CN104650580A - 阻燃性热塑性树脂组合物及其成型品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阻燃性热塑性树脂组合物及其成型品,其目的在于提供可抑制成型加工时气体的产生、大幅抑制银纹或模垢的产生,成型品的表面外观优异,进而即使在制成薄壁成型品的情况下也能够维持优异阻燃性的阻燃性热塑性树脂组合物。本发明的阻燃性热塑性树脂组合物中,铁元素含量以质量基准计小于50ppm,该组合物含有:(A)聚苯醚以外的热塑性树脂;(B)聚苯醚;(C)选自由具有特定结构的次膦酸盐、具有特定结构的二次膦酸盐以及它们的缩合物组成的组中的至少一种次膦酸盐类;以及(D)选自由有机颜料、无机颜料以及有机染料组成的组中的至少一种着色剂。
Description
【技术领域】
本发明涉及阻燃性热塑性树脂组合物及其成型品。
【背景技术】
对于以聚苯醚为基础的聚苯醚系树脂组合物,期待其耐热性、电学特性、尺寸稳定性、耐冲击性、耐酸性、耐碱性、低吸水性以及低相对密度之类的特性优异,已对其进行了各种开发。
聚苯醚能够与各种热塑性树脂进行合金化。例如,尝试了其与聚苯乙烯系树脂、聚酰胺系树脂、聚烯烃系树脂、苯硫醚系树脂、聚酯等的合金。
其中,例如聚酰胺系树脂由于机械强度、耐热性以及耐化学药品性等优异而被用于汽车部件、机械部件、电气·电子部件等多个领域中。特别是作为设置于汽车发动机舱内的继电器盒的材料使用聚酰胺6,6等,但其具有吸水时的尺寸变化大之类的问题。因此,最近进行了使用聚苯醚与聚酰胺系树脂的合金作为继电器盒的材料的研究。
此外,近年来,汽车部件、机械部件、电气·电子部件等的现状是,其形状倾向于复杂化,并且小型化、薄壁化的要求增加。另一方面,从防止车辆火灾这样的方面考虑,还出现了阻燃化这样的新的要求特性。这样的倾向特别是在继电器盒等汽车部件中特别显著。
以往,作为使聚酰胺系树脂阻燃化的方法,例如可以举出向聚酰胺中添加氯取代多环式化合物或溴系阻燃剂的方法。作为溴系阻燃剂,例如可以举出十溴二苯醚、溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、溴化交联芳香聚合物、溴化苯乙烯-马来酸酐聚合物等。
另一方面,近年来从对环境问题的关心提高等方面出发,无卤素的三嗪系阻燃剂受到人们的关注,对其进行了大量的研究。作为这样的阻燃剂,例如对三聚氰胺、三聚氰酸、三聚氰酸三聚氰胺盐等的使用进行了研究。
此外,还对下述技术进行了研究:将作为膨胀型阻燃剂的磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺;聚磷酸三聚氰胺用于玻璃纤维增强聚酰胺树脂中的无卤素阻燃化技术;在无机质增强聚酰胺树脂中混配聚磷酸三聚氰胺、焦化催化剂和/或焦化形成剂等的阻燃化技术;组合次膦酸盐与三聚氰胺及磷酸的反应物而成的阻燃剂的组合技术等。
进而,还进行了使用次膦酸盐类与三聚氰胺的缩合产物等氮系化合物使聚苯醚与聚酰胺系树脂的合金阻燃化的技术等的研究。具体提出了下述技术:在分散于聚苯醚与聚酰胺系树脂的合金中的次膦酸盐中,使特定大小以上的粒径的含有比例为特定范围以下的技术(例如参见专利文献1);使用具有特定粘度的聚酰胺系树脂的技术(例如参见专利文献2);作为聚苯醚与聚酰胺系树脂的合金的制造方法,进行将次膦酸盐类与聚苯醚干混得到混合物的工序、以及将该混合物熔融混炼的工序的技术(例如参见专利文献3)等。此外,作为阻燃化增强剂,还提出了添加导电性填充剂、三聚氰胺聚磷酸酯、硼酸锌、低熔点玻璃、滑石等的技术(例如参见专利文献4)等。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2007-169309号公报
专利文献2:日本特开2008-038125号公报
专利文献3:日本特开2010-260995号公报
专利文献4:日本特表2009-533523号公报
【发明内容】
【发明所要解决的课题】
但是,近年来,在以继电器盒、连接器(connector)等为代表的SMT(表面安装技术,Surface Mount Technology)应对部件中,形状复杂化、小型化、薄壁化的倾向日益增强,存在成型时在成型用模具上附着被称作模垢的析出物、招致所谓银纹的产生等成型品的表面外观不良等成品率变差的问题。
此外,在使用次膦酸盐类作为阻燃剂时,尽管在制成薄壁成型品的情况下也可得到一定程度的阻燃性,但在着色时具有容易发生外观不良的倾向。需要说明的是,该外观不良并不限于在次膦酸盐类与着色剂合用时产生,即使在不使用着色剂的情况下,有时也会产生。关于这样的问题,在含有聚苯醚与其它热塑性树脂组合物的树脂组合物中,在使用次膦酸盐类等阻燃剂的情况下特别显著。
本发明是鉴于上述情况而进行的,其目的在于提供一种阻燃性热塑性树脂组合物,其可抑制成型加工时气体的产生、大幅抑制银纹或模垢的产生,成型品的表面外观优异,进而即使在制成薄壁成型品的情况下,也能够维持优异的阻燃性。
【解决课题的手段】
本发明人为了解决上述问题反复进行了深入研究,结果发现,通过将树脂组合物中的铁元素含量控制在特定的比例,即使在使用次膦酸盐类的情况下,成型品的表面外观也优异,进而即使在制成薄壁成型品时也能够维持优异的阻燃性,从而完成了本发明。
即,本发明如下所述。
[1]
一种阻燃性热塑性树脂组合物,其铁元素含量以质量基准计小于50ppm,该阻燃性热塑性树脂组合物含有:
(A)选自聚苯乙烯系树脂、聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、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至少一种热塑性树脂;
(B)聚苯醚;
(C)选自由下述通式(I)所表示的次膦酸盐、下述通式(II)所表示的二次膦酸盐以及它们的缩合物组成的组中的至少一种次膦酸盐类;以及
(D)选自由有机颜料、无机颜料以及有机染料组成的组中的至少一种着色剂,
【化1】
【化2】
(式中,R1和R2各自独立地为选自由直链状或支链状的碳原子数为1~6的烷基、芳基和苯基组成的组中的任一种,R3为选自由直链状或支链状的碳原子数为1~10的亚烷基、碳原子数为6~10的亚芳基、碳原子数为7~11的烷基亚芳基以及碳原子数为8~12的芳基亚烷基组成的组中的任一种,M各自独立地为选自由钙离子、镁离子、铝离子、锌离子、铋离子、锰离子、钠离子、钾离子以及质子化的含氮碱基组成的组中的任一种,m各自独立地为2或3,n为1~3的整数,x为1或2。)
[2]
如[1]所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
上述(D)成分为炭黑;
上述阻燃性热塑性树脂组合物中,上述炭黑的含量为0.01质量%~2质量%。
[3]
如[1]或[2]所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,上述阻燃性热塑性树脂组合物中的上述铁元素含量以质量基准计小于30ppm。
[4]
如[1]~[3]任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
上述(A)成分为选自聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚芳硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚芳基酮以及它们的混合物中的至少一种;
该组合物进一步含有(E)使上述(A)成分与上述(B)成分相容的增容剂。
[5]
如[1]~[4]任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,上述(A)成分为聚酰胺系树脂。
[6]
如[5]所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,在上述(A)成分与上述(B)成分的总量100质量%中,上述(A)成分的含量为25质量%~60质量%。
[7]
如[5]或[6]所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,上述(A)成分含有半芳香族聚酰胺。
[8]
如[5]~[7]任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,上述(A)成分为由70质量%~95质量%的己二酰己二胺单元和5质量%~30质量%的间苯二甲酰己二胺单元构成的(a1)半芳香族聚酰胺。
[9]
如[1]~[8]任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,其进一步含有(F)耐冲击剂。
[10]
如[9]所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,上述(F)成分为含有至少1个以芳香族乙烯基化合物为主体的嵌段以及至少1个以共轭二烯化合物为主体的嵌段的嵌段共聚物和/或上述嵌段共聚物的氢化物。
[11]
如[10]所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,上述(F)成分的数均分子量为150000以上。
[12]
如[1]~[11]任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,上述(B)成分的比浓粘度为0.35dL/g以上。
[13]
如[9]~[12]任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
上述(A)成分为聚酰胺系树脂;
上述(E)成分为马来酸酐和/或马来酸;
上述(F)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物和/或氢化苯乙烯-异丁烯-苯乙烯共聚物。
[14]
如[9]~[12]任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
上述(A)成分为聚苯乙烯系树脂;
上述(F)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物。
[15]
如[9]或[12]所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
上述(A)成分为聚丙烯系树脂;
上述(E)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物;
上述(F)成分为聚烯烃系弹性体。
[16]
如[9]或[12]所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
上述(A)成分为聚苯硫醚和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯;
上述(E)成分为含有环氧基和/或噁唑基的聚苯乙烯系聚合物;
上述(F)成分为聚烯烃系弹性体。
[17]
一种成型品,其含有[1]~[16]任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物。
[18]
如[17]所述的成型品,其中,上述成型品为继电器盒。
[19]
如[17]或[18]所述的成型品,其中,上述成型品中所含有的上述(C)成分的数均粒径为10μm~35μm。
【发明的效果】
根据本发明,能够提供一种阻燃性热塑性树脂组合物,其可抑制成型加工时气体的产生、大幅抑制银纹或模垢的产生,成型品的表面外观优异,进而即使在制成薄壁成型品的情况下,也能够维持优异的阻燃性。
【附图说明】
图1示出了实施例的外观特性评价中所用的树脂组合物成型品的示意性俯视图。
【符号的说明】
A、B···区域
【具体实施方式】
下面对用于实施本发明的方式(下面称为“本实施方式”)进行详细说明。下面的本实施方式为用于说明本发明的示例,并不旨在将本发明限定于下述内容。本发明可在其要点的范围内进行适宜变形来实施。需要说明的是,附图中,对于同一要素付以相同符号,适当省略重复的说明。并且,只要不特别声明,上下左右等位置关系以附图所示的位置关系为基准。进而,附图的尺寸比例并不限于图示的比例。
[阻燃性热塑性树脂组合物]
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物是铁元素含量以质量基准计小于50ppm的阻燃性热塑性树脂组合物,其含有:
(A)选自聚苯乙烯系树脂、聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、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至少一种热塑性树脂;
(B)聚苯醚;
(C)选自由下述通式(I)所表示的次膦酸盐、下述通式(II)所表示的二次膦酸盐以及它们的缩合物组成的组中的至少一种次膦酸盐类;以及
(D)选自由有机颜料、无机颜料以及有机染料组成的组中的至少一种着色剂。
【化3】
【化4】
(式中,R1和R2各自独立地为选自由直链状或支链状的碳原子数为1~6的烷基、芳基以及苯基组成的组中的任一种,R3为选自由直链状或支链状的碳原子数为1~10的亚烷基、碳原子数为6~10的亚芳基、碳原子数为7~11的烷基亚芳基以及碳原子数为8~12的芳基亚烷基组成的组中的任一种,M各自独立地为选自由钙离子、镁离子、铝离子、锌离子、铋离子、锰离子、钠离子、钾离子以及质子化的含氮碱基组成的组中的任一种,m各自独立地为2或3,n为1~3的整数,x为1或2。)
本发明人反复进行了深入研究,结果认为,可能是树脂组合物中含有的阻燃剂由于热分解而产生气体,在该气体的作用下产生外观不良,由于阻燃剂的热分解而使阻燃性降低。在这种观点下进一步进行了深入研究,结果令人意外地发现,通过将树脂组合物中的铁元素含量控制在特定的比例,即使在使用次膦酸盐类的情况下,成型品的表面外观也优异,进而即使在制成薄壁成型品时也能够维持优异的阻燃性,从而完成了本发明。
((A)成分)
作为(A)成分,只要为选自聚苯乙烯系树脂、聚烯烃系树脂、聚酯系树脂(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)、聚酰胺系树脂、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至少一种热塑性树脂即可。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
(聚苯乙烯系树脂)
作为聚苯乙烯系树脂的优选具体例,例如可以举出均聚苯乙烯、橡胶改性聚苯乙烯(例如可以举出“高抗冲聚苯乙烯(HIPS)”等);苯乙烯系弹性体(例如可以举出苯乙烯-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/或其氢化物等);苯乙烯与能够与苯乙烯自由基共聚的乙烯基单体的共聚物等。
作为能够与苯乙烯自由基共聚的乙烯基单体的具体例,例如可以举出丙烯腈、甲基丙烯腈等乙烯基氰化合物;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。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
