CN103270112A - 阻燃性树脂组合物及由其制成的成型品 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供使用了来自植物的原料的阻燃性、耐热性以及耐冲击性优异的阻燃性树脂组合物及由其制成的成型品。本发明是含有(A)100重量份的至少含有50重量%聚乳酸(A-1成分)的树脂成分(A成分)、(B)1~100重量份的下述式(1)表示的有机磷化合物(B成分)、(C)1~200重量份的填充剂(C成分)、以及(D)1~100重量份的耐冲击性改性剂(D成分)的阻燃性树脂组合物。(式(1)中,X1、X2相同或不同,为下述式(2)表示的芳香族取代烷基)(式(2)中,AL为碳原子数1~5的支链状或直链状的烷基,Ar是可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基。n表示1~3的整数,Ar可与AL中的任意的碳原子键合)。

Description

阻燃性树脂组合物及由其制成的成型品
技术领域
本发明涉及阻燃性、耐热性以及耐冲击性优异的树脂组合物及由其制成的成型品。进一步详细而言,涉及一种含有特定的有机磷化合物并且实质上不含卤素的阻燃性树脂组合物及由其制成的成型品。
背景技术
作为用于得到树脂制的成型品的原料,一般使用聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(PA6、PA66)、聚酯(PET、PBT)、聚碳酸酯(PC)等树脂。然而,这些树脂使用由石油资源得到的原料制造。近年来,担心石油资源的枯竭、地球环境等问题,需求使用由植物等生物起源物质得到的原料制造树脂。特别是考虑地球环境的问题时,对于使用了来自植物的原料的树脂而言,即使使用后焚烧,考虑到植物生长时吸收的二氧化碳量,从作为碳收支平衡的碳中性的想法出发,可以认为是对地球环境的负荷低的树脂。
另一方面,将这些使用了来自植物的原料的树脂用于工业材料、特别是电气/电子相关用部件、OA相关用部件或汽车部件的情况下,从安全上的问题出发,必须赋予阻燃性。
目前为止,关于使用了来自植物的原料的树脂、特别是聚乳酸树脂的阻燃化,进行了各种尝试,已实现了某种程度的阻燃化(专利文献1~6)。然而,这些阻燃化配方使用了大量的阻燃剂,进而由于阻燃剂的特性而损害了树脂本来的物性、耐热性。
专利文献1:日本特开2001-164014号公报
专利文献2:日本特开2004-277552号公报
专利文献3:日本特开2005-023260号公报
专利文献4:日本特开2005-139441号公报
专利文献5:日本特开2007-246730号公报
专利文献6:日本特开2008-019294号公报
发明内容
本发明的第1目的在于提供一种含有来自植物的树脂且阻燃性、耐热性以及耐冲击性优异的树脂组合物及由其制成的成型品。本发明的第2目的在于提供一种含有特定的有机磷化合物且实质上不含卤素的阻燃性树脂组合物及由其制成的成型品。
本发明的目的通过以下的发明而实现。
1.一种阻燃性树脂组合物,含有:
(A)100重量份的至少含有50重量%的聚乳酸(A-1成分)的树脂成分(A成分),
(B)1~100重量份的下述式(1)表示的有机磷化合物(B成分),
(C)1~200重量份的填充剂(C成分),以及
(D)1~100重量份的耐冲击性改性剂(D成分)。
Figure BDA00003112690100021
(式中,X1、X2相同或不同,为下述式(2)表示的芳香族取代烷基。)
Figure BDA00003112690100022
(式中,AL为碳原子数1~5的支链状或直链状的脂肪族烃基,Ar是可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基。n表示1~3的整数,Ar可与AL中的任意的碳原子键合。)
2.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,聚乳酸(A-1成分)是含有聚L-乳酸(α-1成分)和聚D-乳酸(β-1成分)且α-1成分与β-1成分的重量比为10:90~90:10的范围的立体络合物(ステレオコンプレックス)聚乳酸,所述聚L-乳酸含有90摩尔%以上的L-乳酸单元,所述聚D-乳酸含有90摩尔%以上的D-乳酸单元。
3.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,A-1成分在差示扫描量热计(DSC)测定的升温过程的熔融峰中195℃以上的比例为80%以上。
4.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,作为树脂成分(A成分),含有除A-1成分以外的选自聚酯树脂(PEst)、聚苯醚树脂(PPE)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚酰胺树脂(PA)、聚烯烃树脂(PO)、苯乙烯系树脂、聚苯硫醚树脂(PPS)以及聚醚酰亚胺树脂(PEI)中的至少1种树脂(A-2成分)。
5.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)是选自下述式(3)和下述式(4)表示的有机磷化合物中的至少1种化合物。
Figure BDA00003112690100031
(式中,R2、R5可以相同或不同,是可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基。R1、R3、R4、R6可以相同或不同,是氢原子、选自碳原子数1~4的支链状或直链状的烷基、可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基中的取代基。)
(式中,Ar1和Ar2可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。R11、R12、R13以及R14可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~3的脂肪族烃基或者苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。AL1和AL2可以相同或不同,是碳原子数1~4的支链状或直链状的脂肪族烃基。Ar3和Ar4可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。p和q表示0~3的整数,Ar3和Ar4可分别与AL1和AL2的任意的碳原子键合。)
6.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)由下述式(5)表示。
Figure BDA00003112690100042
(式中,R21、R22相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。)
7.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)是由下述式(1-a)表示的化合物。
Figure BDA00003112690100043
8.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)由下述式(6)表示。
Figure BDA00003112690100051
(式中,R31和R34可以相同或不同,是氢原子或碳原子数1~3的脂肪族烃基。R33和R36可以相同或不同,是碳原子数1~4的脂肪族烃基。R32和R35可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,也可以在其芳香环上具有取代基。)
9.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)是由下述式(1-b)表示的化合物。
Figure BDA00003112690100052
10.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)由下述式(7)表示。
Figure BDA00003112690100053
(式中,Ar1和Ar2可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。R11、R12、R13以及R14可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~3的脂肪族烃基或者苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。AL1和AL2可以相同或不同,是碳原子数1~4的支链状或者直链状的脂肪族烃基。Ar3和Ar4可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。p和q表示0~3的整数,Ar3和Ar4可分别与AL1和AL2的任意的碳原子键合。)
11.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)是由下述式(1-c)所示的化合物。
Figure BDA00003112690100061
12.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)由下述式(8)表示。
(式中,R41和R44可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~4的脂肪族烃基或者苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。R42、R43、R45以及R46可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。)
13.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)是由下述式(1-d)表示的化合物。
Figure BDA00003112690100063
14.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,耐冲击性改性剂(D成分)的至少50重量%为氢化苯乙烯系热塑性弹性体。
15.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,耐冲击性改性剂(D成分)的至少50重量%是选自苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三元共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯三元共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯三元共聚物(SEEPS)中的至少1种氢化苯乙烯系热塑性弹性体。
16.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物(B成分)的酸值为0.7mgKOH/g以下。
17.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,相对于树脂成分(A成分)100重量份,含有0.01~30重量份结晶化促进剂。
18.如前项1所述的阻燃性树脂组合物,其中,在UL-94标准的阻燃等级中,至少达到V-2。
19.一种成型品,是由前项1所述的阻燃性树脂组合物形成的。
根据本发明,在不损害树脂本来的特性的情况下,得到实现高阻燃性的使用了来自植物的原料的阻燃性树脂组合物。
具体实施方式
以下对本发明的阻燃性树脂组合物进行更为详细的说明。
本发明的树脂成分(A成分)中,含有至少50重量%的聚乳酸(A-1成分)。聚乳酸(A-1成分)中,有聚L-乳酸、聚D-乳酸、聚DL-乳酸或它们的混合物等聚乳酸(A-1-1成分),具有比A-1-1成分高的熔点的立体络合物聚乳酸(A-1-2成分)。
(聚乳酸:A-1-1成分)
作为聚乳酸(A-1-1成分),可以举出L-乳酸、D-乳酸、DL-乳酸、作为L-乳酸的环状二聚体的L-丙交酯、作为D-乳酸的环状二聚体的D-丙交酯、作为由L-乳酸和D-乳酸形成的环状二聚体的内消旋丙交酯(meso-lactide)或由它们的混合物构成的聚合物。
作为本发明中使用的聚乳酸(A-1-1成分)的制造方法,没有特别限定,但一般使用公知的熔融聚合法、或进一步并用固相聚合法而制造。作为具体例,公开在美国专利第1995970号、美国专利第2362511号、美国专利第2683136号中,由通常称为丙交酯的乳酸的环状二聚体通过开环聚合合成。在美国专利第2758987号中,公开了对乳酸的环状二聚体(丙交酯)进行熔融聚合的开环聚合法。
聚乳酸(A-1-1成分)可以是以乳酸类为主原料的共聚物。作为乳酸共聚物,可举出乳酸-羟基羧酸共聚物,乳酸-脂肪族多元醇-脂肪族多元酸共聚物等。
作为乳酸共聚物中使用的羟基羧酸,可举出乙醇酸、3-羟基丁酸、4-羟基丁酸、4-羟基戊酸、5-羟基戊酸、4-羟基青草酸(青草酸)、6-羟基己酸等。这些可以单独使用或作为2种以上的混合物而使用。进一步可以使用羟基羧酸的环状酯中间体、例如作为乙醇酸的二聚体的乙交酯、作为6-羟基己酸的环状酯的ε-己内酯。
作为脂肪族多元醇,可以举出乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇、癸二醇、1,4-环己烷二甲醇等脂肪族二醇。这些可以单独使用或作为2种以上的混合物而使用。
作为脂肪族多元酸,可举出琥珀酸、草酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸等脂肪族二元酸。这些可以单独使用或作为2种以上的混合物而使用。
乳酸与羟基羧酸的共聚物通常由丙交酯和羟基羧酸的环状酯中间体通过开环聚合而合成。关于其制造法,公开于美国专利第3635956号、美国专利第3797499号中。在美国专利第5310865号中,公开了以乳酸和羟基羧酸的混合物作为原料,进行直接脱水缩聚的方法。另外,在美国专利第4057537号中,公开了在催化剂的存在下对乳酸与脂肪族羟基羧酸的环状二聚体、例如丙交酯、乙交酯和ε-己内酯进行熔融聚合的开环聚合法。不通过开环聚合而利用直接脱水缩聚来制造乳酸共聚物的情况下,将乳酸类和根据需要的其它羟基羧酸在优选为有机溶剂、特别是苯基醚系溶剂的存在下进行共沸脱水缩合,特别优选通过使利用共沸从留出的溶剂中除去水而实质上处于无水状态的溶剂返回反应体系的方法而聚合,由此,可得到适于本发明的聚合度的乳酸共聚物。
