DE19949180A1 - Polyphenylenetherharzmasse - Google Patents
PolyphenylenetherharzmasseInfo
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Abstract
Es wird eine Polyphenylenetherharzmasse bereitgestellt, umfassend: DOLLAR A (i) ein Polyphenylenetherharz; DOLLAR A (ii) einen Phosphorsäureester; und DOLLAR A (iii) eine dispergierte Substanz mit einem Seitenverhältnis von mindestens etwa 2, wobei die Masse verbesserte Wärmebeständigkeit und Flammbeständigkeit ohne Verwendung eines halogenhaltigen Flammverzögerungsmittels oder eines halogenhaltigen Antitropfmittels als wesentlichen oder obligatorischen Bestandteil aufweist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polyphenylenetherharzmasse. Insbeson
dere betrifft die vorliegende Erfindung eine Polyphenylenetherharzmasse mit ver
besserter Wärmebeständigkeit und Flammbeständigkeit. Die erfindungsgemäße Poly
phenylenetherharzmasse eignet sich insbesondere als flammbeständige Isolierfolie für
elektrische und elektronische Teile ohne Verwendung eines halogenhaltigen Flammver
zögerungsmittels oder eines halogenhaltigen Antitropfmittels als wesentlichen Bestand
teil.
Eine flammbeständige Isolierfolie weist eine Dicke von etwa 0,1 bis 0,5 mm auf,
und es ist erforderlich, daß sie ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, sowie ausge
zeichnete Flammbeständigkeit und Isolationseigenschaften aufweist. Als solche flammbe
ständige Isolierfolie wurde eine aus Polyvinylchlorid hergestellte Folie weit verbreitet
verwendet. Jedoch wird wegen des Umweltproblems durch den Einfluß von im Harz
enthaltenen Halogen in zunehmendem Maß eine flammbeständige Isolierfolie verlangt,
die kein Halogen enthält. Zusätzlich zeigt eine dünne Folie, wie eine flammbeständige
Isolierfolie, beim Verbrennen leicht das unerwünschtes Phänomen, daß ein entzündetes.
Teil der Folie abtropft, ein Phänomen, das nachstehend als "Abtropfphänomen"
bezeichnet wird. Diesbezüglich zeigt eine halogenfreie Folie das Abtropfphänomen
leichter als eine halogenhaltige Folie.
Als Verfahren zum Verbessern des Abtropfphänomens eines Polyphenylenether
harzes offenbaren zum Beispiel US-A-4,107,232, 4,332,714 und 4,355,126 die Ver
wendung von Polyfluorethylen. Alle vorstehend angegebenen Dokumente sind hier
vollständig durch Bezugnahme eingeschlossen.
Jedoch blieb ein Umweltproblem, da Polyfluorethylen, wie ein Polyvinylchlorid
harz, ebenfalls Halogen (Fluor) enthält.
Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Polyphenylen
etherharzmasse bereitzustellen, die verbesserte Wärmebeständigkeit und Flamm
beständigkeit aufweist, wobei die Masse weder ein halogenhaltiges Flammverzögerungs
mittel noch ein halogenhaltiges Antitropfmittel als wesentlichen oder obligatorischen
Bestandteil umfaßt.
Diese Aufgabe wird durch eine Harzmasse gelöst, die ein Polyphenylenetherharz,
einen Phosphorsäureester und dispergierte Substanzen mit bestimmter Größe umfaßt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Polyphenylenetherharzmasse bereit, umfas
send:
- a) ein Polyphenylenetherharz;
- b) einen Phosphorsäureester; und
- c) eine dispergierte Substanz mit einem Seitenverhältnis von mindestens etwa 2.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine flammbeständige Isolierfolie bereit; ,
die die vorstehend erwähnte Polyphenylenetherharzmasse umfaßt.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff "Polyphenylenetherharz"
bedeutet ein Homopolymerharz oder ein Copolymerharz, erhalten durch Oxidationspo
lymerisation mindestens einer Phenolverbindung der folgenden Formel (I) mit Sauerstoff
oder einem sauerstoffhaltigen Gas mit Hilfe eines oxidativen Kupplungskatalysators
in der R1, R2, R3, R4 und R5 unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Halogen
atom, ein Kohlenwasserstoffrest oder ein substituierter Kohlenwasserstoffrest sind, mit
der Maßgabe, daß mindestens einer von ihnen immer ein Wasserstoffatom ist.
Beispiele von R1, R2, R3, R4 und R5 in der Formel (I) sind ein Wasserstoff-,
Chlor-, Brom-, Fluor-, Jodatom, eine Methyl-, Ethyl-, n- oder Isopropyl-, pri-, sec-
oder tert-Butyl-, Chlorethyl-, Hydroxyethyl-, Phenylethyl-, Benzyl-, Hydroxymethyl-,
Carboxyethyl-, Methoxycarbonylethyl-, Cyanoethyl-, Phenyl-, Chlorphenyl-, Methyl
phenyl-, Dimethylphenyl-, Ethylphenyl- und Allylgruppe.
