CN101959960B - 阻燃性树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供阻燃性树脂组合物及使用了该阻燃性树脂组合物的耐热连接器,所述阻燃性树脂组合物的耐热性、阻燃性、挤出加工性以及注射成型稳定性优异,且降低了对金属的腐蚀性。该阻燃性树脂组合物含有(A)热塑性树脂、(B)具有特定结构的次膦酸盐类和(C)碱性化合物,相对于100质量份成分(B),含有0.01~10质量%的成分(C)。

Description

阻燃性树脂组合物
技术领域
本发明涉及阻燃性树脂组合物及利用了该阻燃性树脂组合物的耐热连接器(connector)。
背景技术
对于热塑性树脂的阻燃化,由于环境意识的提高,要求现有的卤素系化合物和锑系化合物向非卤素阻燃的替代,这些技术开发正活跃地进行。
作为用于非卤素阻燃化的阻燃剂,磷酸酯系阻燃剂或次膦酸金属盐系阻燃剂、金属氢氧化物系阻燃剂等得到实用化。其中,次膦酸金属盐系阻燃剂最近受到关注,专利文献1、专利文献2和专利文献3中公开了在热塑性树脂中使用次膦酸金属盐类的技术。
而且,作为改良上述技术的阻燃性的技术,专利文献4和专利文献5中公开了将以三聚氰胺等为代表的含有氮元素的阻燃剂的增效剂(以下,称作“含氮增效剂”)或三聚氰胺多聚磷酸酯与次膦酸金属盐进行组合的技术(专利文献4和专利文献5)。
作为抑制加工时聚合物分解或变色的技术,专利文献6中公开了如下技术:使用次膦酸金属盐和含氮增效剂的阻燃剂,相对于次膦酸金属盐的阻燃剂,以20~50质量%的较高浓度使用碱性或两性的金属化合物。
另一方面,近年来对热塑性树脂的高耐热性、低吸水性、高机械物性、高加工性的要求提高。
专利文献1:德国专利申请公开第2,252,258号说明书
专利文献2:德国专利申请公开第2,447,727号说明书
专利文献3:欧州专利申请公开第0,699,708号说明书
专利文献4:德国专利申请公开第19614424号说明书
专利文献5:德国专利申请公开第19933901号说明书
专利文献6:日本特表2005-537372号公报
发明内容
上述高耐热性的聚合物在加工时温度常常超过320℃,与单独使用次膦酸金属盐的阻燃剂的情况相比,如上述专利文献6那样合用含氮增效剂时具有高腐蚀性。另一方面,不使用含氮增效剂的情况下,相对于次膦酸金属盐的阻燃剂,以20~50质量%的高浓度条件使用碱性或两性的金属化合物时,阻燃性的维持变得困难。
本发明是鉴于上述情况进行的发明,其目的在于提供一种耐热性、阻燃性、挤出加工性、注射成型稳定性优异且降低了对金属的腐蚀性的阻燃性树脂组合物及使用了该阻燃性树脂组合物的耐热连接器。
本发明人为了解决上述课题反复进行了研究,结果发现在热塑性树脂和特定的次膦酸盐类的组合中,相对于次膦酸盐类,以特定量混合特定数均粒径的碱性化合物,由此可以解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明技术方案如下。
1、一种阻燃性树脂组合物,其含有:
(A)热塑性树脂;
(B)从以如下通式(I)表示的次膦酸盐、以如下通式(II)表示的二次膦酸盐和它们的缩合物的中选出的至少一种次膦酸盐类;和
(C)碱性化合物,
其中,相对于100质量份上述成分(B),该阻燃性树脂组合物含有0.01~10质量份上述成分(C)。
(式中,R1和R2可以相同或不同,是直链状或支链状的C1~C6-烷基和/或芳基或者苯基;R3是直链状或支链状的C1~C10-亚烷基、C6~C10-亚芳基、C6~C10-烷基亚芳基或C6~C10-芳基亚烷基;M是从钙(离子)、镁(离子)、铝(离子)、锌(离子)、铋(离子)、锰(离子)、钠(离子)、钾(离子)和质子化的含氮碱基中选出的一种以上;m是2或3;n是1~3的整数;x是1或2。)
2、如上述1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(C)碱性化合物的数均粒径为100nm~25μm,所述(C)碱性化合物是从选自元素周期表第IIA族元素和铝的1种以上的元素的氢氧化物、氧化物中选出的1种以上。
3、如上述1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(C)碱性化合物是从选自钙、镁、铝的1种以上的元素的氢氧化物、氧化物中选出的1种以上。
4、如上述1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(C)碱性化合物是数均粒径为100nm~25μm的氢氧化钙和/或氧化钙。
5、如上述1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(C)碱性化合物是数均粒径为100nm~10μm的氢氧化钙。
6、如上述5所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述氢氧化钙是数均粒径为100nm~5000nm的氢氧化钙。
7、如上述1所述的阻燃性树脂组合物,其中,相对于100质量份所述成分(B),含有0.2~5质量份所述成分(C)。
8、如上述1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(A)热塑性树脂是选自聚苯醚、苯乙烯系树脂、烯烃系树脂、聚酯(聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、液晶聚酯类)、聚酰胺、聚芳硫醚、聚芳酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚砜、聚芳基酮以及它们的混合物中的1种以上。
9、如上述8所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(A)热塑性树脂是具有280℃以上的熔点的聚酰胺。
10、如上述8所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(A)热塑性树脂是在重复结构单元中具有芳香环的聚酰胺。
11、如上述8所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚苯醚是由2,6-二甲基苯酚构成的均聚物、或者由2,6-二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚构成的共聚物。
12、如上述8所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚苯醚是由2,6-二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚构成的共聚物,该聚苯醚中的2,3,6-三甲基苯酚的量是10~30质量%。
13、如上述8所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚苯醚是比浓粘度(0.5g/dl三氯甲烷溶液、30℃)为0.25dl/g~0.35dl/g的范围内的聚苯醚。
14、如上述8所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚芳硫醚是含氯浓度为1500ppm以下的聚苯硫醚。
15、如上述8所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(A)热塑性树脂含有聚苯醚和除了聚苯醚以外的热塑性树脂。
16、如上述15所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述除了聚苯醚以外的热塑性树脂为聚酰胺。
17、如上述16所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚酰胺的熔点为280℃以上。
18、如上述1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述阻燃性树脂组合物进一步含有(D)无机增强材料。
19、一种耐热连接器,其由上述1~18任一项所述的阻燃性树脂组合物形成。
根据本发明,可以提供耐热性、阻燃性、挤出加工性、注射成型稳定性优异且对金属的腐蚀性低的阻燃性树脂组合物及使用了该阻燃性树脂组合物的耐热连接器。
具体实施方式
下面,对本发明的实施方式(以下,仅称作“本实施方式”)进行详细说明。以下的本实施方式是为了说明本发明的例示,并不表示本发明限于以下的内容。本发明可以在其要旨的范围内进行适宜变形来实施。
对本实施方式的(A)热塑性树脂没有特别限定,可以使用公知的热塑性树脂。其中,作为优选的树脂,可以举出选自聚苯醚、苯乙烯系树脂、烯烃系树脂、聚酯(聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、液晶聚酯类)、聚酰胺、聚芳硫醚、聚芳酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚砜、聚芳基酮和它们的混合物中的至少一种。
这些之中,更优选的是分别单独使用聚苯醚、聚酯、聚酰胺和使用如下(i)与(ii)的混合物:(i)选自聚苯醚、聚酯、聚酰胺中的1种以上的树脂;(ii)选自均聚苯乙烯、橡胶改性聚苯乙烯、苯乙烯系弹性体、丙烯腈-苯乙烯共聚物、N-苯基马来酰亚胺和苯乙烯的共聚物、聚丙烯、烯烃系弹性体、液晶聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚芳基酮中的1种以上的树脂。
本实施方式中可使用的聚苯醚是指具有以下式(1)表示的重复结构单元的均聚物和/或共聚物。
(式中,O表示氧原子;R4~R7各自独立地表示氢、卤素、C1~C7的伯烷基或仲烷基、苯基、C1~C7卤烷基、C1~C7氨基烷基、C1~C7烃氧基(ヒドロカルビロキシ基)、或卤代烃氧基(其中,至少2个碳原子被卤原子和氧原子隔开)。)
对本实施方式中使用的聚苯醚的制造方法没有特别限定,可以使用公知的方法。例如,可以举出美国专利第3306874号说明书、美国专利第3306875号说明书、美国专利第3257357号说明书和美国专利第3257358号说明书、日本特开昭50-51197号公报、日本特公昭52-17880号公报和日本特公昭63-152628号公报等所记载的制造方法等。
作为本实施方式的聚苯醚的具体例,例如,可以举出聚(2,6-二甲基亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-苯基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二氯-1,4-亚苯基醚)等的均聚物;或2,6-二甲基苯酚与其他苯酚类的共聚物(例如,与2,3,6-三甲基苯酚的共聚物或与2-甲基-6-丁基苯酚的共聚物)等聚苯醚共聚物。这些之中,从工业生产率和耐热性能的方面考虑,优选聚(2,6-二甲基亚苯基醚)、2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚物、或者它们的混合物。
另外,使用2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚物的情况下,对于各单体单元的比例,从耐热性和加工性的方面考虑,优选设聚苯醚共聚物总量为100质量%时含有10~30质量%的2,3,6-三甲基苯酚。更优选含有15~25质量%,进一步优选含有20~25质量%。
本实施方式中,聚苯醚的比浓粘度(ηsp/c:dl/g,利用0.5g/dl浓度的三氯甲烷溶液在30℃测定)优选为0.20~0.55dl/g的范围。更优选的上限值为0.53dl/g,进一步优选为0.45dl/g,更进一步优选为0.35dl/g。从加工性的方面考虑,比浓粘度的上限值优选为0.55dl/g。与其他树脂进行合金化时,从不引起机械物性的降低的方面考虑,比浓粘度的下限值优选为0.25dl/g。
本实施方式中,也可以使用混合了比浓粘度不同的2种以上的聚苯醚的混合物。例如,可以举出比浓粘度为0.40dl/g左右的聚苯醚和比浓粘度为0.50dl/g左右的聚苯醚的混合物、比浓粘度为0.08~0.12dl/g左右的低分子量聚苯醚和比浓粘度为0.50dl/g左右的聚苯醚的混合物等,但并不限于这些。此时,聚苯醚的混合物的比浓粘度优选为0.20~0.55dl/g的范围。
上述聚苯醚也可以是经改性剂改性的聚苯醚,作为改性剂,例如可以举出马来酸酐、N-苯基马来酰亚胺、苹果酸、柠檬酸、富马酸等饱和或不饱和二羧酸和它们的衍生物;苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等乙烯基化合物等。这种情况下,可以预先进行改性,也可以在将本实施方式的阻燃性树脂组合物熔融挤出进行制造时添加改性剂并同时使其改性。
相对于100质量份聚苯醚,也可以以不足10质量份的量添加可添加至聚苯醚中的其他公知的添加剂等。
