JP2015530452A - 難燃性ポリマー組成物および物品 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】難燃性ポリマー組成物は、特定量のポリアミド、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)、ポリイミドおよび金属ジアルキルホスフィネートを含む。ポリ(フェニレンエーテル)、ポリアミドおよびポリイミドの既知のブレンドと比較して、難燃性と引張弾性率が向上しているこの組成物は、太陽電池端子ボックスとコネクタ、インバーター筐体、自動車電気コネクタ、継電器および充電カプラなどの電気部品の形成に有用である。【選択図】なし

Description

ポリ(フェニレンエーテル)は、その優れた耐水性、寸法安定性および固有の難燃性で知られるプラスチックの一種である。強度、剛性、耐薬品性および耐熱性などの特性は、他の種々のプラスチックとブレンドすることによって調整でき、例えば、衛生器具、配電盤、自動車部品およびワイヤーやケーブル用の絶縁体などの広範な消費財の要件を満たすことができる。
ポリ(フェニレンエーテル)とポリアミドおよびポリイミドとのブレンドは既知である。例えば、ポリ(フェニレンエーテル)とポリイミドが連続ポリアミド相中に分散しているこうしたブレンドが記載されているTakataniの特許出願公報第JP10007900A号を参照のこと。Takatani組成物では、ポリ(フェニレンエーテル)とポリイミドとの相溶性は向上するが、その難燃性と引張弾性率は、太陽電池端子ボックスとコネクタ、および大量輸送車両の座席などの一部の用途には不十分である。難燃性と引張弾性率が向上している、ポリ(フェニレンエーテル)、ポリアミドおよびポリイミドのブレンドが求められている。
一実施形態は、組成物の合計質量に対して、ポリアミド40〜70質量%と;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)20〜50質量%と;ポリイミド5〜30質量%と;保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼性試験におけるV−1またはV−0難燃性等級を得るに効果的な量の金属ジアルキルホスフィネートと、の溶融混合生成物を含む組成物である。
別の実施形態は、組成物の合計質量に対して、ポリアミド40〜70質量%と;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)20〜50質量%と;ポリイミド5〜30質量%と;保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼性試験におけるV−1またはV−0難燃性等級を得るに効果的な量の金属ジアルキルホスフィネートと、の溶融混合生成物を含む組成物を含有する物品である。
これらおよびその他の実施形態について以下詳細に説明する。
本組成物は、ポリアミド、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)およびポリイミドのブレンドであり、難燃性と引張弾性率が改善されている。従って、一実施形態は、組成物の合計質量に対して、ポリアミド40〜70質量%と;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)20〜50質量%と;ポリイミド5〜30質量%と;保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼性試験におけるV−1またはV−0難燃性等級を得るに効果的な量の金属ジアルキルホスフィネートと、の溶融混合生成物を含む組成物である。
溶融混合されて該組成物を形成する成分としては、ポリアミドが挙げられる。一部の実施形態では、該ポリアミドとしては、ポリアミド−6、ポリアミド−6,6、ポリアミド−4,6、ポリアミド−11、ポリアミド−12、ポリアミド−6,10、ポリアミド−6,12、ポリアミド6/6,6、ポリアミド−6/6,12、ポリアミドMXD,6(MXD:m−キシリレンジアミン)、ポリアミド−6,T、ポリアミド−6,I、ポリアミド−6/6,T、ポリアミド−6/6,I、ポリアミド−6,6/6,T、ポリアミド−6,6/6,I、ポリアミド−6/6,T/6,I、ポリアミド−6,6/6,T/6,I、ポリアミド−6/12/6,T、ポリアミド−6,6/12/6,T、ポリアミド−6/12/6,I、ポリアミド−6,6/12/6,Iまたはこれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、ポリアミドは,ポリアミド−6、ポリアミド−6,6またはこれらの組み合わせを含む。一部の実施形態では、ポリアミドはポリアミド−6を含む。
一部の実施形態では、ポリアミドの相対粘度は、ASTM D789−07に準拠し、温度23℃、90%ギ酸中で測定して100〜150である。一部の実施形態では、ポリアミドのアミン末端基濃度は、ポリアミド1g当たり100μeq/g未満である。アミン末端基濃度は、20〜100μeq/gであり得、具体的には30〜80μeq/gであり得、より具体的には40〜70μeq/gであり得る。アミン末端基含有量は、適切な溶媒にポリアミドを溶解させ、適切な表示方法を用いて0.01N塩酸(HCl)溶液で滴定することにより求められる。アミン末端基の量は、サンプルに添加したHCl溶液の容積、ブランクで使用したHCl容積、HCl溶液のモル濃度およびポリアミドサンプルの質量から算出される。ポリアミドの調製方法は既知であり、多くのポリアミドが市販されている。
ポリアミドの使用量は、組成物の合計質量(すなわち、溶融混合成分の合計質量)に対して40〜70質量%である。この範囲内で、ポリアミドの量は、42〜60質量%であってもよく、具体的には42〜50質量%であってもよい。
溶融混合されて該組成物を形成する成分としては、ポリアミドに加えて、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)が挙げられる。酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテルと、カルボン酸およびまたは無水カルボン酸と脂肪族炭素−炭素二重結合または三重結合とを含む酸官能化剤と、の溶融混合生成物である。該酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の調製に好適なポリ(フェニレンエーテル)としては、下式の繰り返し構造単位を含むものが挙げられる:
Figure 2015530452
式中、Zは、それぞれ独立にハロゲン、ヒドロカルビル基が第三級ヒドロカルビルではない未置換または置換C−C12ヒドロカルビル、C−C12ヒドロカルビルチオ、C−C12ヒドロカルビルオキシ、あるいは少なくとも2つの炭素原子がハロゲン原子と酸素原子を分離しているC−C12ハロヒドロカルビルオキシであり;Zは、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ヒドロカルビル基が第三級ヒドロカルビルではない未置換または置換C−C12ヒドロカルビル、C−C12ヒドロカルビルチオ、C−C12ヒドロカルビルオキシ、あるいは少なくとも2つの炭素原子がハロゲン原子と酸素原子を分離しているC−C12ハロヒドロカルビルオキシである。本明細書での「ヒドロカルビル」は、単独であるいは別の用語の接頭辞、接尾辞またはフラグメントとして使用されたとしても、炭素と水素だけを含む残基を指す。該残基は、脂肪族または芳香族、直鎖、環式、二環式、分枝鎖、飽和あるいは不飽和であってもよい。それはまた、脂肪族、芳香族、直鎖、環式、二環式、分枝鎖、飽和および不飽和の炭化水素部分の組み合わせを含んでいてもよい。しかしながら、該ヒドロカルビル残基が置換であると記載された場合、それは任意に、置換残基の炭素と水素員上にヘテロ原子を含んでいてもよい。従って、置換であると特定的に記載された場合、該ヒドロカルビル残基は、1個または複数個のカルボニル基、アミノ基、水酸基などを含んでいてもよく、あるいはヒドロカルビル残基の骨格内にヘテロ原子を含んでいてもよい。一例として、Zは、末端の3,5−ジメチル−1,4−フェニル基と酸化重合触媒のジ−n−ブチルアミン成分との反応で形成されたジ−n−ブチルアミノメチル基であり得る。