另外,在美国专利第5428126号中,公开了对乳酸、脂肪族二元醇和脂肪族二元酸的混合物进行直接脱水缩合的方法。另外,在欧州专利公报第0712880A2号中,公开了在有机溶剂的存在下对聚乳酸、脂肪族二元醇和脂肪族二元酸的聚合物进行缩合的方法。
在聚乳酸、乳酸共聚物的制造时,可以添加适当的分子量调节剂、支链剂、其他的改性剂等。
在本发明中,优选使用作为仅乳酸类的聚合物的聚乳酸,特别优选以L-乳酸为主原料的聚L-乳酸树脂。另外,通常,L-乳酸含有作为光学异构体的D-乳酸,其含量优选为15重量%以下,进一步优选为10重量%以下,特别优选为5重量%以下。大量含有光学异构体时,聚乳酸的结晶性减少,作为结果得到的聚乳酸变得更柔软。对于要得到的柔软性的成型体可优选地利用,但对于要求耐热性的组合物则不优选。
(立体络合物聚乳酸:A-1-2成分)
立体络合物聚乳酸(A-1-2成分)如日本特开昭63-241024号公报以及Macromolecules,24,5651(1991)中记载的那样,通过在溶液或熔融状态下对由L-乳酸单元构成的聚L-乳酸(α-1成分)和由D-乳酸单元构成的聚D-乳酸(β-1成分)进行混合来制造。
作为α-1成分的聚L-乳酸优选由90~100摩尔%的L-乳酸单元和0~10摩尔%的除L-乳酸以外的共聚单元构成。作为β-1成分的聚D-乳酸优选由90~100摩尔%的D-乳酸单元和0~10摩尔%的除D-乳酸以外的共聚单元构成。
即,α-1成分或β-1成分的光学纯度优选为90~100摩尔%,光学纯度低于90摩尔%时,结晶性、熔点降低,难以形成立体络合物。因此,α-1成分或β-1成分的熔点优选为160℃以上,更优选为170℃以上,进一步优选为175℃以上。
从上述观点可知,作为聚合物原料的乳酸、丙交酯的光学纯度优选为96~100摩尔%,更优选为97.5~100摩尔%,进一步优选为98.5~100摩尔%,最优选为99~100摩尔%的范围。
作为共聚单元,如果是α-1成分则为D-乳酸单元,如果是β-1成分则为L-乳酸单元,还可举出除乳酸以外的单元。
除乳酸单元以外的共聚单元为0~10摩尔%,优选为0~5摩尔%,更优选为0~2摩尔%,进一步优选为0~1摩尔%的范围。作为共聚单元,可例示来自具有2个以上的可形成酯键的官能团的二羧酸、多元醇、羟基羧酸、内酯等的单元和来自由这些各种构成成分构成的各种聚酯、各种聚醚、各种聚碳酸酯等的单元。
作为二羧酸,可举出琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸等。作为多元醇,可举出乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、甘油、脱水山梨糖醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等脂肪族多元醇类或在双酚上加成环氧乙烷而成的化合物等芳香族多元醇等。作为羟基羧酸,可以举出乙醇酸、羟基丁酸等。作为内酯,可以举出乙交酯、ε-己内酯、β-丙内酯、δ-丁内酯、β-或者γ-丁内酯、新戊内酯、δ-戊内酯等。
为了使本发明的树脂组合物兼具机械物性和成型性,α-1成分和β-1成分的重均分子量优选为8万~30万,更优选为10万~25万,进一步优选为12~23万的范围。
聚乳酸的重均分子量和数均分子量是利用凝胶渗透色谱法(GPC)进行测定换算成标准聚苯乙烯而得的值。
α-1成分和β-1成分可利用以往公知的方法而制造。例如,可例示L-或者D-丙交酯的熔融开环聚合法、低分子量的聚乳酸的固相聚合法、以及使乳酸脱水缩合的直接聚合法等。
聚合反应可在以往公知的反应装置中实施,例如可以将具备螺旋桨等高粘度用搅拌桨的纵型反应器或横型反应器单独、或者并列使用。另外,可以是间歇式或连续式或半间歇式中的任一种,也可以组合它们。
在固相聚合法中,从防止颗粒的热粘结、生产效率方面考虑,优选使预聚物预先结晶化。在固定的纵型或横型反应容器、或者像转鼓或窑炉那样容器自身旋转的反应容器(回转炉等)中,在预聚物的玻璃化温度以上且低于熔点的温度范围内,以一定温度或伴随聚合的进行逐渐升温而进行聚合。出于将生成的水高效除去的目的,还优选并用对反应容器类的内部进行减压、流通经加热的非活性气体气流的方法。
本发明的树脂组合物含有制造聚乳酸时使用的金属催化剂。金属催化剂是含有碱土类金属、稀土类金属、第三周期的过渡金属、选自铝、锗、锡、以及锑中的至少一种金属元素的化合物。作为碱土类金属,可以举出镁、钙、锶等。作为稀土类元素,可以举出钪、钇、镧、铈等。作为第三周期的过渡金属,可举出铁、钴、镍、锌。金属催化剂例如以这些金属的羧酸盐、醇盐、芳族醚、或β-二酮的烯醇化物等的形式添加到组合物中。考虑到聚合活性、色调时,特别优选为辛酸锡、四异丙氧基钛、三异丙醇铝。
相对于100重量份的聚乳酸(A-1成分),金属催化剂的含量优选为0.001~1重量份,更优选为0.005~0.1重量份。金属催化剂的含量过少时聚合速度显著变低。相反,过多时因反应热而导致的着色、或解聚、酯交换反应加速,所以得到的组合物的色调和热稳定性恶化。
作为聚合引发剂可以使用醇。作为上述醇,优选不阻碍聚乳酸的聚合,为不挥发性,例如可优选使用癸醇、十二烷醇、十四烷醇、十六烷醇、十八烷醇等。
立体络合物结晶通过混合α-1成分和β-1成分而形成。此时,α-1成分与β-1成分的重量比优选为90:10~10:90,更优选为75:25~25:75,进一步优选为60:40~40:60。
即,优选是含有聚L-乳酸(α-1成分)和聚D-乳酸(β-1成分)且α-1成分与β-1成分的重量比为10:90~90:10的范围的立体络合物聚乳酸(A-1-2成分),聚L-乳酸(α-1成分)含有90摩尔%以上的L-乳酸单元,聚D-乳酸(β-1成分)含有90摩尔%以上的D-乳酸单元。
高度立体络合物化的A-1-2成分在差示扫描量热计(DSC)测定的升温过程的熔融峰中195℃以上的比例为80%以上。A-1-2成分的熔融峰中195℃以上的比例优选为80%以上,更优选为90%以上,最优选为100%。若195℃以上的熔融峰的比例小于80%,则显示来自聚L-乳酸(α-1成分)、聚D-乳酸(β-1成分)的均质结晶的特征,耐热性不充分。
A-1-2成分的熔融峰优选为200℃以上,更优选为205℃以上,进一步优选为210℃以上。
对于上述高度立体络合物化的A-1-2成分,通过使聚L-乳酸(α-1成分)与聚D-乳酸(β-1成分)以上述的量比存在,能够使利用13C-NMR求出的对映异构体平均链长适宜地设为10至40的范围,不存在均质相聚乳酸的结晶熔融峰,从而仅观测到立体络合物相聚乳酸的结晶熔融峰。
此处,利用13C-NMR求得的对映异构体平均链长(Li)是基于Makromol.Chem.,191,2287(1990)归属聚乳酸的CH碳的4连子结构的峰,根据其面积比(Iiii、Iisi、Isii、Iiis、Isis、Issi、Iiss、Iss)以式(IV)定义的值。i表示全同立构(LL,DD)、s表示间同立构(LD,DL)连结。
Li=(3Iiii+2Iisi+2Isii+2Iiis+Isis+Issi+Iiss)/(Iisi+Iiis+Isii+2Isis+2Issi+2Iiss+3Isss)+1
(IV)
在本发明中,对映异构体平均链长(Li)优选在10~40的范围,通过满足上述条件,从而能够实现树脂组合物的耐热性、尤其是恰当的脱模性。
若对映异构体平均链长不足10,则在DSC测定中,即使高度形成立体络合物相聚乳酸,有时树脂组合物的耐热性也变差。另外,若超过40,则有时立体络合物聚乳酸的形成性变差,进而耐热性变差。除了上述观点以外,进一步从组合物的脱模性的观点出发,对映异构体平均链长恰当地选择优选为15~40、更优选为18~39的范围。
(其它的树脂:A-2成分)
树脂成分(A成分)中,作为除聚乳酸(A-1成分)以外的树脂成分(A-2成分)的适宜例,可举出除A-1成分以外的选自聚酯树脂(PEst)、聚苯醚树脂(PPE)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚酰胺树脂(PA)、聚烯烃树脂(PO)、苯乙烯系树脂、聚苯硫醚树脂(PPS)以及聚醚酰亚胺树脂(PEI)中的至少1种树脂成分。这些A-2成分中,优选为聚酯树脂(PEst)、聚苯醚树脂(PPE)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚酰胺树脂(PA)、聚烯烃树脂(PO)以及苯乙烯系树脂。
接着,对作为该A-2成分的热塑性树脂进行具体说明。
(A-2成分:聚酯树脂)
作为聚酯树脂(PEst),可举出选自芳香族聚酯树脂、或脂肪族聚酯树脂中的1种或者2种以上的混合物。
芳香族聚酯树脂是以芳香族二羧酸为主要的二羧酸成分、以碳原子数2~10的脂肪族二醇为主要的二醇成分的聚酯。优选为二羧酸成分的80摩尔%以上、更优选为90摩尔%以上由芳香族二羧酸成分构成。另一方面,二醇成分优选为80摩尔%以上、更优选为90摩尔%以上由碳原子数2~10的脂肪族二醇成分构成。
作为芳香族二羧酸成分,例如作为优选的例子可举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、甲基对苯二甲酸、甲基间苯二甲酸以及2,6-萘二甲酸等。这些可使用1种或2种以上。作为除芳香族二羧酸以外的其它的二羧酸,例如可举出己二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、壬二酸、十二烷二羧酸、环己烷二羧酸等脂肪族二羧酸或者脂环族二羧酸等。
作为碳原子数2~10的脂肪族二醇,例如可举出乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇等脂肪族二醇以及1,4-环己烷二甲醇等脂环族二醇。作为除碳原子数2~10的脂肪族二醇以外的二醇,例如可举出p,p'-二羟基乙氧基双酚A、聚氧乙二醇等。
作为芳香族聚酯树脂的优选的例子,是具有主要的二羧酸成分为选自对苯二甲酸和2,6-萘二甲酸中的至少1种二羧酸、且主要的二醇成分为选自乙二醇、丙二醇、以及丁二醇中的至少1种二醇的酯单元的聚酯。
具体的芳香族聚酯树脂优选选自聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂、聚萘二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯树脂、聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂树脂以及聚萘二甲酸丙二醇酯树脂中的至少1种。
特别优选为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂以及聚萘二甲酸乙二醇酯树脂中的至少1种。尤其特别优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
另外,作为本发明的芳香族聚酯树脂,也可使用以上述重复单元作为硬链段的主要重复单元的聚酯弹性体。
可例示以对苯二甲酸丁二醇酯或者2,6-萘二甲酸丁二醇酯为硬链段的主要重复单元的聚酯弹性体。作为其软链段,例如可例示二羧酸为选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、癸二酸以及己二酸中的至少1种、且二醇成分为选自碳原子数5~10的长链二醇和H(OCH2CH2iOH(i=2~5)中的至少1种的聚酯。软链段可使用由熔点为100℃以下或非晶性的聚酯或聚己内酯形成的软链段。
应予说明,主要成分是指全部二羧酸成分或全部二元醇成分的80摩尔%以上、优选为90摩尔%以上的成分,主要重复单元是指全部重复单元的80摩尔%以上、优选为90摩尔%以上的重复单元。
本发明中的芳香族聚酯树脂的分子量具有通常能够作为成型品使用的固有粘度即可,35℃下在邻氯苯酚中测定的固有粘度优选为0.5~1.6dl/g,进一步优选为0.6~1.5dl/g。
另外,芳香族聚酯树脂的末端羧基(-COOH)量为1~60当量/T(聚合物1吨)较有利。该末端羧基量例如可通过电位差滴定法以间甲酚溶液作为碱溶液求得。
(A-2成分:聚苯醚树脂)
作为聚苯醚树脂,可使用通常作为PPE树脂而已知的树脂。作为该PPE的具体例,可举出(2,6-二甲基-1,4-亚苯基)醚、(2,6-二乙基-1,4-亚苯基)醚、(2,6-二丙基-1,4-亚苯基)醚、(2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基)醚、(2-甲基-6-丙基-1,4-亚苯基)醚、(2,3,6-三甲基-1,4-亚苯基)醚等均聚物和/或共聚物。特别优选地举出聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基)醚。另外,也可以是苯乙烯化合物接枝聚合到这些PPE上而成的共聚物。上述PPE的制造法没有特别限定,例如可通过将基于美国专利第3,306,874号记载的方法的亚铜盐与胺类的配位化合物作为催化剂使用,使2,6-二甲苯酚氧化聚合而容易地制造。
作为PPE树脂的分子量的尺度的比浓粘度ηsp/C(0.5g/dl,甲苯溶液,30℃测定)为0.2~0.7dl/g,更优选为0.3~0.6dl/g。比浓粘度为该范围的PPE树脂的成型加工性、机械物性的平衡较好,通过调整PPE制造时的催化剂量等,能够容易地调整比浓粘度。
(A-2成分:聚碳酸酯树脂(PC))
作为聚碳酸酯树脂(PC),可举出通过使用二氯甲烷等溶剂使各种二羟基芳基化合物与光气的界面聚合反应而制得的树脂,或者通过二羟基芳基化合物与碳酸二苯酯的酯交换反应而得到的树脂。作为代表的例子,有利用2,2'-双(4-羟基苯基)丙烷与光气的反应而得到的聚碳酸酯。