作为本实施方式中可使用的苯乙烯系树脂,可以举出均聚苯乙烯、橡胶改性聚苯乙烯(一般称作高抗冲聚苯乙烯的聚苯乙烯)、苯乙烯系弹性体(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和/或其氢化物、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物和/或其氢化物)、苯乙烯与可与之自由基共聚的乙烯基单体的共聚物等。
作为可与苯乙烯自由基共聚的乙烯基单体的具体例,可以举出丙烯腈或甲基丙烯腈等氰化乙烯基化合物;丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙基己酯等乙烯基羧酸及其酯;马来酸酐、N-苯基马来酰亚胺等不饱和二羧酸酐及其衍生物;丁二烯、异戊二烯等二烯化合物等,也可以组合2种以上进行共聚。
作为上述中优选的苯乙烯系树脂的例子,可以举出均聚苯乙烯、橡胶改性聚苯乙烯、苯乙烯系弹性体、丙烯腈-苯乙烯共聚物、N-苯基马来酰亚胺与苯乙烯的共聚物、和它们的混合物。
均聚苯乙烯或橡胶改性聚苯乙烯在使用时的优选比浓粘度(30℃甲苯溶液中,以0.5g/100ml的浓度测定)优选为0.5~2.0dl/g的范围。更优选的下限值为0.7dl/g,进一步优选为0.8dl/g。另外,更优选的上限值为1.5dl/g,进一步优选为1.2dl/g。
所谓苯乙烯系弹性体,是含有以至少1个芳香族乙烯基化合物作为主体的聚合物嵌段和选自(i)以共轭二烯化合物作为主体的聚合物嵌段、(ii)由共轭二烯化合物和芳香族乙烯基化合物构成的无规共聚物嵌段中的至少一个聚合物嵌段的嵌段共聚物。
所谓以芳香族乙烯基化合物作为主体的聚合物嵌段中的“作为主体”,是指该嵌段中至少90质量%以上为芳香族乙烯基化合物的嵌段。另外,关于以共轭二烯化合物作为主体的聚合物嵌段中的“作为主体”,也同样地是指至少97质量%以上为共轭二烯化合物的嵌段。而且,在由共轭二烯化合物和芳香族乙烯基化合物构成的无规共聚物嵌段中,是指3~90质量%的芳香族乙烯基化合物和97~10质量%的共轭二烯化合物无规共聚的嵌段。并且,嵌段共聚物中,无规共聚部分的乙烯基芳香族化合物可以均匀分布,或者也可以锥状分布。另外,该共聚物嵌段中,乙烯基芳香族化合物均匀分布的部分和/或以锥状分布的部分也可以分别共存两个以上。
而且,该共聚物嵌段中,乙烯基芳香族化合物含量不同的部分也可以共存两个以上。这种情况下,即使是例如在芳香族乙烯基化合物嵌段中无规地结合少量的共轭二烯化合物或其他化合物的嵌段的情况,只要该嵌段的90质量%由芳香族乙烯基化合物形成,则视为以芳香族乙烯基化合物作为主体的嵌段共聚物。另外,共轭二烯化合物的情况下,只要97质量%由共轭二烯化合物形成,则视为以共轭二烯作为主体的嵌段共聚物。
作为该由以乙烯基芳香族化合物作为主体的聚合物嵌段A和(i)以共轭二烯化合物作为主体的聚合物嵌段B构成的嵌段共聚物,可举出具有以如下通式(2)表示的任一结构的嵌段共聚物。
(A-B)x
A-(B-A)x-B、
B-(A-B)(x+1)
[(A-B)z](y+1)-Z、…(2)
[(A-B)z-A](y+1)-Z、
[(B-A)z](y+1)-Z、
[(B-A)z-B](y+1)-Z
(式中,Z表示偶合剂的残基或多官能有机锂化合物的引发剂的残基。x、y和z分别是1以上的整数,一般是1~5。)
这些之中,该嵌段共聚物优选的结合形式为具有选自A-B型、A-B-A型、A-B-A-B型中的结合形式的嵌段共聚物。更优选为A-B-A型、A-B-A-B型,进一步优选为A-B-A型。这些也可以是混合物。
而且,可以举出由以乙烯基芳香族化合物作为主体的聚合物嵌段A、和选自(i)以共轭二烯化合物作为主体的聚合物嵌段B、(ii)乙烯基芳香族化合物和共轭二烯化合物无规共聚而成的无规共聚物嵌段C中的至少一种以上的聚合物嵌段构成的嵌段共聚物,作为这样的聚合物嵌段,可举出具有以如下通式(3)表示的任一结构的嵌段共聚物。
A-B-(C-A)x
A-B-(A-C)x
A-B-(C-A)x-C、
[(A-C-B)x]y-W、
B-(C-A)x
B-(A-C)x
B-(A-C-A)x
B-(C-A-C)x、         …(3)
[A-(C-B)x]y-W、
[(A-C)x-B]y-W、
[(A-C-A)x-B]y-W、
[(C-A-C)x-B]y-W、
[(B-C-A)x]y-W、
[B-(C-A)x]y-W、
[B-(A-C-A)x]y-W、
[B-(C-A-C)x]y-W
(A-C)(x+1)
A-(C-A)x
C-(A-C)(x+1)
[(A-C)x]y-W、
[(C-A)x-C]y-W、
[(A-C)x-A]y-W、
[(C-A)(x+1)]y-W
(式中,x和y的定义与式(2)相同。W各自独立地表示偶合剂的残基或多官能引发剂的残基。)
作为偶合剂,可以使用后述的2官能以上的偶合剂。作为多官能引发剂,可以使用二异丙烯基苯与仲丁基锂的反应产物,二乙烯基苯与仲丁基锂和少量的1,3-丁二烯的反应产物等。
上述各嵌段的边界也可以不必清晰区分。
对于在乙烯基芳香族化合物-共轭二烯化合物嵌段共聚物中使用的乙烯基芳香族化合物没有特别限定,例如可以从苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对叔丁基苯乙烯、二苯基乙烯等中选出一种或两种以上。这些之中,与聚苯醚混合使用等情况下,从与聚苯醚的相容性的方面、工业生产率的方面考虑,优选为苯乙烯。
含有以至少一个芳香族乙烯基化合物作为主体的聚合物嵌段和选自(i)以共轭二烯化合物作为主体的聚合物嵌段、(ii)由共轭二烯化合物和芳香族乙烯基化合物构成的无规共聚物嵌段中的至少一个聚合物嵌段的嵌段共聚物中,对乙烯基芳香族化合物的含量没有特别限定,可以从1~70质量%中适当选择。与聚苯醚混合使用的情况下,从耐热性的方面考虑,更优选为5~55质量%,进一步优选为10~55质量%。
对于该嵌段共聚物中的共轭二烯化合物没有特别限定,例如,可以从丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等中举出1种或2种以上。这些之中,从耐冲击性的方面考虑,优选为丁二烯、异戊二烯和它们的组合。
可以在本实施方式中使用的嵌段共聚物更优选为氢化的嵌段共聚物。所谓氢化的嵌段共聚物是指通过对上述芳香族乙烯基化合物和共轭二烯化合物的嵌段共聚物进行氢化处理,使以共轭二烯化合物作为主体的聚合物嵌段的脂肪族双键的量(氢化率)为大于0且为100%以下的范围的嵌段共聚物。该氢化的嵌段共聚物的优选氢化率为50%以上,更优选为80%以上,进一步优选为98%以上。
对于氢化率的测定,可以通过核磁共振装置进行测定。
作为具体的氢化方法的例子,通过在烃溶剂中添加氢化催化剂和氢气,进行氢化反应,降低聚合物中存在的源于共轭二烯化合物的烯烃性不饱和键,由此可以得到氢化嵌段共聚物。氢化反应只要能够降低嵌段共聚物中存在的源于共轭二烯化合物的烯烃性不饱和键,对其制法就没有限制,可以是任何制造方法。
也可以使用使上述嵌段共聚物与具有官能团(例如羧酸基、酸酐基、酯基、羟基等)的不饱和化合物反应而得到的具有官能团的乙烯基芳香族化合物-共轭二烯化合物嵌段共聚物、或作为其氢化物的具有官能团的加氢嵌段共聚物等。
本实施方式中,嵌段共聚物也可以使用未经氢化的嵌段共聚物和经氢化的嵌段共聚物的混合物。
本实施方式中,也可以适宜地使用国际公开第02/094936号公报记载的全部或一部分经改性的嵌段共聚物或预先混合了油的嵌段共聚物。
作为丙烯腈-苯乙烯共聚物,适合的共聚物可以举出设丙烯腈-苯乙烯共聚物为100质量%时丙烯腈含量为3~30质量%的共聚物。丙烯腈含量的下限值更优选为5质量%,进一步优选为7质量%以上。另外,丙烯腈含量的上限值优选为20质量%,进一步优选为15质量%,更进一步优选为10质量%。本实施方式中,相对于合计100质量份的丙烯腈-苯乙烯共聚物,可以含有不超过30质量份的丁二烯。
作为N-苯基马来酰亚胺和苯乙烯的共聚物,适合的共聚物可以举出设N-苯基马来酰亚胺和苯乙烯的共聚物为100质量%时N-苯基马来酰亚胺含量为15~70质量%的共聚物。作为N-苯基马来酰亚胺含量的下限值,更优选为20质量%,进一步优选为25质量%。另外,N-苯基马来酰亚胺含量的上限值更优选为65质量%,进一步优选为60质量%。本实施方式中,相对于合计100质量份的N-苯基马来酰亚胺和苯乙烯的共聚物,可以含有不超过30质量份的丙烯腈成分。N-苯基马来酰亚胺和苯乙烯的共聚物的玻璃化转变温度优选在140~220℃的范围内。玻璃化转变温度是利用DSC测定装置以20℃/分钟的升温速度测定时观察到的玻璃化转变温度。
对本实施方式中可以使用的烯烃系树脂进行说明。对于烯烃系树脂没有特别限定,可以举出聚乙烯、聚丙烯、烯烃系弹性体(乙烯和α-烯烃的共聚物)、乙烯和丙烯酸酯类的共聚物等,但它们中优选的是聚丙烯(以下简称为“PP”)和烯烃系弹性体。
作为本实施方式中可以使用的PP,例如可以举出(i)结晶性丙烯均聚物;(ii)具有在聚合的第一工序中得到的结晶性丙烯均聚物部分和在聚合的第二工序以后将丙烯、乙烯和/或至少一个其他α-烯烃(例如1-丁烯、1-己烯等)进行共聚而得到的丙烯-乙烯无规共聚物部分的结晶性丙烯-乙烯嵌段共聚物等。而且,也可以是这些结晶性丙烯均聚物和结晶性丙烯-乙烯嵌段共聚物的混合物。
通常在三氯化钛催化剂或负载于氯化镁等载体的卤化钛催化剂等和烷基铝化合物的存在下,这些PP可以在聚合温度为0~100℃的范围、聚合压力为3~100气压的范围进行聚合而得到。此时,为了调整聚合物的分子量,也可以添加氢等链转移剂。作为聚合方法,可以是分批式、连续式的任意方法。另外,也可以选择在丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷等溶剂的条件下溶液聚合、淤浆聚合等方法,而且可以使用无溶剂条件下在单体中本体聚合、在气态单体中气相聚合的方法等。
除了上述聚合催化剂以外,为了提高所得到的PP的等规度和聚合活性,作为第三成分,可以使用给电子性化合物作为内部供体成分或外部供体成分。作为这些给电子性化合物,可以使用公知的化合物,例如,可以举出ε-己内酯、甲基丙烯酸甲酯、苯甲酸乙酯、甲基苯甲酸甲酯等酯化合物;亚磷酸三苯酯、亚磷酸三丁酯等亚磷酸酯;六甲基磷酰三胺等磷酸衍生物等;或烷氧基酯化合物、芳香族单羧酸酯和/或芳香族烷基烷氧基硅烷、脂肪族烃烷氧基硅烷、各种醚化合物、各种醇类和/或各种苯酚类等。
PP中的丙烯聚合物部分的密度通常为0.900g/cm3以上,优选为0.90~0.93g/cm3,更优选为0.90~0.92g/cm3
关于丙烯聚合物部分的密度的测定方法,可以通过JIS K-7112水中取代法容易求得。另外,PP是以丙烯作为主成分的与α-烯烃的共聚物的情况下,可以将该共聚物用己烷等溶剂提取共聚成分,并通过上述JISK-7112水中取代法容易地求得剩余的丙烯聚合物部分的密度。
本实施方式中,优选添加公知的结晶成核剂,提高PP的密度。作为结晶成核剂,只要是提高PP的结晶性的结晶成核剂,就没有特别限定,可以举出芳香族羧酸的金属盐、山梨糖醇系衍生物、有机磷酸盐、芳香族酰胺化合物等有机系成核剂;滑石等无机系成核剂。但是,并不限于这些。
本实施方式中使用的PP的熔体流动速率(MFR;依照JIS K-6758在温度为230℃、负荷为2.16kgf条件下测定)优选为10g/10分钟以上,优选为20~50g/10分钟,更优选为25~40g/10分钟,进一步优选为30~40g/10分钟。
对乙烯/α-烯烃共聚物进行说明。本实施方式中可以使用的乙烯/α-烯烃共聚物是碳原子数为3~20的α-烯烃的至少一种以上与乙烯的共聚物。作为上述碳原子数为3~20的α-烯烃,具体地可以举出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯、1-十三烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯、1-十七烯、1-十八烯、1-十九烯、1-二十烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯、9-甲基-1-癸烯、11-甲基-1-十二烯、12-乙基-1-十四烯和它们的组合。这些之中,优选为使用了碳原子数为3~12的α-烯烃的共聚物。该乙烯/α-烯烃系共聚物中,α-烯烃的含量优选为1~30摩尔%,更优选为2~25摩尔%,进一步优选为3~20摩尔%。
而且,也可以共聚1,4-己二烯、双环戊二烯、2,5-降冰片二烯、5-亚乙基降冰片烯、5-乙基-2,5-降冰片二烯、5-(1’-丙烯基)-2-降冰片烯等非共轭二烯的至少一种。
该乙烯/α-烯烃共聚物是具有上述所示结构的共聚物,但一般也可以使用使这些乙烯/α-烯烃共聚物进一步与具有官能团(例如羧酸基、酸酐基、酯基、羟基等)的不饱和化合物反应而得到的具有官能团的乙烯/α-烯烃共聚物、乙烯与含官能团(例如环氧基、羧酸基、酸酐基、酯基、羟基等)单体的共聚物和乙烯/α-烯烃/含官能团单体的共聚物等。