ポリ(フェニレンエーテル)は、典型的にはヒドロキシ基に対してオルト位置に存在するアミノアルキル含有末端基(類)を有する分子を含んでいてもよい。また、テトラメチルジフェノキノン(TMDQ)副生成物が存在する2,6−ジメチルフェノール含有反応混合物から典型的に得られるTMDQ末端基類が存在することも多い。ポリ(フェニレンエーテル)は、ホモポリマー、コポリマー、グラフトコポリマー、イオノマー、ブロックコポリマー、あるいはこれらの組合せの形態であってもよい。
一部の実施形態では、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の形成に使用されるポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含む。本明細書での「ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマー」は、少なくとも1つのポリ(フェニレンエーテル)ブロックと、少なくとも1つのポリシロキサンブロックと、を含むブロックコポリマーを指す。
一部の実施形態では、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、酸化共重合法で調製される。この方法では、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、一価フェノールとヒドロキシアリール末端ポリシロキサンとを含むモノマー混合物の酸化共重合ステップを備えるプロセスの生成物である。一部の実施形態では、モノマー混合物は、一価フェノールとヒドロキシアリール末端ポリシロキサンとの合計質量に対して、70〜99質量部の一価フェノールと、1〜30質量部のヒドロキシアリール末端ポリシロキサンと、を含む。ヒドロキシアリール−二末端化ポリシロキサンは、下記の構造を有する複数の繰り返し単位を含み得る:
Figure 2015530452
式中、Rは、それぞれ独立に水素、C−C12ヒドロカルビルまたはC−C12ハロヒドロカルビルであり;2つの末端単位は、下式の構造
Figure 2015530452
(式中、Yは、水素、C−C12ヒドロカルビル、C−C12ヒドロカルビルオキシまたはハロゲンであり;Rは、それぞれ独立に水素、C−C12ヒドロカルビルまたはC−C12ハロヒドロカルビルである)を有する。非常に特定的な実施形態では、RとRはそれぞれメチルであり、Yはメトキシである。
一部の実施形態では、一価フェノールは2,6−ジメチルフェノールを含み、ヒドロキシアリール末端ポリシロキサンは下記の構造を有する:
Figure 2015530452
式中、nは平均で5〜100である。
該酸化共重合法では、所望の生成物としてのポリフェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーと、副生成物としてのポリ(フェニレンエーテル)(取り込まれたポリシロキサンブロックを含まない)が生成される。ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーからポリ(フェニレンエーテル)を分離する必要はない。従って、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、ポリ(フェニレンエーテル)とポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを共に含む「反応生成物」として利用できる。イソプロパノールからの析出などのある単離方法によって、反応生成物が残留ヒドロキシアリール末端ポリシロキサン出発材料を本質的に含まないことが保証される。言いかえれば、こうした単離方法によって、反応生成物中のポリシロキサン含有は、本質的にすべてがポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーの形態であることが保証される。ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーの詳細な形成方法は、Carrilloらの米国特許第8,017,697号および2011年6月27日出願のCarrilloらの米国特許出願第13/169,137号に記載されている。
一部の実施形態では、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の形成に使用されるポリ(フェニレンエーテル)の固有粘度は、25℃のクロロホルム中、ウベローデ粘度計で測定して0.25〜1dL/gである。この範囲内で、ポリ(フェニレンエーテル)の固有粘度は、0.3〜0.65dL/gであり得、より具体的には0.35〜0.5dL/gであり得、さらにより具体的には0.4〜0.5dL/gであり得る。ポリ(フェニレンエーテル)と酸官能化剤との反応では、ポリ(フェニレンエーテル)出発材料の固有粘度は、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)生成物のそれに等しい。従って、この段落で記載した固有粘度範囲は、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)およびポリ(フェニレンエーテル)にも同様に当てはまる。
前述のように、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)と、カルボン酸およびまたは無水カルボン酸と脂肪族炭素−炭素二重結合または三重結合とを含む酸官能化剤と、の溶融混合生成物である。一部の実施形態では、酸官能化剤としては、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸あるいはこれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)95〜99.5質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された酸官能化剤0.5〜5質量部と、の溶融混合生成物である(ここで、ポリ(フェニレンエーテル)と酸官能化剤の合計は100質量部である)。95〜99.5質量部の範囲内で、ポリ(フェニレンエーテル)の量は、96〜99質量部であってもよく、具体的には97〜98.5質量部であってもよい。0.5〜5質量部の範囲内で、酸官能化剤の量は、1〜4質量部であってもよく、具体的には1.5〜3質量部であってもよい。
一部の実施形態では、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の形成に使用されるポリ(フェニレンエーテル)は、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含む。一部の実施形態では、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の形成に使用されるポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含む。これらの実施形態では、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、組成物に全体として、例えば0.4〜4質量%の、具体的には0.8〜3質量%の、より具体的には1.2〜2質量%のシロキサン基を提供し得る。
酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の使用量は、組成物の合計質量に対して、20〜50質量%であってもよい。この範囲内で、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は、25〜48質量%であってもよく、具体的には30〜45質量%であってもよい。
溶融混合されて該組成物を形成する成分としては、ポリアミドおよび酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)に加えて、ポリイミドが挙げられる。ポリイミドは、下記の構造を有する複数の繰り返し単位を含むポリマーである:
Figure 2015530452
式中、Uは、それぞれ独立にC−C50置換または未置換、飽和、不飽和または芳香族単環式基および多環式基、C−C30置換または未置換アルキル基、およびC−C30置換または未置換アルケニル基から構成される群から選択された四価リンカーであり;Rは、それぞれ独立にC−C20置換または未置換二価芳香族炭化水素部分、C−C20直鎖または分枝鎖アルキレン部分、C−C20シクロアルキレン部分、および下記一般式