Beispiele der Phenolverbindung der Formel (I) sind Phenol, o-, m- oder p-Cre
sol, 2,6-, 2,5-, 2,4- oder 3,5-Dimethylphenol, 2-Methyl-6-phenylphenol, 2,6-Diphenyl
phenol, 2,6-Diethylphenol, 2-Methyl-6-ethylphenol, 2,3,5-, 2,3,6- oder 2,4,6-Trime
thylphenol, 3-Methyl-6-tert-butylphenol, Thymol und 2-Methyl-6-allylphenol. Unter
diesen Phenolverbindungen sind 2,6-Dimethylphenol, 2,6-Diphenylphenol, 3-Methyl-6-
tert-butylphenol und 2,3,6-Trimethylphenol bevorzugt.
Die Phenolverbindung der Formel (I) kann mit einer mehrwertigen aromatischen.
Verbindung, wie Bisphenol-A, Tetrabrombisphenol-A, Resorcin, Hydrochinon und
Novolakharzen, copolymerisiert werden, um ein Copolymer herzustellen. In der vor
liegenden Erfindung kann auch dieses Copolymer als erfindungsgemäßes Polyphenylen
etherharz verwendet werden.
Der für die oxidative (Co)polymerisation der Phenolverbindung verwendete oxi
dative Kupplungskatalysator ist nicht besonders beschränkt, und jeder Katalysator mit
Polymerisationsfähigkeit kann verwendet werden.
Als Verfahren zur oxidativen (Co)polymerisation der Phenolverbindung zur Her
stellung des Polyphenylenetherharzes können zum Beispiel die in US-A-3,306,874,
3,306,875 und 3,257,357, in JP-B-52-17880 und in JP-A-50-51197 und 1-304119 offen
barten Verfahren genannt werden. Jedes dieser Dokumente ist hier vollständig durch
Bezugnahme eingeschlossen.
Spezielle Beispiele des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyphenylen
etherharzes sind Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-diethyl-1,4-phenylen
ether), Poly(2-methyl-6-ethyl-1,4-phenylenether), Poly(2-methyl-6-propyl-1,4-phenylen
ether), Poly(2,6-dipropyl-1,4-phenylenether), Poly(2-ethyl-6-propyl-1,4-phenylenether),
Poly(2,6-dibutyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-dipropenyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-
dilauryl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-diphenyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-dimethoxy-
1,4-phenylenether), Poly(2,6-diethoxy-1,4-phenylenether), Poly(2-methoxy-6-ethoxy-
1,4-phenylenether), Poly(2-ethyl-6-stearyloxy-1,4-phenylenether), Poly(2-methyl-6-
phenyl-1,4-phenylenether), Poly(2-methyl-1,4-phenylenether), Poly(2-ethoxy-1,4-
phenylenether), Poly(3-methyl-6-tert-butyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-dibenzyl-1,4-
phenylenether) und Copolymere mit jeder Zusammensetzung, die eine Reihe der sich
wiederholenden Einheiten enthalten, die die vorstehend veranschaulichten Harze bilden.
Weiter wird auch ein Copolymer eines mehrfach substituierten Phenols, wie
2,3,6-Trimethylphenol und 2,3,5,6-Tetramethylphenol mit einem zweifach substituierten
Phenol, wie 2, 6-Dimethylphenol, vom erfindungsgemäßen Polyphenylenetherharz
umfaßt.
Unter den vorstehend veranschaulichten Polyphenylenetherharzen sind Poly(2,6-
dimethyl-1,4-phenylenether) und ein Copolymer von 2,6-Dimethylphenol mit 2,3,6-Tri
methylphenol bevorzugt.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyphenylenetherharz kann ein
Pfropfcopolymer, erhalten durch Pfropfen des vorstehend erwähnten (Co)polymers mit
einer Styrolverbindung, wie Styrol, α-Methylstyrol, p-Methylstyrol und Vinylstyrol,
sein, und ein solches Pfropfcopolymer kann auch als erfindungsgemäßes Polyphenylen
etherharz verwendet werden.
In bezug auf das in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyphenylenether
harz sind jene mit einer Grenzviskosität von etwa 0,3 bis 0,7 dl/g, vorzugsweise etwa
0,36 bis 0,65 dl/g, stärker bevorzugt etwa 0,40 bis 0,6 dl/g, gemessen in Chloroform
bei 30°C, bevorzugt. Wenn die Grenzviskosität zu niedrig ist, kann es schwierig sein,
kein Abtropfen (d. h. kein Tropfphänomen) zum Zeitpunkt des Verbrennens zu errei
chen, und wenn sie zu hoch ist, kann die erfindungsgemäße Polyphenylenetherharzmasse
in ihrer Formverarbeitbarkeit verschlechtert sein. Hier ist mit dem Begriff "kein Abtrop
fen" gemeint, daß von einer Probe im Verlauf des Verbrennens kein Tropfen beim
Flammbeständigkeitstest, das heißt, dem vertikalen Verbrennungstest UL 94, beobachtet
wird.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff "Phosphorsäureester"
bedeutet eine Verbindung der folgenden Formel (II)
in der R6, R7, R8 und R9 unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder ein organi
scher Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen sind, mit der Maßgabe, daß der Fall, daß alle
Reste R6, R7, R8 und R9 gleichzeitig Wasserstoffatome sind, ausgeschlossen ist, R10 ein
zweiwertiger organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, p 0 oder 1 ist, q eine
ganze Zahl von mindestens 1 ist und r eine ganze Zahl von mindestens 0 ist.
