JP2003238639A - グラフト共重合体及びそれを含有する難燃性樹脂組成物 - Google Patents
グラフト共重合体及びそれを含有する難燃性樹脂組成物Info
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Abstract
るポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体の提
供、ならびに該グラフト共重合体を熱可塑性樹脂に配合
することにより難燃性−耐衝撃性に優れた難燃性樹脂組
成物を提供すること。 【解決手段】 (A)ポリオルガノシロキサン粒子40
〜90部の存在下に(B)分子内に重合性不飽和結合を
2つ以上含む多官能性単量体(b−1)100〜50%
およびその他の共重合可能な単量体(b−2)0〜50
%からなるビニル系単量体0.5〜10部を重合し、さ
らに(C)ビニル系単量体5〜50部を重合してえられ
るポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を難燃
剤として熱可塑性樹脂に配合する。
Description
キサン含有グラフト共重合体およびそれを含有する難燃
性樹脂組成物に関する。
樹脂は、優れた耐衝撃性、耐熱性、電気的特性などによ
り、電気・電子部品、OA機器、家庭用品あるいは建築
材料として広く用いられている。ポリカーボネート系樹
脂は、ポリスチレン系樹脂などに比べると高い難燃性を
有しているが、電気・電子部品、OA機器などの分野を
中心に、高い難燃性を要求される分野があり、各種難燃
剤の添加により、その改善が図られている。たとえば、
有機ハロゲン系化合物や有機リン系化合物の添加が従来
広く行なわれている。しかし、有機ハロゲン系化合物や
有機リン系化合物の多くは毒性の面で問題があり、特に
有機ハロゲン系化合物は、燃焼時に腐食性ガスを発生す
るという問題があった。このようなことから、近年、非
ハロゲン・非リン系難燃剤による難燃化の要求が高まり
つつある。
リオルガノシロキサン系化合物(シリコーンともいう)
の利用が提案されている。たとえば、特開昭54−36
365号公報には、モノオルガノポリシロキサンからな
るシリコーン樹脂を非シリコーンポリマーに混錬するこ
とで難燃性樹脂がえられることが記載されている。
ーン樹脂と第IIA族金属塩の混合物が熱可塑性樹脂に
難燃性を付与すると記載されている。
オルガノシロキサン100重量部とシリカ充填剤10〜
150重量部とを混合することによって調製したシリコ
ーン樹脂を熱可塑性樹脂に分散させることで難燃性樹脂
組成物をうる方法が記載されている。
量平均分子量が1万以上27万以下の溶剤に可溶なシリ
コーン樹脂を芳香環を含有する非シリコーン樹脂に添加
することで難燃性樹脂組成物がえられることが記載され
ている。
樹脂は、難燃性の付与の効果が認められるが不十分で、
それを補うため量を増やすと樹脂組成物の耐衝撃性を悪
化させ、難燃性および耐衝撃性のバランスがとれた難燃
性樹脂組成物をうることが困難という課題がある。
リオルガノシロキサンゴムとポリアルキル(メタ)アク
リレートゴムとからなる複合ゴムにビニル系単量体をグ
ラフト重合した複合ゴム系難燃剤を熱可塑性樹脂に配合
することで難燃性樹脂組成物が得られることが記載され
ている。
芳香族基を有するポリオルガノシロキサンとビニル系重
合体との複合粒子にビニル系単量体をグラフトしたポリ
オルガノシロキサン系難燃剤を熱可塑性樹脂に配合する
ことで難燃性樹脂組成物が得られることが記載されてい
る。
0.2μm以下のポリオルガノシロキサン粒子にビニル
系単量体をグラフト重合したポリオルガノシロキサン含
有グラフト共重合体を熱可塑性樹脂に配合することで難
燃性樹脂組成物が得られることが記載されている。
開2000−226420号公報、特開2000−26
4935号公報に記載のいずれの難燃性樹脂組成物も、
耐衝撃性は満足できるレベルであるが、難燃性が不十分
であることから、難燃性−耐衝撃性バランスが悪いとい
う課題を有している。
ロゲン・非リン系難燃剤として利用できる難燃性・耐衝
撃性改良効果に優れたポリオルガノシロキサン含有グラ
フト共重合体の提供および該グラフト共重合体を用い
て、難燃性−耐衝撃性に優れた難燃性樹脂組成物を提供
することである。
について鋭意検討を重ねた結果、特定のポリオルガノシ
ロキサン含有グラフト共重合体が難燃性・耐衝撃性改良
効果に優れ、かつ該ポリオルガノシロキサン含有グラフ
ト共重合体を熱可塑性樹脂に配合することにより難燃性
−耐衝撃性に優れた難燃性樹脂組成物がえられることを
見出し本発明を完成するに至った。
シロキサン粒子40〜90部(重量部、以下同様)の存
在下に(B)多官能性単量体(b−1)100〜50%
(重量%、以下同様)およびその他の共重合可能な単量
体(b−2)0〜50%からなるビニル系単量体0.5
〜10部を重合し、さらに(C)ビニル系単量体5〜5
0部((A)、(B)および(C)合わせて100部)
を重合してえられるポリオルガノシロキサン含有グラフ
ト共重合体(請求項1)、ポリオルガノシロキサン粒子
(A)の平均粒子径が0.008〜0.6μmである請
求項1記載のポリオルガノシロキサン含有グラフト共重
合体(請求項2)、ビニル系単量体(C)が、該ビニル
系単量体の重合体の溶解度パラメーターが9.15〜1
0.15(cal/cm3)1/2である請求項1または2
記載のポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体
(請求項3)、ポリオルガノシロキサン粒子(A)がラ
テックス状である請求項1、2または3記載のポリオル
ガノシロキサン含有グラフト共重合体(請求項4)、ビ
ニル系単量体(C)が芳香族ビニル系単量体、シアン化
ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体
およびカルボキシル基含有ビニル系単量体よりなる群か
ら選ばれた少なくとも1種の単量体である請求項1、
2、3または4記載のポリオルガノシロキサン含有グラ
フト共重合体(請求項5)、請求項1記載のポリオルガ