Figure 2015530452
[式中、Qは−O−、−S−、−C(O)−、−S(O)−、−S(O)−および−C2y−(y:1〜20)から構成される群から選択される]の二価部分から構成される群から選択された二価基である。ポリイミド中の繰り返し単位の数は、例えば10〜1,000であり得、具体的には10〜500であり得る。
典型的な四価リンカーUとしては、下式の四価芳香族ラジカルが挙げられる:
Figure 2015530452
式中、Wは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜20の整数)、およびパーフルオロアルキレン基を含むこれらのハロゲン化誘導体などの二価部分、あるいは式−O−Z−O−{式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にあり、Zは、下式
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)あるいは−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)であり得る二価部分である]の二価部分を含む}の基である。一部の実施形態では、四価リンカーUはハロゲンを含まない。
一部の実施形態では、ポリイミドはポリエーテルイミドを含む。ポリエーテルイミドは、下式の繰り返し単位を含む:
Figure 2015530452
式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、フタルイミド基の3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、ZとRは上記に定義したものである。一部の実施形態では、Rは、それぞれ独立にp−フェニレンまたはm−フェニレンであり、Tは、下式の二価部分である。
Figure 2015530452
ポリエーテルイミドを含むポリイミドの多くの製造法には、Heathらの米国特許第3,847,867号、Takekoshiらの同第3,850,885号、Whiteの同第3,852,242号と同第3,855,178号、Williamsらの同第3,983,093号、およびSchmidtらの同第4,443,591号に開示されたものが含まれる。
一部の実施形態では、ポリイミドとしては、下記の構造を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドが挙げられる:
Figure 2015530452
式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される。
一部の実施形態では、Rは、それぞれ独立にm−フェニレンまたはp−フェニレンであり、Uは下記の構造を有する。
Figure 2015530452
ポリイミドの繰り返し単位は、二無水物とジアミンとの反応で形成される。繰り返し単位の形成に有用な二無水物としては、下式の構造を有するものが挙げられる:
Figure 2015530452
式中、Uは上記で定義したものである。前述のように、二無水物は、その化学的等価物を含む。一部の実施形態では、二無水物は、芳香族ビス(エーテル無水物)を含む。特定の芳香族ビス(エーテル無水物)の例は、例えば、Heathらの米国特許第3,972,902号およびGilesの同第4,455,410号に開示されている。芳香族ビス(エーテル無水物)の具体的な例としては、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルエーテル二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゾフェノン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、2,2−ビス[4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、4,4’−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルエーテル二無水物、4,4’−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物、4,4’−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ベンゾフェノン二無水物、4,4’−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)−4’−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニル−2,2−プロパン二無水物、4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)−4’−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルエーテル二無水物、4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)−4’−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物)、4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)−4’−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゾフェノン二無水物、4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)−4’−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物およびこれらの混合物が挙げられる。
ポリイミドの繰り返し単位の形成に有用なジアミンとしては、下式の構造を有するものが挙げられる:
N−R−NH
式中、Rは上記で定義したものである。特定の有機ジアミンの例は、例えば、Heathらの米国特許第3,972,902号およびGilesの同第4,455,410号に開示されている。典型的なジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、1,18−オクタデカンジアミン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、4−メチルノナメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘプタメチレンジアミン、2,2−ジメチルプロピレンジアミン、N−メチル−ビス(3−アミノプロピル)アミン、3−メトキシヘキサメチレンジアミン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタン、ビス(3−アミノプロピル)スルフィド、1,4−シクロヘキサンジアミン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、2−メチル−4,6−ジエチル−1,3−フェニレンジアミン、5−メチル−4,6−ジエチル−1,3−フェニレンジアミン、ベンジジン、3,3’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、1,5−ジアミノナフタレン、ビス(4−アミノフェニル)メタン、ビス(2−クロロ−4−アミノ−3,5−ジエチルフェニル)メタン、ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,4−ビス(p−アミノ−t−ブチル)トルエン、ビス(p−アミノ−t−ブチルフェニル)エーテル、ビス(p−メチル−o−アミノフェニル)ベンゼン、ビス(p−メチル−o−アミノペンチル)ベンゼン、1,3−ジアミノ−4−イソプロピルベンゼン、ビス(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)エーテル、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンおよびこれらの混合物が挙げられる。一部の実施形態では、ジアミンは芳香族ジアミンであり、より具体的にはm−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、スルホニルジアニリンまたはこれらの混合物である。
