导电用部件、导电用部件的制造方法、电力转换装置、马达、二次电池模块及二次电池组与流程

文档序号:30775156发布日期:2022-07-16 01:51阅读:175来源:国知局
导电用部件、导电用部件的制造方法、电力转换装置、马达、二次电池模块及二次电池组与流程

1.本发明涉及导电用部件、导电用部件的制造方法、电力转换装置、马达、二次电池模块及二次电池组。


背景技术:

2.作为对电力转换装置、马达、二次电池模块、二次电池组等供给大容量电流的手段,广泛使用被称作汇流条的导电用部件。
3.例如,在专利文献1中记载了具备在树脂材料中插入金属制的连接销而成型得到的汇流条的汇流条单元。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1:日本特开2007-209101号公报


技术实现要素:

7.发明所要解决的课题
8.专利文献1中记载的汇流条是在树脂材料中插入连接销并利用注射成型来制作的,但是,对于树脂材料与连接销的接合状态并没有进行详细地研究。若树脂材料与连接销的接合不充分,则存在发生漏油、短路而损害汇流条可靠性的风险。另外,根据使用形态,有时要求充分的耐电痕性。
9.鉴于上述情况,本公开文本的一个实施方式的课题是提供气密性优异的导电用部件、导电用部件的制造方法、电力转换装置、马达、二次电池模块及二次电池组。
10.本公开文本的一个实施方式的课题是提供气密性及耐电痕性优异的导电用部件、导电用部件的制造方法、电力转换装置、马达、二次电池模块及二次电池组。
11.用于解决课题的手段
12.用于解决上述课题的手段包括以下的实施方式。
13.<1>导电用部件,其具备金属部件、和与上述金属部件的表面的至少一部分接合的树脂部件,就上述金属部件而言,通过氪吸附法测定的真实表面积(m2)除以几何表面积(m2)而得到的粗糙度指数为4.0以上。
14.<2>根据<1>所述的导电用部件,其中,上述金属部件的粗糙度指数为10.0以上。
15.<3>根据<1>或<2>所述的导电用部件,其中,上述金属部件的粗糙度指数小于10.0,上述树脂部件包含线膨胀系数为50ppm/k以下的树脂。
16.<4>根据<1>~<3>所述的导电用部件,其中,上述树脂部件包含具有芳香族基团和脂肪族基团的聚酰胺树脂。
17.<5>根据<4>所述的导电用部件,其中,上述树脂部件还包含酸改性聚烯烃。
18.<6>根据<4>或<5>所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂包含对亚苯基作为芳香族基团,包含碳原子数4~20的脂肪族基团作为脂肪族基团。
19.<7>根据<4>~<6>中任一项所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂包含2种以上的芳香族基团、或者包含2种以上的脂肪族基团。
20.<8>根据<4>~<7>中任一项所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂包含间亚苯基作为芳香族基团。
21.<9>根据<4>~<8>中任一项所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂包含碳原子数4~20的侧链亚烷基作为脂肪族基团。
22.<10>根据<4>~<9>中任一项所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂的芳香族基团的合计100摩尔%中,对亚苯基为40摩尔%~100摩尔%,间亚苯基为0摩尔%~60%。
23.<11>根据<4>~<10>中任一项所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂的脂肪族基团的合计100摩尔%中,碳原子数4~20的侧链亚烷基为0摩尔%~60摩尔%。
24.<12>根据<1>~<11>中任一项所述的导电用部件,其中,上述金属部件包含选自铜、铝、铜合金及铝合金中的至少1种金属。
25.<13>根据<1>~<12>中任一项所述的导电用部件,其中,上述金属部件至少在不与上述树脂部件接合的部分具有镀层。
26.<14>根据<1>~<13>中任一项所述的导电用部件,其中,上述金属部件在与上述树脂部件接合的部分不具有镀层。
27.<15>根据<1>~<14>中任一项所述的导电用部件,其中,上述树脂部件具有:与上述金属部件的表面的至少一部分接合的第1树脂部件;和覆盖上述金属部件与上述第1树脂部件的边界的第2树脂部件。
28.<16>导电用部件的制造方法,依次具有:
29.对金属部件的表面的至少一部分进行粗糙化处理的工序;和
30.在上述金属部件的经粗糙化处理的表面的至少一部分形成树脂部件的工序。
31.<17>导电用部件的制造方法,其依次具有:
32.对金属部件的表面的至少一部分进行粗糙化处理的工序;
33.在上述金属部件的经粗糙化处理的表面的至少一部分形成第1树脂部件的工序;和
34.形成覆盖上述金属部件与上述第1树脂部件的边界的第2树脂部件的工序。
35.<18>根据<16>或<17>所述的导电用部件的制造方法,其还具有对上述金属部件的不与上述树脂部件接合的部分的至少一部分赋予镀层的工序。
36.<19>电力转换装置,其具备<1>~<15>中任一项所述的导电用部件。
37.<20>马达,其具备<1>~<15>中任一项所述的导电用部件。
38.<21>二次电池模块,其具备<1>~<15>中任一项所述的导电用部件。
39.<22>二次电池组,其具备<1>~<15>中任一项所述的导电用部件。
40.<23>导电用部件,其具备金属部件、和与上述金属部件的表面的至少一部分接合的树脂部件,上述树脂部件包含具有芳香族基团和脂肪族基团的聚酰胺树脂。
41.<24>根据<23>所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂包含对亚苯基作为
芳香族基团,并且包含碳原子数4~20的脂肪族基团作为脂肪族基团。
42.<25>根据<23>或<24>所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂包含2种以上的芳香族基团、或者包含2种以上的脂肪族基团。
43.<26>根据<23>~<25>中任一项所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂包含间亚苯基作为芳香族基团。
44.<27>根据<23>~<26>中任一项所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂包含碳原子数4~20的侧链亚烷基作为脂肪族基团。
45.<28>根据<23>~<27>中任一项所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂的芳香族基团的合计100摩尔%中,对亚苯基为40摩尔%~100摩尔%,间亚苯基为0摩尔%~60%。
46.<29>根据<23>~<28>中任一项所述的导电用部件,其中,上述聚酰胺树脂的脂肪族基团的合计100摩尔%中,碳原子数4~20的侧链亚烷基为0摩尔%~60摩尔%。
47.<30>根据<23>~<29>中任一项所述的导电用部件,其中,所述导电用部件的依据iec60112测定的耐电痕性为200v以上。
48.<31>根据<23>~<30>中任一项所述的导电用部件,其中,所述导电用部件的依据iso19095测定的剪切接合强度为20mpa以上。
49.<32>根据<23>~<31>中任一项所述的导电用部件,其中,上述金属部件至少在不与上述树脂部件接合的部分具有镀层。
50.<33>根据<23>~<31>中任一项所述的导电用部件,其中,上述金属部件在与上述树脂部件接合的部分不具有镀层。
51.<34>根据<23>~<33>中任一项所述的导电用部件,其中,上述树脂部件具有:与上述金属部件的表面的至少一部分接合的第1树脂部件;和覆盖上述金属部件与上述第1树脂部件的边界的第2树脂部件。
52.<35>导电用部件的制造方法,其是<23>~<34>中任一项所述的导电用部件的制造方法,所述制造方法依次具有:对金属部件的表面的至少一部分进行粗糙化处理的工序;和在上述金属部件的经粗糙化处理的表面的至少一部分形成树脂部件的工序。
53.<36>导电用部件的制造方法,其是<35>所述的导电用部件的制造方法,所述制造方法依次具有:对金属部件的表面的至少一部分进行粗糙化处理的工序;在上述金属部件的经粗糙化处理的表面的至少一部分形成第1树脂部件的工序;和形成覆盖上述金属部件与上述第1树脂部件的边界的第2树脂部件的工序。
54.<37>根据<35>或<36>所述的导电用部件的制造方法,其还具有对上述金属部件的不与上述树脂部件接合的部分的至少一部分赋予镀层的工序。
55.<38>电力转换装置,其具备<23>~<34>中任一项所述的导电用部件。
56.<39>马达,其具备<23>~<34>中任一项所述的导电用部件。
57.<40>二次电池模块,其具备<23>~<34>中任一项所述的导电用部件。
58.<41>二次电池组,其具备<23>~<34>中任一项所述的导电用部件。
59.发明效果
60.根据本公开文本的一个实施方式,可提供气密性优异的导电用部件、导电用部件的制造方法、电力转换装置、马达、二次电池模块及二次电池组。
61.根据本公开文本的一个实施方式,可提供气密性及耐电痕性优异的导电用部件、导电用部件的制造方法、电力转换装置、马达、二次电池模块及二次电池组。
附图说明
62.图1是示意性表示导电用部件的构成的一例的截面图。
63.图2是图1所示的导电用部件的一部分的立体图。
具体实施方式
64.本公开文本中使用“~”所示的数值范围表示包含在“~”的前后记载的数值分别作为最小值及最大值的范围。
65.本公开文本中分阶段记载的数值范围中,某一数值范围中记载的上限值或下限值可以替换为其他阶段的记载的数值范围的上限值或下限值,另外,可以替换为实施例中示出的值。
66.在本公开文本中,对于材料中的各成分的量而言,在存在多个属于材料中的各成分的物质的情况下,只要没有特别说明,是指在材料中存在的多个物质的合计量。
67.<导电用部件(第1实施方式)>
68.本公开文本的第1实施方式涉及的导电用部件具备金属部件、和与上述金属部件的表面的至少一部分接合的树脂部件,就上述金属部件而言,通过氪吸附法测定的真实表面积(m2)除以几何表面积(m2)而得到的粗糙度指数为4.0以上。
69.上述导电用部件的粗糙度指数为4.0以上。即,在金属部件的表面形成微细的凹凸结构。而且,通过使树脂部件进入金属部件的凹凸结构中,从而显现锚固效应,得到牢固的接合。其结果使得金属部件与树脂部件的界面的气密性高,并且作为导电用部件的可靠性优异。
70.从提高金属部件与树脂部件的接合强度的观点考虑,粗糙度指数优选为10.0以上,更优选为25.0以上,进一步优选为50.0以上。
