JP2018053232A - 難燃性熱可塑性材及びその発泡ビーズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱可塑性ベース樹脂とホスフィンオキシドと遷移金属塩との錯体を含む難燃剤及びカーボンナノファイバー静電防止剤、及び有機物質発泡剤及び/または無機物質発泡剤から選択された発泡剤を含む難燃性熱可塑性発泡ビーズ、及び前記難燃性熱可塑性発泡ビーズから作製された発泡成形物であって、表面抵抗が1.0×107Ω〜1.0×109Ωであり、限界酸素指数が20〜40であり、かつ、好ましくは圧縮強度が170〜600kPaである発泡成形物。
【選択図】図2
Description
本発明は、ポリマー材料の技術分野に関する。より詳しくは、難燃性熱可塑性材及びその発泡ビーズに関する。
熱可塑性樹脂は、熱せられると軟化し冷やされると硬化する性質を持ち、このプロセスにおいて化学的反応を経ない。熱せられると軟化し冷やされると硬化する性質は、加熱及び冷却プロセスを繰り返しても維持される。それらの中で、結晶性樹脂の特徴的温度は融点であり、非結晶性樹脂の特徴的温度はガラス転移温度である。熱可塑性樹脂は以下の特徴を持つ。熱可塑性樹脂は、室温では高分子量固体であり、線状ポリマーあるいは分鎖が少量しかないポリマーであり、分子間架橋を有さず、ファン・デル・ワールス力または水素結合によってのみ互いを引き合う。成形プロセスでは、樹脂は加圧され加熱されて軟化し流れ、化学的に架橋されず、金型で形作ることができ、それから冷却され成形されて、ある形状の製品となる。加熱プロセスを繰り返しても分子構造は基本的に変化しないが、加熱温度が高すぎたり、加熱時間が長すぎたりすると、架橋、劣化、または分解が生じる。
本発明の目的は、熱可塑性ベース樹脂と難燃成分とを含み、良好な難燃効果を示す難燃性熱可塑性材を提供することである。本発明は、持続性静電防止剤を含む難燃性熱可塑性材をさらに提供する。上記難燃性熱可塑性材は、難燃と静電防止との相乗効果を生じる。
(1)(i)第1の外部電子供与体を含むチーグラ・ナッタ触媒の活性により水素の存在下または非存在下でプロピレン単独重合反応を行って、第1のプロピレンホモポリマーを含む反応物流を得る第1の段階と、
(ii)第2の外部電子供与体を加えて、上記反応物流において上記触媒と複合反応させ、そして上記第1のプロピレンホモポリマー及び水素の存在下でプロピレン単独重合反応を行って第2のプロピレンホモポリマーを作製し、それによって上記第1のプロピレンホモポリマーと上記第2のプロピレンホモポリマーとを含むプロピレンホモポリマー成分を得る第2の段階と、
を含む、プロピレン単独重合反応の第1の工程であって、
230℃かつ2.16kgの荷重下で測定した場合、上記第1のプロピレンホモポリマーのメルトインデックスは、0.001〜0.4g/10分間であり、上記第1のプロピレンホモポリマーと上記第2のプロピレンホモポリマーとを含む上記プロピレンホモポリマー成分のメルトインデックスは、0.1〜15g/10分間である、プロピレン単独重合反応の第1の工程と、
(2)上記プロピレンホモポリマー成分及び水素の存在下でプロピレン/エチレン共重合反応を行って、プロピレン‐エチレンコポリマー成分を作製し、それによって上記プロピレンホモポリマー成分と上記プロピレン‐エチレンコポリマー成分とを含む上記ポリプロピレン系樹脂を得る、プロピレン/エチレン共重合反応の第2の工程とを含む。上記反応物流は、上記第1の工程で未反応触媒をさらに含む。本発明によれば、上記第2のプロピレンホモポリマーに対する上記第1のプロピレンホモポリマーの重量比は、40:60〜60:40である。
上記第2の外部電子供与体の具体例としては、限定はされないが、2,2‐ジイソブチル‐1,3‐ジメトキシプロパン、2,2‐フェニル‐1,3‐ジメトキシプロパン、2,2‐ベンジルメチル‐1,3‐ジメトキシプロパン、2‐イソプロピル‐2‐イソペンチル‐1,3‐ジメトキシプロパン、2,2‐ビス(シクロへキシルメチル)‐1,3‐ジメトキシプロパン、2‐イソプロピル‐2,3,7‐ジメチルオクチル‐ジメトキシプロパン、2,2‐イソプロピル‐1,3‐ジメトキシプロパン、2‐イソプロピル‐2‐シクロへキシルメチル‐1,3‐ジメトキシプロパン、2,2‐ジイソブチル‐1,3‐ジエトキシプロパン、2,2‐ジイソブチル‐1,3‐ジプロポキシプロパン、2‐イソプロピル‐2‐イソペンチル‐1,3‐ジエトキシプロパン、2‐イソプロピル‐2‐イソペンチル‐1,3‐ジプロポキシプロパン、2,2‐ビス(シクロへキシルメチル)‐1,3‐ジエトキシプロパン、n‐プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリプロポキシシラン、イソブチルトリブトキシシラン、t‐ブチルトリエトキシシラン、t‐ブチルトリプロポキシシラン、t‐ブチルトリブトキシシラン、シクロへキシルトリエトキシシラン、シクロへキシルトリプロポキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシシラン、及びテトラブトキシシラン等が挙げられる。