作为聚碳酸酯的原料的二羟基芳基化合物,有双(4-羟基苯基)甲烷、1,1'-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2'-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2'-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2'-双(4-羟基苯基)辛烷、2,2'-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2'-双(4-羟基-3-叔丁基苯基)丙烷、2,2'-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2'-双(4-羟基-3-环己基苯基)丙烷、2,2'-双(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙烷、1,1'-双(4-羟基苯基)环戊烷、1,1'-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1'-双(4-羟基苯基)环十二烷、4,4'-二羟基苯基醚、4,4'-二羟基-3,3'-二甲基苯基醚、4,4'-二羟基二苯基硫醚、4,4'-二羟基-3,3'-二甲基二苯基硫醚、4,4'-二羟基二苯基亚砜、4,4'-二羟基二苯基砜、双(4-羟基苯基)酮等。这些二羟基芳基化合物可单独或组合2种以上使用。
作为优选的二羟基芳基化合物,有形成耐热性高的芳香族聚碳酸酯的双酚类、2,2'-双(4-羟基苯基)丙烷等双(羟基苯基)烷烃、双(4-羟基苯基)环己烷等双(羟基苯基)环烷烃、二羟基二苯基硫醚、二羟基二苯基砜、二羟基二苯基酮等。作为特别优选的二羟基芳基化合物,有形成双酚A型芳香族聚碳酸酯的2,2'-双(4-羟基苯基)丙烷。
应予说明,只要在不损害耐热性、机械强度等的范围内,制造双酚A型芳香族聚碳酸酯时,可用其他的二羟基芳基化合物取代双酚A的一部分。
聚碳酸酯的分子量不需要特别限制,但过低时强度不充分,过高时熔融粘度变高,难以成型。以粘均分子量表示优选为10000~50000,更优选为15000~30000。此处所说的粘均分子量(M)通过由在20℃将聚碳酸酯树脂0.7g溶解于二氯甲烷100ml而得到的溶液求出比粘度(ηsp),该将比粘度(ηsp)代入下式计算而得到。
ηsp/C=[η]+0.45×[η]2C
[η]=1.23×10-4M0.83
(其中,[η]为特性粘度,C以聚合物浓度计是0.7)
简单说明制造聚碳酸酯的基本方法。使用光气作为碳酸酯前体物质的界面聚合法(溶液聚合法)中,通常在缚酸剂和有机溶剂的存在下进行反应。作为缚酸剂,例如可使用氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物或者吡啶等胺化合物。作为有机溶剂,例如可使用二氯甲烷、氯苯等卤代烃。另外,为了促进反应,例如可使用叔胺、季铵盐等催化剂。作为分子量调节剂,例如优选使用苯酚、对叔丁基苯酚这样的取代有烷基的苯酚等封端剂。反应温度通常为0~40℃,反应时间为数分钟~5小时,反应中的pH优选保持在10以上。不需要使得到的分子链末端的全部具有来自封端剂的结构。
使用碳酸二酯作为碳酸酯前体物质的酯交换反应(熔融聚合法)中,通过以下的方法进行:在非活性气体的存在下将规定比例的二元酚和碳酸二酯一边加热一边搅拌,使生成的醇或酚类馏出。反应温度根据生成的醇或酚类的沸点等而不同,但通常为120~350℃的范围。反应是从其初期开始减压在使生成的醇或酚类馏出的同时完成反应。在该反应的初期阶段与二元酚等同时或在反应的中途阶段添加封端剂。另外,为了促进反应,可使用用于现有公知的酯交换反应的催化剂。作为用于该酯交换反应的碳酸二酯,例如可举出碳酸二苯酯、碳酸二萘酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯等。其中特别优选碳酸二苯酯。
(A-2成分:聚酰胺树脂(PA))
作为聚酰胺树脂(PA),例如可举出环状内酰胺的开环聚合物、氨基羧酸的聚合物、二元酸与二胺的缩聚物等。具体而言,可举出尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12等脂肪族聚酰胺,还可举出聚(己二酰间苯二甲胺)、聚(对苯二甲酰己二胺)、聚(对苯二甲酰壬二胺)、聚(间苯二甲酰己二胺)、聚(间苯二甲酰丁二胺)等脂肪族-芳香族聚酰胺。可举出它们的共聚物或混合物。作为本发明中可使用的聚酰胺,没有特别限定。
作为这样的聚酰胺树脂的分子量没有特别限定,98%硫酸中、浓度1%、25℃条件下测定的相对粘度可使用1.7~4.5,优选为2.0~4.0,特别优选为2.0~3.5。
(A-2成分:聚烯烃树脂)
聚烯烃树脂是乙烯、丙烯、丁烯等烯烃类的均聚物或共聚物,或者是与可与这些烯烃类共聚的单体成分的共聚物。具体而言,可举出聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-α-烯烃共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等。关于这些聚烯烃树脂的分子量没有特别限定,但分子量越高,阻燃性越良好。
(A-2成分:苯乙烯系树脂)
作为A-2成分的苯乙烯系树脂是苯乙烯、α-甲基苯乙烯或乙烯基甲苯等芳香族乙烯基单体的均聚物或共聚物,这些单体与丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等乙烯基单体的共聚物,使聚丁二烯等二烯系橡胶、乙烯-丙烯系橡胶、丙烯酸系橡胶等与苯乙烯和/或苯乙烯衍生物、或者苯乙烯和/或苯乙烯衍生物和其他的乙烯基单体接枝聚合而成的聚合物。
作为苯乙烯系树脂,例如可举出聚苯乙烯、耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS树脂)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS树脂)、丙烯腈-丙烯酸橡胶-苯乙烯共聚物(AAS树脂)、丙烯腈-乙烯丙烯系橡胶-苯乙烯共聚物(AES树脂)等树脂,或它们的混合物。
从耐冲击性的观点出发,优选为橡胶改性苯乙烯系树脂,橡胶改性苯乙烯系树脂是指橡胶状聚合物呈粒子状分散于由乙烯基芳香族系聚合物形成的基体而成的聚合物,通过在橡胶状聚合物的存在下添加芳香族乙烯基单体、根据需要添加乙烯基单体,对单体混合物进行公知的本体聚合、本体悬浮聚合、溶液聚合或乳液聚合而得到。
作为上述橡胶状聚合物的例子,可举出聚丁二烯、聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(丙烯腈-丁二烯)等二烯系橡胶以及由上述二烯橡胶加氢而成的饱和橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、聚丙烯酸丁酯等丙烯酸系橡胶以及乙烯-丙烯-二烯单体三元共聚物(EPDM)等,特别优选二烯系橡胶。
在上述橡胶状聚合物的存在下进行聚合的可接枝共聚的单体混合物中的必需成分的芳香族乙烯基单体例如为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯等,最优选为苯乙烯。
作为根据需要可添加的乙烯基单体,可举出丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等。
橡胶改性苯乙烯树脂中的橡胶状聚合物为1~80重量%,优选为2~70重量%。可接枝聚合的单体混合物为99~20重量%,优选为98~30重量%。
苯乙烯系树脂、特别是耐冲击性聚苯乙烯基于该JIS-K-7210-1999,在200℃、5kg荷重的条件下测定的MVR值优选为1~100cm3/10min的范围,更优选为2~80cm3/10min的范围,进一步优选为3~60cm3/10min的范围,特别优选为5~50cm3/10min的范围。
另外,苯乙烯系树脂、特别是AS树脂、ABS树脂基于JIS-K-7210-1999,在220℃、10kg荷重的条件下测定的MVR值优选为1~100cm3/10min的范围,更优选为2~80cm3/10min的范围,进一步优选为3~60cm3/10min的范围,特别优选为5~50cm3/10min的范围。苯乙烯系树脂的MVR值小于1cm3/10min时,树脂组合物的挤出时或成型时等加工性降低,大于100cm3/10min时,树脂组合物的耐热性、机械物性降低。
作为苯乙烯系树脂的分子量的尺度的比浓粘度ηsp/C优选为0.2~1.5dl/g,更优选为0.3~1.4dl/g。此处,比浓粘度ηsp/C是指在30℃下测定溶液浓度0.5g/100ml的甲苯溶液而求得的值。
苯乙烯系树脂的比浓粘度ηsp/C低于0.2dl/g时,得到的树脂组合物的耐热性、机械物性降低。另外,高于1.5dl/g时,树脂组合物的挤出时、成型时等加工性降低。
作为用于满足与苯乙烯系树脂的MVR值、比浓粘度ηsp/C相关的上述条件的方法,可举出聚合引发剂量、聚合温度、链转移剂量的调整等。
(A-2成分:聚苯硫醚树脂(PPS))
聚苯硫醚树脂(PPS)具有下述式表示的重复单元。
Figure BDA00003112690100191
式中,n为1以上的整数,优选为50~500的整数,更优选为100~400的整数,也可以为直链状、交联状中的任一种。
作为聚苯硫醚树脂的制造方法的例子,可举出使二氯苯和二硫化钠反应的方法。交联状的树脂能够通过使低聚合度的聚合物聚合后,在空气的存在下加热,进行部分交联使其高分子量化的方法制造,直链状的树脂能够通过在聚合时使其高分子量化的方法制造。
作为A-2成分的聚醚酰亚胺树脂(PEI)具有下述式表示的重复单元。
Figure BDA00003112690100192
式中的Ar1表示芳香族二羟基化合物残基,Ar2表示芳香族二胺残基。作为芳香族二羟基化合物,可举出上述的聚碳酸酯树脂的说明中所例示的芳香族二羟基化合物,特别优选双酚A。作为芳香族二胺,可举出间苯二胺、对苯二胺、4,4'-二氨基联苯、3,4'-二氨基联苯、4,4'-二氨基二苯基醚、3,4'-二氨基二苯基醚、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜以及二氨基二苯基硫醚等。
上述式中的n表示5~1000的整数,优选为10~500的整数。
另外,聚醚酰亚胺树脂的制造方法的例子记载于美国专利第3847867号、美国专利第3847869号、美国专利第3850885号、美国专利第3852242号以及美国专利第3855178号等。
上述的各种的A-2成分中,优选A-1成分以外的聚酯树脂(PEst)、聚苯醚树脂(PPE)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚酰胺树脂(PA)、聚烯烃树脂(PO)或苯乙烯系树脂。
(有机磷化合物:B成分)
在本发明中,作为B成分使用的有机磷化合物以下述式(1)表示。
Figure BDA00003112690100201
(式中,X1、X2各自独立地为下述式(2)表示的芳香族取代烷基。)
Figure BDA00003112690100202
式中,AL为碳原子数1~5的支链状或者直链状的脂肪族烃基。作为脂肪族烃基,可举出为亚烷基、链烷三基、链烷四基等。作为亚烷基,可举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基等。作为链烷三基,可举出乙烷三基、丙烷三基、丁烷三基、戊烷三基等。作为链烷四基,可举出丙烷四基、丁烷四基、戊烷四基等。
Ar是可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基。作为取代基,可举出甲基、乙基、丙基、叔丁基等碳原子数1~5的支链状或直链状的烷基,或者氟原子、氯原子等卤素原子。
n表示1~3的整数,Ar可与AL中的任意的碳原子键合。
有机磷化合物优选为选自下述式(3)和下述式(4)表示的有机磷化合物中的至少1种化合物。
式中,R2和R5可以相同或不同,是可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基。作为取代基,可举出甲基、乙基、丙基、叔丁基等碳原子数1~5的支链状或直链状的烷基,或者氟原子、氯原子等卤素原子。
R1、R3、R4、R6可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~4的支链状或者直链状的烷基,选自可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基中的芳香族基团。作为烷基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、戊基等。作为芳香族基团的取代基,可举出甲基、乙基、丙基、叔丁基等碳原子数1~5的支链状或者直链状的烷基,或者氟原子、氯原子等卤素原子。
Figure BDA00003112690100212
式中,Ar1和Ar2可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。作为芳香环的取代基,可举出甲基、乙基、丙基、叔丁基等碳原子数1~5的支链状或者直链状的烷基,或者氟原子、氯原子等卤素原子。
R11、R12、R13以及R14可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~3的脂肪族烃基或者苯基、萘基或蒽基,可在其芳香环上具有取代基。作为脂肪族烃基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、戊基等。作为芳香环的取代基可举出甲基、乙基、丙基、叔丁基等碳原子数1~5的支链状或者直链状的烷基、以及氟原子、氯原子等卤素原子。
AL1和AL2可以相同或不同,是碳原子数1~4的支链状或者直链状的脂肪族烃基。作为脂肪族烃基可举出亚烷基、链烷三基、链烷四基等。作为亚烷基,可举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚叔丁基、亚戊基等。作为链烷三基,可举出乙烷三基、丙烷三基、丁烷三基、戊烷三基等。作为链烷四基,可举出丙烷四基、丁烷四基、戊烷四基等。
Ar3和Ar4可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可在其芳香环上具有取代基。作为芳香环的取代基,可举出甲基、乙基、丙基、叔丁基等碳原子数1~5的支链状或者直链状的烷基,以及氟原子、氯原子等卤素原子。
