JP2011502208A - ポリオール含有耐燃性ポリカーボネート - Google Patents

ポリオール含有耐燃性ポリカーボネート Download PDF

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Abstract

本発明は、ポリカーボネート、ポリオール0.01〜0.3重量%、および脂肪族または芳香族スルホン酸、スルホンアミド、またはスルホンイミドのアルカリまたはアルカリ土類金属塩0.01〜0.8重量%を含む組成物に関する。

Description

本発明は、ポリカーボネート並びにポリオールと脂肪族または芳香族スルホン酸、スルホンアミドまたはスルホンイミドのアルカリまたはアルカリ土類金属塩との組み合わせを特定の量含有する組成物に関する。
耐燃特性を備えるプラスチック成形組成物は多数の用途に使用される。そのようなプラスチックの典型的な使用分野は、特に、電気工学および電子工学であって、それらは、例えば帯電部用のキャリアの製造に使用されるかまたはテレビおよびモニタのケーシングの形態で使用される。耐燃特性を備えるプラスチックは、鉄道車両または航空機のインテリアパネルの分野においてしっかりと確立されているが、この場合、使用されるプラスチックは、良好な防炎特性に加えて、高レベルの別のポジティブ特性も示さなければならない。
これまで、プラスチックの耐燃性を更に増加させる試みが十分行われてきた。
特開平02−202544は、芳香族スルホン酸金属塩0.01〜2重量部、好ましくは0.05〜1.5重量部、およびアルキレングリコールオリゴマー0.01〜3.0重量部、好ましくは0.01〜2.0重量部(それぞれポリカーボネート100重量部に対する。)を含有する組成物、並びにそれらから製造される、耐燃性が改良され、透明度が良好であり、かつ、変色傾向が低い射出成形物品を取り上げている。この出願の目的は、防炎性透明ポリカーボネート(PC)組成物を提供することである。分子量200〜1000のポリアルキレングリコールと芳香族スルホン酸の金属塩との組み合わせが防炎性透明PC組成物を生じることがわかった。
特開平02−202544は、分子量1000以上のポリアルキレングリコールを含有する組成物の透明性が低減することをはっきりと示している。この出願は、カリウムジフェニルスルホネート0.1wt.%および分子量600または3400のポリエチレングリコール0.3wt.%を含有するポリカーボネート組成物を記述している(実施例)。
US 2006/0116467 A1は、水性PTFE分散体を使用する防炎性熱可塑性成形組成物の製造方法を記述している。
EP−A 0 374 816は、防炎性ポリマーの耐衝撃性を改良するための1種類以上の防炎性添加剤のカーボネートポリマー中の分散方法に関する。
US 2007/0129465 A1は、有機ポリマー含有組成物であって、表面変性粒子がポリマーの燃焼性を低減させるのに好適な量で分散されている有機ポリマー含有組成物を開示している。
US 6,469,072 B1は、混合物を用いる、固体添加剤のポリマーへの分散方法を開示している。
US 6,455,620 B1は、酸化触媒およびポリアルキレングリコールの群の少なくとも1種類のポリエーテルを含有する組成物を開示している。
US−A 3215663は、顔料の高分子量直鎖合成ポリマーへの分散方法を記載している。
US−A 5118721は、ポリエーテルポリオールを使用する充填剤分散体の製造方法を記載している。
これまで行われた試みにもかかわらず、特に耐燃性に関して更に改良された薄肉製品における使用用の、組成物への要求が依然存在する。このことは、特に透明組成物または透明製品用組成物に当てはまる。この関連で、本発明の目的は、ウォールの厚さ3mm以下で著しく改良された耐燃性を示す透明組成物を提供することである。
本発明の範囲内で、ポリカーボネートを脂肪族または芳香族スルホン酸、スルホンアミドまたはスルホンイミドのアルカリまたはアルカリ土類金属塩と少量のポリオールとの組み合わせと共に含有する組成物を提供することが、特にポリオールの分子量が1000以上であり、防炎性添加剤およびポリオールの濃度が全体で低い場合に、透明性および防炎性に関して優れた特性プロファイルを生じることがわかった。
従って、本発明は、ポリカーボネートおよびポリオール0.01wt.%〜0.3wt.%および脂肪族または芳香族スルホン酸、スルホンアミドまたはスルホンイミドのアルカリまたはアルカリ土類金属塩0.01wt.%〜0.8wt.%を含有する組成物に関する。
そのような組成物は、有利には、様々な用途に使用される。これらとしては、例えば、電気工学/電子工学分野における用途、例えばライトハウジング、電気安全スイッチ、マルチウェイ・コネクタ(multiway connectors)、テレビ・ケーシングもしくはモニタ・ケーシングが挙げられる。本発明による組成物は、更に、建築または工業グレージング用シートの形態で、鉄道車両および航空機の内装用パネルとしても使用され、それらはそれぞれ耐燃性に関して高い要求がある。
本発明は、更に、ポリカーボネート、少なくとも1種類のポリオールおよび少なくとも一種類の脂肪族または芳香族スルホン酸、スルホンアミドまたはスルホンイミドのアルカリまたはアルカリ土類金属塩を組み合わせ、要すれば溶媒中で、混合し、要すればホモジナイズし、溶媒を除去することを特徴とする、本発明による組成物の製造方法にも関する。次に、このポリマーコンパウンドをグラニュール化し、例えば、更に直接処理して成形品を形成する。
本発明による組成物用のポリカーボネートは、ホモポリカーボネート、コポリカーボネートおよび熱可塑性、好ましくは芳香族の、ポリエステルカーボネートであり、これらは、本願中、用語「ポリカーボネート」に含まれる。
本発明によるホモポリカーボネート、コポリカーボネートおよびポリエステルカーボネートの平均分子量(重量平均)は、一般的に2000〜200,000、好ましくは3000〜150,000、特に5000〜100,000、より特に好ましくは8000〜80,000、特別には12,000〜70,000(GPCによってポリカーボネート較正を用いて測定される。)、最も特別好ましくは平均分子量M16,000〜40,000g/molである。