(1)リン酸、硝酸及び塩酸(1:1:1の体積比率)を用いる混合酸処理法または粉砕処理法で、上記炭素源を前処理して前処理済み物質を得ることを含み、
上記炭素源は、凝集状態の炭素源であり、炭素ピッチ、石油ピッチ、コールタールピッチ、コールタール、天然黒鉛、人造黒鉛、竹炭、カーボンブラック、活性炭、及びグラフェンのうちの少なくとも1つであってよく、好ましくは、炭素分が80重量%以上である炭素源であり、例えば、炭素分が80重量%以上であるコールタールピッチ、石油ピッチ、及び竹炭のうちの少なくとも1つであってよく、
(2)上記方法は、上記前処理済み物質と金属触媒との錯体を形成する錯化を含み、
上記金属触媒は、好ましくは遷移金属の、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、またはメンチル化合物であり、上記遷移金属は、好ましくは、鉄、コバルト、ニッケル、またはクロム等のVIII族金属元素であり、
上記金属触媒における上記炭素源に対する遷移金属原子の質量百分率比は、(35〜70):100であり、
上記金属触媒に窒素が含まれることによって相乗作用が促進されて難燃効果が高められることを考慮すると、上記金属触媒は好ましくは硝酸コバルト及び/または硝酸ニッケルであり、
(3)上記方法は、800〜1200℃のうちで一定の温度を0.5〜5時間保ちつつかつ高純度窒素下で上記錯体に対して炭化反応を行い、その後、室温まで冷却して自己組織化したカーボンファイバーを得る、炭化処理を含み、上記炭化処理の温度は好ましくは950〜1150℃あり、上記一定温度での反応時間は1.5〜2.5時間であり、金属不純物を除去する後処理は必要ない。
任意の界面活性剤、分散媒及び分散エンハンサーのうちの少なくとも1つに上記難燃性熱可塑性材をオートクレーブの中で混合して分散液を得る工程と、
上記オートクレーブ中に発泡剤を供給し、温度及び圧力を発泡温度及び発泡圧にそれぞれ調整し、攪拌しながら発泡反応を行う工程と、上記難燃性熱可塑性発泡ビーズを回収する工程とを含む。
(2)不活性発泡剤である二酸化炭素及び/または窒素、好ましくは二酸化炭素を用いて上記反応器から残気を排出し、上記残気が取り除かれた上記反応器に蓋をし、上記オートクレーブに上記不活性発泡剤を供給し、圧力を初めのうちに調整して安定させ、攪拌速度50〜150rpm、好ましくは90〜110rpmで上記オートクレーブ内の混合物を攪拌する工程;
(3)上記反応器内の圧力を発泡に必要な圧力、つまり1〜10MPa、好ましくは3〜5MPa(ゲージ圧)に調整し、平均して0.1℃/分の温度上昇で80〜220℃の発泡温度にまで温度上昇を行い、上記発泡温度及び上記圧力で0.1〜2時間、好ましくは0.25〜0.5時間連続して攪拌する工程;
(4)上記オートクレーブの出口を開き上記反応器内の物質を回収タンクに排出して熱可塑性発泡ビーズを得、上記物質を排出しながら二酸化炭素を供給して、全ての発泡成形物が完全に発泡して上記回収容器に排出されてしまうまで上記オートクレーブ内の圧力を発泡に必要な上記圧力近くに維持する工程。
図面を参照しつつ、本発明をさらに詳述する。図面では、同じ部分は同じ参照番号で示される。
以下の実施例を参照しつつ、本発明についてさらに記載する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
ポリエチレン系樹脂:Yangzi Petrochemical Company Limited of China Petroleum & Chemical Corporation、商標 7042
ポリエチレン系樹脂:Yanshan Company of China Petroleum & Chemical Corporation、商標 LD100ac
ポリエチレン系樹脂:Beijing Research Institute of Chemical Industry of China Petroleum & Chemical Corporation、商標 HPE1、HPE2
ポリ乳酸系樹脂:Natureworks
TPU系樹脂:BASF
PBT系樹脂:ChiMei Chemical Corporation
PET系樹脂:日本、東レ
PA6系樹脂:BASF
PBS系樹脂:Beijing Research Institute of Chemical Industry of China Petroleum & Chemical Corporation
カオリン:J&K Scientific Ltd.、ACROS、分析的純度
トリフェニルホスフィンオキシド:J&K Scientific Ltd.、ACROS、分析的純度
硝酸コバルト:J&K Scientific Ltd.、ACROS、分析的純度