作为本实施方式中可以使用的聚酯类,例如,可以举出聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸丙二醇酯以及液晶聚酯类等。这些也可以是混合物。这些之中,优选液晶聚酯。
本实施方式中可以优选使用的液晶聚酯是被称作热致液晶聚合物的聚酯,可以使用公知的液晶聚酯。例如,可以举出以对羟基苯甲酸和聚对苯二甲酸乙二醇酯作为主结构单元的热致液晶聚酯、以对羟基苯甲酸和2-羟基-6-萘甲酸作为主结构单元的热致液晶聚酯、以对羟基苯甲酸和4,4’-二羟基联苯以及对苯二甲酸作为主结构单元的热致液晶聚酯等,没有特别限制。作为本实施方式所使用的液晶聚酯,优选使用含有下述结构单元(a)、(b)以及可选的(c)和/或(d)的液晶聚酯。
此处,结构单元(a)、(b)分别是由对羟基苯甲酸生成的聚酯的结构单元和由2-羟基-6-萘甲酸生成的结构单元。通过使用结构单元(a)、(b),可以得到优异的耐热性、流动性和刚性等机械特性的平衡优异的本实施方式的热塑性树脂组合物。上述结构单元(c)、(d)中的X可以由下式分别任意选择一种或两种以上。
(式中,Y表示卤原子、烷基或芳基,n是1~6的整数。)
结构式(c)中,优选乙二醇、氢醌、4,4’-二羟基联苯、2,6-二羟基萘、双酚A的结构单元,进一步优选乙二醇、4,4’-二羟基联苯、氢醌的结构单元,更优选乙二醇、4,4’-二羟基联苯的结构单元。
结构式(d)中,优选对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸的结构单元,进一步优选2,6-萘二羧酸、对苯二甲酸的结构单元。
结构式(c)和结构式(d)可以合用至少一种或者两种以上上述举出的结构单元。具体地说,合用两种以上的情况下,在结构式(c)中,可以举出(1)由乙二醇生成的结构单元/由氢醌生成的结构单元;(2)由乙二醇生成的结构单元/由4,4’-二羟基联苯生成的结构单元;(3)由氢醌生成的结构单元/由4,4’-二羟基联苯生成的结构单元;等等。
另外,结构式(d)中,可以举出(1)对苯二甲酸的结构单元/间苯二甲酸的结构单元;(2)对苯二甲酸的结构单元/2,6-萘二羧酸的结构单元;等等。
对液晶聚酯中的结构单元(a)、(b)、(c)、(d)的使用比例没有特别限定。但是,结构单元(c)和(d)基本上大致为等摩尔量。
另外,由结构单元(c)和(d)构成的下述结构单元(e)也可以用作液晶聚酯中的结构单元。具体地说,可以举出(1)由乙二醇和对苯二甲酸构成的结构单元;(2)由氢醌和对苯二甲酸构成的结构单元;(3)由4,4’-二羟基联苯和对苯二甲酸构成的结构单元;(4)由4,4’-二羟基联苯和间苯二甲酸构成的结构单元;(5)由双酚A和对苯二甲酸构成的结构单元;(6)由氢醌和2,6-萘二羧酸构成的结构单元等。
(式中,X的定义与结构单元(c)、(d)相同。)
本实施方式的液晶聚酯中,可以根据需要在不损害本实施方式的特征和效果的程度的少量范围内,导入由其他芳香族二羧酸、芳香族二醇、芳香族羟基羧酸生成的结构单元。本实施方式的液晶聚酯在熔融时开始显示液晶状态的温度(以下称作液晶开始温度)优选为150~350℃,进一步优选为180~320℃。将液晶开始温度设定为该范围可以使所得到的阻燃性树脂组合物成为色调、耐热性和成型加工性的平衡良好的优选组合物。
本实施方式的液晶聚酯于25℃、1MHz条件的介电损耗正切(tanδ)优选为0.03以下,进一步优选为0.025以下。该介电损耗正切的值越小,介电损失变得越小,将该阻燃性树脂组合物用作电气、电子部件的原料时,所发生的电气噪声得到抑制,因此优选。特别地,在25℃、高频区域下(即1~10GHz区域中),介电损耗正切(tanδ)优选为0.03以下,进一步优选为0.025以下。
本实施方式的液晶聚酯的表观熔融粘度(液晶开始温度+30℃、剪切速率为100/秒)优选为10~3,000Pa·s,更优选为10~2,000Pa·s,进一步优选为10~1,000Pa·s。将表观熔融粘度设定为该范围可以使所得到的组合物的流动性变得优选。
接着,对聚酰胺进行说明。
对本实施方式中可以使用的聚酰胺没有特别限定,只要在聚合物的重复结构中具有酰胺键{-NH-C(=O)-}即可。
一般来说,聚酰胺通过内酰胺类的开环聚合、二胺和二羧酸的缩聚、氨基羧酸的缩聚等得到,但本实施方式中并不限于这些。
作为上述内酰胺类,作为具体例可以举出ε-己内酰胺、庚内酰胺、ω-十二内酰胺。
作为上述二胺,可以举出脂肪族、脂环式和芳香族二胺。作为具体例,可以举出四亚甲基二胺、1,6-己二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺、1,13-十三烷二胺、2-甲基-1,5-戊烷二胺、1,9-壬烷二胺、2-甲基-1,8-辛烷二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己二胺、2,4,4-三甲基-1,6-己二胺、5-甲基-1,9-壬二胺、1,3-双氨基甲基环己烷、1,4-双氨基甲基环己烷、间苯二胺、对苯二胺、间苯二甲胺、对苯二甲胺等。
作为上述二羧酸,可以举出脂肪族、脂环式和芳香族二羧酸。作为具体例,可以举出己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、1,1,3-十三烷二酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、二聚酸。
作为上述氨基羧酸,作为具体例可以举出ε-氨基己酸、7-氨基庚酸、8-氨基辛酸、9-氨基壬酸、11-氨基十一酸、12-氨基十二酸、13-氨基十三酸。
本实施方式中,也可以使用通过将这些内酰胺类、二胺、二羧酸、氨基羧酸单独缩聚或制成两种以上的混合物后进行缩聚所得到的共聚聚酰胺类。
另外,可以适宜地使用通过将这些内酰胺类、二胺、二羧酸、氨基羧酸在聚合反应器内聚合至低分子量的低聚物后再用挤出机等进行高分子量化的聚合物。
作为本实施方式中可以使用的聚酰胺,可以举出聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺6/66、聚酰胺6/612、聚酰胺MXD(间苯二甲胺)·6、聚酰胺6T、聚酰胺6I、聚酰胺6/6T、聚酰胺6/6I、聚酰胺66/6T、聚酰胺66/6I、聚酰胺6T/6I、聚酰胺6/6T/6I、聚酰胺66/6T/6I、聚酰胺6/12/6T、聚酰胺66/12/6T、聚酰胺6/12/6I、聚酰胺66/12/6I、聚酰胺9T、聚酰胺6C、聚酰胺6/66/6C、聚酰胺66/6C等(I是间苯二甲酸的略称,T是对苯二甲酸的略称,C是环己烷二羧酸的略称)。另外,也可以使用将这些聚酰胺的两种以上利用挤出机等进行共聚化后的聚酰胺类。
从耐热性的方面考虑,本实施方式中优选的聚酰胺是在重复结构单元中具有芳香环的聚酰胺。具体地说,可以举出聚酰胺MXD(间苯二甲胺)·6、聚酰胺6T、聚酰胺6I、聚酰胺6/6T、聚酰胺6/6I、聚酰胺66/6T、聚酰胺66/6I、聚酰胺6T/6I、聚酰胺6/6T/6I、聚酰胺66/6T/6I、聚酰胺6/12/6T、聚酰胺66/12/6T、聚酰胺6/12/6I、聚酰胺66/12/6I、聚酰胺9T等,特别可以举出聚酰胺6T/6I、聚酰胺66/6T/6I、聚酰胺9T。更优选的聚酰胺是聚酰胺9T。这些优选的聚酰胺即使是混合物也没关系。
另外,在上述聚酰胺中使用具有280℃以上的熔点的聚酰胺时,本实施方式的阻燃性树脂组合物的腐蚀性的抑制和耐热性会变得更加显著。
本实施方式所说的聚酰胺的熔点可以使用差示扫描热量测定装置(例如,PerkinElmer社制造、商品名:DSC-7)测定。作为具体的测定方法,将聚酰胺颗粒以50℃/分钟从40℃升温至340℃,保持2分钟,使聚酰胺充分熔融后,以20℃/分钟降温至40℃,保持2分钟。其后,以20℃/分钟的速度升温,以此时观测到的吸热峰的峰顶表示熔点。
聚酰胺的熔点优选为280℃以上,进一步优选为290℃以上,更优选为300℃以上。通过使用该熔点的聚酰胺,本实施方式的效果变得更显著。熔点的上限值优选为360℃,进一步优选为340℃,更进一步优选为330℃。
对于聚酰胺的优选粘度范围,依照ISO 307在96%硫酸中测定的粘度数在50~400ml/g的范围内,进一步优选在70~300ml/g的范围内,更进一步优选在100~200ml/g的范围内。
聚酰胺也可以是粘度数不同的两种以上聚酰胺的混合物。使用两种以上聚酰胺的情况下,该聚酰胺混合物的粘度数也优选在上述范围内。确认聚酰胺混合物在上述粘度数的范围内时,可以通过对以所期望的混合比混合的聚酰胺混合物的粘度数进行实测来容易地确认。
聚酰胺的末端氨基的浓度不受特别限制,但与聚苯醚混合后使用的情况下为了提高相容性,优选在10~80μmol/g的范围,更优选在15~65μmol/g的范围内,进一步优选在20~40μmol/g的范围内。通过将末端氨基的浓度设定在这些范围内,可以将聚酰胺加热时的变色防止于未然。另外,作为附加成分混合聚苯醚的情况下,只要是上述末端氨基浓度,就可以得到物性平衡优异的聚合物合金,因此优选。
另外,聚酰胺的末端羧基浓度不受特别限制,但作为其下限值,优选为20μmol/g,更优选为30μmol/g。另外,作为上限值,优选为150μmol/g,更优选为100μmol/g,进一步优选为80μmol/g。
本实施方式中,末端氨基浓度和末端羧基浓度之比(末端氨基浓度/末端羧基浓度)会影响到阻燃性树脂组合物的机械特性,所以存在优选的范围。
末端氨基浓度和末端羧基浓度之比优选为1.0以下。更优选为0.9以下,进一步优选为0.8以下,更进一步优选为0.7以下。由于是浓度比,所以下限值没有特别限制,但设定为0.1以上时,能够稳定地进行挤出加工等中的线料引出,因此优选。
作为这些聚酰胺的末端基团浓度的调整方法,可以使用公知的方法。例如可以举出添加二胺化合物、单胺化合物、二羧酸化合物、单羧酸化合物、酸酐、单异氰酸酯、单酰卤化物、单酯类、单醇类等末端调整剂以使聚酰胺聚合时成为预定的末端浓度的方法。
作为与末端氨基进行反应的末端调整剂,具体地说,可以举出乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、十三酸、十四酸、棕榈酸、硬脂酸、特戊酸、异丁酸等脂肪族单羧酸;环己羧酸等脂环式单羧酸;苯甲酸、甲基苯甲酸、α-萘羧酸、β-萘羧酸、甲基萘羧酸、苯乙酸等芳香族单羧酸;以及它们的混合物等。这些之中,从反应性、封闭末端的稳定性、价格等方面考虑,优选乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、十三酸、十四酸、棕榈酸、硬脂酸、苯甲酸,更优选苯甲酸。
作为与末端羧基进行反应的末端调整剂,具体地说,可以举出甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂基胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁基胺等脂肪族单胺;环己胺、二环己胺等脂环式单胺;苯胺、甲苯胺、二苯基胺、萘胺等芳香族单胺;及它们的混合物等。这些之中,从反应性、沸点、封闭末端的稳定性、价格等方面考虑,优选丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂基胺、环己胺、苯胺。
对于氨基末端基团和羧基末端基团的浓度,可以通过1H-NMR从对应各末端基团的特征信号的积分值求得。作为具体的方法,推荐依照日本特开平7-228775号公报所记载的方法。作为测定溶剂,可以使用氘代三氟乙酸。利用具有充分的分辨率的核磁共振测定装置进行测定时,1H-NMR的积分次数需要至少扫描300。
以单胺化合物或单羧酸化合物等调节聚酰胺的末端基团时,成为活性末端被封闭的状态。例如使用苯甲酸作为单羧酸时,产生以苯基末端封闭的末端基团。
这些封闭的聚酰胺的末端基团的浓度存在优选的上限值和下限值。聚酰胺的末端封闭率的下限值优选为20%,更优选为40%,进一步优选为45%,更进一步优选为50%。聚酰胺的末端封闭率的上限值优选为85%,更优选为80%,进一步优选为75%。
本实施方式中可以使用的聚酰胺的末端封闭率可以如下求出:分别测定存在于聚酰胺的末端羧基、末端氨基及通过封端剂封闭的末端基团的个数,按照下式求得。
末端封闭率(%)=[(α-β)/α]×100
(式中,α表示分子链的末端基团的总数(其通常等于聚酰胺分子数的两倍),β表示没有被封闭而残留的羧基末端和氨基末端的总数。)
而且,本实施方式中使用的聚酰胺的含水率优选在500ppm~3000ppm的范围内。更优选为500ppm~2000ppm。
从抑制制造阻燃性树脂组合物时颗粒色调恶化的方面考虑,含水率优选为500ppm以上,从抑制加工时粘度大幅降低的方面考虑,含水率优选为3000ppm以下。
本实施方式中可以使用的聚芳硫醚可以优选使用聚苯硫醚。聚苯硫醚(以下简称为“PPS”)是含有以如下通式表示的亚苯硫醚的重复单元的聚合物。该重复单元的含量通常为50摩尔%以上,优选为70摩尔%以上,进一步优选为90摩尔%以上。