本発明による組成物のポリカーボネートの製造に関しては、例えば“Schnell”,Chemistry and Physics of Polycarbonates,Polymer Reviews,第9巻,Interscience Publishers,ニューヨーク,ロンドン,シドニー 1964年、D.C.PREVORSEK,B.T.DEBONA and Y.KESTEN,Corporate Research Center,Allied Chemical Corporation,モリスタウン,ニュージャージー州07960,“Synthesis of Poly(ester)carbonate Copolymers”in Journal of Polymer Science,Polymer Chemistry Edition,第19巻,75〜90頁(1980年)、D.Freitag,U.Grigo,P.R.Mueller,N.Nouvertne,BAYER AG,“Polycarbonates”in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,第11巻,第2版,1988年,648〜718頁、およびDres.U.Grigo,K.Kircher and P.R.Mueller“Polycarbonate”in Becker/Braun,Kunststoff−Handbuch,第3/1巻,Polycarbonate,Polyacetale,Polyester,Celluloseester,Carl Hanser Verlag Munich,ウィーン 1992年,117〜299頁が参照されうる。製造は、好ましくは、界面法または溶融エステル交換法によって行われ、最初に界面法の例を使用して記述する。
出発原料として好ましく使用される化合物は、一般式(1)HO−Z−OH(式中、Zは、炭素原子を6〜30個有し、1以上の芳香族基を含む二価の有機基である。)のビスフェノールである。
そのような化合物の例は、ジヒドロキシジフェニル、ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン、インダンビスフェノール、ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(ヒドロキシフェニル)ケトンおよびα,α’−ビス(ヒドロキシフェニル)−ジイソプロピルベンゼンの群に属するビスフェノールである。
上記化合物の群に属する特に好ましいビスフェノールは、ビスフェノールA、テトラアルキルビスフェノールA、4,4−(メタ−フェニレンジイソプロピル)ジフェノール(ビスフェノールM)、4,4−(パラ−フェニレンジイソプロピル)ジフェノール、N−フェニル−イサンチンビスフェノール、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(BP−TMC)、2−ヒドロカルビル−3,3−ビス(4−ヒドロキシアリール)フタルイミジンタイプのビスフェノール、特に2−フェニル−3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フタルイミジン、および更に要すればそれらの混合物である。ビスフェノールAベースのホモポリカーボネート並びにモノマービスフェノールAおよび1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンベースのコポリカーボネートが特に好ましい。本発明によって使用されるビスフェノール化合物を、炭酸化合物、特にホスゲンまたは、溶融エステル交換法の場合、ジフェニルカーボネートもしくはジメチルカーボネートと反応させる。
ポリエステルカーボネートは、既に言及したビスフェノールと、少なくとも1種類の芳香族ジカルボン酸と、要すれば炭酸相当物と、の反応によって得られる。好適な芳香族ジカルボン酸は、例えばフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、3,3’−または4,4’−ジフェニルジカルボン酸およびベンゾフェノンジカルボン酸である。ポリカーボネート中のカーボネート基のいくらか、80mol%以下、好ましくは20〜50mol%を芳香族ジカルボン酸エステル基によって置換してもよい。
界面法において使用される不活性有機溶媒は、例えば、ジクロロメタン、様々なジクロロエタンおよびクロロプロパン化合物、テトラクロロメタン、トリクロロメタン、クロロベンゼンおよびクロロトルエンである。クロロベンゼンまたはジクロロメタン、またはジクロロメタンとクロロベンゼンとの混合物が好ましく使用される。
界面法は、触媒、例えば第三級アミン、特にN−アルキルピペリジンまたはオニウム塩によって促進されうる。トリブチルアミン、トリエチルアミンおよびN−エチルピペリジンが好ましく使用される。溶融エステル交換法の場合、DE−A 42 38 123中で言及されている触媒が使用される。
ポリカーボネートは意図的かつ制御された方法で少量の分枝剤の使用によって分枝されうる。好適な分枝剤のいくつかは、イサチンビスクレゾール、フロログルシノール、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプト−2−エン、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプタン、1,3,5−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ベンゼン、1,1,1−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−エタン、トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−フェニルメタン、2,2−ビス−[4,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキシル]−プロパン、2,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−イソプロピル)−フェノール、2,6−ビス−(2−ヒドロキシ−5’−メチル−ベンジル)−4−メチルフェノール、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−プロパン、ヘキサ−(4−(4−ヒドロキシフェニル−イソプロピル)−フェニル)−オルトテレフタル酸エステル、テトラ−(4−ヒドロキシフェニル)−メタン、テトラ−(4−(4−ヒドロキシフェニル−イソプロピル)−フェノキシ)−メタン、α,α’,α’’−トリス−(4−ヒドロキシ−フェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、トリメシン酸、塩化シアヌル、3,3−ビス−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−オキソ−2,3−ジヒドロインドール、1,4−ビス−(4’,4’’−ジヒドロキシトリフェニル)−メチル)−ベンゼンであり、特に、1,1,1−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−エタンおよびビス−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−オキソ−2,3−ジヒドロインドールである。