上述之中,作为聚苯乙烯系树脂的具体例,更优选均聚苯乙烯、橡胶改性聚苯乙烯、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、它们的混合物。
(A)聚苯乙烯系树脂的比浓粘度(在30℃的甲苯溶液中以0.5g/100mL的浓度进行测定)没有特别限定,优选为0.5dL/g~2.0dL/g。比浓粘度的下限值更优选为0.7dL/g以上、进一步优选为0.8dL/g以上。比浓粘度的上限值更优选为1.5dL/g以下、进一步优选为1.2dL/g以下。通过使比浓粘度为上述范围内,可在维持优异的阻燃性的同时使表面外观更为优异。
(聚烯烃系树脂)
作为聚烯烃系树脂没有特别限定,例如可以举出聚乙烯、聚丙烯、烯烃系弹性体(乙烯与α-烯烃的共聚物)、乙烯与丙烯酸酯类的共聚物等。它们之中,优选聚丙烯(下文中简称为“PP”)、聚烯烃系弹性体。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
作为PP,例如优选(i)结晶性丙烯均聚物、(ii)结晶性丙烯-乙烯嵌段共聚物等,该结晶性丙烯-乙烯嵌段共聚物具有经聚合的第一工序得到的结晶性丙烯均聚物部分、以及在聚合的第二工序以后将丙烯、乙烯和/或至少1种其它α-烯烃(例如丁烯-1、己烯-1等)共聚得到的丙烯-乙烯无规共聚物部分。进而也可以为这些结晶性丙烯均聚物与结晶性丙烯-乙烯嵌段共聚物的混合物。
PP通常在三氯化钛催化剂或者负载在氯化镁等载体上的卤化钛催化剂等与烷基铝化合物的存在下、在聚合温度0~100℃的范围、聚合压力3~100气压的范围将上述单体聚合而得到。此时,为了对聚合物的分子量进行调整,可以添加氢等链转移剂。作为聚合方法,可以为分批式、连续式的任一种方法。此外,也可根据需要采用在丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷等溶剂下的溶液聚合;淤浆聚合;以及在无溶剂条件下在单体中的本体聚合;在气态单体中的气相聚合方法等。
此外,为了提高PP的全同立构规整度、聚合活性等,也可以将给电子性化合物作为内部供体成分或外部供体成分使用。作为给电子性化合物,可以使用公知的物质,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。进而可以举出烷氧基酯化合物、芳香族单羧酸酯、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、各种苯酚类等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
PP中的丙烯聚合物部分的密度优选为0.90g/cm3以上、更优选为0.90g/cm3~0.93g/cm3、进一步优选为0.90g/cm3~0.92g/cm3。丙烯聚合物部分的密度可通过JISK-7112水中置换法来求得。此外,在PP为以丙烯为主成分的与α-烯烃的共聚物的情况下,该共聚物可使用己烷等溶剂提取共聚成分,残留的丙烯聚合物部分的密度可通过JIS K-7112水中置换法来求得。
在本实施方式中,优选向PP中添加结晶成核剂提高PP的密度。作为结晶成核剂,只要可提高PP的结晶性就没有特别限定,例如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等。
PP的熔体流动速率(MFR;按照JIS K-6758,在温度230℃、负荷2.16kgf条件下进行测定)优选为10g/10分钟以上、更优选为20g/10分钟~50g/10分钟、进一步优选为25g/10分钟~40g/10分钟、更进一步优选为30g/10分钟~40g/10分钟。
乙烯与α-烯烃共聚物(下文中有时简称为“乙烯/α-烯烃共聚物”)优选为乙烯与至少一种碳原子数为3~20的α-烯烃的共聚物。作为碳原子数为3~20的α-烯烃的具体例,例如可以举出丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯、1-十三碳烯、1-十四碳烯、1-十五碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯、1-十九碳烯、1-二十碳烯、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-1-十二碳烯、12-乙基-1-十四碳烯以及它们的组合等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。它们之中,更优选乙烯与碳原子数为3~12的α-烯烃的共聚物。在乙烯/α-烯烃系共聚物中,单体总量中的α-烯烃的含量优选为1摩尔%~30摩尔%、更优选为2摩尔%~25摩尔%、进一步优选为3摩尔%~20摩尔%。
乙烯/α-烯烃共聚物可以为乙烯与α-烯烃及其它非共轭二烯的三元共聚物等。作为非共轭二烯,例如可以举出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。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
在本实施方式中,还可以使用使上述这样的乙烯/α-烯烃共聚物与具有官能团(例如羧酸基、酸酐基、酯基、羟基等)的不饱和化合物进一步发生反应而得到的具有官能团的乙烯/α-烯烃共聚物;乙烯与含有官能团(例如环氧基、羧酸基、酸酐基、酯基、羟基等官能团)的单体的共聚物;以及乙烯/α-烯烃/含有官能团的单体的共聚物等。
(聚酯系树脂)
作为聚酯系树脂的优选具体例,可以举出例如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等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。它们之中,更优选聚对苯二甲酸丁二醇酯、液晶聚酯。
作为液晶聚酯,例如可以使用被称为热致液晶聚合物的公知的聚酯。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-萘甲酸为主结构单元的热致液晶聚酯;以对羟基苯甲酸、4,4’-二羟基联苯和对苯二甲酸为主结构单元的热致液晶聚酯等。需要说明的是,此处所说的主结构单元是指在单体总量中的含量优选为50摩尔%以上、更优选为70摩尔%以上、进一步优选为90摩尔%以上的结构单元。
(聚酰胺系树脂)
作为聚酰胺系树脂,只要在聚合物主链的重复单元中具有酰胺键{-NH-C(=O)-}即可,其种类没有特别限定。聚酰胺系树脂通常可通过内酰胺类的开环聚合、二胺与二羧酸的缩聚、氨基羧酸的缩聚等来得到,但聚酰胺系树脂的制造方法并不限定于此,也可以为通过其它方法得到的聚酰胺系树脂。
作为二胺,可以举出脂肪族二胺、脂环式二胺、芳香族二胺。作为二胺的具体例,可以举出例如四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、十三亚甲基二胺、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、1,9-壬二胺、2-甲基-1,8-辛二胺、乙二胺、丙二胺、1,4-丁烷二胺、1,6-己烷二胺、1,8-辛烷二胺、1,10-癸烷二胺、1,12-十二烷二胺、3-甲基-1,5-戊烷二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己烷二胺、2,4,4-三甲基-1,6-己烷二胺、5-甲基-1,9-壬烷二胺等脂肪族二胺;1,3-双氨基甲基环己烷、1,4-双氨基甲基环己烷等脂环式二胺;间苯二胺、对苯二胺、间苯二甲胺、对苯二甲胺等芳香族二胺。
作为二羧酸,可以举出脂肪族二羧酸、脂环式二羧酸、芳香族二羧酸。作为二羧酸的具体例,例如可以举出己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸等脂肪族二羧酸;1,13-十三烷二酸、1,3-环己烷二羧酸等脂环式二羧酸;对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、二聚酸等芳香族二羧酸。
作为内酰胺类,可以举出例如ε-己内酰胺、ω-庚内酰胺、ω-十二内酰胺等。
作为氨基羧酸,可以举出例如ε-氨基己酸、7-氨基庚酸、8-氨基辛酸、9-氨基壬酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸、13-氨基十三烷酸等。
二胺、二羧酸、内酰胺类、氨基羧酸可以分别单独使用1种,也可以合用两种以上。此外还可以使用使二胺、二羧酸、内酰胺类、氨基羧酸等在聚合反应器内聚合至低分子量的低聚物阶段并利用挤出机等进行高分子量化而得到的聚合物。
作为聚酰胺系树脂,可以举出例如聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺4,6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺6,10、聚酰胺6,12、聚酰胺6/6,6、聚酰胺6/6,12、聚酰胺MXD(间苯二甲胺),6、聚酰胺6,T、聚酰胺9,T、聚酰胺6,I、聚酰胺6/6,T、聚酰胺6/6,I、聚酰胺6,6/6,T、聚酰胺6,6/6,I、聚酰胺6/6,T/6,I、聚酰胺6,6/6,T/6,I、聚酰胺6/12/6,T、聚酰胺6,6/12/6,T、聚酰胺6/12/6,I、聚酰胺6,6/12/6,I等。
从耐热性与成型品吸水时的尺寸稳定性的方面出发,聚酰胺系树脂优选含有半芳香族聚酰胺。半芳香族聚酰胺是含有(a)二羧酸单元与(b)二胺单元的聚合物,其是指(a)二羧酸单元与(b)二胺单元任意一者的至少一部分为芳香族化合物的聚合物。作为半芳香族聚酰胺,优选使用下面详述的半芳香族聚酰胺。
从阻燃性与耐热性的方面出发,半芳香族聚酰胺优选含有对苯二甲酸单元作为(a)二羧酸单元。(a)二羧酸单元中的对苯二甲酸单元的含量优选为60摩尔%~100摩尔%、更优选为75摩尔%~100摩尔%、进一步优选为90摩尔%~100摩尔%、更进一步优选二羧酸单元(a)实质上全部为对苯二甲酸单元。
在半芳香族聚酰胺的(a)二羧酸单元中,对苯二甲酸单元以外的其它二羧酸单元的含量优选小于40摩尔%、更优选小于25摩尔%、进一步优选小于10摩尔%、更进一步优选为实质上不含有其它二羧酸单元。
作为对苯二甲酸单元以外的其它二羧酸单元,例如可以举出衍生自下述物质的单元:丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、2,2-二甲基戊二酸、3,3-二乙基琥珀酸、壬二酸、癸二酸、辛二酸等脂肪族二羧酸;1,3-环戊烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸等脂环式二羧酸;间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,4-亚苯基二氧基二乙酸、1,3-亚苯基二氧基二乙酸、联苯甲酸、二苯基甲烷-4,4’-二羧酸、二苯砜-4,4’-二羧酸、4,4’-联苯二羧酸等芳香族二羧酸。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。特别优选衍生自芳香族二羧酸的单元。进而还可以在能够熔融成型的范围内含有衍生自偏苯三酸、均苯三酸、苯均四酸等3元以上的多元羧酸的单元。
从成型品吸水时的尺寸稳定性的方面出发,半芳香族聚酰胺优选含有(b-1)1,9-壬二胺单元和/或(b-2)2-甲基-1,8-辛二胺单元作为(b)二胺单元。
(b)二胺单元中的(b-1)1,9-壬二胺单元和(b-2)2-甲基-1,8-辛二胺单元的含量合计优选为60摩尔%~100摩尔%、更优选为75摩尔%~100摩尔%、进一步优选为90摩尔%~100摩尔%,更进一步优选二胺单元实质上全部由(b-1)1,9-壬二胺单元和/或(b-2)2-甲基-1,8-辛二胺单元构成。
半芳香族聚酰胺中的(b)二胺单元中,1,9-壬二胺单元和2-甲基-1,8-辛二胺单元以外的其它二胺单元的含量优选小于40摩尔%、更优选小于25摩尔%、进一步优选小于10摩尔%、更进一步优选实质上不含有其它二胺单元。
作为1,9-壬二胺单元和2-甲基-1,8-辛二胺单元以外的其它二胺单元,例如可以举出由乙二胺、丙烯二胺、1,4-丁二胺、1,6-己烷二胺、1,8-辛二胺、1,10-癸烷二胺、1,12-十二烷二胺、3-甲基-1,5-戊烷二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己烷二胺、2,4,4-三甲基-1,6-己烷二胺、5-甲基-1,9-壬二胺等脂肪族二胺;环己烷二胺、甲基环己烷二胺、异佛尔酮二胺等脂环式二胺;对苯二胺、间苯二胺、苯二甲胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯基醚等芳香族二胺衍生的单元等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
半芳香族聚酰胺所含有的(b)二胺单元中,设(b-1)1,9-壬二胺单元与(b-2)2-甲基-1,8-辛二胺单元的总量为100摩尔%时,(b-1)1,9-壬二胺单元的含量下限值优选为60摩尔%以上、更优选为75摩尔%以上、进一步优选为80摩尔%以上。通过使(b-1)单元含量的下限值处于上述范围,能够进一步提高耐热性,同时能够更为有效地抑制成型品的吸水性。设(b)二胺单元中的(b-1)单元与(b-2)单元的总量为100摩尔%时,(b-1)单元含量的上限值优选为95摩尔%以下、更优选为90摩尔%以下、进一步优选为85摩尔%以下。通过使(b-1)单元含量的上限值处于上述范围,能够进一步提高耐冲击性、拉伸延伸率等机械特性,同时能够使成型品的表面外观更为优异。
作为聚酰胺系树脂,还可以使用使两种以上的聚酰胺系树脂利用挤出机等共聚而成的聚酰胺系树脂。作为这样的聚酰胺系树脂,优选聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺4,6、聚酰胺11、聚酰胺12等脂肪族聚酰胺;聚酰胺9,T、聚酰胺6/6,T、聚酰胺6,6/6,T、聚酰胺6,6/6,I、聚酰胺MXD,6等半芳香族聚酰胺,更优选聚酰胺6,6、聚酰胺6、聚酰胺9,T、聚酰胺6,6/6,I等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
聚酰胺系树脂的粘度数(按照ISO 307:1994利用96%硫酸测定得到的粘度数)优选为50mL/g~250mL/g。粘度数的下限值更优选为70mL/g以上、进一步优选为100mL/g以上。粘度数的上限值更优选为200mL/g以下、进一步优选为150mL/g以下。
通过使聚酰胺系树脂的粘度数为上述下限值以上,阻燃性、挤出等加工性进一步提高,成型时的气体产生进一步得到抑制。此外,通过使粘度数为上述下限值以上,能够降低模垢的产生,能够飞跃性地增加在注射成型时能够正常成型的注射次数(ショット数),带来成型性的大幅改善。另外,通过使粘度数为上述上限值以下,除了上述效果以外,还可得到提高薄壁成型品的成型性这样的效果。
通过使用处于上述粘度数范围内的聚酰胺系树脂,可期待得到更为优异的效果,在想要更进一步优异的效果的情况下,更优选根据聚酰胺系树脂种类的不同将粘度数控制为如下所述的粘度数。