一般に、ポリイミド形成反応は、100〜250℃の温度で二無水物とジアミン間の反応を達成するために、例えば、o−ジクロロベンゼン、m−クレゾール/トルエンなどの種々の溶媒を用いて行われ得る。あるいは、ポリイミドブロックは、例えば、芳香族ビス(無水物)とジアミンの出発材料の混合物を撹拌しながら高温に加熱することにより溶融重合させるなどの溶融重合または界面重合によって調製できる。一般に、溶融重合での温度は200℃〜400℃である。
連鎖停止剤を用いてポリイミドの分子量を制御できる。アニリンなどの単官能性アミン、あるいは無水フタル酸などの単官能性無水物を使用できる。
一部の実施形態では、ポリイミドのメルトインデックスは、ASTM D1238−04に準拠し、温度350℃、荷重6.6kgで求めて、0.1〜10g/分である。一部の実施形態では、ポリエーテルイミド樹脂の質量平均分子量は、ポリスチレン標準を用いたゲル透過クロマトグラフィで求めて、10,000〜150,000g/モルである。一部の実施形態では、ポリエーテルイミドの質量平均分子量は20,000〜60,000である。一部の実施形態では、ポリイミドの固有粘度は、25℃のm−クレゾール中、ウベローデ粘度計で測定して、0.2dL/g以上であり、具体的には0.35〜0.7dL/gである。
ポリイミドの使用量は、組成物の合計質量に対して、5〜30質量%である。この範囲内で、ポリイミドの量は、10〜25質量%であってもよく、具体的には10〜20質量%であってもよく、より具体的には10〜15質量%であってもよい。
溶融混合されて該組成物を形成する成分としては、ポリアミド、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)およびポリイミドに加えて、金属ジアルキルホスフィネートが挙げられる。本明細書での「金属ジアルキルホスフィネート」は、少なくとも1つの金属カチオンと少なくとも1つのジアルキルホスフィネートアニオンを含む塩を指す。一部の実施形態では、金属ジアルキルホスフィネートは下式の構造を有する:
Figure 2015530452
式中、RおよびRは、それぞれ独立にC−Cアルキルであり;Mは、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムまたは亜鉛であり;dは2または3である。RとRの例としては、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−ペンチルおよびフェニルが挙げられる。一部の実施形態では、RとRはエチル、Mはアルミニウム、dは3(すなわち、該金属ジアルキルホスフィネートはアルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート))である。
一部の実施形態では、該金属ジアルキルホスフィネートは微粒子状である。金属ジアルキルホスフィネート粒子の中央粒径(D50)は、40μm以下であってもよく、具体的には30μm以下であってもよく、より具体的には25μm以下であってもよい。また、金属ジアルキルホスフィネートをポリマー(ポリアミドの一部あるいはポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマー反応生成物の一部など)と組み合わせて、マスターバッチを形成できる。金属ジアルキルホスフィネートマスターバッチは、組成物中に全体として存在する量を上回る量の金属ジアルキルホスフィネートを含む。組成物の他の成分に金属ジアルキルホスフィネートを添加するためにマスターバッチを採用することによって、添加が容易となり、金属ジアルキルホスフィネートの分散が向上する。
該組成物は、保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼性試験におけるV−1またはV−0難燃性等級を得るに効果的な量の金属ジアルキルホスフィネートを含む。金属ジアルキルホスフィネートの特定の量は、当業者であれば決定でき、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の種類を含む要因に依存する。例えば、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)が、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーの酸官能化ホモポリマーまたはコポリマーの場合、金属ジアルキルホスフィネートの量は、組成物の合計質量に対して、4〜15質量%であってもよく、具体的には4〜10質量%であってもよく、より具体的には4〜8質量%であってもよく、さらにより具体的には4〜6質量%であってもよい。あるいは、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)が酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含む場合、金属ジアルキルホスフィネートの量は、組成物の合計質量に対して、2〜15質量%であってもよく、具体的には3〜10質量%であってもよく、より具体的には4〜8質量%であってもよく、さらにより具体的には4〜6質量%であってもよい。
該組成物は、金属ジアルキルホスフィネートに加えて、任意に難燃剤を含んでいてもよい。こうした追加の難燃剤としては、例えば、有機リン酸エステル(レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)およびビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェートなど)、窒素含有難燃剤(メラミンシアヌレート、リン酸メラミン、ピロリン酸メラミンおよびポリリン酸メラミンなど)、金属水酸化物(水酸化マグネシウムなど)、およびこれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、該難燃剤は、金属ジアルキルホスフィネートから成る。
該組成物はさらに任意に、ガラス繊維を含んでいてもよい。一部の実施形態では、組成物は、例えば2〜20質量%のガラス繊維を含む。他の実施形態では、組成物は、ガラス繊維を2質量%未満、具体的には1質量%含んでおり、より具体的にはガラス繊維を含まない。
該組成物はさらに任意に、熱可塑性分野で既知の添加剤を1種または複数種含んでいてもよい。組成物はさらに任意に、例えば、安定剤、離型剤、潤滑剤、加工助剤、滴下防止剤、成核剤、UVカット剤、染料、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、発泡剤、鉱油、金属不活性化剤、ブロッキング防止剤など、およびこれらの組み合わせから選択された添加剤を含んでいてもよい。こうした添加剤が存在する場合、その合計使用量は、組成物の合計質量に対して、典型的には5質量%以下であり、具体的には2質量%以下であり、より具体的には1質量%以下である。
該組成物は任意に、ホモポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、アルケニル芳香族モノマーと共役ジエンとのブロックコポリマー、およびアルケニル芳香族モノマーと共役ジエンとの水素化ブロックコポリマーの内の1つまたは複数を含まなくてもよい。一部の実施形態では、組成物は、ポリアミド、酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)およびポリイミド−ポリシロキサンブロックコポリマー以外のいかなるポリマーも含まない。一部の実施形態では、組成物はハロゲンフリーである。
該組成物は、剛体物品の成形に使用できる。これらの実施形態では、組成物は、曲げ弾性率で客観的に明示される剛性が高くなければならず、それは、ワイヤーやケーブル用の柔軟な絶縁体の形成に使用されるように意図された先行技術による組成物で得られる剛性より高いものでなければならない。具体的には、これらの実施形態では、組成物の曲げ弾性率は、ISO178:2010に準拠し、温度23℃で測定して、1800〜2500MPaである。
