JP2020537022A - 難燃性及び色安定性ポリアミド成形材料 - Google Patents

難燃性及び色安定性ポリアミド成形材料 Download PDF

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Abstract

本発明は、以下を含む難燃性ポリアミド組成物に関する:成分A)として、一種以上の熱可塑性ポリアミド1〜96重量%、成分B)として、式(I)のジオルガニルホスフィン酸塩2〜25重量%、[式中、R1及びR2は、同じかまたは異なり、C1〜C18−直鎖状アルキル、−分岐状アルキルもしくは−環状アルキル、C6〜C18−アリール、C7〜C18−アリールアルキル、及び/またはC7〜C18−アルキルアリールを意味し、Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K及び/またはプロトン化された窒素塩基を意味し;mは1〜4を意味し;nは1〜4を意味する]成分C)として、熱可塑性ポリエステル及びポリエステルエラストマーの部類から選択される、少なくとも一種の他のポリマー成分2〜20重量%、成分D)として、以下の一般式(II)の亜リン酸の塩0〜20重量%、[HP(=O)O2]2−Mm+(II)[式中、Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na及び/またはKを意味する]成分E)として、メラミンの縮合生成物及び/またはメラミンとリン酸との反応生成物及び/またメラミンシアヌレートの一種または複数0〜20重量%、成分F)として、フィラー及び/または強化材0〜50重量%、成分G)として、前記ポリマー成分のための相溶化剤0〜5%、成分H)として、ホスファイトまたはホスホナイトまたはこれらの混合物0〜2重量%、及び成分I)として、(典型的にはC14〜C40の鎖長を有する)長鎖脂肪族カルボン酸(脂肪酸)のエステルまたは塩0〜2重量%、を含み、ここで上記成分の合計は常に100重量%である。

Description

本発明は、難燃性及び色安定性ポリアミド成形材料及びそれらの使用に関する。
熱可塑性ポリマーのためには、ホスフィン酸の塩(ホスフィネート)が有効な難燃化添加剤として有効であることが判明している(EP−A−0699708(特許文献1)、DE−A−2252258(特許文献2)及びDE−A−2447727(特許文献3))。ホスフィネートと特定の窒素含有化合物との相乗的な組み合わせは、多くのポリマーにおいて、ホスフィネート単独の場合よりも難燃剤としてより有効に作用する(PCT/EP97/01664(特許文献4)、DE−A−19734437(特許文献5)及びDE−A−19737727(特許文献6))。
DE−A−19614424(特許文献7)は、ポリエステル及びポリアミド中での窒素相乗剤と組み合わせたホスフィネートを記載している。DE−A−19933901(特許文献8)は、ポリエステル及びポリアミドのための難燃剤としてメラミンポリホスフェートと組み合わせたホスフィネートを開示しており、しかし、これらは、特に高い加工温度下に、部分的なポリマー分解及びポリマーの着色を招き、また、高湿高温貯蔵下ではブルーミングが起こる。
熱安定性を更に改善するために、WO−A−2012/045414(特許文献9)では、ホスフィン酸塩と亜リン酸の塩との組み合わせが使用されている。この際、ホスフィン酸塩の難燃作用は、特に脂肪族ポリアミド中で、明らかに改善される。相乗剤としてメラミンポリホスフェートを使用した場合と異なり、高湿高温貯蔵後にブルーミングは観察されない。
WO−A−2014/135256(特許文献10)は、ホスフィン酸塩、相乗剤としての亜リン酸の塩、並びに強化材及び更なる添加剤を含む難燃性ポリアミドを記載している。こうして得られたポリアミド成形材料は、良好な熱安定性を示し、そして移動傾向は示さない。難燃性等級UL94 V−0及び600ボルトのクリープ強さ(比較トラッキング指数、CTI)が達成される。
しかし、難燃剤としてホスフィネートを含む暗く着色されたポリアミド成形材料を水中に貯蔵した場合には、変色、特に黒色の成形材料から灰色への変色が観察される。この効果は、室温で水中に1〜7日間の間、試験片を貯蔵した後に、強化及び未強化ポリアミドにおいて起こる。これは、特に自動車での用途において問題であり、そこでは、様々な媒体、例えばフロントガラスウォッシャーに対するポリマー成形材料の耐性が試験される。