p和q表示0~3的整数,Ar3和Ar4分别可与AL1和AL2的任意碳原子键合。
有机磷化合物更优选为下述式(5)、(6)、(7)或者(8)表示的有机磷化合物。
Figure BDA00003112690100221
在上述式(5)中,R21、R22相同或不同,可以在其芳香环上具有取代基,是苯基、萘基或蒽基,其中优选为苯基。作为芳香环的取代基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基或将氧原子、硫原子或者碳原子数1~4的脂肪族烃基作为与该芳香环的键合基团的碳原子数6~14的芳基。
Figure BDA00003112690100222
在上述式(6)中,R31和R34可以相同或不同,是氢原子或者碳原子数1~4的脂肪族烃基。优选为氢原子、甲基、乙基,特别优选为氢原子。
R33和R36可以相同或不同,是碳原子数1~4的脂肪族烃基,优选为甲基或乙基。
R32和R35可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可在其芳香环上具有取代基。优选为苯基。芳香族环可在介由碳原子与磷键合的部分以外的任意部分具有取代基。作为取代基,可举出甲基、乙基、丙基(包括异构体)、丁基(包括异构体)、或者将氧、硫或碳原子数1~4的脂肪族烃基作为与该芳香族环的键合基团的碳原子数6~14的芳基。
上述式(6)中,作为R32和R35的优选的具体例,可举出苯基、甲苯基、二甲苯基、三甲基苯基、4-苯氧基苯基、枯基、萘基、4-苄基苯基等,特别优选为苯基。
Figure BDA00003112690100231
在上述式(7)中,Ar1和Ar2可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上取代基。作为Ar1和Ar2的优选的具体例,可举出苯基、甲苯基、二甲苯基、三甲基苯基、4-苯氧基苯基、枯基、萘基、4-苄基苯基等,特别优选为苯基。作为芳香环的取代基,可举出甲基、乙基、丙基、叔丁基等碳原子数1~5的支链状或者直链状的烷基,以及氟原子、氯原子等卤素原子。
R11、R12、R13以及R14可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~3的脂肪族烃基或者苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。优选表示苯基。可在芳香族环上介由碳原子与磷键合的部分以外的任意部分具有取代基。作为取代基,可举出甲基、乙基、丙基(包括异构体)、丁基(包括异构体)、或者将氧、硫或碳原子数1~4的脂肪族烃基作为与该芳香族环的键合基团的碳原子数6~14的芳基。
式(7)中,Ar1和Ar2可以相同或不同,是碳原子数1~4的支链状或者直链状的脂肪族烃基。优选为碳原子数1~3的支链状或者直链状的脂肪族烃基,特别优选为碳原子数1~2的支链状或者直链状的脂肪族烃基。
式(7)中,作为AL1和AL2的优选的具体例,可举出亚甲基、亚乙基、乙叉基、亚丙基、丙叉基、异丙叉基等,特别优选为亚甲基、亚乙基和乙叉基。
式(7)中,Ar3和Ar4可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。优选表示苯基。芳香族环可在介由碳原子与磷键合的部分以外的任意部分具有取代基。作为取代基,可举出甲基、乙基、丙基(包括异构体)、丁基(包括异构体)、或者将氧、硫或碳原子数1~4的脂肪族烃基作为与该芳香族环的键合基团的碳原子数6~14的芳基。
式(7)中,p和q表示0~3的整数,Ar3和Ar4分别可与AL1以及AL2的任意碳原子键合。p和q优选为0或1,特别优选为0。
Figure BDA00003112690100241
在上述式(8)中,R41和R44可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~4的脂肪族烃基或者苯基、萘基或蒽基,可在其芳香环上具有取代基。优选为氢原子、碳原子数1~3的脂肪族烃基、或者可具有取代基的苯基。R41和R44为苯基的情况下,可在芳香族环上介由碳原子与磷键合的部分以外的任意部分具有取代基。作为取代基,可举出甲基、乙基、丙基(包括异构体)、丁基(包括异构体)、或者将氧、硫或碳原子数1~4的脂肪族烃基作为与该芳香族环的键合基团的碳原子数6~14的芳基。
在式(8)中,作为R41和R44优选的具体例,可举出氢原子、甲基、乙基、丙基(包括异构体)、苯基、甲苯基、二甲苯基、三甲基苯基、4-苯氧基苯基、枯基、萘基、4-苄基苯基等,特别优选为氢原子、甲基或者苯基。
R42、R43、R45以及R46可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可在其芳香环上具有取代基。优选表示苯基,可以在芳香族环上介由碳原子与磷键合的部分以外的任意部分具有取代基,是甲基、乙基、丙基(包括异构体)、丁基(包括异构体)或将氧、硫或者碳原子数1~4的脂肪族烃基作为与该芳香族环的键合基团的碳原子数6~14的芳基。
式(8)中,作为R42、R43、R45以及R46优选的具体例,可举出苯基、甲苯基、二甲苯基、三甲基苯基、4-苯氧基苯基、枯基、萘基、4-苄基苯基等,特别优选为苯基。
式(1)表示的有机磷化合物(B成分)对该树脂显示出极其优异的阻燃效果。在本发明人等所知的范围内,以往,对于该树脂基于不含卤素的阻燃化而言,用少量的阻燃剂难以实现阻燃化,所以实用上存在大量的问题点。
但是,令人吃惊的是,根据本发明,上述有机磷化合物(B成分)通过其自身单独的少量使用,可容易地实现该树脂的阻燃化,不损害树脂本来的特性,特别是不损害耐热性。
但是,在本发明中,为了B成分使用比例的减少、成型品阻燃性的改善、成型品物理性质的改进、成型品化学性质的提高或其他的目的,除了B成分之外,当然还可以配合B成分以外的阻燃剂、阻燃助剂、含氟树脂或者其他的添加剂。
有机磷化合物(B成分)如上述式(1)表示,最优选的代表性化合物为以下述式(1-a)、(1-b)、(1-c)或(1-d)表示的化合物。
接着,对有机磷化合物(B成分)的合成法进行说明。B成分可以通过以下说明的方法以外的方法制造。
B成分通过以下方式制得:例如使三氯化磷与季戊四醇反应,接着使其氧化,将得到的反应物利用甲醇钠等碱金属化合物进行处理,然后,使芳烷基卤化物反应。
另外,还可通过进行以下的方法制得:使芳烷基膦酰二氯与季戊四醇反应的方法、使芳烷基醇与通过使三氯化磷与季戊四醇反应而得到的化合物反应,然后在高温下进行Arbuzov重排的方法。后者的反应公开在例如美国专利第3141032号说明书、日本特开昭54-157156号公报、日本特开昭53-39698号公报。
以下说明B成分具体的合成法,该合成法仅用于说明,在本发明中使用的B成分不仅可用这些合成法合成,也可以用其变形和其他的合成法合成。更具体的合成法在后述的制备例中说明。
(I)B成分中的上述(1-a)的有机磷化合物;
可通过以下方式制得:使三氯化磷与季戊四醇反应,接着用叔丁醇氧化,将反应物利用甲醇钠处理,使苄基溴反应。
(II)B成分中的上述(1-b)的有机磷化合物;
可通过以下方式制得:使三氯化磷与季戊四醇反应,接着用叔丁醇氧化,将反应物用甲醇钠处理,使1-苯基乙基溴化物反应。
(III)B成分中的上述(1-c)的有机磷化合物;
可通过以下方式制得:使三氯化磷与季戊四醇反应,接着用叔丁醇氧化,将反应物用甲醇钠处理,使2-苯基乙基溴化物反应。
(IV)B成分中的上述(1-d)的有机磷化合物;
可通过使二苯基甲基膦酰二氯与季戊四醇反应而制得。
另外,作为其他方法,可通过以下方式制得:使三氯化磷与季戊四醇反应,在催化剂共存下对得到的生成物和二苯基甲基醇的反应生成物进行加热处理。
有机磷化合物(B成分)的酸值优选为0.7mgKOH/g以下,更优选为0.5mgKOH/g以下。通过使用酸值为该范围的B成分,可得到阻燃性和色调优异的成型品,并且可得到热稳定性良好的成型品。B成分优选其酸值为0.4mgKOH/g以下。此处,酸值是指中和样品(B成分)1g中的酸成分所必要的KOH的量(mg)。
并且,B成分使用HPLC纯度优选为至少90%、更优选为至少95%的物质。上述高纯度的物质的成型品的阻燃性、色调以及热稳定性优异,所以优选。此处,B成分的HPLC纯度的测定可通过使用以下的方法而有效地测定。
柱使用野村化学(株)制Develosil ODS-7
Figure BDA00003112690100281
,将柱温设为40℃。作为溶剂,使用乙腈与水的6:4(容量比)的混合溶液,注入5μl。检测器使用UV-260nm。
作为除去B成分中的杂质的方法没有特别限定,但利用水、甲醇等溶剂进行再浆化清洗(将利用溶剂清洗、过滤多次反复)的方法是最有效的,并且成本上也有利。
B成分的含量相对于树脂成分(A成分)100重量份为1~100重量份,优选为5~90重量份,更优选为10~70重量份,特别优选为15~50重量份。B成分的含量根据所希望的阻燃性等级、树脂成分(A成分)的种类、添加量等而决定其适当的范围。构成这些组合物的A成分、B成分、C成分、以及D成分以外,根据需要,只要不损害本发明的目的,也可使用其他的成分。另外,根据其他的阻燃剂、阻燃助剂、含氟树脂的使用可改变B成分的配合量,多数情况下,通过使用这些物质能够减少B成分的配合比例。
(填充剂:C成分)
填充剂(C成分)只要是出于改进成型品的物性、尤其是机械特性的目的而配合的即可,可以是无机或有机的填充剂中的任一者。优选为纤维状的填充剂。
作为无机填充剂,例如可举出玻璃短切玻璃、玻璃磨碎纤维、玻璃粗纱、玻璃鳞片、玻璃珠、玻璃粉末等玻璃系填充剂;碳纤维、碳磨碎纤维、碳纤维丝、碳薄片等碳系填充剂;滑石、云母、硅灰石、高岭土、蒙脱石、膨润土、海泡石、硬硅钙石、粘土、氧化硅等无机填充剂;氧化钛等无机颜料、炭黑等。无机填充剂可从这些中选择、或是它们的组合。另外,出于加强树脂组合物的目的,优选配合纤维状的填充剂,优选配合玻璃纤维、或者碳纤维、或它们的混合物。
作为有机填充剂,可举出稻壳、木屑、豆渣、废纸粉碎材料、衣料粉碎材料等片状的填充剂,棉纤维、麻纤维、竹纤维、木材纤维、洋麻纤维、黄麻纤维、橡胶纤维、椰子纤维等植物纤维或由这些植物纤维加工的纸浆或纤维素纤维以及丝绸、羊毛、安哥拉、山羊绒、驼绒等动物纤维等纤维状的填充剂,聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸纤维等合成纤维,纸粉、木粉、纤维素粉末、稻壳粉末、果实壳粉末、甲壳素粉末、壳聚糖粉末、蛋白质、淀粉等粉末状的填充剂。从成型性的观点出发,优选为纸粉、木粉、竹粉、纤维素粉末、洋麻粉末、稻壳粉末、果实壳粉末、甲壳素粉末、壳聚糖粉末、蛋白质粉末、淀粉等粉末状的填充剂。其中优选为纸粉、木粉、竹粉、纤维素粉末、洋麻粉末。更优选为纸粉、木粉。特别优选为纸粉。
这些有机填充剂可以使用从天然物直接采集的填充剂,但也可以循环使用废纸、废料木以及旧衣等废料。另外,作为木材,优选为松树、杉树、柏树、冷杉等针叶树材,榉木、米槠、桉树等阔叶树材等。
作为纸粉,从成型性的观点出发,优选例示含有粘合剂、尤其是加工纸时通常使用的乙酸乙烯酯树脂系乳胶或丙烯酸树脂系乳胶等乳胶系粘合剂、聚乙烯醇系粘合剂、聚酰胺系粘合剂等热熔粘合剂等的纸粉。
这些填充剂(C成分)可根据需要使用施胶剂或表面处理剂。作为施胶剂或表面处理剂的种类,没有特别限定,通常可举出官能性化合物、例如环氧类化合物、硅烷系化合物、钛酸盐系化合物等,优选选择适于树脂的物质。优选为环氧类化合物,更优选为双酚A型或/和线性酚醛清漆型环氧树脂。
填充剂(C成分)的含量相对于树脂成分(A成分)100重量份为1~200重量份,优选为5~150重量份,更优选为10~100重量份。若配合比200重量份多,则成为树脂组合物的阻燃性和物性降低的原因,另外,对于操作性、成型性有时也较困难,有时成为表面外观恶化的原因。
(耐冲击性改性剂:D成分)
作为耐冲击性改性剂(D成分),可以举出(i)在其内部具有1种以上的橡胶层,且其成分为选自丙烯酸系成分、硅系成分、苯乙烯系成分、丁腈系成分、共轭二烯系成分、氨基甲酸酯系成分、乙烯丙烯系成分中的1种以上,除橡胶层以外的成分为乙烯基单体的耐冲击性改性剂。另外,可举出(ii)共聚合聚乙烯、聚酯弹性体、聚酰胺弹性体等实际上不含有橡胶成分的耐冲击性改性剂。
优选为(i)在其内部含有1种以上的橡胶层的耐冲击改性剂,特别优选为氢化苯乙烯系热塑性弹性体。
氢化苯乙烯系热塑性弹性体是将芳香族乙烯基单体和共轭二烯单体的共聚物进行氢化而得到。氢化苯乙烯系热塑性弹性体是将重复单元中含有共轭二烯的聚合物进行氢化而得的三元共聚物。作为可适当使用的在重复单元中含有共轭二烯的聚合物的具体例,可以举出苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物等。氢化方法没有特别限定,作为具体例,可以基于日本特开2007-301449号公报公开的现有技术来实施。
作为氢化苯乙烯系热塑性弹性体的具体例,可以举出将苯乙烯-丁二烯共聚物进行氢化的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三元共聚物(SEBS)、将苯乙烯-异戊二烯共聚物氢化的苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯三元共聚物(SEPS)、将苯乙烯-异戊二烯共聚物进行氢化的苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯三元共聚物(SEEPS)等。
耐冲击性改性剂(D成分)的至少50重量%优选为选自苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三元共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯三元共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯三元共聚物(SEEPS)中的至少1种氢化苯乙烯系热塑性弹性体。