71.粗糙度指数的上限值并无特别限制,但从易于使树脂部件进入金属部件的凹凸结构中的观点考虑,可以为150.0以下,也可以为125.0以下,还可以为100.0以下。
72.本公开文本中金属部件的几何表面积是由测定对象的尺寸求出的值。例如,测定对象为长度x、宽度y、高度z的长方体时的几何表面积s以s=2xy+2yz+2zx的形式求出。
73.本公开文本中金属部件的真实表面积是通过氪吸附法算出的值。真实表面积的测定通过实施例中记载的方法来实施。
74.对于金属部件,使用几何表面积为14.33cm2的试样通过氪吸附法测定的比表面积(m2/g)乘以试样的密度(g/m3)而得到的值可以为30,000m-1
以上。
75.若试样的比表面积(m2/g)乘以密度(g/m3)而得到的值为30,000m-1
以上,则在金属部件的表面充分地形成微细的凹凸结构,得到金属部件与树脂部件的牢固的接合。其结果金属部件与树脂部件的界面的气密性高,并且作为导电用部件的可靠性优异。
76.从提高金属部件与树脂部件的接合强度的观点考虑,试样的比表面积(m2/g)乘以密度(g/m3)而得到的值优选为50,000m-1
以上,更优选为100,000m-1
以上。
77.粗糙度指数a的上限值并无特别限制,但是从易于使树脂部件进入金属部件的凹
凸结构中的观点考虑,可以设为2,000,000m-1
以下。
78.本公开文本中金属部件的比表面积(m2/g)是通过氪吸附法算出的值。比表面积的测定通过实施例中记载的方法来实施。
79.(金属部件)
80.导电用部件中所包含的金属部件只要具有导电性,则并无特别限制,可以从通常所使用的金属部件中进行选择。从导电性及散热性的观点考虑,优选包含选自铜、铝、铜合金及铝合金中的至少1种金属的金属部件。金属部件中所包含的金属可以仅为1种,也可以为2种以上。另外,可以在表面的至少一部分具有镀层。
81.金属部件的表面的至少一部分与树脂部件接合。本公开文本中所谓“接合”是指:通过将树脂部在不使用粘接剂、螺钉等的情况下与金属部的表面接合一体化来进行安装的状态。
82.使金属部件的表面的粗糙度指数为4.0以上的方法并无特别限制,可以通过已知的粗糙化方法来进行。
83.例如,可列举:如专利第4020957号中所公开那样的使用激光的方法;将金属部件的表面浸渍于naoh等无机碱或者hcl、hno3等无机酸的水溶液中的方法;如专利第4541153号中所公开那样的、利用阳极氧化对金属部件的表面进行处理的方法;如国际公开第2015-8847号中所公开那样的、利用包含酸系蚀刻剂(优选为无机酸、铁离子或铜离子)及根据需要的锰离子、氯化铝六水合物、氯化钠等的酸系蚀刻剂水溶液进行蚀刻的置换晶析法;如国际公开第2009/31632号中所公开那样的、将金属部件的表面浸渍于选自水合肼、氨及水溶性胺化合物中的1种以上水溶液中的方法(以下,有时称作nmt法);如日本特开2008-162115号公报中所公开那样的热水处理法;喷砂处理等粗糙化处理。粗糙化处理的方法可以根据金属部件的材质、所期望的比表面积的值等来灵活运用。
84.在上述方法中,从使金属部件的表面的粗糙度指数为4.0以上的观点考虑,优选基于酸系蚀刻剂的处理。
85.作为基于酸系蚀刻剂的处理,可列举例如依次实施下述工序(1)~(4)的方法。
86.(1)前处理工序
87.进行用于去除在金属部件的表面上存在的氧化膜、由氢氧化物等形成的被膜的前处理。通常,进行机械研磨、化学研磨处理。在接合侧表面存在机械油等显著污染的情况下,可以进行基于氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等碱性水溶液的处理、脱脂。
88.(2)基于含锌离子的碱水溶液的处理工序
89.将前处理后的金属部件浸渍于以质量比(moh/zn
2+
)1~100的比例包含氢氧化碱(moh)和锌离子(zn
2+
)的含锌离子的碱水溶液中,在表面形成含锌被膜。需要说明的是,上述moh的m为碱金属或碱土金属。
90.(3)基于酸系蚀刻剂的处理工序
91.在工序(2)之后,利用包含铁离子和铜离子中的至少一者与酸的酸系蚀刻剂对金属部件进行处理,使金属部件的表面上的含锌被膜溶离,并且形成微米级的微细凹凸形状。
92.(4)后处理工序
93.在上述工序(3)之后,对金属部件进行清洗。通常包括水洗及干燥操作。可以包括用于去污的超声波清洗操作。
94.从使金属部件的粗糙度指数增大的观点考虑,可以进行2次以上的粗糙化处理。例如,可以实施上述工序(1)~(4)而在金属部件的表面形成微米级的凹凸结构(基础粗糙面),然后再形成纳米级的凹凸结构(精细粗糙面)。
95.作为在金属部件的表面形成基础粗糙面后形成精细粗糙面的方法,可列举例如下述方法:使形成有基础粗糙面的金属部件与包含25℃时的标准电极电位e0大于-0.2且为0.8以下、优选大于0且为0.5以下的金属阳离子的氧化性酸性水溶液接触的方法。
96.上述氧化性酸性水溶液优选不包含上述e0为-0.2以下的金属阳离子。
97.作为25℃时的标准电极电位e0大于-0.2且为0.8以下的金属阳离子,可列举pb
2+
、sn
2+
、ag
+
、hg
2+
、cu
2+
等。其中,从金属的稀有性的观点、对应金属盐的安全性
·
毒性的观点考虑,优选为cu
2+

98.作为产生cu
2+
的化合物,可列举氢氧化铜、氧化铜、氯化铜、溴化铜、硫酸铜、硝酸铜等无机化合物,从安全性、毒性的观点、树枝状层的赋予效率的观点考虑,优选氧化铜。
99.作为氧化性酸性水溶液,可例示硝酸或在硝酸中混合了盐酸、氢氟酸、硫酸中的任一者而成的酸。进而,还可以使用以过氧乙酸、过氧甲酸为代表的过氧羧酸水溶液。在使用硝酸作为氧化性酸性水溶液、并且使用氧化铜作为产生金属阳离子的化合物的情况下,构成水溶液的硝酸浓度例如为10质量%~40质量%,优选为15质量%~38质量%,更优选为20质量%~35质量%。另外,构成水溶液的铜离子浓度例如为1质量%~15质量%,优选为2质量%~12质量%,更优选为2质量%~8质量%。
100.使形成有基础粗糙面的金属部件与氧化性酸性水溶液接触时的温度并无特别限制,但为了控制放热反应并以经济的速度完结粗糙化,采用例如常温~60℃、优选30℃~50℃的处理温度。此时的处理时间处于例如1分钟~15分钟、优选2分钟~10分钟的范围。
101.通过粗糙化处理在金属部件的表面形成的凹凸结构的状态只要满足规定的粗糙度指数,则并无特别限制。
102.凹凸结构中的凹部的平均孔径例如可以为5nm~250μm,优选为10nm~150μm,更优选为15nm~100μm。
103.另外,凹凸结构中的凹部的平均孔深度例如可以为5nm~250μm,优选为10nm~150μm,更优选为15nm~100μm。
104.若凹凸结构中的凹部的平均孔径或平均孔深度中的任一者或两者为上述数值范围内,则存在得到更牢固的接合的倾向。
105.凹凸结构中的凹部的平均孔径及平均孔深度可以通过使用电子显微镜或激光显微镜来求得。具体而言,对金属部件的表面及表面的截面进行拍摄。可以从所得到的照片中选择任意50个凹部、并由这些凹部的孔径及孔深度分别以算术平均值的形式算出凹部的平均孔径及平均孔深度。
106.对于金属部件而言,在将粗糙化处理后的比表面积设为x(m2/g)、将粗糙化处理前的比表面积设为x’(m2/g)时,由x/x’表示的比表面积比优选为4.0以上,更优选为10.0以上,进一步优选为20.0以上。
107.金属部件的尺寸并无特别限制,可以根据导电用部件的用途进行设定。例如,金属部件的截面积(在截面积不恒定的情况下,为截面积的最小值)可以为1mm2~1,000mm2的范围。
108.金属部件的截面积的形状并无特别限制,可以为四边形、圆形等。金属部件可以弯曲,也可以不弯曲。
109.金属部件可以具有镀层。镀层的效果、作用是各种各样的,可列举对金属部件的导电性的赋予、金属部件的焊接、防腐蚀性的赋予等。例如,用于赋予导电性的镀层具有抑制在金属部件的表面形成绝缘性皮膜而产生接触电阻等效果。镀层的材质并无特别限制,可以使用锡(sn)、锌(zi)、镍(ni)、铬(cr)等已知的材料。镀层的厚度并无特别限制。例如可以为10nm~2,000μm的范围。
110.在金属部件具有镀层的情况下,可以在金属部件的整个表面具有镀层,也可以在表面的一部分具有镀层。
111.从抑制接触电阻的观点考虑,金属部件优选至少在不与树脂部件接触的部分具有镀层。
112.从确保与树脂部件的接合强度的观点考虑,金属部件优选在与树脂部件接合的部分不具有镀层。
113.(树脂部件)
114.树脂部件中所包含的树脂的种类并无特别限制,可以根据导电用部件的用途等进行选择。例如,可列举:聚烯烃系树脂、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚苯乙烯系树脂、as树脂、abs树脂、聚酯系树脂、聚(甲基)丙烯酸系树脂、聚乙烯醇、聚碳酸酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚醚系树脂、聚缩醛系树脂、氟系树脂、聚砜系树脂、聚苯硫醚树脂、聚酮系树脂等热塑性树脂;
115.酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、聚氨酯系树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等热固性树脂;
116.烯烃系热塑性弹性体、苯乙烯系热塑性弹性体、聚酯系热塑性弹性体、氨基甲酸酯系热塑性弹性体、酰胺系热塑性弹性体等热塑性弹性体(tpe);以及橡胶等热固性弹性体。
117.树脂部件中所包含的树脂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
118.从对金属部件的接合强度的观点考虑,作为树脂部件中所包含的树脂,优选芳香族聚酰胺树脂、半芳香族聚酰胺树脂及聚苯硫醚树脂、聚丁烯硫醚树脂、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯树脂。
119.从兼顾接合强度和耐电痕性的观点考虑,作为树脂部件中所包含的树脂,优选半芳香族聚酰胺树脂。
120.所谓耐电痕性是指对绝缘材料的电痕的抵抗的大小,可通过依据iec60112的耐电痕试验进行评价。
121.所谓电痕是指通过在绝缘物的表面反复地微小放电而形成碳化导电路以至绝缘击穿的现象,有可能成为火灾、触电的原因。
122.从对温度变化的耐性的观点考虑,树脂部件优选包含线膨胀系数为50ppm/k以下的树脂。
123.尤其在金属部件的粗糙度指数较小(例如粗糙度指数小于10.0)的情况下,若树脂部件中所包含的树脂的线膨胀系数为50ppm/k以下,则可良好地维持对温度变化的耐性。
124.在本公开文本中,树脂的线膨胀系数利用实施例中记载的方法进行测定。
125.作为聚酰胺系树脂,可列举全脂肪族聚酰胺树脂、全芳香族聚酰胺树脂、半芳香族
聚酰胺树脂。从成型性和对金属部件的接合强度的观点考虑,优选半芳香族聚酰胺树脂。
