CN105308126B - 阻燃性组合物和包括其的成型品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供阻燃性组合物，其包括热塑性树脂、纤维素、具有硅氧烷键的橡胶和阻燃剂。

Description

阻燃性组合物和包括其的成型品
技术领域
本发明涉及阻燃性组合物。
背景技术
近年来，考虑到二氧化碳的排放减少和在不久的将来可能枯竭的化石资源的使用减少，已使用生物可再生原料积极地进行低环境负荷树脂的研究和开发，特别地，已关注自然中大量存在的纤维素的使用。
但是，将纤维素与树脂配混时，尽管改善树脂的耐热性和刚性，但使其冲击强度和阻燃性显著地降低。因此，已寻求用于改善冲击强度和阻燃性的方法。
为了解决上述问题，PTL 1已公开了如下方法，其中使用硼酸或硼酸化合物对天然纤维赋予阻燃性后，将该天然纤维与树脂配混以形成阻燃性树脂组合物，同时保持高耐热性和高刚性。
根据PTL 1，进行了尝试以改善纤维素复合热塑性树脂的阻燃性和机械性能，例如冲击强度和耐热性。但是，公开的树脂组合物的阻燃性评定为UL-94V-1，未能获得例如办公设备的外壳所需的高阻燃性(UL-945VB)。
引用列表
专利文献
PTL 1：日本专利公开No.2007-231034
发明内容
因此，本发明提供具有高阻燃性和高机械性能的阻燃性组合物，该阻燃性组合物包括热塑性树脂、纤维素、具有硅氧烷键的橡胶和阻燃剂。
因此，本发明涉及阻燃性组合物，其包括热塑性树脂、纤维素、具有硅氧烷键的橡胶和阻燃剂。上述的阻燃性组合物中，将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，该热塑性树脂的含量为50-90重量％，该纤维素的含量为1-30重量％，该具有硅氧烷键的橡胶的含量为3-20重量％，和该阻燃剂的含量为5-20重量％。
由以下参照附图对例示实施方案的说明，本发明进一步的特征将变得清楚。
附图说明
图1A为表示根据实施方案的图像形成装置的一例的外部图。
图1B为表示根据实施方案的图像形成装置的一例的内部的示意图。
具体实施方式
本发明的阻燃性组合物包括热塑性树脂、纤维素、具有硅氧烷键的橡胶和阻燃剂。以下在一些情况下将该热塑性树脂称为A组分，将该纤维素称为B组分，将该具有硅氧烷键的橡胶称为C组分，并且将该阻燃剂称为D组分。
本发明的阻燃性组合物具有高阻燃性并且评定为UL-945VB。
本发明的阻燃性组合物包括热塑性树脂。将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，该热塑性树脂的含量优选为50-90重量％。
作为本发明的热塑性树脂，例如，可提及聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT)、聚(乳酸)(PLA)、聚(琥珀酸丁二醇酯)(PBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯-丙烯腈共聚物化合物(SAN)、和聚合物合金例如PC/ABS或PC/SAN。这些树脂可单独使用，或者可将其至少两种组合使用。特别地，优选PC/ABS和PC/SAN。
本发明的阻燃性组合物包括纤维素。将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，纤维素的含量优选为1-30重量％，更优选为3-15重量％。
该纤维素的含量为30重量％以下时，该阻燃性组合物能够获得充分的冲击强度和阻燃性。
作为本发明的纤维素，可使用主要由纤维素组成的化合物，并且可使用任何从植物提取或者通过化学合成形成的化合物。此外，对纤维素在例如其制造方法、形状和结晶度方面并无限制。作为纤维素的具体例，例如，可提及竹粉、木粉、南非槿麻、亚麻、棉、黄麻、使用过的纸、木浆、微晶纤维素和微原纤维化纤维素。
上述的那些纤维素可单独使用，或者可将其至少两种组合使用。特别地，优选使用具有纤维形状和100μm以下的纤维直径的纤维素。纤维直径为100μm以下时，可在没有使其外观劣化的情况下提供成型品。
此外，可对上述的纤维素进行已知的表面处理。作为表面处理方法，例如，可提及施胶处理、硅烷偶联处理、或酯化处理。在上述的那些处理中，优选施胶处理和硅烷偶联处理。
本发明的阻燃性组合物包括具有硅氧烷键的橡胶。将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，该具有硅氧烷键的橡胶的含量优选为3-20重量％，更优选为5-15重量％。