例如,在使用聚酰胺9,T、聚酰胺6,6/6,I等半芳香族聚酰胺作为聚酰胺系树脂的情况下,从韧性与成型流动性的平衡的方面出发,与未使用半芳香族聚酰胺作为聚酰胺系树脂的情况相比,适宜的粘度范围稍有不同。关于适宜的粘度数的范围,在聚酰胺9,T的情况下,优选的下限值为70mL/g以上、更优选的下限值为100mL/g以上。此外,粘度数的上限值优选为150mL/g以下、更优选的上限值为120mL/g以下。
在聚酰胺6,6/6,I的情况下,粘度数的优选的下限值为50mL/g以上、更优选的下限值为70mL/g以上。此外,粘度数的上限值优选为150mL/g以下、更优选为130mL/g以下、进一步优选为120mL/g以下。
本发明人发现,作为(B)成分使用聚酰胺系树脂的情况下,阻燃性热塑性树脂组合物的成型性与耐冲击性的平衡受到聚酰胺系树脂的粘度数的较大影响。从这方面考虑,通过使用具有上述粘度数的聚酰胺系树脂,会特异性地改善特性。
聚酰胺系树脂也可以为粘度数不同的2种以上聚酰胺系树脂的混合物。本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的聚酰胺系树脂的粘度数可通过下述方法确认。
首先使用1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇溶解阻燃性热塑性树脂组合物的树脂成分,之后利用甲醇沉淀可溶成分中所含有的树脂成分来进行分取。将该分取物进一步用甲酸或硫酸溶解后,使用离心分离机等分取可溶成分。将该可溶成分利用甲醇再沉淀、分取聚酰胺系树脂成分,其后测定粘度数,由此可确认粘度数。
从成型品吸水时的尺寸稳定性或成型品的表面外观的方面出发,作为聚酰胺系树脂,优选为由70质量%~95质量%的己二酰己二胺单元与5质量%~30质量%的间苯二甲酰己二胺单元构成的半芳香族聚酰胺。需要说明的是,己二酰己二胺例如可由己二酸与1,6-己二胺得到。间苯二甲酰己二胺例如可由间苯二甲酸与1,6-己二胺得到。
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物所含有的聚酰胺系树脂的末端基团参与后述的与(B)聚苯醚的反应。通常,聚酰胺系树脂具有氨基或羧基作为末端基团。一般来说,在末端羧基浓度增高时,具有耐冲击性降低、流动性提高的倾向。一般来说,在末端氨基浓度增高时,具有耐冲击性提高、流动性降低的倾向(但是,本实施方式的作用并不限定于此)。
从使本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物的特性平衡更为良好的方面考虑,聚酰胺系树脂的末端氨基/末端羧基的浓度比(摩尔比)优选为1.0以下、更优选为0.05~0.8。通过使聚酰胺系树脂的末端氨基/末端羧基的浓度比为上述范围,能够进一步高水平地维持阻燃性热塑性树脂组合物的流动性与耐冲击性的平衡。
聚酰胺系树脂的末端氨基浓度优选为1μmol/g~80μmol/g、更优选为5μmol/g~60μmol/g、进一步优选为10μmol/g~小于45μmol/g、更进一步优选为20μmol/g~40μmol/g。通过使末端氨基浓度为上述范围,能够进一步高水平地维持本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物的流动性与耐冲击性的平衡。
聚酰胺系树脂的末端羧基浓度优选为20μmol/g~150μmol/g、更优选为30μmol/g~130μmol/g。通过使末端羧基浓度为上述范围,能够进一步高水平地维持本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物的流动性与耐冲击性的平衡。
这些聚酰胺系树脂的各末端基团的浓度可使用公知的方法进行调整。例如可以举出添加选自二胺化合物、单胺化合物、二羧酸化合物以及单羧酸化合物等中的1种以上以使得聚酰胺系树脂聚合时的末端基团浓度为特定值的方法等。
末端氨基浓度与末端羧基浓度可利用各种方法进行测定。例如,从精度、简便性的方面出发,优选利用1H-NMR通过与各末端基团对应的特征信号的积分值来求出的方法。例如,作为聚酰胺系树脂的末端基团浓度的定量方法的具体例,可以举出日本特开平07-228689号公报的实施例中记载的方法。具体地说,从精度、简便性的方面出发,优选利用1H-NMR(500MHz、氘代三氟乙酸中、50℃测定)通过与各末端基团对应的特征信号的积分值来求得各末端基团的数目。在无法鉴定出经封端剂封端的末端的特征信号的情况下,可以测定聚酰胺系树脂的特性粘度[η],使用下式的关系计算出分子链末端基团总数。
Mn=21900[η]-7900 (Mn表示数均分子量)
分子链末端基团总数(eq/g)=2/Mn
优选聚酰胺系树脂的分子链的末端基团的10%~95%被封端剂封端。聚酰胺系树脂的分子链的末端基团被封端的比例(末端封闭率)的下限值更优选为40%以上、进一步优选为60%以上。通过使末端封闭率为上述下限值以上,能够更为有效地抑制本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物在熔融成型时的粘度变化,能够进一步提高所得到的成型品的表面外观及加工时的耐热稳定性等。此外,末端封闭率的上限值优选为95%以下、更优选为90%以下。通过使末端封闭率的上限值为上述上限值以下,可进一步提高耐冲击性及成型品的表面外观。
关于聚酰胺系树脂的末端封闭率,可以分别对在该聚酰胺系树脂中存在的末端羧基、末端氨基和经封端剂封端的末端基团的数目进行测定,按照下述式(1)来求得。
末端封闭率(%)=[(α-β)/α]×100 (1)
(式中,α表示分子链的末端基团的总数(单位=摩尔;其通常等于聚酰胺分子数的2倍),β表示未被封端而残留的羧基末端和氨基末端的总数(单位=摩尔)。)
作为封端剂没有特别限定,只要为与聚酰胺系树脂末端的氨基或羧基具有反应性的单官能性化合物即可,从反应性和封闭末端的稳定性等的方面出发,优选单羧酸、单胺,从处理容易性等的方面出发,更优选单羧酸。此外还可以使用酸酐、单异氰酸酯、单酰卤化物、单酯类、单醇类等作为封端剂。
对作为封端剂使用的单羧酸没有特别限定,只要与氨基具有反应性即可,例如可以举出乙酸、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;环己烷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;它们的任意混合物等。它们之中,从反应性、封闭末端的稳定性以及经济性等的方面出发,优选乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、十三烷酸、十四酸、棕榈酸、硬脂酸、苯甲酸,更优选乙酸、苯甲酸。
对作为封端剂使用的单胺没有特别限定,只要与羧基具有反应性即可,例如可以举出甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺等脂肪族单胺;环己胺、二环己胺等脂环式单胺;苯胺、甲苯胺、二苯胺、萘胺等芳香族单胺;它们的任意混合物等。它们之中,从反应性、沸点、封闭末端的稳定性以及经济性等的方面出发,优选丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、环己胺、苯胺,更优选丁胺、己胺、辛胺。
出于进一步提高阻燃性热塑性树脂组合物的耐热稳定性的目的,在阻燃性热塑性树脂组合物中不仅存在聚酰胺系树脂,还可存在过渡金属(不包括铁)、卤素。
过渡金属(不包括铁)的种类没有特别限定,只要为铁以外的过渡金属即可,例如可以举出铜、铈、镍、钴等,它们之中,从长期热稳定性的方面出发,优选铜。此外,卤素的种类没有特别限定,从防止生产设备等的腐蚀的方面出发,优选溴、碘。
在设本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物的总量为100质量%时,以质量基准计,过渡金属(不包括铁)的含量优选为1ppm以上且小于200ppm、更优选为5ppm以上且小于100ppm。此外,在设本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物的总量为100质量%时,以质量基准计,卤素的含量优选为500ppm以上且小于1500ppm、更优选为700ppm以上且小于1200ppm。
作为向阻燃性热塑性树脂组合物中添加这些过渡金属(不包括铁)、卤素的方法没有特别限定,例如可以举出:在将聚酰胺系树脂与后述的(B)聚苯醚进行熔融混炼的工序中以粉体的形式添加这些物质的方法;在聚酰胺系树脂的聚合时进行添加的方法;在制造高浓度地添加有过渡金属、卤素的聚酰胺系树脂的母粒后,向阻燃性热塑性树脂组合物中添加该聚酰胺系树脂的母粒的方法;等等。这些方法中,优选的方法为在聚酰胺系树脂的聚合时进行添加的方法、在制造向聚酰胺系树脂中高浓度地添加有过渡金属和/或卤素的母粒后进行添加的方法。
(聚芳硫醚)
作为聚芳硫醚的优选具体例,可以举出聚苯硫醚。聚苯硫醚(下文中有时称为“PPS”)为含有下述通式(III)所表示的苯硫醚重复单元的聚合物。聚芳硫醚中的该重复单元的含量优选为50摩尔%以上、更优选为70摩尔%以上、进一步优选为90摩尔%以上。
[-Ar-S-] ···(III)
(式中,S表示硫原子,Ar表示亚芳基,作为亚芳基,可以举出例如对亚苯基、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’-二苯砜基、p,p’-亚联苯基、p,p’-二亚苯基羰基、亚萘基等。)
PPS可以为仅由通式(III)所表示的重复单元构成的、并且通式(III)中的Ar仅由1种亚芳基构成的均聚物。另外,从加工性、耐热性的方面出发,也可以为仅由通式(III)所表示的重复单元构成的、但通式(III)中的Ar为2种以上的不同亚芳基的共聚物。它们之中,从加工性和耐热性优异、且容易获得的方面考虑,优选所含有的对苯硫醚重复单元优选为50摩尔%以上、更优选为70摩尔%以上、进一步优选为90摩尔%以上的PPS。
从抑制腐蚀性的方面出发,PPS的含氯浓度优选为1500ppm以下、更优选为900ppm以下。氯浓度的测定可按照社团法人日本印刷电路工业会(JPCA)所规定的JPCA-ES01(无卤型覆铜层积板试验方法)进行测定。其分析方法可通过烧瓶燃烧处理离子色谱法来进行。
PPS的制造方法没有特别限定,也可以使用公知的方法。例如可以举出:在硫和碳酸钠的存在下使卤素取代芳香族化合物(例如对二氯苯等)发生聚合的方法;在极性溶剂中,在硫化钠或硫氢化钠、与氢氧化钠或硫化氢、以及氢氧化钠或氨基链烷酸钠的存在下进行聚合的方法;对氯苯硫酚的自身聚合等。它们之中,更具体地说,优选在N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺等酰胺系溶剂或环丁砜等砜系溶剂中使硫化钠与对二氯苯发生反应的方法等。为了在分子链中带来支链结构,可以根据需要使用三氯苯作为支链剂。
PPS还可利用例如美国专利第2513188号说明书、日本特公昭44-27671号公报、日本特公昭45-003368号公报、日本特公昭52-012240号公报、日本特开昭61-225217号、美国专利第3274165号说明书、日本特公昭46-027255号公报、比利时专利第29437号说明书、日本特开平05-222196号公报中所记载的方法来得到。由这样的聚合反应得到的PPS通常为线性PPS。
在本实施方式中,可以在进行聚合反应后,在氧的存在下、在PPS熔点以下的温度(例如200℃~250℃)进行加热处理从而促进氧化交联,使聚合物分子量、粘度适度提高,可以使用所得到的聚合物(交联型PPS)。该交联型PPS中也包括将交联度控制得较低而得到的半交联PPS。
PPS在剪切速度为100秒-1时的300℃的熔融粘度优选为10Pa·s~150Pa·s、更优选为10Pa·s~100Pa·s、进一步优选为10Pa·s~80Pa·s。通过使熔融粘度为上述范围,能够进一步高水平地维持韧性与刚性的平衡、同时能够进一步有效地抑制成型时的毛刺产生。需要说明的是,熔融粘度可利用毛细管式流变仪进行测定。例如,可利用Capillograph(东洋精机制作所社制造),使用毛细管(毛细管长=10mm、毛细管径=1mm)在温度300℃、剪切速度100秒-1的条件下进行测定。
作为PPS的具体例,可以单独使用1种上述的线性型PPS、交联型PPS等,也可以将它们合用两种以上。作为PPS合用线性型PPS与交联型PPS时,在制作PPS与聚苯醚的合金时,可减小聚苯醚分散相的粒径,因而优选合用线性型PPS与交联型PPS。
从降低成型时的白化、模垢的方面考虑,所使用的PPS优选低聚物含量为0.7质量%以下的PPS。此处,PPS所含有的低聚物是指可利用二氯甲烷从PPS中提取出的物质,是通常被看做PPS的杂质的物质。
低聚物的含量可利用下述方法测定。将PPS粉末5g加入到二氯甲烷80mL中,实施6小时的索氏提取后,冷却至室温,将作为提取液的二氯甲烷溶液转移到称量瓶中。并使用合计60mL的二氯甲烷,分3次对提取中使用的容器进行清洗,将该清洗液加入到上述称量瓶中的提取液中进行回收。接着,将提取液在约80℃下进行加热,蒸发除去二氯甲烷,回收残渣。称量残渣,对该残渣量进行计量,从而可求出利用二氯甲烷进行提取的提取量(即在PPS中存在的低聚物量)的比例。
(聚芳酯)
本实施方式中优选的聚芳酯是指含有芳香环和酯键作为结构单元的聚合物,其也被称为聚芳基酯。作为聚芳酯,优选由双酚A与对苯二甲酸和/或间苯二甲酸形成的、具有下式(a)所表示的重复单元的聚芳酯。特别是从耐热性与韧性的平衡的方面考虑,进一步优选对苯二甲酸与间苯二甲酸的摩尔比为约1:1。
【化5】
作为聚芳酯,也可以使用市售品。作为市售品,可以举出例如Unitika社制造的商品名“U Polymer”等。
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。聚芳酯的数均分子量为上述下限值以上时,耐热性、机械强度进一步提高。聚芳酯的数均分子量为上述上限值以下时,阻燃性热塑性树脂组合物的流动性进一步提高,分散相的微分散化更为容易。
(聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚砜)
聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚砜例如可以从公知的非晶性超级工程塑料中适宜选择。它们也可使用市售品。作为聚醚砜的市售品,例如可以举出Solvay Advanced Polymers社制造的商品名“Radel A(商标)”、“Radel R(商标)”、三井化学社制造的商品名“MITSUI PES”、BASF Japan社制造的商品名“Ultrason E(商标)”等。作为聚醚酰亚胺的市售品,例如可以举出SABIC Innovative Plastics社制造的商品名“Ultem(商标)”等。作为聚砜的市售品,例如可以举出Solvay Advanced Polymers社制造的商品名“Udel(商标)”、商品名“Mindel(商标)”、BASF Japan社制造的商品名“Ultrason S(商标)”等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
(聚芳基酮)
聚芳基酮可以举出其结构单元中含有芳香环、醚键和酮键的树脂等。作为聚芳基酮的具体例,可以举出聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮等。本实施方式中,特别适于使用具有下式(b)所表示的重复单元的聚醚醚酮。
【化6】