126.在本公开文本中,全芳香族聚酰胺树脂被定义为与酰胺键连结的结构单元全部为芳香族骨架的聚酰胺树脂,全脂肪族聚酰胺树脂被定义为与酰胺键连结的结构单元全部为饱和烃骨架的聚酰胺树脂,半芳香族聚酰胺树脂被定义为除全脂肪族聚酰胺树脂和全芳香族聚酰胺树脂以外的全部聚酰胺树脂(即,具有芳香族基团和脂肪族基团两者)。
127.聚酰胺系树脂可以是由环状内酰胺的开环聚合或ω-氨基羧酸的缩聚得到的聚酰胺系树脂、和通过二胺与二羧酸的缩聚而得到的聚酰胺系树脂中的任一者。
128.作为全脂肪族聚酰胺树脂,可列举聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺66等。
129.作为半芳香族聚酰胺树脂,可列举聚对苯二甲酰己二胺(聚酰胺6t)、聚间苯二甲酰己二胺(聚酰胺6i)、聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺66/6t)、聚对苯二甲酰己二胺/聚己内酰胺共聚物(聚酰胺6t/6)、聚己二酰己二胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺66/6i)、聚间苯二甲酰己二胺/聚己内酰胺共聚物(聚酰胺6i/6)、聚十二酰胺/聚对苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺12/6t)、聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺66/6t/6i)、聚己二酰己二胺/聚己内酰胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺66/6/6i)、聚间苯二甲酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺6i/6t)、聚对苯二甲酰己二胺/聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺)共聚物(聚酰胺6t/m5t)、聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺/聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺共聚物(聚酰胺66/6t/m5t)、聚对苯二甲酰己二胺/聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺共聚物/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺6t/m5t/6i)、聚对苯二甲酰壬二胺(聚酰胺9t)、聚对苯二甲酰壬二胺/聚对苯二甲酰辛二胺共聚物(聚酰胺9t/8t)、聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺/聚间苯二甲酰2-甲基戊二胺共聚物(聚酰胺m5t/m5i)、聚己二酰间苯二甲胺(聚酰胺mxd6)等。
130.需要说明的是,括号内的简称中的数字表示碳序号,t表示对苯二甲酸单元,i表示间苯二甲酸单元。
131.聚酰胺系树脂可以单独使用1种,也可以混合或共聚2种以上来使用。
132.作为聚酰胺系树脂具有的芳香族基团,具体而言,可列举:来自苯二羧酸(对苯二甲酸、间苯二甲酸等)、萘二羧酸、联苯二羧酸等芳香族二羧酸的2价基团;以及来自二氨基苯、二氨基萘、二氨基联苯等芳香族二胺的2价基团等。
133.对于芳香族二羧酸或芳香族二胺的碳原子数而言,例如可以为碳原子数6~20(不包括羧基及取代基的碳原子数),优选为6~10。
134.作为通过环状内酰胺的开环聚合或ω-氨基羧酸的缩聚而得到的聚酰胺系树脂的脂肪族基团,具体而言,可列举:来自月桂基内酰胺、ε-己内酰胺、十一内酰胺、ω-庚内酰胺、2-吡咯烷酮等碳原子数5~20的脂肪族内酰胺的2价基团;来自6-氨基己酸、7-氨基庚酸、8-氨基辛酸、10-氨基癸酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸等ω-氨基羧酸的2价基团。
135.对于环状内酰胺或ω-氨基羧酸的碳原子数(不包括羧基的碳原子数)而言,例如可以为碳原子数3~20,优选为3~10。
136.作为通过二胺与二羧酸的缩聚而得到的聚酰胺系树脂的脂肪族基团,具体而言,可列举:来自戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、十四烷二酸、十六烷二酸、十八烷二酸、二十烷二酸等脂肪族二羧酸的2价基团;以及来自五亚甲基二胺、六
亚甲基二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十二亚甲基二胺等脂肪族二胺的2价基团。
137.对于脂肪族二羧酸或脂肪族二胺的碳原子数而言,例如可以为碳原子数3~20(不包括羧基及取代基的碳原子数),优选为3~10。
138.在本实施方式中,聚酰胺系树脂可以是通过芳香族二羧酸与脂肪族二胺的缩聚而得到的聚酰胺系树脂,也可以是通过芳香族二胺与脂肪族二羧酸的缩聚而得到的聚酰胺系树脂,但优选通过芳香族二羧酸与脂肪族二胺的缩聚而得到的聚酰胺系树脂。
139.聚酰胺系树脂具有的芳香族基团或脂肪族基团可以无取代,也可以具有取代基。作为取代基,可列举碳原子数1~6的烷基、碳原子数6~12的芳基、碳原子数7~20的芳基烷基、氯基、溴基等卤素基、碳原子数3~10的烷基甲硅烷基、磺酸基等。
140.聚酰胺树脂优选包含2种以上的芳香族基团、或者包含2种以上的脂肪族基团。这样的聚酰胺树脂的分子结构变得复杂,位阻增加,从而存在抑制结晶化、使结晶化速度下降的倾向。其结果树脂的流动性下降,树脂易于进入金属部件的表面的凹凸结构中,接合强度进一步提高。
141.聚酰胺树脂可以包含间亚苯基及支链状脂肪族基团中的至少一者。若聚酰胺树脂包含间亚苯基及支链状脂肪族基团中的至少一者,则与不包含这些基团的情况相比,分子结构的线性、刚性丧失,位阻增加,从而存在结晶化速度下降的倾向。其结果树脂的流动性下降,树脂易于进入金属部件的表面的凹凸结构中,接合强度进一步提高。
142.作为聚酰胺系树脂具有的间亚苯基,可列举来自间苯二甲酸的芳香族基团、来自1,3-二氨基苯的芳香族基团等。
143.作为聚酰胺系树脂具有的支链状脂肪族基团,可列举在亚烷基的任意部位取代有1个以上的烷基的结构(有时称作侧链亚烷基)。作为侧链亚烷基,优选总碳原子数为4~20的侧链亚烷基,更优选总碳原子数为4~12的侧链亚烷基。作为在亚烷基上进行了取代的烷基,优选碳原子数1~3的烷基,更优选甲基。
144.作为支链状脂肪族基团,具体而言,可列举2-甲基五亚甲基、2,2,4-三甲基六亚甲基、2,4,4-三甲基六亚甲基、2-甲基八亚甲基、2,4-二甲基八亚甲基等。
145.从耐热性及耐油性的观点考虑,聚酰胺系树脂优选具有对亚苯基作为芳香族基团。作为对亚苯基,可列举来自对苯二甲酸的芳香族基团、来自1,4-二氨基苯的芳香族基团等。例如,在聚酰胺系树脂中所包含的芳香族基团的合计100摩尔%中,对亚苯基优选为40摩尔%~100摩尔%,更优选为45摩尔%~90摩尔%,进一步优选为55摩尔%~80摩尔%。
146.从对金属部件的接合强度的观点考虑,在聚酰胺系树脂中所包含的芳香族基团的合计100摩尔%中,除对亚苯基以外的芳香族基团(优选间亚苯基)优选为0摩尔%~60摩尔%,更优选为10摩尔%~55摩尔%,进一步优选为20摩尔%~45摩尔%。
147.从对金属部件的接合强度的观点考虑,在聚酰胺系树脂中所包含的脂肪族基团的合计100摩尔%中,支链状脂肪族基团(优选碳原子数4~20的侧链亚烷基)优选为0摩尔%~60摩尔%,优选为10摩尔%~60摩尔%,进一步优选为15摩尔%~55摩尔%。
148.作为碳原子数4~20的侧链亚烷基,优选来自2-甲基-1,8-辛二胺及2-甲基-1,5-戊二胺中的至少一者的侧链亚烷基。
149.聚酰胺系树脂在差示扫描量热计(dsc)测定中测定的玻璃化转变温度(tg)优选为
80℃~140℃。通过使聚酰胺系树脂具有上述范围的tg,从而可以使对金属部件的接合变得牢固,并且可得到充分的耐热性。
150.聚酰胺系树脂的tg设为:在以升温速度10℃/min从30℃升温至350℃(第1升温)后以降温速度10℃/min冷却至0℃(降温)、再以升温速度10℃/min升温至350℃(第2升温)时的、相当于在第2升温时观察的拐点的温度。
151.聚酰胺系树脂利用差示扫描量热计(dsc)观测的结晶化温度(tc)优选为250℃~300℃。通过使聚酰胺系树脂在上述范围具有tc,从而可以使对金属部件的接合变得牢固,并且可得到充分的耐热性。
152.聚酰胺系树脂的tc设为相当于在以升温速度10℃/min从30℃升温至350℃(第1升温)后以降温速度10℃/min冷却至0℃(第1降温)时检测到的峰的温度。在检测到2个以上的峰的情况下,设为相当于高温侧的峰的温度。
153.从对金属部件的追随性的观点考虑,树脂部件可以具有弹性,例如可以包含弹性体。若树脂部件包含弹性体,则例如即使在将树脂部件接合于金属部件的表面的状态下进行弯曲加工等,也可维持良好的接合强度。
154.从对金属部件的追随性的观点考虑,树脂部件依据jis k7203(1982)测定的、23℃的弯曲弹性模量优选为1000mpa以下,更优选为800mpa以下,进一步优选为600mpa以下。从确保所需的强度的观点考虑,树脂部件的弯曲弹性模量优选为1mpa以上。
155.作为弹性体,可列举:烯烃系热塑性弹性体、苯乙烯系热塑性弹性体、聚酯系热塑性弹性体、氨基甲酸酯系热塑性弹性体、酰胺系热塑性弹性体等热塑性弹性体(tpe);以及橡胶。从成型性的观点考虑,优选热塑性弹性体(tpe)。
156.在本公开文本中,tpe是无需如橡胶那样进行硫化的弹性体材料,通常是指由硬质成分(硬质且刚性的成分)和软质成分(软质且柔性的成分)构成的材料。
157.在tpe中,从粘接强度、密封特性、耐酸性及接合面的气密性的观点考虑,优选氨基甲酸酯系tpe(tpu)及酰胺系tpe(有时称作tpae)中的至少一者,更优选同时包含tpu和tpae。
158.在树脂部件包含tpu及tpae的情况下,树脂部件中的tpu及tpae的合计含量例如可以为60质量%以上100质量%以下,也可以为65质量%以上95质量%以下,还可以为70质量%以上95质量%以下。
159.tpu为例如由硬链段和软链段构成的多嵌段聚合物,所述硬链段由二异氰酸酯和短链二醇(扩链剂)构成,所述软链段以数均分子量为1000~4000左右的聚合物二醇作为主体。作为二异氰酸酯,可列举例如以4,4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)为代表的芳香族异氰酸酯等。在要求耐候性的用途中,也可适当使用六亚甲基二异氰酸酯(hdi)等脂肪族异氰酸酯等。作为短链二醇,可列举例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、四乙二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,4-双羟基乙基对苯二酚、以及它们的混合物等。作为聚合物二醇,可列举例如以聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)为代表的聚醚多元醇、作为己二酸与脂肪族或芳香族二醇的缩合系的聚酯多元醇、将ε-己内酯进行开环聚合而成的聚己内酯多元醇等。
