CN107892807B - 阻燃性树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供阻燃性树脂组合物,其在维持机械、电气特性的同时阻燃性和长期热老化(例如150℃、500小时)后的表面平滑性、外观、阻燃性、电气特性优异。本发明的阻燃性树脂组合物为包含聚苯醚的阻燃性树脂组合物,其特征在于,由上述阻燃性树脂组合物形成的长12.6cm、宽1.3cm、厚1.6mm的成型品的在大气气氛下于150℃的条件下静置1000小时的老化处理前后的UL94燃烧试验的平均燃烧时间为10秒以内,上述成型品在上述老化处理前后的氯仿不溶组分的变化率为15质量%以下。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃性树脂组合物。
背景技术
以聚苯醚(下文中也称为“PPE”)系树脂为基础的树脂组合物具有耐热性、电学特性、尺寸稳定性、耐冲击性、低比重性等特点,能够实现阻燃化而不必使用环境负荷大的卤素系化合物或锑化合物,因此,被广泛地用于各种电气/电子部件、办公设备部件、汽车部件、建材、以及各种外装材料或工业用品等用途中。
近年来,由于部件的小型化、高性能化,除了短期特性以外还要求具有长期特性,对于聚苯醚系树脂组合物来说,除了在高温环境下长时间放置时要求维持机械强度以外,还要求保持阻燃性。
作为提高迄今为止所开发的聚苯醚的热稳定性的方法,已知有以特定的组成含有特定的氢化嵌段共聚物和特定的阻燃剂,进而利用特定的制造方法的技术(参见专利文献1);通过添加乙烯基化合物而使聚苯醚末端稳定化的技术(参见专利文献2);等等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5704936号公报
专利文献2:日本专利第2925646号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,上述的PPE系树脂组合物虽然能够改良低温或短期的老化特性,但例如在150℃、500小时以上这样的高温、长时间的老化中,也要求更加难以发生机械物性变化、阻燃性不降低这样的改良。另外,若预见老化后的阻燃性降低而过量地添加阻燃剂的话,则还具有使树脂组合物的耐热性、冲击强度等显著降低的问题。
因此,本发明的目的在于提供一种在维持机械、电气特性的同时阻燃性和长期热老化(例如150℃、500小时)后的表面平滑性、外观、阻燃性、电气特性优异的阻燃性树脂组合物。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题进行了深入研究,结果发现,在包含聚苯醚的组合物中,通过使该阻燃性树脂组合物的在150℃、1000小时静置(老化处理)前后的平均燃烧时间和氯仿不溶组分的变化率为特定值以下等,能够解决上述课题,由此完成了本发明。
即,本发明如下所述。
[1]
一种阻燃性树脂组合物,其为包含聚苯醚的阻燃性树脂组合物,
其特征在于,
由上述阻燃性树脂组合物形成的长12.6cm、宽1.3cm、厚1.6mm的成型品的在大气气氛下于150℃的条件下静置1000小时的老化处理前后的UL94燃烧试验的平均燃烧时间为10秒以内,
上述成型品在上述老化处理前后的氯仿不溶组分的变化率为15质量%以下。
[2]
如[1]所述的阻燃性树脂组合物,其中,上述聚苯醚包含选自由下述式(1)、(2)和(3)组成的组中的一种以上的结构单元。
【化1】
【化2】
(式(1)和式(2)的X1为选自
【化3】
中的一种基团,X1中的R1和R2各自独立地表示碳原子数为1以上的取代基。)
【化4】
(式(3)中的X2为选自
【化5】
中的一种基团,X2中的R3和R4各自独立地为选自由氢原子、烷基、芳基、烷基氨基以及芳基氨基组成的组中的基团,R3和R4可以通过它们所含有的碳原子相互键合而形成环状结构。但是,式(3)除了芳香环的双键以外实质上不具有碳-碳双键。)
[3]
如[2]所述的阻燃性树脂组合物,其中,上述聚苯醚包含上述式(1)和/或(2)所表示的结构单元且包含上述式(3)所表示的结构单元。
[4]
如[2]或[3]所述的阻燃性树脂组合物,其中,上述式(1)和上述式(2)的上述X1为选自
【化6】
中的一种基团,X1中的R1和R2各自独立地表示碳原子数为1以上的取代基。
[5]
如[2]~[4]中任一项所述的阻燃性树脂组合物,其中,在每100个构成上述聚苯醚的单体单元中,上述聚苯醚具有0.01~10个选自由上述式(1)、(2)和(3)组成的组中的任一种结构单元,
上述式(1)所表示的结构单元相对于上述式(2)所表示的结构单元的摩尔比例为0~30摩尔%。
[6]
如[1]~[5]中任一项所述的阻燃性树脂组合物,其中,该阻燃性树脂组合物进一步包含(B)缩合磷酸酯系阻燃剂。
[7]
如[6]所述的阻燃性树脂组合物,其中,相对于100质量份的上述聚苯醚,含有0.1~40质量份的(B)缩合磷酸酯系阻燃剂。
[8]
如[1]~[7]中任一项所述的阻燃性树脂组合物,其中,该阻燃性树脂组合物进一步包含(C)缩合磷酸金属盐。
[9]
如[8]所述的阻燃性树脂组合物,其中,相对于100质量份的上述聚苯醚,含有0.1~5.0质量份的(C)缩合磷酸金属盐。
[10]
如[1]~[9]中任一项所述的阻燃性树脂组合物,其中,该阻燃性树脂组合物进一步包含(D)抗氧化剂,
相对于上述聚苯醚100质量份,(D)抗氧化剂的含量为0.1~5.0质量份。
[11]
如[1]~[10]中任一项所述的阻燃性树脂组合物,其中,上述聚苯醚的数均分子量为10,000以上。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种在维持机械、电气特性的同时阻燃性和长期热老化(例如150℃、500小时)后的表面平滑性、外观、阻燃性、电气特性优异的阻燃性树脂组合物。
具体实施方式
下面对用于实施本发明的阻燃性树脂组合物的方式(下文中也称为“本实施方式”)进行详细说明。需要说明的是,本发明并不限定于以下的实施方式,可以在其要点的范围内进行各种变形来实施。
本实施方式的阻燃性树脂组合物优选如下内容:其包含聚苯醚,由阻燃性树脂组合物形成的长12.6cm、宽1.3cm、厚1.6mm的成型品的在大气气氛下于150℃的条件下静置1000小时的老化处理前后的UL94燃烧试验的平均燃烧时间为10秒以内,上述成型品在上述老化处理前后的氯仿不溶组分的变化率为15质量%以下。通过使用本实施方式的包含聚苯醚的阻燃性树脂组合物,在制成成型体时,具有实用上良好的机械特性、电气特性和高成型流动性,即便在长时间暴露于高温环境下的情况下,也能够抑制表面平滑性、阻燃性、电气特性的降低。
上述物性可以通过例如即便在长时间暴露于高温下的情况下也能抑制聚苯醚的劣化等来实现。作为抑制聚苯醚的劣化的手段,没有特别限定,例如可以举出:利用特定的反应性化合物将PPE的末端和/或侧链等被氧化部位改性;包含特定量的能够抑制PPE劣化的特定化合物;等手段。
除了聚苯醚以外,本实施方式的阻燃性树脂组合物可以进一步包含(B)缩合磷酸酯系阻燃剂、(C)缩合磷酸金属盐、(D)抗氧化剂、(E)其它材料等。
并且,如后所述,本实施方式中,在阻燃性树脂组合物中,优选聚苯醚为包含选自由式(1)、(2)和(3)组成的组中的一种以上结构单元的改性PPE。
下面,对本实施方式中能够使用的各成分进行详细说明。
((A)热塑性树脂)
本实施方式的阻燃性树脂组合物优选含有包含聚苯醚的(A)热塑性树脂。
(A)热塑性树脂优选包含(A-1)聚苯醚,并任选地包含(A-2)其它热塑性树脂和(A-c)增容剂。
作为本实施方式的阻燃性树脂组合物的形态学,从得到更优异的长期热老化性的方面考虑,优选包含(A-1)聚苯醚的相形成了连续相。上述包含(A-1)聚苯醚的相也可以为(A)聚苯醚单独的相。该形态学例如可以使用公知的染色剂通过透射型显微镜来观察,可以利用后述实施例中记载的方法进行观察。
((A-1)聚苯醚)
本实施方式的阻燃性树脂组合物中使用的(A-1)聚苯醚为具有下述式(4)和/或下述式(5)所表示的重复单元(结构单元)的均聚物、共聚物、它们的改性物。
【化7】
【化8】
(式(4)和(5)中,R5、R6、R7、和R8各自独立地表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为6~9的芳基、或者卤原子。但是,R5、R6不同时为氢原子。)