Beispiele des durch R6, R7, R8 und R9 wiedergegebenen organischen Rests sind
ein Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Cycloalkylrest mit 3 bis 20 Kohlen
stoffatomen, ein Arylrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen und ein Alkoxyrest mit 1 bis
20 Kohlenstoffatomen. Diese Reste können mit irgendeinem Substituenten substituiert
sein. Beispiele des Substituenten sind ein Alkyl-, Alkoxy-, Alkylthio-, Aryl-, Aryloxy-,
Arylthiorest und eine Hydroxylgruppe. Weiter können als Substituenten Reste aufgeführt
werden, die durch Kombinieren der vorstehend veranschaulichten Reste entstehen, wie
zum Beispiel ein Arylalkoxyalkylrest, sowie Reste, die durch Binden der vorstehend
veranschaulichten Reste über ein Atom, wie zum Beispiel ein Sauerstoff-, Schwefel-
oder Stickstoffatom, gebildet werden, wie zum Beispiel ein Arylsulfonylarylrest.
Spezielle Beispiele von R6, R7, R8 und R9 sind Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-,
Pentyl-, Octyl-, Dodecyl-, Ethylhexyl-, Trimethylhexyl-, Cyclopropyl-, Cyclopentyl-,
Cyclohexyl-, Phenyl-, Tolyl-, Xylyl-, Nonylphenyl-, Naphthyl- und Butoxyethylgrup
pen. Von diesen sind Phenyl-, Tolyl- und Xylylgruppen bevorzugt.
Als Rest R10 können ein von einem Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ab
geleiteter Alkylenrest; eine von einer substituierten oder unsubstituierten Phenylgruppe
abgeleitete Phenylengruppe; und eine von einem mehrkernigen Phenol abgeleiteter Rest,
wie Bisphenole, veranschaulicht werden. Von diesen sind die letzteren zwei Reste bevor
zugt. Als inbesondere bevorzugter Rest Rio können von Hydrochinon, Resorcin bzw.
Bisphenol-A abgeleitete zweiwertige Reste aufgeführt werden.
Spezielle Beispiele des Phosphorsäureesters sind Trimethylphosphat, Triethyl
phosphat, Tributylphosphat, Trioctylphosphat, Tributoxyethylphosphat, Phenylbisdode
cylphosphat, Phenylbisneopentylphosphat, Phenylbis(3,5,5-trimethylhexyl)phosphat,
Ethyldiphenylphosphat, Bis(2-ethylhexyl)(p-tolyl)phosphat, Tritolylphosphat, Bis(2-
ethylhexyl)phenylphosphat, Tri(nonylphenyl)phosphat, Triphenylphosphat, Dibutyl
phenylphosphat, p-Tolylbis(2,5,5-trimethylhexyl)phosphat, 2-Ethylhexyldiphenylphos
phat, Bisphenol-A-bisdiphenylphosphat, Bisphenol-A-bisdicresylphosphat, Bisphenol-A
bisdixylylphosphat, Hydrochinonbisdiphenylphosphat, Hydrochinonbisdicresylphosphat,
Hydrochinonbisdixylylphosphat, Resorcinbisdiphenylphosphat, Resorcinbisdicresylphos
phat und Resorcinbisdixylylphosphat.
Zwei oder mehrere Arten des Phosphorsäureesters können gleichzeitig verwendet
werden. In einem solchen Fall ist vom Gesichtspunkt der Ausgewogenheit zwischen den
Wärmebeständigkeits- und Flammbeständigkeitseigenschaften der erhaltenen Polypheny
lenetherharzmasse empfehlenswert, eine Kombination eines Phosphorsäureesters des
Nichtkondensationstyps mit 0 (Null) als r in der Formel (II) mit einem Phosphorsäure
ester des Kondensationstyps mit einer ganzen Zahl von mindestens 1 als r in der Formel
(II) zu verwenden. Als Phosphorsäureester des Nichtkondensationstyps (r = 0) sind Tri
tolylphosphat und Triphenylphosphat bevorzugt, und als Phosphorsäureester des Kon
densationstyps (r ≧ 1) Bisphenol-A-bisdiphenylphosphat, Bisphenol-A-bisdixylylphos
phat, Resorcinbisdiphenylphosphat und Resorcinbisdixylylphosphat bevorzugt.
Der Gehalt des Phosphorsäureesters in der erfindungsgemäßen Polyphenylen
etherharzmasse beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 70 Gew.-Teile, stärker bevorzugt etwa 2
bis 65 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Polyphenylenetherharzes. Wenn der
Gehalt an Phosphorsäureester zu klein ist, kann die Flammbeständigkeitseigenschaft der
erhaltenen Polyphenylenetherharzmasse unzureichend sein, während, wenn er zu groß
ist, die Wärmebeständigkeitseigenschaft unzureichend sein kann.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff "dispergierte Substanz"
bedeutet einen Bestandteil, der unverträglich (d. h. nicht dazu fähig, homogen gemischt
zu werden) mit sowohl dem Polyphenylenetherharz als auch dem Phosphorsäureester ist.
Der Bestandteil bildet eine dispergierte Phase, die in einer kontinuierlichen Phase (Ma
trix) dispergiert ist, die das Polyphenylenetherharz und den Phosphorsäureester umfaßt.
