JP2020152886A - ポリカーボネート樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
)、およびポリテトラフルオロエチレンからなる樹脂組成物が記載されているが、繊維状
無機強化材の使用が開示されておらず、かかる技術的課題の解決方法を十分に開示するも
のとは言えなかった。
強化材からなる樹脂組成物が記載されているが、ポリテトラフルオロエチレンの使用が開
示されておらず、また実施例で示されている難燃性の効果がUL規格−94でV−2であ
ることから、かかる技術的課題の解決方法を十分に開示するものとは言えない。
(A成分:ポリカーボネート系樹脂)
本発明でA成分として用いられるポリカーボネート系樹脂は、二価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られるものである。反応方法の一例として界面重合法、溶融エステル交換法、カーボネートプレポリマーの固相エステル交換法、および環状カーボネート化合物の開環重合法などを挙げることができる。
(1)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBCFが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(2)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPAが10〜95モル%(より好適には50〜90モル%、さらに好適には60〜85モル%)であり、かつBCFが5〜90モル%(より好適には10〜50モル%、さらに好適には15〜40モル%)である共重合ポリカーボネート。
(3)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBis−TMCが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(i)吸水率が0.05〜0.15%、好ましくは0.06〜0.13%であり、かつTgが120〜180℃であるポリカーボネート、あるいは
(ii)Tgが160〜250℃、好ましくは170〜230℃であり、かつ吸水率が0.10〜0.30%、好ましくは0.13〜0.30%、より好ましくは0.14〜0.27%であるポリカーボネート。
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mを算出する。
ηSP/c=[η]+0.45×[η]2c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4M0.83
c=0.7
本発明でB成分として用いられる液晶ポリエステル樹脂とは、サーモトロピック液晶ポリエステル樹脂であり、溶融状態でポリマー分子鎖が一定方向に配列する性質を有している。かかる配列状態の形態はネマチック型、スメチック型、コレステリック型、およびディスコチック型のいずれの形態であってもよく、また2種以上の形態を呈するものであってもよい。更に液晶ポリエステル樹脂の構造としては主鎖型、側鎖型、および剛直主鎖屈曲側鎖型などのいずれの構造であってもよいが、好ましいのは主鎖型液晶ポリエステル樹脂である。
光検査法により確認することができる。より具体的には、異方性溶融相の確認は、Leitz偏光顕微鏡を使用し、Leitzホットステージにのせた溶融試料を窒素雰囲気下で40倍の倍率で観察することにより実施できる。本発明のポリマーは直交偏光子の間で検査したときにたとえ溶融静止状態であっても偏光は透過し、光学的に異方性を示す。
C成分の難燃剤は、難燃性ポリカーボネート樹脂の難燃剤として知られる各種の化合物が配合されてよい。かかる化合物の配合は難燃性の向上をもたらすが、それ以外にも各化合物の性質に基づき、例えば帯電防止性、流動性、剛性、および熱安定性の向上などがもたらされる。かかる難燃剤としては、(i)有機リン系難燃剤(例えば、モノホスフェート化合物、ホスフェートオリゴマー化合物、ホスホネートオリゴマー化合物、ホスホニトリルオリゴマー化合物、およびホスホン酸アミド化合物など)、(ii)有機金属塩系難燃剤(例えば有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩、ホウ酸金属塩系難燃剤、および錫酸金属塩系難燃剤など)、(iii)シリコーン化合物からなるシリコーン系難燃剤(iv)スルホン酸アルカリ(土類)金属塩以外の有機金属塩等が挙げられ、その中でも有機リン系難燃剤が好ましい。
本発明の有機リン系難燃剤としては、ホスフェート化合物、特にアリールホスフェート化合物が好適である。かかるホスフェート化合物は概して色相に優れるためである。またホスフェート化合物は可塑化効果があるため本発明の樹脂組成物の成形加工性を高められる点で有利である。なお、ここでいう有機リン系難燃剤としてのホスフェート化合物は分子量300以上のホスフェート化合物であることが好ましい。分子量が300未満であると、ホスフェート化合物の沸点と樹脂組成物の燃焼温度との差異が大きくなり、燃焼時にホスフェート化合物の揮発が多くなる場合があるため、難燃剤としての効果が低下するので好ましくない。かかるホスフェート化合物は、従来難燃剤として公知の各種ホスフェート化合物が使用できるが、より好適には特に下記一般式(8)で表される1種または2種以上のホスフェート化合物を挙げることができる。