硝酸コバルト:J&K Scientific Ltd.、ACROS、分析的純度
コールタールピッチ:Shanxi Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences、炭素含有量80重量%超、工業グレード
石油ピッチ:Sinopec、炭素含有量80重量%超、工業グレード
竹炭:Shanxi Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences、炭素含有量80重量%超、工業グレード
水酸化マグネシウム:J&K Scientific Ltd.、ACROS、分析的純度
水酸化アルミニウム:J&K Scientific Ltd.、ACROS、分析的純度
エタノール:J&K Scientific Ltd.、ACROS、分析的純度
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:Tianjin Guangfu Fine Chemical Research Institute、分析的純度
硫酸アルミニウム:Tianjin Guangfu Technology Development Co., Ltd.、分析的純度
ホウ酸亜鉛:Tianjin Guangfu Fine Chemical Research Institute、分析的純度
カーボンナノファイバー:Shanxi Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences、純度80重量%超、工業グレード
静電防止剤 Atmer129:Croda社、工業グレード
トリオクチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、ジブチルブチルホスホン酸塩(dibutyl butylphosphonate)はすべて、従来既知の作製方法で作製する。
溶融引っ張りテスタ(Melt Tensile Tester):Rheotens71.97、ドイツ、Goettfert社
濃度テスタ:CPA225D, Density Accessories YDK01、ドイツ、Sartorius社
成形機:ドイツ、Kurtz Ersa社、Kurtz T-Line
万能材料試験機:5967、合衆国、Instron Corporation
酸素指数計測機:6448、イタリア、Ceast社
コーンカロリーメータ:FTT200、英国、FTT社
表面抵抗メータ:4339B、合衆国、Agilent社。
ポリプロピレン系樹脂HMSPP601の作製
ポリプロピレン装置内でポリプロピレン重合反応を行った。当該装置は主に、半重合反応器と、第1ループ反応器と、第2ループ反応器と、第3ガス相反応器を備えている。重合方法及び各工程は以下の通りであった。
主触媒(DQC‐401触媒、Beijing Oda Branch of Sinopec Catalyst社提供)、共触媒(トリエチルアルミニウム)、第1の外部電子供与体(ジシクロペンチル‐ジメトキシシラン、DCPMS)を6℃で20分間、事前接触(precontact)させ、その後、連続攪拌タンク半重合反応器に連続的に添加して半重合反応を行った。半重合反応器に入るトリエチルアルミニウム(TEA)の流速は6.33g/hrであり、ジシクロペンチル‐ジメトキシシランの流速は0.3g/hrであり、主触媒の流速は0.6g/hrであり、TEA/DCPMS比は50(mol/mol)であった。半重合は、プロピレン液相バルク環境で、温度15℃、滞留時間約4分間で行われた。触媒の半重合比は約80〜120倍であった。
第1の段階:半重合後の触媒は、連続的に第1ループ反応器に入り、第1の段階のプロピレン単独重合反応を完了させた。第1ループ反応器における重合反応温度は70℃、反応圧は4.0MPaであった。第1ループ反応器の供給には水素は含まれておらず、オンラインクロマトグラフィ(online chromatography)で測定した水素濃度は10ppm未満であり、第1のプロピレンホモポリマーAが得られた。
ある量の水素を第3反応器に添加した。H2/(C2+C3)=0.06(mol/mol)、C2/(C2+C3)=0.3(mol/mol)であった(C2とC3はそれぞれ、エチレンとプロピレンを指す)。エチレン/プロピレン共重合反応を、第3反応器において、反応温度75℃でさらに開始し、プロピレン‐エチレンコポリマー成分Cを生成した。
HMSPP602の作製のための触媒、半重合、及び重合プロセス条件は、HMSPP601の作製のための条件と同じであった。HMSPP601の作製との違いは、第2の段階における第2反応器中の水素の量が13,000ppmであり、第2の工程のガス相反応器中のH2/(C2+C3)が0.49(mol/mol)であり、第1の外部電子供与体がメチル‐イソプロピル‐ジメトキシシラン(MIPMS)であることであった。添加量は替えなかった。ポリマーの分析結果及び物質的特性を表1及び表2に示した。
