JP2006002005A - 難燃性ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)ポリアミド樹脂、1)ポリアミド66および/または6/6T/6I共重合体 下記(1)〜(3)の群から選ばれた少なくとも2つを共重合成分とする主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂であって、(1)、(2)および(3)の成分含有率が範囲A(点イ、ロ、ハ、ニ、ホ、ヘに囲まれた範囲)の成分組成であるようなポリアミド樹脂、(1)ポリアミド66および/またはポリアミド6、(2)ポリアミド6T、(3)ポリアミド6I、2)ポリアミド9T、3)ポリアミド12Tの群から選ばれる主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂マトリックス(b)ポリフェニレンエーテル樹脂(c)ホスファゼン化合物からなる難燃性ポリアミド樹脂組成物。
【選択図】図1
Description
これらの用途では、難燃性が要求され、難燃剤を添加したポリアミド樹脂組成物が多用される。
ポリアミド樹脂に使われる難燃剤として、フィラー無添加のポリアミド樹脂についてはメラミンシアヌレート、ガラス繊維や無機フィラーを添加したポリアミド樹脂については臭素化ポリスチレンおよび酸化アンチモンが主流となっている。フィラー無添加難燃ポリアミド樹脂ではハロゲン化合物を使っていないので環境負荷は小さくこの点では優れた難燃化手法と言えるが、メラミンシアヌレートの難燃力が十分でないことによって性能改良の要求に応えられずにきた。ポリアミド樹脂は冬場、成形直後のドライ状態で折れ割れが発生したり、1年を通じての季節変化に対応した湿度変化による吸水寸法変化が問題となる。折れ割れ改良のためにはエラストマーなどの耐衝撃強度付与材を添加することが有効と考えられ、また吸水寸法変化にはポリフェニレンエーテルやポリプロピレンなど吸水しない樹脂を添加することが考えられるが、これらエラストマー、ポリフェニレンエーテル、ポリプロピレンなどの樹脂を添加すると、ポリアミド樹脂の難燃性は著しく悪化し、現在のメラミンシアヌレートではいくら添加量を増してもUL94V−0を達成するレベルまで難燃性を向上させることができない。フィラー添加ポリアミド樹脂は、フィラーがろうそくの芯の働きをして燃焼を加速するため、やはりメラミンシアヌレートでは難燃力が不足してハロゲン系難燃剤を使わざるを得ないのが実態である。メラミンシアヌレート以外の非ハロゲン系難燃剤においても、十分な難燃力を有していなかったり、熱分解、加水分解などによってブリードアウトを起こすなど実用に耐えるものがなかった。すなわち高い難燃力の難燃剤もしくは難燃化手法が求められていた。
芳香族ポリアミドを難燃化するためホスファゼン化合物を難燃剤として添加した組成物も開示されている(例えば、特許文献2参照)。しかるにこれら組成物は、やはり芳香族ポリアミドが低結晶領域の組成であるため、成形時離型しないために実用的でなかったり、融点が高すぎて難燃剤やポリアミド自身の分解が避けられなかったりという問題を有していた。
すなわち本発明は、
1.(a)ポリアミド樹脂
1)ポリアミド(66および/または6)/6T/6I共重合体
下記(1)〜(3)の群から選ばれた少なくとも2つを共重合成分とする主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂であって、(1)、(2)および(3)の成分含有率が図1に示す範囲A(点イ、ロ、ハ、ニ、ホ、ヘに囲まれた範囲)の成分組成であるようなポリアミド樹脂
(1)ポリアミド66および/またはポリアミド6
(2)ポリアミド6T
(3)ポリアミド6I
2)ポリアミド9T
3)ポリアミド12T
の群から選ばれる主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂マトリックス
(b)ポリフェニレンエーテル樹脂
(c)ホスファゼン化合物
からなる難燃性ポリアミド樹脂組成物、
2.(a)ポリアミド樹脂
1)ポリアミド(66および/または6)/6T/6I共重合体
上記ポリアミド(66および/または6)/6T/6I共重合体であって、(1)、(2)および(3)の成分含有率が図1に示す範囲B(点チ、ロ、ハ、ニ、ホ、トに囲まれた範囲)の成分組成であるようなポリアミド樹脂、
2)ポリアミド9T
3)ポリアミド12T
の群から選ばれる主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂マトリックス
(b)ポリフェニレンエーテル樹脂
(c)ホスファゼン化合物
からなる上記1に記載の難燃性ポリアミド樹脂組成物、
3.ポリアミド成分中の水分率が、0.1重量%以下である上記1または2に記載の樹脂組成物、
4.ポリアミド成分中の水分率が、0.05重量%以下である上記1または2に記載の樹脂組成物、
からなる。
ここでポリフェニレンエーテル共重合体とは、フェニレンエーテル構造を主単量体単位とする共重合体である。その例としては、2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールとの共重合体、2,6−ジメチルフェノールとo−クレゾールとの共重合体あるいは2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノール及びo−クレゾールとの共重合体、2,6−ジメチルフェノールと、下記一般式(3)で示されるビスフェノールとの共重合体等がある。