160.根据使用何种成分作为二异氰酸酯成分、短链二醇及聚合物二醇,tpu分为醚系、己二酸酯酯系、己内酯系、碳酸酯系等,任意tpu均可以使用。
161.在将本实施方式涉及的导电用部件暴露于酸性气氛下的情况下,优选使用醚系tpu或酯系tpu,更优选使用醚系tpu。
162.作为市售的tpu,可列举例如大日精化工业公司的resamine p(商标)、dic covestro polymer公司的pandex(商标)、东曹公司的miractran(商标)、dow chemical公司的pellethane(商标)、bf goodrich公司的estane(商标)、以及bayer公司的desmopan(商标)等。
163.tpae是指由具有构成结晶性且熔点高的硬链段的聚合物和构成无定形且玻璃化转变温度低的软链段的聚合物的共聚物形成的热塑性树脂材料,在构成硬链段的聚合物的主链上具有酰胺键(-conh-)。作为tpae,可列举例如在jis k6418:2007中规定的酰胺系热塑性弹性体、日本特开2004-346273号公报中记载的聚酰胺系弹性体等。
164.作为tpae,可列举例如至少聚酰胺构成结晶性且熔点高的硬链段、其他聚合物(例如聚酯或聚醚等)构成无定形且玻璃化转变温度低的软链段的材料。另外,tpae除了硬链段及软链段以外还可以使用二羧酸等扩链剂。作为形成上述硬链段的聚酰胺,可列举例如通过ω-氨基羧酸或内酰胺生成的聚酰胺。
165.作为上述ω-氨基羧酸,可列举例如6-氨基己酸、7-氨基庚酸、8-氨基辛酸、10-氨基癸酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸等碳原子数5~20的脂肪族ω-氨基羧酸等。另外,作为内酰胺,可列举例如月桂基内酰胺、ε-己内酰胺、十一内酰胺、ω-庚内酰胺、2-吡咯烷酮等碳原子数5~20的脂肪族内酰胺等。作为形成上述硬链段的聚酰胺,可优选使用将月桂基内酰胺、ε-己内酰胺或十一内酰胺开环缩聚而成的聚酰胺。
166.作为形成上述软链段的聚合物,可列举例如聚酯、聚醚,作为上述聚醚,可列举例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇、aba型三嵌段聚醚等,可以将它们单独使用或使用2种以上。另外,可以使用通过使聚醚的末端与氨等反应而得到的聚醚二胺等。
167.作为上述硬链段与上述软链段的组合,可列举上述列举的硬链段和软链段的各自的组合。其中,优选月桂基内酰胺的开环缩聚物/聚乙二醇的组合、月桂基内酰胺的开环缩聚物/聚丙二醇的组合、月桂基内酰胺的开环缩聚物/聚四亚甲基醚二醇的组合、月桂基内酰胺的开环缩聚物/aba型三嵌段聚醚的组合,特别优选月桂基内酰胺的开环缩聚物/aba型三嵌段聚醚的组合。
168.作为构成上述硬链段的聚合物(聚酰胺)的数均分子量,从熔融成型性的观点考虑,优选300~15000。另外,作为构成上述软链段的聚合物的数均分子量,从强韧性及低温柔软性的观点考虑,优选200~6000。进而,从成型性的观点考虑,上述硬链段(x)与软链段(y)质量比(x:y)优选为50:50~90:10,进一步优选为50:50~80:20。
169.上述tpae可以通过将形成上述硬链段的聚合物及形成软链段的聚合物利用已知的方法进行共聚来合成。
170.作为上述tpae,可使用例如alkema公司的pebax 33系列(例如7233、7033、6333、5533、4033、mx1205、3533、2533)、宇部兴产(株)的“ubesta xpa”系列(例如xpa9063x1、xpa9055x1、xpa9048x2、xpa9048x1、xpa9040x1、xpa9040x2等)、daicel-evonik(株)的“veatamid”系列(例如e40-s3、e47-s1、e47-s3、e55-s1、e55-s3、ex9200、e50-r2)等。
171.从对金属部件的接合强度的观点考虑、或者从使由金属部件与树脂部件的线膨胀系数差产生的应力得以松弛的观点考虑,树脂部件优选包含酸改性聚合物。
172.作为酸改性聚合物,优选使用含有源自烯烃成分和不饱和羧酸成分的骨架的酸改性聚烯烃树脂。就作为酸改性聚烯烃树脂的主成分的烯烃成分而言,优选乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二碳烯等α-烯烃,可以使用它们的混合物。其中,从密合性、耐水性等观点考虑,特别优选乙烯、丙烯、1-丁烯。
173.作为构成酸改性聚烯烃树脂的不饱和羧酸,可列举例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸(酐)、衣康酸(酐)、乌头酸(酐)、富马酸、巴豆酸、柠康酸、中康酸、烯丙基琥珀酸等。另外,作为不饱和羧酸,例如可以使用如不饱和二羧酸的半酯、半酰胺等那样在分子内具有至少1个羧基或酸酐基的化合物。其中,从引入至聚烯烃树脂中的容易性的方面考虑,优选马来酸(酐)、丙烯酸、甲基丙烯酸,更优选马来酸酐。需要说明的是,“~酸(酐)”是指“~酸或~酸酐”。即,马来酸(酐)是指马来酸或马来酸酐。
174.不饱和羧酸与烯烃成分的共聚形态并无限定,可列举无规共聚、嵌段共聚、接枝共聚等,但从聚合的容易性的方面考虑,优选接枝共聚。
175.作为酸改性聚烯烃树脂的具体例,可列举:乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物;乙烯/丙烯/马来酸(酐)共聚物、乙烯/1-丁烯/马来酸(酐)共聚物、乙烯/丙烯/1-丁烯/马来酸(酐)共聚物等乙烯/α-烯烃/马来酸(酐)共聚物;丙烯/1-丁烯/马来酸(酐)共聚物、丙烯/辛烯/马来酸(酐)共聚物等丙烯/α-烯烃/马来酸(酐)共聚物;乙烯/(甲基)丙烯酸酯/马来酸(酐)共聚物;乙烯/马来酸(酐)共聚物;丙烯/马来酸(酐)共聚物等。它们可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
176.在酸改性聚烯烃树脂中,可以根据需要包含除上述以外的其他结构单元。作为其他结构单元,可列举例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸酯类;马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯等马来酸酯类;(甲基)丙烯酸酰胺类;甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚等烷基乙烯基醚类;甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、叔碳酸乙烯基酯等乙烯酯类;将乙烯酯类用碱性化合物等进行皂化而得到的乙烯醇;丙烯酸2-羟基乙酯;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯;(甲基)丙烯腈;苯乙烯;取代苯乙烯;卤乙烯类;偏卤乙烯类;一氧化碳;二氧化硫等,也可以使用它们的混合物。在将酸改性聚烯烃树脂整体设为100质量%时,这些其他结构单元的含量优选为10质量%以下。
177.作为酸改性聚合物,还可以使用由活性阴离子聚合得到的下述通式(1)所示的(甲基)丙烯酸系嵌段共聚物。
[0178]-[a]-[b]-[a]-(1)
[0179]
(式中,[a]是甲基丙烯酸甲酯聚合物嵌段,[b]是烷基的碳原子数为0~12的(甲基)丙烯酸烷基酯聚合物嵌段)。需要说明的是,在本实施方式中,(甲基)丙烯酸是指丙烯酸或甲基丙烯酸。另外,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
[0180]
作为市售的酸改性聚合物,可列举例如dupont-mitsui polychemical公司制的作为酸改性聚烯烃树脂的nucrel(注册商标)系列、作为其离聚物树脂的himilan(注册商标)系列、kuraray公司制的作为丙烯酸系嵌段共聚物的kurarity(注册商标)系列、三菱化学公司制的作为酸改性聚烯烃树脂的modic(注册商标)系列、三井化学公司制的作为酸改性聚丙烯的admer(注册商标)系列、三井化学公司制的作为酸改性α-烯烃共聚物树脂的tafmer(注册商标)系列、日本聚乙烯公司制的作为酸改性聚乙烯树脂的rexpar(注册商标)系列、
alkema公司制的作为马来酸酐改性聚烯烃树脂的bondine(注册商标)系列等。
[0181]
树脂部件除了树脂以外还可以包含各种配合剂。作为配合剂,可列举:玻璃纤维、碳纤维、无机粉末等填充材料;热稳定剂、抗氧化剂、颜料、耐候剂、阻燃剂、增塑剂、分散剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂等。
[0182]
在树脂部件包含除树脂以外的成分的情况下,树脂在树脂部件整体中所占的比例优选为10质量%以上,更优选为20质量%以上,进一步优选为30质量%以上。
[0183]
与金属部件的表面接合的树脂部件可以为1个部件,也可以为2个部件以上的组合。例如,如图1及图2所示,可以为配置于金属部件1的主体周围的树脂部件2和以覆盖金属部件1与树脂部件2的边界的方式配置的树脂部件3的组合。
[0184]
通过设置覆盖金属部件1与树脂部件2的边界的树脂部件3,从而金属部件1与树脂部件2的气密性进一步提高,可靠性进一步提高。
[0185]
在树脂部件为2个部件以上的组合的情况下,各个部件中所包含的树脂可以相同,也可以不同。对于树脂部件3而言,从提高密封性的观点考虑,理想的是:在对树脂部件2与树脂部件3的弹性模量进行比较时,树脂部件3的弹性模量较低。例如,可以选择接合强度及根据需要的耐电痕性优异的树脂作为树脂部件2、并且选择弹性体作为树脂部件3来进行组合。
[0186]
树脂部件与金属部件的表面接合的状态例如可以通过将利用熔融等而具有流动性的状态的树脂赋予至金属部件的表面来形成。若赋予至金属部件的表面时的树脂为具有流动性的状态,则树脂进入至金属部件的表面的凹凸结构中而显现锚固效应,树脂部件与金属部件的表面牢固地接合。
[0187]
具有流动性的状态的树脂可以使用模具等而成型为所期望的形状。成型的方法并无特别限制,可以通过注射成型等已知的手法来进行。
[0188]
<导电用部件(第2实施方式)>
[0189]
就本公开文本的第2实施方式涉及的导电用部件而言,
[0190]
本发明的导电用部件具备金属部件、和与上述金属部件的表面的至少一部分接合的树脂部件,上述树脂部件包含聚酰胺树脂,所述聚酰胺树脂具有芳香族基团和脂肪族基团。
[0191]
上述导电用部件中,与金属部件接合的树脂部件包含具有芳香族基团和脂肪族基团的聚酰胺树脂(以下也称为半芳香族聚酰胺树脂)。