作为聚醚醚酮,也可以使用市售品。作为市售品,例如可以举出VICTREX社制造的商品名“PEEK151G(商标)”、“PEEK90G(商标)”、“PEEK381G(商标)”、“PEEK450G(商标)”、“PEK(商标)”,BASF社制造的商品名“Ultrapek(商标)”(聚醚酮醚酮酮:PEKEKK)等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。它们之中,优选VICTREX社制造的商品名“PEEK(注册商标)”。
作为聚芳基酮的熔融粘度,优选为50Pa·s~5000Pa·s、更优选为70Pa·s~3000Pa·s、进一步优选为100Pa·s~2500Pa·s、更进一步优选为200Pa·s~1000Pa·s。聚芳基酮的熔融粘度为上述下限值以上时,机械强度进一步提高。聚芳基酮的熔融粘度为上述上限值以下时,成型加工性进一步提高。此处所说的熔融粘度是将加热至400℃的测定对象树脂从内径1mm、长度10mm的喷嘴中以100kg的载荷负荷挤出时所测定的表观熔融粘度。
((B)成分)
作为(B)聚苯醚,例如可以举出聚(2,6-二甲基-1,4-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,但并不限定于这些物质。进而还可以举出2,6-二甲基苯酚与其它酚类的共聚物(例如日本特公昭52-017880号公报中所记载的2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚物、或2,6-二甲基苯酚与2-甲基-6-丁基苯酚的共聚物等)之类的聚苯醚共聚物。它们之中,从机械强度的方面出发,优选聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)、2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚物、它们的混合物。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
(B)聚苯醚的制造方法没有特别限定,也可以采用公知的方法。例如可以举出美国专利第3306874号说明书、美国专利第3306875号、美国专利第3257357号说明书、美国专利第3257358号说明书、日本特开昭50-051197号公报、日本特公昭52-017880号公报以及日本特开昭63-152628号公报等所记载的制造方法等。
(B)聚苯醚的比浓粘度(0.5g/dL氯仿溶液、30℃、利用乌氏粘度管测定)的下限值优选为0.30dL/g以上、更优选为0.35dL/g以上、进一步优选为0.38dL/g以上。聚苯醚的比浓粘度的上限值优选为0.80dL/g以下、更优选为0.75dL/g以下、进一步优选为0.55dL/g以下。作为聚苯醚的比浓粘度的下限值与上限值的组合,优选为0.30dL/g~0.80dL/g、更优选为0.35dL/g~0.75dL/g、进一步优选为0.38dL/g~0.55dL/g。(B)聚苯醚的比浓粘度为上述范围时,耐冲击性和耐热性进一步提高。(B)聚苯醚可以为2种以上的比浓粘度不同的聚苯醚混合物。(B)聚苯醚的比浓粘度可通过聚合时的催化剂量、聚合时间等生产条件等进行控制。
为了使(B)聚苯醚呈稳定化,可以在阻燃性热塑性树脂组合物中混配公知的各种稳定剂。作为稳定剂,可以举出例如氧化锌、硫化锌等金属系稳定剂;受阻酚系稳定剂、磷系稳定剂、受阻胺系稳定剂等有机稳定剂。相对于(B)聚苯醚100质量份,稳定剂的含量优选小于5质量份。
进而,除了上述稳定剂以外,在阻燃性热塑性树脂组合物中还可以混配能够添加在(B)聚苯醚中的其它添加剂等。这种情况下,相对于(B)聚苯醚100质量份其它混配剂的含量优选合计小于10质量份。
在想要使本实施方式的效果更为优异的情况下,优选根据(A)热塑性树脂等的种类适宜选择(A)热塑性树脂与(B)聚苯醚的组合的种类、各成分的混配比例等条件。下面对这样的适宜成分的组合的一例进行说明。
例如,在(A)热塑性树脂为聚苯乙烯系树脂的情况下,在设(A)热塑性树脂与(B)聚苯醚的总量为100质量%时,(B)聚苯醚的含量优选为10质量%~90质量%。(B)聚苯醚含量的下限值更优选为20质量%以上、进一步优选为30质量%以上。(B)聚苯醚含量的上限值更优选为80质量%以下、进一步优选为70质量%以下、更进一步优选为60质量%以下。
(A)热塑性树脂为选自由聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚芳硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚芳基酮以及它们的混合物组成的组中的1种的情况下,设(A)热塑性树脂与(B)聚苯醚的总量为100质量%时,(B)聚苯醚的含量优选为1质量%~70质量%。(B)聚苯醚含量的下限值优选为5质量%以上、进一步优选为10质量%以上、更进一步优选为15质量%以上。(B)聚苯醚含量的上限值优选为60质量%以下、进一步优选为50质量%以下、更进一步优选为40质量%以下。
(A)热塑性树脂为聚酰胺系树脂的情况下,设(A)热塑性树脂与(B)聚苯醚的总量为100质量%时,(B)聚苯醚的含量优选为25质量%~60质量%、更优选为30质量%~50质量%、进一步优选为30质量%~40质量%。
(A)成分与(B)成分的混配比例为上述范围时,能够进一步高水平地维持耐热性、成型性以及耐冲击性的平衡。(A)成分与(B)成分的混配比例可通过基于傅利叶变换红外分光(FT-IR)测定的校正曲线法来求得。
作为本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的(B)聚苯醚的优选分散形态,从耐热性、机械强度以及成型性的平衡的方面出发,优选(A)聚酰胺系树脂形成连续相、(B)聚苯醚形成分散相的形态。作为此时的平均粒径,在利用透过型电子显微镜以1万倍的倍率进行观察时,优选(B)聚苯醚的颗粒以平均粒径为0.1μm~5μm的分散相的形式存在的形态。(B)聚苯醚的平均粒径优选为0.05μm~3μm、更优选为0.1μm~2μm。
((C)成分)
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物含有选自由下述通式(I)所表示的次膦酸盐(I)、下述通式(II)所表示的二次膦酸盐(II)以及它们的缩合物组成的组中的至少一种次膦酸盐类。
【化7】
【化8】
(式中,R1和R2各自独立地为选自由直链状或支链状的碳原子数为1~6的烷基、芳基以及苯基组成的组中的任一种,R3为选自由直链状或支链状的碳原子数为1~10的亚烷基、碳原子数为6~10的亚芳基、碳原子数为7~11的烷基亚芳基以及碳原子数为8~12的芳基亚烷基组成的组中任一种,M各自独立地为选自由钙离子、镁离子、铝离子、锌离子、铋离子、锰离子、钠离子、钾离子以及质子化的含氮碱基组成的组中的任一种,m各自独立地2或3,n为1~3的整数,x为1或2。)
(C)次膦酸盐类例如可如日本特开2005-179362号公报、欧洲专利申请公开第699708号公报、日本特开平08-073720号公报等中所记载的那样使用次膦酸、金属碳酸盐以及金属氢氧化物或金属氧化物在水溶液中制造。
(C)次膦酸盐类通常为单体性化合物,然而,例如根据反应条件、环境的不同,也可以含有作为缩合度为1~3的缩合物的聚合物性次膦酸盐。从进一步提高阻燃性热塑性树脂组合物的阻燃性、成型品的表面外观这样的方面考虑,(C)成分中的次膦酸盐(I)的含量优选为90质量%以上、更优选为95质量%以上、进一步优选为98质量%以上。
作为通式(I)中的次膦酸或通式(II)中的二次膦酸,可以举出例如二甲基次膦酸、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、二苯基次膦酸等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
从成型品的表面外观的方面出发,通式(I)和通式(II)中的Mm+优选为选自钙离子、镁离子、铝离子以及锌离子中的1种以上。
作为(C)次膦酸盐类的具体例,可以举出例如二甲基次膦酸钙、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、二苯基次膦酸锌等。
上述物质中,从阻燃性、成型品的表面外观的方面出发,优选二甲基次膦酸钙、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,更优选二乙基次膦酸铝。
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的(C)次膦酸盐类的含量相对于(A)热塑性树脂和(B)聚苯醚的合计100质量份优选为1质量份~50质量份、更优选为2质量份~25质量份、进一步优选为2质量份~15质量份、更进一步优选为2质量份~10质量份。通过使(C)次膦酸盐类的含量为上述下限值以上,能够进一步提高阻燃性。并且,通过使(C)次膦酸盐类的含量为上述上限值以下,能够进一步高水平地维持机械强度与成型性及成型品的表面外观的平衡。
在(C)次膦酸盐类中可以残存有未反应物或制造时的副产物,只要在可得到本实施方式的效果的范围内即可。
在本实施方式中,从成型性与耐冲击性的平衡的方面出发,优选单独使用(C)次膦酸盐类作为阻燃剂,只要能够发挥出充分的阻燃性,也可以进一步含有(C)成分以外的其它阻燃剂。
作为(C)成分以外的其它阻燃剂,例如可以举出如国际公开第2005/118698号小册子中所记载的阻燃剂的组合。作为这样的阻燃剂的组合,可以举出由三聚氰胺和磷酸形成的加成物、含锌化合物等。
作为由三聚氰胺和磷酸形成的加成物,例如可以举出三聚氰胺与多磷酸的反应生成物、三聚氰胺的缩合物与多磷酸的反应生成物、通式(NH4)yH3-yPO4[式中,y为1~3的整数]所表示的含氮磷酸盐、通式(NH4PO3)z[式中,y为1~3的整数,z为1~10000的整数]所表示的含氮磷酸盐、磷酸氢铵、磷酸二氢铵、多聚磷酸铵等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
特别是由通式(C3H6N6·HPO3)n(式中,n表示缩合度,为3~50的数)所表示的化合物、例如优选通过由选自由磷酸、焦磷酸以及多磷酸组成的组中的1种酸与三聚氰胺的反应生成物得到的化合物。三聚氰胺与酸优选实质上以等摩尔发生反应。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)、它们的混合多聚盐中的1种以上等。它们之中,从通用性的方面出发,优选多聚磷酸三聚氰胺。
由三聚氰胺与磷酸形成的加成物的制造方法没有特别限定,也可以采用公知的方法。作为多聚磷酸三聚氰胺的制造方法的具体例,例如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,可以举出例如正磷酸、亚磷酸、次亚磷酸、偏磷酸、焦磷酸、三磷酸、四磷酸等。通常广泛应用将正磷酸、焦磷酸与三聚氰胺的加成物缩合而得到的多聚磷酸三聚氰胺。
作为多聚磷酸三聚氰胺,可以举出被称为所谓的缩合磷酸的链状多聚磷酸、环状聚偏磷酸与三聚氰胺的等摩尔加成盐。多聚磷酸的缩合度n没有特别限定,通常为3~50、优选为5以上。
作为多聚磷酸三聚氰胺加成盐的制造方法,例如可以举出下述方法:制备三聚氰胺和多聚磷酸分散在水中的浆料,对该浆料充分搅拌使反应生成物呈微粒状,之后将该浆料过滤、清洗、干燥,进一步根据需要进行烧制,将所得到的固体物质粉碎,以粉末的形式得到该加成盐;等等。在混配至树脂中时,优选将它们预共混。例如,可使用采用高速混合器等进行预共混得到的物质。
相对于(C)成分100质量份,由三聚氰胺和磷酸形成的加成物的添加量优选为20质量份以下、更优选为10质量份以下、进一步优选为5质量份以下、更进一步优选实质上不含有该加成物。
通过在该范围内添加由三聚氰胺与磷酸形成的加成物,可期待使流动性稍得到提高的效果,但从进一步提高表面外观的方面考虑,优选实质上不含有由三聚氰胺和磷酸形成的加成物。
由三聚氰胺和磷酸形成的加成物中可以残存有未反应物或者制造时的副产物,只要为不会腐蚀注射成型中所用的成型机螺杆及模具的程度即可。
关于作为能够构成阻燃剂的组合的另一的成分的含锌化合物,例如可以举出无机含锌化合物等。更具体地说,作为无机含锌化合物,例如可以举出氧化锌、硫化锌、硼酸锌、锡酸锌等。进而,从通用性的方面出发,优选xZnO·yB2O3·zH2O(x、y、z各自独立地为大于0的数)所表示的硼酸锌类,更优选2ZnO·3B2O3·3.5H2O、4ZnO·B2O3·H2O、2ZnO·3B2O3所表示的硼酸锌。
含锌化合物作为阻燃助剂阻断在燃烧时从作为热源的火焰传向树脂的热(绝热能力),从而抑制由于树脂的分解而成为燃料的气体的产生,具有形成提高阻燃性所需要的不燃层(或碳化层)的功能(但是,本实施方式的作用并不限定于此)。
进而,作为含锌化合物,还可以使用经硅烷系偶联剂、钛酸酯系偶联剂等表面处理剂处理后的物质。
含锌化合物的平均粒径通常为20μm以下,从机械特性的方面出发,优选为7μm以下。
相对于(C)次膦酸盐类的合计100质量份,含锌化合物的添加量优选为10质量份以下、更优选为5质量份以下、进一步优选为3质量份以下、更进一步优选实质上不含有含锌化合物。通过使含锌化合物的含量处于上述范围,具有进一步提高(C)成分在高温时的稳定性的倾向。特别是从维持阻燃性的同时进一步提高机械特性这样的方面考虑,优选实质上不含有含锌化合物。
关于向本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中添加(C)次膦酸盐类、由三聚氰胺和磷酸形成的加成物的混合物、以及含锌化合物的添加方法没有特别限定,可以举出分别单独添加的方法、利用高速混合器(亨舍尔混合机)等将这3种中的2种或3种预备混合后进行添加的方法等。
((D)成分)
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物含有(D)选自由有机颜料、无机颜料以及有机染料组成的组中的至少一种着色剂(下文中有时总称为“(D)着色剂”等)。
作为(D)着色剂,例如可使用选自由公知的有机颜料、有机染料以及无机颜料组成的组中的至少一种。作为(D)着色剂也可以使用市售品,但在市售的有机颜料、有机染料和无机颜料的中有时会含有作为杂质的铁,此时,需要对(D)着色剂的种类和含量进行调整,以使得(D)着色剂的添加后本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的铁含量小于50ppm。
作为有机颜料和有机染料,例如可以举出偶氮色淀颜料、苯并咪唑酮颜料、联苯胺颜料、缩合偶氮颜料等偶氮系颜料;酞菁蓝、酞菁绿等酞菁系颜料;异吲哚啉酮颜料、喹酞酮颜料、喹吖啶酮颜料、二萘嵌苯颜料、蒽醌颜料、紫环酮颜料、二噁嗪紫等稠合多环系颜料;吖嗪系染料、炭黑等,但并不限定于此。
作为炭黑,优选邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收量小于250mL/100g、更优选小于150mL/100g。并且,炭黑的氮吸附比表面积优选小于900m2/g、更优选小于400m2/g。进而特别优选炭黑的DBP吸收量为上述范围内、且氮吸附比表面积为上述范围内。DBP吸收量和氮吸附比表面积分别处于上述范围时,着色性、机械强度以及阻燃性会进一步提高。需要说明的是,DBP吸收量可通过基于ASTM D2414的方法进行测定。氮吸附比表面积可通过基于JIS K6217的方法进行测定。