EP−A−0699708 DE−A−2252258 DE−A−2447727 PCT/EP97/01664 DE−A−19734437 DE−A−19737727 DE−A−19614424 DE−A−19933901 WO−A−2012/045414 WO−A−2014/135256 DE−A−4221969 WO−A−2013/030024 WO−A−1997/023565 EP−A−0837100 US−A−2001/007888 WO−A−98/39306 PCT/WO97/39053
Kunststoff−Handbuch,Bd.VIII,S.695−710,Karl−Hanser−Verlag,Muenchen 1973
それ故、本発明の課題は、ハロゲンフリーの難燃剤を用いて、水中に貯蔵した場合の高い色安定性、良好な機械的特性及び少ないブルーミングを示し、及びUL94−0並びに3.2mm〜0.4mmの壁厚のUL94 V−0並びにGWFI960℃に合格する難燃性ポリアミドを提供することであった。
上記の課題は、ポリアミドとは異なる少なくとも一種の他のポリマー成分を、ホスフィネート、場合により及び相乗剤を難燃剤として含むポリアミドに加えること、任意に及び上記ポリマー成分のために相溶化剤を使用することによって、解消される。
それ故、本発明の対象は、
成分A)として、一種以上の熱可塑性ポリアミド1〜96重量%、
成分B)として、式(I)のジオルガニルホスフィン酸塩2〜25重量%、
Figure 2020537022
[式中、
及びRは、同じかまたは異なり、線状、分岐状もしくは環状C〜C18−アルキル、C〜C18−アリール、C〜C18−アリールアルキル、及び/またはC〜C18−アルキルアリールを意味し、
Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K及び/またはプロトン化された窒素塩基を意味し;
mは1〜4を意味し;
nは1〜4を意味する]
成分C)として、熱可塑性ポリエステル及びポリエステルエラストマーの部類から選択される少なくとも一種の他のポリマー成分2〜20重量%、
成分D)として、以下の一般式(II)の亜リン酸の塩0〜20重量%、
[HP(=O)O2−m+ (II)
[式中、
Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na及び/またはKを意味する]
成分E)として、メラミンの縮合生成物及び/またはメラミンとリン酸との反応生成物及び/またメラミンシアヌレートの一種または複数0〜20重量%、
成分F)として、フィラー及び/または強化材0〜50重量%、
成分G)として、前記ポリマー成分のための相溶化仲介剤0〜5%、
成分H)として、ホスファイトまたはホスホナイトまたはこれらの混合物0〜2重量%、及び
成分I)として、(典型的にはC14〜C40の鎖長を有する)長鎖脂肪族カルボン酸(脂肪酸)のエステルまたは塩0〜2重量%、
を含み、ここで上記成分の合計は常に100重量%である、
難燃性ポリアミド組成物である。
好ましくは、前記ポリアミドは、ポリアミド6またはポリアミド66、またはポリアミド6とポリアミド66との混合物、及び/またはポリフタルアミドである。
好ましくは、式(I)中のR、Rは同一かまたは異なり、そしてメチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、tert.−ブチル、n−ペンチル、ヘキシル及び/またはフェニルを意味する。
好ましくは、前記熱可塑性ポリエステル及びポリエステルエラストマーは、ポリアルキレンテレフタレートである。
好ましくは、前記ポリアルキレンテレフタレートは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及び/またはコポリエステル−エラストマーである。
好ましくは、前記成分D)は、亜リン酸とアルミニウム化合物との反応生成物である。
好ましくは、前記成分D)は、アルミニウムホスファイト[Al(HPO]、2級アルミニウムホスファイト[Al(HPO]、塩基性アルミニウムホスファイト[Al(OH)(HPO 2aq]、アルミニウムホスファイト四水和物[Al(HPO 4aq]、アルミニウムホスホネート、Al(HPO(OH)(1,6−ヘキサンジアミン)1.5 12HO、Al(HPO xAl nHO(x=1〜2.27、n=1〜50)及び/またはAl1618、または次式(III)、(IV)及び/または(V)のアルミニウムホスファイトであり:
式(III): Al(HPOx(HO)
を含み、及び
qは0〜4を意味し、
式(IV): Al2.00(HPO(OH)x(HO)
を含み、及び
Mはアルカリ金属イオンを意味し、
zは0.01〜1.5を意味し、
yは2.63〜3.5を意味し、
vは0〜2を意味し、そして
wは0〜4を意味し;
式(V): Al2,00(HPO(HPOx(HO)
を含み、及び
uは2〜2.99を意味し、そして
tは2〜0.01を意味し、そして
sは0〜4を意味し、
または、アルミニウムホスファイトは、式(III)のアルミニウムホスファイトと、難溶性アルミニウム塩及び窒素不含の外来イオンとの混合物、式(III)のアルミニウムホスファイトとアルミニウム塩との混合物、式(III)〜(V)のアルミニウムホスファイトとアルミニウムホスファイト[Al(HPO]との、2級アルミニウムホスファイト[Al(HPO]との、塩基性アルミニウムホスファイト[Al(OH)(HPO*2aq]との、アルミニウムホスファイト四水和物[Al(HPO*4aq]との、アルミニウムホスホネートとの、Al(HPO(OH)(1,6−ヘキサンジアミン)1,5*12HOとの、Al(HPO*xAl*nHO(x=1〜2.27及びn=1〜50)との、及び/またはAl1618との混合物を含む。
好ましくは、成分E)は、メラミンの縮合生成物、及び/またはメラミンとポリリン酸との反応生成物、及び/またはメラミンの縮合生成物とポリリン酸との反応生成物、またはこれらの混合物;メレム、メラム、メロン、ジメラミンピロホスフェート、メラミンポリホスフェート、メレムポリホスフェート、メラムポリホスフェート、メロンポリホスフェート及び/またはこれらの混合ポリ塩;式(NH3−yPOまたは(NHPO(式中、yは1〜3であり、zは1〜10,000である)の窒素含有ホスフェートである。
好ましくは、成分E)は、ガラス繊維、ガラスビード及び/または鉱物性フィラーである。
好ましくは、成分G)は、フタル酸無水物、ピロメリト酸無水物、トリメリト酸無水物であるか、マレイン酸無水物がグラフトしたポリオレフィン;エポキシ化合物、エポキシ官能性アクリレート、ビスオキサゾリン、カルボジイミド、ジイソシアナート、及び/またはジウレタンである。
好ましくは、ホスホナイト(成分H)は、次の一般構造式のものである:
R−[P(OR (VI)
式中、
Rは、一価もしくは多価の脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族有機残基であり、そして
は、構造(VII)の化合物
Figure 2020537022
であるか、または両残基Rは構造(VIII)の橋掛け基を形成し、
Figure 2020537022
ここで
Aは、直接結合、O、S、C1〜18アルキレン(線状もしくは分枝状)、C1〜18アルキリデン(線状もしくは分枝状)を意味し、ここで
は、互いに独立して、C1〜12アルキル(線状もしくは分枝状)、C1〜12アルコキシ及び/またはC5〜12シクロアルキルを意味し、そして
nは0〜5を意味し、並びに
mは1〜4を意味する。
好ましくは、成分I)は、14〜40個のC原子を有する長鎖脂肪酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルミニウム塩及び/もしくは亜鉛塩であるか、及び/または14〜40個のC原子を有する長鎖脂肪酸と多価アルコール、例えばエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン及び/もしくはペンタエリトリトールとの反応生成物である。
好ましくは、請求項1〜12の少なくとも一つに記載の本発明による難燃性ポリアミド組成物は、
30〜79.9重量%の成分A)、
5〜20重量%の成分B)、
5〜20重量%の成分C)、
0〜20重量%の成分D)、
0〜20重量%の成分E)、
10〜40重量%の成分F)、
0〜20重量%の成分G)、
0〜2重量%の成分H)、及び
0.1〜2重量%の成分I)、
を含む。
特に好ましくは、請求項1〜12の少なくとも一つに記載の難燃性ポリアミド組成物は、
30〜74.6重量%の成分A)、
5〜20重量%の成分B)、
5〜20重量%の成分C)、
0〜20重量%の成分D)、
0〜20重量%の成分E)、
15〜35重量%の成分F)、
0.3〜10重量%の成分G)、
0〜2重量%の成分H)、及び
