JP2014208820A - 難燃性強化ポリアミド組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組成物の総重量に対して下記の百分比を有する下記(1)〜(3)から成る組成物:(1)25〜52重量%の、末端アミン鎖の含有量が0.040meq/g以下である少なくとも一種の半結晶または非晶質のポリアミド、(2)24〜40重量%の少なくとも一種の補強材、(3)必要に応じてポリマー中に含まれていてもよい、24〜35重量%の、ホスフィン酸の金属塩、ジホスフィン酸の金属塩およびこれらの混合物の中から選択される少なくとも一種の金属。上記ポリアミドがASTM規格D6866に従って決定されるバイオマスから生じる有機炭素を少なくとも50重量%含む。
【選択図】なし
Description
本発明の上記以外の特徴、観点、対象および利点は以下の説明および実施例からより明らかになるであろう。
(1)25〜52重量%の、末端アミン鎖の含有量が0.040meq/g以下である少なくとも一種の半結晶または非晶質のポリアミド、
(2)24〜40重量%の少なくとも一種の補強材、
(3)必要に応じてポリマー中に含まれていてもよい、24〜35重量%の、ホスフィン酸の金属塩、ジホスフィン酸の金属塩およびこれらの混合物の中から選択される少なくとも一種の金属。
本発明はさらに、この組成物の製造方法にも関するものである。
n=no exp(−at)
noは開始時(生物、動植物の死)の14C原子の数であり、
nは時間tの終了後に残った14C原子の数であり、
aは崩壊定数(または放射性定数)で、これは半減期に関係する)
14Cの半減期(T1/2)を考慮すると、14Cの含有量は再生可能な出発材料を抽出してから、本発明のメチルメタクリレートを製造し、さらにはその使用終了までほぼ一定である。
このことは上記の持続可能な開発、すなわち化石資源量の使用を制限する、という関心事の少なくとも一つを満たすことになる。
i =バイオマスが100%である原料に由来するモノマー
j =化石原料が100%である原料に由来するモノマー
k =部分的にバイオマスに由来するモノマー
Fi、Fj、Fk =ポリアミド中の各モノマーi、j、kのモル分率
Ci、Cj、Ck =ポリアミド中のモノマーi、j、kの各炭素原子数
Ck'=モノマーk中の有機炭素原子数
各モノマーi、j、kの種類(バイオマス由来)はASTM規格 D6866の測定方法の一つに従って決定される)
C14二酸(テトラデカンジオン酸)は例えばミリスチン酸のバイオ発酵で得られ、ミリスチン酸は椰子の実、ココナッツからのリッチオイルから抽出できる。
C16二酸(ヘキサデカンジオン酸)はパルミチン酸のバイオ発酵によって得られ、後者は主として例えばパーム油分から得られる。
本発明のポリアミドは9- アミノノナン酸、10- アミノデカン酸、12- アミノドデカン酸、11- アミノウンデカン酸およびこれらの誘導体の中から選択をされる少なくとも一つのアミノカルボン酸、特にN- ヘプチル−11-アミノウンデカン酸にすることができる。
R1、R2、R3、R4は水素原子または1〜6個の炭素原子を有するアルキル基から選択され、互いに同じでも異なっていてもよく、Xは単結合または下記で形成される二価の基を表す:
(1)1〜10個の炭素原子を有する直鎖または分岐した脂肪族鎖(必要に応じて6〜8個の炭素原子を有する脂環基または芳香族基で置換されていてもよい)、
(2)6〜12個の炭素原子を有する脂環基。
(Encyclopaedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer, 4th Edition (1992), pp. 386-405、「脂環式アミン」
ISO規格1874-1:1992 "Plastiques -- Materiaux Polyamide (PA) pour moulage et extrusion -- Partie 1: Designation、特に第3頁、表1および表2
ポリアミド−NH2+R−CO2H −> ポリアミド−NH−CO−R+H2O
R1およびR2は互いに独立して直鎖または分岐したC1−C6アルキル基またはアリール基を表し、
R3は直鎖または分岐したC1−C10アルキレン、C6−C10アリーレン、C6−C10アルキルアリーレンまたはC6−C10アリールアルキレン基を表し、