該組成物の非常に特定的な実施形態では、ポリアミドはポリアミド−6、6を含み;ポリアミドの量は42〜50質量%であり;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;ポリ(フェニレンエーテル)は、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含み;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;ポリイミドは、下記の構造
Figure 2015530452
{式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;ポリイミドの量は5〜15質量%であり;金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;金属ジアルキルホスフィネートの量は4〜10質量%である。
該組成物の別の非常に特定的な実施形態では、ポリアミドはポリアミド−6、6を含み;ポリアミドの量は42〜50質量%であり;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含み;ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、組成物に0.8〜3質量%のポリシロキサンブロックを提供し;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;ポリイミドは、下記の構造
Figure 2015530452
{式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは、下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;ポリイミドの量は5〜15質量%であり;金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;金属ジアルキルホスフィネートの量は3〜10質量%である。
本発明は、該組成物とそのすべての変形例を含む物品を包含する。組成物は、太陽電池端子ボックスとコネクタ、インバーター筐体、自動車電気コネクタ、継電器、充電カプラ、および大量輸送車両の座席を含む部品などの電気部品用の部品形成に特に有用である。物品形成に好適な方法としては、単層および複層シート押出、射出成形、ブロー成形、フィルム押出、異型押出、引抜、圧縮成形、熱成形、圧力成形、ハイドロホーミング、真空成形などが挙げられる。これらの物品製造法の組み合わせも使用できる。当業者であれば、具体的な物品形成条件を決定できる。例えば、射出成形での溶融温度は240〜300℃であってもよく、金型温度は60〜120℃であってもよい。一実施形態は、組成物の合計質量に対して、ポリアミド40〜70質量%と;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)20〜50質量%と;ポリイミド5〜30質量%と;保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼性試験におけるV−1またはV−0難燃性等級を得るに効果的な量の金属ジアルキルホスフィネートと、を含む組成物を含有する物品である。
該物品の一部の実施形態では、ポリアミドはポリアミド−6、6を含み;ポリアミドの量は42〜50質量%であり;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;ポリ(フェニレンエーテル)は、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含み;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;ポリイミドは、下記の構造
Figure 2015530452
{式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;ポリイミドの量は5〜15質量%であり;金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;金属ジアルキルホスフィネートの量は4〜10質量%である。
該物品の一部の実施形態では、ポリアミドはポリアミド−6、6を含み;ポリアミドの量は42〜50質量%であり;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含み;ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、組成物に0.8〜3質量%のポリシロキサンブロックを提供し;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;ポリイミドは、下記の構造
Figure 2015530452
{式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;ポリイミドの量は5〜15質量%であり;金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;金属ジアルキルホスフィネートの量は3〜10質量%である。
本発明は少なくとも以下の実施形態を含む。
実施形態1:組成物の合計質量に対して、ポリアミド40〜70質量%と;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)20〜50質量%と;ポリイミド5〜30質量%と;保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼性試験におけるV−1またはV−0難燃性等級を得るに効果的な量の金属ジアルキルホスフィネートと;の溶融混合生成物を含む組成物。
実施形態2:前記ポリアミドは、ポリアミド−6,ポリアミド6,6、ポリアミド−4,6、ポリアミド−11、ポリアミド−12、ポリアミド−6,10、ポリアミド−6,12、ポリアミド−6/6,6、ポリアミド−6/6,12、ポリアミドMXD,6、ポリアミド−6,T、ポリアミド−6,I、ポリアミド−6/6,T、ポリアミド−6/6,I、ポリアミド−6,6/6,T、ポリアミド−6,6/6,I、ポリアミド−6/6,T/6,I、ポリアミド−6,6/6,T/6,I、ポリアミド−6/12/6,T、ポリアミド−6,6/12/6,T、ポリアミド−6/12/6,I、ポリアミド−6,6/12/6,Iおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択される実施形態1に記載の組成物。
実施形態3:前記ポリアミドは、ポリアミド−6、ポリアミド−6,6およびこれらの組み合わせから構成される群から選択される実施形態1に記載の組成物。
実施形態4:前記ポリアミドは、ポリアミド−6,6を含む実施形態1に記載の組成物。
実施形態5:前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)95〜99.5質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤0.5〜5質量部と、の溶融混合生成物である実施形態1乃至実施形態4のいずれかに記載の組成物。
実施形態6:前記ポリ(フェニレンエーテル)は、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含む実施形態5に記載の組成物。
実施形態7:前記金属ジアルキルホスフィネートを4〜15質量%含む実施形態6に記載の組成物。
実施形態8:前記ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含む実施形態5に記載の組成物。
実施形態9:前記金属ジアルキルホスフィネートを2〜15質量%含む実施形態8に記載の組成物。
実施形態10:前記ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、前記組成物に0.4〜4質量%のポリシロキサンブロックを提供する実施形態8または実施形態9に記載の組成物。
実施形態11:前記ポリイミドは、下記の構造
Figure 2015530452
{式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含む実施形態1乃至実施形態10のいずれかに記載の組成物。
実施形態12:2〜20質量%のガラス繊維をさらに含む実施形態1乃至実施形態11のいずれかに記載の組成物。
実施形態13:2質量%未満のガラス繊維を含む実施形態1乃至実施形態11のいずれかに記載の組成物。