0.1〜2重量%の成分I)、
を含む。
特に、請求項1〜12の少なくとも一つに記載の難燃性ポリアミド組成物は、
30〜71.6重量%の成分A)、
5〜20重量%の成分B)、
5〜20重量%の成分C)、
3〜10重量%の成分D)、
0〜20重量%の成分E)、
15〜35重量%の成分F)、
0.3〜10重量%の成分G)、
0〜2重量%の成分H)、及び
0.1〜2重量%の成分I)、
を含む。
更に別の実施形態の一つでは、請求項1〜12の少なくとも一つに記載の本発明による難燃性ポリアミド組成物は、
30〜71.6重量%の成分A)、
5〜20重量%の成分B)、
5〜20重量%の成分C)、
0〜10重量%の成分D)、
3〜10重量%の成分E)、
15〜35重量%の成分F)、
0.3〜10重量%の成分G)、
0〜2重量%の成分H)、及び
0.1〜2重量%の成分I)、
を含む。
更に、同様に
30〜71.4重量%の成分A)、
5〜20重量%の成分B)、
5〜20重量%の成分C)、
0.1〜10重量%の成分D)、
3〜10重量%の成分E)、
15〜35重量%の成分F)、
0.3〜10重量%の成分G)、
0.1〜2重量%の成分H)、及び
0.1〜2重量%の成分I)、
を含む、請求項1〜12の少なくとも一つに記載の難燃性ポリアミド組成物も好ましい。
好ましくは、該難燃性ポリアミド組成物は、更にテロマーを含み、ここで前記テロマーは、エチルブチルホスフィン酸、ジブチルホスフィン酸、エチルヘキシルホスフィン酸、ブチルヘキシルホスフィン酸、エチルオクチルホスフィン酸、sec−ブチルエチルホスフィン酸、1−エチルブチル−ブチル−ホスフィン酸、エチル−1−メチルペンチルホスフィン酸、ジ−sec−ブチルホスフィン酸(ジ−1−メチル−プロピルホスフィン酸)、プロピル−ヘキシルホスフィン酸、ジヘキシルホスフィン酸、ヘキシル−ノニルホスフィン酸、ジノニルホスフィン酸、及び/またはMg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、Kの金属とのそれらの塩であり、そして前記テロマーは、成分A)とは異なっている。
好ましくは、該難燃性ポリアミド組成物は、追加的に酸化亜鉛、硼酸亜鉛及び/またはスズ酸亜鉛を含む。
好ましくは、該難燃性ポリアミド組成物は、更に別の添加剤を含み、前記のさらに別の添加剤は、酸化防止剤、UV安定剤、ガンマ線安定剤、加水分解安定剤、酸化防止剤のための共安定剤、帯電防止剤、乳化剤、成核剤、軟化剤、加工助剤、耐衝撃性改良剤、染料、顔料、及び/または成分B)、D)、E)、F)、H)及びI)とは異なる更に別の難燃剤からなる群から選択される。
好ましくは、本発明による難燃性ポリアミド組成物は、更に別の成分として、鉄含有物質の形の鉄を含み、この際、鉄含有物質の量は、全混合物の0.0001〜10重量%である。
本発明は、電気及び電子分野での、プラグコネクタ、配電盤のカレントベアリング(stromberuehrt)部(配線用遮断器)、回路板、封止材料、コネクタ、遮断器、ランプハウジング(LEDハウジング)、コンデンサハウジング、コイル要素、及び保護接地コンタクト用ベンチレータ、プラグにおいてまたはそれらのための、回路板、プラグハウジング、ケーブル、フレキシブルプリント基板、携帯電話用充電ケーブル、モータカバー、織物被覆、及びその他の製品の中/表面における使用にも関する。
好ましくは、上記の使用においては、該ポリアミドは、成形体、フィルム、糸、フィルム及び/または繊維として存在する。
最後に、本発明は、請求項1〜21の一つまたは複数に記載の難燃性ポリアミド組成物を含む立体物品であって、成形体、射出成形部品、押出コンパウンド及び/または押出部品である前記立体部品にも関する。
驚くべきことに、ポリアミドと、ポリアミドとは異なる他のポリマー、特にポリエステル、並びにジアルキルホスフィン酸の塩の本発明による組み合わせが、優れた難燃作用を、水中での貯蔵下に改善された色安定性と組み合わせて示すことが見出された。加えて、高表面品質、良好な加工性及び高い長期安定性が達成される。両ポリマー成分の相溶性を改善するためには、いわゆる相溶化剤を加えることができる。
DE−A−4221969(特許文献11)は、改善された相溶性を有するポリアミド−ポリエステルブレンドを記載しており、ポリアミド含有量を基準にして1〜10質量%の環状カルボン酸無水物、及び総ポリマー含有量を基準にして0.1〜5質量%のジイソシアネートまたはジウレタンを加えている。