作为吖嗪系染料,可以举出例如,比色指数(color index)中的溶剂黑5(C.I.50415、CAS No.11099-03-9)、溶剂黑7(C.I.50415:1、CAS No.8005-20-5/101357-15-7)、酸性黑2(C.I.50420、CAS No.8005-03-6/68510-98-5)等。
作为无机颜料,可以举出例如二氧化钛、氧化锌、氧化铬等除氧化铁外的金属氧化物;钛黄、钴青、群青等复合金属氧化物等。
例如,在添加炭黑兼赋予导电性的情况下,有时在炭黑中会含有比较高浓度的铁。在这样的情况下,对炭黑的含量进行调整以使得本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的铁含量小于50ppm。从这方面考虑,例如本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的炭黑的含量优选为0.01质量%~2质量%、更优选为0.01质量%~1.5质量%、进一步优选为0.01质量%~1.0质量%。
(铁元素含量)
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中,铁元素含量以质量基准计小于50ppm、优选小于30ppm、更优选为25ppm以下。该铁元素含量为铁化合物的质量换算的含量,是基于铁元素基准的含量。并且,从生产率、经济性的方面出发,铁元素含量优选为1ppm以上。阻燃性热塑性树脂组合物中的铁元素含量为50ppm以上时,得不到阻燃性、成型品的表面外观优异的阻燃性热塑性树脂组合物。
作为铁元素含量的测定方法,例如可以举出下述方法:在洁净室内利用氟树脂容器精确称量预先实施了干燥处理的阻燃性热塑性树脂组合物0.25g,向其中加入硫酸和硝酸,利用微波分解装置进行加压酸分解,得到分解液。称量该分解液25mL作为测定溶液,使用ICP质谱仪(钴为内部标准)利用绝对校正曲线法对测定溶液进行测定。更具体地说,可利用后述实施例所记载的方法进行测定。需要说明的是,在铁元素含量的测定中,由于会受到等离子体气体的氩所致的干涉的原因,优选在反应气体中使用氢气。
(D)着色剂的选择是为了将本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的铁元素的含量抑制为小于50ppm所要较多考虑的因素之一,但作为铁元素含量增加的原因,还存在有(D)着色剂以外的因素,因而优选考虑这些因素使本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的铁元素含量小于50ppm(但是,本实施方式的作用并不限定于此)。
作为降低铁元素含量的方法,例如可以举出:使原料和/或阻燃性热塑性树脂组合物的颗粒通过具备磁力发生源的磁力分离机,除去含有特定量以上磁性体的成分的方法;使用去离子水作为在熔融混炼后将从挤出机挤出的线料冷却的水的方法;尽可能缩短将线料在冷却水中浸渍的时间的方法;对于(D)着色剂以外的原材料和添加剂也选择铁元素的含量少的物质的方法;等等。这些方法可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
((E)成分)
在本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中,在(A)成分为选自由聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚芳硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚芳基酮以及它们的混合物中的至少一种的情况下,优选进一步含有(E)使(A)成分与(B)成分相容的增容剂。
作为(E)增容剂没有特别限定,例如可以举出无机金属氧化物、含有官能团的有机化合物、具有聚苯乙烯链-聚烯烃链的共聚物等。它们可以根据与(B)聚苯醚合用的(A)热塑性树脂的种类、含量等适当地选择适宜的物质。
作为无机金属氧化物,例如可举出选自由锌、钛、钙、镁以及硅组成的组中的至少一种金属的氧化物。它们之中,从增容能力的方面出发,优选氧化锌。作为含有官能团的有机化合物,例如可以举出具有选自由环氧基、噁唑基、酰亚胺基、羧酸基以及酸酐基组成的组中的1种以上的官能团的有机化合物。作为1分子中所含有的官能团的数目为1或2以上。在含有2个以上的官能团的情况下,官能团种类可以为单独1种,也可以含有2种以上。此外,作为具有聚苯乙烯链-聚烯烃链的共聚物,可以举出例如苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物等。
(A)热塑性树脂为聚烯烃系树脂的情况
对于在(B)聚苯醚与(A)聚烯烃系树脂、特别是PP的组合中优选的(E)增容剂进行说明。聚苯醚与PP实质上为非混合性的,因而优选使用增容剂。聚苯醚与PP的聚合物合金显示出了聚苯醚分散在PP连续相中的结构,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的方面发挥出重要的作用。为了改善两者的混合性,可以将具有与聚苯醚的混合性高的链段和与PP的混合性高的链段的共聚物用作混合剂。作为具有该混合性的共聚物,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为主体的至少2个聚合物嵌段A和以共轭二烯化合物为主体的至少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。它们之中,从热稳定性的方面出发,优选氢化嵌段共聚物。
关于此处所说的作为聚苯醚与PP的(E)增容剂的氢化嵌段共聚物,可以举出例如将具有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氢化嵌段共聚物。此处,A是指以乙烯基芳香族化合物为主体的聚合物嵌段,B是指以共轭二烯化合物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。进而,氢化嵌段共聚物是指由芳香族乙烯基化合物-共轭二烯化合物形成的嵌段共聚物中的来源于共轭二烯化合物的烯烃性不饱和键通过氢化反应而被降低至优选为50%以下、更优选为30%以下、进一步优选为10%以下的嵌段共聚物。
嵌段共聚物中,能够更适宜地用作聚苯醚与PP的(E)增容剂的物质为共轭二烯化合物,可以举出聚丁二烯部分的1,2-乙烯基结合量为50%~90%的所谓高乙烯基型的嵌段共聚物。
(A)热塑性树脂为聚酰胺系树脂的情况
作为聚苯醚与聚酰胺系树脂的组合中的(E)增容剂,例如可使用日本特开平08-048869号公报、日本特开平09-124926号公报等中记载的物质,但并不限定于此。作为(E)增容剂,可以单独使用1种,也可以合用两种以上。在聚苯醚与聚酰胺系树脂的组合中使用(E)增容剂的情况下,优选属于下述第一~第三组任意一组中的增容剂。
作为第一组增容剂,可以举出在分子内具有(a)碳-碳双键或碳-碳三键以及(b)选自由羧酸基、酸酐基、酰卤化物基、酸酐基、酰卤化物酸酐基(酸ハロゲン化物無水物基)、酰胺基、酸酯基、酰亚胺基、氨基和羟基组成的组中的至少1个官能团的增容剂。
作为这样的属于所谓多官能性化合物的增容剂,例如可以举出马来酸、马来酸酐、富马酸、柠康酸、衣康酸、马来酰亚胺、马来酸酰肼;由二胺与马来酸酐、马来酸、富马酸等得到的反应生成物;二氯马来酸酐、马来酰胺、不饱和二羧酸(例如丙烯酸、丁烯酸、甲基丙烯酸、叔乙基丙烯酸、戊烯酸、癸烯酸、十一碳烯酸、十二碳烯酸、亚油酸等);上述不饱和羧酸的酯、酰胺或酸酐;不饱和醇(例如烷基醇、巴豆醇、甲基乙烯基甲醇、4-戊烯-1-醇、1,5-己二烯-3-醇、3-丁烯-1,4-二醇、2,5-二甲基-3-己烯-2,5-二醇;选自由下述通式(i)所表示的醇、下述通式(ii)所表示的醇以及下述通式(iii)所表示的醇组成的组中的任意一种不饱和醇的-OH基(1个或多个)被-NH2基置换而成的不饱和胺;官能化的二烯聚合物和共聚物等,但并不限定于此。
CnH(2n-3)OH ···(i)
(式中,n为3~30的整数。)
CnH(2n-5)OH ···(ii)
(式中,n为4~30的整数。)
CnH(2n-7)OH ···(iii)
(式中,n为5~30的整数。)
这些第一组增容剂中,对于作为在本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中使用的(E)增容剂而优选的增容剂,可以举出马来酸酐。上述第一组增容剂可以与本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中使用的(B)聚苯醚预先反应。
作为第二组增容剂,可以举出具有(a):通式(OR)所表示的基团(式中,R为氢或烷基、芳基、酰基、或羰基二氧基)和(b):选自由羧酸、酰卤化物、酸酐、酸酐、酰卤化物酸酐、酸酯、酰胺、酰亚胺、氨基和它们的盐组成的组中的至少2个基团的增容剂。(b)基团可以相同、可以不同。
作为第二组增容剂,例如可以举出下述通式(iv)所表示的脂肪族多元羧酸、酸酯以及酰胺等,但并不限定于此。
(RIO)mR(COORII)n(CONRIIIRIV)s ···(iv)
(式中,R表示碳原子数为2~20、优选2~10的直链或支链的饱和脂肪族烃基,RI表示氢原子、碳原子数为1~10、优选1~6、更优选1~4的烷基、芳基、酰基、或者羰基二氧基,RII各自独立地表示氢原子、碳原子数为1~20、优选1~10的烷基、或者芳基,RIII和RIV各自独立地表示氢原子、碳原子数为1~10、优选1~6、更优选为1~4的烷基、或者芳基。m为1,(n+s)为2以上、优选为2或3,n和s各自独立地为0以上。)
需要说明的是,由于通式(iv)的(RIO)相对于羰基位于α位或β位,因而至少2个羰基被2~6个碳原子隔开。
对于作为属于上述第二组的增容剂的脂肪族多元羧酸,例如可以举出柠檬酸、苹果酸、松蕈酸等,它们可以为酸酐、水合酸等各种方式。它们之中,优选柠檬酸。作为酸酯,例如可以举出柠檬酸乙酰酯、柠檬酸单硬脂酯、柠檬酸二硬脂酯等。作为酰胺,例如可以举出N,N’-二乙基柠檬酰胺、N-苯基柠檬酰胺、N-十二烷基柠檬酰胺、N,N’-二(十二烷基)柠檬酰胺、N-十二烷基苹果酸等。
属于第二组的增容剂除了为上述各种化合物以外,还可以为它们的衍生物的形态。作为这样的衍生物,例如可以举出上述各种化合物的盐(例如与胺的盐、碱金属盐、碱土金属盐)等。具体地说,可以举出苹果酸钙、柠檬酸钙、苹果酸钾、柠檬酸钾等。
作为第三组增容剂,可以举出在分子内具有(a):酰卤化物基、优选酰氯基以及(b):羧酸基、羧酸酐基和酸酯基或酰胺基、优选羧酸基或羧酸酐基的至少1个的增容剂。作为第三组增容剂,例如可以举出偏苯三酸酐酰氯、氯甲酰基琥珀酸酐、氯甲酰基琥珀酸、氯甲酰基戊二酸酐、氯甲酰基戊二酸、氯乙酰基琥珀酸酐、氯乙酰基琥珀酸、偏苯三酰氯、氯乙酰基戊二酸等。它们之中,优选偏苯三酸酐酰氯。进一步地,作为第三组增容剂,优选使其与(B)聚苯醚的至少一部分预先反应,从而将增容剂以PPE-官能化复合物的形态进行使用。
这些各种(C)增容剂中,特别是进一步优选为选自柠檬酸、马来酸、衣康酸和它们的酸酐中的1种以上。其中更优选马来酸酐和柠檬酸。
(E)增容剂的含量相对于聚酰胺系树脂和聚苯醚的合计100质量份优选为0.01质量份~20质量份、更优选为0.1质量份~10质量份、进一步优选为0.1质量份~5质量份。
(A)热塑性树脂为PPS的情况
对于(B)聚苯醚与(A)PPS的组合中的优选的增容剂进行说明。聚苯醚与PPS的聚合物合金优选具有聚苯醚分散在PPS基体中的结构。由于聚苯醚的玻璃化转变温度高,因而可提高PPS的非晶部分对玻璃化转变温度以上的温度的耐热性。聚苯醚与PP实质上为非混合性的,因而优选含有包含环氧基和/或噁唑基的化合物的共聚物。通过使用这样的增容剂,在将本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物颗粒成型时,能够显著降低成型品的毛刺产生。
它们之中,优选至少使具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体与苯乙烯单体共聚得到的共聚物。该共聚物中,不仅使具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体与苯乙烯单体共聚,还可以共聚其它单体。
作为其它单体,例如可以举出含有选自由氨基、羟基、羧基、巯基、异氰酸酯基、酸酐基和酯基等组成的组中的任一种取代基的不饱和单体等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
在全部单体中,具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体的比例以总量计优选为0.3质量%以上、更优选为1质量%~15质量%。全部单体中的苯乙烯单体的比例优选为50质量%以上、更优选为65质量%以上。全部单体中的其它单体的比例优选为49.7质量%以下、更优选为49.0质量%以下。
作为共聚物的优选具体例,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(含有环氧基和/或噁唑基的聚苯乙烯系共聚物)、(ii)具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体与苯乙烯及丙烯腈单体的共聚物等。关于(ii)的共聚物中的单体比例,优选具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体与苯乙烯单体的比例合计为90质量%~75质量%、丙烯腈单体的比例为10质量%~25质量%。
作为具有环氧基的不饱和单体,可以举出例如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。它们之中,优选甲基丙烯酸缩水甘油酯。作为属于具有噁唑基的不饱和单体的乙烯基噁唑啉化合物,从获得容易性的方面出发例如优选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它不饱和单体,可以举出苯乙烯等乙烯基芳香族化合物、以及作为共聚成分的丙烯腈等的乙烯基氰单体、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸酯等,从作为PPS与聚苯醚的增容剂更有效地发挥作用的方面考虑,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,优选至少含有65质量%以上的苯乙烯单体。
共聚物中的具有环氧基和/或噁唑基的不饱和单体的含量优选为0.3质量%~20质量%、更优选为1质量%~15质量%、进一步优选为3质量%~10质量%。通过使不饱和单体的含量处于上述范围,能够进一步提高聚苯醚与PPS的混合性、能够进一步有效地抑制阻燃性热塑性树脂组合物的成型品的毛刺产生,进而能够更高水平地维持耐热性与韧性(冲击强度)及机械强度的平衡。
作为这些共聚物的具体例,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。