実施形態14:前記ポリアミドはポリアミド−6,6を含み;前記ポリアミドの量は42〜50質量%であり;前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;前記ポリ(フェニレンエーテル)は、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含み;前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;前記ポリイミドは、下記の構造
Figure 2015530452
{式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;前記ポリイミドの量は5〜15質量%であり;前記金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;前記金属ジアルキルホスフィネートの量は4〜10質量%である実施形態1に記載の組成物。
実施形態15:前記ポリアミドはポリアミド−6,6を含み;前記ポリアミドの量は42〜50質量%であり;前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;前記ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含み;前記ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、前記組成物に0.8〜3質量%のポリシロキサンブロックを提供し;前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;前記ポリイミドは、下記の構造
Figure 2015530452
{式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;前記ポリイミドの量は5〜15質量%であり;前記金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;前記金属ジアルキルホスフィネートの量は3〜10質量%である実施形態1に記載の組成物。
実施形態16:組成物の合計質量に対して、ポリアミド40〜70質量%と;酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)20〜50質量%と;ポリイミド5〜30質量%と;保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼性試験におけるV−1またはV−0難燃性等級を得るに効果的な量の金属ジアルキルホスフィネートと、の溶融混合生成物を含む組成物を含有する物品。
実施形態17:前記ポリアミドはポリアミド−6,6を含み;前記ポリアミドの量は42〜50質量%であり;前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;前記ポリ(フェニレンエーテル)は、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含み;前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;前記ポリイミドは、下記の構造
Figure 2015530452
{式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;前記ポリイミドの量は5〜15質量%であり;前記金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;前記金属ジアルキルホスフィネートの量は4〜10質量%である実施形態16に記載の物品。
実施形態18:前記ポリアミドは、ポリアミド−6,6を含み;前記ポリアミドの量は42〜50質量%であり;前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;前記ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含み;前記ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、組成物に0.8〜3質量%のポリシロキサンブロックを提供し;前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;前記ポリイミドは、下記の構造
Figure 2015530452
{式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
Figure 2015530452
[式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;前記ポリイミドの量は5〜15質量%であり;前記金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;前記金属ジアルキルホスフィネートの量は3〜10質量%である実施形態16に記載の物品。
本明細書で開示された範囲はすべて終点を含むものであり、該終点は互いに独立に組み合わせできる。本明細書で開示した範囲はそれぞれ、この開示範囲内の任意の点またはサブ範囲の開示を構成する。
以下の非限定的実施例によって、本発明をさらに例証する。
(実施例1〜10、比較実施例1〜6)
これらの実施例では、発明的組成物の特性バランスが向上していることを例証する。
組成物形成に使用した成分を表1に示す。
Figure 2015530452
組成物の形成に使用した成分の量を表2に示す。量の単位は、組成物の合計質量に対する質量%である。溶融温度240〜300℃、スループット15kg/時とした内径28mmのZSK二軸押出機で混合した。最初に、98質量%のPPEまたはPPE−Siをそれぞれ2質量%のフマル酸と混合して、FPPEまたはFPPE−Siで表記した官能化ポリ(フェニレンエーテル)を調製した。次に、得られた官能化ポリ(フェニレンエーテル)FPPEまたはFPPE−SiをPEIおよびDEPALと乾燥混合し、得られた乾燥混合物を押出機の供給口に添加し、ポリアミドは、下流側でサイドフィーダから添加した。押出品をペレット化し、減圧下、ペレットを120℃×5.5時間状態調節して、溶融粘度試験に、あるいは物性試験用サンプルの射出成形に用いた。
特性値も表2に示す。溶融粘度試験は、ISO11443:2005に準拠し、温度300℃、せん断速度を種々変化させる多点法を用いて行った。表2の溶融粘度(Pa−S)は、せん断速度1,500秒−1で測定した。
メルトボリュームフローレート(cm/10分)は、ISO1133−2005に準拠し、手順B(変位測定、自動方式)、試験温度300℃、荷重5kg、キャピラリ径2.0955mm、キャピラリ長8.0mm、試験片形状ペレット、試験前に試験片を120℃×5.5時間状態調節、1組成物当たり5回測定として求めた。
溶融温度270〜285℃、金型温度80〜100℃で射出成形機を作動させて、組成物から物性試験用の試験サンプルを射出成形した。試験サンプルを23℃×48時間状態調節後、試験に供した。
引張弾性率(MPa)および引張破断ひずみ(%)は、ISO527−1:2012に準拠し、温度23℃、80mm×10mm×4mmのタイプ1A棒、ゲージ長50mm、グリップ間隔115mm、試験速度1mm/分、1組成物当たり5本のサンプルを用いて求めた。
ノッチなしアイゾッド衝撃強度(kJ/m)は、ISO180:2000に準拠し、温度23℃、タイプA半径、ノッチ付サンプルの場合には、ノッチ角45°でノッチ下の材料深さ8mm、ハンマーエネルギー2.75J、横断面寸法が10mm×4mmの棒、1組成物当たり5本のサンプルを用いて求めた。表2には、試験した5本のサンプルの破壊モードも示す:「P」は、「部分的な破断」(延性破壊に相当)の破壊モードを指し、「C」は、完全な破断(脆性破壊に相当)の破壊モードを指す。5本のサンプルすべてが「部分的な破断」の破壊モードである場合、該組成物のノッチなしアイゾッド衝撃強度は、必然的に137.39kJ/mである。
曲げ弾性率(MPa)と曲げ強度(MPa)は、ISO178:2010に準拠し、温度23℃、横断面寸法が80mm×10mm×4mmの棒、支点間距離64mm,1組成物あたり3本の試験片を用いて求めた。
ビカット軟化温度(℃)は、ISO306:2004に準拠し、方法B120、針貫入示度1mm、負荷時間(pre−loading time)5分、1組成物あたり3本の試験片を用いて求めた。