本発明における有機金属塩化合物は炭素原子数1〜50、好ましくは1〜40の有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩であることが好ましい。この有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩には、炭素原子数1〜10、好ましくは2〜8のパーフルオロアルキルスルホン酸とアルカリ金属またはアルカリ土類金属との金属塩の如きフッ素置換アルキルスルホン酸の金属塩、並びに炭素原子数7〜50、好ましくは7〜40の芳香族スルホン酸とアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩との金属塩が含まれる。
本発明のシリコーン系難燃剤として使用されるシリコーン化合物は、燃焼時の化学反応によって難燃性を向上させるものである。該化合物としては従来芳香族ポリカーボート樹脂の難燃剤として提案された各種の化合物を使用することができる。シリコーン化合物はその燃焼時にそれ自体が結合してまたは樹脂に由来する成分と結合してストラクチャーを形成することにより、または該ストラクチャー形成時の還元反応により、ポリカーボネート樹脂に難燃効果を付与するものと考えられている。したがってかかる反応における活性の高い基を含んでいることが好ましく、より具体的にはアルコキシ基およびハイドロジェン(即ちSi−H基)から選択された少なくとも1種の基を所定量含んでいることが好ましい。かかる基(アルコキシ基、Si−H基)の含有割合としては、0.1〜1.2mol/100gの範囲が好ましく、0.12〜1mol/100gの範囲がより好ましく、0.15〜0.6mol/100gの範囲が更に好ましい。かかる割合はアルカリ分解法より、シリコーン化合物の単位重量当たりに発生した水素またはアルコールの量を測定することにより求められる。尚、アルコキシ基は炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、特にメトキシ基が好適である。
シリコーン系難燃剤として使用されるシリコーン化合物は、前記Si−H基およびアルコキシ基以外にも反応基を含有していてもよく、かかる反応基としては例えば、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基、およびメタクリロキシ基などが例示される。
シリコーン系難燃剤に使用されるシリコーン化合物において、アルコキシ基を有するシ
リコーン化合物としては、例えば一般式(13)および一般式(14)に示される化合物から選択される少なくとも1種の化合物があげられる。
シリコーン系難燃剤の配合量は、A成分とB成分との合計100重量部に対し、0.01〜40重量部、好ましくは0.5〜10重量部、より好ましくは1〜5重量部である。この範囲より大きいと難燃性性が低下するうえ、コストアップになる。一方、この範囲より小さいと難燃化が不十分である。
本発明でD成分として用いられるドリップ防止剤は、フィブリル形成能を有する含フッ素ポリマーを挙げることができ、かかるポリマーとしてはポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン系共重合体(例えば、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体、など)、米国特許第4379910号公報に示されるような部分フッ素化ポリマー、フッ素化ジフェノールから製造されるポリカーボネート樹脂などを挙げることができる。中でも好ましくはポリテトラフルオロエチレン(以下PTFEと称することがある)である。
本発明でE成分として用いられるガラス繊維としては、丸型断面を有するガラス繊維、繊維長断面の長径の平均値が10〜50μm、長径と短径の比(長径/短径)の平均値が1.5〜8である扁平断面ガラス繊維、ガラスミルドファイバーが好適に例示されるが、特に繊維長断面の長径の平均値が10〜50μm、長径と短径の比(長径/短径)の平均値が1.5〜8である扁平断面ガラス繊維が引張り強度、寸法精度の点でより好ましい。上記扁平断面ガラス繊維の繊維長断面の平均値は15〜40μmであることが好ましく、15〜35μmであることがより好ましい。また、長径と短径の比(長径/短径)の平均値は2〜6であることが好ましく、2〜5であることがより好ましい。また扁平断面形状としては扁平の他、楕円状、まゆ状、および三つ葉状、あるいはこれに類する形状の非円形断面形状を挙げることができ、なかでも機械的強度、低異方性の改良の点から扁平形状が好ましい。
る各種のガラス組成が適用され、特に限定されない。かかるガラス繊維は、必要に応じてTiO2、SO3、およびP2O5等の成分を含有するものであってもよい。これらの中でもEガラス(無アルカリガラス)がより好ましい。かかるガラス繊維は、周知の表面処理剤、例えばシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、またはアルミネートカップリング剤等で表面処理が施されたものが機械的強度の向上の点から好ましい。また、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、およびウレタン系樹脂等で集束処理されたものが好ましく、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂が機械的強度の点から特に好ましい。集束処理されたガラス繊維の集束剤付着量は、ガラス繊維100重量%中、好ましくは0.1〜3重量%、より好ましくは0.2〜1重量%である。
本発明でF成分として用いられるフェノキシ樹脂としては、例えば、下記一般式(15)で表わされるフェノキシ樹脂などが挙げられる。