(E)增容剂的含量相对于聚苯醚与PPS的合计100质量份优选为0.5质量份~5质量份、更优选为1质量份~5质量份、进一步优选为1质量份~3质量份。(E)增容剂的含量为上述下限值以上时,能够进一步提高PPS与聚苯醚的混合性。(E)增容剂的含量为上述上限值以下时,容易将形成分散相的聚苯醚的平均粒径控制在10μm以下,能够进一步提高成型品的表面外观,能够更为有效地抑制毛刺的产生。进而,能够更高水平地维持耐热性、冲击强度、韧性和机械强度的平衡。
此时,优选聚苯醚颗粒以平均粒径为10μm以下的分散相的形式存在于PPS连续相中。该平均粒径更优选为8μm以下、进一步优选为5μm以下。通过使平均粒径为上述上限值以下,能够进一步提高表面外观,并且能够更为有效地防止成型品表面的剥离现象。优选在聚苯醚分散相中存在后述(F)成分等耐冲击剂。
(A)热塑性树脂为聚酯系树脂的情况
对于(B)聚苯醚与(A)聚酯系树脂的组合中优选的(E)增容剂进行说明。作为该(E)增容剂,优选具有环氧基、噁唑基、酰亚胺基、羧酸基、或者酸酐基的化合物。它们之中,更优选具有环氧基的化合物。作为该(E)增容剂的具体例,例如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。此外还可以为乙烯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物与聚苯乙烯的接枝共聚物之类的接枝共聚物。它们之中,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。
共聚物中的具有选自由环氧基、噁唑基、酰亚胺基、羧酸基以及酸酐基组成的组中的至少一种官能团的化合物与苯乙烯系化合物的比例没有特别限定,从抑制成型时的银纹、抑制加工时的溢料(メヤニ)的方面出发,在该化合物与苯乙烯系化合物的合计100质量%中,具有环氧基、噁唑基、酰亚胺基、羧酸基、或者酸酐基的化合物的比例优选为50质量%以下。
(E)增容剂的含量相对于聚苯醚与聚酯系树脂的合计100质量份优选为0.1质量份以上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质量份以上6质量份以下。通过使增容剂的含量为上述下限值以上,能够进一步提高拉伸强度。通过使增容剂的含量为上述上限值以下,能够进一步提高阻燃性。
(E)增容剂的添加方法没有特别限定,例如优选与聚苯醚一同添加、或在与聚酯系树脂预先熔融混炼制成母料后与聚苯醚进行添加的方法。此时,优选聚苯醚形成分散相、聚酯系树脂形成连续相。通过使聚酯系树脂形成连续相,耐化学药品性与刚性优异。这样的分散形态可通过使用例如透过型显微镜对成型品的截面等进行观察来判断。
聚苯醚的分散粒径优选为40μm以下、更优选为20μm以下。该分散粒径可利用透过型电子显微镜在1万倍的倍率下进行观察并进行图像分析来测定。在混配后述的(F)成分等耐冲击剂的情况下,耐冲击剂优选存在于聚苯醚分散相中。此外,采用在作为分散相的聚苯醚相中进一步存在聚酯系树脂的海岛湖结构的情况也是有用的。
若举出用于形成海岛湖结构的具体方法的一例,则可以举出下述方法:使用在挤出机中途具有1处以上的供给口的挤出机,由挤出机供给口供给聚苯醚与聚酯的一部分以及必要时的两者的增容剂,进一步由挤出机中途的供给口供给剩余的聚酯系树脂。
(A)热塑性树脂为聚烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、PPS和聚酯系树脂以外的树脂的情况
在本实施方式中,作为将聚烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、PPS和聚酯系树脂以外的树脂与聚苯醚合用的情况下的(E)增容剂,也可使用上述的例如聚丙烯、聚酰胺系树脂、PPS以及聚酯系树脂等热塑性树脂与聚苯醚的增容剂。此处所说的聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚芳基酮等树脂通常需要很高的加工温度,因而末端官能团的惰性化多于发生反应的,优选在发生某些反应(基于热、过氧化物等的分子链切断反应等)后适宜选择上述的增容剂。
在本实施方式中,也可以在不发生上述反应的情况下进行增容。作为这样的方法,例如可以举出少量添加聚芳酯作为聚苯醚与聚芳基酮的增容剂的方法等。
((F)成分)
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物优选进一步含有(F)耐冲击剂。作为(F)成分,例如可以举出含有至少1个以芳香族乙烯基化合物为主体的嵌段和至少1个以共轭二烯化合物为主体的嵌段的嵌段共聚物和/或该嵌段共聚物的氢化物;聚烯烃系弹性体等。它们之中,在(A)成分为聚酰胺系树脂或聚苯乙烯系树脂的情况下,更优选含有至少1个以芳香族乙烯基化合物为主体的嵌段和至少1个以共轭二烯化合物为主体的嵌段的嵌段共聚物和/或该嵌段共聚物的氢化物。
需要说明的是,“以芳香族乙烯基化合物为主体”是指,在构成该嵌段的单体中,至少50质量%以上为芳香族乙烯基单体单元,芳香族乙烯基单体单元优选为70质量%以上、更优选为80质量%以上、进一步优选为90质量%以上。“以共轭二烯化合物为主体”是指,在构成该嵌段的单体中,至少50质量%以上为共轭二烯单体单元,共轭二烯单体单元优选为70质量%以上、更优选为80质量%以上、进一步优选为90质量%以上。
以芳香族乙烯基化合物为主体的嵌段例如可以举出在芳香族乙烯基聚合物嵌段中无规结合少量的共轭二烯化合物而成的共聚物嵌段等。以共轭二烯化合物为主体的嵌段例如可以举出在共轭二烯聚合物嵌段中无规结合少量的芳香族乙烯基化合物而成的共聚物嵌段等。
作为构成(F)成分嵌段共聚物的芳香族乙烯基化合物没有特别限定,例如可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。它们之中,从耐冲击性的方面出发,优选苯乙烯。
作为构成嵌段共聚物的共轭二烯化合物没有特别限定,例如可以举出丁二烯、异戊二烯、间戊二烯(1,3-戊二烯)等。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。它们之中,从耐冲击性的方面出发,优选丁二烯、异戊二烯和它们的组合。
在(F)成分为含有至少1个以芳香族乙烯基化合物为主体的嵌段和至少1个以共轭二烯化合物为主体的嵌段的嵌段共聚物和/或该嵌段的氢化物的情况下,优选氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物、氢化苯乙烯-异丁烯-苯乙烯共聚物等。
(F)成分为聚烯烃系弹性体的情况下,优选为通过X射线衍射法测定的结晶化度为50%以下的低结晶性或非晶性的烯烃系共聚物。作为构成聚烯烃系弹性体的烯烃,例如可以举出乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基-1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯等α-烯烃;环丁烯、环戊烯、环己烯等环状烯烃。它们之中,优选乙烯、丙烯、1-己烯、1-丁烯、1-辛烯。它们可以单独使用1种,也可以合用2种以上。这些聚烯烃系弹性体中,优选乙烯-α-烯烃共聚物橡胶,从耐冲击性的方面出发,更优选乙烯·丙烯共聚物、乙烯·1-辛烯共聚物、丙烯·1-丁烯·乙烯共聚物、丙烯·1-己烯·乙烯共聚物。
(A)成分为聚苯硫醚和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯的情况下,(F)成分优选为聚烯烃系弹性体。
(A)成分为聚丙烯系树脂的情况下,(F)成分优选为聚烯烃系弹性体,更优选为乙烯-α-烯烃共聚物。
(F)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物、氢化苯乙烯-异丁烯-苯乙烯共聚物等氢化嵌段共聚物(嵌段共聚物的氢化物)的情况下,在氢化嵌段共聚物的共轭二烯聚合物嵌段部分的微结构中,1,2-乙烯基含量或1,2-乙烯基含量与3,4-乙烯基含量的总量(共轭二烯化合物为1,2-键接的结构与3,4-键接的结构的总量)相对于全部键接量(共轭二烯化合物为1,2-键接的结构与3,4-键接的结构及1,4-键接的结构的总量)优选为5%以上且小于50%、更优选为10%以上且小于50%、进一步优选为15%以上且小于40%。
氢化前的嵌段共聚物中优选为芳香族乙烯基聚合物嵌段(a)与共轭二烯聚合物嵌段(b)具有选自由a-b型、a-b-a型、a-b-a-b型组成的组中的任一种键接形式的嵌段共聚物。这些键接形式可以单独使用1种,也可以合用2种以上,它们之中,更优选a-b-a型、a-b-a-b型,进一步优选a-b-a型。
从在高温环境下抑制本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物的耐冲击性降低的方面考虑,(F)成分嵌段共聚物优选为部分氢化的嵌段共聚物(部分氢化嵌段共聚物)。
部分氢化嵌段共聚物是指,通过对上述非氢化嵌段共聚物进行氢化处理,对氢化进行控制,以使得在共轭二烯聚合物嵌段的脂肪族双键的比例(氢化后的脂肪族双键量/氢化前的脂肪族双键量)中,氢化前的脂肪族双键量为大于0%且小于100%的范围。部分氢化嵌段共聚物的氢化率优选为50%以上且小于100%,更优选为80%以上且小于100%,进一步优选为98%以上且小于100%。氢化率为上述范围时,能够得到可进一步更为适宜地将本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物作为以连接器(connector)、断路器、电磁开关等电气·电子部件、继电器盒为代表的汽车领域的电装部件、航空器内部件的材料使用的优异的物性。
(F)成分为含有至少1个以芳香族乙烯基化合物为主体的嵌段和至少1个以共轭二烯化合物为主体的嵌段的嵌段共聚物和/或该嵌段共聚物的氢化物的情况下,(F)成分的数均分子量优选为150000以上、更优选为150000以上且小于300000、进一步优选为170000~300000、更进一步优选为170000~280000。嵌段共聚物的数均分子量为上述范围时,能够得到流动性、冲击强度以及阻燃性更为优异的阻燃性热塑性树脂组合物。
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的作为(F)成分嵌段共聚物的数均分子量的评价方法如下所示。
选择对于(A)热塑性树脂为良溶解性、且对于(B)聚苯醚和(F)成分为难溶性的溶剂。使用该溶剂,从阻燃性热塑性树脂组合物中以不溶组分的形式分取(B)聚苯醚和(F)成分的混合物。
接着选择对于(F)成分显示出良溶解性、且对于(B)聚苯醚显示出难溶性的溶剂(例如氯仿等)。并且使用该溶剂,从上述不溶组分中分取(F)成分。
另外,使用凝胶渗透色谱法测定装置(昭和电工社制造,“GPC SYSTEM21”)和紫外分光检测器(昭和电工社制造,“UV-41”)对分取出的(F)成分进行分析,从而可求出(F)成分中的嵌段共聚物的数均分子量。更详细地说,可按照实施例所记载的方法进行测定。
在测定时,有时会检测出在聚合反应时由于催化剂失活等而产生的低分子量成分,在这样的情况下,低分子量成分不包括(不考虑)在分子量计算中。在本实施方式中,通过采取该方式,能够高水平地控制分子量分布(重均分子量/数均分子量)。例如,通过控制该聚合条件等,还能够充分地将分子量分布控制在1.0~1.1的范围内。
这些嵌段共聚物可以将结合形式不同的共聚物、芳香族乙烯基化合物种类不同的共聚物、共轭二烯化合物种类不同的共聚物、1,2-键接乙烯基含量或者1,2-键接乙烯基含量与3,4-键接乙烯基含量不同的共聚物、芳香族乙烯基化合物成分含量不同的共聚物、氢化率不同的共聚物等分别混合2种以上进行使用。即,嵌段共聚物可以单独使用1种,也可以合用两种以上。
(F)成分为含有至少1个以芳香族乙烯基化合物为主体的嵌段和至少1个以共轭二烯化合物为主体的嵌段的嵌段共聚物和/或该嵌段共聚物的氢化物的情况下,(F)成分也可以为其全部或部分经改性基团进行了改性的嵌段共聚物(下文中有时称为“改性嵌段共聚物”)。此处所说的改性嵌段共聚物是指在利用分子结构内具有至少1个碳-碳双键或三键和至少1个选自由羧酸基、酸酐基、氨基、羟基以及缩水甘油基组成的组中的基团的改性化合物进行了改性的嵌段共聚物。并且,所使用的改性化合物可以为单独1种、也可以合用2种以上。
作为改性嵌段共聚物的制造方法,例如可以举出下述方法:在自由基引发剂存在下或不存在下,(1)在嵌段共聚物的软化点温度以上、250℃以下的温度范围对嵌段共聚物与改性化合物进行熔融混炼使其发生反应的方法;(2)在嵌段共聚物的软化点以下的温度使嵌段共聚物与改性化合物在溶液中发生反应的方法;(3)在嵌段共聚物的软化点以下的温度使嵌段共聚物与改性化合物在不发生熔融的条件下进行反应的方法;等等,但并不限定于此。可以采用它们中的任一种方法,但在这些方法中,优选方法(1),在方法(1)中,更优选在自由基引发剂存在下进行反应的方法。
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中的(F)成分的含量相对于(A)热塑性树脂与(B)聚苯醚的总量100质量份优选为3质量份~20质量份、更优选为5质量份~15质量份、进一步优选为5质量份~12质量份。
需要说明的是,作为上述各成分更为优选的组合的一例,可以举出下述组合。通过选择这些组合,可以得到更为优异的效果。
(A)成分为聚酰胺系树脂、(E)成分为马来酸酐和/或马来酸、(F)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物(SEBS)和/或氢化苯乙烯-异丁烯-苯乙烯共聚物(SEIS)的情况;
(A)成分为聚苯乙烯系树脂、(F)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物的情况;
(A)成分为聚丙烯系树脂、(E)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物(SEBS)、(F)成分为乙烯-α-烯烃共聚物橡胶的情况;
(A)成分为聚苯硫醚和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯、(E)成分为含有环氧基和/或噁唑(ソキサゾリル)的聚苯乙烯系聚合物、(F)成分为聚烯烃系弹性体的情况。
通过采用上述组合,成型流动性、机械特性、阻燃性的平衡等更为适合,因而在将本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物作为继电器盒等的材料使用的情况下是特别适宜的。
(其它材料)
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物可以根据需要进一步含有其它成分(例如上述以外的无机填充材料或各种添加剂等)。
作为无机填充材料,例如可以举出玻璃纤维、钛酸钾纤维、石膏纤维、黄铜纤维、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、二氧化钛等纤维状、粒状、板状或针状的无机质增强材料。它们可以单独使用1种,也可以合用两种以上。它们之中,优选玻璃纤维、碳纤维、玻璃珠。此外,作为无机填充材料,可以利用硅烷偶联剂等表面处理剂进行了表面处理。其中,由于天然矿石系填充材料通常含有微量的铁元素,因而优选选择进行精制除去了铁元素的材料进行使用。