Beispiele der dispergierten Substanz sind ein anorganischer Füllstoff, ein flüssig
kristallines Polymer und ein Polyorganosiloxan.
Beispiele des anorganischen Füllstoffs sind Calciumsilicat, Magnesiumsilicat,
verstärkende Fasern, wie Glasfaser, Kohlenstoffaser, Aramidfaser und aus Aluminium
oder Edelstahl hergestellte Fasern, Metallwhisker, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid,
Calciumcarbonat, Wollastonit, Talkum, Glimmer, Ton und Kaolin.
Der Begriff "flüssigkristallines Polymer" bedeutet ein Polymer, das die Eigen
schaft eines Flüssigkristalls zeigt, wenn es geschmolzen wird. Das Polymer ist dadurch
gekennzeichnet, daß es (i) eine höhere Wärmeverformungstemperatur als die der die
kontinuierliche Phase (Matrix)-bildenden Bestandteile in der erfindungsgemäßen
Polyphenylenetherharzmasse aufweist und (ii) in der Matrix leicht zu einer Faserform
orientiert wird.
Als flüssigkristallines Polymer werden thermoplastische flüssigkristalline Poly
ester, wie zum Beispiel VECTRA A950 (Handelsname), hergestellt von Polyplastics
Co., Ltd., EKONOL 6000 (Handelsname), hergestellt von Sumitomo Chemical Co.,
XYDAR (Handelsname), hergestellt von Nippon Petrochemicals Co., und RODRUN
LC3000 und LC5000 (Handelsname), hergestellt von Unitika Ltd., aufgeführt.
Der Begriff "Polyorganosiloxan" bedeutet eine Verbindung, die mindestens eine
Struktureinheit, ausgewählt aus jenen der folgenden Formeln (III), (IV) und (V), und
eine Struktureinheit der folgenden Formel (VI) umfaßt,
SiO2.0 (III)
R11SiO1.5 (IV)
R12R13SiO1.0 (V)
R14R15R16SiO1.5 (VI)
wobei R11, R12 und R13 unabhängig voneinander ein Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoff atomen oder ein Arylrest mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen sind, und R14, R15 und R16 un abhängig voneinander ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, ein Arylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, ein Alkoxyrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxylgruppe sind.
wobei R11, R12 und R13 unabhängig voneinander ein Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoff atomen oder ein Arylrest mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen sind, und R14, R15 und R16 un abhängig voneinander ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, ein Arylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, ein Alkoxyrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxylgruppe sind.
Die Formel (III) steht für eine vierwertige Struktureinheit, die nicht endständige
Einheiten des Polyorganosiloxanmoleküls ausdrückt, die Formel (IV) für eine drei
wertige Struktureinheit, die nicht endständige Einheiten des Moleküls ausdrückt, die
Formel (V) für eine zweiwertige Struktureinheit, die nicht endständige Einheiten des
Moleküls ausdrückt, und die Formel (VI) für eine einwertige Struktureinheit, die end
ständige Teile des Moleküls ausdrückt. Daher ergibt ein Polyorganosiloxan, das sowohl
die Struktureinheit der Formel (V) als auch die der Formel (VI) umfaßt, eine geradketti
ge Struktur, während ein Polyorganosiloxan, das die Struktureinheit entweder der For
mel (III) oder (IV) umfaßt, eine verzweigte Struktur und/oder eine Netzwerk- (vernetzte)
Struktur ergibt.
In bezug auf R11, R12 und R13 in den Formeln (IV) und (V) ist ein bevorzugter
Alkylrest eine Methylgruppe und ein bevorzugter Arylrest eine Phenylgruppe. In bezug
auf R14, R15 und R16 in der Formel (VI) ist ein bevorzugter Alkylrest eine Methylgruppe,
ein bevorzugter Arylrest eine Phenylgruppe und ein bevorzugter Alkoxyrest eine Meth
oxygruppe.
Spezielle Beispiele des Polyorganosiloxans sind ein lineares Polydimethylsiloxan,
das die Struktureinheiten der Formeln (V) und (VI) umfaßt; ein Polydiorganosiloxan,
gebildet durch Ersetzen eines Teils der Methylgruppen im vorstehenden Polydimethylsi
loxan durch eine Phenylgruppe; ein Polymethylsiloxan mit verzweigter Struktur, das dies
Struktureinheiten der Formeln (IV), (V) und (VI) umfaßt; und ein Polyorganosiloxan,
gebildet durch Ersetzen eines Teils der Methylgruppen im vorstehenden Polymethyl
siloxan durch eine Phenylgruppe. Bei einem Polyorganosiloxan mit Phenylgruppen als
R11, R12 oder R13 beträgt ein bevorzugter Gehalt an Phenylgruppen etwa 30 bis 70 mol-%,
bezogen auf die Summe von R11, R12 und R13.
Das Polyorganosiloxan kann in Kombination mit Siliciumdioxid verwendet wer
den. Eine bevorzugte Kombination ist ein pulverförmiges Gemisch eines Polydiorganosi
loxans und Siliciumdioxid. Wenn das Polydiorganosiloxan in Kombination mit Silicium
dioxid verwendet wird, wird bevorzugt, daß es eine Viskosität von etwa 10 bis 100 000
Pa.s bei 25°C aufweist.