上記一般式(16)において、水酸基と反応する化合物としては、エステル、カーボネート、エポキシ基などを有する化合物、カルボン酸無水物、酸ハライド、イソシアナート基などを有する化合物等を挙げることができ、エステルとしては、特に分子内エステルが好ましく、例えばカプロラクトン等が挙げられる。上記一般式(15)で表わされるフェノキシ樹脂において、Yが水素原子である化合物は、二価のフェノール類とエピクロルヒドリンから容易に製造することができる。また、Yが水酸基と反応する化合物の残基である化合物は、二価のフェノール類とエピクロルヒドリンから製造したフェノキシ樹脂と上記水酸基と反応する化合物を加熱下で混合することにより、容易に製造することができる。
上記一般式(17)で表わされるエポキシ樹脂は、二価のフェノール類とエピクロルヒドリンから容易に製造することができる。二価フェノール類としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン〔ビスフェノールA〕などのビスフェノールA型エポキシ樹脂、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタンまたは4,4’−ジヒドロキシビフェニルなどが用いられる。
ないが、通常5,000〜100,000、好ましくは8,000〜80,000、更に
好ましくは10,000〜50,000である。重量平均分子量が5,000〜100,
000の範囲であると、特に機械的物性が良好である。
本発明において射出成形時にB成分の液晶ポリエステル樹脂の繊維化による機械特性向上効果をより有効に発揮させるためには、予めマトリックス相中で液晶性ポリエステル樹脂がミクロ分散していると効率的である。そのため、液晶性ポリエステル樹脂がマトリックス相中でミクロ分散するための分散助剤として、G成分であるリン系安定剤を添加することが必要である。リン系安定剤として、分子量300未満のホスフェート化合物が好ましい。分子量が300以上になると樹脂中への分散が悪くなり、安定剤としての効果が低下する場合がある。具体的にはトリメチルホスフェートが例示される。また、亜燐酸のエステルも好ましく、具体的には、テトラキス(2,4ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンフォスフォナイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジフォスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジフォスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト等が例示される。これらリン系安定剤は、単独でも併用添加してもよい。G成分の含有量は、A成分とB成分との合計100重量部に対し、0.01〜3重量部であり、0.01〜1重量部が好ましく、0.02〜0.1重量部がより好ましい。G成分の含有量が3重量部を超えると、押出加工時の揮発ガスが多く、またペレット化しても成形時モールドデポジットが発生する。また、コスト的にも不利になる傾向がある。また0.01重量部より少ない場合は本組成特有の引張り強度が発現しない。
また、本発明の樹脂組成物には、更に本発明の目的を損なわない範囲で、他の熱可塑性樹脂(例えば、ポリアリレート樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂等)、酸化防止剤(例えば、ヒンダ−ドフェノ−ル系化合物等)、衝撃改良剤、紫外線吸収剤、光安定剤、離型剤、滑剤、着色剤、無機充填剤(タルク、マイカ、ウォラストナイト、カオリンなど)等を配合することができる。
(ポリカーボネート樹脂組成物の評価)
(i)引張り強度:下記の方法で得られた引張り試験片(JIS K6251記載のダンベル状3号型:厚み2mm)を用い、引張り強度の測定を実施した。(引張り速度:5mm/min、試験温度;23℃)
(ii)成形収縮率:下記の方法で得られた幅50mm×長さ100mm×厚み2mmの角板を23℃、相対湿度50%雰囲気にて24時間放置した後、角板寸法を3次元測定機(ミツトヨ(株)製)により測定し、成形収縮率を算出した。成形品はフィルムゲートを長さ方向の一端に有する金型キャビティを用いて成形されたものである。したがって長さ方向が流れ方向、および幅方向が流れ方向と直角の方向となる。
(iii)難燃性:下記の方法で得られたUL試験片を用いて、UL94に従い、厚み0.8mmにおけるV試験(垂直燃焼試験)を実施した。
(iv)押出加工性:押出時の安定性に関して以下の基準で評価を実施した。
押出時のストランドが安定している。:〇
押出時のストランドがやや不安定であるが、ペレット化は可能である。:△
押出時のストランドがかなり不安定である。ペレット化は困難であるか揮発ガスなどが多い。:×
表1および表2に示す組成で、E成分を除く成分からなる混合物を押出機の第1供給口から供給した。かかる混合物はV型ブレンダーで混合して得た。E成分は、第2供給口からサイドフィーダーを用いて供給した。押出は径30mmφのベント式二軸押出機((株)日本製鋼所TEX30α−38.5BW−3V)を使用し、スクリュー回転数200r.p.m.、吐出量25kg/h、ベントの真空度3kPaで溶融混練しペレットを得た。なお、押出温度については、第1供給口からダイス部分まで300℃で実施した。
(A成分)
A−1:芳香族ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールAとホスゲンから常法によって作られた粘度平均分子量22,400のポリカーボネート樹脂粉末、帝人(株)製 パンライトL−1225WP(製品名))
A−2:芳香族ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールAとホスゲンから常法によって作られた粘度平均分子量19,700のポリカーボネート樹脂粉末、帝人(株)製 パンライトL−1225WX(製品名))