[-Ar-S-]
(式中,S表示硫原子,Ar表示亚芳基,作为亚芳基,例如,可以举出对亚苯基、间亚苯基、取代亚苯基(作为取代基优选碳原子数为1~10的烷基、苯基)、p,p’-二亚苯基砜基、p,p’-联苯撑、p,p’-二亚苯基羰基、亚萘基等。)
PPS可以是作为结构单元的亚芳基为1种的均聚物,从加工性或耐热性的方面考虑,也可以是混合使用2种以上不同亚芳基所得到的共聚物。这些之中,从加工性和耐热性优异且获得容易的方面出发,优选具有对亚苯硫醚的重复单元作为主构成要素的PPS。从抑制腐蚀性的方面考虑,PPS的含氯浓度优选为1500ppm以下,更优选为900ppm以下,氯浓度的测定可以按照社团法人日本印刷线路工业会(JPCA)制定的JPCA-ES01(无卤型覆铜箔层积板试验方法)测定。该分析方法可以利用烧瓶燃烧处理离子色谱法进行。
对PPS的制造方法没有特别限定,可以使用公知的方法。通常,可以举出使卤素取代芳香族化合物(例如对二氯苯)在硫和碳酸钠的存在下聚合的方法;在极性溶剂中在硫化钠或硫化氢钠和氢氧化钠的存在下或在硫化氢和氢氧化钠或氨基链烷酸钠的存在下进行聚合的方法;对氯苯硫酚的自缩合等,但其中优选在N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺等酰胺系溶剂和环丁砜等砜系溶剂中使硫化钠与对二氯苯反应的方法等。为了在分子链上带来支链结构,也可以根据需要将三氯苯用作支链剂。
例如,可以利用美国专利第2513188号说明书、日本特公昭44-27671号公报、日本特公昭45-3368号公报、日本特公昭52-12240号公报、日本特开昭61-225217号和美国专利第3274165号说明书、日本特公昭46-27255号公报、比利时专利第29437号说明书、日本特开平5-222196号公报等所记载的方法得到PPS。该聚合反应得到的PPS通常为线型PPS。本实施方式中,也可以使用通过在聚合反应后在氧气的存在下以PPS的熔点以下的温度(例如,200~250℃)进行加热处理、促进氧化交联而适度地提高了聚合物分子量或粘度的PPS(交联型PPS)。该交联型PPS中也包括较低地控制了交联度的半交联PPS。
PPS可以合用上述线型PPS、交联型PPS的任一种或两种。并且,该PPS具有的特性是:剪切速度为100秒-1、300℃的条件下的熔融粘度优选为10~150Pa·s,更优选为10~100Pa·s,进一步优选为10~80Pa·s。
本实施方式中,PPS优选合用线型PPS和交联型PPS,因为在制成PPS和聚苯醚的合金时会表现出能够减小聚苯醚分散相的粒径的效果。
需要说明的是,该PPS的熔融粘度可以利用毛细管流变仪测定,例如,使用Capilograph((株)东洋精机制作所制造),可以使用毛细管长=10mm、毛细管径=1mm的毛细管,在温度300℃、剪切速度100秒-1进行测定。
为了降低PPS所引起的成型时的白化、模垢,需要供给所使用的PPS的低聚物含量为0.7质量%以下的PPS。此处,PPS所含有的低聚物是指将供给的PPS通过二氯甲烷提取的物质,一般是作为PPS的杂质而已知的物质。
低聚物的含量测定可以通过以下的方法求得。在80ml二氯甲烷中加入5g的PPS粉末,进行6小时索氏提取后,冷却至室温,将提取后的二氯甲烷溶液移到称量瓶。进而使用合计为60ml的二氯甲烷,分三次清洗上述提取中使用的容器,将该清洗液回收到上述称量瓶中。接着,加热至约80℃,蒸发并去除该称量瓶中的二氯甲烷,对残渣进行称量,由该残渣量求出基于二氯甲烷的提取量,即可以求出PPS中存在的低聚物量的比例。
本实施方式中可以使用的聚芳酯是指含有芳香环和酯键作为结构单元的聚合物,也称作聚芳基酯。作为聚芳酯,优选具有由双酚A、对苯二甲酸和/或间苯二甲酸构成的以下式(4)表示的重复单元的聚芳酯。特别是从耐热性和韧性的平衡来看,更优选对苯二甲酸和间苯二甲酸的摩尔比约为1∶1。
作为聚芳酯,可以使用市售品,例如,可以使用UNITIKA社制造的商品名“U-polymer”等。
对聚芳酯的分子量没有特别限定,通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的聚苯乙烯换算的数均分子量优选为5000~300000,更优选为10000~300000,进一步优选为10000~100000。
聚芳酯的分子量为5000以上时,具有耐热性变得良好、同时机械强度变高的趋势;为300000以下时,具有阻燃性树脂组合物的流动性变得良好、分散相更容易微分散化的趋势。
本实施方式中可以使用的聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚砜可以从公知的非晶性超级工程塑料组中适宜使用。作为聚醚砜的市售品,例如,可以举出Solvay Advanced Polymers社制造的“Radel A(注册商标)”、“RadelR(注册商标)”、三井化学社制造的“MITSUI PES”、BASF Japan社制造的“Ultrason E(注册商标)”等。聚醚酰亚胺的具体产品中,例如,可以举出SABIC Innovative Plastics社制造的Ultem(注册商标)等。作为聚砜的市售品,例如,可以举出Solvay Advanced Polymers社制造的Udel(注册商标)、Mindel(注册商标)、BASF Japan社制造的Ultrason S(注册商标)等。
本实施方式中可以使用的聚芳基酮是指其结构单元中含有芳香环、醚键和酮键的树脂,具体地说,可以举出聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮等。本实施方式中,特别适合使用具有以下式(5)表示的重复单元的聚醚醚酮。
作为聚醚醚酮,可以使用市售品,例如,可以使用VICTREX社制造的商品名“PEEK151G(注册商标)”、“PEEK90G(注册商标)”、“PEEK381G(注册商标)”、“PEEK450G(注册商标)”、“PEK(注册商标)”、BASF社制造的商品名“Ultrapek(注册商标)”(聚醚酮醚酮酮:PEKEKK)等。需要说明的是,聚芳基酮可以单独使用一种,也可以组合两种以上后使用。其中,也适合使用VICTREX社制造的商品名“PEEK(注册商标)”。
聚芳基酮的熔融粘度优选为50~5000Pa·s(500~50000Poise)的范围。更优选为70~3000Pa·s,进一步优选为100~2500Pa·s,更进一步优选为200~1000Pa·s。聚芳基酮的熔融粘度为50Pa·s以上时,具有机械强度更优异的趋势;为5000Pa·s以下时,具有成型加工性更优异的趋势。
熔融粘度是将加热至400℃的树脂从内径为1mm、长度为10mm的喷嘴以100kg的负荷挤出时所测定的表观熔融粘度。
本实施方式中,作为选择两种以上的热塑性树脂并以混合物的形式使用的情况的优选例,从阻燃化、低吸湿化的方面考虑,可以举出聚酰胺/聚苯醚、聚苯醚/聚苯乙烯、聚苯醚/聚苯硫醚、聚苯醚/聚丙烯、聚苯醚/液晶聚酯。这些之中,从阻燃化、低吸湿化的方面考虑,更优选聚酰胺/聚苯醚的组合。
以混合物的形式使用上述树脂的情况下,各自适合的量有差异。
在作为除了聚苯醚以外的热塑性树脂使用与聚苯醚的亲和性比较高的树脂(选自均聚苯乙烯、橡胶改性聚苯乙烯、苯乙烯系弹性体、丙烯腈-苯乙烯共聚物、N-苯基马来酰亚胺和苯乙烯的共聚物、以及它们的混合物中的1种)的情况下,设本实施方式的热塑性树脂的总量为100质量%时,本实施方式的热塑性树脂中的聚苯醚含量优选在10~90质量%的范围内。聚苯醚含量更优选的下限值为20质量%,进一步优选为30质量%。聚苯醚含量更优选的上限值为80质量%,进一步优选为70质量%,更进一步优选为60质量%。
在作为除了聚苯醚以外的热塑性树脂使用与聚苯醚的亲和性比较低的树脂(选自聚丙烯、液晶聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚芳基酮、以及它们的混合物中的1种)的情况下,设本实施方式的阻燃性热塑性树脂的总量为100质量%时,本实施方式的阻燃性热塑性树脂中的聚苯醚含量优选在1~60质量%的范围内。聚苯醚含量更优选的下限值为5质量%,进一步优选为10质量%,更进一步优选为15质量%。聚苯醚含量更优选的上限值为45质量%,进一步优选为40质量%,更进一步优选为35质量%。
本实施方式中,使用与聚苯醚的亲和性比较低的树脂(选自聚丙烯、液晶聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚芳基酮、以及它们的混合物中的1种)的情况下,更优选含有聚苯醚与除了聚苯醚以外的热塑性树脂的相容化剂。
对相容化剂没有特别限定,可以举出无机金属氧化物、含有机官能团的化合物、具有聚苯乙烯链-聚烯烃链的共聚物等。这些可以根据与聚苯醚组合的热塑性树脂,分别使用公知的相容化剂。
作为无机金属氧化物,例如,可以举出选自锌、钛、钙、镁、硅中的1种以上的金属氧化物,这些之中,从相容化力的方面考虑,优选为氧化锌。
作为含有机官能团的化合物,例如,可以举出具有选自环氧基、噁唑基、酰亚胺基、羧酸基、酸酐基中的1种以上的官能团的化合物。另外,作为这些官能团的个数,可以仅含有一个或含有两个以上。含有两个以上官能团的情况下,可以一种官能团含有两个以上,也可以两种以上的官能团各含有一个,还可以一种官能团含有一个、其余的官能团含有两个以上。当然,也可以两种以上的官能团分别含有两个以上。另外,作为具有聚苯乙烯链-聚烯烃链的共聚物的例子,可以举出苯乙烯-乙烯丁烯共聚物等。
对聚苯醚和聚丙烯(PP)的组合中优选的相容化剂进行说明。由于聚苯醚和PP本质上是非相容性,所以优选使用相容化剂。由聚苯醚和PP构成的聚合物合金表示在PP连续相中分散有聚苯醚的结构,聚苯醚在增强PP的非晶部分对玻璃化转变温度以上的温度的耐热性方面表现出重要的作用。
为了改善两者的相容性,可以将具有与聚苯醚的相容性高的段链、和与PP的相容性高的段链的共聚物用作混合剂。作为具有该相容性的共聚物,例如,可以举出具有聚苯乙烯链-聚烯烃链的共聚物、具有聚苯醚链-聚烯烃链的共聚物、将由以乙烯基芳香族化合物作为主体的至少2个聚合物嵌段A和以共轭二烯化合物作为主体的至少1个聚合物嵌段B构成的嵌段共聚物氢化而成的氢化嵌段共聚物。这些之中,从热稳定性的方面考虑,优选氢化嵌段共聚物。
作为此处所说的作为聚苯醚和PP的相容化剂的氢化嵌段共聚物,例如,可以举出将具有A-B-A、A-B-A-B、(A-B-)4-Si、A-B-A-B-A等结构的嵌段共聚物氢化而成的加氢嵌段共聚物。此处,A是指以乙烯基芳香族化合物作为主体的聚合物嵌段,B是指以共轭二烯化合物作为主体的聚合物嵌段。
聚合物嵌段A中的乙烯基芳香族化合物的含量以及聚合物嵌段B中的共轭二烯化合物的含量分别至少为70质量%以上。而且,氢化嵌段共聚物是将源于嵌段共聚物(该嵌段共聚物由芳香族乙烯基化合物-共轭二烯化合物构成)中的共轭二烯化合物的烯烃性不饱和键通过氢化反应降低到50%以下、优选为30%以下、更优选为10%以下的嵌段共聚物。
此处,作为聚苯醚和PP的相容化剂有用的嵌段共聚物与上述作为苯乙烯系弹性体的嵌段共聚物相同,使用PP作为除了聚苯醚以外的热塑性树脂的情况下,该嵌段共聚物具有作为相容化剂的功能和作为冲击改良剂的功能这两个功能。该嵌段共聚物中,作为可以更适合地用作聚苯醚和PP的相容化剂的化合物,可以举出作为共轭二烯化合物的、聚丁二烯部分的1,2-乙烯基结合量为50%至90%的所谓高乙烯基型的嵌段共聚物。当然也可以使用其他的化合物。
作为聚苯醚和聚酰胺的组合中优选的相容化剂,在日本特开平8-8869号公报和日本特开平9-124926号公报等中有详细记载。本实施方式中,这些公知的相容化剂均可以使用,也可以合用。
这些各种各样的相容化剂中,优选马来酸或其衍生物、柠檬酸或其衍生物、富马酸或其衍生物以及预先经它们改性的聚苯醚颗粒。
相对于100质量份的聚酰胺和聚苯醚的混合物,本实施方式中相容化剂的优选量为0.01~25质量份。更优选为0.05~10质量份,进一步优选为0.1~5质量份。
此时,聚苯醚颗粒优选在聚酰胺连续相中以平均粒径为0.1~5μm的分散相的形式存在。更优选在0.3~3μm的范围内,进一步优选为0.5~2μm。后述的耐冲击剂优选存在于聚苯醚分散相中。
聚酰胺与聚苯醚的混合物中,聚苯醚的比浓粘度(ηsp/c:dl/g,利用0.5g/dl浓度的三氯甲烷溶液在30℃测定)的优选的上限值为0.55dl/g,更优选为0.45dl/g,进一步优选为0.35dl/g。优选的下限值为0.20dl/g,更优选为0.25dl/g,进一步优选为0.29dl/g。
对聚苯醚和PPS的组合的情况进行说明。由聚苯醚和PPS构成的组合物优选呈现聚苯醚分散在PPS基体中的结构。此处,聚苯醚利用其高玻璃化转变温度,在增强PPS的非晶部分在玻璃化转变温度以上的温度中的耐热性的方面表现出重要的作用。两者是非相容,为了提高相容性(有时也称作混合性),含有环氧基的化合物和/或含有噁唑基的化合物是有用的。通过使用该混合剂,在用本实施方式的阻燃性树脂组合物的颗粒进行成型时,会起到显著降低成型品的毛刺产生的效果,但不期待本效果的情况下,本实施方式不需要添加相容化剂。