Das Siliciumdioxid umfaßt zum Beispiel fein verteiltes Siliciumdioxid, erhalten
aus Quarzstaub, sedimentiertem Siliciumdioxid und Siliciumdioxidaerosol. Siliciumdi
oxid mit einer Oberfläche von etwa 50 bis 400 m2/g ist bevorzugt. Ebenfalls bevorzugt
ist mit einer flüssigen Organosiloxanverbindung (nachstehend als "Siliciumdioxidbe
handlungsmittel" bezeichnet) behandeltes Siliciumdioxid mit einer Silanolgruppe oder
einer zum Umwandeln in eine Silanolgruppe durch Hydrolyse fähigen Gruppe. Beispiele
des Siliciumdioxidbehandlungsmittels sind (a) flüssiges Polydiorganosiloxan mit gerin
gem Molekulargewicht, (b) ein Hexaorganodisiloxan und (c) ein Hexaorganodisilazan,
die eine Hydroxylgruppe oder einen Alkoxyrest als endständige Gruppe aufweisen. Von
diesen Siliciumdioxidbehandlungsmitteln ist ein Polydimethylsiloxanoligomer mit einer
endständigen Hydroxylgruppe und einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad von
etwa 2 bis 10 bevorzugt. In bezug auf das in Kombination mit dem Polyorganosiloxan
verwendete Siliciumdioxid ist empfehlenswert, 100 Gew.-Teile Siliciumdioxid mit 10 bis
45 Gew.-Teilen des Siliciumdioxidbehandlungsmittels vor Mischen mit dem Poly
organosiloxan zu behandeln. Es ist auch empfehlenswert, weiter das vorstehend
erwähnte pulverförmige Gemisch von Polyorganosiloxan und Siliciumdioxid mit einer
Alkoxysilanverbindung zu behandeln. Als Alkoxysilanverbindung können jene mit
mindestens einem Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und mindestens einem Rest,
ausgewählt aus Epoxy-, Amino-, Acryloxy-, Methacryloxy-, Vinyl- und Phenylgruppen,
aufgeführt werden.
Wenn von der Polyphenylenetherharzmasse, insbesondere einem dünnen geform
ten Produkt, das die Masse umfaßt, verlangt wird, daß es verbesserte Zugdehnung und
Schlagbeständigkeitseigenschaft aufweist, ist empfehlenswert, das Polyorganosiloxan
oder ein Gemisch davon mit Siliciumdioxid als dispergierte Substanz zu verwenden.
Die dispergierte Substanz in der erfindungsgemäßen Polyphenylenetherharzmasse
weist ein Seitenverhältnis von mindestens etwa 2 auf. Wenn das Seitenverhältnis ge
ringer als 2 ist, kann die erhaltene Polyphenylenetherharzmasse schlechter in ihrer
Hemmungswirkung des Abtropfphänomens (Antiabtropfwirkung) sein. Je größer das
Seitenverhältnis ist, desto besser ist die Antiabtropfwirkung. Jedoch kann ein etwa 100
übersteigendes Seitenverhältnis Probleme verursachen, wie daß das Aussehen des aus
der Polyphenylenetherharzmasse erhaltenen Formkörpers verschlechtert wird. Hier be
deutet der Begriff "Seitenverhältnis" t/d, wobei "t" für ein Zahlenmittel des längsten
Abstands zwischen beiden (zwei) Enden der in der Polyphenylenetherharzmasse vor
handenen dispergierten Substanz (nachstehend als "Mittelwert des langen Durchmes
sers" bezeichnet) und "d" für ein Zahlenmittel des kürzesten Abstands zwischen beiden
(zwei) Enden (nachstehend als "Mittelwert des kurzen Durchmessers" bezeichnet) steht.
Das Seitenverhältnis kann derart gemessen werden, daß ein aus der Poly
phenylenetherharzmasse erhaltener Formkörper (zum Beispiel eine Folie) mit einem
Rasterelektronenmikroskop oder einem Transmissionselektronenmikroskop im Quer
schnitt photographiert wird und 20 oder mehr Teilchen (der dispergierten Substanz) be
liebig aus der Photographie entnommen und der längste Abstand zwischen beiden Enden
bzw. der kürzeste Abstand zwischen beiden Enden gemessen wird, aus denen die jewei
ligen Mittelwerte für einen langen und kurzen Durchmesser berechnet werden, um das
Seitenverhältnis zu berechnen.
Wenn die Polyphenylenetherharzmasse mit einem Formverfahren geformt wird,
bei dem Zugbeanspruchung auf die freie Oberfläche der geschmolzenen Harzmasse aus
geübt wird, genauer die Harzmasse mit zum Beispiel einem Extrusionsformverfahren
unter Verwendung einer T-Form geformt wird, beträgt der "längste" Abstand zwischen
beiden Enden der dispergierten Substanz vorzugsweise nicht mehr als 100 µm. Wenn
der Abstand 100 µm übersteigt, kann eine Unebenheit auf der Oberfläche des aus der
erhaltenen Polyphenylenetherharzmasse geformten Formkörpers bewirkt werden, wobei
das Aussehen verschlechtert wird. Jedoch tritt, wenn die Harzmasse mit einem
Formverfahren, wie Spritzformen, Heißpreßformen und Kalandern, geformt wird, eine
Verschlechterung des Aussehens sogar dann kaum auf, wenn der "längste" Abstand
zwischen beiden Enden 100 µm übersteigt.