ポリフェニレンエーテル樹脂の一部又は全部を、不飽和カルボン酸又はその官能的誘導体で変性された変性ポリフェニレンエーテル樹脂は、特開平2−276823号公報、特開昭63−108059号公報、特開昭59−59724号公報等に記載されており、例えばラジカル開始剤の存在下または非存在下において、ポリフェニレンエーテル樹脂に不飽和カルボン酸やその官能的誘導体を溶融混練し、反応させることによって製造される。或いは、ポリフェニレンエーテルと不飽和カルボン酸やその官能的誘導体とをラジカル開始剤存在下または非存在下で有機溶剤に溶かし、溶液下で反応させることによって製造される。
本発明でのポリフェニレンエーテル樹脂はスチレン系樹脂を含有していても良い。スチレン系樹脂とは、スチレン系化合物、スチレン系化合物と共重合可能な化合物をゴム質重合体存在または非存在下に重合して得られる重合体である。
スチレン系化合物の具体例としてはスチレン、α−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、エチルスチレン等が挙げられ、最も好ましいのはスチレンである。また、スチレン系化合物と共重合可能な化合物としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル化合物類;無水マレイン酸等の酸無水物等が挙げられ、スチレン系化合物とともに使用される。共重合可能な化合物の使用量は、スチレン系化合物との合計量に対して20重量%以下が好ましく、さらに好ましくは15重量%以下である。
本発明でいう成分(c)ホスファゼン化合物とは以下の化学式(4)に示す化合物である。
さらに、特開平11−181429号公報に開示されている技術により、下記式(5)に示す化合物
からなる群より選ばれた化合物とホスファゼン化合物を加熱することによって架橋されていても良いが、架橋されていないものの方が加工流動性などの点で好ましい。これらの架橋構造を有するホスファゼン化合物は、ジクロロホスファゼンオリゴマーにフェノールのアルカリ金属塩および芳香族ジヒドロキシ化合物のアルカリ金属塩を反応させることによっても製造される。これらのアルカリ金属塩は、ジクロロホスファゼンオリゴマーに対して理論量よりもやや過剰に添加される。
ホスファゼン化合物は、式(4)で示される化合物を90%以上含有していれば、その他不純物を含有していても本発明の効果を損なわない限り問題ない。不純物としては、原料のフェノール、その誘導体、クロロホスファゼンのクロルを全部までは、置換しきらず、1〜数個クロルが残ったもの、アルカリ金属塩、水分、副生物である鎖状ホスファゼン化合物、大環状ホスファゼン化合物などである。
本発明の成分(a)ポリアミド樹脂は、以下である。
1)ポリアミド(66および/または6)/6T/6I共重合体
下記(1)〜(3)の群から選ばれた少なくとも2成分を共重合成分とする主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂であって、(1)、(2)および(3)の成分含有率が図1に示す範囲A(点イ、ロ、ハ、ニ、ホ、ヘに囲まれた範囲)の成分組成であるようなポリアミド樹脂
(1)ポリアミド66および/またはポリアミド6
(2)ポリアミド6T
(3)ポリアミド6I
2)ポリアミド9T
3)ポリアミド12T
の群から選ばれる主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂マトリックス
好ましくは、
1)ポリアミド(66および/または6)/6T/6I共重合体
下記(1)〜(3)の群から選ばれた少なくとも2成分を共重合成分とする主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂であって、(1)、(2)および(3)の成分含有率が図1に示す範囲B(点チ、ロ、ハ、ニ、ホ、トに囲まれた範囲)の成分組成であるようなポリアミド樹脂
2)ポリアミド9T
3)ポリアミド12T
の群から選ばれる主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂マトリックス
である。
ポリアミド樹脂の配合量は、ポリアミド樹脂がマトリックスを形成すれば良い。
本発明でいうマトリックスとは、連続相であることを示し、ポリフェニレンエーテルが分散相、ポリアミドが連続相を形成するモルホロジーをとる。
ポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂とポリアミド樹脂の合計100重量部に対して、ポリアミド樹脂が30〜99重量部、好ましくは40〜90重量部、さらに好ましくは50〜80重量部である。
(ポリアミド中の水分率)(%)=(組成物の含有水分率実測値)(%)/(組成物中のポリアミド成分含有率)(%)
組成物中の含有水分率は、カールフィッシャー水分測定装置を使って測定することができる。