耐冲击改性剂(D成分)的含量相对于树脂成分(A成分)100重量份为1~100重量份,优选为2~80重量份,更优选为3~50重量份。若配合比100重量份多,则成为树脂组合物的耐热性的降低、脱模性的降低、尺寸稳定性的降低的原因,比1重量份少时,无法得到充分的耐冲击性。
耐冲击性改性剂(D成分)的至少50重量%优选为氢化苯乙烯系热塑性弹性体。
(阻燃剂、阻燃助剂)
能够添加到本发明的树脂组合物中的其他的阻燃剂、阻燃助剂等没有特别限定,但本发明的性质上,优选为无卤化合物。作为适宜例,可举出红磷、下述式(E-1)表示的磷酸三芳酯,下述式(E-2)表示的缩合磷酸酯,下述式(E-3)表示的缩合磷酸酯、下述式(E-4)表示的有机磷化合物、聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺、磷腈化合物、膦酸金属盐、三聚氰胺氰脲酸酯等。
上述式(E-1)~(E-3)中Q1~Q4可以分别相同或不同,是碳原子数6~15的芳基,优选为碳原子数6~10的芳基。作为该芳基的具体例,可以举出苯基、萘基或蒽基。这些芳基可具有1~5个、优选具有1~3个取代基,作为该取代基,可举出(i)甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基以及壬基之类的碳原子数1~12的烷基,优选为碳原子数1~9的烷基;(ii)甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基以及戊氧基之类的碳原子数1~12的烷氧基,优选为碳原子数1~9的烷氧基;(iii)甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基以及戊硫基之类的碳原子数1~12的烷硫基,优选为碳原子数1~9的烷硫基;以及(iv)Ar6-W1-式表示的基团(这里W1表示-O-、-S-或碳原子数1~8、优选为碳原子数1~4的亚烷基,Ar6表示碳原子数6~15、优选为碳原子数6~10的芳基)。
在式(E-2)和(E-3)中,Ar4和Ar5在存在两者的情况下(E-3的情况)可以相同或不同,表示碳原子数6~15的亚芳基、优选为碳原子数6~10的亚芳基。作为具体例,可举出亚苯基或亚萘基。该亚芳基可以具有1~4个,优选为1~2个取代基。作为上述取代基,可举出(i)甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基以及叔丁基之类的碳原子数1~4的烷基;(ii)苄基、苯乙基、苯基丙基、萘基甲基以及枯基之类的碳原子数7~20的芳烷基;(iii)Q5-W2-式中表示的基团(这里W2表示-O-或-S-,Q5表示碳原子数1~4、优选为碳原子数1~3的烷基或碳原子数6~15、优选为6~10的芳基);以及(iv)苯基之类的碳原子数6~15的芳基。
在式(E-2)和(E-3)中,m表示1~5的整数、优选为1~3的整数,特别优选为1。
在式(E-3)中,Z为与Ar4和Ar5键合的单键或基团,-Ar4-Z-Ar5-通常是由双酚衍生出的残基。因而,Z表示单键、-O-、-CO-、-S-、-SO2-或者碳原子数1~3的亚烷基,优选为单键、-O-、或者亚异丙基。
(含氟树脂)
本发明的树脂组合物可以含有含氟树脂。作为含氟树脂,只要具有原纤维形成能力就没有特别限定,例如可举出四氟乙烯、三氟乙烯、氟乙烯、偏氟乙烯、六氟丙烯等含氟单体的均聚物或共聚物。特别优选具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯。作为具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯,可举出对将四氟乙烯乳液聚合而得到的胶乳进行凝析和干燥而成的粉末(所谓的聚四氟乙烯的细粉,ASTM标准中归类为类型3的物质)。或可举出在其胶乳中加入表面活性剂使其浓缩和稳定化而制造的水性分散体(所谓的聚四氟乙烯的分散体)。
对于具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯的分子量,根据标准比重求得的数均分子量为100万~1000万,更优选为200万~900万。
另外,具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯的1次粒径优选为0.05~1.0μm的范围,更优选为0.1~0.5μm。作为使用细粉时的二次粒径,可使用1~1000μm的粒径,进一步优选为10~500μm的粒径。
聚四氟乙烯在UL标准的垂直燃烧测试中试验片的燃烧测试时具有防熔融滴落性能。作为上述具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯,可举出三井杜邦氟化学公司制的特氟隆6J和特氟隆30J、大金化学工业(株)制的POLYFLON MPA FA-500、POLYFLON F-201L和POLYFLOND-1、以及Asahi ICI Fluoropolymers(株)制的CD076等。
聚四氟乙烯更优选使用在细粉中为了防止二次凝聚而实施了各种处理而得的处理物。作为上述处理,可举出对聚四氟乙烯的表面进行烧成处理。另外,作为上述处理,可举出用非原纤维形成能力的聚四氟乙烯覆盖具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯的表面。在本发明中更优选的是进行了后者的处理的聚四氟乙烯。因为前者的情况下,作为目标的原纤维形成能力易于降低。上述情况下,具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯优选为整体量的70~95重量%的范围。另外,作为原纤维非形成能聚四氟乙烯,其分子量根据标准比重求得的数均分子量为1万~100万,更优选为1万~80万。
如上所述,聚四氟乙烯(以下有时称为PTFE)除固体形状之外,还可使用水性分散液形态。
聚四氟乙烯可以使用通常的固体形状,除此之外,还可使用水性乳胶和分散体的形态,分散剂成分易于对耐湿热性带来负面影响,所以可特别优选使用固体状态的聚四氟乙烯。
另外,对于具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯,为了提高树脂中的分散性、进一步得到良好的外观和机械式特性,作为优选的方式可举出聚四氟乙烯的乳胶和乙烯基系聚合物的乳胶的凝聚混合物。
在此,作为乙烯基系聚合物,可举出聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、HIPS、AS树脂、ABS树脂、MBS树脂、MABS树脂、AAS树脂、聚(甲基)丙烯酸甲酯、由苯乙烯和丁二烯构成的嵌段共聚物及其氢化共聚物、由苯乙烯和异戊二烯构成的嵌段共聚物及其氢化共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、乙烯-丙烯的无规共聚物和嵌段共聚物、乙烯-丁烯的无规共聚物和嵌段共聚物、乙烯和α-烯烃的共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯等乙烯与不饱和羧酸酯的共聚物、丙烯酸丁酯-丁二烯等丙烯酸酯-丁二烯共聚物、聚(甲基)丙烯酸烷基酯等橡胶质聚合物、含有聚有机硅氧烷和聚(甲基)丙烯酸烷基酯的复合橡胶、以及在上述复合橡胶中接枝苯乙烯、丙烯腈、聚甲基丙烯酸烷基酯等乙烯基系单体的共聚物等。
为了制备上述凝聚混合物,将具有平均粒径0.01~1μm、特别是0.05~0.5μm的上述乙烯基系聚合物的水性乳胶与具有平均粒径0.05~10μm、特别是0.05~1.0μm的聚四氟乙烯的水性乳胶进行混合。上述聚四氟乙烯的乳胶可通过利用使用含氟表面活性剂的乳液聚合使聚四氟乙烯聚合而得到。应予说明,进行上述乳液聚合时,可使六氟丙烯等其他的共聚物成分以聚四氟乙烯整体的10重量%以下共聚。
应予说明,得到上述凝聚混合物时,使用适当的聚四氟乙烯的乳胶具有通常40~70重量%、特别是50~65重量%的固体成分含量,且乙烯基系聚合物的乳胶具有25~60重量%、特别是30~45重量%的固体成分的物质。进而,凝聚混合物中的聚四氟乙烯的比例可优选使用相对于与凝聚混合物中使用的乙烯基系聚合物的总计100重量%为1~80重量%、特别是1~60重量%。可优选举出如下的制造方法:混合上述的乳胶后,进行搅拌混合,投入到溶解了氯化钙、硫酸镁等金属盐的热水中,通过使其盐析、凝固而分离回收。除此之外,还可举出利用喷雾干燥、冷冻干燥等方法回收搅拌后的混合乳胶的方法。
另外,具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯的乳胶与乙烯基系聚合物的乳胶的凝聚混合物的形态可使用各种形态,例如可举出乙烯基系聚合物包围聚四氟乙烯粒子的周围的形态、聚四氟乙烯包围乙烯基系聚合物的周围的形态、对一个粒子凝聚数个粒子的形态等。
并且,还可使用在凝聚混合体的更外层接枝聚合相同或其它种类的乙烯基系聚合物而成的物质。作为上述乙烯基系单体,可优选举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯腈、丙烯酸-2-乙基己酯。这些可均聚或共聚。
作为上述的具有原纤维形成能力的聚四氟乙烯的乳胶与乙烯基系聚合物的乳胶的凝聚混合物的市售品,作为代表例可举出三菱丽阳(株)的Metablen“A3000”、及GE Specialty chemicals公司的“BLENDEX449”。
(结晶化促进剂)
本发明的树脂组合物可含有结晶化促进剂。通过含有结晶化促进剂,能够得到机械特性、耐热性、以及成型性优异的成型品。
即,通过应用结晶化促进剂,提高了树脂成分(A成分)的成型性、结晶性,能够得到即使是通常的注射成型也充分结晶化且耐热性、耐湿热稳定性优异的成型品。并且,能够大幅缩短制造成型品的制造时间,其经济效果大。
作为结晶化促进剂,可使用无机系的结晶成核剂和有机系的结晶成核剂中的任一种。
作为无机系的结晶成核剂,可举出滑石、高岭土、氧化硅、合成云母、粘土、沸石、石墨、炭黑、氧化锌、氧化镁、氧化钛、炭酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫化钙、氮化硼、蒙脱石、氧化钕、氧化铝、膦酸苯酯金属盐等。为了提高组合物中的分散性及其效果,这些无机系的结晶成核剂优选用各种分散助剂进行处理,成为一次粒径为0.01~0.5μm左右的高度分散的状态。
作为有机系的结晶成核剂,可举出苯甲酸钙、苯甲酸钠、苯甲酸锂、苯甲酸钾、苯甲酸镁、苯甲酸钡、草酸钙、对苯二甲酸二钠、对苯二甲酸二锂、对苯二甲酸二钾、月桂酸钠、月桂酸钾、肉豆蔻酸钠、肉豆蔻酸钾、肉豆蔻酸钙、肉豆蔻酸钡、透明质酸钠、透明质酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、褐煤酸钠、褐煤酸钙、甲基苯甲酸钠、水杨酸钠、水杨酸钾、水杨酸锌、二苯甲酸铝、β-萘甲酸钠、β-萘甲酸钾、环己烷羧酸钠等有机羧酸金属盐,对甲苯磺酸钠、磺基间苯二甲酸钠等有机磺酸金属盐。
另外,还可举出硬脂酰胺、乙烯双月桂酰胺、棕榈酰胺、羟基硬脂酰胺、芥酰胺、均苯三酸三(叔丁酰胺)等有机羧酰胺、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚异丙烯、聚丁烯、聚-4-甲基戊烯、聚-3-甲基丁烯-1、聚乙烯基环烷基、聚乙烯基三烷基硅烷、高熔点聚乳酸、乙烯-丙烯酸共聚物的钠盐、苯乙烯-马来酸酐共聚物的钠盐(所谓的离聚物)、亚苄基山梨醇及其衍生物、例如二亚苄基山梨醇等。
其中,优选使用选自滑石和有机羧酸金属盐中的至少1种。本发明中使用的结晶成核剂可以仅为1种,也可并用2种以上。
结晶化促进剂的含量相对于树脂成分(A成分)100重量份,优选为0.01~30重量份,更优选为0.05~20重量份。
<树脂组合物的制造>
本发明的阻燃性树脂组合物可以使用V型混合机、高速混合机、高速流动式混合机、亨舍尔混合机等混合机将树脂成分(A成分)、有机磷化合物(B成分)、填充剂(C成分)、耐冲击改性剂(D成分)和根据需要的其它成分进行预混合,将上述预混合物供给至混炼机,进行熔融混合而制造。作为混炼机,可使用各种熔融混合机,例如捏合机、单轴或双轴挤出机等。其中优选利用使用双轴挤出机将树脂组合物以200~300℃、优选为210~280℃的温度进行熔融,利用侧送料机注入液体成分,挤出,利用造粒机进行颗粒化的方法。
另外,在纵横比率高的填充剂(C成分)中,采用基于预混合的熔融混合法时引起纵横比率的降低,有可能使得到的树脂组合物的机械特性降低,从而优选使用利用侧送料机进行的添加方法。
<成型品>
对于本发明的树脂组合物,在UL-94标准的阻燃等级中,至少实现V-2。本发明包含由上述树脂组合物形成的成型品。
本发明的树脂组合物实际上不含有卤素,具有非常高的阻燃性能,可用作成型家电制品部件、电气·电子部件、汽车部件、机械·结构部件、化妆品容器等各种成型品的材料。具体地,可适合用于断路器部件、开关部件、马达部件、点火线圈外壳、电源插头、电源插座、线圈骨架、连接器、继电器箱、保险丝盒、回描变压器部件、聚焦块部件、配电器盖、电气配线连接器等。进而,可用于薄壁化不断发展的壳体、箱体或底架,例如电子·电气制品(例如电话机、个人电脑、打印机、传真机、复印机、电视、录像机、音频设备等家电·OA设备或它们的部件等)的壳体、箱体或底架。也可用作要求特别优异的耐热性、阻燃性的打印机的框体、定影单元部件、传真机等家电·OA制品的机械·结构部件等。
作为成型方法,有注射成型、吹塑成型、加压成型等,并无特别限定,优选通过使用注射成型机将颗粒状的树脂组合物注射成型而制造。
实施例
以下列举实施例对本发明进行说明,但本发明并不受这些实施例限定。应予说明,评价采用下述的方法进行。
1.评价方法
(1)阻燃性(UL-94评价)
阻燃性是使用厚1/16英寸(1.6mm)的试验片,作为阻燃性的评价尺度,按照美国UL标准的UL-94中规定的垂直燃烧试验进行评价。
UL-94垂直燃烧试验是以试验片5片作为一组的试验进行,所有试验片均反复进行2次10秒的着焰。其中,关于在第1次着焰就完全燃烧的试验片,无该限制。第1次着焰后,测定灭焰后的燃烧时间,灭焰后,进行第2次着焰。第2次着焰后,测定灭焰后的燃烧时间。在5片一组的试验中,可测定合计10次的燃烧时间,燃烧时间均在10秒以内灭火,10次的燃烧时间的合计为50秒以内,并且滴落物不引起棉着火则记为V-0;燃烧时间均在30秒以内灭火,10次的燃烧时间的合计为250秒以内,并且滴落物不引起棉着火则记为V-1;燃烧时间均在30秒以内灭火,10次的燃烧时间的合计为250秒以内,并且滴落物引起棉着火则记为V-2;将该评价基准以下的情况记为notV。