Der Gehalt der dispergierten Substanz beträgt vorzugsweise etwa 0,2 bis 20
Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 0,3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Polyphenylenetherharzmasse. Wenn der Gehalt zu klein ist, kann die erhaltene Poly
phenylenetherharzmasse schlechter in ihrer Antitropfwirkung sein, während, wenn er zu
groß ist, die erhaltene Polyphenylenetherharzmasse schlechter in ihren mechanischen
Eigenschaften, wie Schlagfestigkeit, sein kann.
Die vorstehend erwähnten, bei der vorliegenden Erfindung verwendeten jeweili
gen Bestandteile können in Kombination mit anderen Verbindungen mit hohem Moleku
largewicht oder Zusätzen, wie zum Beispiel Farbstoffen, Pigmenten, Antistatikmitteln,
Antioxidationsmitteln und Mitteln zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit derart
verwendet werden, daß die Aufgaben und Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht
beeinträchtigt werden.
Beispiele der anderen Verbindungen mit hohem Molekulargewicht sind Polymere
auf Styrolbasis, wie zum Beispiel Polystyrol, hochschlagbeständiges Polystyrol und Str
yol-Butadien-Styrol-Triblockcopolymer; Olefinpolymere, wie zum Beispiel Polypropy
len, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen geringer Dichte, lineares Polyethylen gerin
ger Dichte, Propylen-Ethylen-Copolymer, Ethylen-Buten-1-Copolymer, Ethylen-Penten-
Copolymer, Ethylen-Hexen-Copolymer und Poly-4-Methylpenten-1; Copolymere von
Olefinen, wie zum Beispiel Ethylen und Propylen, mit Vinylmonomeren, wie zum Bei
spiel Acrylsäureestern, die zum Beispiel Methylacrylat und Ethylacrylat umfassen,
Methacrylsäureestern, die zum Beispiel Methylmethacrylat und Ethylmethacrylat
umfassen, Vinylacetat, Styrol, Acrylnitril und Glycidylmethacrylat; Polymere, wie zum
Beispiel Polyvinylchlorid, Poly(methylmethacrylat), Polyvinylacetat, Polyvinylpyridin,
Polyvinylcarbazol, Polyacrylamid und Polyacrylnitril; Verbindungen mit hohem
Molekulargewicht, wie zum Beispiel Polycarbonate, Polysulfone, Polyethersulfone,
Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyarylenester, die zum Beispiel U-
Polymer (Handelsname), hergestellt von Unitika Ltd., umfassen, Polyphenylensulfid,
Polyamide, die zum Beispiel 6-Nylon, 6,6-Nylon und 12-Nylon umfassen, und Poly
acetale; wärmehärtbare Harze, wie zum Beispiel Polyimide, Polyamidimide,
Phenolharze, Alkydharze, ungesättigtes Polyesterharze und Diallylphthalatharz; Sili
conharze und Fluorkohlenstoffharze.
Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyphenylenetherharzmasse
sind nicht besonders beschränkt und können jedes bekannte sein. Das Verfahren umfaßt
zum Beispiel ein Lösungsmischverfahren und ein Schmelzknetverfahren. Von diesen ist
ein Schmelzknetverfahren empfehlenswert. Als Schmelzknetverfahren wird ein Verfah
ren veranschaulicht, bei dem die vorstehend erwähnten jeweiligen Bestandteile in belie
biger Reihenfolge in einem Mischer, wie einem Henschel-Mischer, einem Supermischer,
einem Bandmischer und einem V-Mischer, gemischt und das erhaltene Gemisch in
einem Knetwerk, wie einem Banbury-Mischer, einer Plastomühle, einem Brabender-Pla
stographen und einem Ein- oder Doppelschneckenextruder, schmelzgeknetet wird. Die
Schmelzknettemperatur beträgt üblicherweise etwa 150 bis 400°C, vorzugsweise etwa
200 bis 350°C.
Verfahren zum Herstellen eines geformten Produkts aus der erfindungsgemäßen
Polyphenylenetherharzmasse sind nicht besonders beschränkt und können jedes bekannte
sein. Beispiele des Verfahrens zur Herstellung des geformten Produkts sind ein Extrusi
onsformverfahren, ein Kalanderformverfahren, ein Spritzformverfahren und ein Blas
formverfahren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Polyphenylenetherharzmasse erhal
ten werden, die ein Polyphenylenetherharz, einen Phosphorsäureester und eine disper
gierte Substanz mit bestimmter Größe umfaßt und sowohl besser in ihrer Wärme
beständigkeit als auch Flammbeständigkeit ist. Die Harzmasse umfaßt weder ein
halogenhaltiges Flammverzögerungsmittel noch ein halogenhaltiges Antitropfmittel als
wesentlichen oder obligatorischen Bestandteil.