这些之中,可以优选利用具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体与以苯乙烯作为主要成分的单体的共聚物。以苯乙烯作为主要成分的单体中,苯乙烯成分为100质量%时不会有问题,但存在可与苯乙烯共聚的其他单体的情况下,在其共聚物链保持与聚苯醚的相容性的方面,优选至少含有65质量%以上的苯乙烯单体,更优选含有75~95质量%。具体地说,可以举出:(i)具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体与苯乙烯单体的共聚物;(ii)具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体与苯乙烯/丙烯腈=90~75质量%/10~25质量%的共聚物;等等。
作为上述含有环氧基的不饱和单体,可以举出甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸羟烷基酯的缩水甘油醚、聚烷撑二醇(甲基)丙烯酸酯的缩水甘油醚、衣康酸缩水甘油酯等。这些之中优选甲基丙烯酸缩水甘油酯。另外,作为上述含有噁唑基的不饱和单体的乙烯基噁唑啉化合物,可以优选使用例如容易获得的2-异丙烯基-2-噁唑啉。
作为与具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体共聚的其他不饱和单体,除了苯乙烯等乙烯基芳香族化合物以外,作为共聚成分,可以举出丙烯腈等氰化乙烯基单体、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸酯等,但为了作为PPS和聚苯醚的相容化剂有效地发挥作用,优选在除了具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体以外的成分中含有至少65质量%以上的苯乙烯单体。
具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体优选在共聚物中含有0.3~20质量%,更优选含有1~15质量%,进一步优选含有3~10质量%。共聚物的具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体量优选为0.3质量%以上、20质量%以下。通过使用该范围的不饱和单体,可以较高维持聚苯醚和PPS的相容性,可以较大抑制使用由此得到的阻燃性树脂组合物进行成型所得到的成型品的毛刺发生,使耐热性、韧性(冲击强度)和机械强度的平衡变得优异。
作为这些共聚物的例子,例如,可以举出苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基噁唑啉共聚物、苯乙烯-乙烯基噁唑啉-丙烯腈共聚物等。
相对于100质量份上述聚苯醚和PPS的合计,该相容化剂的优选混合量为0.5~5质量份,优选为1~5质量份,进一步优选为1~3质量份。相容化剂的混合量为0.5质量份以上时,PPS和聚苯醚的相容性变好;为5质量份以下时,形成分散相的聚苯醚的平均粒径变成10μm以下,不仅可以较大地抑制使用所得到的阻燃性树脂组合物成型得到的成型品的毛刺发生,还可以使耐热性、韧性(冲击强度)和机械强度的平衡变得优异。不使用混合剂的情况下,可以为阻燃性树脂组合物提供高耐热性和耐冲击性。
此时,聚苯醚颗粒优选在PPS连续相中以平均粒径10μm以下的分散相的形式存在。更优选为8μm以下,进一步优选为5μm以下。为了防止所得到的组合物的外观恶化和剥离现象,分散平均粒径不超过10μm是有效的。后述的耐冲击剂优选存在于聚苯醚分散相中。
作为聚苯醚和液晶聚酯的组合中的相容化剂,优选具有环氧基、噁唑基、酰亚胺基、酸酐基的化合物。这些之中,更优选具有环氧基的化合物。
作为具体例,可以举出甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯/丙烯腈共聚物、乙烯基噁唑啉/苯乙烯共聚物、N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯/马来酸酐共聚物、苯乙烯/马来酸酐共聚物等。另外,也可以是乙烯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物与聚苯乙烯的接枝共聚物那样的接枝共聚物。这些之中,优选甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯共聚物、乙烯基噁唑啉/苯乙烯共聚物、N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯/马来酸酐共聚物,更优选甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯共聚物。对共聚物中具有选自环氧基、噁唑基、酰亚胺基、羧酸基、酸酐基中1种以上官能团的化合物与苯乙烯系化合物的比例没有特别限制,但从注射成型时银纹的产生和挤出加工时的溢料(メヤニ)的方面考虑,优选具有选自环氧基、噁唑基、酰亚胺基、羧酸基、酸酐基中1种以上官能团的化合物为50质量%以下。
作为相容化剂的优选混合量,相对于聚苯醚和液晶聚酯的合计100质量份,从拉伸强度的方面考虑为0.1质量份以上,从阻燃性的方面考虑为10质量份以下,更优选为1质量份以上7质量份以下,进一步优选为3.5质量份~6质量份。
另外,对于相容化剂的添加方法没有特别限制,优选与聚苯醚一同添加或在制造与液晶聚酯预先熔融混炼的母料后与聚苯醚进行添加的方法。此时,需要聚苯醚形成分散相,液晶聚酯形成连续相。由于液晶聚酯形成连续相,耐化学药品性和刚性优异。
这些分散形态可以通过使用例如透过型显微镜进行观察来容易地判断。优选的聚苯醚的分散粒径为40μm以下。更优选为20μm以下。混合后述的耐冲击剂的情况下,耐冲击剂优选存在于聚苯醚分散相中。另外,作为本实施方式的阻燃性树脂组合物,采用在作为分散相的聚苯醚相中进一步存在液晶聚酯的海岛湖结构的情况也是有用的。
作为用于形成海岛湖结构的具体方法的一例,可以举出如下方法:使用在挤出机途中具有一处以上的供给口的挤出机,由挤出机供给口供给聚苯醚和液晶聚酯的一部分、以及可选的两者的相容化剂,进一步由挤出机途中的供给口供给剩余的液晶聚酯。
本实施方式中,作为将聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚芳基酮等树脂与聚苯醚合用的情况下的相容化剂,例如,聚丙烯、聚酰胺、PPS、以及液晶聚合物和聚苯醚的相容化剂均可以使用。这些树脂一般加工温度较高,因此末端官能团惰性化的多于发生反应的,优选引发某些反应(利用热、过氧化物等的分子链的切断反应等)后适宜选择上述相容化剂使用。
本实施方式中,也可以不发生上述反应就使其相容化。具体地说,作为聚苯醚和聚芳基酮的相容化剂,添加少量聚芳酯在提高两者的相容性的方面是非常有用的。
接着,对本实施方式的成分(B)的从以下式(I)表示的次膦酸盐和/或以下式(II)表示的二次膦酸盐、或者它们的缩合物中选出的至少一种次膦酸盐类进行说明。
(式中,R1和R2可以相同或不同,是直链状或支链状的C1~C6-烷基和/或芳基或者苯基;R3是直链状或支链状的C1~C10-亚烷基;C6~C10-亚芳基、C6~C10-烷基亚芳基或C6~C10-芳基亚烷基;M是从钙(离子)、镁(离子)、铝(离子)、锌(离子)、铋(离子)、锰(离子)、钠(离子)、钾(离子)和质子化的含氮碱基中选出的1种以上;m是2或3;n是1~3;x是1或2。)
本实施方式中成分(B)的次膦酸盐类可以有效地利用如例如欧州专利申请公开第699708号说明书或日本特开平08-73720号公报所记载的那样使用次膦酸和金属碳酸盐、金属氢氧化物或金属氧化物在水溶液中制造出的次膦酸盐。
这些本质上是单体性化合物,但取决于反应条件,在某些环境下也包含作为缩合度为1~3的缩合物的聚合物性次膦酸盐。
本实施方式的次膦酸盐类可以在不损害本实施方式的效果的范围内以任何组成进行混合,但从阻燃性和模垢的抑制的方面考虑,优选含有以如下通式(I)表示的次膦酸盐90质量%以上,更优选含有95质量%以上,进一步优选含有98质量%以上。
(式中,R1和R2相同或不同,是直链状或者支链状的C1~C6-烷基和/或芳基或者苯基;M是选自钙(离子)、镁(离子)、铝(离子)、锌(离子)、铋(离子)、锰(离子)、钠(离子)、钾(离子)和质子化的含氮碱基中的1种以上;m是2或3。)
作为形成本实施方式的次膦酸盐类的优选的次膦酸的例子,可以举出选自二甲基次膦酸、乙基甲基次膦酸、二乙基次膦酸、甲基正丙基次膦酸、甲烷二(甲基次膦酸)、苯-1,4-(二甲基次膦酸)、甲基苯基次膦酸、二苯基次膦酸和它们的混合物中的1种以上,这些之中,优选选自二甲基次膦酸、乙基甲基次膦酸、二乙基次膦酸以及它们的混合物中的1种以上。
作为形成本实施方式的次膦酸盐类的优选的金属成分,可以举出选自钙离子、镁离子、铝离子、锌离子、铋离子、锰离子、钠离子、钾离子中的1种以上,更优选举出选自钙离子、镁离子、铝离子、锌离子中的1种以上。
优选的质子化的含氮碱基是氨、三聚氰胺、三乙醇胺的质子化碱基,特别优选NH4 +
作为所形成的次膦酸盐类的优选例,可以举出选自二甲基次膦酸钙、二甲基次膦酸镁、二甲基次膦酸铝、二甲基次膦酸锌、乙基甲基次膦酸钙、乙基甲基次膦酸镁、乙基甲基次膦酸铝、乙基甲基次膦酸锌、二乙基次膦酸钙、二乙基次膦酸镁、二乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸锌、甲基正丙基次膦酸钙、甲基正丙基次膦酸镁、甲基正丙基次膦酸铝、甲基正丙基次膦酸锌、甲烷二(甲基次膦酸)钙、甲烷二(甲基次膦酸)镁、甲烷二(甲基次膦酸)铝、甲烷二(甲基次膦酸)锌、苯-1,4-(二甲基次膦酸)钙、苯-1,4-(二甲基次膦酸)镁、苯-1,4-(二甲基次膦酸)铝、苯-1,4-(二甲基次膦酸)锌、甲基苯基次膦酸钙、甲基苯基次膦酸镁、甲基苯基次膦酸铝、甲基苯基次膦酸锌、二苯基次膦酸钙、二苯基次膦酸镁、二苯基次膦酸铝、二苯基次膦酸锌中的1种以上。
从阻燃性、模垢的抑制的方面考虑,优选选自二甲基次膦酸钙、二甲基次膦酸铝、二甲基次膦酸锌、乙基甲基次膦酸钙、乙基甲基次膦酸铝、乙基甲基次膦酸锌、二乙基次膦酸钙、二乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸锌中的1种以上,更优选二乙基次膦酸铝。
对于本实施方式中的次膦酸盐类,只要不损害本实施方式的效果,也可以残留或混合存在有未反应物或副产物。
本实施方式中,相对于100质量份的(A)热塑性树脂,优选的次膦酸盐类含量为1~80质量份。更优选为2~60质量份,进一步优选为2~40质量份,更进一步优选为4~30质量份。为了使其表现充分的阻燃性,次膦酸盐类的含量优选为1质量份以上,从机械物性的保持和抑制腐蚀性的方面考虑,次膦酸盐类的量优选为80质量份以下。
只要在不损害本实施方式的特征的范围内,次膦酸盐类的粒径可以是任意大小,优选的数均粒径的下限值为0.1μm,更优选为0.5μm。另外,优选的数均粒径的上限值为200μm,更优选为45μm。
为了不使处理性或向挤出机等的喂入性(噛みてみ性)恶化,次膦酸盐类的数均粒径的下限值优选为0.1μm,为了不使阻燃性树脂组合物的机械强度表现或成型品的表面良好外观变得恶化,其上限值优选为200μm。
次膦酸盐类的平均粒径可以使用激光衍射式粒度分布计(例如,岛津制作所社制造,商品名:SALD-2000)使次膦酸盐类分散在甲醇/水=50/50质量%中进行测定解析。向甲醇水中分散次膦酸盐类时,可以通过在具备超声波扩散机和/或搅拌机的搅拌槽中加入水和次膦酸盐类来分散。通过泵将该分散液送入测定皿,通过激光衍射测定粒径。可以根据测定得到的粒径和颗粒数的频率分布来计算数均粒径。
只要是碱性,则对本实施方式的(C)碱性化合物没有特别限制,但从腐蚀性的抑制的方面考虑,优选从选自元素周期表第IIA族元素和铝的1种以上的元素的氢氧化物、氧化物中选出的1种以上,例如,可以举出选自钙、镁、铝的1种以上元素的氢氧化物、氧化物。从基于添加量的腐蚀性抑制效率的方面考虑,进一步优选选自元素周期表第IIA族元素和铝的1种以上元素的氢氧化物,例如,可以举出选自钙、镁、铝中的1种以上元素的氢氧化物。
这些之中,从基于添加量的腐蚀性抑制、阻燃性、耐回流焊性(耐リフロ一性)的方面考虑,优选的碱性化合物的具体例为氢氧化钙和/或氧化钙,更进一步优选氢氧化钙。
相对于100质量份成分(B),(C)碱性化合物需要设定为0.01~10质量份的范围,优选为0.08~7质量份,更优选为0.2~5质量份。设定为0.01质量份以上时,可以抑制阻燃性树脂组合物的腐蚀性,因此优选,设定为10质量份以下时,可以在提高挤出加工性、注射成型稳定性的同时实现吸水后的耐回流焊性的提高、阻燃性的提高、成型加工性的提高、机械物性的提高,因此优选。