聚苯醚可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为聚苯醚的均聚物的代表例,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(2,6-二乙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-乙基-6-正丙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2,6-二正丙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-正丁基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-乙基-6-异丙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-氯乙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-羟基乙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-氯乙基-1,4-亚苯基)醚等。
聚苯醚共聚物是指将上述式(4)和/或式(5)所表示的重复单元作为主要重复单元的共聚物。
作为其例子,可以举出2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚物、2,6-二甲基苯酚与邻甲酚的共聚物、2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚和邻甲酚的共聚物等。
在上述聚苯醚中,优选聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基)醚。
在上述聚苯醚链中,优选至少部分包含上述式(4)中R5、R6分别为甲基的结构(如后所述,包括由该结构引出的结构)。
上述聚苯醚中,在每100个构成聚苯醚的单体单元中,末端OH基浓度优选为0.6~10.0个、进一步优选为1.0~1.8个。
需要说明的是,PPE的末端OH基浓度可以通过NMR测定算出。
上述聚苯醚的比浓粘度(单位dL/g、氯仿溶液、30℃测定)优选为0.25~0.6的范围,更优选为0.35~0.55的范围。
另外,数均分子量(Mn)优选为10000以上、更优选为14000以上,并且优选为20000以下、更优选为19000以下。通过处于该分子量范围,阻燃性、流动性、与填料的密合性等的平衡优异。
上述聚苯醚通常可以以粉体的形式获得,作为颗粒尺寸,以重量平均粒径计优选为1~1000μm、更优选为10~700μm、特别优选为100~500μm。从加工时的处理性的方面出发,优选为1μm以上,为了抑制熔融混炼未熔融物的产生,优选为1000μm以下。
本说明书中,重量平均粒径是指如下计算的值:利用微型电磁振动筛(网孔1700μm~46μm的10个阶段的网眼)筛分30分钟,计算重量累积粒度分布的50%径,该值即为重量平均粒径。
上述聚苯醚优选为改性的聚苯醚(本说明书中,有时称为“改性PPE”)。作为上述改性PPE,从得到长期热老化后的表面平滑性、外观、阻燃性、电气特性更优异的阻燃性树脂组合物的方面考虑,优选包含选自由下述式(1)、下述式(2)以及下述式(3)组成的组中的一种以上结构单元,
【化9】
【化10】
(式(1)和式(2)的X1为选自
【化11】
中的一种基团,X1中的R1和R2各自独立地表示碳原子数为1以上的取代基。)
【化12】
(式(3)中的X2为选自
【化13】
中的一种基团,X2中的R3和R4各自独立地为选自由氢原子、烷基、芳基、烷基氨基以及芳基氨基组成的组中的基团,R3和R4可以通过它们所含有的碳原子相互键合而形成环状结构。但是,式(3)除了芳香环的双键以外实质上不具有碳-碳双键),更优选上述式(1)和上述式(2)的上述X1为选自
【化14】
中的一种基团,其中,X1中的R1和R2各自独立地为碳原子数为1以上的取代基。
作为上述改性的聚苯醚,更优选包含上述式(1)和/或(2)所表示的结构单元与上述式(3)所表示的结构单元的聚苯醚。
作为X1中的R1、R2的结构,优选不具有反应性官能团的取代基。这是因为,在具有反应性取代基的情况下,树脂组合物长时间暴露于高温时,这些反应性取代基会引起交联反应,会成为老化后的物性降低的原因。此处,反应性取代基是指羟基、烷氧基、氨基、乙烯基、羰基等。另外,作为R1、R2的结构,可以包括R1与R2连结而成的结构(例如,R1和R2中包含的碳原子相互结合而成的环状结构(但是,除了芳香环的双键以外实质上不具有碳-碳双键),或者在结构中可以包含氮原子、氧原子。
作为R1、R2,可以举出例如碳原子数为1~30的链状或环状烷基、芳基,具体而言,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、己基、环己基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基、苯基、甲苯基、萘基等。
作为X2中的R3、R4的结构,优选除芳香环外不具有碳-碳双键的烷基、芳基、烷基氨基,也可以包括两个取代基连结而成的结构,或者在结构中可以包含氮原子、氧原子。
作为上述R3、R4中的烷基,可以举出例如碳原子数为1~30的烷基,具体而言,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、己基、环己基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基等。
另外,作为上述R3、R4中的芳基,可以举出例如碳原子数为6~30的芳基,具体而言,可以举出苯基、甲苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、萘基、三苯甲基等。
另外,作为上述烷基氨基中的烷基,可以举出例如碳原子数为1~30的烷基,具体而言,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、己基、环己基、辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基等。另外,作为上述烷基氨基,可以举出甲基氨基、二甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、异丙基氨基、二异丙基氨基、丁基氨基、二丁基氨基、辛基氨基、二辛基氨基等。
另外,作为上述芳基氨基中的芳基,可以举出例如与上述同样的基团,具体而言,可以举出苯基氨基、二苯基氨基、甲苯基氨基、二甲苯基氨基、二甲基苯基氨基、三甲基苯基氨基、萘基氨基、三苯甲基氨基等。
关于具有式(3)所表示的结构单元的改性PPE,优选在式(3)所表示的末端结构单元中除了芳香环的不饱和双键以外实质上不具有碳-碳双键。特别优选在聚苯醚链中除了芳香环的不饱和双键以外实质上不具有碳-碳双键。碳-碳双键是基于热的反应性高的结构,若长时间暴露于高温状态,则该碳-碳双键会引起分子间或分子内交联反应,耐热老化特性有时会降低。
关于芳香环以外的碳-碳双键的数量,可以利用在后述实施例中记载的条件下进行测定的1H-NMR法,由在3.5~5.5ppm出现的与前体聚苯醚不同的双峰来测定。需要说明的是,在每100个构成(A)聚苯醚的单体单元中具有0.01个以上芳香环以外的碳-碳双键时,可以利用在后述实施例中记载的条件下进行测定的1H-NMR来检测。
此处,“在式(3)所表示的末端结构单元中除了芳香环的不饱和双键以外实质上不具有碳-碳双键”是指,在后述实施例中记载的测定条件的1H-NMR的3.5~5.5ppm检测不到与前体聚苯醚不同的双峰。
在上述改性PPE中,从得到更优异的长期热老化(例如150℃、500小时以上)后的表面平滑性、外观、阻燃性、电气特性的方面考虑,在每100个构成聚苯醚的单体单元中,优选以0.01~10个的范围含有选自由式(1)、(2)和(3)组成的组中的任一种结构单元,式(1)所表示的结构单元相对于式(2)所表示的结构单元的摩尔比例(式(1)所表示的结构单元的摩尔/式(2)所表示的结构单元的摩尔×100)优选为0~30摩尔%。其中,在每100个构成聚苯醚的单体单元中,选自由式(1)、(2)和(3)组成的组中的任一种结构单元的数量更优选为0.03~5.0个、进一步优选为0.03~3.0个。另外,式(1)所表示的结构单元相对于式(2)所表示的结构单元的摩尔比例更优选为0~27摩尔%。