将具有硅氧烷键的橡胶的含量设定为3-20重量％时，能够获得高冲击强度和高阻燃性。
本发明的具有硅氧烷键的橡胶是聚合物结构中具有硅氧烷键的橡胶。优选与热塑性树脂具有高亲和性的橡胶，作为具体例，可提及硅橡胶，或者更具体地，可提及有机硅-丙烯酸系核壳橡胶。
该核壳橡胶是具有核部和壳部的橡胶。有机硅-丙烯酸系核壳橡胶具有例如有机硅-丙烯酸类复合橡胶作为核部并且具有乙烯基系聚合物的接枝层作为壳部。
本发明的阻燃性组合物包括阻燃剂。将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，该阻燃剂的含量优选为5-20重量％。
将该阻燃剂的含量设定为5-20重量％时，能够获得高冲击强度和充分的阻燃性。
作为本发明的阻燃剂，可使用有机阻燃剂、无机阻燃剂、或它们的混合物。优选磷系阻燃剂。作为其具体实例，例如，可提及磷酸酯，例如磷酸三苯酯、磷酸三(甲苯)酯或磷酸三(二甲苯)酯；或缩合磷酸酯，例如间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A双(二苯基磷酸酯)、或间苯二酚双(二-2,6-二甲苯基磷酸酯)。作为可商购的缩合磷酸酯，例如，可提及CR-733S、CR-741和PX-200，均由Daihachi Chemical Industry Co.,Ltd.制造。
本发明的阻燃性组合物可进一步包括抗滴流剂、颜料、热稳定剂、抗氧化剂、无机填料、耐候剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂等，只要不损害该阻燃性组合物的性能。将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，可含有20重量％以下的上述添加剂。
本发明的阻燃性组合物也可包括含氟化合物。含氟化合物作为抗滴流剂发挥作用。尽管对含氟化合物的种类并无特别限制，由于良好的处理性和分散性，优选使用聚四氟乙烯(以下称为“PTFE”)、用其他树脂改性的PTFE、或者含有PTFE的混合物。
将该阻燃性化合物的重量设定为100重量％时，本实施方案的阻燃性组合物中包括的含氟化合物(E成分)的含量优选为0.1-1.0重量％。该含量小于0.1重量％时，使火焰与阻燃试样接触时树脂熔融并且从阻燃试样滴落，结果阻燃性难以被评定为UL-945BV。
此外，考虑到对环境的影响，将本实施方案的阻燃性组合物全体设定为100重量％时，该组合物中包括的PTFE的含量优选为0.5重量％以下。
例如，含有50重量％的PTFE的含氟化合物的情况下，将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％，含氟化合物的含量优选设定为1.0重量％以下。
尽管对本发明中使用的含氟化合物(E组分)的种类并无特别限制，由于处理性和分散性优异，优选使用聚四氟乙烯(以下称为“PTFE”)、用其他树脂改性的PTFE、或者含有PTFE的混合物。具体地，可提及Metablen A-3800(商品名，由Mitsubishi Rayon Co.Ltd.制造)，其为丙烯酸类树脂改性的PTFE。
关于本发明的阻燃性组合物的重量比，进料量之比可视为该组合物的组成比。或者，通过使用NMR、热解GC/MS等的仪器分析对成型品进行测定，也可测定该组合物的组成比。
包括本发明的阻燃性组合物的成型品可通过成型而具有所需的形状。尽管对成型方法并无特别限制，例如，可采用已知的技术例如挤出成型或注射成型。特别地，优选采用挤出成型或注射成型。
本实施方案的阻燃性组合物中包括的树脂可以是回收的树脂。使用回收的树脂时，该阻燃性组合物可称为再循环树脂。制造再循环树脂时，可将纤维素、具有硅氧烷键的橡胶和阻燃剂添加到准备的树脂中。
尽管对用于添加的混合方法并无特别限制，优选采用捏合机进行的熔融捏合。
该回收的树脂可由回收的成型品得到。作为回收的成型品，例如，可提及图像形成装置的外壳、照相机部件、个人电脑的外壳和内部部件、电视机的外壳和内部部件以及水瓶。
本实施方案的成型品可用于图像形成装置例如复印机、激光束打印机和喷墨打印机的各个要求具有阻燃性的部件。具体地，例如，可提及容纳感光部件的外壳、在定影器件周围设置的部件和在电源周围设置的部件。
此外，只要不对设计特性产生不利的影响，该成型品也可用作外部部件。