对碱性化合物的数均粒径没有特别限定,优选50nm~100μm范围,更优选100nm~25μm,进一步优选为100nm~10μm,更进一步优选为100nm~5000nm。从与被认为源于(B)次膦酸盐类的腐蚀性成分的反应性的方面考虑,优选微分散,使用数均粒径100nm~25μm的碱性化合物时,会进一步显著发挥出阻燃性树脂组合物吸水后的耐回流焊性的提高和腐蚀抑制效果。
碱性化合物的数均粒径通过利用扫描型电子显微镜等拍摄照片并对粒径进行实测来求得。测定的颗粒个数为450个至550个。粒径的测定可以利用适宜扩大的照片以手工作业来测定,也可以使用适当的图像处理装置半自动地测定。
对在碱性化合物中特别优选的氢氧化钙和氧化钙进行说明。
只要在不损害本实施方式的特征的范围内,本实施方式中可以使用的氢氧化钙(Ca[OH]2)的纯度就可以是任意的纯度。
作为一般流通的氢氧化钙的例子,可以举出消石灰。在日本工业标准中,消石灰作为工业用石灰(JIS R9001:2006)被规定了各种特性。使用工业用石灰作为氢氧化钙的情况下,该消石灰中优选的氧化钙的纯度是工业用消石灰2号以上的纯度。
氢氧化钙是通过将氧化钙和水进行反应而得到的,因此在JISR9001:2006中,氢氧化钙的纯度是以氧化钙的含量表示的。优选的纯度是在消石灰中以氧化钙计为65质量%以上。更优选为70质量%以上,进一步优选为72.5质量%以上,更进一步优选为75质量%以上。
作为工业用消石灰所含有的其他成分,可以举出CO2、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等,这些之中,SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO合计含量优选在消石灰中为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为3质量%以下。为了抑制阻燃性树脂组合物的机械特性的降低,优选将这些无机杂质浓度抑制得较低。
作为氢氧化钙的粒径,优选实质上不存在JIS R9001:2006中定义的590μm的粉末细度剩余成分。更优选149μm的粉末细度剩余成分为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下,更进一步优选为5质量%以下。优选的平均粒径为100μm以下,更优选为25μm以下,进一步优选为10μm以下,更进一步优选为5000nm以下。作为下限值,只要是50nm以上,就可以毫无问题地使用。但是,例如,通过颗粒化处理等提高了处理性的情况下,也可以优选使用平均粒径为50nm以下氢氧化钙。
只要是工业用消石灰2号以上,就能满足上述特性,作为具有纯度、数均粒径和特异反应性的氢氧化钙,被称作高反应性氢氧化钙的、BET比表面积为30m2/g以上的氢氧化钙或BET比表面积为30m2/g以上且平均粒径为5000nm以下的超微粒氢氧化钙是有效的。
只要在不损害本实施方式的特征的范围内,本实施方式中可以使用的氧化钙(CaO)的纯度可以是任意纯度。
作为一般流通的氧化钙的例子,可以举出生石灰。在日本工业标准中,生石灰作为工业用石灰(JIS R9001:2006)被规定了各种特性。
作为碳酸钙使用工业用生石灰的情况下,该生石灰中优选的氧化钙的纯度是工业用消石灰2号以上的纯度。优选的纯度是在消石灰中以氧化钙计为80质量%以上。更优选为90质量%以上,进一步优选为93质量%以上,更进一步优选95质量%以上。
作为工业用生石灰所含有的其他成分,可以举出CO2、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等,这些之中,SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO合计含量优选在生石灰中为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下,更进一步优选为3质量%以下。为了抑制阻燃性树脂组合物的机械特性和阻燃性的降低,优选将这些无机杂质浓度抑制得较低。
氧化钙的平均粒径优选为100μm以下,更优选为25μm以下,进一步优选为10μm以下,更进一步优选为5μm以下。作为下限值,只要是50nm以上,就可以毫无问题地使用。为了表现较高的腐蚀抑制效果且维持阻燃性树脂组合物的高机械强度,平均粒径优选为100μm以下。另外,为了不使处理性恶化,平均粒径优选为50nm以上。但是,例如,通过颗粒化处理等提高了处理性的情况下,也可以优选使用平均粒径为50nm以下的氧化钙。
本实施方式中,从机械物性提高和耐热性提高的方面考虑,优选进一步含有无机填充材料作为成分(D)。
作为本实施方式中可以使用的无机填充材料,可以举出玻璃纤维、钛酸钾纤维、石膏纤维、黄铜纤维、不锈钢纤维、钢纤维、陶瓷纤维、硼晶须纤维、云母、滑石、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、煅烧高岭土、硅灰石、硬硅钙石、磷灰石、玻璃珠、玻璃薄片、二氧化钛、着色用炭黑等纤维状、粒状、板状或针状的无机质增强材料。这些无机填充材料可以组合两种以上使用。这些之中,作为更优选的无机填充材料,可以举出玻璃纤维、碳纤维、玻璃珠、滑石、云母、硅灰石、高岭土。另外,无机填充材料也可以是经硅烷偶合剂等表面处理剂通过公知的方法进行了表面处理的无机填充材料。
出于赋予机械强度和耐热性的目的,设阻燃性树脂组合物为100质量%的情况下,成分(D)的无机填充材料的用量的优选上限值为65质量%,更优选为55质量%,进一步优选为50质量%,更进一步优选为45质量%。设阻燃性树脂组合物为100质量%的情况下,优选的下限值为5质量%,更优选为10质量%,进一步优选为20质量%。为了不引起挤出机或成型机等的金属磨耗、不使金属腐蚀进一步恶化,无机填充材料的配合上限值优选为65质量%,为了进一步赋予高热变形温度和机械强度,优选设下限值为5质量%。
特定的无机填料会起到聚酰胺的成核剂的作用。作为起到聚酰胺成核剂的作用的无机填充材料的例子,可以举出云母、滑石、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、硅灰石、磷灰石、玻璃薄片、二氧化钛等。设阻燃性树脂组合物为100质量%时,在本组合物中添加这些无机填充材料作为核心材料的情况下的优选的上限值为5质量%,更优选为3质量%,进一步优选为2质量%,更进一步优选为1质量%。设阻燃性树脂组合物为100质量%时,优选的下限值为0.05质量%,更优选为0.1质量%,进一步优选为0.5质量%。为了不使阻燃性树脂组合物的耐冲击性恶化,无机填充材料的配合上限值优选为5质量%,为了有效地提高聚酰胺的结晶化速度,优选设下限值为0.5质量%。
本实施方式的阻燃性树脂组合物中,也可以在不损害本实施方式的特征的范围内进一步含有除了成分(B)以外的阻燃剂。作为该情况下的阻燃剂,更优选实质上不含有溴和氯的无机或有机阻燃剂。
本实施方式中的所谓实质上不含有溴和氯是指阻燃剂中的溴和氯的合计浓度为不足1质量%的量的情况。更优选不足5000ppm,进一步优选不足1000ppm。这种情况下的下限值为零。本实施方式中,溴和氯的含量测定中,可以按照社团法人日本印刷线路工业会(JPCA)制定的JPCA-ES01(无卤型覆铜箔层积板试验方法)测定。该分析方法可以利用烧瓶燃烧处理离子色谱法进行。
作为可以在本实施方式的阻燃性树脂组合物中含有的其他阻燃剂的具体例,可以举出以含氮化合物、含锌化合物、氢氧化镁或氢氧化铝等为代表的公知的无机阻燃剂;以磷酸三苯酯或氢氧化磷酸三苯酯(水酸化トリフエニルフオスフエ一ト)、双酚A双(二苯基磷酸酯)等为代表的有机磷酸酯类;如日本特开平11-181429号公报所记载的磷腈系化合物;硅油类、红磷或其他公知的阻燃剂。
磷腈化合物是具有下述通式(6)所示的环状和直链状的结构的化合物,优选为环状结构化合物,更优选n=3和4的6元环和8元环的苯氧基磷腈化合物。
(式中,R8、R9各自独立地表示碳原子数为1~20的脂肪族基或芳香族基;n是3以上的整数。)
这些化合物可以通过选自由亚苯基、亚联苯基和以如下通式(7)表示的基团构成的组中的1种以上的交联基交联。
(式中,T表示-C(CH3)2-、-SO2-、-S-或-O-。)
以通式(6)表示的磷腈化合物是公知的化合物,例如,在James E.Mark,Harry R.Allcock,Robert West著的“Inorganic Polymers”,Prentice-Hall International,Inc.,1992,P61-140中有记载。
用于获得上述磷腈化合物的合成例在日本特公平3-73590号公报、日本特开平9-71708号公报、日本特开平9-183864号公报和日本特开平11-181429号公报等中有记载。
例如,非交联环状苯氧基磷腈化合物的合成中,按照H.R.Allcock著的“Phosphorus-Nitrogen Compounds”,Academic Press,Inc.,(1972)所记载的方法,在含有1.0单位摩尔(115.9g)二氯磷腈低聚物(三聚体62%、四聚体38%的混合物)的20%氯苯溶液580g中,搅拌下添加苯酚钠的甲苯溶液后,在110℃反应4小时,精制后,得到非交联环状苯氧基磷腈化合物。
作为本实施方式的磷系阻燃剂,优选为磷腈化合物。对于磷腈化合物,由于化合物中的磷含量高于通常的磷酸酯化合物,所以少量的添加就能确保充分的阻燃性,并且由于水解性和热分解性也优异,结果能够抑制阻燃性树脂组合物的物性降低,因此优选。而且,从阻燃性、耐水性和电学特性方面来看,酸值为0.5以下的磷腈化合物更优选。
本实施方式中,作为抗滴落剂而已知的以四氟乙烯等为代表的氟类聚合物也可以在阻燃性树脂组合物中含有不足2质量%的量。
在不损害本实施方式的特征的范围内,本实施方式的阻燃性树脂组合物也可以含有含氮化合物。作为优选用作含氮化合物的化合物,可以举出由三聚氰胺和磷酸形成的加成物。
作为由三聚氰胺和磷酸形成的加成物的具体例,可以举出(i)三聚氰胺与多聚磷酸的反应产物、和/或三聚氰胺的缩合物与多聚磷酸的反应产物;(ii)选自以式(NH4)yH(3-y)PO4或(NH4PO3)z(式中,y为1~3,并且z为1~10000)表示的含氮磷酸盐、磷酸氢铵、磷酸二氢铵和/或多聚磷酸铵中的1种以上。
作为以化学式(C3H6N6·HPO3)n(式中,n表示缩合度)表示的化合物,这些之中,可以优选使用由(i)三聚氰胺与(ii)磷酸、焦磷酸、多聚磷酸的至少任一个实质上以等摩尔反应的反应产物中得到的化合物。
更具体地说,可以举出选自焦磷酸二(三聚氰胺)、多聚磷酸三聚氰胺、多聚磷酸蜜勒胺、多聚磷酸蜜白胺、多聚磷酸三聚二氰亚胺(ポリリン酸メロン)、它们的混合多聚磷酸盐中的一种以上。这些之中,更优选的是多聚磷酸三聚氰胺。
对它们的制法没有特别限制,作为一例,可以举出将磷酸三聚氰胺在氮气气氛下加热缩合的方法等。作为构成磷酸三聚氰胺的磷酸,具体可以举出正磷酸、亚磷酸、次亚磷酸、偏磷酸、焦磷酸、三磷酸、四磷酸等,特别是对正磷酸、焦磷酸与三聚氰胺的加成物缩合而成的多聚磷酸三聚氰胺,其作为阻燃剂的效果较高是优选的。
另外,通过将多聚磷酸三聚氰胺的缩合度n设定为5以上,耐热性变高,因此优选。
多聚磷酸三聚氰胺也可以是三聚氰胺和多聚磷酸的等摩尔加成盐,作为与三聚氰胺形成加成盐的多聚磷酸,可以举出所谓称作缩合磷酸的链状多聚磷酸、环状聚偏磷酸。对这些多聚磷酸的缩合度n没有特别限制,通常为3~50,但从所得到的多聚磷酸三聚氰胺加成盐的耐热性的方面考虑,此处所使用的多聚磷酸的缩合度n优选为5以上。
作为多聚磷酸三聚氰胺加成盐的制造方法,例如可以举出如下方法:制备三聚氰胺和多聚磷酸的混合物分散在水中的浆料,将其充分混合,使两者的反应产物形成为微粒状后,对该浆料进行过滤、清洗、干燥,而且根据需要进行烧制,将所得到的固体物质粉碎,以粉末形式得到多聚磷酸三聚氰胺加成盐。
由三聚氰胺和磷酸形成的加成物中,只要不损害本实施方式的效果,也可以残留、混合存在未反应物或副产物。
对本实施方式中可以使用的含锌化合物没有特别限定,其包括硬脂酸锌等有机含锌化合物以及氧化锌等无机含锌化合物的所有含锌化合物,这些之中优选的含锌化合物为无机含锌化合物。其中,更优选为选自氧化锌、硫化锌、硼酸锌、锡酸锌中的一种以上,进一步优选为以αZnO·βB2O3·γH2O(α>0、β>0、γ≥0)表示的硼酸锌。进一步优选的具体例是选自以2ZnO·3B2O3·3.5H2O、4ZnO·B2O3·H2O和2ZnO·3B2O3表示的硼酸锌中的一种以上。
含锌化合物作为阻燃助剂通过在燃烧时阻断从作为热源的火焰传向树脂的热(绝热能力),由此抑制由于树脂的分解而成为燃料的气体的产生,起到形成提高阻燃性所需的不燃层(或碳化层)的作用。这些含锌化合物也可以经硅烷系偶合剂、钛酸酯系偶合剂等表面处理剂处理。