关于上述改性PPE,在每100个构成聚苯醚的单体单元中,优选含有0.1~10.0个式(1)和/或(2)所表示的结构单元、和/或0.01~5.0个式(3)所表示的结构单元。通过处于上述范围,能够提高耐热老化性而不使机械物性变差。
在每100个构成聚苯醚的单体单元中,式(1)和/或(2)所表示的结构单元的数量更优选为0.1~3.0个的范围,进一步优选为0.1~1.0个的范围。
在每100个构成聚苯醚的单体单元中,式(3)所表示的结构单元的数量优选为0.01~3.0个的范围,更优选为0.01~1.0个的范围。
在上述改性PPE中,在每100个构成改性聚苯醚的单体单元中,末端OH基浓度优选为0.1~2.0个,进一步优选为0.1~1.0个。
需要说明的是,改性PPE的末端OH基浓度可以通过NMR测定算出,例如可以举出实施例中记载的方法。
此处,对使用了改性聚苯醚时的作用和效果进行说明。
在未改性的聚苯醚的情况下,长时间暴露于高温时,位于末端单元的甲基(下文中也称为“末端甲基”)、位于中间单元的甲基(下文中也称为“侧链甲基”)、位于末端单元的羟基(下文中也称为“末端羟基”)有时会发生氧化交联反应,该氧化交联反应有时会影响聚苯醚及其树脂组合物的耐热老化特性导致其降低。更具体而言,末端甲基、侧链甲基、末端羟基具有比较容易产生自由基的倾向,有时会引起所产生的自由基发生氧化交联。在改性聚苯醚的情况下,使作为被氧化部位的末端甲基、侧链甲基、末端羟基成为利用特定分子进行了取代的状态,进行了封端,因此能够抑制末端甲基、侧链甲基、末端羟基的交联反应,从而能够进一步提高聚苯醚的耐热老化特性。另外,在改性聚苯醚中,由于使末端甲基、侧链甲基、末端羟基成为利用特定分子进行了取代的状态,进行了封端,因此,还能够进一步抑制使用了该改性PPE的树脂组合物在挤出机、成型机中分子链中的末端(末端甲基、侧链甲基、末端羟基)的结构发生变化,从而能够在进一步提高耐热老化特性的同时,进一步防止成型品的着色并进一步改良外观。此处,关于被氧化部位的自由基产生能力,与侧链甲基相比,末端甲基、末端羟基较大,利用特定分子进行的封端优选在末端更多地进行。
<改性聚苯醚的合成方法>
改性PPE优选例如利用热使前体聚苯醚(本说明书中,有时称为“前体PPE”)与反应性化合物反应而得到。
作为前体PPE,可以举出具有上述式(4)和/或上述式(5)所表示的重复单元(结构单元、单体单元)的均聚物或共聚物。
作为前体PPE的均聚物的例子,可以举出与上述的聚苯醚同样的均聚物。作为前体PPE的共聚物的例子,可以举出与上述的聚苯醚同样的共聚物。其中,优选2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚物、2,6-二甲基苯酚与邻甲酚的共聚物。
式(3)的结构优选通过使反应性化合物与聚苯醚的末端OH基反应而得到。
作为前体PPE,优选在聚苯醚链中具有下述式(6)、(7)所表示的末端基团和/或侧链基团的前体聚苯醚。
这是因为,通过使前体PPE具有下述式(6)和/或下述式(7)的结构单元,能够以足够高的效率得到改性聚苯醚(具体而言,在制造改性PPE时,通过经由前体PPE,式(6)和式(7)的结构中的CH2-Y部分选择性地开裂而与后述的反应性化合物发生取代反应,因此能够以足够高的效率得到改性PPE)。另外,能够容易地由非取代PPE合成前体PPE,因此,经由了前体PPE的改性PPE合成是高效的。
此外,该前体PPE优选在聚苯醚链中在每100个构成聚苯醚的单体单元中含有合计0.1~10个该结构单元。
【化15】
【化16】
(式(6)、式(7)中,Y表示N原子或O原子,Zi表示碳原子数为1~20的环状或链状(直链状、支链状)的饱和或不饱和烃基。另外,式中的i、n为1至2的整数,Z1与Z2可以相同也可以不同,它们可以与所键合的Y一同相互键合而形成环状结构。)
作为含有式(6)和式(7)的结构单元的前体聚苯醚的制造方法,没有特别限定,例如可以举出下述方法:在聚苯醚的聚合反应时,添加胺类、醇类和吗啉等(a1)化合物,使其反应的方法;对于聚合后的非取代聚苯醚,在例如甲苯等PPE可溶性溶剂中于例如20~60℃、优选40℃进行搅拌,添加上述的(a1)化合物使其反应的方法;等等。
作为(a1)化合物,没有特别限定,具体而言,可以举出正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、仲丁胺、正己胺、正辛胺、2-乙基己胺、环己胺、月桂胺、苄胺等伯胺、二乙胺、二正丙基胺、二正丁胺、二异丁胺、二正辛胺、哌啶、2-哌可啉等仲胺、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇等醇和吗啉等。
作为获得改性聚苯醚的方法,没有特别限定,例如可以举出下述方法:在聚苯醚的聚合时投入后述的反应性化合物,将改性聚苯醚聚合的方法;在聚苯醚的聚合时,少量添加被后述反应性化合物进行了取代的单体,将改性聚苯醚聚合的方法;将聚苯醚和反应性化合物熔融混炼,使其反应的方法;等等。具体而言,可以举出下述方法:在PPE的聚合时添加上述的(a1)化合物,使其反应后,使后述的反应性化合物进行反应的方法;在PPE的聚合时少量添加被上述(a1)化合物进行了取代的2,6-二甲基苯酚,使其反应的方法;在得到前体PPE后,将该前体PPE与反应性化合物熔融混炼,使其反应的方法(即,例如在利用前体PPE将树脂组合物熔融混炼而进行制造时,将前体PPE和反应性化合物熔融混炼)。其中,从在短时间内高效地进行反应的方面考虑,优选在得到前体PPE后将该前体PPE和反应性化合物熔融混炼使其反应的方法。
作为将前体PPE和反应性化合物熔融混炼的方法,优选利用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等多螺杆挤出机等挤出机(优选双螺杆挤出机)进行熔融混炼的方法。为了提高反应性化合物与聚苯醚的反应性,优选两物质事先共混后由同一加料器投入。
作为熔融混炼时的树脂温度,从反应性化合物的反应性、改性PPE的挤出性、PPE系树脂组合物的机械物性等方面出发,优选为240~360℃、更优选为270~350℃。
作为熔融混炼时的挤出机的L/D,从与反应性化合物的反应性和树脂难以劣化的方面考虑,优选为40~70,混炼区的合计L/D优选为10~20。
作为熔融混炼时的挤出机的螺杆转速,从(反应性原料的混炼稳定性)的方面出发,优选为150~600rpm,更优选为250~450rpm。
作为熔融混炼时的树脂的停留时间,从确保反应性化合物的反应时间和树脂难以劣化的方面考虑,优选为30~120秒,更优选为35~80秒。
(反应性化合物)
作为用于得到上述改性聚苯醚而可使用的反应性化合物,没有特别限定,可以举出例如膦酸类、膦酸酯类、次膦酸类、次膦酸酯类、单羧酸类、磺酸类、亚磺酸类、碳酸酯类等。
作为膦酸类,可以举出例如膦酸(亚磷酸)、甲基膦酸、乙基膦酸、乙烯基膦酸、癸基膦酸、苯基膦酸、苄基膦酸、氨基甲基膦酸、亚甲基二膦酸、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸、4-甲氧基苯基膦酸、丙基膦酸酐等。
作为膦酸酯类,可以举出例如膦酸二甲酯、膦酸二乙酯、膦酸双(2-乙基己基)酯、膦酸二辛酯、膦酸二月桂酯、膦酸二油基酯、膦酸二苯酯、膦酸二苄酯、甲基膦酸二甲酯、甲基膦酸二苯酯、甲基膦酸二辛酯、乙基膦酸二乙酯、乙基膦酸二辛酯、苄基膦酸二乙酯、苯基膦酸二甲酯、苯基膦酸二乙酯、苯基膦酸二丙酯、苯基膦酸二辛酯、(甲氧基甲基)膦酸二乙酯、(甲氧基甲基)膦酸二辛酯、乙烯基膦酸二乙酯、乙烯基膦酸二乙酯、羟甲基膦酸二乙酯、羟甲基膦酸二乙酯、(2-羟乙基)膦酸二甲酯、(甲氧基甲基)膦酸二辛酯、对甲基苄基膦酸二乙酯、对甲基苄基膦酸二辛酯、二乙基膦酰基乙酸、二乙基膦酰基乙酸乙酯、二乙基膦酰基乙酸叔丁酯、二乙基膦酸二辛酯、(4-氯苄基)膦酸二乙酯、(4-氯苄基)膦酸二辛酯、氰基膦酸二乙酯、氰基甲基膦酸二乙酯、氰基膦酸二辛酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二乙酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸二辛酯、(甲硫基甲基)膦酸二乙酯等。
作为次膦酸类,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、二苯基次膦酸、二油基次膦酸、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物及其衍生物等。
