JP2012153832A - 耐熱難燃樹脂組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の樹脂組成物は、以下の成分(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量部において、(A)ポリフェニレンエーテル 57〜95質量部、(B)水添ブロック共重合体 2〜30質量部、(C)有機リン化合物 3〜30質量部、および(D)スチレン系樹脂 0〜20質量部を含み、(B)が、ポリスチレンブロックと共役ジエン化合物重合体ブロックとからなるブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体であり、(B)の数平均分子量が10万〜50万であり、(B)が、樹脂組成物中に粒子状に分散し、その重量平均粒子径が0.3〜1μmである。
【選択図】なし
Description
以下の成分(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量部において、
(A)ポリフェニレンエーテル 57〜95質量部、
(B)水添ブロック共重合体 2〜30質量部、
(C)有機リン化合物 3〜30質量部、および
(D)スチレン系樹脂 0〜20質量部を含み、
(B)が、ポリスチレンブロックと共役ジエン化合物重合体ブロックとからなるブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体であり、
(B)の数平均分子量が10万〜50万であり、
(B)が、樹脂組成物中に粒子状に分散し、その重量平均粒子径が0.3〜1μmであることを特徴とする樹脂組成物。
曲げ弾性率が1800〜3000MPaであり、
120℃環境下で500時間静置後の23℃におけるシャルピー衝撃強度が、当該静置前の23℃におけるシャルピー衝撃強度に対して、少なくとも60%の保持率であることを特徴とする[1]に記載の樹脂組成物。
曲げ弾性率が2000〜3000MPaであり、
120℃環境下で500時間静置後の23℃におけるシャルピー衝撃強度が少なくとも7kJ/m2であることを特徴とする[1]または[2]に記載の樹脂組成物。
(C)有機リン化合物が、下記一般式(I)で示されるリン酸エステル化合物であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
Q1、Q2、Q3およびQ4は、各々置換基であって各々独立に炭素数1から6のアルキル基を表し、
R1およびR2は各々置換基であってメチル基を表し、
nは1以上の整数であり、
n1およびn2は各々独立に0から2の整数を示し、
m1、m2、m3およびm4は各々独立に0から3の整数を示す。)
さらに、(E)熱安定剤を含み、
(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量部に対して、(E)の含有量が0.01〜3質量部であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
さらに、(F)紫外線吸収剤および/または光安定剤を含み、
(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量部に対して、(F)の含有量が0.01〜3質量部であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[1]に記載の樹脂組成物の製造方法であって、
二軸押出機を用いて前記樹脂組成物の原料成分を溶融混練する工程を含み、
前記二軸押出機の最も上流側の原料供給口(第1原料供給口)における酸素濃度を3容量%以下とすることを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
前記二軸押出機のダイ出口から押出される際の溶融樹脂組成物の温度が350℃以下であることを特徴とする[7]に記載の製造方法。
前記原料成分が(A)ポリフェニレンエーテルを含み、
前記二軸押出機の構成が、上流側から順に、前段および後段とした構成であり、
前記二軸押出機のバレル全長を100%としたときに、前段の範囲が40%以上であり、後段の範囲が60%以下であり、
前段のバレル温度を(A)ポリフェニレンエーテルのガラス転移点(Tg)以下とし、
後段のバレル温度を240℃以上320℃以下とすることを特徴とする[7]または[8]に記載の製造方法。
前記二軸押出機の構成が、上流側から順に、前段および後段とした構成であり、
前記二軸押出機のバレル全長を100%としたときに、前段の範囲が40%以上であり、後段の範囲が60%以下であり、
前段のスクリュー構成が、順送り(正ネジ)スクリューエレメントおよび順送り(位相45度以下)ニーディングディスクエレメントから構成され、
後段のスクリュー構成が、直交(位相90度)ニーディングディスクエレメント、逆送り(負位相45度以下)ニーディングディスクエレメント、および逆送り(逆ネジ)スクリューエレメントからなる群より選択される少なくとも2種以上のエレメントを含むスクリュー構成であることを特徴とする[7]〜[9]のいずれかに記載の製造方法。
前記原料成分が(D)スチレン系樹脂を含み、
前記二軸押出機の構成が、上流側から順に、前段および後段を設けた構成であり、