作为添加剂,例如可以举出聚酯、聚烯烃等其它热塑性树脂、增塑剂(低分子量烯烃、聚乙二醇、脂肪酸酯类等)、抗静电剂、成核剂、流动性改良剂、增强剂、各种过氧化物、扩展剂、铜系热稳定剂、以受阻酚系抗氧化劣化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。
上述其它成分的含量在本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物中优选分别为10质量%以下、更优选小于5质量%、进一步优选为3质量%以下。
[阻燃性热塑性树脂组合物的制造方法]
本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物可以使用以上述(A)~(D)成分等为代表的各成分通过现有公知的熔融混炼法等进行制造。
作为熔融混炼方法,例如可以举出使用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、辊、捏合机、布雷本登塑性计、班伯里混炼机等进行熔融混炼的方法。它们之中,优选使用双螺杆挤出机的熔融混炼方法,特别是进一步优选使用具备上游侧供给口和1处以上的下游侧供给口的双螺杆挤出机进行熔融混炼的方法。熔融混炼温度优选通常为280℃~340℃。
[成型品及其制造方法等]
可以使用本实施方式的阻燃性热塑性树脂组合物,采用注射成型、挤出成型、模压成型、吹塑成型、压延成型和流延成型等现有公知的成型方法进行成型来制造成型品。即,本实施方式的成型品含有阻燃性热塑性树脂组合物。作为成型方法没有特别限定,也可采用公知的方法。例如,可以在注射成型机的料筒内使阻燃性热塑性树脂组合物熔融,注射到特定形状的金属模具内,从而制造特定形状的成型品。此外,可以在对料筒温度进行控制的挤出机内使阻燃性热塑性树脂组合物熔融,从模口喷嘴中将其纺出,从而制造纤维状的成型品。进而,可以在对料筒温度进行控制的挤出机内使阻燃性热塑性树脂组合物熔融,将其由T模挤出,从而制造膜状或片状的成型品。进一步,还可以在利用这样的方法制造出的成型品的表面形成由涂料、金属或其它聚合物等形成的被覆层。即,也可以制成具备本实施方式的成型品和在该成型品表面的至少一部分形成的被覆层的层积体。被覆层可以为1层、也可以为2层以上。作为层积方法没有特别限定,可以根据其使用目的、成型品的形状等适当采用适宜的方法。作为本实施方式的成型品,由于阻燃性、表面外观等优异,因而作为继电器盒等的材料是特别适宜的。
在本实施方式中,可以通过控制成型品中的(C)成分的数均粒径来赋予更为优异的物性。例如,从进一步提高成型品的阻燃性的方面考虑,成型品中的(C)成分的数均粒径优选为10μm~35μm、更优选为10μm~30μm、进一步优选为15μm~30μm、更进一步优选为20μm~30μm。作为控制成型品中的(C)成分的数均粒径的方法,例如可以举出根据供给到熔融混炼中的(C)成分(熔融混炼前)的数均粒径来调整(C)成分的熔融混炼条件(熔融混炼时间、强度等)的方法等。
作为对(C)成分的数均粒径进行控制的更为具体的方法,例如,若为使用双螺杆挤出机的情况,则可以举出对(C)成分的添加位置(在混炼区的哪个位置设置投入口等)、双螺杆挤出机的螺杆转速或螺杆构成(混炼区中的捏合块的构成)等进行调整的方法。
例如,在成型品中的(C)成分的数均粒径超过上述上限值的情况下,可通过提高双螺杆挤出机的螺杆转速、选择能够发挥出更强的混炼力的螺杆构成(例如增加捏合块的片数、增加捏合块部的反螺杆捏合块的片数等)等来减小(C)成分的数均粒径。此外,还可通过将(C)成分向双螺杆挤出机中的投入位置设置在混炼区的上游侧、将混炼时间控制得较长来减小(C)成分的数均粒径。
反之,在成型体品的(C)成分的数均粒径低于上述下限值的情况下,可通过降低双螺杆挤出机的螺杆转速、选择使混炼力更弱的螺杆构成(例如减少捏合块部的片数、减少捏合块部的反螺杆捏合块的片数等)等来增大(D)成分的数均粒径。此外,还可通过将(C)成分向双螺杆挤出机中的投入位置设置在混炼区的下游侧、将混炼时间控制得较短来增大(C)成分的数均粒径。
(成型品中的(C)成分的数均粒径)
作为(C)成分的数均粒径的测定方法,可以举出下述方法:利用Microtome切削成型品,利用扫描型电子显微镜对该切削面进行拍照,以该拍照照片为基准对(C)成分的分散颗粒进行实测,通过图像解析装置来求出该数均粒径。更具体地说,可以按照实施例所记载的方法来求得。在相对于流动方向垂直的方向利用Microtome对成型品的核心相进行切削,对于所出现的切削面,使用扫描型电子显微镜(Hitachi Hightech株式会社制造、S-3000N)以800倍对于0.05mm2的面进行照片拍摄。照片拍摄3处,以各照片为基准,使用图像解析装置(NIRECO社制造,“LUZEX SE”)求出数均粒径。(测定对象是长径为0.5μm以上颗粒)求出3点的数均粒径,将其平均值作为本说明书中的“成型品中的(C)成分的数均粒径”。
【实施例】
下面举出具体的实施例和比较例对本发明进行说明,但本发明并不限于这些。实施例和比较例中使用的测定方法和原材料如下所示。
[特性的测定方法]
((1)阻燃性(UL-94规格))
使用UL94(由美国Under Writers Laboratories Inc.所制定的标准)的方法,对每1样品分别测定5根。作为试验片,使用长127mm、宽12.7mm、厚1.5mm的试验片和长127mm、宽12.7mm、厚2.0mm的两种试验片。试验片使用注射成型机(东芝机械社制造:IS-80EPN)进行成型。
各实施例和比较例中的试验片在成型时的设定温度如下所示。
实施例1、3~9、比较例1~5:料筒温度300℃、模具温度100℃
实施例2:料筒温度280℃、模具温度80℃
实施例10、比较例6:料筒温度310℃、模具温度100℃
实施例11、比较例7:料筒温度250℃、模具温度60℃
((2)熔体体积流动速率:MVR)
使用各实施例和比较例中制造的树脂组合物颗粒,基于ISO 1133,在各表中记载的条件下分别进行评价。
((3)带缺口却贝冲击强度)
使用注射成型机(东芝机械社制造,IS-80EPN),由各实施例和比较例的树脂组合物颗粒进行JIS K7139A型多用途试验片的成型。由该多用途试验片切出试验片,按照ISO 179在23℃的温度条件下评价却贝冲击强度。
各实施例和比较例中的试验片成型时的设定温度如下所示。
实施例1~10、比较例1~6:料筒温度290℃、模具温度90℃
实施例11、比较例7:料筒温度250℃、模具温度60℃
((4)成型品外观(模具温度80℃))
使用注射成型机(住友重机械社制造:SE-130B),在料筒温度290℃、模具温度80℃的条件下,由各实施例和比较例的树脂组合物颗粒制造图1所示的平板。图1示出了外观特性评价中所用的树脂组合物成型品的示意性俯视图。如图1所示,平板的尺寸为350mm×100mm×2mm。图1中,区域A和B为在注射成型时与浇口(gate)连接的部分,浇口直径为。
各实施例和比较例的试验片在成型时的设定温度如下所示。
实施例1~10、比较例1~6:料筒温度290℃
实施例11、比较例7:料筒温度270℃
并且求出在平板的注射成型时在浇口和焊接部产生银纹的区域(面积)。并计算出银纹产生区域的比例(面积比例:“在浇口和焊接部所产生的银纹的面积”/“浇口和焊接部的全部表面积”)。于是,基于下述判定基准对成型品的表面外观进行评价。
[判定基准]
等级1:在浇口和焊接部产生了银纹的区域小于浇口部和焊接部全部表面的1/4。
等级2:在浇口和焊接部的全部表面的1/4以上但小于1/2的区域产生了银纹。
等级3:在浇口和焊接部的全部表面的1/2以上但小于2/3的区域产生了银纹。
等级4:在浇口和焊接部的全部表面的2/3以上但不足全部表面的区域产生了银纹。
等级5:在浇口和焊接部的全部表面产生了银纹。
((5)成型品外观(模具温度100℃))
除了将模具温度设定为100℃以外,与“(4)成型品外观(模具温度80℃)”一项中记载的条件同样地制造平板,对其外观进行评价。
((6)铁元素的含量)
利用与阻燃性评价用试验片相同的方法由各实施例和比较例的树脂组合物颗粒制造成型品。在洁净室内利用纯水对所得到的成型品的表面进行清洗。其后使用涂覆有钛的钳子切出0.25g作为试样。将该试样装入特氟龙(注册商标)制造的分解容器中,向其中加入硫酸和硝酸,使用微波分解装置进行加压酸分解。并称量取出该分解液25mL,作为测定溶液。使用ICP质谱仪(内部标准:钴),通过绝对校正曲线法对该测定溶液进行测定,进行成分分析。需要说明的是,在铁元素的含量测定中,为了防止等离子体气体的氩所致的干涉,使用氢气作为反应气体。
((7)(C)成分的数均粒径)
利用与阻燃性评价用试验片相同的方法由各实施例和比较例中制造的树脂组合物颗粒制造厚度为1.5mm的成型品。利用Microtome在相对于流动方向(挤出方向)垂直的方向对成型品的中央部的核心相进行切削。使用扫描型电子显微镜(HitachiHightech社制造,S-3000N),以倍率800倍对切削面的0.05mm2表面进行拍照。对切削面的3处进行拍照。以该3张照片为基准,使用图像解析装置(NIRECO社制造,LUZEX SE)求出成型品中的(C)成分的数均粒径(测定对象是长径为0.5μm以上的颗粒)。具体地说,对于1张照片,计测1处的数均粒径,得到共计3点的数均粒径的测定值。并将这些测定值的算术平均值作为“成型品中的(C)成分的数均粒径”。
[实施例和比较例中使用的材料]
((A)热塑性树脂)
(聚酰胺系树脂)
<(A-1)聚酰胺6,6(下文中简称为“PA66”)>
将己二酸与1,6-己二胺的等摩尔盐2400g、己二酸100g以及纯水2.5升投入到5升的高压釜中,进行充分搅拌。将高压釜内的气氛利用氮气充分置换后,在搅拌下利用约1小时从室温升温至220℃。此时,高压釜内的表压在基于水蒸气的自然压下为1.76MPa。接着按照压力不会达到1.76MPa以上的方式一边将水除去到反应体系外一边继续进行加热。进一步,在2小时后,在内温达到260℃时,一边继续加热,一边通过高压釜阀门的开闭用约40分钟的时间将内压降低至0.2MPa。其后利用约8小时冷却至室温。冷却后打开高压釜,取出约2kg的聚酰胺,将其粉碎。
所得到的聚酰胺(PA66)的粘度数(由ISO 307:1997规定的在96%硫酸中进行测定)为119mL/g。聚酰胺的末端氨基浓度按照日本特开平07-228689号公报的实施例中记载的氨基末端浓度的测定方法进行测定,结果为38μmoL/g。
<(A-2)聚酰胺6,6/6I(下文中简称为“PA66/6I”)>
将己二酸与1,6-己二胺的等摩尔盐2.00kg、间苯二甲酸与1,6-己二胺的等摩尔盐0.50kg以及纯水2.5kg投入到5L的高压釜中,进行充分搅拌。其后将高压釜内的气氛利用氮气充分置换后,在搅拌下利用约1小时将温度从室温升温至220℃。此时,高压釜内的基于水蒸气的自然压下的内压为1.76MPa,但按照不会为1.76MPa以上的压力的方式一边将水除去到反应体系外一边继续进行加热。进一步,在2小时后,在内温达到260℃时,停止加热,关闭高压釜的排出阀,用约8小时的时间冷却至室温。冷却后打开高压釜,取出约2kg的聚酰胺,将其粉碎。
将所得到的粉碎聚酰胺装入10L的蒸发器中,在N2气流下在200℃下进行10小时固相聚合。所得到的聚酰胺(PA66/6I)的粘度数(由ISO 307:1997规定的在96%硫酸中进行测定)为91ml/g。此外,按照日本特开平7-228689号的实施例中记载的氨基末端浓度的测定方法进行测定,结果末端氨基浓度为48μmol/g。
(聚苯乙烯系树脂)
<(A-3)高抗冲聚苯乙烯(下文中简称为“HIPS”)>
商品名“PSJ-Polystyrene H9302”、PS Japan社制造
<(A-4)均聚苯乙烯(下文中简称为GPPS)>
商品名“PSJ-Polystyrene 685”、PS Japan社制造
<(A-5)聚丙烯>
MFR=6g/10分钟的聚丙烯均聚物
需要说明的是,聚丙烯树脂的MFR是在230℃、负荷2.16kg的条件下按照ISO1133进行测定的。
((B)聚苯醚(下文中简称为PPE))
<(B-1)>
除了未进行电磁分离这一点以外,按照国际公开第2011/105504号的比较例1所记载的方法制作PPE。需要说明的是,作为未进行铁元素含量的降低处理的方式,未进行基于电磁分离的分离操作。
该PPE的比浓粘度为0.52dL/g(0.5g/dL、氯仿溶液、30℃测定),PPE中的铁含量为1.2ppm。
<(B-2)>
按照国际公开第2011/105504号的实施例1所记载的方法制作PPE。具体地说,按照下述方法制作。向在聚合槽底部具备用于导入含氧气体的铁制喷头、不锈钢制搅拌涡轮桨和不锈钢制导流板;在聚合槽上部的排气管线中具备回流冷却器的2000升带夹套的不锈钢制聚合槽中,以13NL/分钟的流量吹入氮气,同时加入160.8g的氧化铜、1209.0g的47%溴化氢水溶液、387.36g的二叔丁基乙二胺、1875.2g的二正丁胺、5707.2g的丁基二甲胺、826kg的甲苯、124.8kg的2,6-二甲基苯酚,制成均匀溶液,且进行搅拌直至反应器的内温为25℃为止。
接下来,由喷头以1312NL/分钟的速度开始向聚合槽中导入干燥空气,引发聚合。通气142分钟,将聚合终结时的内温控制为40℃。
聚合结束时的聚合液为溶液状态。
停止上述干燥空气的通气,向聚合混合物中添加乙二胺四乙酸4钠盐(同仁化学研究所社制造)的2.5质量%水溶液100kg,在70℃下对聚合混合物进行150分钟搅拌,之后静置,通过液-液分离(GEA社制造,圆盘式离心分离机)分离成有机相和水相。
使所得到的有机相为室温后,过量添加甲醇,制作析出了聚苯醚的浆料。其后,使用篮筐式离心机(Tanabewilltec制0-15型)进行过滤。过滤后,将过量甲醇加入到篮筐式离心机内,进行再次过滤,得到湿润聚苯醚。接着,将湿润聚苯醚投入到设有10mm圆孔筛网的Feather Mill(Hosokawa Micron社制造的“FM-1S”)中进行粉碎,之后使用锥形干燥机在150℃、1mmHg保持1.5小时,得到干燥状态的聚苯醚粉体。
使用Japan Magnetics社制造的电磁分离机(产品名“CG-180X型”)对该粉体进行分离操作。使用棒状筛(网孔5mm×20片)、使磁通密度为1.6特斯拉,以约200kg/小时的速度使粉体通过。该PPE的比浓粘度为0.52dL/g(0.5g/dL、氯仿溶液、30℃测定),PPE中的磁性体金属含量为0.002ppm。
<(B-3)>
将聚合时的通气量变更为100分钟。其它条件与(B-2)同样地制造PPE。PPE的比浓粘度为0.33dL/g、PPE中的磁性体金属含量为0.005ppm。
((C)次膦酸盐类)
<(C-1)次膦酸盐类>
Clariant社制造,商品名“Exolit(注册商标)OP1230”(次膦酸铝盐)
<(C-2)次膦酸盐类>
Clariant社制造,“Exolit(注册商标)OP1312”(含有次膦酸铝盐的混合物)
((D)着色剂)
<(D-1)黑色颜料(主成分:炭黑)>
三菱化学社制造,商品名“#960”、平均一次粒径16mg、DBP吸油量64mL/100g
<(D-2)导电炭黑母粒>
使用在挤出机的上游侧设有1处第一供给口、以及在其下游侧设有1处第二供给口的双螺杆挤出机(装置名“ZSK-25”、Werner and Pfleiderer社制造(德国))。将从第一供给口到模头的温度设定为270℃。