相对于100质量份次膦酸盐类,含锌化合物的优选含量为0.1~15质量份。更优选为1~10质量份,进一步优选为2~7质量份。从提高阻燃剂的稳定性的方面考虑,优选含锌化合物在上述范围内。
在本实施方式的阻燃性树脂组合物中,除了上述以外,也可以使用公知的有机、无机稳定剂。
作为有机稳定剂的例子,可以举出以“Irganox 1098”(Ciba制造)等为代表的受阻酚系抗氧化剂、以“Irgafos 168”(Ciba制造)等为代表的磷系加工热稳定剂、以“HP-136”(Ciba制造)为代表的内酯系加工热稳定剂、硫系耐热稳定剂、受阻胺系光稳定剂等。这些之中,更优选受阻酚系抗氧化剂、磷系加工热稳定剂、或者它们的合用。
作为无机稳定剂,可以举出氧化锌、硫化锌、上述的铜化合物等金属系稳定剂。
相对于100质量份热塑性树脂,稳定剂的优选混合量为0.001~5质量份,更优选为0.01~3质量份。
本实施方式的阻燃性树脂组合物中,可以使用各种导电用填料。例如,可以举出导电用炭黑、碳纳米管(碳原纤维)、石墨、碳纤维等。这些也可以以2种以上的混合物的形式使用。这些之中,优选导电用炭黑、碳纳米管(碳原纤维)。
作为导电用填料的混合量,设阻燃性树脂组合物为100质量%时,优选为0.5~20质量%的范围。更优选为1~10质量%,进一步优选为1~5质量%。更进一步优选为1~3质量%。
本实施方式中,对导电性填料的添加方法没有特别限制,作为优选的方法,可以举出预先将导电用填料在聚酰胺中进行熔融混炼后以导电用母料的形态进行添加的方法。此时,设导电用母料为100质量%的情况下,导电用填料在母料中的优选混合量为5~30质量%。使用导电用炭黑作为导电用填料时,更优选为5~15质量%,进一步优选为8~12质量%。
使用包括碳纳米管(碳原纤维)、石墨、碳纤维的导电用炭黑以外的导电用填料作为导电用填料的情况下,其混合量优选为10~30质量%,更优选为15~25质量%。
作为导电用母料的制造方法,优选使用双螺杆挤出机进行制造的方法。特别优选在熔融的聚酰胺中添加导电用填料并进一步进行熔融混炼的方法。
本实施方式中,除了上述成分以外,也可以在不损害本实施方式的效果的范围内根据需要在任意步骤添加附加成分。
附加成分的例子包括聚酯、聚烯烃等其他热塑性树脂;增塑剂(低分子量聚烯烃、聚乙二醇、脂肪酸酯类等)、和抗静电剂、成核剂、流动性改良剂、填充剂、增强剂、各种过氧化物、扩展剂、铜系热稳定剂、以受阻酚系氧化劣化防止剂为代表的有机系热稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂等。
对于这些成分具体的优选添加量,在阻燃性树脂组合物中分别为10质量%以下。更优选的添加量为5质量%以下,进一步优选为3质量%以下。
作为用于获得本实施方式的阻燃性树脂组合物的具体加工机械,例如可以举出单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、辊、捏合机、布雷本登塑性计、班伯里混炼机等,这些之中优选为螺杆挤出机,特别是更优选具备上游侧供给口和一处以上的下游侧供给口的双螺杆挤出机。
作为本实施方式的制造方法,只要能表现本实施方式的效果就没有特别限制,下面说明优选例。
(1)使用双螺杆挤出机,一并供给热塑性树脂、次膦酸盐类、碱性化合物,进一步进行熔融混炼的方法。
(2)使用在上游侧和下游侧各具有一处供给口的双螺杆挤出机,由上游侧供给口供给热塑性树脂和碱性化合物,进行熔融混炼,由下游侧供给口供给次膦酸盐类,进一步进行熔融混炼的方法。
(3)使用在上游侧和下游侧各具有一处供给口的双螺杆挤出机,由上游侧供给口供给热塑性树脂,进行熔融混炼,由下游侧供给口供给次膦酸盐类、碱性化合物经混合的混合物,进一步进行熔融混炼的方法。
对于用于获得本实施方式的阻燃性树脂组合物或其成型体等的单螺杆挤出机内或双螺杆以上的挤出机内、和注射成型机内的熔融混炼温度(加热加工时阻燃性树脂组合物的树脂温度),只要在不损害本实施方式的效果的范围内,就没有特别限定,优选200~360℃的范围。设定为360℃以下时,由于能抑制热塑性树脂的劣化而优选,340℃以下则更优选。
加工时挤出机的转速优选为150~800rpm,更优选为250~700rpm。为了有效地提高次膦酸盐类的分散性,转速优选设定为150rpm以上,为了抑制树脂的分解,优选设定为800rpm。
作为本实施方式的阻燃性树脂组合物,厚度为0.8mm、1.6mm、3.2mm的试验片依照UL94VB通过垂直接触火焰所测定的总燃烧时间为250秒以下的组合物可以适合使用于各种用途。更优选具有按照相同测定方法不会由于滴落而导致棉花点火的阻燃性,进一步优选总燃烧时间为50秒以下。
本实施方式的阻燃性树脂组合物的耐热性、阻燃性、挤出加工性、注射成型稳定性优异,而且对金属的腐蚀性低,机械物性和成型加工性优异。并且,本实施方式的阻燃性树脂组合物能应对在电气、电子部件领域中的表面贴装技术(SMT)中使用的回流焊装置,优选能应对最高温度为250℃的回流焊炉,进一步优选能应对260℃以上的回流焊炉。
本实施方式的阻燃性树脂组合物能够特别适宜地用于电气电子部件和汽车用电气电子部件。其中,能够特别适宜地用于表面贴装技术(SMT)对应部件。作为表面贴装技术(SMT)对应部件,能够适宜地用于耐热连接器和插口(jack)。
实施例
下面,通过以下的实施例更详细地说明本实施方式,但本实施方式不限于以下实施例。
以下给出实施例和比较例中使用的原材料和测定方法。
(使用的树脂)
(聚苯醚)
·聚苯醚(PPE-1):由旭化成化学(株)获得的Zylon(注册商标)S201A
比浓粘度ηsp/c:0.51dl/g
·由2,6-二甲基苯酚构成的聚合物聚苯醚(PPE-2):由旭化成化学(株)获得的Zylon(注册商标)S202A
比浓粘度ηsp/c:0.42dl/g
由2,6-二甲基苯酚构成的聚合物
·聚苯醚(PPE-3):按照日本特公昭60-34571号公报聚合的聚苯醚
比浓粘度ηsp/c:0.32dl/g
由2,6-二甲基苯酚构成的聚合物
·聚苯醚共聚物(PPE-4):按照日本特愿平6-245982号公报聚合的聚苯醚共聚物
比浓粘度ηsp/c:0.53dl/g
由2,6-二甲基苯酚(75质量%)和2,3,6-三甲基苯酚(25质量%)构成的聚合物
·马来酸酐来改性聚苯醚(PPE-5):按照制备例制备的马来酸酐改性聚苯醚
比浓粘度ηsp/c:0.43dl/g
[制备例]<PPE-5的制造>
相对于100质量份PPE-2,干式混合2质量份马来酸酐和0.3质量份自由基引发剂(“PERHEXA 25B”:日本油脂(株)社制造),供给到双螺杆挤出机[ZSK-25:Coperion公司(德国)制],进行熔融混炼,颗粒化,所述双螺杆挤出机的料筒温度设定为320℃,其上游侧具有一处供给口。
接着,取1g所得到的颗粒,夹在从内侧起依次重叠了聚四氟乙烯片、铝片、铁板的重叠物之间,使用温度设定为280℃的压制成型机,以100kg/cm2进行挤压成型,得到膜。
对于得到的膜,使用日本分光社制造的FT/IR-420型傅利叶变换红外分光光度计,进行红外分光测定。
对该膜的测定中,在1790cm-1观察到加成到聚苯醚中的源于马来酸的峰。
使用PPE和MAH的混合物,根据预先制作的校正曲线式计算MAH的加成率,为0.52质量%。
[苯乙烯系树脂]
·聚苯乙烯嵌段-经氢化的聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段(SEBS-1)
结合苯乙烯量:33%、
聚丁二烯部分的1,2-乙烯基结合量:47%、
聚苯乙烯链的数均分子量:29000、
聚丁二烯部的氢化率:99.8%
·以苯乙烯为主体的聚合物嵌段-苯乙烯和丁二烯的无规共聚物经氢化的氢化无规共聚物嵌段(SOE)
旭化成化学株式会社制造、“S.O.E(注册商标)L605”
[聚酰胺]
·聚酰胺6,6(PA66)
Solutia Inc公司(美国)制造,“Vydyne(注册商标)48BX”
·聚酰胺9T:由对苯二甲酸、1,9-壬二胺和2-甲基-1,8-辛二胺构成的芳香族聚酰胺(PA9T-1)
熔点:308℃、
粘度数:150ml/g
末端封闭率:90%、
末端氨基浓度:19μmol/g
按照国际公开第2007/058169号公报实施例的聚酰胺9T的制造进行的制备。
·聚酰胺9T:由对苯二甲酸、1,9-壬二胺和2-甲基-1,8-辛二胺构成的芳香族聚酰胺(PA9T-2)
熔点:304℃、
粘度数:210ml/g、
末端封闭率:90%、
末端氨基浓度:50μmol/g
按照国际公开第2007/058169号公报实施例的聚酰胺9T的制造进行的制备。
·聚酰胺6T/66:由1,6-己二胺、对苯二甲酸和己二酸构成的芳香族聚酰胺(PA6T/66)
熔点:314℃
末端氨基浓度:80μmol/g
商品名:“AMODEL A-4000(Solvay Advanced Polymers社制造)”
所得到的芳香族聚酰胺的熔点如下测定:使用差示扫描热量测定装置(PerkinElmer社制造、商品名:DSC-7),将聚酰胺颗粒以50℃/分钟从40℃升温至340℃,保持2分钟,使聚酰胺充分熔融后,以20℃/分钟降温至40℃,保持2分钟,其后,以20℃/分钟的速度升温,将此时观测到的吸热峰的峰顶温度作为熔点。
芳香族聚酰胺的粘度数是按照ISO307在96%硫酸中测定的值。
所得到的芳香族聚酰胺的末端封闭率和末端基团浓度的测定中,使用1H-NMR(500MHz,在氘代三氟乙酸中于50℃进行测定),由各末端基团的特征信号的积分值分别测定羧基末端、氨基末端和封闭末端的个数,按照下式求得末端封闭率。
末端封闭率(%)=[(α-β)/α]×100
(式中,α表示分子链的末端基团的总数;β表示没有被封闭而残留的羧基末端和氨基末端的总数。)
[聚芳硫醚]
·聚苯硫醚(PPS-1):交联型聚(对亚苯硫醚)
熔融粘度:130Pa·s(剪切速度100秒-1、300℃)、
低聚物量:0.6质量%
·聚苯硫醚(PPS-2):半交联型聚(对亚苯硫醚)
熔融粘度:140Pa·s(剪切速度100秒-1、300℃)、
低聚物量:0.5质量%
·聚苯硫醚(PPS-3):线型聚(对亚苯硫醚)
熔融粘度:110Pa·s(剪切速度100秒-1、300℃)、
低聚物量:0.3质量%
[次膦酸金属盐]
二乙基次膦酸铝(FR-1):Clariant社制造、Exolit OP930
[其他阻燃剂]
·多聚磷酸三聚氰胺(FR-2):日产化学工业株式会社制造、“PHOSMEL-200”
[碱性化合物]
·氢氧化钙(CAOH-1):试剂(和光纯药工业社株式会社制造)
数均粒径:7.5μm、特号消石灰同等品、纯度97%
·氢氧化钙(CAOH-2):铃木工业株式会社制造、微粒氢氧化钙(Quartech)
数均粒径:5.0μm、纯度99%
·氢氧化钙(CAOH-3):铃木工业株式会社制造、微粒氢氧化钙(Quartech LT)
数均粒径:1.5μm、纯度99%
·氧化钙(CAO-1):试剂(和光纯药工业社制造)
数均粒径:25μm、JIS2号生石灰相当品
·氧化钙(CAO-2):试剂(和光纯药工业社制造)
数均粒径:10μm、JIS特号生石灰相当品
·氧化锌(ZNO):东邦锌(株)社制造、“银岭A-1”
数均粒径:0.2μm
·氢氧化铝(ALOH):试剂(和光纯药工业株式会社制造)
数均粒径:1.0μm
·氧化镁(MGO):协和化学工业株式会社制造、“Pyrokisuma(注册商标)5Q”
数均粒径:1.3μm
·氧化铝(ALO):试剂(和光纯药工业株式会社制造)
数均粒径:1.2μm
·水滑石(DHT):协和化学工业株式会社制造、“DHT-4A”
数均粒径:4μm
[无机填充材料]
·短切玻璃纤维(chopped glass fiber)(GF):日本电气硝子株式会社制造、“ECS03-T747H”
纤维直径:10μm
·滑石(Talc):林化成株式会社制造、“Talcum Powder PK-C”
[相容化剂]
·马来酸酐(MAH):日本油脂株式会社制造、“CRYSTAL MAN-AB”
·柠檬酸(CA):试剂(和光纯药工业(株))
·苯乙烯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SG-C)
甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量:5质量%
重均分子量:110,000
[测定方法]
(1)阻燃性(UL-94VB)
使用UL94(美国Under Writers Laboratories Inc所制定的规定)的方法,对每一样品分别测定5根。试验片(长127mm、宽12.7mm,厚0.8mm、厚1.6mm或厚3.2mm)使用注射成型机(东芝机械株式会社制造:IS-80EPN)进行成型。成型时的温度分别示于表1~9。
阻燃等级中表示通过UL94垂直燃烧试验而分类的阻燃性的等级。其中,所有的样品都是对5根试验片进行试验而判定的。分类方法的概要如下。其他细节依照UL94规定。