作为图像形成装置，例如，可提及图1A和1B中所示的装置。图1A是表示图像形成装置的一例的外部视图。外部部件示于图1A中。图1B是表示图像形成装置的一例的内部的示意图。将内部部件示于图1B中。
实施例
实施例1
在80℃下将PC/ABS(由SABIC Innovative Plastics制造的Cycoloy C1200HF)干燥6小时。
将PC/ABS(808g)、有机硅-丙烯酸系橡胶(50g，Metablen SX-005，由MitsubishiRayon Co.Ltd.制造)、缩合磷酸酯系阻燃剂(100g，PX-200，由Daihachi ChemicalIndustry Co.,Ltd.制造)、抗滴流剂(10g，Metablen A-3800，由Mitsubishi RayonCo.Ltd.制造)和抗氧化剂(2g，Irganox B220，由BASF制造)称重并且混合到一起。
接下来，采用双螺杆挤出机(Laboplasto Mill，由Toyo Seiki Seisaku-sho,Ltd.制造)在240℃-250℃的料筒温度下进行熔融捏合。将从挤出机的前端挤出的树脂切割为粒料，以致得到树脂的粒料。在80℃下将这样得到的粒料干燥6小时。
随后，将970g的上述粒料和30g的用硅烷偶联剂(Silquest A-1110，由MomentivePerformance Materials,Inc.制造)处理以具有1重量％的含量的棉粉称重并混合到一起。
接下来，采用双螺杆挤出机(Laboplasto Mill，由Toyo Seiki Seisaku-sho,Ltd.制造)在200℃-210℃的料筒温度下进行熔融捏合。将从挤出机的前端挤出的树脂切割为粒料，以致得到树脂的粒料。
在80℃下将这样得到的粒料干燥6小时后，通过使用注射机(SE18DU，由SumitomoHeavy Industries,Ltd.制造)，在210℃-230℃的料筒温度和60℃的模具的温度下成型多用途试样(每个具有80mm×10mm×t(厚度)4mm的尺寸)，并且在210℃-230℃的料筒温度和40℃的模具的温度下成型阻燃试样(每个具有125mm×12.5mm×t 2mm的尺寸)。
实施例2-9
以表1中所示的质量比将原料混合到一起。除了上述以外，以与实施例1中类似的方式使用树脂成型多用途试样和阻燃试样。
比较例1-3
以表1中所示的质量比将原料混合到一起。除了上述以外，以与实施例1中类似的方式使用树脂成型多用途试样和阻燃试样。
作为表1中所示的材料，使用下述材料。
·由SABIC Innovative Plastics制造的PC/ABS“Cycoloy C1200HF”。
·由Asahi Kasei Chemicals Corporation制造的微晶纤维素“Ceolus ST-100”。
·由Momentive Performance Materials,Inc.制造的硅烷偶联剂“Silquest A-1110”。
·由Arakawa Chemical industries,Ltd.制造的施胶剂“SIZEPINE K-931”。
·由Mitsubishi Rayon Co.Ltd.制造的有机硅-丙烯酸系橡胶“Metablen SX-005”。
·由Daihachi Chemical Industry Co.,Ltd.制造的缩合磷酸酯系阻燃剂“PX-200”。
·由Mitsubishi Rayon Co.Ltd.制造的MBS系橡胶“Metablen C-223A”。
·由Takehara Chemical Industry Co.,Ltd.制造的滑石“High Micron HE5”。
·由Mitsubishi Rayon Co.Ltd.制造的抗滴流剂“Metablen A-3800”。
·由BASF制造的抗氧化剂“Irganox B220”。
此外，作为评价，进行下述试验。
(1)阻燃性
试验方法：根据UL-94的5V试验(125mm垂直燃烧试验)
样品形状：阻燃试样(125mm×12.5mm×t 2mm)
(2)Charpy冲击强度
试验方法：根据JIS K 7111
样品形状：多用途试样(80mm×10mm×t 4mm)
缺口机加工：使用开缺口工具A-3(由Toyo Seiki Seisaku-sho,Ltd.制造)形成A型缺口。
测定设备：数字冲击试验机DG-UB(由Toyo Seiki Seisaku-sho,Ltd.制造)
(3)载荷下挠曲温度
试验方法：根据JIS K 7191-2