Die erfindungsgemäße Polyphenylenetherharzmasse ist für Anwendungen, wie
zum Beispiel Folien, Folien, Büroautomatisierungsvorrichtungen und elektrische und
elektronische Instrumente, geeignet. Insbesondere kann ein dünnes geformtes Produkt
mit einer Dicke von etwa 1 mm oder weniger, das aus der erfindungsgemäßen Poly
phenylenetherharzmasse erhalten wird, geeigneterweise als Folien oder Folien für elek
trische und elektronische Teile verwendet werden. Insbesondere ist ein dünnes geformtes
Produkt mit einer Dicke von etwa 0,5 mm oder weniger, einer thermischen Verfor
mungstemperatur von mindestens 80°C und einer Flammbeständigkeit V-0 als flammbe
ständige Isolierfolie für elektrische und elektronische Instrumente geeignet.
Die vorliegende Erfindung wird im einzelnen in bezug auf die folgenden Bei
spiele veranschaulicht, die nur veranschaulichend, aber nicht einschränkend für den,
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sind.
Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Bestandteile sind
folgende.
- 1. Polyphenylenetherharz
PPE: Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether), seine Grenzviskosität, gemessen in Chloroform bei 30°C, beträgt 0,46 dl/g. - 2. Blockcopolymer (andere Verbindung mit hohem Molekulargewicht)
SBS: Styrol-Butadien-Styrol-Triblockcopolymer, Handelsname CARIFLEX TR1101, hergestellt von Shell Chemical Company. - 3. Phosphorsäureester
P-1: Triphenylphosphat, hergestellt von Daihachi Chemical Industry Company
P-2: Resorcinbisdiphenylphosphat, Handelsname CR733S, hergestellt von Dai hachi Chemical Industry Company, sein Phosphorgehalt beträgt 10,7 Gew.-%, entspricht einer Verbindung der Formel (II), in der R6, R7, R8 und R9 = Phenyl, p = 1, q = 1 und r = 1. - 4. Dispergierte Substanz
Xonohige: Anorganischer Füllstoff mit der chemischen Formel 6CaO.6SiO.H2O, hergestellt von Ube Materials Company.
Wollastonit: Anorganischer Füllstoff, hergestellt von Hayashi Kazsei Co. Ltd.
GF: Glasfaser, Handelsname TP35, hergestellt von Nippon Sheet Glass Co., Ltd.
LCP: Flüssigkristallines Polymer, Handelsname RODRUN LC5000, hergestellt von Unitika Ltd.
SIP: Gemisch, umfassend Epoxygnippen enthaltendes Alkoxysilan, Si liciumdioxid und Polydiorganosiloxan, Handelsname DC4-7051, hergestellt von Dow Corning Asia
Die Beurteilungsverfahren der physikalischen Eigenschaften sind folgende:
- 1. Thermische Verformungstemperatur
Die als Maß für die Wärmebeständigkeit verwendete thermische Verformungs temperatur wurde unter einer Last von 1,81 MPa gemäß ASTM D648 gemessen. - 2. Zugdehnung
Die Zugdehnung wurde bei 23°C gemäß ASTM D638 gemessen. - 3. Izod-Schlagfestigkeit
Eine gekerbte Izod-Schlagfestigkeit wurde bei 23°C gemäß ASTM D256 gemes sen. - 4. Flammbeständigkeit
Die Polyphenylenetherharzmasse wurde preßgeformt, um Teststücke mit 0,4 mm und 0,3 mm Dicke zu erhalten. Unter Verwendung der erhaltenen Teststücke wurde der vertikale Verbrennungstest UL-94 durchgeführt. Bei der Beurteilung der Flammbestän digkeit bedeutet der Begriff "fällt nicht darunter", daß die Brenndauer größer als die im vertikalen Verbrennungstest UL-94 vorgeschriebene ist, oder daß das Teststück zu einem Klumpen verbrennt, und der Begriff drückt auch eine Beurteilung aus, die schlechter als V-0, V-1 und V-2 ist. - 5. Aussehen
Die Polyphenylenetherharzmasse wurde mit einem Einschneckenextruder mit ei nem Schneckendurchmesser von 30 mm geformt, um eine Folie mit einer Dicke von 0,3 mm zu erhalten. Die Folie wurde auf Basis der folgenden Kriterien optisch beurteilt.
Gut: Keine Aussehensmängel wurden beobachtet.
Schlecht: Aussehensmängel wurden beobachtet. - 6. Seitenverhältnis
(1) In bezug auf das Seitenverhältnis von anorganischen Füllstoffen als dispergierte Substanz wurde ein geformtes Produkt mit einer Dicke von 0,3 mm, erhalten durch Preßformen der Polyphenylenetherharzmasse mit einem Rasterelektronenmikroskop im Querschnitt photographiert. Mindestens 20 der dispergierten Teilchen wurden beliebig aus der Photographie ausgewählt und ihre längsten Abstände zwischen beiden Enden und kürzesten Abstände zwischen beiden Enden gemessen, um das Seitenverhältnis, d. h. ein Verhältnis der jeweiligen Mittelwerte = Mittelwert der längsten Abstände zwischen beiden Enden/Mittelwert der kürzesten Abstände zwischen beiden Enden, zu berechnen.