V-0:总燃烧时间为50秒以下、每根的最大燃烧时间为10秒以下、没有燃烧物滴落
V-1:总燃烧时间250秒以下、每根的最大燃烧时间30秒以下、没有燃烧物滴落
V-2:总燃烧时间250秒以下、每根的最大燃烧时间30秒以下、有燃烧物滴落
规定外:不符合上述三项目的样品和燃烧至夹持试验片的夹具的样品
总燃烧时间(秒)是指对5根各样品试验片分别接触2次火焰共接触10次火焰后,直到熄灭的时间的合计燃烧时间,最大燃烧时间(秒)表示直到熄灭的时间最长的时间。
(2)物性测定
使用注射成型机(东芝机械株式会社制造:IS-80EPN)将所得到的阻燃性树脂组合物颗粒成型为厚度为4.0mm的ISO多用途试验片。成型时的温度分别示于表1~9。弯曲强度(FS)和弯曲模量(FM)按照ISO178进行测定,拉伸强度(TS)和拉伸断裂伸长率(EL)按照ISO527/1/2进行测定,带缺口的夏比冲击试验按照ISO179/1eA进行测定。另外,0.45MPa负荷下和1.80MPa负荷下的负荷变形温度按照ISO 75进行测定。
(3)腐蚀试验
将20g所得到的颗粒加入到耐压2.0MPa、内容量100ml的SUS314制高压釜中,加入纵×横×厚的尺寸为10mm×20mm×2.0mm、表面经#2000研磨的碳钢(材质:SS400)试验片,进一步加入20g颗粒,将碳钢试验片掩埋。用氮气置换高压釜内部后密闭,在设定为330℃的恒温槽中静置5小时。在流水下取出高压釜,冷却至室温,打开高压釜。
从熔融固化的颗粒中取出碳钢试验片,适当使用HFIP(六氟异丙醇)和热甲苯,溶解去除附着于碳钢试验片的树脂。
另外,难以利用溶剂溶解除去的PPS等热塑性树脂的情况下,在700℃的加热炉中加热60分钟,使树脂加热分解,冷却后在蒸馏水中进行超声波清洗,除去附着物。需要说明的是,对于因加热分解导致碳钢试验片的氧化所带来的重量增加,使用未试验的碳钢试验片以相同条件进行加热作为参照。
干燥碳钢试验片,称量至0.01mg单位,除以预先测定的腐蚀试验前的碳钢试验片重量,以质量ppm求得试验前后的重量减少率。
(4)回流焊试验
制作与燃烧试验中成型的试验片相同的试验片,在23℃、50%相对湿度的条件下吸湿168小时后,通过设定为在各温度条件加热10秒的方式的回流焊炉,观察回流焊环境下试验片的变化,测定在试验片表面上不出现起泡的最高温度。
需要说明的是,不能克服250℃的加热条件的试验片难以应对使用了无铅焊锡的高温回流焊炉。
(5)挤出加工性
观察用双螺杆挤出机制造组合物时的情况,进行评价。
○:没有不适的情况。
△:将不适记于各表下。
×:将不适记于各表下。
××:将不适记于各表下。
(6)注射成型稳定性
对于所得到的颗粒,使用注射成型机(Sodick Plustech社制造:TR05EH2合模压力5吨),使用FPC连接器(长30mm、宽1mm、取2个、50销孔、销孔间距:0.5milli-pitch)模具,在表1~9分别示出的成型温度条件下,以300mm/sec的注射速度进行成型。比较最初10次注射的平均注射压力和注射第100~109次的平均注射压力,评价注射成型的稳定性。
注射压力正变化的情况下,继续成型时,有可能发生未向模具填充等不适。
注射压力负变化的情况下,成为树脂的分解所导致的物性降低和毛刺的生成所导致的不良发生的原因。
(7)成型片表面的光泽
使用注射成型机(东芝机械株式会社制造:IS-80EPN),设定填充时间为1秒的注射压力、速度条件,在成型温度为分别示于表1~9的条件下,成型出厚2.7mm、100mm×100mm的平板试验片。
对于得到的成型片的中心和从四角起在对角线上3cm内侧的点(共计五处),使用堀场制作所制造的光泽计,利用20°入射角的光源测定光泽度。
数值越高说明光泽越好。
(8)膜成型是否导致溢料产生
对于所得到的颗粒,使用双螺杆挤出膜成型机(TECHNOVEL株式会社制造、“KZW15TW-25MG-NH”、螺杆直径15mm),使用料筒温度为220℃、150mm宽的T模、设定为40℃的第一辊(材质:耐热橡胶辊)和设定为90℃的第2辊(材质:金属辊),进行挤出膜成型。将厚度调整为400μm。
进行上述片成型,通过对模唇中蓄积的褐色~黑色物进行观察,基于以下判断基准,判断溢料的产生状况。
○:连续成型1.5小时以上,也完全观察不到溢料。
×:未经过1.5小时就观察到溢料。
(9)片的阻燃性(UL-94VTM)
使用UL94(美国Under Writers Laboratories Inc所制定的规定)的方法,对每个样品各取5根进行试验。对于试验片,将膜试验片(200±5×50±1×0.4mm)卷成圆筒状,垂直安装于夹具,利用20mm火焰接触3秒火焰两次,通过该燃烧行为进行VTM-0、VTM-1、VTM-2、Not(规定以外)的判定。
VTM-0:总燃烧时间为50秒以下、每根的最大燃烧时间为10秒以下、没有燃烧物滴落
VTM-1:总燃烧时间为250秒以下、每根的最大燃烧时间为30秒以下、没有燃烧物滴落
VTM-2:总燃烧时间为250秒以下、每根的最大燃烧时间为30秒以下、有燃烧物滴落
规定外:不符合上述三项目的样品和燃烧至夹持试验片的夹具的样品。
[实施例和比较例]
使用在上游侧具有一处、在下游侧具有两处供给口(设挤出机料筒的全长为1.0时,在0.4的位置具有一处、在0.8的位置具有一处)的双螺杆挤出机[ZSK-26MC:Coperion公司制造(德国)]。对于料筒温度,分为从上游侧供给口(以下称为上游供给口)至L=0.4的位置的供给口(以下称为中央供给口)的部分和从中央供给口至下游侧的部分,设定为各表中表示的温度。
按照表1~9所述的比例,分别供给原材料,进行熔融混炼,得到颗粒。为了对所得到的颗粒的含水率进行调整,挤出后,在设定为80℃的除湿干燥机中进行干燥后,放入到涂铝层的防潮袋。此时颗粒的含水率大致为250~500ppm。
需要说明的是,此时螺杆转速设定为250转/分钟,排出量为15kg/h。另外,在具有中央供给口的料筒区域(cylinder block)之前的区域和模之前的料筒区域上分别设置开口部,通过真空吸引除去残留挥发成分及低聚物。此时的真空度(绝对压力)为60Torr。
使用所得到的颗粒,进行上述各种评价。表1~表9中结果与组成一同示出。
实施例1~5的阻燃性优异,腐蚀性也充分低,注射成型时的稳定性也优异。比较例1的阻燃性和低温耐回流焊性没有问题,但腐蚀性较大。比较例2、3的阻燃性和腐蚀性没有问题,但挤出加工性和注射成型稳定性差。比较例4除了阻燃性差以外,还在挤出加工中频发线料断裂以至于难以采集评价用颗粒,而且注射成型稳定性也非常差。
实施例6~10的阻燃性优异,腐蚀性也充分低,注射成型时的稳定性也优异。比较例5、6的腐蚀性非常大。比较例7~9的腐蚀性没有问题,但挤出加工性和注射成型稳定性差。另外,吸水后的回流焊试验中耐热性显著降低。
实施例11~19的阻燃性优异,腐蚀性也充分低,注射成型时的稳定性也优异。比较例10~12的腐蚀性非常大。比较例13~14的腐蚀性没有问题,但挤出加工性和注射成型稳定性不足。另外,吸水后的回流焊试验中耐热性显著降低。
[表5]
△:挤出加工时出现线料断裂
[表6]
△:挤出加工时出现线料断裂
×:挤出加工时线料断裂频发
实施例20~36的阻燃性优异,腐蚀性也充分低,回流焊试验中的耐热性也高,注射成型时的稳定性也优异。特别地,关注实施例27和28会发现,碱性化合物的数均粒径低于25μm时,腐蚀性显著得到抑制。
将这些实施例与比较例15~18比较时发现,仅在特定配合量的范围中时,会显示出腐蚀抑制、耐回流焊性、阻燃性、挤出加工性、成型稳定性的全部都优异的结果。
[表7]
通过实施例37~41和实施例30的比较发现,即使改变相容化剂的种类、相容化剂的量或替代为改性的聚苯醚,也具有优异的效果。另外,还具有不依赖于聚酰胺种类的优异的效果。
通过实施例40、41和实施例24、30的比较发现,使用特定粘度的聚苯醚时,各特性进一步显著提高。
在热塑性树脂中使用PPS和PPE并利用SEBS-1和SG-C进行相容化的情况下,使用本实施方式的阻燃剂和碱性化合物时,阻燃性和腐蚀抑制优异,同时挤出加工性和成型稳定性优异。
比较实施例47~49和比较例21发现,实施例47~49在挤出加工时线料稳定,阻燃性试验、表面光泽试验和腐蚀性试验都比比较例21优异。比较例21在挤出时确认到线料的发泡。
对实施例47、48和比较例26、27中得到的颗粒进行片成型,利用片成型进行溢料评价和阻燃性评价。
实施例50、51的挤出加工性优异,制作片时未确认到溢料的产生。另外,片的阻燃性(UL-94VTM)也优异。
本申请基于2008年3月3日向日本专利局提交的日本专利申请(日本特愿2008-052560),以参考的形式将其内容引入本说明书。
工业实用性
本发明的阻燃性树脂组合物的阻燃性、耐热性、挤出加工性以及注射成型稳定性优异,显著降低了对金属的腐蚀性,高温耐回流焊性优异,而且机械物性优异,因此能够特别适宜地用于电气电子部件和汽车用部件等。这些之中,尤其能够适宜地用作可应对表面贴装技术(SMT)的电气电子部件。

Claims (15)

1.一种阻燃性树脂组合物,其含有:
(A)选自聚苯醚、聚酰胺、聚芳硫醚、苯乙烯系树脂中的1种以上的热塑性树脂;
(B)从以如下通式(I)表示的次膦酸盐、以如下通式(II)表示的二次膦酸盐和它们的缩合物中选出的至少一种次膦酸盐类;
(C)碱性化合物;和
(D)无机填充材料,
其中,相对于100质量份所述成分(B),该阻燃性树脂组合物含有0.01~10质量份所述成分(C),
式中,R1和R2相同或不同,是直链状或支链状的C1~C6-烷基和/或芳基;R3是直链状或支链状的C1~C10-亚烷基、C6~C10-亚芳基或C6~C10-芳基亚烷基;M是从钙、镁、铝、锌、铋、锰、钠、钾和质子化的含氮碱基中选出的一种以上;m是2或3;n是1~3的整数;x是1或2,
所述(C)碱性化合物是数均粒径为100nm~10μm的氢氧化钙和/或氧化钙。
2.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(C)碱性化合物是数均粒径为100nm~10μm的氢氧化钙。
3.如权利要求2所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述氢氧化钙是数均粒径为100nm~5000nm的氢氧化钙。
4.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,相对于100质量份所述成分(B),含有0.2~5质量份所述成分(C)。
5.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(A)热塑性树脂是具有280℃以上的熔点的聚酰胺。
6.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(A)热塑性树脂是在重复结构单元中具有芳香环的聚酰胺。
7.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚苯醚是由2,6-二甲基苯酚构成的均聚物、或者由2,6-二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚构成的共聚物。
8.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚苯醚是由2,6-二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚构成的共聚物,该聚苯醚中的2,3,6-三甲基苯酚的量是10~30质量%。
9.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚苯醚是比浓粘度为0.25dl/g~0.35dl/g的范围内的聚苯醚,所述比浓粘度在0.5g/dl三氯甲烷溶液、30℃的条件下测定。
10.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚芳硫醚是含氯浓度为1500ppm以下的聚苯硫醚。
11.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述(A)热塑性树脂含有聚苯醚和除了聚苯醚以外的热塑性树脂。
12.如权利要求11所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述除了聚苯醚以外的热塑性树脂为聚酰胺。
13.如权利要求12所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚酰胺的熔点为280℃以上。
14.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述R1和R2表示的芳基是苯基。
15.一种耐热连接器,其由权利要求1~14的任一项所述的阻燃性树脂组合物形成。
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