使用されるジフェノールに対して0.05〜2mol%の、任意に付随して用いられてもよい分枝剤または分枝剤の混合物をジフェノールと共に使用しても、合成の後の段階で添加してもよい。
連鎖停止剤を使用してもよい。好ましくは連鎖停止剤としてフェノール、例えばフェノール、アルキルフェノール、例えばクレゾールおよび4−tert−ブチルフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、クミルフェノールまたはそれらの混合物が、ビスフェノール1モルあたり、1〜20mol%、好ましくは2〜10mol%の量で使用される。フェノール、4−tert−ブチルフェノールおよびクミルフェノールが好ましい。
連鎖停止剤および分枝剤を合成に別々に添加してもビスフェノールと共に添加してもよい。
本発明による好ましいポリカーボネートは、ビスフェノールAホモポリカーボネートである。
代わりに、本発明によるポリカーボネートを溶融エステル交換法によって製造することも可能である。溶融エステル交換法は、例えば、Encyclopedia of Polymer Science,第10巻(1969年),Chemistry and Physics of Polycarbonates,Polymer Reviews,H.Schnell,第9巻,John Wiley and Sons,Inc.(1964年)並びにDE−C 10 31 512に記述されている。
溶融エステル交換法において、好適な触媒および要すれば別の添加剤を用いて、界面法で既に記述した芳香族ジヒドロキシ化合物を溶融状態で炭酸ジエステルとエステル交換する。
本発明の範囲内の炭酸ジエステルは、式(1)および(2)
Figure 2011502208
(式中、
R、R’およびR’’は、互いに独立して、H、任意に分枝していてもよいC〜C34−アルキル/シクロアルキル、C〜C34−アルカリールまたはC〜C34−アリールである。)
の炭酸ジエステル、例えば、ジフェニルカーボネート、ブチルフェニル−フェニルカーボネート、ジブチルフェニルカーボネート、イソブチルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−イソブチルフェニルカーボネート、tert−ブチルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−tert−ブチルフェニルカーボネート、n−ペンチルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−(n−ペンチルフェニル)カーボネート、n−ヘキシルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−(n−ヘキシルフェニル)カーボネート、シクロヘキシルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−シクロヘキシルフェニルカーボネート、フェニルフェノール−フェニルカーボネート、ジ−フェニルフェノールカーボネート、イソオクチルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−イソオクチルフェニルカーボネート、n−ノニルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−(n−ノニルフェニル)カーボネート、クミルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−クミルフェニルカーボネート、ナフチルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−ナフチルフェニルカーボネート、ジ−tert−ブチルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−(ジ−tert−ブチルフェニル)カーボネート、ジクミルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−(ジクミルフェニル)カーボネート、4−フェノキシフェニル−フェニルカーボネート、ジ−(4−フェノキシフェニル)カーボネート、3−ペンタデシルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−(3−ペンタデシル−フェニル)カーボネート、トリチルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−トリチルフェニルカーボネート、好ましくはジフェニルカーボネート、tert−ブチルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−tert−ブチルフェニルカーボネート、フェニルフェノール−フェニルカーボネート、ジ−フェニルフェノールカーボネート、クミルフェニル−フェニルカーボネート、ジ−クミルフェニルカーボネート、特に好ましくはジフェニルカーボネートである。
上記炭酸ジエステルの混合物を使用することも可能である。
炭酸エステルの量は、ジヒドロキシ化合物に対して、100〜130mol%、好ましくは103〜120mol%、特に好ましくは103〜109mol%である。
溶融エステル交換法において、本発明の範囲内の触媒として、上記文献に記述されているように、塩基性触媒、例えばアルカリおよびアルカリ土類金属水酸化物および酸化物、更にアンモニウムまたはホスホニウム塩(これらを以下、オニウム塩という。)が使用される。オニウム塩の使用が好ましく、特に好ましくはホスホニウム塩である。本発明の範囲内のホスホニウム塩は、式(3)
Figure 2011502208
(式中、
1〜4は、同一であっても異なっていてもよく、C〜C10−アルキル、C〜C10−アリール、C〜C10−アラルキルまたはC〜C−シクロアルキル、好ましくはメチルまたはC〜C14−アリール、特に好ましくはメチルまたはフェニルであり、かつ、
は、アニオン、例えばヒドロキシド、スルフェート、ハイドロゲンスルフェート、ハイドロゲンカーボネート、カーボネート、ハライド、好ましくは塩素、または式OR(式中、Rは、C〜C14−アリールまたはC〜C12−アラルキル、好ましくはフェニルである。)のアルコレートである。)
のホスホニウム塩である。
好ましい触媒は、
テトラフェニルホスホニウムクロリド、
テトラフェニルホスホニウムヒドロキシド、