前記二軸押出機のバレル全長を100%としたときに、前段の範囲が40%以上であり、後段の範囲が60%以下であり、
(D)スチレン系樹脂を、後段のバレルから供給することを特徴とする[7]〜[10]のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法。
[7]〜[11]のいずれかに記載の製造方法により得られることを特徴とする樹脂組成物。
本実施の形態で用いられる(A)ポリフェニレンエーテルは、下記一般式(II)および/または一般式(III)で表される繰り返し単位を有する単独重合体、あるいは共重合体を含む。
ポリフェニレンエーテルの単独重合体の代表例としては、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−エチル−14−フェニレン)エーテル、ポリ(2,6−ジエチル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−エチル−6−n−プロピル−1,4−フェニレン)エーテルポリ(2,6−ジ−n−プロピル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−n−ブチル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−エチル−6−イソプロピル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−クロロエチル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−ヒドロキシエチル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−クロロエチル−1,4−フェニレン)エーテル等が挙げられる。
本実施の形態で用いられる(B)水添ブロック共重合体は、スチレンと共役ジエン化合物とのブロック共重合体すなわちポリスチレンブロックと共役ジエン化合物重合体ブロックとからなるブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体である。また、(B)水添ブロック共重合体の数平均分子量は、10万〜50万である。本実施の形態において、(B)水添ブロック共重合体は少なくとも1種を選択して用いられる。
本実施の形態で用いられる(C)有機リン化合物は、難燃性を向上するのに添加される難燃剤として用いられる。(C)有機リン化合物は、ポリフェニレンエーテルの難燃剤として一般的に用いられる有機リン化合物であればいずれも用いることができる。(C)有機リン化合物としては、例えば、リン酸エステル化合物、ホスファゼン化合物などが挙げられる。
上記式(I)で示される縮合リン酸エステルは、それぞれの分子において、nが1以上の整数、好ましくは1から3の整数である。
本実施の形態の樹脂組成物には、必要に応じて(D)スチレン系樹脂を添加可能である。スチレン系樹脂の添加により加工流動性を向上できる。
本実施の形態の樹脂組成物には、(E)熱安定剤を添加することが好ましい。(E)熱安定剤の添加により、樹脂組成物の熱劣化を抑制し、樹脂組成物の耐衝撃性だけでなく、樹脂組成物の耐熱エージング性も向上する。
本実施の形態の樹脂組成物には、(F)紫外線吸収剤および/または光安定剤を添加することが好ましい。これらの添加剤により、樹脂組成物の耐光性を向上できるだけでなく、樹脂組成物の耐熱エージング性も向上する。
本実施の形態の樹脂組成部は、更に(G)ポリオレフィンを含有することが好ましい。(G)ポリオレフィンを添加することにより、樹脂組成物の成形時の離型性が改良され、樹脂組成物の耐衝撃性も向上する。
本実施の形態の樹脂組成物には、更に他の特性を付与するため、あるいは本発明の効果を損なわない範囲で一般的に使用される他のプラスチック添加剤、例えばポリテトラフロロエチレンなどの燃焼時の滴下防止剤、可塑剤、帯電防止剤、滑剤、離型剤、染顔料、プラスチック用各種無機充填剤、あるいはその他の樹脂を添加することができる。
本実施の形態の樹脂組成物は、以下の特性を有する。
本実施の形態の樹脂組成物を得るには、各成分を押出機で混合して溶融押出する際の製造方法がきわめて重要である。
ポリ−2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル:旭化成ケミカルズ(株)製、商品名「ザイロン S201A」
[(B)水添ブロック共重合体]
以下のスチレン−ブタジエンブロック共重合体(ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレンの結合構造)を水素添加して得られた水添ブロック共重合体(ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレンの結合構造)を用いた。
数平均分子量約250,000、スチレン重合体ブロック約33質量%、ブタジエンユニットの水素添加率98%以上の水添ブロック共重合体:Kraton Polymers社製、商品名「クレイトン G1651」
(SEBS−2)
数平均分子量約80,000、スチレン重合体ブロック約60質量%、ブタジエンユニットの水素添加率98%以上の水添ブロック共重合体:クラレ(株)製、商品名「セプトン 8104」
(SEBS−3)