HMSPP603の作製のための触媒、半重合、及び重合プロセス条件は、HMSPP601の作製のための条件と同じであった。HMSPP601の作製との違いは、第2の外部電子供与体が2,2‐ジイソブチル‐1,3‐ジメトキシプロパン(DIBMP)であること(添加量は替えず)であり、第2の段階における第2反応器中の水素の量が3,600ppmであることであった。ポリマーの分析結果及び物質的特性を表1及び表2に示した。
本実施例の難燃剤、ポリプロピレン組成物、発泡ビーズ、及び他の生成物を作製するための原料比及び反応条件を表3及び表4に示した。発泡ビーズの性能パラメータも、表4に載せた。これらの表では、難燃成分Aはホスフィンオキシドであり、難燃成分Bは遷移金属塩であり、難燃成分Cは無機難燃成分であった。
トリフェニルホスフィンオキシド及び硝酸コバルトをエタノールに添加して、100rpmの速度で攪拌した。その後、混合物を攪拌しつつ、加熱出力50Wのマイクロ波照射により40℃で4時間、加熱した。トリフェニルホスフィンオキシド及び硝酸コバルトによって生成される錯体Co(OPPh3)2(NO3)2は、マイクロ波加熱後の物質の超臨界乾燥によって得られた。錯体の構造及び微小形態は、赤外分光法及び走査電子顕微鏡によって特徴づけられた。結果を図1及び図2に示した。
炭素源として85重量%の炭素含有量を有するコールタールピッチに、リン酸/硝酸/塩酸(体積比1:1:1)の混合酸を用いて粉砕前処理を行って、前処理済み物質を得た。
HMSPP601と、上で作製したカーボンナノファイバー静電防止剤と、気泡造核剤であるホウ酸亜鉛と、静電防止剤1010(BASF社)と、静電防止剤168(BASF社)を、上で作製した難燃剤と、高速攪拌機内で均一に混合した。それから、混合した物質を二軸スクリュー押出機(Coperion社製)のフィーダーに添加し、上記物質はフィーダーを通して二軸スクリューに入った。処理の間、スクリューの温度は170〜200℃に保たれていた。上記物質はスクリューによって溶融され均一に混合され、それからLabline 100 マイクロペレット作製システムに入れられた。トルクは約65%に制御され、回転速度は300rpmに制御された。難燃性静電防止ポリプロピレン組成物マイクロペレットが得られた。上記組成物の23℃におけるノッチ付アイゾット衝撃強度は25.8KJ/m2であった。
1.上で作製した難燃性ポリプロピレン組成物、分散媒質である水、界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、分散剤であるカオリン、分散エンハンサーである硫酸アルミニウム、及び他の添加物をオートクレーブで混合して、分散液(dispersion)を得た。
乾燥させた発泡ビーズを、室温で約12時間、放置してエージングし、その後、成形機に添加して、水蒸気を用いて成形圧0.22MPaで発泡ビーズの発泡成形物へと成形した。得られた発泡成形物を80℃のオーブンに12時間放置した。酸素指数、残留炭素比、火炎高さ、煙の状態、表面抵抗率、圧縮強度、及び発泡成形物の他のパラメータを、上記した方法に従って測定した。発泡成形物が作製された直後に発泡成形物の表面抵抗率を測定し、発泡成形物を特別な保護手段無しに30日間放置した後で、発泡成形物の表面抵抗率を再度測定した。試験結果を表4に示した。
難燃剤、カーボンナノファイバー静電防止剤、難燃性ポリプロピレン組成物、及び発泡ビーズを、表3及び表4に示した出発物質及び反応条件が異なる以外は実施例1と同様の方法で作製した。例えば、本実施例では、HMSPP602を用い、生成されたハロゲン無含有難燃剤は、トリオクチルホスフィンオキシド及び硝酸ニッケルによって生成される錯体Ni(OPOt3)2(NO3)2であり、作製されたカーボンナノファイバー静電防止剤は3重量%のニッケルを含む。
難燃剤、カーボンナノファイバー静電防止剤、難燃性ポリプロピレン組成物、及び発泡ビーズを、表3及び表4に示した出発物質及び反応条件が異なる以外は実施例1と同様の方法で作製した。例えば、本実施例では、HMSPP603を用い、生成されたハロゲン無含有難燃剤は、トリオクチルホスフィンオキシド及び硝酸コバルトによって生成される錯体Co(OPOt3)2(NO3)2であった。
難燃剤、カーボンナノファイバー静電防止剤、難燃性ポリプロピレン組成物、及び発泡ビーズを、表3及び表4に示した出発物質及び反応条件が異なる以外は実施例1と同様の方法で作製した。例えば、本実施例では、生成されたハロゲン無含有難燃剤は、トリフェニルホスフィンオキシド及び硝酸ニッケルによって生成される錯体Ni(OPPh3)2(NO3)2であった。
難燃剤、カーボンナノファイバー静電防止剤、難燃性ポリプロピレン組成物、及び発泡ビーズを、表3及び表4に示した出発物質及び反応条件が異なる以外は実施例1と同様の方法で作製した。例えば、本実施例では、HMSPP602を用い、生成されたハロゲン無含有難燃剤は、トリヘキシルホスフィンオキシド及び硝酸コバルトによって生成される錯体Ni(OPHx3)2(NO3)2であった。