テトラフェニルホスホニウムフェノレート、
特に好ましくはテトラフェニルホスホニウムフェノレートである。
触媒は、好ましくは、ビスフェノール1モルに対して、10−8〜10−3molの量で、特に好ましくは10−7〜10−4molの量で使用される。
重合の速度を上昇させるために、別の触媒を単独で使用しても要すればオニウム塩に加えて使用してもよい。そのような別の触媒としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の塩、例えばリチウム、ナトリウムおよびカリウムの水酸化物、アルコキシドおよびアリールオキシド、好ましくはナトリウムの水酸化物、アルコキシドまたはアリールオキシド塩、が挙げられる。水酸化ナトリウムおよびナトリウムフェノレートが最も好ましい。助触媒の量は、1〜200ppb、好ましくは5〜150ppb、最も好ましくは10〜125ppbの範囲にある(それぞれナトリウムとして計算。)。
芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの溶融状態のエステル交換反応は、好ましくは2段階で行われる。第1段階において、芳香族ジヒドロキシ化合物および炭酸ジエステルの溶融を80〜250℃、好ましくは100〜230℃、特に好ましくは120〜190℃の温度において、常圧下で0〜5時間、好ましくは0.25〜3時間行う。触媒の添加後、オリゴカーボネートを芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとから、真空(2mmHg以下)を適用し、温度を(最大260℃まで)上昇させることによって、モノフェノールの蒸留による除去によって製造する。それによってこの方法からの蒸気の主な量が得られる。そのように製造されるオリゴカーボネートの平均重量平均分子量M(相対溶液粘度をジクロロメタン中またはフェノール/o−ジクロロベンゼンの等重量混合物中で測定し、光散乱によって較正することによって決定される。)は、2000g/mol〜18,000g/mol、好ましくは4000g/mol〜15,000g/molである。
第2段階において、圧力2mmHg以下において温度を更に250〜320℃、270〜295℃に上昇させることによる重縮合においてポリカーボネートを製造する。それによって蒸気の残留物をこのプロセスから除去する。
触媒を互いの組み合わせ(2種類以上)で使用することも可能である。
アルカリ/アルカリ土類金属触媒を使用する場合、アルカリ/アルカリ土類金属触媒を後で(すなわち、第2段階の重縮合におけるオリゴカーボネート合成後に)添加することが有利である。
ポリカーボネートを生じる芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの反応は、例えば撹拌容器、薄層蒸発器、流下液膜式蒸発器、撹拌容器カスケード、押出機、ニーダー、シンプル・トレイ・リアクターおよび高粘度トレイ・リアクター中で、本発明による方法の範囲内で不連続に行っても、好ましくは連続的に行ってもよい。
界面法と同様に、多官能性化合物を使用することによって分枝ポリカーボネートまたはコポリカーボネートが製造されうる。
本発明によるポリカーボネートを、既知の方法で、例えば配合によって、別の芳香族ポリカーボネートおよび/はたは別のプラスチック、例えば芳香族ポリエステル、例えばポリブチレンテレフタレートまたはポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルアミド、ポリアクリレートおよびポリメタクリレート、例えばポリアルキル(メタ)アクリレート、特にポリメチルメタクリレート、ポリアセタール、ポリウレタン、ポリオレフィン、ハロゲン含有ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリシロキサン、ポリベンズイミダゾール、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン、スチレンもしくはα−メチルスチレンとジエンもしくはアクリル酸誘導体とのコポリマー、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレンベースのグラフトポリマーまたはアクリレートゴムベースのグラフトコポリマー(例えば、EP−A 640 655に記載のグラフトポリマー参照。)と混合することが可能である。
本発明によるポリカーボネートおよび任意に存在してもよい別のプラスチックに、そのような熱可塑性樹脂に常套の添加剤、例えば充填剤、紫外線安定剤、熱安定剤、帯電防止剤および顔料を、常套の量添加することも可能である。外部離型剤、流れ改良剤および/または防炎加工剤(例えばアルキルおよびアリールホスファイト、ホスフェート、ホスファン、低分子量カルボン酸エステル、ハロゲン化合物、塩、チョーク、石英粉末、グラスファイバーおよびカーボンファイバー、顔料およびそれらの組み合わせ)の添加によって、離型挙動、流れ挙動および/または耐燃性も任意に改良しうる。そのような化合物は、例えば、WO 99/55772,15〜25頁、EP 1 308 084および“Plastics Additives Handbook”,Hans Zweifel編,第5版,2000年,Hanser Publishers,ミュンヘンの適切な章に記述されている。
本発明の範囲内のポリオールは、数平均分子量250〜20,000、好ましくは500〜8000、特に好ましくは500〜6000、より特に好ましくは1100〜6000であり、官能性は1.5〜8である。例えば、それらは、2〜4個、好ましくは2個のヒドロキシル基を含むポリエーテルポリオールである。好適な市販の製品は、例えば、DuPont製のポリテトラヒドロフランホモポリマーTetrathane(登録商標)250またはTetrathane(登録商標)2900である。ブロックコポリマーおよびチェーンユニットの不規則シークエンスを有するコポリマー、並びにポリエーテルポリオールの混合物もまた好適なポリエーテルポリオールである。
ポリエーテルポリオールは、既知の方法によって、例えば触媒としてのアルカリ水酸化物もしくはアルカリアルコレートの存在中、反応性水素原子を含む少なくとも1種類の出発分子の添加を伴うアルキレンオキシドのアニオン性重合によって、またはルイス酸、例えば五塩化アンチモンもしくはフッ化ホウ素エーテル化物(boron fluoride etherate)の存在中、アルキレンオキシドのカチオン性重合によって、または二重金属シアン化物(DMC)触媒によって、製造されうる。好適なアルキレンオキシドは、アルキレン基中に炭素原子を2〜4個含む。それらの例は、テトラヒドロフラン、1,2−プロピレンオキシド、1,2−または2,3−ブチレンオキシドである。アルキレンオキシドは単独で使用しても、連続して使用しても、混合物の形態で使用してもよい。出発分子として、水または二価および三価アルコール、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオールおよび1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−エタンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパンなど、が考慮に入る。