作为次膦酸酯类,可以举出例如二甲基次膦酸甲酯、二甲基次膦酸乙酯、二甲基次膦酸正丁酯、二甲基次膦酸环己酯、二甲基次膦酸乙烯酯、二甲基次膦酸苯酯、乙基甲基次膦酸甲酯、乙基甲基次膦酸乙酯、乙基甲基次膦酸正丁酯、乙基甲基次膦酸环己酯、乙基甲基次膦酸乙烯酯、乙基甲基次膦酸苯酯、二乙基次膦酸甲酯、二乙基次膦酸乙酯、二乙基次膦酸正丁酯、二乙基次膦酸环己酯、二乙基次膦酸乙烯酯、二乙基次膦酸苯酯、二苯基次膦酸甲酯、二苯基次膦酸乙酯、二苯基次膦酸正丁酯、二苯基次膦酸环己酯、二苯基次膦酸乙烯酯、二苯基次膦酸苯酯、甲基正丙基次膦酸甲酯、甲基正丙基次膦酸乙酯、甲基正丙基次膦酸正丁酯、甲基正丙基次膦酸环己酯、甲基正丙基次膦酸乙烯酯、甲基正丙基次膦酸苯酯、二油基次膦酸甲酯、二油基次膦酸乙酯、二油基次膦酸正丁酯、二油基次膦酸环己酯、二油基次膦酸乙烯酯、二油基次膦酸苯酯等。
作为单羧酸类,可以举出例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、十四烷酸、十八烷酸、二十二烷酸、二十六烷酸、十八碳烯酸、二十二碳烯酸、异十八烷酸等单羧酸、环己烷羧酸等脂环式单羧酸、苯甲酸、甲基苯甲酸等芳香族单羧酸、羟基丙酸、羟基十八烷酸、羟基十八碳烯酸等羟基脂肪族单羧酸、烷硫基丙酸等含硫脂肪族单羧酸等。
作为磺酸类,可以举出例如烷基磺酸、苯磺酸、萘磺酸、蒽醌磺酸、樟脑磺酸和它们的衍生物等。这些磺酸可以为单磺酸,也可以为二磺酸,还可以为三磺酸。作为苯磺酸的衍生物,可以举出苯酚磺酸、苯乙烯磺酸、甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸等。作为萘磺酸的衍生物,可以举出1-萘磺酸、2-萘磺酸、1,3-萘二磺酸、1,3,6-萘三磺酸、6-乙基-1-萘磺酸等。作为蒽醌磺酸的衍生物,可以举出蒽醌-1-磺酸、蒽醌-2-磺酸、蒽醌-2,6-二磺酸、2-甲基蒽醌-6-磺酸等。
作为亚磺酸类,可以举出例如乙烷亚磺酸、丙烷亚磺酸、己烷亚磺酸、辛烷亚磺酸、癸烷亚磺酸、十二烷亚磺酸等烷烃亚磺酸、环己烷亚磺酸、环辛烷亚磺酸等脂环族亚磺酸;苯亚磺酸、邻甲苯亚磺酸、对甲苯亚磺酸、乙基苯亚磺酸、癸基苯亚磺酸、十二烷基苯亚磺酸、氯苯亚磺酸、萘亚磺酸等芳香族亚磺酸;等等。
作为碳酸酯类,可以举出例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二异丙酯、碳酸二丁酯、碳酸二己酯、碳酸二辛酯、碳酸二苯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲基苯酯、碳酸乙基苯酯、碳酸丁基苯酯、碳酸二苄酯等。
作为反应性化合物,从反应性的方面出发,优选磷系化合物,具体而言,可以举出膦酸二苯酯、膦酸二油基酯、膦酸二辛酯、二苯基次膦酸、二油基次膦酸等,其中,更优选9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物。使用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物得到的改性聚苯醚能够在提高耐热老化特性的同时,进一步提高使用了该PPE的树脂组合物在熔融混炼时的流动性。
作为(A)聚苯醚中的上述式(4)、式(5),选自由上述R5、上述R6、上述R7以及上述R8组成的组中的至少1个可以为上述式(6)、式(7)中的-CH2-Y-(Zi)n所表示的基团。其中,更优选为式(6)、式(7)所表示的结构。
作为本实施方式的阻燃性树脂组合物中的聚苯醚的含量,从耐热性、电学特性、尺寸稳定性、耐冲击性、低比重性更优异的方面考虑,相对于阻燃性树脂组合物100质量份,优选为50~95质量份,更优选为60~85质量份。
另外,作为(A)热塑性树脂中的聚苯醚的含量,从耐热性、电学特性、尺寸稳定性、耐冲击性、低比重性更优异的方面考虑,相对于热塑性树脂100质量份,优选为50~95质量份,更优选为60~85质量份。
((A-2)其它热塑性树脂)
作为本实施方式中使用的(A-2)其它热塑性树脂,没有特别限定,可以举出聚苯醚以外的热塑性树脂,具体而言,可以举出(A-2-1)聚苯乙烯系树脂、(A-2-2)聚酰胺树脂、(A-2-3)聚丙烯树脂等。其它热塑性树脂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
(A-2-1)聚苯乙烯系树脂
本实施方式中使用的聚苯乙烯系树脂是指苯乙烯和苯乙烯衍生物的均聚物、以苯乙烯和苯乙烯衍生物为主要成分的共聚物。作为苯乙烯衍生物,没有特别限定,可以举出邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、二苯基乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯等。
作为均聚物的聚苯乙烯系树脂,可以举出例如聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚氯苯乙烯等。
作为共聚物的聚苯乙烯系树脂,没有特别限定,可以举出苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-N-烷基马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-N-烷基取代苯基马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸正烷基酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸正烷基酯共聚物、乙基乙烯基苯-二乙烯基苯共聚物、和ABS、丁二烯-丙烯腈-α-甲基苯共聚物等三元共聚物等、以及苯乙烯接枝聚乙烯、苯乙烯接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、(苯乙烯-丙烯酸)接枝聚乙烯、苯乙烯接枝聚酰胺等接枝共聚物等。
这些可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
相对于聚苯醚100质量份,阻燃性树脂组合物中的(A-2-1)聚苯乙烯系树脂的含量优选为10~100质量份,进一步优选为20~70质量份。
(A-2-2)聚酰胺系树脂
作为本实施方式中使用的聚酰胺系树脂,只要聚合物的重复单元(结构单元)中具有酰胺键[-NH-C(=O)-],即可使用任一种聚酰胺系树脂。
通常,聚酰胺通过内酰胺类的开环聚合、二胺与二羧酸的缩聚、氨基羧酸的缩聚等而得到,但并不限于这些。
作为二胺,大致区分可以举出脂肪族、脂环式以及芳香族二胺,作为具体例,可以举出1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,9-壬二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺、1,13-十三烷二胺、2-甲基-1,8-辛二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己二胺、2,4,4-三甲基-1,6-己二胺、5-甲基-1,9-壬二胺、1,3-双氨基甲基环己烷、1,4-双氨基甲基环己烷、间苯二胺、对苯二胺、间苯二甲胺、对苯二甲胺等。
作为二羧酸,大致区分可以举出脂肪族、脂环式以及芳香族二羧酸,作为具体例,可以举出己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、1,1,3-十三烷二酸、1,3-环己烷二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸、二聚酸等。
作为内酰胺类,具体而言,可以举出ε己内酰胺、庚内酰胺、ω十二内酰胺等。
作为氨基羧酸,具体而言,可以举出ε氨基己酸、7-氨基庚酸、8-氨基辛酸、9-氨基壬酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸、13-氨基十三烷酸等。
本发明中,这些二胺、二羧酸、内酰胺类、氨基羧酸可以以单独1种或以2种以上的混合物的形式进行缩聚,使用由此得到的共聚聚酰胺类的任一种。
另外,也可以将这些内酰胺类、二胺、二羧酸、ω氨基羧酸在聚合反应器内聚合至低分子量的低聚物的阶段,并利用挤出机等进行高分子量化,由此得到的物质也可以适宜地使用。