本発明の樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、一般に樹脂に添加される添加剤を添加することができる。例えば、ガラス繊維、ガラスフレーク、カオリンクレー、タルク、マイカ等の無機充填剤やその他の繊維状、非繊維状補強剤である。また、耐衝撃付与剤としてゴム状重合体、例えばスチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体およびそれらの水素添加物などの熱可塑性エラストマーである。更に他の特性を付与するため、本発明の効果を損なわない範囲で他の添加剤、例えば可塑剤、酸化防止剤、及び紫外線吸収剤などの安定剤、帯電防止剤、離型剤、染顔料、あるいはその他の樹脂を添加することができる。樹脂の例としては、エンジニアリング樹脂であるポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、汎用樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレン、スーパーエンプラである液晶ポリエステルなどが挙げられるがこれらに限定されない。また、従来から知られた各種難燃剤および難燃助剤、例えば結晶水を含有する水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物、ホウ酸亜鉛化合物、スズ酸亜鉛化合物、メラミン、メラミンシアヌレート、メラム、メロンなどの窒素系難燃剤さらにはシリカ、カオリンクレー、タルクなどの無機ケイ素化合物を添加して更なる難燃性の向上も可能である。
本発明組成物の用途は、難燃性を要求される電子・電気部品、OA機器部品、自動車部品などであり、具体的にはプリント配線板、半導体用封止剤、アンテナ材、筐体、構造体、電線被覆、プリンター、FAX、CD−ROM、DVD−ROM、テレビ、デジタル録画機器などの部品に使用される。また、情報通信関係では、携帯電話、ETC、ナビゲーションシステム、家電・OA無線システムなど、情報処理関係では、高速演算するコンピュータ、パソコンなどがある。
実施例および比較例で用いた各成分は以下のものである。
・ポリアミド樹脂(PA)
ポリアミド6T/66、ポリアミド6T/6I、ポリアミド66/6I、ポリアミド9T、ポリアミド12T、ポリアミド66及びこれらの共重合体であって、表1〜3に示した成分組成の共重合体。JISに従って測定した硫酸粘度はいずれも2.5であった。
・ポリフェニレンエーテル(PPE)
30℃のクロロホルム溶液で測定したηsp/cが0.41のポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)100重量部に無水マレイン酸0.5重量部を配合し、2軸押出機で330℃、300RPMで混練押出して、変性PPEペレットを得た。これをPPEとして使用した。
・フェノキシホスファゼン(FR)
下記化学式(6)においてm=3が93.6wt%、m=4が4.0wt%、m≧5が2.4wt%であるようなフェノキシホスファゼン
(1)難燃性
UL−94垂直燃焼試験に基づき、1/16インチ厚みの射出成形試験片を用いて測定し、10回接炎時の平均燃焼時間と燃焼時の滴下物による脱脂綿着火の有無を評価した。
(2)成形性(離型)
ASTMダンベル金型で、射出成形し、金型からの離型を観察した。成形条件は、シリンダー温度はポリアミドの融点(Tm)より10℃高く設定、金型温度は85℃に設定した。但し、融点を有さないポリアミドを使用した実施例7は320℃、比較例3,4は300℃で成形した。
○:スムーズに離型し、自動成形可能、△:10回成形中、2〜3回離型しないものがあった、×:10回成形中、全て離型しなかった
(3)成形品外観
ASTMダンベルを成形し、成形品外観を観察した。成形条件は、シリンダー温度はポリアミドの融点(Tm)より10℃高く設定、金型温度は85℃に設定した。但し、融点を有さないポリアミドを使用した実施例7は320℃、比較例3,4は300℃で成形した。
○:成形品表面が滑らかであった、△:成形品表面の一部がザラザラしていた
×:成形品表面全体がザラザラし、一部発泡も認められた。
組成物の作成
スクリュー径25mmの2軸同方向回転押出機を使って、ポリアミド50重量部、無水マレイン酸変性PPE50重量部、フェノキシホスファゼン15重量部を混練押出ししストランド状にして水冷後、ペレット状にカットした。使用したポリアミドの共重合成分比は表1から4に示した。
Claims (4)
- (a)ポリアミド樹脂
1)ポリアミド(66および/または6)/6T/6I共重合体
下記(1)〜(3)の群から選ばれた少なくとも2成分を共重合成分とする主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂であって、(1)、(2)および(3)の成分含有率が図1に示す範囲A(点イ、ロ、ハ、ニ、ホ、ヘに囲まれた範囲)の成分組成であるようなポリアミド樹脂
(1)ポリアミド66および/またはポリアミド6
(2)ポリアミド6T
(3)ポリアミド6I
2)ポリアミド9T
3)ポリアミド12T
の群から選ばれる主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂マトリックス
(b)ポリフェニレンエーテル樹脂
(c)ホスファゼン化合物
からなる難燃性ポリアミド樹脂組成物 - (a)ポリアミド樹脂
1)ポリアミド(66および/または6)/6T/6I共重合体
上記ポリアミド(66および/または6)/6T/6I共重合体であって、(1)、(2)および(3)の成分含有率が図1に示す範囲B(点チ、ロ、ハ、ニ、ホ、トに囲まれた範囲)の成分組成であるようなポリアミド樹脂、
2)ポリアミド9T
3)ポリアミド12T
の群から選ばれる主鎖に芳香環を有するポリアミド樹脂マトリックス
(b)ポリフェニレンエーテル樹脂
(c)ホスファゼン化合物
からなる請求項1に記載の難燃性ポリアミド樹脂組成物 - ポリアミド成分中の水分率が、0.1重量%以下である請求項1または2に記載の樹脂組成物
- ポリアミド成分中の水分率が、0.05重量%以下である請求項1または2に記載の樹脂組成物
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