更に、ポリマー変性ポリエーテルポリオール、好ましくはグラフトポリエーテルポリオール、特にスチレンおよび/またはアクリロニトリルベースのもの、であって、アクリロニトリル、スチレンまたは、好ましくはスチレンとアクリロニトリルとの混合物の、その場の重合によって得られるものもまたポリエーテルポリオールとして好適である。
別のポリオールとして、少なくとも2つの、好ましくは2〜4個のヒドロキシル基を含み、かつ、一般的に数平均分子量400〜8000のポリエステル、ポリチオエーテル、ポリアセタール、ポリカーボネートおよびポリエステルアミドが使用されうる。二官能性ポリエーテル誘導体は、ホモポリマー、ブロックコポリマーまたはチェーンユニットの不規則シークエンスを有するコポリマーである。もちろん、ポリエステルとポリエーテルとの混合物を使用してもよい。
本発明の範囲内で、上記ポリオールは、単独で使用されても異種ポリオールの混合物の形態で使用されてもよい。本発明による組成物中のポリオールの量は、それぞれ全組成物に対して0.01wt.%〜0.3wt.%、好ましくは0.01wt.%〜0.25wt.%、より好ましくは0.01wt.%〜0.12wt.%、特に0.03〜0.11wt.%である。
透明製品に加工される組成物の耐燃性を増加させるために、アルキレン部分に4つの炭素原子を有するポリオールの使用が好ましい。そのような好ましいポリオールの例は、ポリテトラヒドロフランである。
防炎加工剤として、脂肪族または芳香族スルホン酸、スルホンアミドおよびスルホンイミド誘導体のアルカリまたはアルカリ土類金属塩が使用される。
好適な塩は、例えば、ナトリウムまたはカリウムペルフルオロブタンスルフェート、ナトリウムまたはカリウムペルフルオロメタンスルホネート、ナトリウムまたはカリウムペルフルオロオクタンスルフェート、ナトリウムまたはカリウム2,5−ジクロロベンゼンスルフェート、ナトリウムまたはカリウム2,4,5−トリクロロベンゼンスルフェート、ナトリウムまたはカリウムメチルホスホネート、ナトリウムまたはカリウム(2−フェニル−エチレン)−ホスホネート、ナトリウムまたはカリウムペンタクロロベンゾエート、ナトリウムまたはカリウム2,4,6−トリクロロベンゾエート、ナトリウムまたはカリウム2,4−ジクロロベンゾエート、リチウムフェニルホスホネート、ナトリウムまたはカリウムジフェニルスルホン−スルホネート、ナトリウムまたはカリウム2−ホルミルベンゼンスルホネート、ナトリウムまたはカリウム(N−ベンゼンスルホニル)−ベンゼンスルホンアミド、三ナトリウムまたは三カリウムヘキサフルオロアルミネート、二ナトリウムまたは二カリウムヘキサフルオロチタネート、二ナトリウムまたは二カリウムヘキサフルオロシリケート、二ナトリウムまたは二カリウムヘキサフルオロジルコネート、ナトリウムまたはカリウムピロホスフェート、ナトリウムまたはカリウムメタホスフェート、ナトリウムまたはカリウムテトラフルオロボレート、ナトリウムまたはカリウムヘキサフルオロホスフェート、ナトリウムまたはカリウムまたはリチウムホスフェート、N−(p−トリルスルホニル)−p−トルエンスルフィミドカリウム塩、N−(N’−ベンジルアミノカルボニル)−スルファニルイミドカリウム塩である。
ナトリウムまたはカリウムペルフルオロブタンスルフェート、ナトリウムまたはカリウムペルフルオロオクタンスルフェート、ナトリウムまたはカリウムジフェニルスルホン−スルホネートおよびナトリウムまたはカリウム2,4,6−トリクロロベンゾエートおよびN−(p−トルイルスルホニル)−p−トルエン−スルフィミドカリウム塩、N−(N’−ベンジルアミノカルボニル)−スルファニルイミドカリウム塩が好ましい。カリウムノナ−フルオロ−1−ブタンスルホネートおよびナトリウムまたはカリウムジフェニル−スルホン酸スルホネートがより特に好ましい。カリウムノナ−フルオロ−1−ブタンスルホネートは、特に、Bayowet(登録商標)C4(ドイツ国レーフエルクーゼンのLanxess、CAS番号29420−49−3)、RM64(イタリアのMiteni)または3MTMPerfluorobutanesulfonyl Fluoride FC−51(米国の3M)として市販されている。上記塩の混合物もまた好適である。
カリウムペルフルオロブタンスルホネート、カリウムジフェニル−スルホンスルホネート、N−(p−トルイルスルホニル)−p−トルエンスルフィミドカリウム塩、N−(N’−ベンジルアミノカルボニル)−スルファニルイミドカリウム塩が特に好ましく、カリウムノナ−フルオロ−1−ブタンスルホネートがより特に好ましい。
これらの有機防炎加工塩は、成形組成物中、それぞれ全組成物に対して、0.01wt.%〜0.8wt.%、好ましくは0.02wt.%〜0.6wt.%、特に好ましくは0.03wt.%〜0.2wt.%、より特に好ましくは0.03wt.%〜0.15wt.%、特に0.03〜0.065wt.%の量で使用される。
例えば、モノマーまたはオリゴマーリン酸およびホスホン酸エステル、ホスホネートアミン、ホスホネート、ホスフィネート、ホスファイト、ハイポホスファイト、ホスフィンオキシドおよびホスファゼンの群から選択されるリン含有防炎加工剤が別の防炎加工剤として好適である。防炎加工剤として、これらの群の1以上から選択される複数の成分の混合物を使用することも可能である。好ましくはここで特に言及されていないハロゲンフリーのリン化合物を単独でまたは他のもの、好ましくはハロゲンフリーのリン化合物、との任意の所望の組み合わせで使用することもまた可能である。これらとしては、更に、純粋に無機のリン化合物、例えばリン酸ホウ素水和物、も挙げられる。ホスホネートアミンもまたリン含有防炎加工剤として考慮に入る。ホスホネートアミンの製造は、例えば、米国特許明細書第5,844,028号に記述されている。ホスファゼンおよびそれらの製造は、例えば、EP−A 728 811、DE−A 1 961 668およびWO 97/40092に記述されている。シロキサン、ホスホリル化オルガノシロキサン、シリコーンまたはシロキシシランもまた防炎化合剤として使用してもよく、このことは、例えばEP 1 342 753、DE 10257079 A1およびEP 1 188 792に詳細に記述されている。