(2)耐热性(荷重挠曲温度;HDT)
采用按照ISO75-2的方法,使用6.35mm(1/4英寸)试验片,在0.45MPa的荷重下测定荷重挠曲温度(HDT)。
(3)耐冲击性(带槽夏比冲击强度)
根据ISO179,测定带槽夏比冲击强度。
2.在实施例、比较例中使用以下的成分。
(1)A-1成分(聚乳酸)
(i)A-1-1成分(聚乳酸)
使用市售的聚乳酸(Nature Works制4032D;聚L-乳酸树脂)(以下称为PLA)。
(ii)A-1-2成分(立体络合物聚乳酸)
使用由下述制造例1中制备的聚L-乳酸和下述制造例2中制备的聚D-乳酸制造而成的立体络合物聚乳酸。
制造例1:聚L-乳酸(α-1成分)的制造
从具备冷却馏出管的聚合反应容器的原料投料口,在氮气流下投入L-丙交酯(株式会社武藏野化学研究所制,光学纯度100%)100重量份和硬脂醇0.15重量份。接着,在反应容器内进行5次氮置换,在190℃下使L-丙交酯熔化。在L-丙交酯完全熔化的时刻,添加辛酸锡为0.005重量份的甲苯500μL溶液,在190℃下聚合1小时。聚合结束后,从原料投料口添加二正己基膦酰基乙酸乙酯0.082重量份,混炼15分钟。最后挥发脱去多余的L-丙交酯,从反应容器内排出聚合物,形成片,得到聚L-乳酸(PLLA)。
得到的聚L-乳酸树脂的重均分子量为15.1万,玻璃化温度为(Tg)55℃,熔融峰温度(Tmh)为177℃,羧基含量为15eq/ton,对映异构体平均链长由于无法测定间同立构连结部而不可计算。
制造例2:聚D-乳酸(β-1成分)的制造
使用D-丙交酯(株式会社武藏野化学研究所制,光学纯度100%)代替制造例1的L-丙交酯,除此之外,进行与制造例1相同的操作,得到聚D-乳酸(PDLA)。得到的聚D-乳酸树脂的重均分子量为15.2万,玻璃化温度为(Tg)55℃,熔融峰温度(Tmh)为177℃,羧基含量为14eq/ton,对映异构体平均链长由于无法测定间同立构连结部而不可计算。
制造例3:立体络合物聚乳酸(A-1-2成分)的制造
用混合机将由制造例1和2中得到的PLLA、PDLA各50重量份构成的聚乳酸树脂计100重量份以及磷酸-2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)钠(Adekastab NA-11:(株)ADEKA制)0.1重量份进行混合后,在110℃下干燥5小时,供给至直径30mmφ的通气口式双轴挤出机[(株)日本制钢所制TEX30XSST],以料筒温度250℃、螺旋转速250rpm、喷出量9kg/h、以及通气口减压度3kPa的条件进行熔融挤出而颗粒化,得到立体络合物聚乳酸。得到的立体络合物聚乳酸的重均分子量为13万,玻璃化温度(Tg)为58℃,复合相聚乳酸结晶熔融峰温度(Tms)为220℃,羧基含量为17eq/ton,对映异构体平均链长为28,差示扫描量热计(DSC)测定的升温过程的熔融峰中195℃以上的熔融峰的比例为100%。应予说明,NA-11的添加量为相对于PLLA、PDLA的总计100重量份的重量份。
[立体络合物聚乳酸的特性]
立体络合物聚乳酸的特性按照以下的方法测定。
(a)聚合物的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn):
利用凝胶渗透色谱法(GPC)进行测定,换算成标准聚苯乙烯。对于GPC测定机器,作为检测器,使用差示折射计岛津RID-6A,作为柱,使用TOSOH TSKgelG3000HXL。测定如下进行:以氯仿为洗脱液,在温度40℃、流速1.0ml/min下,注入10μl浓度1mg/ml(含有1%六氟异丙醇的氯仿)的试样。
(b)羧基浓度
将试样在氮气流下溶解于精制邻甲酚中后,以溴甲酚蓝为指示剂,用0.05当量氢氧化钾的乙醇溶液进行滴定。
(c)差示扫描量热计(DSC)的测定
使用DSC(TA instrument公司制TA-2920),在试样的第一次升温过程中,190℃以上的熔融峰为来自立体结晶的熔融峰,将其熔化温度设为Tms,将熔融焓设为Hms。另外,190℃以下的熔融峰为来自均质结晶的熔融峰,将其熔化温度设为Tmh,将熔融焓设为Hmh,由下述式,评价立体络合物形成度的参数。
立体化度=△Hms/(△Hms+△Hmh)×100
(d)对映异构体平均链长
将试样溶解于HFIP/氯仿=1/1混合溶剂后,用甲醇使其再沉淀。用甲醇对该再沉淀聚合物成分进行超声波清洗,反复10次离心分离,除去杂质、溶剂成分后,用真空干燥机干燥1天,提取可成为测定样品的聚乳酸成分。
这样,使用提取的试样,如下测定对映异构体平均链长。
13-CNMR装置:Bruker Japan制BURKER ARX-500
样品:50mg/0.7ml
测定溶剂:10%含HFIP氘代氯仿
内部标准:四甲基硅烷(TMS)1%(v/v)
测定温度:27℃(300K)
测定频率:125MHz
利用13C-NMR测定,归属为羰基碳(C=O)的碳的峰值中,峰值(a)(170.1-170.3MHz附近)为均聚排列(ホモ配列)(LLLLLL或者DDDDDD),峰值(b)(170.0-169.8MHz附近)归属为外消旋链(LLLDDD…),由这些峰值的积分值,通过下述的式子计算平均链长。
v=峰值(a)的积分值/峰值(b)的积分值
(iii)除A-1成分以外的树脂成分(A-2成分)
(a)使用了市售的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(帝人(株)制TRB-H)(以下称为PBT)。在230℃、3.8kg荷重下测定的MVR值为9.5cm3/10min。
(b)使用了市售的聚碳酸酯树脂(帝人化成(株)制PANLITEL-1225)(以下称为PC)。末端OH基含量=14eq/ton,在300℃、1.2kg荷重下测定的MVR值为10.1cm3/10min。
(c)使用了市售的耐冲击性聚苯乙烯(PS Japan(株)制PSJPolystyrene H9152)(以下称为HIPS)。在200℃、5kg荷重下的MVR值为5.7cm3/10min。
(d)使用了市售的ABS树脂(NIPPON A&L(株)制SUNTACUT-61)(以下称为ABS)。在220℃、10kg荷重下的MVR值为35cm3/10min。
(e)使用了市售的聚苯醚树脂(旭化成工业(株)制Zylon P-402)(以下称为PPE)。
(2)B成分(有机磷化合物)
(i)使用了下述制备例1中合成的2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷,3,9-二苄基-3,9-二氧化物{上述式(1-a)的有机磷化合物}(以下称为FR-1)。
(ii)使用了下述制备例2中合成的2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷,3,9-二苄基-3,9-二氧化物{上述式(1-a)的有机磷化合物}(以下称为FR-2)。
(iii)使用了下述制备例3中合成的2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷,3,9-二(α-甲基苄基)-3,9-二氧化物{上述式(1-b)的有机磷化合物}(以下称为FR-3)。
(iv)使用了下述制备例4中合成的2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷,3,9-二(2-苯基乙基)-3,9-二氧化物{上述式(1-c)的有机磷化合物}(以下称为FR-4)。
(v)使用了下述制备例5中合成的2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷,3,9-双(二苯基甲基)-3,9-二氧化物{上述式(1-d)的有机磷化合物}(以下称为FR-5)。
制备例1
2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二苄基-3,9-二氧化物(FR-1)的制备
向具备温度计、冷凝器、滴液漏斗的反应容器中加入季戊四醇816.9g(6.0摩尔)、吡啶19.0g(0.24摩尔)、甲苯2250.4g(24.4摩尔),并搅拌。使用该滴液漏斗向该反应容器中添加三氯化磷1651.8g(12.0摩尔),添加结束后,在60℃进行加热搅拌。反应后,冷却至室温,向得到的反应物中添加二氯甲烷26.50份,边冰冷边滴加叔丁醇889.4g(12.0摩尔)和二氯甲烷150.2g(1.77摩尔)。用甲苯和二氯甲烷清洗得到的结晶,进行过滤。将得到的滤取物在80℃、1.33×102Pa干燥12小时,得到白色固体1341.1g(5.88摩尔)。通过31P、1HNMR谱可确认得到的固体是2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二氢-3,9-二氧化物。
向具备温度计、冷凝器、滴液漏斗的反应容器中投入得到的2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二氢-3,9-二氧化物1341.0g(5.88摩尔)、DMF6534.2g(89.39摩尔),并搅拌。在冰冷下向该反应容器中添加甲醇钠648.7g(12.01摩尔)。冰冷下搅拌2小时后,在室温搅拌5小时。然后,馏去DMF后,添加DMF2613.7g(35.76摩尔),冰冷下向该反应混合物中滴加溴苄2037.79g(11.91摩尔)。冰冷下搅拌3小时后,馏去DMF,加水8L,滤取析出的固体,用2L水清洗2次。将得到的粗精制物和4L甲醇加入到具备冷凝器、搅拌器的反应容器中,回流约2小时。冷却至室温后,通过过滤分离出结晶,用2L甲醇清洗后,将得到的滤取物在120℃、1.33×102Pa干燥19小时,得到白色鳞状结晶1863.5g(4.56摩尔)。通过31P、1HNMR谱和元素分析可确认得到的结晶是2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二苄基-3,9-二氧化物。收率为76%、31PNMR纯度为99%。另外,采用本文所述的方法测定的HPLC纯度为99%。酸值为0.06mg KOH/g。
1H-NMR(DMSO-d6,300MHz):δ7.2-7.4(m,10H),4.1-4.5(m,8H),3.5(d,4H),31P-NMR(DMSO-d6,120MHz):δ23.1(S),熔点:255-256℃,元素分析计算值:C,55.89;H,5.43,测定值:C,56.24;H,5.35
制备例2
2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二苄基-3,9-二氧化物(FR-2)的制备
向具备搅拌器、温度计、冷凝器的反应容器中填充3,9-二苄氧基-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷22.55g(0.055摩尔)、溴苄19.01g(0.11摩尔)以及二甲苯33.54g(0.32摩尔),室温下边搅拌边吹拂干燥氮气。接着在油浴中开始加热,在回流温度(约130℃)加热搅拌4小时。加热结束后,放冷至室温,加入20ml二甲苯,然后搅拌30分钟。通过过滤分离出析出的结晶,用20ml二甲苯清洗2次。将得到的粗精制物和40ml甲醇加入到具备冷凝器、搅拌器的反应容器中,回流约2小时。冷却至室温后,通过过滤分离出结晶,用20ml甲醇清洗后,将得到的滤取物在120℃、1.33×102Pa干燥19小时,得到白色鳞状结晶。通过质谱分析、1H、31P核磁共振谱分析以及元素分析可以确认生成物是双苄基季戊四醇二膦酸酯。制备量为20.60g、收率为91%、31PNMR纯度为99%。另外,采用本文所述的方法测定的HPLC纯度为99%。酸值为0.05mg KOH/g。
1H-NMR(DMSO-d6,300MHz):δ7.2-7.4(m,10H),4.1-4.5(m,8H),3.5(d,4H),31P-NMR(DMSO-d6,120MHz):δ23.1(S),熔点:257℃
制备例3
2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二(α-甲基苄基)-3,9-二氧化物(FR-3)的制备
向具备温度计、冷凝器、滴液漏斗的反应容器中加入季戊四醇816.9g(6.0摩尔)、吡啶19.0g(0.24摩尔)、甲苯2250.4g(24.4摩尔),并搅拌。使用滴液漏斗向该反应容器中添加三氯化磷1651.8g(12.0摩尔),添加结束后,在60℃进行加热搅拌。反应后,冷却至室温,向得到的反应物中添加二氯甲烷5180.7g(61.0摩尔),边冰冷边滴加叔丁醇889.4g(12.0摩尔)和二氯甲烷150.2g(1.77摩尔)。用甲苯和二氯甲烷清洗得到的结晶,进行过滤。将得到的滤取物在80℃、1.33×102Pa干燥12小时,得到白色固体1341.1g(5.88摩尔)。通过31P、1HNMR谱可确认得到的固体是2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二氢-3,9-二氧化物。
向具备温度计、冷凝器、滴液漏斗的反应容器中加入得到的2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二氢-3,9-二氧化物1341.0g(5.88摩尔)、DMF6534.2g(89.39摩尔),并搅拌。在冰冷下向该反应容器中添加甲醇钠648.7g(12.01摩尔)。冰冷下搅拌2小时后,在室温搅拌5小时。然后,馏去DMF后,添加DMF2613.7g(35.76摩尔),冰冷下向该反应混合物中滴加1-苯基乙基溴化物2204.06g(11.91摩尔)。冰冷下搅拌3小时后,馏去DMF,加水8L,滤取析出的固体,用2L水清洗2次。将得到的粗精制物和4L甲醇加入到具备冷凝器、搅拌器的反应容器中,回流约2小时。冷却至室温后,通过过滤分离出结晶,用2L甲醇清洗后,将得到的滤取物在120℃、1.33×102Pa干燥19小时,得到白色鳞状结晶1845.9g(4.23摩尔)。通过31PNMR、1HNMR谱和元素分析可确认得到的固体是2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二(α-甲基苄基)-3,9-二氧化物。31PNMR纯度为99%。另外,采用本文所述的方法测定的HPLC纯度为99%。酸值为0.03mg KOH/g。