特别是,作为能够在本发明中有用地使用的聚酰胺,可以举出聚酰胺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6,MXD(间苯二甲胺)、聚酰胺6,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、聚酰胺9,T等,也可以使用将两种以上的聚酰胺利用挤出机等共聚化而得到的聚酰胺类。
优选的聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺6/6,6以及它们的混合物,最优选的聚酰胺为聚酰胺6,6单一物质、或者聚酰胺6,6与聚酰胺6的混合物。
在使用聚酰胺6,6与聚酰胺6的混合物作为聚酰胺时,关于优选的聚酰胺6,6的量,设所使用的全部的聚酰胺6,6与聚酰胺6的混合物的量为100质量%,则聚酰胺6,6的量优选为70~99质量%,更优选为85~5质量%。
关于本发明所使用的聚酰胺的优选粘数,以依照ISO307:1994利用96%硫酸所测定的粘数计,为100~130mL/g,更优选为110~128mL/g。通过使用粘数在上述范围内的聚酰胺,能够进一步提高树脂组合物的流动性与机械特性的平衡。
本发明中使用的聚酰胺也可以为粘数不同的两种以上聚酰胺的混合物。即便在使用两种以上聚酰胺的情况下,也优选该聚酰胺混合物的粘数在上述范围内。关于聚酰胺混合物在上述粘数范围内,可以通过对以所期望的混合比例混合的聚酰胺混合物的粘数进行实际测定而容易地确定。
相对于(A-1)聚苯醚100质量份,树脂组合物中的(A-2-2)聚酰胺系树脂的含量优选为10~100质量份、进一步优选为20~70质量份。
(A-2-3)聚丙烯系树脂
作为本实施方式中使用的聚丙烯系树脂,可以举出:结晶性丙烯均聚物、结晶性丙烯-乙烯嵌段共聚物(其具有在聚合的第一工序中得到的结晶性丙烯均聚物部分和在聚合的第二工序以后通过将丙烯、乙烯和/或至少1种其它α-烯烃(例如1-丁烯、1-己烯等)共聚而得到的丙烯-乙烯无规共聚物部分)、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。
相对于聚苯醚100质量份,阻燃性树脂组合物中的(A-2-3)聚丙烯系树脂的含量优选为10~100质量份,进一步优选为20~70质量份。
(A-c)增容剂
本实施方式中使用的增容剂可以根据所使用的(A-2)其它热塑性树脂而适当决定。增容剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
在使用(A-2-2)聚酰胺系树脂作为(A-2)其它热塑性树脂的情况下,作为(A-c)增容剂,优选使用在国际公开第01/81473号中详细记载的分子结构内具有至少1个碳-碳双键或三键以及至少1个羧基、酸酐基、氨基、羟基、或者缩水甘油基的至少一种化合物。
这些之中,优选马来酸酐、马来酸、富马酸、柠檬酸以及这些的混合物,特别优选马来酸和/或其酸酐。特别是,通过选择马来酸和/或其酸酐作为增容剂,能够提高树脂组合物的焊接强度等附加性的特性。
关于阻燃性树脂组合物中上述化合物的含量,在选择马来酸和/或其酸酐作为增容剂的情况下,相对于聚苯醚100质量份,优选为0.03~0.3质量份、更优选为0.07~0.3质量份、进一步优选为0.1~0.3质量份。
在使用(A-2-3)聚丙烯系树脂作为(A-2)其它热塑性树脂的情况下,作为(A-c)增容剂,可以使用具有特定结构的氢化嵌段共聚物(A-c-3)。
氢化嵌段共聚物优选为将下述嵌段共聚物氢化而得到的聚合物,该嵌段共聚物含有以苯乙烯为主体的至少2个聚合物嵌段A、和以丁二烯的1,2-乙烯基键合量为70~90%的丁二烯为主体的至少1个聚合物嵌段B。
作为以丁二烯为主体的聚合物嵌段B,可以是其氢化前的丁二烯的1,2-乙烯基键合量为70~90%的单一的聚合物嵌段。
另外,作为以丁二烯为主体的聚合物嵌段B,也可以为兼具至少1个聚合物嵌段B1和至少1个聚合物嵌段B2的以丁二烯为主体的组合的聚合物嵌段,该至少1个聚合物嵌段B1以其氢化前的1,2-乙烯基键合量为70~90%的丁二烯为主体,该至少1个聚合物嵌段B2以其氢化前的1,2-乙烯基键合量为30%以上且小于70%的丁二烯为主体。具备这种嵌段结构的嵌段共聚物例如由“A-B2-B1-A”表示,可以通过基于经调整的各单体单元的进料顺序控制1,2-乙烯基键合量的公知的聚合方法得到。该氢化前的丁二烯的键合形态可以由红外分光光度计、NMR等获知。
相对于聚苯醚和(A-2-3)聚丙烯系树脂的合计100质量份,树脂组合物中的(A-c-3)氢化嵌段共聚物的含量优选为1~100质量份,更优选为1~40质量份,进一步优选为2~20质量份,特别更优选为2~10质量份。
((B)缩合磷酸酯系阻燃剂)
从阻燃性提高的方面考虑,本实施方式的阻燃性树脂组合物优选包含(B)缩合磷酸酯系阻燃剂。作为(B)缩合磷酸酯系阻燃剂,只要是通常用作阻燃剂的缩合磷酸酯,就可以任意使用。
缩合磷酸酯系阻燃剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为(B)缩合磷酸酯系阻燃剂,可以举出但不限定于例如双酚A·双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双[二(2,6-二甲基苯基)磷酸酯]、2,2-双{4-[双(苯氧基)磷酰基氧基]苯基}丙烷、2,2-双{4-[双(甲基苯氧基)磷酰基氧基]苯基}丙烷等。其中,从与聚苯醚的相容性的方面出发,特别优选芳香族缩合磷酸酯。
(B)缩合磷酸酯系阻燃剂通常有市售,可以举出但不限定于例如大八化学工业株式会社的CR741、CR733S、PX200、PX202、株式会社ADEKA的FP600、FP700、FP800等。
(B)缩合磷酸酯系阻燃剂优选为下述通式(8)或下述通式(9)所表示的缩合磷酸酯系化合物。
【化17】
【化18】
(通式(8)和(9)中,Q1、Q2、Q3和Q4各自独立地表示碳原子数为1~6的烷基。R1和R2表示甲基。R3和R4各自独立地表示氢原子或甲基。n为1以上的整数,n1和n2各自独立地表示0~2的整数。m1、m2、m3和m4各自独立地表示0~3的整数。)
阻燃性树脂组合物中的(B)缩合磷酸酯系阻燃剂的含量根据所需要的阻燃性水平而不同,相对于(A)热塑性树脂100质量份,优选为1~35质量份,更优选为5~30质量份。若为该范围,则阻燃性、耐热性、耐冲击性的平衡优异。
另外,相对于聚苯醚100质量份,阻燃性树脂组合物中的(B)缩合磷酸酯系阻燃剂的含量优选为0.1~40质量份,更优选为1.0~20质量份。
((C)缩合磷酸金属盐)
作为(C)缩合磷酸金属盐,可以举出例如多磷酸、偏磷酸、超磷酸等的金属盐。缩合磷酸金属盐可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为(C)缩合磷酸金属盐中的金属种,可以使用任一种,但优选为碱金属、碱土金属,更优选为锂、铍、钠、镁、钾、钙,进一步优选为钠、镁、钾。这些金属种的缩合磷酸盐与芳香族化合物的相互作用大,金属补充效应高,而且还具有使通过聚苯醚的氧化而生成的醛稳定化的作用,因此,树脂、阻燃剂的耐热老化性提高效果大。另外,上述缩合磷酸金属盐具有抑制缩合磷酸酯系阻燃剂的水解的作用,能够抑制成型时或热老化时的阻燃剂分解物的渗出。
缩合磷酸金属盐的聚合度没有特别限定,在聚合度2~50的范围内可以为单独一种,也可以混合存在多种聚合度的结构。另外,偏磷酸结构与多磷酸结构可以混合存在。此外,该缩合磷酸金属盐可以在0~10%的范围含有单体的磷酸金属盐。
作为缩合磷酸金属盐的含量,相对于聚苯醚100质量份,优选为0.1~5.0质量份。在使用改性聚苯醚的情况下,优选为0.1~3.0质量份。在使用未改性的聚苯醚的情况下,优选为0.3~3.0质量份。通过以该范围使用,能够兼顾机械特性和耐热老化性。
((D)抗氧化剂)
关于可在本实施方式的阻燃性树脂组合物中使用的(D)抗氧化剂,作为自由基链抑制剂发挥作用的初级抗氧化剂、和具有分解过氧化物的效果的二级抗氧化剂均可使用。即,通过使用抗氧化剂,在聚苯醚长时间暴露于高温时,能够捕捉可能在末端甲基、侧链甲基等生成的自由基(初级抗氧化剂),或者能够分解因该自由基而在末端甲基、侧链甲基等生成的过氧化物(二级抗氧化剂),因此,能够防止聚苯醚的氧化交联。
抗氧化剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为初级抗氧化剂,主要可以使用受阻酚系抗氧化剂。