難燃剤、カーボンナノファイバー静電防止剤、難燃性ポリプロピレン組成物、及び発泡ビーズを、表3及び表4に示した出発物質及び反応条件が異なる以外は実施例1と同様の方法で作製した。例えば、本実施例では、HMSPP603を用い、生成されたハロゲン無含有難燃剤は、トリデシルホスフィンオキシド及び硝酸コバルトによって生成される錯体Co(OPDe3)2(NO3)2であった。
カーボンナノファイバー静電防止剤を作製しない、または使用しないこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
錯体を作製するのにトリフェニルホスフィンオキシドの代わりにトリブチルホスフェートを用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
錯体を作製するのにトリフェニルホスフィンオキシドの代わりにジブチルブチルホスホン酸塩(dibutyl butylphosphonate)を用い、無機難燃成分を用いなかったこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
溶融強度が高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに通常の耐衝撃コポリプロピレンEPS30Rを用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に静電防止剤がカーボンブラックであったこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に静電防止剤がAtmer129であったこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに1‐ブテンをコモノマーとして有する線状低密度ポリエチレン7042を用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
メタロセン触媒を用い、溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに1‐ヘキセンをコモノマーとして有するポリエチレンHPE001を用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
チーグラ・ナッタ触媒を用い、溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに1‐ヘキセンをコモノマーとして有するポリエチレンHPE002を用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに低密度ポリエチレンLD100ACを用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに発泡グレードポリ乳酸PLAを用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに発泡グレード熱可塑性ポリウレタンTPUを用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに発泡グレードポリブチレンテレフタレートPBTを用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに発泡グレードポリエチレンテレフタレートPETを用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに発泡グレードポリアミド6 PA6を用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
溶融強度の高いポリプロピレン系樹脂HMSPP601の代わりに発泡グレードポリ(ブチレンスクシネート)PBSを用いたこと以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
難燃剤がトリフェニルホスフィンオキシドと水酸化マグネシウムであること以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤がヘキサブロモシクロドデカンと三酸化アンチモンの組成物(重量比は約2.5:1)であること以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
難燃剤がリン酸コバルトであること以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が水酸化アルミニウムであること以外は実施例2と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤がポリリン酸アンモニウムであること以外は実施例3と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