ノシロキサン含有グラフト共重合体からなる難燃剤(請
求項6)、熱可塑性樹脂100部に対して請求項6記載
の難燃剤0.1〜30部を配合してなる難燃性樹脂組成
物(請求項7)および熱可塑性樹脂がポリカーボネート
系樹脂である請求項7記載の難燃性樹脂組成物(請求項
8)に関する。
含有グラフト共重合体は、(A)ポリオルガノシロキサ
ン粒子(以下、ポリオルガノシロキサン粒子(A)とも
いう)40〜90部の存在下に(B)分子内に重合性不
飽和結合を2つ以上含む多官能性単量体(b−1)(以
下、多官能性単量体(b−1)ともいう)100〜50
%およびその他の共重合可能な単量体(b−2)(以
下、共重合可能な単量体(b−2)ともいう)0〜50
%からなるビニル系単量体(以下、ビニル系単量体
(B)ともいう)0.5〜10部を重合し、さらに
(C)ビニル系単量体(以下、ビニル系単量体(C)と
もいう)5〜50部を((A)、(B)および(C)合
わせて100部)重合してえられるものである。
散乱法または電子顕微鏡観察から求められる数平均粒子
径が、好ましくは0.008〜0.6μm、さらに好ま
しくは0.01〜0.2μm、特に好ましくは0.01
〜0.15μmである。該平均粒子径が0.008μm
未満のものをうることは困難な傾向にあり、0.6μm
をこえるばあいには、難燃性が悪くなる傾向にある。該
ポリオルガノシロキサン粒子の粒子径分布の変動係数
(100×標準偏差/数平均粒子径(%))は、本発明
のグラフト共重合体を配合した樹脂組成物の成形体表面
外観が良好という点で、好ましくは10〜100%、さ
らには好ましくは20〜60%に制御するのが望まし
い。
ルエン不溶分量(該粒子0.5gをトルエン80mlに
室温で24時間浸漬した場合のトルエン不溶分量)が9
5%以下、さらには50%以下、とくには20%以下で
あるものが難燃性・耐衝撃性の点から好ましい。
キサン粒子(A)は、ポリオルガノシロキサンのみから
なる粒子だけでなく、他の(共)重合体を5%以下を含
んだ変性ポリオルガノシロキサンを含んだ概念である。
すなわち、ポリオルガノシロキサン粒子は、粒子中に、
たとえば、ポリアクリル酸ブチル、アクリル酸ブチル−
スチレン共重合体などを5%以下含有してもよい。
具体例としては、ポリジメチルシロキサン粒子、ポリメ
チルフェニルシロキサン粒子、ジメチルシロキサン−ジ
フェニルシロキサン共重合体粒子などがあげられる。こ
れらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用
いてもよい。
は、たとえば、(1)オルガノシロキサン、(2)2官
能シラン化合物、(3)オルガノシロキサンと2官能シ
ラン化合物、(4)オルガノシロキサンとビニル系重合
性基含有シラン化合物、(5)2官能シラン化合物とビ
ニル系重合性基含有シラン化合物あるいは(6)オルガ
ノシロキサン、2官能シラン化合物及びビニル系重合性
基含有シラン化合物等を重合するあるいはこれらに更に
3官能以上のシラン化合物を加えて重合することにより
うることができる。
合物はポリオルガノシロキサン鎖の主骨格を構成する成
分であり、オルガノシロキサンの具体例としては、たと
えばヘキサメチルシクロトリシロキサン(D3)、オク
タメチルシクロテトラシロキサン(D4)、デカメチル
シクロペンタシロキサン(D5)、ドデカメチルシクロ
ヘキサシロキサン(D6)、テトラデカメチルシクロヘ
プタシロキサン(D7)、ヘキサデカメチルシクロオク
タシロキサン(D8)など、2官能シラン化合物の具体
例としては、ジエトキシジメチルシラン、ジメトキシジ
メチルシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニ
ルジエトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメト
キシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキ
シシラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジメトキシ
シラン、トリフルオロプロピルメチルジメトキシシラ
ン、オクタデシルメチルジメトキシシランなどがあげら
れる。これらのなかでは、経済性および難燃性が良好と
いう点からD4またはD3〜D7の混合物もしくはD3
〜D8の混合物を70〜100%、さらには80〜10
0%を含み、残りの成分としてはジフェニルジメトキシ
シラン、ジフェニルジエトキシシランなどが0〜30
%、さらには0〜20%を含むものが好ましく用いられ
る。
は、前記オルガノシロキサン、2官能シラン化合物、3
官能以上のシラン化合物などと共重合し、共重合体の側
鎖または末端にビニル系重合性基を導入するための成分
であり、このビニル系重合性基は後述するビニル系単量
体(B)またはビニル系単量体(C)から形成されるビ
ニル系(共)重合体と化学結合する際のグラフト活性点
として作用する。さらには、ラジカル重合開始剤によっ
てグラフト活性点間をラジカル反応させて架橋結合を形
成させることができ架橋剤としても使用できる成分でも
ある。このときのラジカル重合開始剤は後述のグラフト
重合において使用されうるものと同じものが使用でき
る。なお、ラジカル反応によって架橋させたばあいで
も、一部はグラフト活性点として残るのでグラフトは可
能である。
具体例としては、たとえば、γ−メタクリロイルオキシ
プロピルジメトキシメチルシラン、γ−メタクリロイル
オキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイ
ルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロ
イルオキシプロピルジエトキシメチルシラン、γ−アク
リロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン、γ−
アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランなどの
(メタ)アクリロイルオキシ基含有シラン化合物、p−
ビニルフェニルジメトキシメチルシラン、p−ビニルフ
ェニルトリメトキシシランなどのビニルフェニル基含有
シラン化合物、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニル
トリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどの
ビニル基含有シラン化合物、メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン、メルカプトプロピルジメトキシメチルシ
ランなどのメルカプト基含有シラン化合物があげられ
る。これらのなかでは(メタ)アクリロイルオキシ基含
有シラン化合物、ビニル基含有シラン化合物、メルカプ
ト基含有シラン化合物が経済性の点から好ましく用いら
れる。
合物がトリアルコキシシラン型であるばあいには、次に
示す3官能以上のシラン化合物の役割も有する。
ルガノシロキサン、2官能シラン化合物、ビニル系重合
性基含有シラン化合物などと共重合することによりポリ
オルガノシロキサンに架橋構造を導入してゴム弾性を付
与するための成分、すなわちポリオルガノシロキサンの
架橋剤として用いられる。具体例としては、テトラエト
キシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメ
トキシシラン、エチルトリエトキシシラン、3−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオ
ロデシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルト
リメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシランな
どの4官能、3官能のアルコキシシラン化合物などがあ
げられる。これらのなかではテトラエトキシシラン、メ
チルトリエトキシシランが架橋効率の高さの点から好ま
しく用いられる。
合物、ビニル系重合性基含有シラン化合物、および3官
能以上のシラン化合物の重合時の使用割合は、通常、オ
ルガノシロキサンおよび/または2官能シラン化合物
(オルガノシロキサンと2官能シラン化合物との割合
は、通常重量比で100/0〜0/100、さらには1
00/0〜70/30)50〜99.9%、さらには6
0〜99.5%、ビニル系重合性基含有シラン化合物0
〜40%、さらには0.5〜30%、3官能以上のシラ
ン化合物0〜50%、さらには0〜39%であるのが好
ましい。なお、ビニル系重合性基含有シラン化合物、3
官能以上のシラン化合物は同時に0%になることはな
く、いずれかは0.1%以上使用するのが好ましい。
ン化合物の使用割合があまりにも少なすぎるばあいに
は、配合して得られた樹脂組成物が脆くなる傾向があ
る。また、あまりにも多いばあいは、ビニル系重合性基
含有シラン化合物および3官能以上のシラン化合物の量
が少なくなりすぎて、これらを使用する効果が発現され
にくくなる傾向にある。また、前記ビニル系重合性基含
有シラン化合物あるいは前記3官能以上のシラン化合物
の割合があまりにも少ないばあいには、難燃性の発現効
果が低くなり、また、あまりにも多いばあいには、配合
して得られた樹脂組成物が脆くなる傾向がある。
は、たとえば、前記オルガノシロキサン、2官能シラン
化合物、ビニル系重合性基含有シラン化合物等、必要に
応じて使用される3官能以上のシラン化合物を加えてな
るポリオルガノシロキサン形成成分を乳化重合すること
により製造することが好ましい。
ガノシロキサン形成成分および水を乳化剤の存在下で機
械的剪断により水中に乳化分散して酸性状態にすること
で行なうことができる。このばあい、機械的剪断により
数μm以上の乳化液滴を調製したばあい、重合後にえら
れるポリオルガノシロキサン粒子の平均粒子径は使用す
る乳化剤の量により0.02〜0.6μmの範囲で制御
することができる。また、えられる粒子径分布の変動係
数(100×標準偏差/平均粒子径)(%)は20〜7
0%を得ることができる。
ポリオルガノシロキサン粒子を製造するばあい、多段階
で重合することが好ましい。たとえば前記ポリオルガノ
シロキサン形成成分、水および乳化剤を機械的剪断によ
り乳化してえられた、数μm以上の乳化液滴からなるエ
マルジョンの1〜20%を先に酸性状態で乳化重合し、
えられたポリオルガノシロキサン粒子をシードとしてそ
の存在下で残りのエマルジョンを追加して重合する。こ
のようにしてえられたポリオルガノシロキサン粒子は、
乳化剤の量により平均粒子径が0.02〜0.1μm
で、かつ粒子径分布の変動係数が10〜60%に制御可
能である。さらに好ましい方法は、該多段重合におい
て、ポリオルガノシロキサン粒子のシードの代わりに、
後述するグラフト重合時に用いるビニル系単量体(例え
ばスチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチルな
ど)を通常の乳化重合法により(共)重合してなるビニ
ル系(共)重合体を用いて同様の多段重合を行なうと、
えられるポリオルガノシロキサン(変性ポリオルガノシ
ロキサン)粒子の平均粒子径は乳化剤量により0.00
8〜0.1μmでかつ粒子径分布の変動係数が10〜5
0%に制御できる。前記数μm以上の乳化液滴は、ホモ
ミキサーなど高速撹拌機を使用することにより調製する
ことができる。
失わない乳化剤が用いられる。具体例としては、アルキ
ルベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸ナ
トリウム、アルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸ナ
トリウム、(ジ)アルキルスルホコハク酸ナトリウム、
ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸
ナトリウム、アルキル硫酸ナトリウムなどがあげられ
る。これらは単独で用いてもよく2種以上を組み合わせ
て用いてもよい。これらのなかで、アルキルベンゼンス
ルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ア
ルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸ナトリウム、
(ジ)アルキルスルホコハク酸ナトリウムがエマルジョ
ンの乳化安定性が比較的高いことから好ましい。さら
に、アルキルベンゼンスルホン酸およびアルキルスルホ
ン酸はポリオルガノシロキサン形成成分の重合触媒とし
ても作用するので特に好ましい。
やアルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸、
トリフルオロ酢酸などの有機酸を添加することでえら
れ、pHは生産設備を腐食させないことや適度な重合速
度がえられるという点で1〜3に調整することが好まし
く、さらに1.0〜2.5に調整することがより好まし
い。重合のための加熱は適度な重合速度がえられるとい
う点で60〜120℃が好ましく、70〜100℃がよ
り好ましい。
サンの骨格を形成しているSi−O−Si結合は切断と
生成の平衡状態にあり、この平衡は温度によって変化す
るので、ポリオルガノシロキサン鎖の安定化のために、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムな
どのアルカリ水溶液の添加により中和することが好まし
い。さらには、該平衡は、低温になるほど生成側によ
り、高分子量または高架橋度のものが生成しやすくなる
ので、高分子量または高架橋度のものをうるためには、
ポリオルガノシロキサン形成成分の重合を60℃以上で
行ったあと室温以下に冷却して5〜100時間程度保持
してから中和することが好ましい。
ン粒子は、たとえば、オルガノシロキサンあるいは2官
能シラン化合物、更にこれらにビニル系重合性基含有シ
ラン化合物を加えて重合し形成されたばあい、それらは
通常ランダムに共重合してビニル系重合性基を有した重
合体となる。また、3官能以上のシラン化合物を共重合
したばあい、架橋された網目構造を有したものとなる。
また、後述するグラフト重合時に用いられるようなラジ
カル重合開始剤によってビニル系重合性基間をラジカル
反応により架橋させたばあい、ビニル系重合性基間が化
学結合した架橋構造を有し、かつ一部未反応のビニル系
重合性基が残存したものとなる。
キサン粒子にビニル系単量体(B)およびビニル系単量
体(C)をグラフト重合させることによりポリオルガノ
シロキサン含有グラフト共重合体がえられる。なお、ポ
リオルガノシロキサン粒子の存在下でのビニル系単量体
(B)およびビニル系単量体(C)の重合では、グラフ
ト共重合体の枝にあたる部分(ここでは、ビニル系単量
体(B)およびビニル系単量体(C)の重合体)が幹成
分(ここではポリオルガノシロキサン粒子(A))にグ
ラフトせずに枝成分だけで単独に重合してえられるいわ
ゆるフリーポリマーも副生し、グラフト共重合体とフリ
ーポリマーの混合物としてえられるが、本発明において
はこの両者を併せてグラフト共重合体という。
ノシロキサン粒子にビニル系単量体(B)がグラフト
し、さらにビニル系単量体(C)がポリオルガノシロキ
サン粒子だけでなくビニル系単量体(B)によって形成
された重合体にもグラフトした構造のものでありため、
フリーポリマーの量が少なくなる。該グラフト共重合体
のアセトン不溶分量(該グラフト共重合体1gをアセト
ン80mlに室温で48時間浸漬した場合のアセトン不
溶分量)は、80%以上、さらには85%以上のものが
難燃化効果が良好な点から好ましい。
および耐衝撃性改良効果を向上させるために使用するも
のであり、分子内に重合性不飽和結合を2つ以上含む多
官能性単量体(b−1)100〜50%、好ましくは1
00〜80%、さらに好ましくは100〜90%、およ
びその他の共重合可能な単量体(b−2)0〜50%、
好ましくは0〜20%、さらに好ましくは0〜10%か
らなる。多官能性単量体(b−1)の量が少なすぎる場
合、共重合可能な単量体(b−2)の量が多すぎる場
合、いずれも、最終的にえられるグラフト共重合体の耐
衝撃性改良効果が低くなる傾向にある。
性不飽和結合を2つ以上含む化合物であり、その具体例
としては、メタクリル酸アリル、シアヌル酸トリアリ
ル、イソシアヌル酸トリアリル、フタル酸ジアリル、ジ
メタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸1,
3−ブチレングリコール、ジビニルベンゼンなどがあげ
られる。これらは単独で使用してもよく2種以上を併用
してもよい。これらの中では、経済性および効果の点で
とくにメタクリル酸アリルの使用が好ましい。
しては、たとえばスチレン、α−メチルスチレン、パラ
メチルスチレン、パラブチルスチレンなどの芳香族ビニ
ル系単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリルな
どのシアン化ビニル系単量体、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチ
ル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸グリ
シジル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒド
ロキシブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタ
クリル酸グリシジル、メタクリル酸ヒドロキシエチルな
どの(メタ)アクリル酸エステル系単量体、イタコン
酸、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸などの
カルボキシル基含有ビニル系単量体などがあげられる。
これらは単独で使用してもよく2種以上を併用してもよ
い。
ノシロキサン含有グラフト共重合体をうるために使用さ
れる成分であるが、さらには該グラフト共重合体を熱可
塑性樹脂に配合して難燃性および耐衝撃性を改良するば
あいに、グラフト共重合体と熱可塑性樹脂との相溶性を
確保して熱可塑性樹脂にグラフト共重合体を均一に分散