作为受阻酚系抗氧化剂的具体例,可以举出2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、正十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,6-二叔丁基-4-(4,6-双(辛硫基)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)苯酚、2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯、4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、烷基化双酚、四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、3,9-双[2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)-丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧基螺环[5,5]十一烷等。
作为二级抗氧化剂,主要可以使用磷系抗氧化剂和硫系抗氧化剂。
作为磷系抗氧化剂的具体例,可以举出亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三苯酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、3,9-双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷等。
作为硫系抗氧化剂的具体例,可以举出二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基-3,3’-硫代二丙酸酯、二硬脂基-3,3’-硫代二丙酸酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、双十三烷基-3,3’-硫代二丙酸酯、2-巯基苯并咪唑、2,6-二叔丁基-4-(4,6-双(辛硫基)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)苯酚等。
另外,作为其它抗氧化剂,也可以与上述抗氧化剂一并使用氧化锌、氧化镁、硫化锌等金属氧化物或硫化物。
这些之中,为了提高聚苯醚树脂的长期特性,二级抗氧化剂是有效的,其中优选磷系抗氧化剂。
相对于(A)热塑性树脂100质量份,本实施方式的阻燃性树脂组合物中的(D)抗氧化剂的含量优选为0.1~4.0质量份,更优选为0.1~3.0质量份,进一步优选为0.1~1.5质量份。
另外,相对于聚苯醚100质量份,(D)抗氧化剂的含量优选为0.1~5.0质量份,更优选为1.0~4.0质量份。
若(D)抗氧化剂的含量在上述范围,则能够使初期的阻燃性和长期热老化后的阻燃性更加优异,另外能够得到机械强度更优异的阻燃性树脂组合物。
((E)其它材料)
作为本实施方式中根据需要添加的(E)其它材料,没有特别限定,可以举出无机填充材料(滑石;高岭土;硬硅钙石;硅灰石;氧化钛;钛酸钾;碳纤维;玻璃纤维等);用于提高无机填充材料与树脂的亲和性的公知的硅烷偶联剂;增塑剂(低分子量聚烯烃、聚乙二醇、脂肪酸酯类等);炭黑等着色剂;碳纤维、导电性炭黑、碳原纤维等导电性赋予剂;抗静电剂;各种过氧化物;紫外线吸收剂;光稳定剂等、硬脂酸钙、褐煤酸钙等防粘剂。
本发明中也包括阻燃性树脂组合物,其含有包含聚苯醚的(A)热塑性树脂。该情况下,优选含有包含聚苯醚的(A)热塑性树脂、(B)缩合磷酸酯系阻燃剂以及(C)缩合磷酸金属盐的阻燃性树脂组合物。
通过含有(A)成分、(B)成分和(C)成分,能够兼顾阻燃性和耐热老化性。
(A)成分、(B)成分、(C)成分以及作为任选成分的(D)成分、(E)成分等如上所述。
[阻燃性树脂组合物的制造方法]
本实施方式的阻燃性树脂组合物可以通过适当调节熔融混炼的条件,对上述(A)成分、进而任选的上述(B)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分进行熔融混炼而制造。
本实施方式的PPE系树脂组合物的制造方法中,可以使用各种熔融混炼机或混炼挤出机等。作为熔融混炼机或混炼挤出机,可以使用公知的混炼机,可以举出例如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等多螺杆挤出机等挤出机;辊、捏合机、布拉本德塑性形变记录仪、班伯里混炼机等加热熔融混炼机;等等。其中,优选双螺杆挤出机。
关于用于制造上述树脂组合物的上述(A)和任选成分的熔融混炼的条件,从大量且稳定地获得能够充分发挥出本实施方式的所期望的效果的树脂组合物的方面考虑,优选使用螺杆直径为25~90mm的双螺杆挤出机。
挤出树脂温度优选为240~360℃,更优选为270~350℃,进一步优选为300~340℃。关于挤出树脂温度,从充分的反应性和挤出性的方面出发,优选为240℃以上,从保持充分的机械物性和挤出性的方面出发,优选为360℃以下。
作为熔融混炼时的树脂组合物的停留时间,为了确保充分的反应时间,优选为30秒以上120秒以下,进一步优选为35秒以上80秒以下。通过使停留时间在上述范围内,能够得到耐热老化效果而不使树脂进一步劣化。另外,在使用改性聚苯醚的情况下,容易得到聚苯醚与改性物的反应率充分的改性聚苯醚。
需要说明的是,关于停留时间,可以将从挤出机的第一原料供给口添加0.5g黑色母料的瞬间作为测定开始,计测至经着色的线料从挤出机的模头出来的瞬间为止的时间,由此求出停留时间。
挤出机的L/D优选为40~70的范围,另外,关于螺杆构成,优选在原料供给口的下游具有至少3处以上的混炼区,混炼区的合计L/D为10~20。通过使挤出机的L/D和混炼区的合计L/D在该范围内,可得到耐热老化效果而不使树脂进一步劣化。另外,在使用改性聚苯醚的情况下,容易得到聚苯醚与反应性化合物充分反应的改性聚苯醚。
本实施方式的阻燃性树脂组合物的制造方法中,使用具有第一原料供给口、第二原料供给口、液体添加口的挤出机。在使用改性聚苯醚的情况下,为了提高反应性化合物与聚苯醚的反应性,优选将两物质事先共混后从同一加料器投入。其中,从得到更优异的耐热老化性的方面考虑,优选从第一原料供给口投入(A)成分和反应性化合物。另外,从树脂的混炼性与抑制劣化的方面出发,(A-2-2)聚酰胺树脂、(A-3-3)聚丙烯树脂优选从第二原料供给口投入,液态的阻燃剂优选从液体添加口投入。
从原料的混炼稳定性、反应性的方面出发,挤出机的螺杆转速优选为150~600rpm、更优选为250~450rpm。
在利用双螺杆挤出机(特别是大型(螺杆直径为40~90mm)的双螺杆挤出机)制造本实施方式中所用的树脂组合物时,应注意的是,由于挤出时出现的可由聚苯醚产生的凝胶或碳化物混入挤出树脂粒料中,从而有可能会导致成型品的表面外观或亮度感降低。因此,优选从最上游(顶部加料口)的原料投入口投入聚苯醚,将最上游投入口处的喷射器内部的氧浓度预先设定为15容量%以下,更优选为8容量%以下,进一步优选为1容量%以下。
氧浓度可以如下调整:对原料储藏加料斗内充分地进行氮气置换,按照从原料储藏加料斗至挤出机原料投入口为止的原料输送管中没有空气进出的方式进行密闭,之后进行氮加料量的调节、排气口开度的调节等,由此来调整氧浓度。
[物性]
对于本实施方式的阻燃性树脂组合物的物性进行记载。
(氯仿不溶组分的变化率)
本实施方式的阻燃性树脂组合物中,从长期热老化(例如150℃、1000小时)后的表面平滑性、外观、阻燃性、电气特性优异的方面考虑,由阻燃性树脂组合物形成的长12.6cm、宽1.3cm、厚1.6mm的成型品的在大气气氛下于150℃的条件下静置1000小时的老化处理前后的氯仿不溶组分的变化率优选为15质量%以下,更优选为14质量%以下,进一步优选为12质量%以下,另外优选为1质量%以上,进一步优选为5质量%以上。
需要说明的是,“氯仿不溶组分的变化率”是指利用下述方法计算出的值。
制作长12.6cm、宽1.3cm、厚1.6mm的成型品。其后,1)从老化前的该成型品的下端切割出1cm×1cm×1.6mm,冷冻粉碎后过筛,由此采集通过网孔500μm但不通过网孔355μm的颗粒。量取200mg该颗粒,在40mL氯仿中进行6小时超声波振动,通过抽滤将可溶组分与不溶组分分离。将所得到的残渣(不溶组分)在100℃真空干燥2小时后,测定干燥残渣的质量。将该值作为“初期的残渣量”。另外,2)对于进行了在150℃静置1000小时的老化处理后的成型品,也按照与1)的方法相同的方法,进行了从切割至干燥为止的操作后测定残渣的质量。将该值作为“老化后的残渣量”。并且,根据下述数学式(X),由1)、2)中得到的值来计算氯仿不溶组分的变化率(质量%)。