[0192]
在本公开文本中,全芳香族聚酰胺树脂被定义为与酰胺键连结的结构单元全部为芳香族的聚酰胺树脂,全脂肪族聚酰胺树脂被定义为与酰胺键连结的结构单元全部为饱和烃骨架的聚酰胺树脂,半芳香族聚酰胺树脂被定义为除全脂肪族聚酰胺树脂和全芳香族聚酰胺树脂以外的全部聚酰胺树脂(即,具有芳香族基团和脂肪族基团两者)。
[0193]
本公开文本的导电用部件通过使树脂部件中所包含的聚酰胺树脂具有芳香族基团,从而显示对金属部件的优异的接合强度,通过使树脂部件中所包含的聚酰胺树脂具有脂肪族基团,从而显示优异的电痕性。
[0194]
所谓耐电痕性是指对绝缘材料的电痕的抵抗的大小,可通过依据iec60112的耐电痕试验进行评价。
[0195]
所谓电痕是指通过在绝缘物的表面反复地微小放电而形成碳化导电路以至绝缘
击穿的现象,有可能成为火灾、触电的原因。
[0196]
若依据iec60112的耐电痕试验的评价为例如200v以上,则可以评价为具有作为导电用部件而言理想的耐电痕性。
[0197]
本公开文本的导电用部件中,树脂部件的依据iec60112的耐电痕试验的评价可以为200v以上,也可以为400v以上,还可以为600v以上。
[0198]
本公开文本的导电用部件的接合强度优异。例如,依据iso19095测定的剪切接合强度可以为20mpa以上,也可以为30mpa以上,还可以为40mpa以上。
[0199]
(树脂部件)
[0200]
树脂部件只要包含具有芳香族基团和脂肪族基团的聚酰胺树脂,则并无特别限制。
[0201]
从耐热性及耐油性的观点考虑,聚酰胺树脂优选包含对亚苯基作为芳香族基团,从耐电痕性的观点考虑,优选包含碳原子数4~20的脂肪族基团作为脂肪族基团。
[0202]
作为聚酰胺树脂中所包含的对亚苯基,可列举来自对苯二甲酸的芳香族基团、来自1,4-二氨基苯的芳香族基团等。
[0203]
作为聚酰胺树脂中所包含的碳原子数4~20的脂肪族基团,可列举来自碳原子数4~20的脂肪族二胺或碳原子数4~20的二羧酸的脂肪族基团等。
[0204]
作为聚酰胺树脂具有的芳香族基团,具体而言,可列举来自苯二羧酸(对苯二甲酸、间苯二甲酸等)、萘二羧酸、联苯二羧酸等芳香族二羧酸的2价基团;以及来自二氨基苯、二氨基萘、二氨基联苯等芳香族二胺的2价基团等。
[0205]
对于芳香族二羧酸或芳香族二胺的碳原子数而言,例如可以为碳原子数6~20(不包括羧基及取代基的碳原子数),优选为6~10。
[0206]
作为聚酰胺树脂具有的脂肪族基团,具体而言,可列举:来自戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、十四烷二酸、十六烷二酸、十八烷二酸、二十烷二酸等脂肪族二羧酸的2价基团;以及来自五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十二亚甲基二胺等脂肪族二胺的2价基团。
[0207]
对于脂肪族二羧酸或脂肪族二胺的碳原子数而言,例如可以为碳原子数3~20(不包括羧基及取代基的碳原子数),优选为3~10。
[0208]
在本实施方式中,聚酰胺树脂可以是通过芳香族二羧酸与脂肪族二胺的缩聚而得到的聚酰胺树脂,也可以是通过芳香族二胺与脂肪族二羧酸的缩聚而得到的聚酰胺树脂,但优选通过芳香族二羧酸与脂肪族二胺的缩聚而得到的聚酰胺树脂。
[0209]
聚酰胺树脂具有的芳香族基团或脂肪族基团可以无取代,也可以具有取代基。作为取代基,可列举碳原子数1~6的烷基、碳原子数6~12的芳基、碳原子数7~20的芳基烷基、氯基、溴基等卤素基、碳原子数3~10的烷基甲硅烷基、磺酸基等。
[0210]
聚酰胺树脂优选包含2种以上的芳香族基团、或者包含2种以上的脂肪族基团。这样的聚酰胺树脂的分子结构变得复杂,位阻增加,从而存在抑制结晶化、使结晶化速度下降的倾向。其结果使得树脂的流动性提高,树脂易于进入金属部件的表面的凹凸结构中,接合强度进一步提高。
[0211]
聚酰胺树脂可以包含间亚苯基及支链状脂肪族基团中的至少一者。若聚酰胺树脂
包含间亚苯基及支链状脂肪族基团中的至少一者,则与不包含这些基团的情况相比,分子结构的线性、刚性丧失,位阻增加,从而存在结晶化速度下降的倾向。其结果使得树脂的流动性提高,树脂易于进入金属部件的表面的凹凸结构中,接合强度进一步提高。
[0212]
作为聚酰胺树脂具有的间亚苯基,可列举来自间苯二甲酸的芳香族基团、来自1,3-二氨基苯的芳香族基团等。
[0213]
作为聚酰胺树脂具有的支链状脂肪族基团,可列举在亚烷基的任意部位取代有1个以上的烷基的结构(有时称作侧链亚烷基)。作为侧链亚烷基,优选总碳原子数为4~20的侧链亚烷基,更优选总碳原子数为4~12的侧链亚烷基。作为在亚烷基上进行了取代的烷基,优选碳原子数1~3的烷基,更优选甲基。
[0214]
作为支链状脂肪族基团,具体而言,可列举2-甲基五亚甲基、2,2,4-三甲基六亚甲基、2,4,4-三甲基六亚甲基、2-甲基八亚甲基、2,4-二甲基八亚甲基等。
[0215]
从耐热性及耐油性的观点考虑,在聚酰胺系树脂中所包含的芳香族基团的合计100摩尔%中,对亚苯基优选为40摩尔%~100摩尔%,更优选为45摩尔%~90摩尔%,进一步优选为55摩尔%~80摩尔%。
[0216]
从对金属部件的接合强度的观点考虑,在聚酰胺系树脂中所包含的芳香族基团的合计100摩尔%中,除对亚苯基以外的芳香族基团(优选间亚苯基)优选为0摩尔%~60摩尔%,更优选为10摩尔%~55摩尔%,进一步优选为20摩尔%~45摩尔%。
[0217]
从对金属部件的接合强度的观点考虑,在聚酰胺系树脂中所包含的脂肪族基团的合计100摩尔%中,支链状脂肪族基团(优选碳原子数4~20的侧链亚烷基)优选为0摩尔%~60摩尔%,优选为10摩尔%~60摩尔%,进一步优选为15摩尔%~55摩尔%。
[0218]
作为碳原子数4~20的侧链亚烷基,优选来自2-甲基-1,8-辛二胺及2-甲基-1,5-戊二胺中的至少一者的侧链亚烷基。
[0219]
作为具有芳香族基团和脂肪族基团的聚酰胺树脂,可列举聚对苯二甲酰己二胺(聚酰胺6t)、聚间苯二甲酰己二胺(聚酰胺6i)、聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺66/6t)、聚对苯二甲酰己二胺/聚己内酰胺共聚物(聚酰胺6t/6)、聚己二酰己二胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺66/6i)、聚间苯二甲酰己二胺/聚己内酰胺共聚物(聚酰胺6i/6)、聚十二酰胺/聚对苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺12/6t)、聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺66/6t/6i)、聚己二酰己二胺/聚己内酰胺/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺66/6/6i)、聚间苯二甲酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺6i/6t)、聚对苯二甲酰己二胺/聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺共聚物(聚酰胺6t/m5t)、聚对苯二甲酰壬二胺(聚酰胺9t)、聚对苯二甲酰壬二胺/聚对苯二甲酰辛二胺共聚物(聚酰胺9t/8t)、聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺/聚间苯二甲酰2-甲基戊二胺共聚物(聚酰胺m5t/m5i)、聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰己二胺/聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺共聚物(聚酰胺66/6t/m5t)、聚对苯二甲酰己二胺/聚对苯二甲酰2-甲基戊二胺共聚物/聚间苯二甲酰己二胺共聚物(聚酰胺6t/m5t/6i)、聚己二酰间苯二甲胺(聚酰胺mxd6)等。
[0220]
需要说明的是,括号内的简称中的数字表示碳序号,t表示对苯二甲酸单元,i表示间苯二甲酸单元。
[0221]
聚酰胺系树脂可以单独使用1种,也可以混合或共聚2种以上来使用。
[0222]
聚酰胺树脂在差示扫描量热计(dsc)测定中测定的玻璃化转变温度(tg)优选为80
℃~140℃。通过使聚酰胺系树脂在上述范围具有tg,从而可以使对金属部件的接合变得牢固,并且可得到充分的耐热性。
[0223]
聚酰胺树脂的tg设为:在以升温速度10℃/min从30℃升温至350℃(第1升温)后以降温速度10℃/min冷却至0℃(降温)、再以升温速度10℃/min升温至350℃(第2升温)时的、相当于在第2升温时观察的拐点的温度。
[0224]
聚酰胺树脂利用差示扫描量热计(dsc)观测的结晶化温度(tc)优选为250℃~300℃。通过使聚酰胺树脂在上述范围具有tc,从而可以使对金属部件的接合变得牢固,并且可得到充分的耐热性。
[0225]
聚酰胺树脂的tc设为相当于在以升温速度10℃/min从30℃升温至350℃(第1升温)后以降温速度10℃/min冷却至0℃(第1降温)时检测到的峰的温度。在检测到2个以上的峰的情况下,设为相当于高温侧的峰的温度。
[0226]
树脂部件除了树脂以外还可以包含各种配合剂。作为配合剂,可列举:玻璃纤维、碳纤维、无机粉末等填充材料;热稳定剂、抗氧化剂、颜料、耐候剂、阻燃剂、增塑剂、分散剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂等。
[0227]
在树脂部件包含除树脂以外的成分的情况下,树脂在树脂部件整体中所占的比例优选为10质量%以上,更优选为20质量%以上,进一步优选为30质量%以上。
[0228]
(金属部件)
[0229]
导电用部件中所包含的金属部件只要具有导电性,则并无特别限制,可以从通常所使用的金属部件中进行选择。例如可以为作为第一个实施方式的导电用部件中所包含的金属部件而例示的金属部件。
[0230]
金属部件可以满足第一个实施方式的导电用部件中所包含的金属部件的要件,也可以不满足第一个实施方式的导电用部件中所包含的金属部件的要件。
[0231]
与金属部件的表面接合的树脂部件可以为1个部件,也可以为2个部件以上的组合。例如,如图1及图2所示,可以为配置于金属部件1的主体周围的树脂部件2和以覆盖金属部件1与树脂部件2的边界的方式配置的树脂部件3的组合。
[0232]
通过设置覆盖金属部件1与树脂部件2的边界的树脂部件3,从而金属部件1与树脂部件2的气密性进一步提高,可靠性进一步提高。
[0233]