WO−A−2013/030024(特許文献12)は、難燃剤として特に赤リンを用いた難燃性ポリアミド/ポリエステルブレンドを記載している。耐衝撃性改良剤を使用すると、良好な機械的値、高いCTI及びGWITが達成される。色安定性または吸水についての記載はない。相溶化の仲介のためのエポキシド基含有成分は、それらを使用する場合はUL94−0及びGWITが達成されず、明らかに排除されている。
WO−A−1997/023565(特許文献13)は、ポリアミド及びポリエステル中に、中でもPA/PBTブレンドのためにも、難燃剤としてメラミンピロホスフェートを使用することを記載している。20%のガラス繊維及び32%のメラミンピロホスフェートを用いて、1.6mmでUL94 V−0が達成される。
EP−A−0837100(特許文献14)は、赤リン及びポリエチレンテレフタレート、並びにポリエチレンテレフタレートとは異なる他の熱可塑性樹脂を含む、熱可塑性難燃性樹脂を記載している。PA6またはPA66とPETとの組み合わせはUL94 V−0を達成し、僅かなブルーミングしか示さない。
US−A−2001/007888(特許文献15)には、芳香族ポリエステル及びポリアミド、ゴム含有ポリマー成分、ポリフェニレンエーテル及びハロゲン不含難燃剤からなる熱可塑性樹脂が記載されている。実施例では、赤リンまたは次亜リン酸カルシウムが難燃剤として使用されている。UL94 V−0及び良好な機械的値を達成するためには、ゴム含有ポリマー成分並びにポリフェニレンエーテルの存在は必須である。
ポリアミドと、ポリアミドとは異なる他のポリマー、特にポリエステル、並びにジアルキルホスフィン酸の塩との本発明による組み合わせの他の利点の一つは、それの一般的な着色性である。それに対して、難燃剤として赤リンを使用する場合は、暗い乃至非常に暗い色調しか調整できない。
好ましくは、ポリアミド(PA)は、PA6、PA6.6、PA4.6、PA12、PA6.10、PA4.10、PA10.10、PA11、PA6T/66、PA6T/6、PA4T、PA9T、PA10T、ポリアミドコポリマー、ポリアミドブレンド並びにこれらの組み合わせから選択される。
好ましくは、成分A)は、ポリアミド66、またはポリアミド66とポリアミド6とのコポリマーもしくはポリマーブレンドである。
好ましくは、式(I)のMはアルミニウムを意味する。
好ましくは、成分Cは、ポリアルキレンテレフタレートの群から選択される熱可塑性ポリエステルである。本発明の意味においてポリアルキレンテレフタレートは、芳香族ジカルボン酸またはそれの反応性誘導体(例えば、ジメチルエステルまたは酸無水物)及び脂肪族、環状脂肪族または芳香族脂肪族ジオールからの反応生成物、及びこれらの反応生成物の混合物である。
本発明において好ましく使用されるポリアルキレンテレフタレートは、テレフタル酸または(それらの反応性誘導体)及びC原子数2〜10の脂肪族もしくは環状脂肪族ジオールから、既知の方法に従い製造することができる(Kunststoff−Handbuch,Bd.VIII,S.695−710,Karl−Hanser−Verlag,Muenchen 1973(非特許文献1))。
本発明において好ましく使用されるポリアルキレンテレフタレートは、ジカルボン酸を基準にして少なくとも80モル%、好ましくは少なくとも90モル%のテレフタル酸残部を含む。
本発明に従い好ましく使用されるポリアルキレンテレフタレートは、テレフタル酸残部の他に、C原子数8〜14の他の芳香族ジカルボン酸の残部またはC原子数4〜12の脂肪族ジカルボン酸の残部、例えばフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、シクロヘキサン二酢酸、シクロヘキサン二カルボン酸の残部を20モル%まで含み得る。
本発明に従い使用されるポリアルキレンテレフタレートは、コポリエステルでもあり、これは、上記の酸成分の少なくとも二種から及び/または上記のアルコール成分及び/またはブタンジオール−1,4の少なくとも二種から製造される。特に好ましいコポリエステルは、ポリ(エチレングリコール/ブタンジオール−1,4)テレフタレートである。
好ましくは、上記成分E)は、メラミンの縮合生成物、例えばメレム、メラム、メロン、及び/またはメラミンとポリリン酸との反応生成物、及び/またはメラミンの縮合生成物とポリリン酸との反応生成物、またはこれらの混合物である。