させるために使用される成分でもある。このため、ビニ
ル系単量体(C)としては、該ビニル系単量体の重合体
の溶解度パラメーターが9.15〜10.15[(ca
l/cm3)1/2]であり、さらには9.17〜10.1
0[(cal/cm3)1/2]、とくには9.20〜1
0.05[(cal/cm3)1/2]であるように選ばれ
ることが好ましい。溶解度パラメーターが前記範囲から
外れると難燃性が低下する傾向にある。
Wiley&Son社出版「ポリマーハンドブック」1
999年、第4版、セクションVII第682〜685
頁)に記載のグループ寄与法でSmallのグループパ
ラメーターを用いて算出した値である。たとえば、ポリ
メタクリル酸メチル(繰返単位分子量100g/mo
l、密度1.19g/cm3として)9.25[(ca
l/cm3)1/2]、ポリアクリル酸ブチル(繰返単位分
分子量128g/mol、密度1.06g/cm3とし
て)8.97[(cal/cm3)1/2]、ポリメタクリ
ル酸ブチル(繰返単位分子量142g/mol、密度
1.06g/cm3として)9.47[(cal/c
m3)1/2]、ポリスチレン(繰返単位分子量104、密
度1.05g/cm3として)9.03[(cal/c
m3)1/2]、ポリアクリロニトリル(繰返単位分子量5
3、密度1.18g/cm3として)12.71[(c
al/cm3)1/2]である。なお、各重合体の密度は、
VCH社出版の「ウルマンズ エンサイクロペディア
オブ インダストリアル ケミストリー(ULLMAN
N’S ENCYCLOPEDIA OF INDUS
TRIAL CHEMISTRY)」1992年、、第
A21巻、第169頁記載の値を用いた。また、共重合
体の溶解度パラメーターδcは、重量分率5%未満の場
合は主成分の値を用い、重量分率5%以上の場合では重
量分率で加成性が成立するとした。すなわち、m種類の
ビニル系単量体からなる共重合体を構成する個々のビニ
ル系単量体の単独重合体の溶解度パラメーターδnとそ
の重量分率Wnとから次式(1)により算出できる。
らなる共重合体の溶解度パラメーターは、ポリスチレン
の溶解度パラメーター9.03[(cal/c
m3)1/2]、とポリアクリロニトリルの溶解度パラメー
ター12.71[(cal/cm3)1/2]を用いて式
(1)に代入して9.95[(cal/cm3)1/2]の
値がえられる。
つ各段階においてビニル系単量体の種類を変えて重合し
てえられるビニル系重合体の溶解度パラメーターδs
は、最終的にえられたビニル系重合体の全重量を各段階
でえられたビニル系重合体の重量で割った値、すなわち
重量分率で加成性が成立するとした。すなわち、q段階
で重合し、各段階でえられた重合体の溶解度パラメータ
δiとその重量分率Wiとから次式(2)により算出で
きる。
とアクリロニトリル25%からなる共重合体が50部え
られ、2段階目にメタクリル酸メチルの重合体が50部
えられたとすると、この2段階の重合でえられた重合体
の溶解度パラメーターは、スチレン75%とアクリロニ
トリル25%共重合体の溶解度パラメーター9.95
[(cal/cm3)1/2]とポリメタクリル酸メチルの
溶解度パラメーター9.25[(cal/cm3)1/2]
を用いて式(2)に代入して9.60[(cal/cm
3)1/2]の値がえられる。
フト共重合体は、前記ポリオルガノシロキサン粒子
(A)40〜90部、好ましくは60〜80部、さらに
好ましくは60〜75部の存在下に、ビニル系単量体
(B)0.5〜10部、好ましくは1〜5部、さらに好
ましくは2〜4部を重合し、さらにビニル系単量体
(C)5〜50部、好ましくは15〜39部、さらに好
ましくは21〜38部を合計量が100部になるように
重合して得られる。該ポリオルガノシロキサン粒子が少
なすぎる場合、多すぎる場合、いずれも難燃化効果が低
くなる傾向にある。また、ビニル系単量体(B)が少な
すぎる場合、難燃化効果および耐衝撃性改良効果が低く
なる傾向にあり、多すぎる場合、耐衝撃性改良効果が低
くなる傾向にある。また、ビニル系単量体(C)が少な
すぎる場合、多すぎる場合、いずれも難燃化効果が低く
なる傾向にある。
えば、前記ビニル系単量体(B)における、その他の共
重合可能な単量体(b−2)と同じものが挙げられる。
これらは、前述したように重合体の溶解度パラメーター
が前記記載の範囲に入る限り、単独で用いてもよく2種
以上を組み合わせて用いてもよい。
合が適用でき、ポリオルガノシロキサン粒子(A)のラ
テックス中で前記ビニル系単量体(B)および前記ビニ
ル系単量体(C)のラジカル重合を行なえばよい。ま
た、ビニル系単量体(B)およびビニル系単量体(C)
は、いずれも1段階で重合させてもよく2段階以上で重
合させてもよい。
開始剤を熱分解することにより反応を進行させる方法で
も、また、還元剤を使用するレドックス系での反応など
とくに限定なく行なうことができる。
メンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパー
オキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパ
ーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−t−ブチルパ
ーオキサイド、t−ブチルパーオキシラウレイト、ラウ
ロイルパーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、シク
ロヘキサンノンパーオキサイド、アセチルアセトンパー
オキサイドなどの有機過酸化物、過硫酸カリウム、過硫
酸アンモニウムなどの無機過酸化物、2,2’−アゾビ
スイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−
ジメチルバレロニトリルなどのアゾ化合物などがあげら
れる。このうち、反応性の高さから有機過酸化物または
無機過酸化物が特に好ましい。
剤としては硫酸第一鉄/グルコース/ピロリン酸ナトリ
ウム、硫酸第一鉄/デキストロース/ピロリン酸ナトリ