在树脂部件为2个部件以上的组合的情况下,各个部件中所包含的树脂可以相同,也可以不同。对于树脂部件3而言,从提高密封性的观点考虑,理想的是:在对树脂部件1与树脂部件3的弹性模量进行比较时,树脂部件3的弹性模量较低。例如,可以使用上述的聚酰胺树脂作为树脂部件2,并且使用弹性体作为树脂部件3。
[0234]
作为弹性体,可列举:烯烃系热塑性弹性体、苯乙烯系热塑性弹性体、聚酯系热塑性弹性体、氨基甲酸酯系热塑性弹性体、酰胺系热塑性弹性体等热塑性弹性体(tpe);以及橡胶。
[0235]
从成型性的观点考虑,优选热塑性弹性体(tpe),从与聚酰胺树脂的亲和性的观点考虑,更优选氨基甲酸酯系热塑性弹性体或酰胺系热塑性弹性体。
[0236]
<导电用部件的用途>
[0237]
本公开文本的导电用部件可列举例如汇流条、端子、连接器等,可应用于各种用途中。具体而言,可以使用于例如逆变器、转换器(converter)等电力转换装置、马达、e-axles
等机电一体型马达、包含二次电池的二次电池模块、二次电池组等。
[0238]
<导电用部件的制造方法a>
[0239]
本公开文本的导电用部件的制造方法a依次具有:对金属部件的表面的至少一部分进行粗糙化处理的工序;和在金属部件的经粗糙化处理的表面的至少一部分形成树脂部件的工序。
[0240]
<导电用部件的制造方法b>
[0241]
本公开文本的导电用部件的制造方法b依次具有:对金属部件的表面的至少一部分进行粗糙化处理的工序;在金属部件的经粗糙化处理的表面的至少一部分形成第1树脂部件的工序;和形成覆盖上述金属部件与上述第1树脂部件的边界的第2树脂部件的工序。
[0242]
以下,也将导电用部件的制造方法a和导电用部件的制造方法b统称为“导电用部件的制造方法”。
[0243]
在通常的导电用部件的制造方法中,在金属部件的整面形成镀层后用树脂部件覆盖所需的部位。接着,为了确保金属部件与树脂部件的边界的气密性,仅对想要确保气密的区域用固化型密封材进行密封(灌封工序)。
[0244]
与此相对,在本发明的方法中,在金属部件的表面的经粗糙化处理的部分形成树脂部件。由此,可充分地确保金属部件与树脂部件的边界广范围内的气密性。因此,能够有效地抑制漏油、短路的发生。或者,还能省略用于确保气密性的灌封工序。
[0245]
上述方法可以还具有对金属部件的不与上述树脂部件接合的部分的至少一部分赋予镀层的工序。
[0246]
通过对金属部件的不与树脂部件接合的部分赋予镀层,从而能够防止金属部件的腐蚀、维持稳定的电特性。需要说明的是,由于在金属部件与树脂部件接合的状态下具有高气密性,因此即使在该状态下进行镀敷处理,镀敷液也不会进入金属部件与树脂部件的界面,不会对接合状态造成不良影响。
[0247]
另外,在金属部件的不与树脂部件接合的部分需要焊接的情况下,也可以赋予用于使其焊接的镀层。
[0248]
这样,与在金属部件的整面形成镀层的情况相比,通过仅对所需的部分赋予镀层,从而可以节约镀敷材料。
[0249]
在上述方法中,金属部件的表面中与树脂部件接合的部分优选在不设置具有如上述那样的防腐蚀性等效果的镀层的情况下进行粗糙化处理。
[0250]
虽然也取决于镀敷处理的条件和所接合的树脂的种类,但通常的镀层存在表面凹凸少、与树脂的接合性差的倾向。另外,例如,对于被称为多孔镀敷的提高了与金属的接合性的镀敷处理等而言,考虑到树脂不会充分进入通过镀敷处理而形成的微孔中的情况,存在发生接合强度的长期可靠性下降、气密性下降的风险。在该情况下,通过在将金属部件和树脂部件接合后仅对所需的部分进行镀敷处理,从而可以解决这些问题。
[0251]
对金属部件的表面的至少一部分进行粗糙化处理的方法可以从上述的粗糙化处理的方法中进行选择。
[0252]
对金属部件的表面的经粗糙化处理的部分赋予树脂材料的方法以及将树脂材料固化而形成树脂部件的方法并无特别限制。可列举例如注射成型法、传递成型法、压缩成型法、反应注射成型法、吹塑成型法、热成型法、加压成型法等。其中,优选注射成型法。
[0253]
在金属部件的不与树脂部件接触的部分形成镀层的工序例如可以通过将金属部件和树脂部件接合而成的物体浸渍于镀敷液而进行的湿式法(电解镀、化学镀等)、不浸渍于镀敷液而进行的干式法(真空蒸镀、离子镀、溅射等)等的已知的方法来进行。
[0254]
本发明的方法可以是制造上述的本发明的导电用部件的方法。
[0255]
即,对金属部件的表面的至少一部分进行粗糙化处理的工序可以以使粗糙化处理后的比表面积为0.05m2/g以上的方式进行。
[0256]
<电力转换装置、马达、二次电池模块及二次电池组>
[0257]
本发明的电力转换装置、马达及二次电池模块及二次电池组分别具备上述的本发明的导电用部件。因此,导电用部件不易发生漏油、短路,可靠性优异。
[0258]
实施例
[0259]
以下,参照实施例对本发明涉及的实施方式进行详细地说明。需要说明的是,本发明并不受到这些实施例的记载的任何限定。
[0260]
<实施例1-1>
[0261]
将jis h3100:2012中所规定的合金编号c1100的铜合金板(厚度:0.03cm)切割成长度2cm、宽度3.5cm,制作比表面积测定用试样。
[0262]
该试样的几何表面积为14.33cm2,密度为8.96g/cm3,体积为0.21cm3,质量为1.8816g。
[0263]
另外,作为接合强度评价用的试样,将jis h3100:2012中所规定的合金编号c1100的铜合金板(厚度2mm)切割成长度45mm、宽度18mm,制作接合强度评价用试样。
[0264]
(表面粗糙化工序)
[0265]
对脱脂后的试样,依次实施在mec株式会社制的amalpha a-10201h中的浸渍、水洗、在a-10201p中的浸渍。之后立即将试样在a-10201m中浸渍4分钟。接着,依次进行了水洗、碱清洗(5质量%naoh、20秒浸渍)、水洗、中和处理(5质量%h2so4,20秒浸渍)、水洗、防锈处理(a-10290、1分钟)及水洗。
[0266]
(比表面积的测定)
[0267]
对进行表面粗糙化处理之前(脱脂后)的试样和进行表面粗糙化处理之后的试样的比表面积进行了测定,结果分别为0.001062m2/g、0.004443m2/g。
[0268]
将试样进行真空加热脱气(100℃),然后使用belsorp-max(microtracbel株式会社制),用在液氮温度下(77k)的氪气体吸附法测定吸附等温线,利用bet法求出比表面积。
[0269]
将进行粗糙化处理后的接合强度评价用试样设置在安装于日本制钢所制的注射成型机j55-ad中的小型哑铃金属嵌件模具内。接着,在模具内,在模具温度150℃将聚苯硫醚(pps,东曹株式会社,susteel sgx120)进行注射成型,制作在铜合金板上形成有树脂的层的试验片。此时的金属部件与树脂部件的接合界面的面积为10mm
×
50mm。
[0270]
<实施例1-2>
[0271]
除了将树脂变更为聚苯硫醚(pps,东曹株式会社,susteel bgx545)以外,与实施例1-1同样地制作试验片。
[0272]
<实施例1-3>
[0273]
将树脂变更为聚酰胺组合物1(pa1,基础树脂:6t/6i,含有3质量%的酸改性聚烯烃),将模具温度变更为170℃,除此以外,与实施例1-1同样地制作试验片。
[0274]
(聚酰胺组合物1的制备方法)
[0275]
将1,6-二氨基己烷2800g(24.1摩尔)、对苯二甲酸2774g(16.7摩尔)、间苯二甲酸1196g(7.2摩尔)、苯甲酸36.6g(0.30摩尔)、次磷酸钠一水合物5.7g及蒸馏水545g放入内容量13.6l的高压釜中,进行了氮置换。从190℃开始搅拌,经3小时使内部温度升温至250℃。此时,使高压釜的内压升压至3.03mpa。在该状态下继续反应1小时后,从设置在高压釜下部的喷嘴放出空气,抽出低缩合物。然后,冷却至室温后,将低缩合物用粉碎机粉碎至1.5mm以下的粒径,使其在110℃干燥24小时。接着,将该低缩合物放入板式固相聚合装置,进行氮置换后,经约1小时30分钟使其升温至180℃。然后,反应1小时30分钟,使其降温至室温。然后,利用螺杆径30mm、l/d=36的双螺杆挤出机,以筒设定温度330℃、螺杆转速200rpm、6kg/h的树脂供给速度进行熔体聚合,制备成聚酰胺(a)。所得到的聚酰胺(a)的熔点tm为330℃。
[0276]
将对苯二甲酸1390g(8.4摩尔)、1,6-二氨基己烷2800g(24.1摩尔)、间苯二甲酸2581g(15.5摩尔)、苯甲酸36.6g(0.30摩尔)、次磷酸钠一水合物5.7g及蒸馏水545g放入内容量13.6l的高压釜中,进行了氮置换。从190℃开始搅拌,经3小时使内部温度升温至250℃。此时,使高压釜的内压升压至3.02mpa。在该状态下继续反应1小时后,从设置在高压釜下部的喷嘴放出空气,抽出低缩合物。然后,将低缩合物冷却至室温,用粉碎机粉碎至1.5mm以下的粒径。然后,使其在110℃干燥24小时。所得到的低缩合物的水分量为3000ppm,特性粘度[η]为0.14dl/g。接着,利用螺杆径30mm、l/d=36的双螺杆挤出机,以筒设定温度330℃、螺杆转速200rpm、6kg/h的树脂供给速度使该低缩合物进行熔体聚合,制备聚酰胺树脂(b)。未观测到所得聚酰胺树脂(b)的熔点tm。
[0277]
用转鼓混合机将聚酰胺(a)49.6质量%、与聚酰胺(b)12.4质量%、用下述的方法合成的酸改性聚烯烃3质量%、作为无机填料的玻璃纤维(日本电气硝子公司制,ecs03t-251h)35质量%混合,再用双螺杆挤出机((株)日本制钢所制、tex30α)在料筒温度(聚酰胺(a)的熔点(tm)+15℃)将混合物熔融混炼。然后,将混炼物挤出为线料状,使其在水槽中冷却。然后,用造粒机拉取线料,进行切割,由此得到颗粒状的聚酰胺组合物1。
[0278]
(酸改性聚烯烃的合成方法)
[0279]
在充分进行了氮置换的玻璃制烧瓶中放入双(1,3-二甲基环戊二烯基)二氯化锆0.63mg,再添加甲基铝氧烷的甲苯溶液(al;0.13毫摩尔/升)1.57ml及甲苯2.43ml,由此得到催化剂溶液。接着,向充分进行了氮置换的内容积2升的不锈钢制高压釜中导入己烷912ml及1-丁烯320ml,使体系内的温度升温至80℃。接着,将三异丁基铝0.9毫摩尔及上述制备的催化剂溶液2.0ml(以zr计为0.0005毫摩尔)用乙烯压入体系内,引发聚合反应。通过连续地供给乙烯而使总压保持在8.0kg/cm
2-g,在80℃进行30分钟聚合。将少量的乙醇导入体系中,使聚合停止后,对未反应的乙烯进行吹扫。通过将所得的溶液投入大量过剩的甲醇中,从而使白色固体析出。通过过滤来回收该白色固体,在减压下干燥一夜,得到白色固体(乙烯
·
1-丁烯共聚物)。
[0280]
在所得的乙烯
·
1-丁烯共聚物100质量份中混合马来酸酐0.5质量份和过氧化物(perhexyne 25b,日本油脂公司制,商标)0.04质量份。将所得的混合物用设定为230℃的单螺杆挤出机进行熔融接枝改性,由此得到酸改性聚烯烃。
[0281]
<实施例1-4>
[0282]
将树脂变更为聚酰胺组合物2(pa2,基础树脂:6t/m5t,含有1质量%的酸改性聚烯