A−3:芳香族ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールAとホスゲンから常法によって作られた粘度平均分子量16,000のポリカーボネート樹脂粉末、帝人(株)製 パンライトCM−1000(製品名))
A−4:PC−PDMS−1:ポリカーボネート−ポリジオルガノシロキサン共重合樹脂(粘度平均分子量19,800、PDMS量4.2%、PDMS重合度37)
(B成分)
B−1:液晶ポリエステル樹脂(p−ヒドロキシ安息香酸から誘導される繰返し単位と6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸から誘導される繰返し単位を含有する液晶ポリエステル樹脂ペレット、ポリプラスチックス(株)製 ラペロスA−950RX(製品名))融点=275〜285℃
(C成分)
C−1:レゾルノール[ジ(2,6−ジメチルフェニル)ホスフェート]を主成分とするリン酸エステル(大八化学工業(株)製 PX−200(商品名))
C−2:パーフルオロブタンスルホン酸カリウム塩(DIC(株)製メガファックF−114P(商品名))
(D成分)
D−1:ドリップ防止剤(ポリテトラフルオロエチレン(ダイキン工業(株)製 ポリフロンMPA FA−500H(商品名))
(E成分)
E−1:ガラス繊維:扁平断面チョップドガラス繊維(日東紡績(株)製:CSG 3PA−830(商品名)、長径28μm、短径7μm、カット長3mm、エポキシ系集束剤)
E−2:ガラス繊維:円形断面チョップドガラス繊維(日本電気硝子(株)製:T−120H(商品名)、直径:10.5μm、カット長3mm、エポキシ系集束剤)
E−3:炭素繊維:PAN系炭素繊維(帝人(株)製 HTC205(商品名)、エポキシ系集束剤5.3重量部、カット長6mm、繊維径7μm)
E−4:ガラス繊維:扁平断面チョップドガラス繊維(日東紡績(株)製:CSG 3PL−830(製品名)、長径20μm、短径10μm、カット長3mm、エポキシ系集束剤)
(F成分)
F−1:ビスフェノールA型フェノキシ樹脂(Gabriel Phenoxies社製、PKHH(商品名)、重量平均分子量52,000)
F−2:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル(株)製、jER−1256(商品名)、重量平均分子量50,000)
(G成分)
G−1:リン系安定剤(大八化学工業(株)製 トリメチルホスフェート(TMP))
(その他の成分)
タルク:ビクトリライトTK−RC((株)勝光山鉱業所製)、レーザー回折・散乱法により測定される平均粒子サイズ(D50)4.7μmのタルクをかさ密度0.7〜0.8g/cm3に脱気圧縮したタルク、白色度:92%、Ig.Loss(強熱減量割合:JIS M8855に準拠):5.83%、pH=9.5)
離型剤:Licowax E powder(クラリアントジャパン(株)製、モンタン酸エステルワックス)
着色剤:40重量部のカーボンブラック(三菱ケミカル(株)製:カーボンブラックMA−100(商品名))、3重量部のホワイトミネラルオイル(エクソンモービル製:プライモール N382(商品名))、0.2重量部のモンタン酸エステルワックス(クラリアントジャパン(株)製:Licowax E powder(商品名))、および56.8重量部のビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂(帝人(株)製:CM−1000(商品名)、粘度平均分子量16,000)の4成分の合計100重量部を二軸押出機を用いて溶融混合して製造された、カーボンブラックマスターペレット。
Claims (6)
- (A)芳香族ポリカーボネート系樹脂(A成分)および(B)液晶ポリエステル樹脂(B成分)からなる成分100重量部に対し、(C)難燃剤(C成分)0.01〜40重量部、(D)ドリップ防止剤(D成分)0.1〜3重量部、(E)ガラス繊維および/または炭素繊維(E成分)25〜150重量部、(F)フェノキシ樹脂および/またはエポキシ樹脂(F成分)0.1〜8重量部並びに(G)リン系安定剤(G成分)0.01〜3重量部を含有し、A成分とB成分との重量比[(A)/(B)]が98/2〜60/40であるポリカーボネート樹脂組成物。
- A成分の粘度平均分子量が1.7×104〜2.1×104である請求項1記載のポリカーボネート樹脂組成物。
- B成分が、p−ヒドロキシ安息香酸から誘導される繰返し単位と6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸から誘導される繰返し単位を含有する液晶ポリエステル樹脂である請求項1または2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
- E成分が、繊維断面の長径の平均値が10〜50μm、長径と短径の比(長径/短径)の平均値が1.5〜8である扁平状断面ガラス繊維である請求項1〜3のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
- F成分が、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂および/またはビスフェノールA型エポキシ樹脂である請求項1〜4のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品。
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