从第一供给口供给聚酰胺(A-1)90质量份,使其熔融后,从第二供给口供给导电炭黑(Ketjenblack International社制造的“科琴黑EC600JD”)10质量份,进行熔融混炼。其后,使从模头前端挤出的线料在盛满冷却用水(铁浓度:小于0.3ppm)的线料浴中通过,进行冷却。其后利用线料切粒机切断,得到导电炭黑母粒。
<(D-3)有机系黑着色染料>
Orient化学工业社制造,商品名“NUBIAN BLACK TN-870”(溶剂黑7)
<(D-4)白色颜料1(主成分:硫化锌)>
Sachtleben社制造,商品名“Sachtolith HD”
<(D-5)白色颜料2(主成分:二氧化钛)>
Huntsman社制造,商品名“Tioxide R-TC30”
<(D-6)白色颜料3:滑石>
林化成社制造,商品名“Talcan Powder PK-C”
<(D-7)红色颜料(主成分:氧化铁)>
LANXESS社制造,商品名“Colortherm Red 110M”
((E)增容剂)
<(E-1)增容剂1>
和光纯药社制造,马来酸酐(特级试剂)
<(E-2)增容剂2>
具有苯乙烯-氢化的丁二烯-苯乙烯结构(a-b-a型)的氢化嵌段共聚物。结合苯乙烯量为43%、聚丁二烯部分的1,2-乙烯基结合量为75%、聚苯乙烯链的数均分子量为20000、聚丁二烯部的氢化率为99.9%。
对于氢化嵌段共聚物,使用正丁基锂作为引发剂,使用四氢呋喃作为1,2-乙烯基结合量的调节剂,在环己烷溶剂中使苯乙烯与丁二烯进行阴离子嵌段共聚,从而得到苯乙烯-丁二烯系嵌段共聚物。接着,使用双(η5-环戊二烯)二氯化钛与正丁基锂作为氢化催化剂,将所得到的苯乙烯-丁二烯系嵌段共聚物在氢压5kg/cm2、温度50℃的条件下进行氢化。需要说明的是,聚合物结构通过调整单体的投料量和投料顺序进行控制。分子量通过调整催化剂量进行控制。1,2-乙烯基结合量通过调整1,2-乙烯基结合量的调节剂的添加量和聚合温度进行控制。氢化率通过调整氢化时间进行控制。
聚丁二烯部分的1,2-乙烯基结合量通过红外分光光度计进行测定并按照Analytical Chemistry,Volume21,No.8,August 1949所记载的方法进行计算。结合苯乙烯量通过紫外线分光光度计进行测定。
聚苯乙烯链的数均分子量通过GPC(移动相:氯仿、标准物质:聚苯乙烯)进行测定。聚丁二烯部的氢化率通过核磁共振装置(NMR)进行测定。
((F)成分)
<(F-1)成分>
使用具有下述物性的由氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的各嵌段形成的共聚物(SEBS)。
数均分子量=246000
苯乙烯成分总含量=33质量%
1,2-乙烯基含量=33%
聚丁二烯部的氢化率=98%以上
嵌段共聚物的数均分子量使用凝胶渗透色谱(GPC)测定装置(昭和电工社制造,“GPC SYSTEM21”)和紫外分光检测器(昭和电工社制造,“UV-41”)按下述条件进行测定,利用标准聚苯乙烯进行换算,计算出该数均分子量。
GPC的测定条件如下所述。
溶剂:氯仿、温度:40℃、柱:样品侧(“K-G”、“K-800RL”、“K-800R”)、参比侧(“K-805L”×2本)、流量10mL/分钟、测定波长:254nm、压力15~17kg/cm2
<(F-2)成分>
使用具有下述物性的由氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的各嵌段形成的共聚物(SEBS)。
数均分子量=96000
苯乙烯成分总含量=29质量%
1,2-乙烯基含量=33%
聚丁二烯部的氢化率=98%以上
需要说明的是,数均分子量的测定条件依照(F-1)中所述的方法。
(其它成分)
碘化铜(CuI)、和光纯药社制造的试剂
碘化钾(KI)、和光纯药社制造的试剂
[实施例1~5、7、8和比较例1、3~5]
使用具有上游侧供给口、中央供给口以及下游侧供给口这3个供给口的双螺杆挤出机(Coperion社制造(德国)、“ZSK-26MC”)。关于各供给口的设置位置,设挤出机料筒的全长为1.0时,上游供给口设置在距离上游的L=0的位置,中央供给口设置在距离上游的L=0.4的位置,下游供给口设置在距离上游的L=0.6的位置。并且,将从上游供给口到中央供给口的区域的温度设定为320℃,将与中央供给口相比为下游侧的区域的温度设定为280℃。
需要说明的是,将挤出机的螺杆转速控制在300转/分钟,将吐出量控制在15kg/h。在具有中央供给口的料筒区域(block)之前的区域设置1处开口部,在模头之前的料筒区域设置1处开口部,通过真空吸引从从各开口部除去残存的挥发成分和低聚物。此时,将真空度(绝对压力)控制为60Torr。
基于下表记载的条件,将原材料供给至挤出机,进行熔融混炼,从模头挤出。使得从挤出机的模头前端挤出的线料在浸渍长度30cm的条件下在装入有冷却用水的线料浴(SUS制造,铁浓度:小于0.3ppm、质量基准)中通过,从而进行冷却。其后使用线料切粒机将线料切断,得到颗粒。为了对所得到的颗粒的含水率进行控制,将所得到的颗粒在设定为80℃的除湿干燥机中静置1小时,使其干燥,其后装入到覆铝的防湿袋中。将所得到的颗粒的含水率控制在约200ppm~300ppm。
对于所得到的树脂组合物颗粒进行上述各评价。其结果列于下表。
[实施例6]
使得从挤出机的模头前端挤出的线料在浸渍长度60cm的条件下在装入有冷却用水的线料浴(铁浓度:50ppm、质量基准)中通过来进行冷却,除了这一点以外,利用与实施例3相同的方法制造树脂组合物颗粒、进行评价。评价结果列于表1。
[比较例2]
在表1中记载的条件下供给原材料、进行熔融混炼,从而得到树脂组合物颗粒。并且在浸渍长度200cm的条件下使得从挤出机的模具前端挤出的线料在装入有冷却用水的线料浴(铁浓度:150ppm、质量基准)中通过来进行冷却。除了这些方面以外,利用与实施例3相同的方法制造树脂组合物颗粒、进行评价。评价结果列于表1。
[实施例10、比较例6]
使用具有上游侧供给口以及2处中央供给口(第1中央供给口、第2中央供给口)的双螺杆挤出机(Coperion社制造,“ZSK-26MC”)。关于各供给口的设置位置,设挤出机料筒的全长为1.0时,上游供给口设置在距离上游的L=0的位置,第1中央供给口和第2中央供给口设置在距离上游的L=0.4的位置。并且,将从上游供给口到第1和第2中央供给口的区域的温度设定为310℃,将与第1和第2中央供给口相比为下游侧的区域的温度设定为280℃。
需要说明的是,将挤出机的螺杆转速控制在300转/分钟,将吐出量控制在15kg/h。在具有第1和第2中央供给口的料筒区域之前的区域设置1处开口部,在模头之前的料筒区域设置1处开口部,通过真空吸引从各开口部除去残存的挥发成分和低聚物等。此时,将真空度(绝对压力)控制为60Torr。
基于下表记载的条件,将原材料供给至挤出机,进行熔融混炼,从模头挤出。在浸渍长度50cm的条件下使得从挤出机的模头前端挤出的线料在装入有冷却用水的线料浴(SUS制造,铁浓度:小于0.3ppm、质量基准)中通过,从而进行冷却。其后使用线料切粒机切断线料,得到颗粒。
使用所得到的树脂组合物颗粒,进行上述各评价。其结果列于下表。
[实施例11、比较例7]
使用具有上游侧供给口、中央供给口、下游侧供给口这3个供给口的双螺杆挤出机(Coperion社制造,“ZSK-26MC”)。关于各供给口的设置位置,设挤出机料筒的全长为1.0时,上游供给口设置在距离上游的L=0的位置,中央供给口设置在距离上游的L=0.4的位置,下游供给口设置在距离上游的L=0.6的位置。并且,将从上游供给口到中央供给口的区域的温度设定为320℃,将与中央供给口相比为下游侧的区域的温度设定为270℃。
需要说明的是,将挤出机的螺杆转速控制在300转/分钟,将吐出量控制在15kg/h。在具有中央供给口的料筒区域之前的区域设置1处开口部,在模头之前的料筒区域设置1处开口部,通过真空吸引从各开口部除去残存的挥发成分和低聚物。此时,将真空度(绝对压力)控制为60Torr。
基于下表记载的条件,将原材料供给至挤出机,进行熔融混炼,从模具挤出。在浸渍长度50cm的条件下使得从挤出机的模具前端挤出的线料在装入有冷却用水的线料浴中(SUS制造,铁浓度:小于0.3ppm、质量基准)通过,从而进行冷却。其后,使用线料切粒机切断线料、得到颗粒。
为了调整所得到的树脂组合物颗粒的含水率,在挤出后在设定为80℃的除湿干燥机中干燥1小时,其后装入到覆铝的防湿袋中,将含水率控制在小于500ppm。
使用所得到的颗粒进行上述各评价。其结果列于下表。
【表2】
【表3】
根据上述内容,在各实施例中至少确认到能够平衡良好地高水平维持阻燃性、成型品外观、成型流动性以及耐冲击性,为优异的物性。需要说明的是,在实施例1~11中,在上述的成型品外观评价中,不但在实用上充分地抑制了银纹的产生,而且在成型时不会产生过量气体,还在实用上充分地抑制了成型品表面外观的白化、模垢。而另一方面,在各比较例中至少确认到了阻燃性、成型品外观、成型流动性以及耐冲击性的至少任一者的劣化。
本申请基于2013年11月20日向日本国专利局提交的日本专利申请(日本特愿2013-239931),以参考的形式将其内容引入本说明书。
【工业实用性】
本发明的阻燃性热塑性树脂组合物作为以连接器(connector)、断路器、电磁开关等电气·电子部件、继电器盒为代表的汽车领域的电装部件、航空器内的部件具有工业实用性。
Claims (19)
1.一种阻燃性热塑性树脂组合物,其铁元素含量以质量基准计小于50ppm,该阻燃性热塑性树脂组合物含有:
(A)选自聚苯乙烯系树脂、聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、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至少一种热塑性树脂;
(B)聚苯醚;
(C)选自由下述通式(I)所表示的次膦酸盐、下述通式(II)所表示的二次膦酸盐以及它们的缩合物组成的组中的至少一种次膦酸盐类;以及
(D)选自由有机颜料、无机颜料以及有机染料组成的组中的至少一种着色剂,
上述通式(I)、通式(II)中,R1和R2各自独立地为选自由直链状或支链状的碳原子数为1~6的烷基、芳基和苯基组成的组中的任一种,R3为选自由直链状或支链状的碳原子数为1~10的亚烷基、碳原子数为6~10的亚芳基、碳原子数为7~11的烷基亚芳基以及碳原子数为8~12的芳基亚烷基组成的组中的任一种,M各自独立地为选自由钙离子、镁离子、铝离子、锌离子、铋离子、锰离子、钠离子、钾离子以及质子化的含氮碱基组成的组中的任一种,m各自独立地为2或3,n为1~3的整数,x为1或2。
2.如权利要求1所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
所述(D)成分为炭黑;
所述阻燃性热塑性树脂组合物中,所述炭黑的含量为0.01质量%~2质量%。
3.如权利要求1或2所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,所述阻燃性热塑性树脂组合物中的所述铁元素含量以质量基准计小于30ppm。
4.如权利要求1~3任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
所述(A)成分为选自聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚芳硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚芳基酮以及它们的混合物中的至少一种;
该组合物进一步含有(E)使所述(A)成分与所述(B)成分相容的增容剂。
5.如权利要求1~4任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,所述(A)成分为聚酰胺系树脂。
6.如权利要求5所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,在所述(A)成分与所述(B)成分的总量100质量%中,所述(A)成分的含量为25质量%~60质量%。
7.如权利要求5或6所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,所述(A)成分含有半芳香族聚酰胺。
8.如权利要求5~7任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,所述(A)成分为由70质量%~95质量%的己二酰己二胺单元和5质量%~30质量%的间苯二甲酰己二胺单元构成的(a1)半芳香族聚酰胺。
9.如权利要求1~8任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,其进一步含有(F)耐冲击剂。
10.如权利要求9所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,所述(F)成分为含有至少1个以芳香族乙烯基化合物为主体的嵌段以及至少1个以共轭二烯化合物为主体的嵌段的嵌段共聚物和/或所述嵌段共聚物的氢化物。
11.如权利要求10所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,所述(F)成分的数均分子量为150000以上。
12.如权利要求1~11任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,所述(B)成分的比浓粘度为0.35dL/g以上。
13.如权利要求9~12任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
所述(A)成分为聚酰胺系树脂;
所述(E)成分为马来酸酐和/或马来酸;
所述(F)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物和/或氢化苯乙烯-异丁烯-苯乙烯共聚物。
14.如权利要求9~12任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
所述(A)成分为聚苯乙烯系树脂;
所述(F)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物。
15.如权利要求9或12所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
所述(A)成分为聚丙烯系树脂;
所述(E)成分为氢化苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物;
所述(F)成分为聚烯烃系弹性体。
16.如权利要求9或12所述的阻燃性热塑性树脂组合物,其中,
所述(A)成分为聚苯硫醚和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯;
所述(E)成分为含有环氧基和/或噁唑基的聚苯乙烯系聚合物;
所述(F)成分为聚烯烃系弹性体。
17.一种成型品,其含有权利要求1~16任一项所述的阻燃性热塑性树脂组合物。
18.如权利要求17所述的成型品,其中,所述成型品为继电器盒。
19.如权利要求17或18所述的成型品,其中,所述成型品中所含有的所述(C)成分的数均粒径为10μm~35μm。
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