リン酸または縮合リン酸との反応生成物とは、メラミンまたは縮合メラミン化合物、例えばメラム、メレムまたはメロンなどと、リン酸との反応によって生じる化合物のことと解される。これの例は、ジメラミンホスフェート、ジメラミンピロホスフェート、メラミンホスフェート、メラミンピロホスフェート、メラミンポリホスフェート、メラムポリホスフェート、メロンポリホスフェート、及びメレムポリホスフェート、または混合ポリ塩、例えばWO−A−98/39306(特許文献16)に記載のようなものである。
特に好ましくは、成分Eは、メラミンポリホスフェートである。
特に好ましくは、強化性フィラー及び強化材(成分F)はガラス繊維である。更に、好ましくは、ガラスビーズ、アスペクト比を有するガラス繊維、または鉱物性フィラー、例えばタルク、ウラストナイトまたはチョークを使用することができる。
好ましくは、成分G)は、ポリアミドのアミノ末端基及び/または酸基と反応する化合物、例えばフタル酸無水物、ピロメリト酸無水物、トリメリト酸無水物、マレイン酸無水物がグラフトしたポリオレフィン、エポキシ化合物、エポキシ官能性アクリレート、ビスオキサゾリンまたはカルボジイミド、ジイソシアネートまたはジウレタンである。
特に好ましくは、グリシジルメタクリレート−ポリエチレンコポリマーが使用され、これらは、例えば、Arkema社からLotader(登録商標)AXの商品名で得ることができる。
特に好ましくは、グリシジルメタクリレート−ポリエチレンコポリマーが使用されており、これらは、例えば、BASF社からJoncryl(登録商標)ADRの商品名で得ることができる。
好ましくは、成分H)としては、式(IX)のホスファイトが使用される。
P(OR (IX)
式中、Rは、構造(VII)の化合物であり、
Figure 2020537022
ここで、Rは、C1〜12アルキル(線状もしくは分枝状)、C1〜12アルコキシ及び/またはC5〜12シクロアルキルを意味する。
好ましくは、成分I)は、14〜40個のC原子を有する長鎖脂肪酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルミニウム塩及び/もしくは亜鉛塩であるか、及び/または14〜40個のC原子を有する長鎖脂肪酸と多価アルコール、例えばエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン及び/もしくはペンタエリトリトールとの反応生成物である。
特に好ましくは、該ポリマーは一種または複数のポリアミドであり、これらは、フィラー及び/または強化材を備えていてもよい。
好ましくは、該ポリアミドは、成形体、フィルム、糸、及び/または繊維として存在する。
特に好ましくは、成分D)は、亜リン酸及びアルミニウム化合物からの反応生成物である。
好ましいものは、CAS番号15099−32−8、119103−85−4、220689−59−8、56287−23−1、156024−71−4、71449−76−8及び15099−32−8の亜リン酸アルミニウム類である。
適当なホスフィネートは、本明細書に内容が掲載されたものとするPCT/WO97/39053(特許文献17)に記載されている。
特に好ましいホスフィネートは、ホスフィン酸アルミニウム類、ホスフィン酸カルシウム類及びホスフィン酸亜鉛類である。
特に好ましくは、用途では亜リン酸と同じホスフィン酸の塩が使用される、すなわち例えばジアルキルホスフィン酸アルミニウムを亜リン酸アルミニウムと一緒にまたはジアルキルホスフィン酸亜鉛を亜リン酸亜鉛と一種に使用する。
成分A)及びB)及びC)、場合により並びにD)、E)、F)、G)、H)及びI)からなる本発明による組み合わせには、更に別の添加剤、例えば酸化防止剤、UV吸収剤及び光保護剤、金属失活剤、過酸化物分解性化合物、ポリアミド安定剤、塩基性共安定剤、成核剤、フィラー及び強化材、他の難燃剤並びにその他の添加剤を加えることができる。