数平均分子量約80,000、スチレン重合体ブロック約30質量%、ブタジエンユニットの水素添加率98%以上の水添ブロック共重合体:Kraton Polymers 社製、登録商標「クレイトン G1650」
[(C)有機リン化合物]
以下のリン酸エステル難燃剤を用いた。
主成分が、以下の化学式にてN=1を主成分とするビスフェノールA系縮合リン酸エステル:大八化学(株)製、商品名「CR−741」
主成分が、以下の化学式にて、N=1を主成分とするビフェノール系縮合リン酸エステル:(株)ADEKA製、商品名「アデカスタブ FP−800」
主成分が、以下の化学式にて、N=1を主成分とするレゾルシノール系縮合リン酸エステル:大八化学(株)製、商品名「CR−733S」
(PS)
ホモポリスチレン:PSジャパン(株)製、商品名「PSJ−ポリスチレン 685」
[(E)熱安定剤]
(STB−1)
ヒンダードフェノール系酸化防止剤:豊通ケミプラス(株)製、商品名「IRGANOX 565」
(STB−2)
ホスファイト系酸化防止剤:ADEKA(株)製、商品名「アデカスタブ PEP36」
[(F)紫外線吸収剤、光安定剤]
(BTA)
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤:城北化学(株)製、商品名「JF−77P」
(HALS)
ヒンダードアミン系光安定剤:城北化学(株)製、商品名「JF−90」
[(G)ポリオレフィン]
(LDPE)
低密度ポリエチレン:旭化成ケミカルズ(株)製、商品名「サンテックLD M2004」を用いた。
エチレン−αオレフィン共重合体:三井化学(株)製、商品名「タフマー P−0680J」
[特性評価方法等]
得られた樹脂組成物の特性評価は、以下の方法および条件で行った。
得られた樹脂組成物ペレットを100℃で2時間乾燥した。乾燥後の樹脂組成物のペレットから、東芝機械(株)製IS−100GN型射出成形機(シリンダー温度を280℃、金型温度を80℃に設定)を用いて、ISO−15103に準じて試験片を作成した。
ISO−179に準拠し、上記試験片の中央にノッチ(切り欠き)を付けて、ノッチ付きシャルピー衝撃試験片を作成した。該ノッチ付きシャルピー衝撃試験片について、耐衝撃性評価として、ISO−179に準拠し、23℃におけるシャルピー衝撃強度を測定した。
ISO−179に準拠し、上記試験片の中央にノッチ(切り欠き)を付けて、ノッチ付きシャルピー衝撃試験片を作成した。該ノッチ付きシャルピー試験片について、120℃に設定した空気循環オーブン内で500時間の熱エージングを実施した後、室温23℃、湿度50%の状態に24時間放置後、ISO−179に準拠し、23℃におけるシャルピー衝撃強度を測定して、耐衝撃性の変化の程度(熱エージング前のシャルピー衝撃強度に対する保持率)を算出した。
上記試験片を用い、ISO−178に準拠し、曲げ弾性率を、2mm/分にて測定した。
上記試験片を用い、耐熱性評価として、ISO−306に準拠し、ビカット軟化温度(以下、「VSP」とも記す。)を10N下にて測定した。
東芝機械(株)製IS−100GN型射出成形機(シリンダー温度を280℃、金型温度を80℃に設定)にて、燃焼試験用試験片を作成した。UL規格のUL−94に規定されている垂直燃焼試験に基づき、1.5mm厚みの射出成形試験片を用いて燃焼試験を行った。試験片5本について、接炎を各2回、合計10回行い、消炎時間の平均秒数および最大秒数を測定し、以下のとおりランク付けした。
5本一組の試験で、合計10回の燃焼時間が測定でき、いずれの燃焼時間も10秒以内であり、10回の燃焼時間の合計が50秒以内であり、且つ、滴下物が綿着火をおこさなかったものが「V−0」、いずれの燃焼時間も30秒以内であり、10回の燃焼時間の合計が250秒以内であり、且つ、滴下物が綿着火をおこさなかったものが「V−1」、いずれの燃焼時間も30秒以内であり、10回の燃焼時間の合計が250秒以内であり、且つ、滴下物が綿着火をおこしたものが「V−2」、この評価基準以下のものを「notV」とした。
上記試験片の作成にしたがって、ISO−527に準じた引っ張り試験片を作成した。該試験片を、120℃の(加圧:1989hPa)熱水中で150時間浸漬し、質量増加%を測定した。
得られた樹脂組成物ペレットを100℃で2時間乾燥した。乾燥後の樹脂組成物のペレットから、東芝機械(株)製、IS−100GN型射出成形機(シリンダー温度を280℃、金型温度を80℃に設定)を用いて、50mm×90mm×厚み2.5mmの平板を成形した。その平板2枚の表裏を肉眼判断で、約0.1mm以上の大きさの黒点異物(組成物が熱劣化した炭化物と推定)を観察した。
◎:黒点異物が全く確認できなかった。
上記試験片の作成に示したとおり射出成形により試験片を作成した際に、試験片およびランナーの金型からの型離れのし易さの程度を目視で観察し、以下の基準で離型性を判定した。
○:離型が良かった。
組成物中に分散した(B)水添ブロック共重合体の重量平均粒子径を以下のとおり算出した。
[実施例1]
表1に示した配合組成を用い、表1に示した製造条件にて樹脂組成物ペレットを以下のとおり作製した。
表1に示した配合組成および製造条件とした以外は実施例1と同様にして樹脂組成物ペレットを作製した。但し、実施例5、9および10において、固体(粉体)難燃剤である(C)FR−2の供給位置を、他の成分と一緒の、押出機の流れ方向に対して上流側のバレル1にある第1供給口とした。また、実施例7では、(D)PSおよび(G)ポリオレフィンをバレル9から供給した。実施例2および実施例10では、窒素供給量を約50L/分とし、押出開始までの置換時間を充分にとって酸素濃度を下げた。