MはMg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、NaまたはKイオンおよび/またはプロトン化されたアミン塩基であり、
mは1〜4の整数を表し、
nは1〜4の整数を表し、
xは1〜4の整数を表し、
nおよびmは塩が中性すなわち電荷を有しないように選択される)
R1およびR2は互いに独立してメチル、エチル、n- プロピル、イソプロピル、n- ブチル、tert-ブチル、n-ペンチルおよび/またはフェニル基であるのが好ましい。
R3はメチレン、エチレン、n-プロピレン、iso−プロピレンを表す、n-ブチレン、tert-ブチレン、n-ペンチレン、n-オクチレン、n-ドデシレン、フェニレン、ナフタレン、メチルフェニレン、エチルフェニレン、tert-ブチルフェニレン、メチルナフタレン、エチルナフタレン、tert-ブチルナフタレン、フェニルメチレン、フェニルエチレン、フェニルプロピレンまたはフェニルブチレンであるのが好ましい。
組成物A1、B1およびClは下記から成る:
(1)バイオマスに由来するアミノウンデカン酸の重縮合で得られるホモポリアミドPall:47重量%、
(2)ガラス繊維(旭:CS FT 692):24.5重量%、
(3)ホスフィネート(Clariant社のExolit OP 1311):24.5重量%、
(4)添加剤:1重量%(Ciba 社のIrganox 1010 CECA 0.4重量%、BASF社のステアリン酸カルシウム 0.3重量%、CECA社のワックスE 3重量%)
(5)MMブラック:3重量%(BASF社の6005エチレンC4)
連鎖制限なしでのホモポリアミドPA11の粘度は1.0〜1.4dl/gであり、アミン濃度は0.05〜0.065meq/gである。
溶融粘度は毛管レオメトリで260℃で100s-1の剪断速度で測定した。
下記を測定した:
(1)ホモポリアミドA、B、C単独での粘性(Pa.s)の測定:各々組成物A1、B1、Clのポリマーマトリックスに対応する。
(2)組成物A1、B1、Clの粘度の測定
測定結果は[表3]に示す。
組成物のポリアミドの溶融粘度が等しい場合(B=253 Pa.s、C=274 Pa. s)、本発明に従ったポリアミドCから成る組成物Clは比較例のポリアミドB(505 Pa. s)から成る組成物B1より溶融粘度が小さい(385 Pa.s)。
限定の無いポリアミド(A=170 Pa.s)での低い溶融粘度から開始した場合、組成物(A1=576 Pa.s)では、アミン-制限したポリアミドCから成る本発明組成物(C1=385 Pa.s)で得られるものよりはるかに高い溶融粘度が得させられる。
溶融粘度の時間変化を調べた。組成物の初期粘度を所定剪断速度(1rad/s)章程温度(260℃)で測定した後、組成物の粘度を時間(30分)の関数で測定した。測定はARES械を使用して行った。テストした組成物の溶融粘度の変化を示すために百分比を計算した。結果は[表4]に示した。
4.1 流動長の研究
厚さ2mmの螺旋金型で、金型を70℃に維持し、260℃の温度、900バールの圧力でピンポイント限界で成形した。金型中で材料が占める長さすなわち流動長から流れ易さが分かる。テストした組成物の流動長を測定し、比較例の組成物に対する差を百分比で計算した。
結果は[表5]に記載した:
射出成形した80×10×4mm3のバー(棒)を標準規格の分析法に従って評価した(表6)
成形したバーをISO規格178-93に従って評価した。曲げモジュラスおよび破壊応力を測定した(MPa)。
シャルピー衝撃強度:
本発明の組成物ClのバーをISO規格179に従って評価した。シャルピー振り子衝撃試験ISO規格179eUで、7.5ジュールの振り子でテストした。バーが吸収するエネルギー(kJ/m2)を測定した。
UL94Vertical Burningに従って材料をクラス分けした。本発明の組成物Clから製造した試験片(厚さ3.2mm、1.6mmまたは0.8mm)に対して一般に公知のNFT規格 51072に従ったUL94で火炎伝播テストを実行した。このテストでの最高クラスはクラスVOである。これはテスト中に炎による落下が無いスパロクリング可燃性原料に対応する。クラスV1では、原料はより容易に発火するが、テスト中に炎による落下は無い。クラスV2では、消火時間が長く、炎による落下がある。結果は[表7]に示す:
組成物C2、C3およびC4は上記のプロトコルに従って製造した。これらの組成物は下記リストの化合物から成り、そのポリアミド、補強剤(ガラス繊維)および難燃材の比率は[表7]に記載してある。