適当な酸化防止剤は、例えばアルキル化されたモノフェノール類、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール;1,2アルキルチオメチルフェノール、例えば2,4−ジ−オクチルチオメチル−6−tert−ブチルフェノール;ヒドロキノン類及びアルキル化されたヒドロキノン類、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メトキシフェノール;トコフェロール類、例えばα−トコフェロール、β−トコフェロール、γ−トコフェロール、δ−トコフェロール及びこれらの混合物(ビタミンE);ヒドロキシル化されたチオジフェニルエーテル類、例えば2,2’−チオ−ビス(6−tert−ブチル−4−メチルフェノール)、2,2’−チオ−ビス(4−オクチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス−(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス−(6−tert−ブチル−2−メチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス−(3,6−ジ−sec.−アミルフェノール)、4,4’−ビス−(2,6−ジ−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−ジスルフィック;アルキリデン−ビスフェノール類、例えば2,2’−メチレン−ビス−(6−tert−ブチル−4−メチルフェノール;
O−、N−及びS−ベンジル化合物、例えば3,5,3’,5’−テトラ−tert−ブチル−4,4’−ジヒドロキシジ−ベンジルエーテル;ヒドロキシベンジル化マロネート類、例えばジオクタデシル−2,2−ビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシベンジル)−マロネート;ヒドロキシベンジル−芳香族化合物、例えば1,3,5−トリス−(3,5−ジ−tert−ブチル)−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼン、1,4−ビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,3,5,6−テトラメチルベンゾエート、2,4,6−トリス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−フェノール;トリアジン化合物、例えば2,4−ビス−オクチルメルカプト−6(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシアニリノ)−1,3,5−トリアジン;ベンジルホスホネート類、例えばジメチル−2,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネート;アシルアミノフェノール類、4−ヒドロキシラウリン酸アミド、4−ヒドロキシステアリン酸アニリド、N−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−カルバミン酸オクチルエステル;β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオン酸と一価もしくは多価アルコールとのエステル;β−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロピオン酸と一価もしくは多価アルコールとのエステル;β−(3,5−ジシクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオン酸と一価もしくは多価アルコールとのエステル;3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル酢酸と一価もしくは多価アルコールとのエステル;β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオン酸のアミド、例えばN,N’ビス−(3,5−ジ−tert−ブチル4−ヒドロキシフェニルプロピオニル)−ヘキサメチレンジアミン、N,N’−ビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオニル)−トリメチレンジアミン、N,N’−ビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオニル)−ヒドラジンである。
適当なUV吸収剤及び光保護剤は、例えば2−(2’−ヒドロキシ−フェニル)ベンゾトリアゾール類、例えば2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール;
2−ヒドロキシベンゾフェノン類、例えば4−ヒドロキシ、4−メトキシ、4−オクトキシ、4−デシルオキシ、4−ドデシルオキシ、4−ベンジルオキシ、4,2’,4−トリヒドロキシ、2’−ヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ誘導体;