1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ7.2-7.4(m,10H),4.0-4.2(m,4H),3.4-3.8(m,4H),3.3(qd,4H),1.6(ddd,6H),31P-NMR(CDCl3,120MHz):δ28.7(S),熔点:190-210℃,元素分析计算值:C,57.80;H,6.01,测定值:C,57.83;H,5.96
制备例4
2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二(2-苯基乙基)-3,9-二氧化物(FR-4)的制备
向具备温度计、冷凝器、滴液漏斗的反应容器中加入季戊四醇816.9g(6.0摩尔)、吡啶19.0g(0.24摩尔)、甲苯2250.4g(24.4摩尔),并搅拌。使用滴液漏斗向该反应容器中添加三氯化磷1651.8g(12.0摩尔),添加结束后,在60℃进行加热搅拌。反应后,冷却至室温,向得到的反应物中添加二氯甲烷5180.7g(61.0摩尔),边冰冷边滴加叔丁醇889.4g(12.0摩尔)和二氯甲烷150.2g(1.77摩尔)。用甲苯和二氯甲烷清洗得到的结晶,进行过滤。将得到的滤取物在80℃、1.33×102Pa干燥12小时,得到白色固体1341.1g(5.88摩尔)。通过31P、1HNMR谱可确认得到的固体是2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二氢-3,9-二氧化物。
向具备温度计、冷凝器、滴液漏斗的反应容器中加入得到的2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二氢-3,9-二氧化物1341.0g(5.88摩尔)、DMF6534.2g(89.39摩尔),并搅拌。在冰冷下向该反应容器中添加甲醇钠648.7g(12.01摩尔)。冰冷下搅拌2小时后,在室温搅拌5小时。然后,馏去DMF后,添加DMF2613.7g(35.76摩尔),冰冷下向该反应混合物中滴加(2-溴乙基)苯2183.8(11.8摩尔)。冰冷下搅拌3小时后,馏去DMF,加水8L,滤取析出的固体,用2L水清洗2次。将得到的粗精制物和4L甲醇加入到具备冷凝器、搅拌器的反应容器中,回流约2小时。冷却至室温后,通过过滤分离出结晶,用2L甲醇清洗后,将得到的滤取物在120℃、1.33×102Pa干燥19小时,得到白色粉末1924.4g(4.41摩尔)。通过31PNMR、1HNMR谱和元素分析可确认得到的固体是2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二(2-苯基乙基)-3,9-二氧化物。31PNMR纯度为99%。另外,采用本文所述的方法测定的HPLC纯度为99%。酸值为0.03mg KOH/g。
1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ7.1-7.4(m,10H),3.85-4.56(m,8H),2.90-3.05(m,4H),2.1-2.3(m,4H),31P-NMR(CDCl3,120MHz):δ31.5(S),熔点:245-246℃,元素分析计算值:C,57.80;H,6.01,测定值:C,58.00;H,6.07
制备例5
2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷,3,9-双(二苯基甲基)-3,9-二氧化物(FR-6)的制备
向具备搅拌器、搅拌翼、回流冷凝管、温度计的10升三口烧瓶中加入二苯基甲基磷酸二氯化物2058.5g(7.22摩尔)和季戊四醇468.3g(3.44摩尔)、吡啶1169.4g(14.8摩尔)、氯仿8200g,在氮气气流下,加热至60℃、搅拌6小时。反应结束后,用二氯甲烷置换氯仿,向该反应混合物中加入蒸馏水6L并搅拌,使其析出白色粉末。通过抽滤滤取该粉末,将得到的白色物用甲醇清洗后,在100℃、1.33×102Pa干燥10小时,得到白色固体1156.2g。通过31P-NMR、1H-NMR谱和元素分析可确认得到的固体是2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷,3,9-二(二苯基甲基)-3,9-二氧化物。31P-NMR纯度为99%。另外,采用本文所述的方法测定的HPLC纯度为99%。酸值为0.3mgKOH/g。
1H-NMR(DMSO-d6,300MHz):δ7.20-7.60(m,20H),5.25(d,2H),4.15-4.55(m,8H),31P-NMR(DMSO-d6,120MHz):δ20.9,熔点:265℃,元素分析计算值:C,66.43;H,5.39,测定值:C,66.14;H,5.41
[有机磷化合物的特性]
有机磷化合物的特性按照以下的方法进行测定。
(a)有机磷化合物的酸值
根据JIS-K-3504实施测定。
(b)有机磷化合物的HPLC纯度
将试样溶解于乙腈和水的6:4(容量比)的混合溶液,将5μl该溶液注入柱。柱使用野村化学(株)制Develosil ODS-7300mm×4mmφ,柱温度为40℃。检测器使用UV-260nm。
(c)有机磷化合物的31PNMR纯度
利用核磁共振测定装置(JEOL制,JNM-AL400),测定磷原子的核磁共振(DMSO-d6,162MHz,累计次数3072次),积分面积比为磷化合物的31PNMR纯度。
(3)填充剂(C成分)
(i)使用了市售的磨碎纤维(日东纺(株)制PFE-301)(以下称为MF)。
(ii)使用了市售的短切原丝(日东纺(株)制CS3PE-455)(以下称为CS)。
(4)耐冲击改性材(D成分)
使用了市售的氢化苯乙烯系热塑性弹性体((株)Kuraray制SEPTON8006)。
(5)其他的有机磷化合物
1,3-亚苯基双[二(2,6-二甲基苯基)磷酸酯](大八化学工业(株)制PX-200)(以下称为PX-200)
(6)滑石
使用了市售的滑石(NIPPON TALC(株)制P-3)。
3.实施例1~13和比较例1~6
以表1~2记载的量(重量份)将表1~2记载的各成分用转鼓配合,使用15mmφ双轴挤出机(TECHNOVEL制,KZW15)形成颗粒。将得到的颗粒使用80℃的热风干燥机进行24小时干燥。将干燥的颗粒使用注射成型机((株)日本制钢所制J75EIII)成型。将使用成型板进行评价的结果示于表1~2。
Figure BDA00003112690100481
Figure BDA00003112690100501
实施例14~44以及比较例7~35
以表3~6记载的量(重量份)将表3~6记载的各成分用转鼓配合,使用15mmφ双轴挤出机(TECHNOVEL制,KZW15)形成颗粒。将得到的颗粒使用100℃的热风干燥机进行24小时干燥。将干燥的颗粒使用注射成型机((株)日本制钢所制J75EIII)成型。将使用成型板进行评价的结果示于表3~6。
Figure BDA00003112690100521
Figure BDA00003112690100531
Figure BDA00003112690100551
Figure BDA00003112690100561
Figure BDA00003112690100571
Figure BDA00003112690100581
Figure BDA00003112690100591
本发明的阻燃性树脂组合物及由其形成的成型品与使用以往来自植物的原料的树脂组合物相比,具有下述的优点。
(i)本发明的树脂组合物在实质上不含有含卤素阻燃剂的情况下具有高度的阻燃性。
(ii)有机磷化合物(B成分)具有对使用了来自植物的原料的树脂优异的阻燃效果,所以本发明的树脂组合物即使有机磷化合物(B成分)的含量比较少,也具有V-2等级、特别优选为V-0等级的阻燃性。
(iii)本发明的树脂组合物基于作为阻燃剂使用的有机磷化合物的结构和特性,在成型时或者成型品的使用时,几乎不发生使用了来自植物的原料的树脂的热劣化,耐热性优异。因此本发明的树脂组合物的阻燃性、耐热性以及和耐冲击性优异,且它们的平衡良好。
产业上的可利用性
本发明的树脂组合物作为成型家电制品部件、电气·电子部件、汽车部件、机械·机构部件、化妆品容器等各种成型品的材料而有用。

Claims (19)

1.一种阻燃性树脂组合物,含有:
(A)100重量份的至少含有50重量%聚乳酸即A-1成分的树脂成分即A成分,
(B)1~100重量份的下述式(1)表示的有机磷化合物即B成分,
(C)1~200重量份的填充剂即C成分,以及
(D)1~100重量份的耐冲击性改性剂即D成分,
Figure FDA00003112690000011
式(1)中,X1、X2相同或不同,为下述式(2)表示的芳香族取代烷基,
Figure FDA00003112690000012
式(2)中,AL为碳原子数1~5的支链状或直链状的脂肪族烃基,Ar是可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基,n表示1~3的整数,Ar可与AL中的任意的碳原子键合。
2.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,聚乳酸即A-1成分是含有聚L-乳酸即α-1成分和聚D-乳酸即β-1成分且α-1成分与β-1成分的重量比为10:90~90:10的范围的立体络合物聚乳酸,所述聚L-乳酸含有90摩尔%以上的L-乳酸单元,所述聚D-乳酸含有90摩尔%以上的D-乳酸单元。
3.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,A-1成分在差示扫描量热计DSC测定的升温过程的熔融峰中195℃以上的比例为80%以上。
4.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,作为树脂成分即A成分,含有除A-1成分以外的选自聚酯树脂PEst、聚苯醚树脂PPE、聚碳酸酯树脂PC、聚酰胺树脂PA、聚烯烃树脂PO、苯乙烯系树脂、聚苯硫醚树脂PPS以及聚醚酰亚胺树脂PEI中的至少1种树脂即A-2成分。
5.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分是选自下述式(3)和下述式(4)表示的有机磷化合物中的至少1种化合物,
Figure FDA00003112690000021
式(3)中,R2、R5可以相同或不同,是可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基,R1、R3、R4、R6可以相同或不同,是氢原子、选自碳原子数1~4的支链状或直链状的烷基、可具有取代基的苯基、可具有取代基的萘基或可具有取代基的蒽基中的取代基。
Figure FDA00003112690000022
式(4)中,Ar1和Ar2可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基,R11、R12、R13以及R14可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~3的脂肪族烃基或者苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基,AL1和AL2可以相同或不同,是碳原子数1~4的支链状或直链状的脂肪族烃基,Ar3和Ar4可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基,p和q表示0~3的整数,Ar3和Ar4可分别与AL1和AL2的任意的碳原子键合。
6.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分由下述式(5)表示,
式(5)中,R21、R22相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。
7.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分是由下述式(1-a)表示的化合物,
Figure FDA00003112690000032
8.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分由下述式(6)表示,
Figure FDA00003112690000033
式(6)中,R31和R34可以相同或不同,是氢原子或碳原子数1~3的脂肪族烃基,R33和R36可以相同或不同,是碳原子数1~4的脂肪族烃基,R32和R35可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,也可以在其芳香环上具有取代基。
9.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分是由下述式(1-b)表示的化合物,
Figure FDA00003112690000034
10.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分由下述式(7)表示,
Figure FDA00003112690000041
式(7)中,Ar1和Ar2可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基,R11、R12、R13以及R14可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~3的脂肪族烃基或者苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基,AL1和AL2可以相同或不同,是碳原子数1~4的支链状或者直链状的脂肪族烃基,Ar3和Ar4可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基,p和q表示0~3的整数,Ar3和Ar4可分别与AL1和AL2的任意的碳原子键合。