[氯仿不溶组分的变化率](质量%)=[老化后的残渣量(mg)-初期的残渣量(mg)]/[200-初期的残渣量(mg)]×100···(X)
(平均燃烧时间)
关于本实施方式的阻燃性树脂组合物,从长期热老化(例如150℃、1000小时)后的表面平滑性、外观、阻燃性、电气特性优异的方面考虑,在大气气氛下于150℃的条件下静置1000小时的老化处理前后的平均燃烧时间优选为10秒以下,更优选为8秒以下,进一步优选为5秒以下。
需要说明的是,平均燃烧时间可以利用后述实施例中记载的方法来测定。
关于本实施方式的阻燃性树脂组合物,从耐冲击性的方面出发,却贝冲击强度优选为3.0~25kJ/m2、更优选为5.0~20kJ/m2。
需要说明的是,却贝冲击强度可以利用后述实施例中记载的方法来测定。
关于本实施方式的阻燃性树脂组合物,从机械强度的方面出发,拉伸强度优选为40~90MPa、更优选为50~80MPa。
需要说明的是,拉伸强度可以利用后述实施例中记载的方法来测定。
(成型品)
本实施方式的成型品由上述本实施方式的阻燃性树脂组合物构成。
作为阻燃性树脂组合物的成型方法,没有特别限定,可以适宜地举出例如注射成型、挤出成型、真空成型和气压成型,特别是从成型外观和亮度感的方面出发,更优选使用注射成型。
关于上述阻燃性树脂组合物成型时的成型温度,优选在机筒设定最高温度为250~350℃的范围内进行成型,更优选的范围为270~340℃,进一步优选为280~330℃。关于成型温度,从充分的成型加工性的方面出发,优选为250℃以上,从抑制树脂的热劣化的方面出发,优选为350℃以下。
关于上述阻燃性树脂组合物成型时的模具温度,优选在40~170℃的范围内进行成型,更优选为80~150℃,进一步优选为80~130℃的范围内。关于模具温度,从保持充分的成型品外观的方面出发,优选为40℃以上,从成型稳定性的方面出发,优选为170℃以下。
作为本实施方式中的优选的成型品,由于具有卓越的长期热老化特性,因而能够用于汽车、家电、办公设备、工业制造品等各种用途中,特别优选要求优异的长期热老化性的汽车部件。
实施例
下面,通过实施例和比较例来更具体地说明本实施方式,但本实施方式不仅限定于这些实施例。
首先,下面对实施例和比较例中使用的树脂组合物的原料进行说明。
<(A-1)聚苯醚(PPE)>
(A-1-1)PPE-1
前体(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)
以0.5L/分钟的流量向40升的带夹套聚合槽中吹入氮气,该聚合槽在聚合槽底部具备用于导入含氧气体的喷头、搅拌涡轮桨和挡板,在聚合槽上部的排气管线具备回流冷凝器,同时,加入4.57g的氧化铜、24.18g的47质量%溴化氢水溶液、11.00g的二叔丁基乙二胺、62.72g的二正丁胺、149.92g的丁基二甲胺、20.65kg的甲苯以及3.12kg的2,6-二甲基苯酚,搅拌至形成均匀溶液、并且聚合槽的内温达到25℃为止。接着,以32.8NL/分钟的速度由喷头开始向聚合槽导入干燥空气,引发聚合。通入干燥空气140分钟,得到聚合混合物。需要说明的是,聚合中以内温为40℃的方式进行控制。停止干燥空气的通入,向聚合混合物中添加乙二胺四乙酸四钠盐(同仁化学研究所制造的试剂)的2.5质量%水溶液10kg。将聚合混合物于70℃搅拌150分钟,之后静置20分钟,通过液液分离将有机相和水相分离。
使所得到的有机相连续地与甲醇接触,一边搅拌一边固态化,得到聚苯醚浆料溶液。对于该浆料溶液,利用Komatsu Zenoah株式会社制造的粉碎机(Disintegrator,商品名)并使用1mm格子狭缝进行湿式粉碎,一边将粉碎后的浆料溶液连续地供给至单室转鼓型真空过滤器(Young filter)一边进行固液分离,在单室转鼓型真空过滤器上用相对于干燥后的聚苯醚重量为3倍量的甲醇进行冲洗,之后将聚苯醚颗粒干燥。关于湿式粉碎后的浆料溶液中的聚苯醚颗粒,大于1700μm的颗粒为0质量%,重量平均粒径为220μm。
关于利用上述制造方法得到的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)(PPE-1),比浓粘度为0.38dL/g,数均分子量为15300,每100个构成聚苯醚的单体单元的末端OH基为0.72个,每100个构成聚苯醚的单体单元中N,N-二丁基氨基甲基的数量为0.43个。
需要说明的是,比浓粘度利用0.5g/dL氯仿溶液在30℃用乌氏粘度管进行测定。
<反应性化合物>
·9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(HCA)(株式会社三光制造)
·膦酸二辛酯(城北化学制造)
<改性PPE中的结构单元>【化19】
【化20】
【化21】
【化22】
【化23】
【化24】
<(A-2)其它热塑性树脂>
(A-2-1)HIPS
CT60、Petrochemicals公司制造
(A-2-2)聚酰胺6,6(PA66)
Vydyne 48BX、Solutia lnc.(美国)制造
(A-2-3)聚丙烯(PP)
NOVATEC PP SA08聚丙烯、日本聚丙烯公司制造
(A-2-4)SEBS
TAIPOL6151、TSRC公司制造
<(A-c)增容剂>
(A-c-1)马来酸酐
(MAH)、三菱化学公司制造
(A-c-2)氢化嵌段共聚物(SEBS)
根据下述方法合成的聚合物。
利用公知的方法,使聚合物嵌段A由聚苯乙烯构成,使聚合物嵌段B由聚丁二烯构成,合成了具有B-A-B-A型嵌段结构的嵌段共聚物。利用公知的方法,对所合成的嵌段共聚物进行了氢化。未进行聚合物的改性。以下示出所得到的未改性氢化嵌段共聚物的物性。
氢化前的嵌段共聚物中的聚苯乙烯的含量:44%、氢化前的嵌段共聚物的数均分子量(Mn):95,000、聚苯乙烯嵌段的数均分子量(Mn):41,800、聚丁二烯嵌段的数均分子量(Mn):53,200、氢化前的嵌段共聚物的分子量分布(Mw/Mn):1.06、氢化前的聚丁二烯嵌段中的全部乙烯基键合量(1,2-乙烯基键合量):75%、对于构成聚丁二烯嵌段的聚丁二烯部分的氢化率:99.9%。
<(B)缩合磷酸酯系阻燃剂>
(B-1)双酚A·双(二苯基磷酸酯)(商品名:CR-741(注册商标)、大八化学工业制造)
(B-2)间苯二酚双[二(2,6-二甲基苯基)磷酸酯](商品名:PX-202(注册商标)、大八化学工业制造)
<(C)缩合磷酸盐>
(C-1)六偏磷酸钠(太洋化学工业制造)
(C-2)偏磷酸镁(太平化学产业制造)
(C-3)偏磷酸钾(太平化学产业制造)
(C-4)三聚磷酸钠(太洋化学工业制造)
(C-X)多磷酸铵(商品名TERRAJU、Chisso株式会社制造)
<(D)抗氧化剂>
(D-1)磷系抗氧化剂-1
化学名:3,9-双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷(商品名:ADKSTAB PEP-36(注册商标)、ADEKA公司制造)
[实施例1~17、比较例1~10]
在实施例、比较例中,以表1所示的组成从双螺杆挤出机(Coperion公司制造ZSK-40MC)的第1原料供给口、第2原料供给口、液体添加位置添加各成分,以机筒温度320℃、以及表1所示的挤出条件得到树脂组合物的粒料。关于挤出机的转速,以达到目标停留时间的方式任意设定。利用下述方法观察了由实施例1~17的树脂组合物制作的成型品的形态学,结果含有(A-1)的成分形成了连续相。将树脂组合物的评价结果示于表1。
[氯仿不溶组分的变化率]
由所得到的树脂组合物制作出长12.6cm、宽1.3cm、厚1.6mm的成型品。其后,1)从老化前的该成型品的下端切割出1cm×1cm×1.6mm,冷冻粉碎后过筛,由此采集通过网孔500μm但不通过网孔355μm的颗粒。量取200mg该颗粒,在40mL氯仿中进行6小时超声波振动,通过抽滤将可溶组分与不溶组分分离。将所得到的残渣(不溶组分)在100℃真空干燥2小时后,测定干燥残渣的质量。将该值作为“初期的残渣量”。另外,2)对于进行了在150℃静置1000小时的老化处理后的成型品,也按照与1)的方法相同的方法,进行了从切割至干燥为止的操作后测定残渣的质量。将该值作为“老化后的残渣量”。并且,根据下述数学式(I),由1)、2)中得到的值计算氯仿不溶组分的变化率(质量%)。