Claims (12)
- 以下の成分(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量部において、
(A)ポリフェニレンエーテル 57〜95質量部、
(B)水添ブロック共重合体 2〜30質量部、
(C)有機リン化合物 3〜30質量部、および
(D)スチレン系樹脂 0〜20質量部を含み、
(B)が、ポリスチレンブロックと共役ジエン化合物重合体ブロックとからなるブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体であり、
(B)の数平均分子量が10万〜50万であり、
(B)が、樹脂組成物中に粒子状に分散し、その重量平均粒子径が0.3〜1μmであることを特徴とする樹脂組成物。 - 曲げ弾性率が1800〜3000MPaであり、
120℃環境下で500時間静置後の23℃におけるシャルピー衝撃強度が、当該静置前の23℃におけるシャルピー衝撃強度に対して、少なくとも60%の保持率であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。 - 曲げ弾性率が2000〜3000MPaであり、
120℃環境下で500時間静置後の23℃におけるシャルピー衝撃強度が少なくとも7kJ/m2であることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂組成物。 - (C)有機リン化合物が、下記一般式(I)で示されるリン酸エステル化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
Q1、Q2、Q3およびQ4は、各々置換基であって各々独立に炭素数1から6のアルキル基を表し、
R1およびR2は各々置換基であってメチル基を表し、
nは1以上の整数であり、
n1およびn2は各々独立に0から2の整数を示し、
m1、m2、m3およびm4は各々独立に0から3の整数を示す。) - さらに、(E)熱安定剤を含み、
(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量部に対して、(E)の含有量が0.01〜3質量部であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 - さらに、(F)紫外線吸収剤および/または光安定剤を含み、
(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量部に対して、(F)の含有量が0.01〜3質量部であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 - 請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法であって、
二軸押出機を用いて前記樹脂組成物の原料成分を溶融混練する工程を含み、
前記二軸押出機の最も上流側の原料供給口(第1原料供給口)における酸素濃度を3容量%以下とすることを特徴とする樹脂組成物の製造方法。 - 前記二軸押出機のダイ出口から押出される際の溶融樹脂組成物の温度が350℃以下であることを特徴とする請求項7に記載の製造方法。
- 前記原料成分が(A)ポリフェニレンエーテルを含み、
前記二軸押出機の構成が、上流側から順に、前段および後段とした構成であり、
前記二軸押出機のバレル全長を100%としたときに、前段の範囲が40%以上であり、後段の範囲が60%以下であり、
前段のバレル温度を(A)ポリフェニレンエーテルのガラス転移点(Tg)以下とし、
後段のバレル温度を240℃以上320℃以下とすることを特徴とする請求項7または8に記載の製造方法。 - 前記二軸押出機の構成が、上流側から順に、前段および後段とした構成であり、
前記二軸押出機のバレル全長を100%としたときに、前段の範囲が40%以上であり、後段の範囲が60%以下であり、
前段のスクリュー構成が、順送り(正ネジ)スクリューエレメントおよび順送り(位相45度以下)ニーディングディスクエレメントから構成され、
後段のスクリュー構成が、直交(位相90度)ニーディングディスクエレメント、逆送り(負位相45度以下)ニーディングディスクエレメント、および逆送り(逆ネジ)スクリューエレメントからなる群より選択される少なくとも2種以上のエレメントを含むスクリュー構成であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記原料成分が(D)スチレン系樹脂を含み、
前記二軸押出機の構成が、上流側から順に、前段および後段を設けた構成であり、
前記二軸押出機のバレル全長を100%としたときに、前段の範囲が40%以上であり、後段の範囲が60%以下であり、
(D)スチレン系樹脂を、後段のバレルから供給することを特徴とする請求項7〜10のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。 - 請求項7〜11のいずれか一項に記載の製造方法により得られることを特徴とする樹脂組成物。
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