炭素繊維を配合する実施例において、炭素繊維は二軸押出機のサイドフィーダーのホッパーに投入した。）により、ポリアリーレンスルフィド組成物、評価用試験片を作成し、評価した。評価結果を表１に示す。
【００６９】
得られた全てのポリアリーレンスルフィド組成物は、熱伝導率は高く、線膨張係数は小さかった。また、それぞれの異方性も小さなものであった。
【００７０】
【表１】
0004810963.tif 000011
比較例１〜７
ＰＰＳ（ａ−１，２）、低融点合金（ｂ−１、３）、高純度マグネサイト粉末（ｃ−１）、マグネサイト粉末（ｃ−３）、金属粉末（ｄ−１）、窒化ホウ素粉末（ｄ−２）、黒鉛（ｄ−４）、カルナバワックス（ｅ−１）を表２に示す配合割合とした以外は、実施例１と同様の方法により、ポリアリーレンスルフィド組成物、評価用試験片を作成し、評価した。評価結果を表２に示す。
【００７１】
比較例１により得られた熱伝導性フィラー（ｄ）を配合しない組成物、比較例２、３により得られた低融点合金（ｂ）を配合しない組成物、比較例４により得られた高純度マグネサイト粉末（ｃ）を配合しない組成物、比較例５により得られた炭酸マグネシウム含有率が９８〜９９．９９９重量％の範囲から外れるマグネサイト粉末を配合する組成物、比較例６により得られた液相線温度が３００℃未満である低融点合金を配合する組成物のそれぞれは、いずれも熱伝導率が低く、その異方性も大きかった。また、線膨張係数も大きかった。更に比較例７により得られたカルナバワックス（ｅ）を配合しない組成物は、金型離型性が悪いことから、各評価に用いる試験片及び平板が成形できず、曲げ試験、熱伝導率、及び線膨張係数が評価できなかった。
【００７２】
【表２】
0004810963.tif 000012