(2) In bezug auf das Seitenverhältnis von flüssigkristallinen Polymeren als disper gierte Substanz wurde eine ultradünne Scheibe, erhalten durch Schneiden eines preß geformten Produkts der Polyphenylenetherharzmasse mit einem Dünnschnittgerät, mit Osmiumtetraoxid gefärbt und dann mit einem Transmissionselektronenmikroskop photographiert. Mindestens 20 der dispergierten Teilchen wurden beliebig aus der Photographie ausgewählt und ihre längsten Abstände zwischen beiden Enden und kürzesten Abstände zwischen beiden Enden gemessen, um das Seitenverhältnis, d. h. ein Verhältnis der jeweiligen Mittelwerte = Mittelwert der längsten Abstände zwischen beiden Enden/Mittelwert der kürzesten Abstände zwischen beiden Enden, zu berechnen.
(3) In bezug auf das Seitenverhältnis von Siliconverbindungen als dispergierte Substanz wurde eine ultradünne Scheibe, erhalten durch Schneiden eines preßgeformten Produkts der Polyphenylenetherharzmasse mit einem Dünnschnittgerät (nicht gefärbt) mit einem Transmissionselektronenmikroskop photographiert. Mindestens 20 der disper gierten Teilchen wurden beliebig aus der Photographie ausgewählt und ihre längsten. Abstände zwischen beiden Enden und kürzesten Abstände zwischen beiden Enden, gemessen, um das Seitenverhältnis, d. h. ein Verhältnis der jeweiligen Mittelwerte = Mittelwert der längsten Abstände zwischen beiden Enden/Mittelwert der kürzesten Abstände zwischen beiden Enden, zu berechnen.
Die jeweiligen Bestandteile in ihren Mischanteilen (Gew.-Teile), wie in Tabelle 1
gezeigt, wurden aus einem Trichter in eine auf eine Zylindertemperatur von 260°C und
eine Schneckenumdrehung von 200 Upm eingestellte Doppelschneckenknetvorrichtung
(TEM-50A, hergestellt von Toshiba Machine Co.) gegeben und schmelzgeknetet, um die
jeweiligen Harzmassen in Form eines Granulats zu erhalten. Das Granulat wurde preß
geformt, um Teststücke mit 0,4 mm bzw. 0,3 mm Dicke zu erhalten. Die Beurteilungs
ergebnisse dieser Teststücke sind in Tabelle 1 gezeigt.
Das vorstehende Granulat wurde durch einen Einschneckenextruder mit einem
Schneckendurchmesser von 30 mm mit einer T-Form mit einer 0,5 mm breiten Lippe
bei einer Extrusionstemperatur von 260°C extrudiert, wobei eine Folie mit einer Dicke
von 0,3 mm erhalten wurde. Das Aussehen davon wurde beurteilt.
Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die jeweiligen Bestandteile in ihrem
Mischanteilen (Gew.-Teile), wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt, verwendet wurden.
Die Beurteilungsergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt. In den Vergleichsbei
spielen 1 und 2 wurde keine dispergierte Substanz verwendet, sodaß das Abtropfphäno
men bei drei Teststücken von Vergleichsbeispiel 1 (von fünf der untersuchten Stücke)
bzw. zwei Teststücken von Vergleichsbeispiel 2 (von fünf der untersuchten Stücke) be
obachtet wurde.
Anmerkung: In Tabelle 2 steht "NCU" für "fällt nicht darunter"; was bedeutet, daß die
Brenndauer größer als die im vertikalen Verbrennungstest UL-94 vorgeschriebene ist,
oder daß das Teststück zu einem Klumpen verbrennt, und der Begriff drückt auch eine
Beurteilung aus, die schlechter als V-0, V-1 und V-2 ist.
Claims (8)
1. Polyphenylenetherharzmasse, umfassend:
- a) ein Polyphenylenetherharz;
- b) einen Phosphorsäureester; und
- c) eine dispergierte Substanz mit einem Seitenverhältnis von mindestens etwa 2.
2. Polyphenylenetherharzmasse nach Anspruch 1, in der der Phosphorsäureester mit
einem Gehalt von etwa 1 bis 70 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des
Polyphenylenetherharzes, vorhanden ist und die dispergierte Substanz mit einem
Gehalt von etwa 0,2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Poly
phenylenetherharzmasse, vorhanden ist.
3. Polyphenylenetherharzmasse nach Anspruch 1 oder 2, in der der Phosphor
säureester Tritolylphosphat, Triphenylphosphat, Bisphenol A-bisdiphenyl
phosphat, Bisphenol A-bisdixylylphosphat, Resorcinbisdiphenylphosphat oder
Resorcinbisdixylylphosphat umfaßt.
4. Polyphenylenetherharzmasse nach Anspruch 1 oder 2, in der die dispergierte
Substanz ein Polyorganosiloxan umfaßt.
5. Polyphenylenetherharzmasse nach Anspruch 1 oder 2, in der die dispergierte
Substanz ein Polyorganosiloxan und Siliciumdioxid umfaßt.
6. Polyphenylenetherharzmasse nach Anspruch 1 bis 5, in der die dispergierte
Substanz einen längsten Abstand zwischen beiden Enden von höchstens etwa 100
µm aufweist.
7. Flammbeständige Isolierfolie, die eine Polyphenylenetherharzmasse umfaßt, die
- a) ein Polyphenylenetherharz;
- b) einen Phosphorsäureester; und
- c) eine dispergierte Substanz mit einem Seitenverhältnis von mindestens etwa 2 umfaßt.
8. Flammbeständige Isolierfolie nach Anspruch 7, wobei die Dicke der Folie nicht
mehr als 0,5 mm beträgt.
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