11.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分是由下述式(1-c)表示的化合物,
Figure FDA00003112690000042
12.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分由下述式(8)表示,
Figure FDA00003112690000043
式(8)中,R41和R44可以相同或不同,是氢原子、碳原子数1~4的脂肪族烃基或者苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基,R42、R43、R45以及R46可以相同或不同,是苯基、萘基或蒽基,可以在其芳香环上具有取代基。
13.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分是由下述式(1-d)表示的化合物,
Figure FDA00003112690000051
14.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,耐冲击性改性剂即D成分的至少50重量%为氢化苯乙烯系热塑性弹性体。
15.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,耐冲击性改性剂即D成分的至少50重量%是选自苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三元共聚物SEBS、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯三元共聚物SEPS、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯三元共聚物SEEPS中的至少1种氢化苯乙烯系热塑性弹性体。
16.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,有机磷化合物即B成分的酸值为0.7mgKOH/g以下。
17.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,相对于树脂成分即A成分100重量份,含有0.01~30重量份的结晶化促进剂。
18.根据权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,在UL-94标准的阻燃等级中,至少达到V-2。
19.一种成型品,是由权利要求1所述的阻燃性树脂组合物形成的。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105038231A (zh) * 2015-07-31 2015-11-11 苏州天健竹业科技有限公司 一种室外健身器材用抗冲击复合材料及其制备方法
CN109311921A (zh) * 2016-09-16 2019-02-05 帝人株式会社 有机磷系化合物、阻燃剂和由其形成的阻燃制品
CN110204875A (zh) * 2019-07-10 2019-09-06 浙江尚居环保科技股份有限公司 一种聚乳酸材料增强和耐热的改性方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104119653A (zh) * 2013-04-23 2014-10-29 汉达精密电子(昆山)有限公司 阻燃聚酯复合材料及其制备方法
CN111732786A (zh) 2014-07-31 2020-10-02 帝人株式会社 阻燃性树脂组合物以及来自它的成型品
CN107090100B (zh) * 2017-06-26 2019-07-09 京准化工技术(上海)有限公司 一种环保磷-氮单组份膨胀型阻燃剂及其制备方法
JP6454827B1 (ja) 2018-04-27 2019-01-16 株式会社フジクラ 難燃性樹脂組成物、これを用いた成形体、絶縁電線、ケーブル及び光ファイバケーブル
KR102221814B1 (ko) * 2020-08-03 2021-03-02 윤풍식 하이브리드 난연도료 제조방법 및 난연도료시공장치를 이용한 하이브리드 난연도료 시공방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008308608A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Ps Japan Corp スチレン系樹脂とポリ乳酸からなる樹脂組成物
WO2009145341A1 (ja) * 2008-05-27 2009-12-03 帝人化成株式会社 難燃性樹脂組成物およびそれからの成形品
CN101622310A (zh) * 2007-02-23 2010-01-06 帝人株式会社 聚乳酸组合物
CN102449065A (zh) * 2009-05-26 2012-05-09 帝人化成株式会社 阻燃性树脂组合物及用它制成的成型品

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1995970A (en) 1931-04-04 1935-03-26 Du Pont Polymeric lactide resin
US2362511A (en) 1939-11-21 1944-11-14 Du Pont Modified glycolide resins
US2683136A (en) 1950-10-25 1954-07-06 Du Pont Copolymers of hydroxyacetic acid with other alcohol acids
US2758987A (en) 1952-06-05 1956-08-14 Du Pont Optically active homopolymers containing but one antipodal species of an alpha-monohydroxy monocarboxylic acid
NL295748A (zh) 1962-07-24
US3141032A (en) 1963-01-23 1964-07-14 Union Carbide Corp Dialkyl pentaerythritol diphosphonates and phosphite phosphonates
US3635956A (en) 1968-03-01 1972-01-18 Squibb & Sons Inc Benzothiazines related compounds derivatives and salts thereof
US3797499A (en) 1970-05-13 1974-03-19 Ethicon Inc Polylactide fabric graphs for surgical implantation
US3847867A (en) 1971-01-20 1974-11-12 Gen Electric Polyetherimides
US3847869A (en) 1973-09-28 1974-11-12 Gen Electric Method for preparing polyetherimides
US3850885A (en) 1973-11-23 1974-11-26 Gen Electric Method for making polyetherimides
US3852242A (en) 1973-12-03 1974-12-03 Gen Electric Method for making polyetherimide
US3855178A (en) 1973-12-03 1974-12-17 Gen Electric Method for making polyetherimides
US4057537A (en) 1975-01-28 1977-11-08 Gulf Oil Corporation Copolymers of L-(-)-lactide and epsilon caprolactone
US4154721A (en) 1976-09-21 1979-05-15 Borg-Warner Corporation Flame-retardant phosphonate compositions
US4178281A (en) 1978-05-30 1979-12-11 Borg-Warner Corporation Flame-retardant polycarbonate compositions
US4719246A (en) 1986-12-22 1988-01-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polylactide compositions
DE69230032T2 (de) 1991-12-19 2000-02-03 Mitsui Chemicals, Inc. Polyhydroxycarbonsäure und verfahren zu ihrer herstellung
US5401796A (en) 1993-04-02 1995-03-28 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Aliphatic polyester and preparation process thereof
US5637631A (en) 1994-11-17 1997-06-10 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Preparation process of degradable polymer
JP2001164014A (ja) 1999-12-07 2001-06-19 Ado Cosmic Kk 生分解性難燃断熱材
JP4660054B2 (ja) * 2002-06-13 2011-03-30 帝人化成株式会社 難燃性樹脂成形物およびそれからの成形品
JP2004277552A (ja) 2003-03-14 2004-10-07 Toray Ind Inc 難燃性生分解性樹脂架橋発泡体
JP4379019B2 (ja) 2003-07-04 2009-12-09 東レ株式会社 電気・電子部品
JP2005139441A (ja) 2003-10-15 2005-06-02 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 射出成形体
JP4456371B2 (ja) * 2004-01-14 2010-04-28 旭ファイバーグラス株式会社 繊維強化ポリ乳酸系樹脂組成物
JP2005336220A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Sumitomo Chemical Co Ltd ガラス長繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物、そのペレットおよびその成形品
JP4987312B2 (ja) * 2005-02-04 2012-07-25 三井化学株式会社 熱可塑性樹脂組成物とその成形体
JP2007191546A (ja) * 2006-01-18 2007-08-02 Teijin Chem Ltd 自動車部品
JP2007246730A (ja) 2006-03-16 2007-09-27 Du Pont Mitsui Polychem Co Ltd 難燃性樹脂組成物
JP4921849B2 (ja) 2006-05-09 2012-04-25 台橡股▲ふん▼有限公司 共役ジエン重合体の水素化方法
JP2008019294A (ja) 2006-07-11 2008-01-31 Unitika Ltd 難燃性ポリ乳酸樹脂組成物
KR20110127125A (ko) * 2009-02-19 2011-11-24 테이진 카세이 가부시키가이샤 난연성 수지 조성물 및 그것으로부터의 성형품
JP5378881B2 (ja) * 2009-05-26 2013-12-25 帝人株式会社 難燃性樹脂組成物およびそれからの成形品
JP5563249B2 (ja) * 2009-06-22 2014-07-30 帝人株式会社 難燃性樹脂組成物およびそれからの成形品

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101622310A (zh) * 2007-02-23 2010-01-06 帝人株式会社 聚乳酸组合物
JP2008308608A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Ps Japan Corp スチレン系樹脂とポリ乳酸からなる樹脂組成物
WO2009145341A1 (ja) * 2008-05-27 2009-12-03 帝人化成株式会社 難燃性樹脂組成物およびそれからの成形品
CN102449065A (zh) * 2009-05-26 2012-05-09 帝人化成株式会社 阻燃性树脂组合物及用它制成的成型品

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105038231A (zh) * 2015-07-31 2015-11-11 苏州天健竹业科技有限公司 一种室外健身器材用抗冲击复合材料及其制备方法
CN109311921A (zh) * 2016-09-16 2019-02-05 帝人株式会社 有机磷系化合物、阻燃剂和由其形成的阻燃制品
CN110204875A (zh) * 2019-07-10 2019-09-06 浙江尚居环保科技股份有限公司 一种聚乳酸材料增强和耐热的改性方法

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