烃),并且将模具温度变更为170℃,除此以外,与实施例1-1同样地制作试验片。
[0283]
(聚酰胺组合物2的制备方法)
[0284]
将1,6-二氨基己烷1312g(11.1摩尔)、2-甲基-1,5-二氨基戊烷1312g(11.1摩尔)、对苯二甲酸3655g(22.0摩尔)、苯甲酸34.2g(0.28摩尔)、作为催化剂的次磷酸钠一水合物5.5g及离子交换水640ml投入1升的反应器中,进行氮置换后,使其在250℃、35kg/cm2的条件下反应1小时。1,6-二氨基己烷与2-甲基-1,5-二氨基戊烷的摩尔比设为50:50。经过1小时后,将在该反应器内生成的反应产物抽出至与该反应器连结且将压力设定得低至约10kg/cm2的接收器中,得到聚酰胺前体。
[0285]
接着,将该聚酰胺前体进行干燥,使用双螺杆挤出机在料筒设定温度330℃使其熔体聚合,得到聚酰胺树脂(c)。所得的聚酰胺树脂(c)的熔点tm为300℃。
[0286]
用转鼓混合机将聚酰胺(c)57.6质量%与聚酰胺(b)6.4质量%、酸改性聚烯烃1质量%、作为无机填料的玻璃纤维(日本电气硝子公司制,ecs03t-251h)35质量%混合,再用双螺杆挤出机((株)日本制钢所制、tex30α)在料筒温度(聚酰胺(a)的熔点(tm)+15℃)将混合物熔融混炼。然后,将混炼物挤出为线料状,使其在水槽中冷却。然后,用造粒机拉取线料,进行切割,由此得到颗粒状的聚酰胺组合物2。
[0287]
<实施例1-5>
[0288]
将树脂变更为聚酰胺组合物3(pa3,基础树脂:聚酰胺6t/6i,含有1质量%的酸改性聚烯烃),将模具温度变更为170℃,除此以外,与实施例1-1同样地制作试验片。
[0289]
(聚酰胺组合物3的制备方法)
[0290]
用转鼓混合机将聚酰胺(a)51.2质量%与聚酰胺(b)12.8质量%、酸改性聚烯烃1质量%、作为无机填料的玻璃纤维(日本电气硝子公司制,ecs03t-251h)35质量%混合,再用双螺杆挤出机((株)日本制钢所制,tex30α)在料筒温度(聚酰胺(a)的熔点(tm)+15℃)将混合物熔融混炼。然后,将混炼物挤出为线料状,使其在水槽中冷却。然后,用造粒机拉取线料,进行切割,由此得到颗粒状的聚酰胺组合物3。
[0291]
<比较例1-1>
[0292]
除了将进行表面粗糙化处理之后的试样变更为进行表面粗糙化处理之前(脱脂后)的试样以外,与实施例1-3同样地制作试验片。
[0293]
<实施例1-6>
[0294]
将jis h4000:2014中所规定的合金编号a5052的铝合金板(厚度:0.03cm)切割成长度2cm、宽度3.5cm,制作比表面积测定用试样。
[0295]
该试样的几何表面积为14.33cm2,密度为2.68g/cm3,体积为0.21cm3,质量为0.5628g。
[0296]
另外,作为接合强度评价用的试样,将jis h4000:2014中所规定的合金编号a5052的铝合金板(厚度2mm)切割成长度45mm、宽度18mm,制作接合强度评价用试样。
[0297]
(表面粗糙化工序)
[0298]
将试样进行脱脂处理后,在填充了含有氢氧化钠19.0质量%和氧化锌3.2质量%的碱系蚀刻剂(30℃)的处理槽1中浸渍2分钟后,进行水洗。接着,将所得的铝合金板在填充了含有氯化铁3.9质量%、氯化铜0.2质量%和硫酸4.1质量%的酸系蚀刻水溶液的处理槽2中于30℃下浸渍6分钟并使其摇动(在以下的说明中有时简称为“处理1”)。接着,在流水中
进行超声波清洗(水中,1分钟)。
[0299]
接着,将进行处理1之后的铝合金板在填充了含有氧化铜6.3质量%(以cu
2+
计为5.0质量%)和硝酸30.0质量%的酸系蚀刻水溶液的处理槽3中于40℃下浸渍5分钟并使其摇动(在以下的说明中有时简称为“处理2”)。接着,在流水中清洗后,使其在80℃干燥15分钟,得到铝合金板。需要说明的是,处理2中使用的cu
2+
的标准电极电位e0为+0.337(v vs.she)。
[0300]
(比表面积的测定)
[0301]
与实施例1-1同样地测定了进行上述的粗糙化处理之前的试样和进行粗糙化处理之后的试样的表面的比表面积,结果分别为0.0041m2/g、0.2283m2/g。
[0302]
将进行粗糙化处理后的接合强度评价用试样设置在安装于日本制钢所制的注射成型机j55-ad中的小型哑铃金属嵌件模具内。接着,在模具内,在模具温度110℃将聚丙烯(pp,株式会社prime polymer,prime polypro v7100)进行注射成型,制作在铝合金板上形成有树脂的层的试验片。
[0303]
<实施例1-7>
[0304]
除了在实施例1-6进行的表面粗糙化工序中不进行“处理2”以外,利用与实施例1-6同样的方法进行试样的表面粗糙化处理,制作试验片。
[0305]
利用上述的方法测定了进行粗糙化处理之后的试样的表面的比表面积,结果为0.05518m2/g。
[0306]
<实施例1-8>
[0307]
将树脂变更为聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt,polyplastics株式会社,duranex930hl),将模具温度变更为140℃,除此以外,与实施例1-6同样地制作试验片。
[0308]
<实施例1-9>
[0309]
将树脂变更为聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt,polyplastics株式会社,duranex930hl),经模具温度变更为140℃,除此以外,与实施例1-7同样地制作试验片。
[0310]
<比较例1-2>
[0311]
除了将进行粗糙化处理之后的试样变更为进行粗糙化处理之前(脱脂后)的试样以外,与实施例1-6同样地制作试验片。
[0312]
<比较例1-3>
[0313]
将进行粗糙化处理之后的试样变更为进行粗糙化处理之前(脱脂后)的试样,将树脂变更为聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt,polyplastics株式会社,duranex930hl),将模具温度变更为140℃,除此以外,与实施例1-6同样地制作试验片。
[0314]
<线膨胀系数的测定>
[0315]
关于树脂的线膨胀系数,使用装置tma-ss7100(sii公司制),在以下的条件下依据iso 11359-2进行了测定。将结果示于表1中。
[0316]
测定模式:压缩膨胀模式
[0317]
温度范围:-40℃~150℃
[0318]
试验载荷:49mn(5gf)
[0319]
升降温速度:5℃/min
[0320]
测定气氛:氮气(100ml/min)
[0321]
探针径:
[0322]
试验n数:n=1
[0323]
真空干燥:110℃
×
10hr
[0324]
<冷热冲击试验>
[0325]
对所制作的试验片,按照下述方式实施了冷热冲击试验。将结果示于表1中。若强度下降率小于50%,则可以判断为对温度变化具有充分的耐性。表中的“初始强度0”表示:冷热冲击试验前的初始接合强度为0,不能接合。
[0326]
实施例1-1~1-5使用装置tds-100(espec公司制)在以下的条件下进行了测定,实施例1-6~1-9使用装置tsa-73-el-a(espec公司制)在以下的条件下进行了测定。
[0327]
实施例1-1~1-5、比较例1-1(使用铜合金)
[0328]
温度范围:-40℃~150℃
[0329]
循环条件:以在-40℃、150℃各保持30分钟的1个往复为1次
[0330]
循环次数:1000次
[0331]
实施例1-6~1-9、比较例1-2~1-3(使用铝合金)
[0332]
温度范围:-40℃~85℃
[0333]
循环条件:以在-40℃、85℃各保持30分钟的1个往复为1次
[0334]
循环次数:1000次
[0335]
<接合强度的测定>
[0336]
对所制作的接合强度评价用试验片,利用依据iso19095的方法测定了剪切接合强度(mpa)。
[0337]
具体而言,在拉伸试验机“model 1323(aikoh engineering公司制)”上安装专用的夹具,在室温(23℃)以夹头间距离60mm、拉伸速度10mm/min的条件进行了断裂载荷(n)的测定。
[0338]
将所测得的断裂载荷(n)除以铜合金或铝合金板与树脂部件的接合部分的面积(50mm2),由此得到剪切接合强度(mpa)。
[0339]
【表1】
[0340][0341]
<实施例2-1~2-6>
[0342]
按照下述方式来制备实施例2-1~2-6中使用的聚酰胺(a)~(f)。
[0343]-聚酰胺(a)的合成-[0344]
将1,6-二氨基己烷2800g(24.1摩尔)、对苯二甲酸2774g(16.7摩尔)、间苯二甲酸1196g(7.2摩尔)、苯甲酸36.6g(0.30摩尔)、次磷酸钠1水合物5.7g及蒸馏水545g放入内容量13.6l的高压釜中,进行了氮置换。从190℃开始搅拌,经3小时使内部温度升温至250℃。此时,使高压釜的内压升压至3.03mpa。在该状态下继续反应1小时后,从设置在高压釜下部的喷嘴放出空气,抽出低缩合物。然后,冷却至室温后,将低缩合物用粉碎机粉碎至1.5mm以下的粒径,使其在110℃干燥24小时。接着,将该低缩合物放入板式固相聚合装置中,进行氮置换后,经约1小时30分钟使其升温至180℃。然后,反应1小时30分钟,使其降温至室温。然后,利用螺杆径30mm、l/d=36的双螺杆挤出机,以筒设定温度330℃、螺杆转速200rpm、6kg/h的树脂供给速度进行熔体聚合,制备聚酰胺(a)。所得到的聚酰胺(a)的熔点tm为330℃。
[0345]
用转鼓混合机将所得到的聚酰胺(a)50质量%与作为无机填料的玻璃纤维(owens corning公司制,ft756d)50质量%进行混合,再用双螺杆挤出机((株)日本制钢所制,tex30α)在料筒温度(聚酰胺(a)的熔点(tm)+15℃)将混合物熔融混炼。然后,将混炼物挤出为线料状,使其在水槽中冷却。然后,用造粒机拉取线料,进行切割,由此得到颗粒状的聚酰胺(a)。将所得到的聚酰胺(a)的二羧酸及二胺的组成、玻璃化转变温度(tg)、结晶化温度(tc)示于表2中。
[0346]-聚酰胺(b)的合成-[0347]
将对苯二甲酸1390g(8.4摩尔)、1,6-二氨基己烷2800g(24.1摩尔)、间苯二甲酸2581g(15.5摩尔)、苯甲酸36.6g(0.30摩尔)、次磷酸钠一水合物5.7g及蒸馏水545g放入内容量13.6l的高压釜中,进行了氮置换。从190℃开始搅拌,经3小时使内部温度升温至250℃。此时,使高压釜的内压升压至3.02mpa。在该状态下继续反应1小时后,从设置在高压釜下部的喷嘴放出空气,抽出低缩合物。然后,将低缩合物冷却至室温,用粉碎机粉碎至1.5mm以下的粒径。然后,使其在110℃干燥24小时。所得的低缩合物的水分量为3000ppm,特性粘度[η]为0.14dl/g。接着,利用螺杆径30mm、l/d=36的双螺杆挤出机,以筒设定温度330℃、螺杆转速200rpm、6kg/h的树脂供给速度使该低缩合物进行熔体聚合,制备聚酰胺树脂(b)。未观测到所得聚酰胺树脂(b)的熔点tm。