本発明の範囲内のリン含有防炎添加剤は、好ましくは、モノマーまたはオリゴマーリン酸およびホスホン酸エステル、ホスホネートアミンおよびホスファゼンの群から選択され、防炎添加剤として、これらの群の1以上から選択される複数の成分の混合物を使用することもまた可能である。ここで特に言及されていない他のハロゲンフリーのリン化合物を単独でまたは他のハロゲンフリーのリン化合物との任意の所望の組み合わせで使用することもまた可能である。
好ましいモノマーおよびオリゴマーリン酸エステルおよびホスホン酸エステルは、一般式(4)
Figure 2011502208
(式中、
、R、RおよびRは、互いに独立して、それぞれ任意にハロゲン化されていてもよいC−〜C−アルキル、またはそれぞれ任意にアルキル、好ましくはC−〜C−アルキルおよび/またはハロゲン、好ましくは塩素もしくは臭素で置換されていてもよいC−〜C−シクロアルキル、C−〜C20−アリールもしくはC−〜C12−アラルキルであり、
それぞれの置換分nは、互いに独立して0または1であり、
qは、0〜30であり、かつ、
Xは、炭素原子を6〜30個有する単核−もしくは多核芳香族基、または炭素原子を2〜30個有する直鎖もしくは分枝脂肪族基であって、これらはOH置換されていても8個以下のエーテル結合を含んでいてもよい。)
のリン化合物である。
、R、RおよびRは、互いに独立して、好ましくはC−〜C−アルキル、フェニル、ナフチルまたはフェニル−C〜C−アルキルである。芳香族基R、R、RおよびRは、ハロゲンおよび/またはアルキル基、好ましくは塩素、臭素および/またはC−〜C−アルキルによって置換されていてもよい。特に好ましいアリール基は、クレシル、フェニル、キシレニル、プロピルフェニルまたはブチルフェニル並びにそれらの対応臭素化および塩素化誘導体である。
式(4)中、Xは、好ましくは、炭素原子を6〜30個有する単核もしくは多核芳香族基である。これは好ましくは式(1)のビスフェノールから誘導される。
式(4)中のそれぞれの置換分nは、互いに独立して、0または1であり、nは、好ましくは1である。
qは、0〜30、好ましくは0.3〜20、特に好ましくは0.5〜10、特別には0.5〜6、より特に好ましくは1.1〜1.6の値である。
Xは、特に好ましくは、
Figure 2011502208
またはそれらの塩素化もしくは臭素化誘導体であり、特にXは、レソルシノール、ヒドロキノン、ビスフェノールAまたはジフェニルフェノールから誘導される。Xは、特に好ましくはビスフェノールAから誘導される。
式(4)の異種ホスフェートの混合物をリン含有防炎加工剤として使用することも可能である。
式(4)のリン化合物は、特にトリブチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレシルホスフェート、ジフェニルクレシルホスフェート、ジフェニルオクチルホスフェート、ジフェニル−2−エチルクレシルホスフェート、トリ−(イソプロピルフェニル)ホスフェート、レソルシノールブリッジオリゴホスフェートおよびビスフェノールAブリッジオリゴホスフェートである。ビスフェノールAから誘導される式(4)のオリゴマーリン酸エステルの使用が特に好ましい。
最も好ましいリン含有防炎添加剤は、式(IVa)
Figure 2011502208
のビスフェノールAベースのオリゴホスフェートである。
これらのリン化合物は既知である(例えば、EP−A 0 363 608、EP−A 0 640 655参照。)かまたは既知の方法に従って同様の方法で製造される(例えば、Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie,第18巻,301頁以降1979年;Houben−Weyl,Methoden der organischen Chemie,第12/1巻,43頁;Beilstein 第6巻,177頁)。
異種リン化合物の混合物を使用する場合、およびオリゴマーリン化合物の場合、示されるq値は、平均q値である。平均q値は、好適な方法(ガスクロマトグラフィー(GC)、高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC))によってリン化合物の組成(分子量分布)を測定し、それらからqに関する平均値を計算することによって決定される。
ホスホネートアミンおよびホスファゼンを、WO 00/00541およびWO 01/18105に記述されているように、防炎添加剤として使用することも可能である。
防炎添加剤は、単独で使用されても互いの任意の所望の混合物で使用されても他の防炎添加剤との混合物で使用されてもよい。
リン含有防炎添加剤は市販されている。例えばReofos(登録商標)BAPP(米国インディアナポリスのChemtura)、NcendX(登録商標)(米国ルイジアナ州バトンルージュのAlbemarle)、Fyrolflex(登録商標)BDP(オランダのアルンハイムのAkzo Nobel)、CR 741(登録商標)(日本の大阪の大八化学工業株式会社)、Reofos(登録商標)TPP(Chemtura)、Fyrolflex(登録商標)TPP(Akzo Nobel)、Disflamoll(登録商標)TP(Lanxess)、Reofos RDP(Chemtura)またはFyrolflex(登録商標)RDP(Akzo Nobel)である。
要すれば、リン含有防炎添加剤は、好ましくは30wt.%以下、特に好ましくは2〜25wt.%、より特に好ましくは3〜15wt.%の量で添加される(組成物全体に対する。)。
アンチドリップ剤もまたこの組成物に添加されうる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)がアンチドリップ剤として言及される。PTFEは、様々な製品グレードで市販されている。これらとしては、添加剤、例えばHostaflon(登録商標)TF2021またはPTFEブレンド、例えばMetablen(登録商標)A−3800(CAS番号9002−84−0のPTFE約40%およびCAS番号25852−37−3のメチルメタクリレート/ブチルアクリレートコポリマー約60%、三菱レイヨン製)またはBlendex(登録商標)B449(PTFE約50%およびSAN[スチレン80%およびアクリロニトリル20%]約50%、Chemtura製)が挙げられる。
本発明の範囲内で、PTFEは、0.05wt.%〜5wt.%、好ましくは0.1wt.%〜1.0wt.%、特に好ましくは0.1wt.%〜0.5wt.%(それぞれ組成物全体に対する。)の量で使用される。