難燃剤がトリヒドロキシメチルホスフィンオキシドであること以外は実施例1と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例13と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例14と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例15と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例16と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例17と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例18と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例19と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例20と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例21と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
プロセス(1)及びプロセス(2)が行われず、プロセス(3)の難燃性ポリプロピレン組成物の作製時に難燃剤が赤リンであること以外は実施例22と同様の試験プロセスを行った。最終的な発泡物質の具体的な原料化学式、反応条件、及び性能を表3及び表4に示した。
Claims (20)
- 熱可塑性ベース樹脂と、難燃剤と、任意の酸化防止剤とを含む難燃性熱可塑性材であって、上記難燃剤は、ホスフィンオキシドと遷移金属塩との錯体を含むことを特徴とする難燃性熱可塑性材。
- 上記ホスフィンオキシドは、下記構造式I
好ましくは、R1、R2、及びR3は、それぞれ独立して、炭素数4〜18の直鎖状または分岐状アルキルと、1つまたは2つの炭素環を有する炭素数6〜18のアリールとから選択され、より好ましくは、R1、R2、及びR3は、それぞれ独立して、主要な炭素鎖の炭素原子の数が6以上である炭素数6〜12の直鎖状または分岐状アルキルと、置換または無置換フェニルとから選択される)
を有することを特徴とする請求項1に記載の難燃性熱可塑性材。 - 上記ホスフィンオキシドは、トリフェニルホスフィンオキシド、ビス(4‐ヒドロキシフェニル)フェニルホスフィンオキシド、ビス(4‐カルボキシフェニル)フェニルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリへキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド、トリブチルホスフェート、及びジブチルブチルホスフェートのうちの少なくとも1つから選択され、より好ましくは、トリフェニルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリへキシルホスフィンオキシド、及びトリデシルホスフィンオキシドのうちの少なくとも1つから選択されることを特徴とする請求項2に記載の難燃性熱可塑性材。
- 上記遷移金属塩は、遷移金属有機塩及び/または遷移金属無機塩であり、好ましくは、遷移金属の、硝酸塩、チオシアン酸塩、蟻酸塩、酢酸塩、及びシュウ酸塩のうちの少なくとも1つであり、上記遷移金属は、好ましくはVIII族金属元素であり、より好ましくはコバルト及び/またはニッケルであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性材。
- 上記錯体を作製する方法は、1〜10重量部のホスフィンオキシドと3〜15重量部の遷移金属塩とを有機溶媒で攪拌混合し、その後、マイクロ波加熱と超臨界乾燥を行うことを含み、上記有機溶媒は、好ましくは、エタノール、アセトン、ピリジン、テトラヒドロフラン、及びジメチルホルムアミドのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性材。
- 100重量部の上記熱可塑性ベース樹脂に対して、上記難燃剤の含有量は、5〜50重量部、好ましくは10〜20重量部であり、上記任意の酸化防止剤の含有量は0.1〜0.5重量部であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性材。
- 上記難燃剤は、無機難燃成分をさらに含み、上記無機難燃成分は、好ましくは、IIA族金属及びIIIA族金属の水酸化物から選択され、より好ましくは、水酸化マグネシウム及び/または水酸化アルミニウムから選択されることを特徴とする請求項6に記載の難燃性熱可塑性材。
- 上記難燃剤における上記無機難燃成分に対する上記錯体の重量比は、(1〜5):1であることを特徴とする請求項7に記載の難燃性熱可塑性材。