[0348]
用转鼓混合机将聚酰胺(a)40质量%与聚酰胺(b)10质量%、作为无机填料的玻璃纤维(owens corning公司制、ft756d)50质量%混合,再用双螺杆挤出机((株)日本制钢所制,tex30α)在料筒温度(聚酰胺(a)的熔点(tm)+15℃)将混合物熔融混炼。然后,将混炼物挤出为线料状,使其在水槽中冷却。然后,用造粒机拉取线料,进行切割,由此得到颗粒状的聚酰胺(b)。将所得到的聚酰胺(b)的二羧酸及二胺的组成、玻璃化转变温度(tg)、结晶化温度(tc)示于表2中。
[0349]-聚酰胺(c)的合成-[0350]
将1,6-二氨基己烷1312g(11.1摩尔)、2-甲基-1,5-二氨基戊烷1312g(11.1摩尔)、对苯二甲酸3655g(22.0摩尔)、苯甲酸34.2g(0.28摩尔)、作为催化剂的次磷酸钠一水合物5.5g(5.2
×
10-2摩尔)及离子交换水640ml投入1升的反应器中,进行氮置换后,使其在250℃、35kg/cm2的条件下反应1小时。1,6-二氨基己烷与2-甲基-1,5-二氨基戊烷的摩尔比设为50:50。经过1小时后,将在该反应器内生成的反应产物抽出至与该反应器连结且将压力设定得低至约10kg/cm2的接收器中,得到聚酰胺前体。
[0351]
接着,将该聚酰胺前体进行干燥,使用双螺杆挤出机在料筒设定温度330℃使其熔体聚合,得到聚酰胺树脂(c)。所得的聚酰胺树脂(c)的熔点tm为300℃。
[0352]
用转鼓混合机将所得的聚酰胺(c)50质量%与作为无机填料的玻璃纤维(owens corning公司制、ft756d)50质量%混合,再用双螺杆挤出机((株)日本制钢所制,tex30α)在料筒温度(聚酰胺(c)的熔点(tm)+15℃)将混合物熔融混炼。然后,将混炼物挤出为线料状,使其在水槽中冷却。然后,用造粒机拉取线料,进行切割,由此得到颗粒状的聚酰胺(c)。将所得到的聚酰胺(c)的二羧酸及二胺的组成、玻璃化转变温度(tg)、结晶化温度(tc)示于表2中。
[0353]-聚酰胺(d)的合成-[0354]
将对苯二甲酸1787g(13.1摩尔)、1,6-二氨基己烷2800g(24.1摩尔)、己二酸1921g(10.8摩尔)、苯甲酸36.6g(0.30摩尔)、次磷酸钠1水合物5.7g及蒸馏水554g放入内容量13.6l的高压釜中,进行了氮置换。从190℃开始搅拌,经3小时使内部温度升温至250℃。此时,使高压釜的内压升压至3.01mpa。在该状态下继续反应1小时后,从设置在高压釜下部的喷嘴放出空气,抽出低缩合物。然后,将低缩合物冷却至室温,用粉碎机粉碎至1.5mm以下的粒径,使其在110℃干燥24小时。接着,将该低缩合物放入板式固相聚合装置中,进行氮置换后,经约1小时30分钟使其升温至220℃。然后,使其反应1小时,再使其降温至室温。然后,利用螺杆径30mm、l/d=36的双螺杆挤出机,以筒设定温度330℃、螺杆转速200rpm、6kg/h的树脂供给速度进行熔体聚合,制备聚酰胺(d)。所得到的聚酰胺(d)的熔点tm为310℃。
[0355]
用转鼓混合机将所得的聚酰胺(d)52质量%与聚酰胺(b)13质量%、作为无机填料的玻璃纤维(owens corning公司制,ft756d)35质量%混合,再用双螺杆挤出机((株)日本制钢所制、tex30α),在料筒温度(聚酰胺(d)的熔点(tm)+15℃)将混合物熔融混炼。然后,将混炼物挤出为线料状,使其在水槽中冷却。然后,用造粒机拉取线料,进行切割,由此得到颗粒状的聚酰胺(d)。将所得的聚酰胺(d)的二羧酸及二胺的组成、玻璃化转变温度(tg)、结晶化温度(tc)示于表2中。
[0356]-聚酰胺(e)的合成-[0357]
用转鼓混合机将聚酰胺(c)40质量%与聚酰胺(b)10质量%、作为无机填料的玻璃纤维(owens corning公司制,ft756d)50质量%混合,再用双螺杆挤出机((株)日本制钢所制,tex30α)在料筒温度(聚酰胺(c)的熔点(tm)+15℃)将混合物熔融混炼。然后,将混炼物挤出为线料状,使其在水槽中冷却。然后,用造粒机拉取线料,进行切割,由此得到颗粒状的聚酰胺(e)。将所得到的聚酰胺(e)的二羧酸及二胺的组成、玻璃化转变温度(tg)、结晶化温度(tc)示于表2中。
[0358]-聚酰胺(f)的合成-[0359]
将对苯二甲酸4537.7g(27.3摩尔)、1,9-壬二胺与2-甲基-1,8-辛二胺的混合物[1,9-壬二胺/2-甲基-1,8-辛二胺=80/20(摩尔比)]4385g(27.5摩尔)、苯甲酸41.5g(0.34摩尔)、次磷酸钠一水合物9.12g(相对于原料的总质量而言为0.1质量%)及蒸馏水2.5升投入内容积20升的高压釜中,进行了氮置换。在100℃搅拌30分钟,经2小时使高压釜内部的温度升温至220℃。此时,使高压釜内部的压力升压至2mpa。在该状态下继续反应2小时后,升温至230℃,然后将温度在230℃保持2小时,缓缓地排出水蒸气,在将压力保持在2mpa的同时使其进行反应。
[0360]
接着,用30分钟将压力下降至1mpa,再使其反应1小时,得到预聚物。将其在100℃、减压下干燥12小时,粉碎至2mm以下的粒径。将其在230℃、13pa(0.1mmhg)进行10小时固相聚合,制备聚酰胺树脂(f)。所得到的聚酰胺树脂(f)的熔点tm为300℃。
[0361]
用转鼓混合机将所得的聚酰胺(f)70质量%与作为无机填料的玻璃纤维(owens corning公司制、ft756d)30质量%混合,再用双螺杆挤出机((株)日本制钢所制,tex30α)在料筒温度(聚酰胺(f)的熔点(tm)+15℃)将混合物熔融混炼。然后,将混炼物挤出为线料状,使其在水槽中冷却。然后,用造粒机拉取线料,进行切割,由此得到颗粒状的聚酰胺(f)。将所得到的聚酰胺(f)的二羧酸及二胺的组成、玻璃化转变温度(tg)、结晶化温度(tc)示于表2中。
[0362]
(试验片的制作)
[0363]
将jis h4000中所规定的合金编号a5052的铝合金板(厚度:2.0mm)切割成长度45mm、宽度18mm,得到剪切接合强度测定用试验片。另外,将同样的jis h4000中所规定的合金编号a5052的铝合金板(厚度:2mm)切割成50mm见方的正方形,得到he泄漏性评价用试验片。
[0364]
将这2种铝试验片进行脱脂处理后,在填充了含有氢氧化钠19质量%和氧化锌3.2质量%的碱系蚀刻剂(30℃)的处理槽中浸渍2分钟后,进行水洗。接着,将所得的铝合金板在填充了含有氯化铁3.9质量%、氯化铜0.2质量%和硫酸4.1质量%的酸系蚀刻水溶液的处理槽中于30℃浸渍6分钟并使其摇动。接着,在流水中进行超声波清洗(水中,1分钟)。
[0365]
(剪切接合强度的测定)
[0366]
将利用上述方法得到的剪切接合强度测定用试验片设置在安装于注射成型机(日本制钢所制,j55-ad)的小型哑铃金属嵌件模具内。接着,在模具内,在料筒温度335℃、模具温度180℃、一次注射压90mpa、保压80mpa、注射速度25mm/秒的条件下将所合成的各聚酰胺树脂进行注射成型,制作在铝试验片上形成有树脂的层的试验片。
[0367]
对所制作的试验片,利用依据iso19095的方法测定了剪切接合强度(mpa)。
[0368]
具体而言,在拉伸试验机“model1323(aikoh engineering公司制)”上安装专用的夹具,在室温(23℃)以夹头间距离60mm、拉伸速度10mm/min的条件进行了断裂载荷(n)的测定。
[0369]
将所测得的断裂载荷(n)除以铝合金板与树脂部件的接合部分的面积(50mm2),由此得到接合强度(mpa)。
[0370]
另外,通过对剪切强度测定后的金属侧的界面状态进行观察,从而观察到界面的破坏形态。将在遍布界面面积的30%以上的范围内在金属侧残留有树脂的情况设为“材料破坏”,将小于30%但残留有少量树脂的情况设为“部分材料破坏”,将以目视未能确认到树脂残留的状态设为“界面剥离”。
[0371]
将测定剪切接合强度的结果及界面的破坏形态的观察结果示于表2中。
[0372]
(he泄漏性)
[0373]
将利用上述的方法得到的he泄漏性评价用铝试验片设置在安装于日本制钢所制的注射成型机j55-ad中的he泄漏金属嵌件模具内。接着,在模具内,在料筒温度335℃、模具温度180℃、一次注射压90mpa、保压80mpa、注射速度25mm/秒的条件下将所合成的各聚酰胺树脂进行注射成型,制作在铝试验片上形成有树脂的层的试验片。
[0374]
接着,利用依据iso19095的方法,对试验片的he泄漏性进行了评价。具体而言,将上述得到的试验片设置在能够密闭的专用夹具中,以0.1mpa的压力对密闭的空间施加he气体,用he气体检测器(canon anelva制,helen m-222ld)利用sniffer法对通过了试验片的he气体进行了测定。如果自开始检出5分钟后的检出he气体流量为10-6
[pa
·
m3/s]以下,则设为“〇”,在10-5
[pa
·
m3/s]以上的情况下设为
“×”
,将所得的结果示于表2中。
[0375]
(耐电痕性)
[0376]
使用合成的各聚酰胺树脂,制作100mm
×
100mm
×
3mm的试验片。依据iec60112评价了该试验片的耐电痕性。将结果示于表2中。
[0377]
<比较例2-1>
[0378]
使用聚苯硫醚树脂(东曹(株)制,susteel,sgx-120)作为树脂,并且注射成型时的料筒温度设为310℃、模具温度设为160℃,除此以外,与实施例2-1同样地制作试验片,实施了剪切接合强度、he泄漏性及耐电痕性的评价。将结果示于表2中。
[0379]
<比较例2-2>
[0380]
除了使用聚苯硫醚树脂(东曹(株)制、susteel、bgx545)作为树脂以外,与比较例2-1同样地制作试验片,实施了剪切接合强度、he泄漏性及耐电痕性的评价。将结果示于表2中。
[0381]
<比较例2-3>
[0382]
使用全脂肪族聚酰胺(pa66)(basf制,ultramid,a3wg10)作为树脂,并且注射成型时的料筒温度设为300℃、模具温度设为160℃,除此以外,与比较例2-1同样地制作试验片,实施了剪切接合强度、he泄漏性及耐电痕性的评价。将结果示于表2中。
[0383]
【表2】
[0384][0385]
如表2所示,对于使用具有芳香族基团和脂肪族基团的聚酰胺树脂的实施例而言,
剪切接合强度、he泄漏性及耐电痕性均优异。
[0386]
对于使用聚苯硫醚树脂作为树脂的比较例2-1、2-2而言,虽然剪切接合强度和he泄漏性优异,但是不能说具有对于导电性部件而言充分的耐电痕性。
[0387]
对于使用全脂肪族聚酰胺作为树脂的比较例2-3而言,虽然耐电痕性优异,但是不能说具有对于导电性部件而言充分的剪切接合强度和he泄漏性。
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