本発明の範囲内の別の好適な防炎加工剤は、ハロゲン含有化合物である。これらとしては、臭素化化合物、例えば臭素化オリゴカーボネート(例えば、Chemtura製のテトラブロモビスフェノールAオリゴカーボネートBC−52(登録商標)、BC−58(登録商標)、BC−52HP(登録商標))、ポリペンタブロモベンジルアクリレート(例えば、Dead Sea Bromine(DSB)製のFR 1025)、テトラブロモビスフェノールAとエポキシドとのオリゴマー反応生成物(例えば、DSB製のFR 2300および2400)または臭素化オリゴ−もしくはポリ−スチレン(例えば、Ferro Corporation製のPyro−Chek(登録商標)68PB、Chemtura製のPDBS 80およびFiremaster(登録商標)PBS−64HW)が挙げられる。
本発明の範囲内で、ビスフェノールAベースの臭素化オリゴカーボネート、特にテトラブロモビスフェノールAオリゴカーボネートが特に好ましい。
本発明の範囲内で、臭素含有化合物は、それぞれ組成物全体に対して0.1wt.%〜30wt.%、好ましくは0.1wt.%〜20wt.%、特に好ましくは0.1wt.%〜10wt.%、最も特に好ましくは0.1wt.%〜5.0wt.%の量で使用される。
塩素含有防炎加工剤、例えばテトラクロロフタルイミドも更に使用されうる。
Figure 2011502208
本発明の範囲内の式(7)の好適なテトラクロロフタルイミドの例として以下のものが挙げられる:N−メチル−テトラクロロフタルイミド、N−エチル−テトラクロロフタルイミド、N−プロピル−テトラクロロフタルイミド、n−イソプロピル−テトラクロロフタルイミド、N−ブチル−テトラクロロフタルイミド、N−イソブチル−テトラクロロフタルイミド、N−フェニル−テトラクロロフタルイミド、N−(4−クロロ−フェニル)−テトラクロロフタルイミド、N−(3,5−ジクロロフェニル)−テトラクロロフタルイミド、N−(2,4,6−トリクロロフェニル)−テトラクロロフタルイミド、N−ナフチル−テトラクロロフタルイミド。本発明の範囲内の式(8)の好適なテトラクロロフタルイミドの例として以下のものが挙げられる:N,N’−エチレン−ジ−テトラクロロフタルイミド、N,N’−プロピレン−ジ−テトラクロロフタルイミド、N,N’−ブチレン−ジ−テトラクロロフタルイミド、N,N’−p−フェニレン−ジ−テトラクロロフタルイミド、4,4’−ジ−テトラクロロフタルイミド−ジフェニル、N−(テトラクロロフタルイミド)−テトラクロロフタルイミド。
N−メチル−およびN−フェニル−テトラクロロフタルイミド、N,N’−エチレン−ジ−テトラクロロフタルイミドおよびN−(テトラクロロ−フタルイミド)−テトラクロロフタルイミドが本発明の範囲内で特に好適である。
式(7)または(8)の異種テトラクロロフタルイミドの混合物も同様に使用されうる。
本発明の範囲内で、言及される塩素含有化合物は、それぞれ組成物全体に対して、0.1wt.%〜30wt.%、好ましくは0.1wt.%〜20wt.%、特に好ましくは0.1wt.%〜10wt.%、最も特に好ましくは0.1wt.%〜5.0wt.%の量で使用される。
臭素含有防炎加工剤および塩素含有防炎加工剤は、三酸化アンチモンとの組み合わせで使用してもよい。
本発明は言及される防炎加工剤に限定されず、むしろ、例えばJ.Troitzsch,“International Plastics Flammability Handbook”,Hanser Verlag,ミュンヘン1990年に記述されているような別の炎抑制剤も使用されうる。
別の防炎加工剤を選択する場合、透明度が悪影響を受けないことを保証しなければならない。
本発明によるポリカーボネートおよびコポリカーボネートにこれらの熱可塑性樹脂に常套の添加剤、例えば充填剤、紫外線安定剤、熱安定剤、離型剤、流れ改良剤、帯電防止剤および顔料を常套の量で添加することもまた可能である。熱安定剤、例えば好ましくはトリス−(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスフェートまたはトリフェニルホスフィン、は、好ましくは組成物全体に対して10〜3000ppmの量で添加される。
組成物の製造:
ポリカーボネート、少なくとも1種類のポリオールおよび少なくとも1種類の防炎添加剤を含有する組成物の製造は、常套の混和方法を使用して行われ、例えば防炎添加剤およびポリオールの溶液を、好適な溶媒、例えばジクロロメタン、ハロアルカン、ハロ芳香族化合物、クロロベンゼンおよびキシレン、中のポリカーボネートの溶液と混合することによって行われる。これらの物質混合物は、次に、好ましくは押出によって既知の方法でホモジナイズされる。この溶液混合物を、好ましくは、例えば既知の方法で溶媒の蒸発および次の押出によって配合してワークアップ(work up)する。
更に、これらの組成物を、常套の混合デバイス、例えばスクリュー押出機(例えばツイン−スクリュー押出機、ZSK)、ニーダー、ブラベンダーまたはバンバリーミル、中で混合し、次に押し出す。押出後に、押出物を冷却し、微粉砕する。個々の成分を予備混合し、次に、残る出発物質を個々にかつ/または同様に混合物の形態で添加することもまた可能である。
本発明による組成物は、既知の方法でワークアップされ、例えば押出、射出成形または押出ブロー成形によって、あらゆる種類の成形体に加工されうる。
共押出ソリッドポリカーボネートシートは、例えば、下記マシーンおよび装置によって製造されうる:
−長さ33Dかつ直径70mmのスクリューを有し、ガス抜きを有する主押出機、
−長さ25Dかつ直径35mmのスクリューを有する、トップ層適用用共押出機、
−幅450mmの専用共押出シートダイ、
−平滑カレンダー、
−ローラーコンベア、
−テイクオフ・デバイス(take−off device)、
−所定の長さに切断するためのデバイス(ソー)、
−デリバリー・テーブル(delivery table)
共押出マルチウォールポリカーボネートシートは、例えば、下記マシーンおよび装置によって製造されうる:
−長さ33Dかつ直径70mmのスクリューを有し、ガス抜きを有する主押出機、
−共押出アダプタ、
−長さ25Dかつ直径30mmのスクリューを有するトップ層適用用共押出機、
−幅350mmの専用シートダイ、
−キャリブレータ、
−ローラーコンベア、
−テイクオフ・デバイス、
−所定の長さに切断するためのデバイス(ソー)、
−デリバリー・テーブル