(2)ガラス繊維(旭:CS FT 692)、
(3)ホスフィナート(Clariant社のExolit OP 1314)、
(4)1%の添加剤:Ciba社のIrganox 1010 0.3重量%、BASF社のステアリン酸カルシウム 0.3重量%、CECA社のWax E 0.4%)
(5)3%のBASF社のMMブラック6005 エチレンC4
Claims (12)
- 下記(1)〜(3)から成る組成物(下記比率は組成物の総重量に対する百分比):
(1)25〜52重量%の、末端アミン鎖の含有量が0.040meq/g以下である少なくとも一種の半結晶または非晶質のポリアミド、
(2)24〜40重量%の少なくとも一種の補強材、
(3)必要に応じてポリマー中に含まれていてもよい、24〜35重量%の、ホスフィン酸の金属塩、ジホスフィン酸の金属塩およびこれらの混合物の中から選択される少なくとも一種の金属。 - 上記ポリアミドがPA6.10、PAB.12、PA10.12、PA10.10、PA6.12、PA11、PA11/6.T、PA11/10.T、PA11/B.10、PA11/6、PA11/6.10、PA11/6.12、PA11/6.6、PA11/10.12およびPAl1/B.I/B.Tの中から選択され、好ましくはPAl1、PA11/10.TおよびPA11/B.10の中から選択される請求項1に記載の組成物。
- 上記ポリアミドがASTM規格D6866に従って決定されるバイオマスから生じる有機炭素を少なくとも50重量%含む請求項1または2に記載の組成物。
- 上記ポリアミドの未端アミン鎖の含有量が0.025meq/g以下、好ましくは0.015meq/g以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- 補強材がガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、ポリマー繊維および天然繊維およびこれの混合物の中から選択される請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
- 金属塩が下記式(I)のホスフィン酸の少なくとも一つの金属塩および下記式(II)のジホスフィン酸少なくとも一つの金属塩の中から選択される請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物:
(ここで、
R1およびR2は互いに独立して直鎖または分岐したC1−C6アルキル基またはアリール基を表し、
R3は直鎖または分岐したC1−C10アルキレン、C6−C10アリーレン、C6−C10アルキルアリーレンまたはC6−C10アリールアルキレン基を表し、
Mはカルシウム、マグネシウム、アルミニウムおよび亜鉛の中から選択されるイオンであり、
mは2または3であり、
nは1または3であり、
xは1または2であり、
nおよびmは塩が中性となるように選択される) - 染料、安定剤、特に紫外線安定剤、可塑剤、衝撃吸収剤、界面活性剤、顔料、光沢剤、抗酸化剤、天然ワックス、ポリオレフィン、成形助剤、充填剤およびこれらの混合物の中から選択される少なくとも一種の添加剤をさらに含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 充填剤がタルク、カオリン、マグネシア、スラグ、シリカ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、膨張または非膨張グラファイトおよび酸化チタンの中から選択される請求項7に記載の組成物。
- 射出成形品、繊維、フィルム、シート、チューブまたは中空体の形をしている請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
- 全ての成分を溶融混合して製造されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物の、ケース、コネクター、チューブ、電話器またはコンピュータのシェル、および電気・電子分野で使用される物品の製造での使用。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物を用いて射出成形、押出成形、共押出成形または多色射出成形で得られる物品。
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