ウム、または硫酸第一鉄/ナトリウムホルムアルデヒド
スルホキシレート/エチレンジアミン酢酸塩などの混合
物などがあげられる。
られるビニル系単量体(B)あるいはビニル系単量体
(C)100部に対して、通常、0.005〜20部、
さらには0.01〜10部であり、とくには0.03〜
5部であるのが好ましい。前記ラジカル重合開始剤の量
が0.005部未満のばあいには反応速度が低く、生産
効率がわるくなる傾向があり、20部をこえると反応中
の発熱が大きくなり生産が難しくなる傾向がある。
動剤も使用できる。該連鎖移動剤は通常の乳化重合で用
いられているものであればよく、とくに限定はされな
い。
デシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−
テトラデシルメルカプタン、n−ヘキシルメルカプタン
などがあげられる。
ばあいの使用量は、ビニル系単量体(B)あるいはビニ
ル系単量体(C)100部に対して0.01〜5部であ
ることが好ましい。前記連鎖移動剤の量が0.01部未
満のばあいには用いた効果がえられず、5部をこえると
重合速度が遅くなり生産効率が低くなる傾向がある。
20℃であるのが好ましい。
子(A)がビニル系重合性基を含有するばあいにはビニ
ル系単量体(B)がラジカル重合開始剤によって重合す
る際に、ポリオルガノシロキサン粒子(A)のビニル系
重合性基と反応することにより、グラフトが形成され
る。ポリオルガノシロキサン粒子(A)にビニル重合性
基が存在しないばあい、特定のラジカル開始剤、たとえ
ばt−ブチルパーオキシラウレートなどを用いれば、ケ
イ素原子に結合したメチル基などの有機基から水素を引
く抜き、生成したラジカルによってビニル系単量体
(B)が重合しグラフトが形成される。さらにビニル系
単量体(C)がラジカル重合開始剤によって重合する際
に、ビニル系単量体(B)と同じようにポリオルガノシ
ロキサン粒子(A)と反応するだけでなく、ビニル系単
量体(B)によって形成された重合体中に存在する不飽
和結合にも反応してビニル系単量体(C)によるグラフ
トが形成される。
体は、ラテックスからポリマーを分離して使用してもよ
く、ラテックスのまま使用してもよい。ポリマーを分離
する方法としては、通常の方法、たとえばラテックスに
塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム
などの金属塩を添加することによりラテックスを凝固、
分離、水洗、脱水し、乾燥する方法があげられる。ま
た、スプレー乾燥法も使用できる。
は、各種の熱可塑性樹脂に配合され、難燃性・耐衝撃性
に優れた難燃性樹脂組成物を与える。
ートを50%以上、さらには70%以上含んだポリカー
ボネート系樹脂が良好な難燃性が得られるという点で好
ましい。ポリカーボネート系樹脂の好ましい具体例とし
ては、経済的な面および難燃性−耐衝撃性バランスが良
好な点から、ポリカーボネート(とくに芳香族ポリカー
ボネート)、ポリカーボネート/ポリエチレンテレフタ
レート混合樹脂およびポリカーボネート/ポリブチレン
テレフタレート混合樹脂などのポリカーボネート/ポリ
エステル混合樹脂、ポリカーボネート/アクリロニトリ
ル−スチレン共重合体混合樹脂、ポリカーボネート/ブ
タジエン−スチレン共重合体(HIPS樹脂)混合樹
脂、ポリカーボネート/アクリロニトリル−ブタジエン
ゴム−スチレン共重合体(ABS樹脂)混合樹脂、ポリ
カーボネート/アクリロニトリル−ブタジエンゴム−α
−メチルスチレン共重合体混合樹脂、ポリカーボネート
/スチレン−ブタジエンゴム−アクリロニトリル−N−
フェニルマレイミド共重合体混合樹脂、ポリカーボネー
ト/アクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン共重合
体(AAS樹脂)混合樹脂などを用いることができる。
また、混合樹脂同士をさらに混合して使用してもよい。
ロキサン含有グラフト共重合体の添加量としては、難燃
性−耐衝撃性−経済性が良好な点から熱可塑性樹脂10
0部に対して、該グラフト共重合体0.1〜30部、さ
らには0.5〜15部、とくには1〜5部を配合するこ
とが好ましい。
ノシロキサン含有グラフト共重合体からなる難燃剤の粉
体と熱可塑性樹脂との混合は、ヘンシェルミキサー、リ
ボンブレンダーなどで混合したのち、ロール、押出機、
ニーダーなどで熔融混練することにより行うことができ
る。
ち酸化防止剤、滴下防止剤、高分子加工助剤、難燃剤、
耐衝撃性改良剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤、顔料、
ガラス繊維、充填剤、高分子滑剤などを配合することが
できる。
トリス[N−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキ
シベンジル)]イソシアヌレート(旭電化株式会社製、
アデカスタブAO−20など)、テトラキス[3−
(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)
プロピオニルオキシメチル]メタン(チバ・スペシャル
ティ・ケミカルズ社製、イルガノックス1010な
ど)、ブチリデン−1,1−ビス−(2−メチル−4−
ヒドロキシ−5−t−ブチル−フェニル)(旭電化株式
会社製、アデカスタブAO−40など)、1,1,3−
トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチル
フェニル)ブタン(吉冨ファインケミカル株式会社製、
ヨシノックス930など)などのフェノール系酸化防止
剤、ビス(2,6,ジ−t−ブチル−4−メチルフェニ
ル)ペンタエリスリトールホスファイト(旭電化株式会
社製、アデカスタブPEP−36など)、トリス(2,
4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト(旭電化株
式会社製、アデカスタブ2112など)、2,2−メチ
レンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチル
ホスファイト(旭電化株式会社製、アデカスタブHP−
10など)などのリン系酸化防止剤、ジラウリル3,
3’−チオ−ジプロピオネート(吉冨ファインケミカル
株式会社製、ヨシノックスDLTP)、ジミリスチル
3,3’−チオ−ジプロピオネート(吉冨ファインケミ
カル株式会社製、ヨシノックスDMTP)などのイオウ
系酸化防止剤などがあげられる。これらのなかで、難燃
性を向上させる点でリン系酸化防止剤が特に好ましい。
い点で好ましい具体例として、ポリモノフルオロエチレ
ン、ポリジフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレ
ン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
レン/ヘキサフルオロエチレン共重合体などのフッ素化
ポリオレフィン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂などを
あげることができる。
ば、メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体な
どのメタクリレート系(共)重合体があげられる。
ば、ブタジエンゴム系耐衝撃性改良剤(MBS樹脂)、
アクリル酸ブチルゴム系耐衝撃性改良剤、アクリル酸ブ
チルゴム/シリコーンゴムの複合ゴム系耐衝撃性改良剤
などがあげられる。
えば、併用する難燃剤として非ハロゲン・非リン系とい
う点で好ましい具体例としては、芳香族基含有ポリオル
ガノシロキサンなどのシリコーン系化合物、シアヌル
酸、シアヌル酸メラミンなどのトリアジン系化合物、酸
化ホウ素、ホウ酸亜鉛などのホウ素系化合物などをあげ
ることができる。また、トリフェニルホスフェート、縮
合リン酸エステル、安定化赤リンなどのリン系化合物と
の併用も可能である。この場合は、リン系難燃剤の組成
物において、本発明のポリオルガノシロキサン含有グラ
フト共重合体を用いることでリン系難燃剤を減らすこと
ができるメリットがある。
−コストのバランスの点から熱可塑性樹脂100部に対
して、0.1〜20部、さらには0.2〜10部、とく
には0.3〜5部である。
は、通常の熱可塑性樹脂組成物の成形に用いられる成形
法、すなわち、射出成形法、押出成形法、ブロー成形
法、カレンダー成形法などを適用することができる。
形品の用途としては、特に限定されないが、たとえば、
デスクトップ型コンピューター、ノート型コンピュータ
ー、タワー型コンピューター、サーバー型コンピュータ
ー、プリンター、コピー機、FAX機、携帯電話、PH
S、TV、ビデオデッキ等の各種OA/情報/家電機器
のハウジングおよびシャーシー部品、各種建材部材およ
び各種自動車部材などの難燃性が必要となる用途があげ
られる。
優れたものとなる。
が、本発明はこれらのみに限定されない。
測定および試験はつぎのように行った。 [重合転化率]ラテックスを120℃の熱風乾燥器で1
時間乾燥して固形成分量を求めて、100×固形成分量
/仕込み単量体量(%)で算出した。 [トルエン不溶分量]ラテックスから乾燥させてえられ
たポリオルガノシロキサン粒子の固体0.5gを室温に
てトルエン80mlに24時間浸漬し、12000rp
mにて60分間遠心分離してポリオルガノシロキサン粒
子のトルエン不溶分の重量分率(%)を測定した。 [アセトン不溶分量]グラフト共重合体1gを室温にて
アセトン80mlに48時間浸漬し、18000rpm
にて10分間遠心分離して、沈殿部をグラフト共重合体
のアセトン不溶分量(%)として求めた。 [平均粒子径]ポリオルガノシロキサン粒子およびグラ
フト共重合体の平均粒子径をラテックスの状態で測定し
た。測定装置として、リード&ノースラップインスツル
メント(LEED&NORTHRUP INSTRUM
ENTS)社製のMICROTRAC UPAを用い
て、光散乱法により数平均粒子径(μm)および粒子径
分布の変動係数(標準偏差/数平均粒子径(%))を測
定した。 [耐衝撃性]ASTM D−256に準じて、ノッチつ
き1/8インチバーを用いて−10℃あるいは23℃で
のアイゾット試験により評価した。 [難燃性]UL94 V試験により評価した。
子(S−1)の製造 次の成分からなる水溶液をホモミキサーにより1000
0rpmで5分間撹拌してエマルジョンを調製した。
単量体追加口、温度計を備えた5口フラスコに一括して
仕込んだ。系を撹拌しながら、10%ドデシルベンゼン
スルホン酸(DBSA)水溶液1部(固形分)を添加
し、80℃に約40分かけて昇温後、80℃で6時間反
応させた。その後、25℃に冷却して、20時間放置
後、系のpHを水酸化ナトリウムで6.5に戻して重合
を終了し、ポリオルガノシロキサン粒子(S−1)を含
むラテックスをえた。重合転化率、ポリオルガノシロキ
サン粒子のラテックスの平均粒子径およびトルエン不溶
分量を測定し、結果を表1に示す。
子(S−2)の製造 撹拌機、還流冷却器、チッ素吹込口、単量体追加口、温
度計を備えた5口フラスコに、 成分 量(部) 純水 189 SDBS 1.2 を仕込んだ。つぎに、系をチッ素置換しながら70℃に
昇温し、純水1部と過硫酸カリウム(KPS)0.02
部からなる水溶液を添加してから、つづいて 成分 量(部) スチレン(St) 0.7 メタクリル酸ブチル(BMA) 1.3 からなる混合液を一括添加して、1時間撹拌して重合を
完結させて、St−BMA共重合体のラテックスをえ
た。重合転化率は99%であった。えられたラテックス
の固形分含有率は1.0%、平均粒子径0.01μmで
あった。また、このときの変動係数は38%であった。
St−BMA共重合体の溶剤不溶分量は0%であった。
キサーで10000rpmで5分間撹拌してポリオルガ
ノシロキサン形成成分のエマルジョンを調製した。
0℃に保ち、系に10%DBSA水溶液2部(固形分)
を添加したのち、上記ポリオルガノシロキサン形成成分
のエマルジョンを一括で添加した後6時間撹拌を続けた
のち、25℃に冷却して20時間放置した。その後、水
酸化ナトリウムでpHを6.4にして重合を終了し、ポ
リオルガノシロキサン粒子(S−2)を含むラテックス