- 上記難燃剤は、カーボンナノファイバー静電防止剤をさらに含み、好ましくは、上記カーボンナノファイバー静電防止剤の含有量は、上記熱可塑性ベース樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部、好ましくは1〜3重量部であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性材。
- 上記熱可塑性ベース樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、及びポリアミド系樹脂のうちの少なくとも1つから選択され、好ましくは、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド6系樹脂、及びポリ(ブチレンスクシネート)系樹脂のうちの少なくとも1つから選択され、より好ましくはポリプロピレン系樹脂から選択され、
さらに好ましくは、上記ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンホモポリマー成分とプロピレン‐エチレンコポリマー成分とを含み、分子量分布Mw/Mnは、4以上、10以下であり、分子量分布Mz+1/Mwは、10より大きく20未満であり、
室温のキシレン可溶物質の含有量は、10重量%より多く30重量%未満であり、室温のトリクロロベンゼン不可溶物質のMwに対する室温のトリクロロベンゼン可溶物質のMwの割合は、0.4より大きく1未満であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性材。 - 上記ポリプロピレン系樹脂の上記室温のキシレン可溶物質におけるエチレン含有量は、25重量%より多く50重量%未満であることを特徴とする請求項10に記載の難燃性熱可塑性材。
- 上記ポリプロピレン系樹脂におけるエチレンモノマーの含有量は、5〜15重量%であり、及び/または、
上記ポリプロピレン系樹脂は、230℃かつ2.16kgの荷重下で測定した場合、メルトインデックスが0.1〜15g/10分間、好ましくは0.1〜6g/10分間であることを特徴とする請求項10または11に記載の難燃性熱可塑性材。 - 上記ポリプロピレン系樹脂を作製する工程は、
(1)(i)第1の外部電子供与体を含むチーグラ・ナッタ触媒の活性により水素の存在下または非存在下でプロピレン単独重合反応を行って、第1のプロピレンホモポリマーを含む反応物流を得る第1の段階と、(ii)第2の外部電子供与体を加えて、上記反応物流において上記触媒と複合反応させ、そして上記第1のプロピレンホモポリマー及び水素の存在下でプロピレン単独重合を行って第2のプロピレンホモポリマーを作製し、それによって上記第1のプロピレンホモポリマーと上記第2のプロピレンホモポリマーとを含むプロピレンホモポリマー成分を得る第2の段階とを含む、プロピレン単独重合反応の第1の工程であって、
230℃かつ2.16kgの荷重下で測定した場合、上記第1のプロピレンホモポリマーのメルトインデックスは、0.001〜0.4g/10分間であり、上記第1のプロピレンホモポリマーと上記第2のプロピレンホモポリマーとを含む上記プロピレンホモポリマー成分のメルトインデックスは、0.1〜15g/10分間であり、上記第2のプロピレンホモポリマーに対する上記第1のプロピレンホモポリマーの重量比は、40:60〜60:40である、プロピレン単独重合反応の第1の工程と、
(2)上記プロピレンホモポリマー成分及び水素の存在下でプロピレン‐エチレン共重合反応を行って、プロピレン‐エチレンコポリマー成分を作製し、それによって上記プロピレンホモポリマー成分と上記プロピレン‐エチレンコポリマー成分とを含む上記ポリプロピレン系樹脂を得る、プロピレン‐エチレン共重合反応の第2の工程と、
を含むことを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性材。 - 上記プロピレンホモポリマー成分に対する上記プロピレン‐エチレンコポリマー成分の重量比は、(11〜40):100であり、及び/または、230℃かつ2.16kgの荷重下で測定された、上記プロピレンホモポリマー成分と上記プロピレン‐エチレンコポリマー成分とを含む上記ポリプロピレン系樹脂のメルトインデックスに対する上記プロピレンホモポリマー成分のメルトインデックスの割合は、0.6以上、1以下であることを特徴とする請求項13に記載の難燃性熱可塑性材。
- 上記カーボンナノファイバー静電防止剤は、1〜5重量%の遷移金属を含み、
好ましくは、上記カーボンナノファイバー静電防止剤を作製する工程は、炭素源を酸処理し、そして遷移金属触媒で錯体を形成し、不活性ガスでの保護の下、800〜1200℃で上記錯体を炭化処理することを含み、