両方のタイプのシートの場合、ベース材料を生じるポリカーボネートグラニュールを主押出機の供給漏斗に供給し、共押出材料を共押出機の供給漏斗に供給する。問題となる材料の溶融および供給を、それぞれのシリンダー/スクリュー可塑化システムにおいて行う。これら2種類の材料の溶融物は、共押出アダプタ中で組み合わされ、ダイを出て冷却した後、コンポジットを形成する。他のデバイスは、押出シートを輸送し、それらを所定の長さに切断し、堆積させる役割を果たす。
共押出層なしのシートを対応する方法で、共押出機を作動させないことによって、または共押出機を主押出機と同じポリマー組成物で充填することによって製造する。
ポリカーボネートのブロー成形は、特に、DE−A 102 29 594およびそこに列挙されている文献に詳細に記述されている。
防炎試験
炎の中の挙動を、方法UL94V Underwriters Laboratories Inc.Standard of Safety,“Test for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances”,14頁以降,ノースブルック1998年;(b)J.Troitzsch,“International Plastics Flammability Handbook”,346頁以降,Hanser Verlag,ミュンヘン1990年)に従って測定した。燃焼等級UL94V−0で評価される防炎加工プラスチックに関して、下記特性基準を満たさなければならない:1組の5つのASTM標準試験片(寸法:127×12.7×X、X=試験片の厚さ、例えば3.2、3.0、1.5、1.0または0.75mm)において、いずれのサンプルも特定の高さの裸火に10秒間2回曝された後にあと燃えを10秒以上示してはならない。5つのサンプルに対する10回の炎の適用におけるあと燃え時間の合計は50秒よりも長くてはならない。加えて、燃焼液滴や完全消費や試験片の30秒以上の残燼があってはならない。UL94V−1評価は、個々のあと燃え時間が30秒未満であり、5つのサンプルに対する10回の炎適用からのあと燃え時間の合計が250秒未満であることを要求する。全残燼時間は250秒以下でなければならない。残りの基準は、上記基準と同じである。燃焼液滴があるが、UL94V−1残りの基準に合致する場合、燃焼等級UL94V−2と評価する。
寸法127×12.7×Xmm(Xは試験片の厚さである。)の試験ロッド(test rod)に防炎試験を行った。これを表に示す。
曇り度および透過率をDIN 5036に従ってサイズ60×40×4mmのシート上で測定した。
実施例の準備:
配合デバイスは以下のものから成る:
成分の計量添加デバイス
・スクリュー径53mmの共回転(co−rotating)ツインスクリュー・ニーダー(Werner & Pfleiderer製のZSK 53)
・溶融スレッド(molten thread)生成用孔あきダイ
・スレッドの冷却および凝固用ウォーターバス
・グラニュレータ
KFBSおよび適切なポリオールをパウダーの形態でポリカーボネートパウダーと混合し、ポリカーボネート中に配合する。上記配合デバイスによって、表1に示される組成物を製造する。
Figure 2011502208
ポリカーボネート(グラニュール):平均分子量M28,000のポリカーボネート(ビスフェノールAベース)(Bayer MaterialScience AG製のMakrolon(登録商標)2808)
ポリカーボネート(パウダー):平均分子量M31,000のポリカーボネート(ビスフェノールAベース)(Bayer MaterialScience AG製のMakrolon(登録商標)3108)
PTHF:平均分子量2900のポリテトラヒドロフラン(DuPont製のTetrathane(登録商標)2900)
PEG:平均分子量8000のポリエチレングリコール
PPG:平均分子量500のポリプロピレングリコール
KFBS:カリウムノナ−フルオロ−1−ブタンスルホネート
表1中のVは、「比較例」を意味する。

Claims (15)

  1. ポリカーボネートおよびポリオール0.01wt.%〜0.3wt.%および脂肪族もしくは芳香族スルホン酸、脂肪族もしくは芳香族スルホンアミドまたは脂肪族もしくは芳香族スルホンイミドのアルカリもしくはアルカリ土類金属塩0.01wt.%〜0.8wt.%を含有する組成物。
  2. ポリオール0.01〜0.25wt.%を含有する、請求項1に記載の組成物。
  3. ポリオール0.01〜0.12wt.%を含有する、請求項1に記載の組成物。
  4. ポリオール0.03〜0.11wt.%およびの脂肪族もしくは芳香族スルホン酸、脂肪族もしくは芳香族スルホンアミドまたは脂肪族もしくは芳香族スルホンイミドのアルカリもしくはアルカリ土類金属塩0.03〜0.15wt.%を含有する、請求項1に記載の組成物。
  5. ポリオール0.03〜0.11wt.%および脂肪族もしくは芳香族スルホン酸、脂肪族もしくは芳香族スルホンアミドまたは脂肪族もしくは芳香族スルホンイミドのアルカリもしくはアルカリ土類金属塩0.03〜0.065wt.%を含有する、請求項1に記載の組成物。
  6. 分子量250〜20,000のポリオールを含有する、請求項1に記載の組成物。
  7. 脂肪族スルホン酸、スルホンアミドまたはスルホンイミドのアルカリまたはアルカリ土類金属塩を含有する、請求項1に記載の組成物。
  8. ナトリウムもしくはカリウムノナ−フルオロ−1−ブタンスルホネート、ナトリウムもしくはカリウムジフェニルスルホン酸スルホネート、またはそれらの混合物を含有する、請求項1に記載の組成物。
  9. 該ポリオールがポリエーテルポリオールであることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
  10. 該ポリエーテルポリオールがアルキレン中に炭素原子を2〜4個有するポリアルキレンポリオールであることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
  11. 該ポリオールがポリテトラヒドロフランであることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
  12. アンチドリップ剤が更に存在することを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
  13. 該アンチドリップ剤がポリテトラフルオロエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンブレンドである、請求項12に記載の組成物。
  14. 請求項1に記載の組成物を含有する製品。
  15. 該製品が射出成形によって製造されることを特徴とする、請求項14に記載の製品。
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