射出成形フレイムバーの難燃性は、保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼試験に準拠して求めた。試験前に、0.8mm厚のフレイムバーを温度23℃×相対湿度50%で、少なくとも48時間状態調節した。UL94 20mm垂直燃焼試験では、5本のフレイムバーセットについて試験する。各バーに対して炎を印加して除去し、バーの自己消化に要する時間(第1残炎時間、t1)を記録する。その後、再度炎を印加・除去して、バーの自己消化に要する時間(第2残炎時間、t2)と、火炎後赤熱時間(残赤熱時間、t3)を記録する。V−0等級を達成するためには、個々の試験片それぞれの残炎時間t1、t2が10秒以内でなければならず;5本の試験片すべての残炎時間の合計(5本の試験片すべてのt2+t1)が50秒以内でなければならず;個々の試験片それぞれの第2残炎時間+残赤熱時間(t2+t3)が30秒以内でなければならず;いずれの試験片も保持クランプまで燃焼あるいは赤熱せず;また、燃焼粒子又は液滴によって綿指標が点火されてはならない。V−1等級を達成するためには、個々の試験片それぞれの残炎時間t1、t2が30秒以内でなければならず;5本の試験片すべての残炎時間の合計(5本の試験片すべてのt2+t1)が250秒以内でなければならず;個々の試験片それぞれの第2残炎時間+残赤熱時間(t2+t3)が60秒以内でなければならず;いずれの試験片も保持クランプまで燃焼あるいは赤熱せず;また、燃焼粒子又は液滴によって綿指標が点火されてはならない。V−2等級を達成するためには、個々の試験片それぞれの残炎時間t1、t2が30秒以内でなければならず;5本の試験片すべての残炎時間の合計(5本の試験片すべてのt2+t1)が250秒以内でなければならず;個々の試験片それぞれの第2残炎時間+残赤熱時間(t2+t3)が60秒以内でなければならず;また、いずれの試験片も保持クランプまで燃焼あるいは赤熱してはならないが、綿指標は、燃焼粒子または液滴によって点火されてもよい。V−2基準を満たさない組成物は破壊したと考えられる。
比較トラッキング指数(CTI)(V)は、国際電気標準会議(IEC)の標準IEC−60112第3版(1979)に準拠し、厚み3.2mm、径10cmの試験サンプル、1組成物当たり5本のサンプルを用いて求めた。報告値は、塩化アンモニウム溶液50滴を材料表面に滴下後にトラッキングを生じる電圧である。
表2の特性結果から、発明的実施例はすべて、対応する比較実施例に対して難燃性が向上している(例えば、比較実施例1と2が破壊したのに対し、実施例1と2はV−0等級を示しており;比較実施例3と4が破壊したのに対し、実施例3と4はV−0等級を示しており;比較実施例5が破壊したのに対し、実施例5はV−1等級を示し、実施例6と7はV−0等級を示しており;比較実施例6が破壊したのに対し、実施例8〜10はV−0等級を示している)ことがわかる。発明的実施例は、対応する比較実施例に対して、引張弾性率も実質的に向上している(例えば、比較実施例1と2の引張弾性率が2729MPa、2771MPaであるのに対し、実施例1と2のそれは、それぞれ2918MPa、3080MPaであり;比較実施例1と2の引張弾性率がそれぞれ2742MPa、2833MPaであるのに対し、実施例3と4のそれは、それぞれ2922MPa、3108MPaであり;比較実施例5の引張弾性率が2541MPaであるのに対し、実施例5〜7のそれは、それぞれ2733MPa、2773MPaおよび3003MPaであり;比較実施例6の引張弾性率が2675MPaであるのに対し、実施例8〜10のそれは、それぞれ2801MPa、2903MPaおよび3087MPaである)。FPPEを含むサンプルでは、PEI含有量が比較的低く、DEPAL含有量が比較的高い実施例1と2は、DEPALを含まない対応する比較実施例1に対して、600Vという高いCTIを保持している。これは、DEPAL含有量が比較的低い比較実施例2のCTIが500Vと低減していることを考えると、驚くべきことである。FPPE−Siを含むサンプルでは、比較実施例のCTIに対して、発明的実施例のそれは一様に向上した(例えば、比較実施例5のCTIが275Vであるのに対し、実施例5〜7のそれは、それぞれ300V、300Vおよび500Vであり;比較実施例6のCTIが250Vであるのに対し、実施例8〜10のそれは、それぞれ300V、300Vおよび400Vである)。比較可能な処では、発明的実施例の溶融粘度は、対応する比較実施例に対して、望ましく低減した(例えば、比較実施例1と2の溶融粘度が、それぞれ122Pa−sおよび125Pa−sであるのに対し、実施例1と2のそれは、それぞれ111Pa−sおよび113Pa−sであり;比較実施例3と4の溶融粘度が、それぞれ141Pa−sおよび130Pa−Sであるのに対し、実施例3と4のそれは、それぞれ111Pa−sおよび116Pa−sであり;比較実施例6の溶融粘度が148Pa−sであるのに対し、実施例8と10のそれは、それぞれ131Pa−sおよび147Pa−Sである)。PEI含有量が比較的低いFPPE含有サンプルとPEI含有量が比較的高いFPPE−Si含有サンプルでの、発明的実施例のノッチなしアイゾッド衝撃強度は、比較実施例に対して向上した(例えば、比較実施例1と2のノッチなしアイゾッド衝撃強度が49kJ/m、51kJ/mであるのに対し、実施例1と2のそれは、それぞれ98kJ/m、52kJ/mであり;比較実施例6のノッチなしアイゾッド衝撃強度が72kJ/mであるのに対し、実施例8〜10のそれは、それぞれ101kJ/m、120kJ/mおよび98kJ/mである)。
Figure 2015530452
Figure 2015530452
Figure 2015530452
Figure 2015530452

Claims (18)

  1. 組成物の合計質量に対して、
    ポリアミドを40〜70質量%と;
    酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)を20〜50質量%と;
    ポリイミドを5〜30質量%と;
    保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼性試験におけるV−1またはV−0難燃性等級を得るに効果的な量の金属ジアルキルホスフィネートと;の溶融混合生成物を含むことを特徴とする組成物。
  2. 前記ポリアミドは、ポリアミド−6,ポリアミド6,6、ポリアミド−4,6、ポリアミド−11、ポリアミド−12、ポリアミド−6,10、ポリアミド−6,12、ポリアミド−6/6,6、ポリアミド−6/6,12、ポリアミドMXD,6、ポリアミド−6,T、ポリアミド−6,I、ポリアミド−6/6,T、ポリアミド−6/6,I、ポリアミド−6,6/6,T、ポリアミド−6,6/6,I、ポリアミド−6/6,T/6,I、ポリアミド−6,6/6,T/6,I、ポリアミド−6/12/6,T、ポリアミド−6,6/12/6,T、ポリアミド−6/12/6,I、ポリアミド−6,6/12/6,Iおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  3. 前記ポリアミドは、ポリアミド−6、ポリアミド−6,6およびこれらの組み合わせから構成される群から選択されることを特徴と請求項1に記載の組成物。
  4. 前記ポリアミドは、ポリアミド−6,6を含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  5. 前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)95〜99.5質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤0.5〜5質量部と、の溶融混合生成物であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の組成物。
  6. 前記ポリ(フェニレンエーテル)は、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含むことを特徴とする請求項5に記載の組成物。
  7. 前記金属ジアルキルホスフィネートを4〜15質量%含むことを特徴とする請求項6に記載の組成物。