をえた。重合転化率、ポリオルガノシロキサン粒子のラ
テックスの平均粒子径およびトルエン不溶分量を測定
し、結果を表1に示す。該ポリオルガノシロキサン粒子
を含むラテックス中のポリオルガノシロキサン粒子は仕
込み量および転化率かポリオルガノシロキサン成分98
%およびSt−BMA共重合体成分2%からなる。
器、窒素吹込口、単量体追加口および温度計を備えた5
口フラスコに、純水300部、ナトリウムホルムアルデ
ヒドスルホキシレート(SFS)0.2部、エチレンジ
アミン4酢酸2ナトリウム(EDTA)0.01部、硫
酸第一鉄0.0025部および表2に示されるポリオル
ガノシロキサン粒子(A)を仕込み、系を撹拌しながら
窒素気流下に60℃まで昇温させた。60℃到達後、表
2に示される単量体(B)とラジカル重合開始剤の混合
物を、表2に示す量を一括で追加したのち、60℃で1
時間撹拌を続けた。そののち、さらに表2に示される単
量体(C)を3時間かけて滴下追加し、追加終了後1時
間撹拌を続けることによってグラフト共重合体のラテッ
クスをえた。
形分濃度を15%にしたのち、10%塩化カルシウム水
溶液2部(固形分)を添加して、凝固スラリーを得た。
凝固凝固スラリーを80℃まで加熱したのち、50℃ま
で冷却して脱水後、乾燥させてポリオルガノシロキサン
系グラフト共重合体(SG−1〜SG−5およびSG’
−1〜SG’−4)の粉体をえた。重合転化率、平均粒
子径、アセトン不溶分量を表2に示す。
アリル、 BAはアクリル酸ブチル、MMAはメタクリ
ル酸メチル、ANはアクリロニトリル (以上、単量
体)、CHPはクメンハイドロパーオキサイド(ラジカ
ル重合開始剤)、重合体SPはビニル系単量体(C)の
重合体の溶解度パラメーターを明細書記載の方法で求め
た値を示す。
社製タフロンFN2200A、PC−2:出光石油化学
株式会社製タフロンFN1900A)および実施例1〜
5で得られたポリオルガノシロキサン系グラフト共重合
体(SG−1〜SG−5)または比較例1〜4で得られ
たポリオルガノシロキサン系グラフト共重合体(SG’
−1〜SG’−4)を用いて表3に示す組成で配合し
た。なお、PEP36はリン系酸化防止剤(旭電化株式
会社製アデカスタブPEP36)、PTFEはポリテト
ラフルオロエチレン(ダイキン工業株式会社製ポリフロ
ンFA−500)を示す。
式会社製 TEX44SS)で270℃にて溶融混錬
し、ペレットを製造した。えられたペレットをシリンダ
ー温度280℃に設定した株式会社ファナック(FAN
UC)製のFAS100B射出成形機で1/8インチの
アイゾット試験片および1/16インチ難燃性評価用試
験片を作成した。えられた試験片を用いて前記評価方法
に従って評価した。
ート樹脂の難燃性−耐衝撃性バランスを高度に改良する
ことがわかる。
脂の難燃化 PC−1、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET:
鐘紡合繊株式会社製ベルペット EFG−70)および
実施例1で得られたポリオルガノシロキサン系グラフト
共重合体(SG−1)または比較例1で得られたポリオ
ルガノシロキサン系グラフト共重合体(SG’−1)を
用いて表4に示す組成で配合した。
株式会社製 TEX44SS)で270℃にて溶融混錬
し、ペレットを製造した。えられたペレットをシリンダ
ー温度260℃に設定した株式会社ファナック(FAN
UC)製のFAS100B射出成形機で1/8インチの
アイゾット試験片および1/12インチ難燃性評価用試
験片を作成した。えられた試験片を用いて前記評価方法
に従って評価した。
ート/ポリエチレンテレフタレート樹脂の難燃性−耐衝
撃性バランスを高度に改良することがわかる。
ことにより、難燃性−耐衝撃性バランスの優れた熱可塑
性樹脂組成物を与える難燃剤を得ることができ、また該
難燃剤を熱可塑性樹脂に配合することにより難燃性−耐
衝撃性に優れた難燃性樹脂組成物をうることができる。
Claims (8)
- 【請求項1】 (A)ポリオルガノシロキサン粒子40
〜90重量部の存在下に(B)多官能性単量体(b−
1)100〜50重量%およびその他の共重合可能な単
量体(b−2)0〜50重量%からなるビニル系単量体
0.5〜10重量部を重合し、さらに(C)ビニル系単
量体5〜50重量部((A)、(B)および(C)合わ
せて100重量部)を重合してえられるポリオルガノシ
ロキサン含有グラフト共重合体。 - 【請求項2】 ポリオルガノシロキサン粒子(A)の平
均粒子径が0.008〜0.6μmである請求項1記載
のポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体。 - 【請求項3】 ビニル系単量体(C)が、該ビニル系単
量体の重合体の溶解度パラメーターが9.15〜10.
15(cal/cm3)1/2である請求項1または2記載
のポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体。 - 【請求項4】 ポリオルガノシロキサン粒子(A)がラ
テックス状である請求項1、2または3記載のポリオル
ガノシロキサン含有グラフト共重合体。 - 【請求項5】 ビニル系単量体(C)が芳香族ビニル系
単量体、シアン化ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸
エステル系単量体およびカルボキシル基含有ビニル系単
量体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の単量体で
ある請求項1、2、3または4記載のポリオルガノシロ
キサン含有グラフト共重合体。 - 【請求項6】 請求項1記載のポリオルガノシロキサン
含有グラフト共重合体からなる難燃剤。 - 【請求項7】 熱可塑性樹脂100重量部に対して請求
項6記載の難燃剤0.1〜30重量部を配合してなる難
燃性樹脂組成物。 - 【請求項8】 熱可塑性樹脂がポリカーボネート系樹脂
である請求項7記載の難燃性樹脂組成物。
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