[氯仿不溶组分的变化率](质量%)=[老化后的残渣量(mg)-初期的残渣量(mg)]/[200-初期的残渣量(mg)]×100···(I)
[形态学]
利用超微切片机,由与上述[氯仿不溶组分的变化率]同样制作的成型品制作厚度为数十nm~100nm的超薄切片。其后,根据所使用的热塑性树脂、增容剂,利用例如四氧化钌、磷钨酸等公知的染色剂进行染色。其后,使用TEM(商品名“HT7700”、Hitachi High-Technologies公司制造)观察染色后的超薄切片,得到倍率10,000倍的图像。观察所得到的图像,判定含有(A-1)成分的成分是否形成连续相。
[PPE的末端OH基浓度]
使各挤出样品溶解于氯仿中。并且,向分液漏斗中分别加入该溶液和与该溶液相同量的纯净水,进行3次分液操作,由此将亲水性物质除到水相。对于所得到的有机相,利用甲醇进行再沉淀后,利用甲醇清洗沉淀物,由此除去抗氧化剂。接着,利用丙酮充分清洗沉淀物,将未反应的低分子化合物除去。过滤后使滤物干燥,一点一点地加入50℃的二氯甲烷,同时使其完全溶解。将该溶液在3℃的气氛下静置一晩,由此仅使PPE成分再结晶化。将该结晶用3℃的二氯甲烷进行清洗,同时过滤,分离PPE成分。
对于如上分离的PPE成分,利用13C-NMR的质子反门控去耦法(定量测定)进行测定,计算末端OH基所结合的1位碳(146.1ppm)相对于侧链中1位碳(145.4ppm、151.4ppm)的光谱比例,由此计算出末端OH基浓度(每100个构成PPE的单体单元的末端OH基数)(个)。
[阻燃性]
使用实施例和比较例中得到的树脂组合物的粒料,供给至设定为240℃~320℃的同轴螺杆式注射成型机,在模具温度为90℃的条件下,注射成型出UL-94垂直燃烧试验测定用试验片(厚度1.6mm)。使用如此成型的5根试验片,基于UL-94垂直燃烧试验评价了阻燃性。将接触火焰10秒后从离开火焰到火焰消失的燃烧时间设为t1(秒),将再次接触火焰10秒后从离开火焰到火焰消失的燃烧时间设为t2(秒),对于5根试验片,分别将t1和t2进行合计,求出10次的平均燃烧时间(秒)。
对于利用与上述阻燃性试验相同的方法得到的UL-94垂直燃烧试验测定用试验片(厚度1.6mm),利用夹子悬挂于150℃的吉尔老化恒温箱中,为了使其均匀加热,旋转下进行1000小时热老化。此时吉尔老化恒温箱的风闸开度设定为50%。将热老化后的试验片取出,基于UL-94垂直燃烧试验评价阻燃性,测定t1和t2。并且,将t1和t2进行合计,求出10次的平均燃烧时间(秒)。
[缺口却贝冲击强度]
将各实施例和比较例的树脂组合物粒料供给至设定为240℃~320℃的同轴螺杆式注射成型机中,在模具温度为40℃~120℃的条件下,成型出JIS K7139 A型的多用途试验片。由该多用途试验片切割出试验片,依照ISO 179在23℃的温度条件下评价却贝冲击强度(kJ/m2)。
[拉伸强度]
将实施例和比较例中得到的树脂组合物的粒料供给至设定为240℃~320℃的同轴螺杆式注射成型机中,在模具温度为40℃~120℃的条件下,依照ISO 3167成型出多用途试验片(A型)的成型片。使用所得到的多用途试验片(A型),依照ISO 527以50mm/分钟的拉伸速度进行拉伸试验,测定拉伸强度(MPa)。
[老化后的表面平滑性]
由所得到的树脂组合物制作长10cm、宽4.8cm、厚4.0mm的平板成型品,对在老化前以及于150℃老化处理500小时后的长宽方向的中心1cm见方内的5处视野(一处的视野为0.15mm×0.15mm)所观察到的各凹陷的深度Ra进行测定,计算出全部的深度Ra的平均值(平均深度)。
并且,若[老化后的平均深度]/[老化前的平均深度]的值为0.9~1.1的范围,则判断为“○”(良好),若该值在上述范围外,则判断为“×”(不良)。
[电气特性]
由所得到的树脂组合物制作长10cm、宽4.8cm、厚4.0mm的平板成型品,利用JISC2134法对在150℃老化处理500小时后的500V下的CTI进行测定,若合格则判断为“○”,若不合格则判断为“×”。
[反应性化合物对聚苯醚的加成量]
(对甲基的加成量)
关于对末端甲基以及侧链甲基的加成量的合计,将在1H-NMR的2.8~3.6ppm出现的加成了反应性化合物的亚甲基的峰的积分值除以来自聚苯醚的芳香环的6.0~7.0ppm的峰的积分值,由此得到加成量的合计,求出每100个构成聚苯醚的单体单元的、对末端甲基和侧链甲基的加成量(个)。
另外,关于对侧链甲基的加成量相对于对末端甲基的加成量的比例,利用31P-NMR,将侧链甲基加成物来源的30~36ppm的峰的积分值除以主链甲基加成物来源的36~45ppm的峰的积分值,由此求出上述比例。
以下示出1H-NMR和31P-NMR的测定条件。
1H-NMR的测定条件
装置:JEOL-ECA500
观测核:1H
观测频率:500.16MHz
测定法:Single-Plus
脉冲宽度:7μsec
等待时间:5秒
积分次数:512次
溶剂:CDCl3
试样浓度:5w%
化学位移基准:TMS 0.00ppm
31P-NMR的测定条件
装置:JEOL RESONANCE ECS400
观测核:31P
观测频率:161.8MHz
脉冲宽度:45°
等待时间:5秒
积分次数:10,000次
溶剂:CDCl3
试样浓度:20w/v%
化学位移基准:85%磷酸水溶液(外部基准)0ppm
(对末端OH基的加成量)
可以利用13C-NMR,使用146.4ppm(与反应性化合物加成至OH基所形成的醚键的氧原子相邻的碳)的峰的积分值[A]、145.4ppm(与OH基相邻的碳)的积分值[B],由下述数学式(VI)求出。
每100个构成聚苯醚的单体单元的反应性化合物对末端OH基的加成数(个)=(每100个构成前体聚苯醚的单体单元的末端OH的数量)×{[A]/([A]+[B])}···(VI)
以下示出13C-NMR的测定条件。
13C-NMR的测定条件
装置:Bruker Biospin Avance 600
观测核:13C
观测频率:150.9MHz
测定法:反门控去耦法
脉冲宽度:30°
等待时间:10秒
积分次数:2,000次
溶剂:CDCl3
试样浓度:20w/v%
化学位移基准:TMS 0ppm
工业实用性
根据本发明,能够实现一种在维持聚苯醚的机械、电气特性的同时还兼具优异的阻燃性和长期阻燃性的聚苯醚系阻燃性树脂组合物,可以提供能够应用于要求高耐热老化性的电气电子部件及汽车用部件等中的热塑性树脂成型品。
Claims (10)
1.一种阻燃性树脂组合物,其为包含聚苯醚的阻燃性树脂组合物,
其中,
由所述阻燃性树脂组合物形成的长12.6cm、宽1.3cm、厚1.6mm的成型品的在大气气氛下于150℃的条件下静置1000小时的老化处理前后的UL94燃烧试验的平均燃烧时间为10秒以内,
所述成型品在所述老化处理前后的氯仿不溶组分的变化率为15质量%以下,
所述阻燃性树脂组合物包含(C)缩合磷酸金属盐。
2.如权利要求1所述的阻燃性树脂组合物,其中,相对于100质量份的所述聚苯醚,含有0.1~5.0质量份的(C)缩合磷酸金属盐。
4.如权利要求3所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚苯醚包含所述式(1)和/或(2)所表示的结构单元且包含所述式(3)所表示的结构单元。
6.如权利要求3所述的阻燃性树脂组合物,其中,在每100个构成所述聚苯醚的单体单元中,所述聚苯醚具有0.01~10个选自由所述式(1)、(2)和(3)组成的组中的任一种结构单元,
所述式(1)所表示的结构单元相对于所述式(2)所表示的结构单元的摩尔比例为0~30摩尔%。
7.如权利要求1或2所述的阻燃性树脂组合物,其中,该阻燃性树脂组合物进一步包含(B)缩合磷酸酯系阻燃剂。
8.如权利要求7所述的阻燃性树脂组合物,其中,相对于100质量份的所述聚苯醚,含有0.1~40质量份的(B)缩合磷酸酯系阻燃剂。
9.如权利要求1或2所述的阻燃性树脂组合物,其中,该阻燃性树脂组合物进一步包含(D)抗氧化剂,
相对于所述聚苯醚100质量份,(D)抗氧化剂的含量为0.1~5.0质量份。
10.如权利要求1或2所述的阻燃性树脂组合物,其中,所述聚苯醚的数均分子量为10,000以上。
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