样品形状：多用途试样(80mm×10mm×t 4mm)
放置方法：水平放置
弯曲应力：1.80MPa
跨度长度：64mm
升温速率：120℃/h
加热介质：硅油
测定设备：HDT/VSPT测试设备TM-4126(由Ueshima Seisakusho Co.,Ltd.制造)
将实施例1-9和比较例1-3的每一个的混合比以及阻燃性、Charpy冲击强度、载荷下挠曲温度的评价结果示于表1中。
由表1可以看到，将PC/ABS、纤维素、具有硅氧烷键的橡胶和阻燃剂共混到一起时，如评价结果所示，得到5VB的阻燃性、5kJ/m2以上的Charpy冲击强度和70℃以上的载荷下挠曲温度。
另一方面，没有使用具有硅氧烷键的橡胶时，没有通过5VB试验，并且Charpy冲击强度也低。
表1-1
表1-2
具有低环境负荷、高阻燃性和高机械性能的阻燃性组合物可用作办公设备外壳、电气/电子部件、汽车部件、建筑部件等的成型材料。
根据本发明，由于包括热塑性树脂、纤维素、具有硅氧烷键的橡胶和阻燃剂，因此能够提供具有高阻燃性和高机械性能的阻燃性组合物。此外，能够使用上述的阻燃性组合物提供具有高阻燃性的成型品。
尽管已参照例示实施方案对本发明进行了说明，但应理解本发明并不限于所公开的例示实施方案。下述权利要求的范围应给予最宽泛的解释以包括所有这样的变形以及等同的结构和功能。
本申请要求于2013年6月28日提交的日本专利申请No.2013-136156的权益，由此通过引用将其全文并入本文。

Claims (13)

1.阻燃性组合物，包括：
热塑性树脂，该热塑性树脂包括PC/ABS和PC/SAN的至少一种；
纤维素；
具有硅氧烷键的橡胶；和
阻燃剂，
其中将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，
该热塑性树脂的含量为50-90重量％，
该纤维素的含量为1-30重量％，
该具有硅氧烷键的橡胶的含量为3-20重量％，并且
该阻燃剂的含量为5-20重量％。
2.根据权利要求1的阻燃性组合物，
其中将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，该纤维素的含量为3-15重量％。
3.根据权利要求1的阻燃性组合物，
其中将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，该具有硅氧烷键的橡胶的含量为5-15重量％。
4.根据权利要求1的阻燃性组合物，
还包括含氟化合物，
其中将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，该含氟化合物的含量为0.1-1.0重量％。
5.根据权利要求1的阻燃性组合物，
其中该阻燃性组合物评定为UL-94 5VB。
6.根据权利要求1的阻燃性组合物，
其中该热塑性树脂为回收的树脂。
7.通过将根据权利要求1的阻燃性组合物成型而得到的成型品。
8.图像形成装置，包括：
感光部件；和
容纳该感光部件的外壳，
其中该外壳包括根据权利要求7的成型品。
9.阻燃性组合物的制造方法，该方法包括：
将热塑性树脂、纤维素、具有硅氧烷键的橡胶和阻燃剂混合，
其中将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，进行混合以致该热塑性树脂的含量为50-90重量％，该纤维素的含量为1-30重量％，该具有硅氧烷键的橡胶的含量为3-20重量％，并且该阻燃剂的含量为5-20重量％，
该热塑性树脂包括PC/ABS和PC/SAN的至少一种。
10.根据权利要求9的阻燃性组合物的制造方法，
还包括将含氟化合物与该热塑性树脂、该纤维素、该具有硅氧烷键的橡胶和该阻燃剂混合，
其中将该阻燃性组合物的重量设定为100重量％时，进行混合以致该阻燃性组合物中该含氟化合物的含量为0.1-1.0重量％。
11.根据权利要求9的阻燃性组合物的制造方法，
其中该热塑性树脂、该纤维素、该具有硅氧烷键的橡胶和该阻燃剂的混合是采用捏合机进行的熔融捏合。
12.成型品的制造方法，该方法包括：
制备阻燃性组合物；和
将该阻燃性组合物成型，
其中采用根据权利要求9的阻燃性组合物的制造方法来制造该阻燃性组合物。
13.根据权利要求12的成型品的制造方法，
其中该成型为挤出成型或注射成型。
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