  8. 前記ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含むことを特徴とする請求項5に記載の組成物。
  9. 前記金属ジアルキルホスフィネートを2〜15質量%含むことを特徴とする請求項8に記載の組成物。
  10. 前記ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、前記組成物に0.4〜4質量%のポリシロキサンブロックを提供することを特徴とする請求項8または請求項9に記載の組成物。
  11. 前記ポリイミドは、下記の構造
    Figure 2015530452
    {式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
    Figure 2015530452
    [式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の組成物。
  12. 2〜20質量%のガラス繊維をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の組成物。
  13. 2質量%未満のガラス繊維を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の組成物。
  14. 前記ポリアミドはポリアミド−6,6を含み;
    前記ポリアミドの量は42〜50質量%であり;
    前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;
    前記ポリ(フェニレンエーテル)は、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含み;
    前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;
    前記ポリイミドは、下記の構造
    Figure 2015530452
    {式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
    Figure 2015530452
    [式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;
    前記ポリイミドの量は5〜15質量%であり;
    前記金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;
    前記金属ジアルキルホスフィネートの量は4〜10質量%であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  15. 前記ポリアミドはポリアミド−6,6を含み;
    前記ポリアミドの量は42〜50質量%であり;
    前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;
    前記ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含み;
    前記ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、前記組成物に0.8〜3質量%のポリシロキサンブロックを提供し;
    前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;
    前記ポリイミドは、下記の構造
    Figure 2015530452
    {式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
    Figure 2015530452
    [式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;前記ポリイミドの量は5〜15質量%であり;
    前記金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;
    前記金属ジアルキルホスフィネートの量は3〜10質量%であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  16. 組成物の合計質量に対して、
    ポリアミドを40〜70質量%と;
    酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)20〜50質量%と;
    ポリイミドを5〜30質量%と;
    保険業者研究所規格94「プラスチック材料の燃焼性試験(UL94)」の20mm垂直燃焼性試験におけるV−1またはV−0難燃性等級を得るに効果的な量の金属ジアルキルホスフィネートと、の溶融混合生成物を含む組成物を含有することを特徴とする物品。
  17. 前記ポリアミドはポリアミド−6,6を含み;
    前記ポリアミドの量は42〜50質量%であり;
    前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;
    前記ポリ(フェニレンエーテル)は、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノールおよびこれらの組み合わせから構成される群から選択されたモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含み;
    前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;
    前記ポリイミドは、下記の構造
    Figure 2015530452
    {式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
    Figure 2015530452
    [式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;
    前記ポリイミドの量は5〜15質量%であり;
    前記金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;
    前記金属ジアルキルホスフィネートの量は4〜10質量%であることを特徴とする請求項16に記載の物品。
  18. 前記ポリアミドは、ポリアミド−6,6を含み;
    前記ポリアミドの量は42〜50質量%であり;
    前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)96〜99質量部と、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびこれらの組み合わせから構成される群から選択された官能化剤1〜4質量部と、の溶融混合生成物であり;
    前記ポリ(フェニレンエーテル)は、ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含み;
    前記ポリ(フェニレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、組成物に0.8〜3質量%のポリシロキサンブロックを提供し;
    前記酸官能化ポリ(フェニレンエーテル)の量は30〜48質量%であり;
    前記ポリイミドは、下記の構造
    Figure 2015530452
    {式中、Tは、−O−または式−O−Z−O−(式中、−O−または−O−Z−O−基の二価結合は、3,3’、3,4’、4,3’または4,4’位置にある)の基であり、Zは下記の構造
    Figure 2015530452
    [式中、Qは、−O−、−S−、−C(O)−、−SO−、−SO−、−C2y−(y:1〜8)および−C(p:1〜8、q:0〜15、r:1〜16、q+r=2p)から構成される群から選択された二価部分である]から構成される群から選択される}を有する繰り返し単位を10〜1000個含むポリエーテルイミドを含み;
    前記ポリイミドの量は5〜15質量%であり;
    前記金属ジアルキルホスフィネートは、アルミニウムトリス(ジエチルホスフィネート)を含み;
    前記金属ジアルキルホスフィネートの量は3〜10質量%であることを特徴とする請求項16に記載の物品。
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