上記炭素源は、好ましくは、炭素ピッチ、石油ピッチ、コールタールピッチ、コールタール、天然黒鉛、人造黒鉛、竹炭、カーボンブラック、活性炭、及びグラフェンのうちの少なくとも1つから選択され、より好ましくは、コールタールピッチ、石油ピッチ、及び炭素分が80重量%以上である竹炭のうちの少なくとも1つから選択され、
上記遷移金属触媒は、好ましくは、遷移金属の、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、及びメンチル化合物のうちの少なくとも1つから選択され、上記遷移金属は、好ましくは、鉄、コバルト、ニッケル、及びクロムのうちの少なくとも1つから選択され、及び/または、上記遷移金属に基づく上記炭素源に対する上記遷移金属触媒の質量比は、(35〜70):100であることを特徴とする請求項9〜14のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性材。 - 請求項1〜15のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性材100重量部と、0.001〜1重量部の気泡造核剤と、を含む物質に対してバッチ発泡工程を行うことによって作製される難燃性熱可塑性発泡ビーズ。
- 上記難燃性熱可塑性発泡ビーズを作製する工程は、界面活性剤、分散剤、及び分散エンハンサーのうちの任意の少なくとも1つと分散媒とに上記難燃性熱可塑性材をオートクレーブの中で混合して分散液を得ることと、
上記オートクレーブ中に発泡剤を供給し、温度及び圧力を発泡温度及び発泡圧に調整し、攪拌しながら発泡反応を行うことと、上記難燃性熱可塑性発泡ビーズを回収することとを含み、
上記気泡造核剤は、好ましくは、ホウ酸亜鉛、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、ホウ砂、及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つから選択され、好ましくはホウ酸亜鉛であり、
上記発泡剤は、有機物質発泡剤及び/または無機物質発泡剤から選択され、上記有機物質発泡剤は、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロブタン、シクロヘキサン、クロロフルオロメタン、トリフルオロメタン、1,2‐ジフルオロエタン、1,2,2,2‐テトラフルオロエタン、塩化メチル、塩化エチル、及びジクロロメタンのうちの少なくとも1つを含み、上記無機物質発泡剤は、空気、窒素、二酸化炭素、酸素、及び水を含み、上記発泡剤は、好ましくは窒素及び/または二酸化炭素であって、及び/または、
上記発泡温度は、80〜220℃であり、上記発泡圧は、1〜10MPa、好ましくは3〜5MPaであり、上記発泡反応の時間は、0.1〜2時間であることを特徴とする請求項16に記載の難燃性熱可塑性発泡ビーズ。 - 上記分散媒は、水、エチレングリコール、グリセロール、メタノール、エタノール、及びそれらの混合物のうちの少なくとも1つから選択され、
上記界面活性剤は、ステアリン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、第四アンモニウム化合物、レチシン、アミノ酸、ベタイン、脂肪酸グリセリド、脂肪酸ソルビタン、及びポリソルベートのうちの少なくとも1つから選択され、好ましくはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムであり、
上記分散剤は、カオリン、雲母、マグネシウム・アルミニウム・ガーネット、粘土、アルミナ、チタニア、塩基性炭酸マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛、炭酸カルシウム、シリカ、ホウ酸亜鉛、及び酸化鉄のうちの少なくとも1つから選択され、好ましくは0.01〜5重量部のカオリンであり、
上記発泡エンハンサーは、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化鉄、硫酸鉄、及び硝酸鉄のうちの少なくとも1つから選択され、好ましくは0.0001〜1重量部の硫酸アルミニウムであることを特徴とする請求項17に記載の難燃性熱可塑性発泡ビーズ。 - 請求項16〜18のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性発泡ビーズから作製される発泡成形物であって、表面抵抗が1.0×107Ω〜1.0×109Ωであり、限界酸素指数が20〜40であり、かつ、好ましくは圧縮強度が170〜600kPaである発泡成形物。
- 自動車部品、医療器具、エレクトロニックパッケージング、家庭用品、極低温流通用包装、スポーツ用品、建物の断熱材、及び航空宇宙の分野における、請求項16〜18のいずれか1項に記載の難燃性熱可塑性発泡ビーズ、または請求項19に記載の発泡成形物の応用。
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