場合により置換された安息香酸類のエステル、例えば4−tert−ブチル−フェニルサリチレート、フェニルサリチレート、オクチルフェニル−サリチレート、ジベンゾイルレゾルシン、ビス−(4−tert−ブチルベンゾイル)−レゾルシン、ベンゾイルレゾルシン、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸−2,4−ジ−tert−ブチルフェニルエステル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシルエステル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸−オクタデシルエステル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸−2−メチル−4,6−ジ−tert−ブチルフェニルエステル;アクリレート類、例えばα−シアン−β,β−ジフェニルアクリル酸−エチルエステルもしくは−イソオクチルエステル、α−カルボメトキシ−ケイ皮酸メチルエステル、α−シアノ−β−メチル−p−メトキシ−ケイ皮酸メチル−エステルもしくはブチルエステル、α−カルボメトキシ−p−メトキシ−ケイ皮酸メチルエステル、N−(β−カルボ−メトキシ−β−シアノビニル)−2−メチル−インドリンである。
更に、ニッケル化合物、例えば(場合により追加の配位子、例えばn−ブチルアミン、トリエタノールアミンまたはN−シクロヘキシル−ジエタノールアミンを有する)2,2’−チオ−ビス−[4(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール類]のニッケル錯体、例えば1:1−または1:2−錯体、ニッケルジブチルジチオカルバメート、4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルベンジルホスホン酸モノアルキルエステルのニッケル塩、例えばメチルまたはエチルエステルのニッケル塩、ケトキシム類のニッケル錯体、例えば2−ヒドロキシ−4−メチル−フェニルーウンデシルケトキシムのニッケル錯体、(場合により追加の配位子を有する)1−フェニル−4−ラウロイル−5−ヒドロキシ−ピラゾールのニッケル錯体;立体障害性アミン、例えばビス−(2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジニル)−セバケート;シュウ酸ジアミド、例えば4,4’−ジ−オクチルオキシ−オキサニリド;2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン類、例えば2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン。
適当な金属失活剤は、例えばN,N’−ジフェニルシュウ酸ジアミド、N−サリチラール−N’−サリチロールヒドラジン、N,N’−ビス−(サリチロイル)−ヒドラジン、N,N’−ビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオニル)−ヒドラジン、3−サリチロイルアミノ−1,2,4−トリアゾール、ビス−(ベンジリデン)−シュウ酸ジヒドラジド、オキサニリド、イソフタル酸−ジヒドラジド、セバシン酸−ビス−フェニルヒドラジド、N,N’−ジアセチル−アジピン酸−ジヒドラジド、N,N’−ビス−サリチロイル−シュウ酸−ジヒドラジド、N,N’−ビス−サリチロイル−チオプロピオン酸−ジヒドラジドである。
適当な過酸化物分解性化合物は、例えばβ−チオ−ジプロピオン酸のエステル、例えばラウリル−、ステアリル−、ミリスチル−またはトリデシルエステル、メルカプイトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩、亜鉛−ジブチル−ジチオカルバメート、ジオクタデシルジスルフィド、ペンタエリトリトール−テトラキス−(β−ドデシルメルカプト)プロピオネートである。
適当なポリアミド安定剤は、例えば、ヨウ化物及び/またはリン化合物と組み合わせた銅塩、及び二価マンガンの塩である。
適当な塩基性共安定剤は、メラミン、ポリビニルピロリドン、ジシアンジアミド、トリアリルシアヌレート、尿素誘導体、ヒドラジン誘導体、アミン、ポリアミド、ポリウレタン、高級脂肪酸のアルカリ金属及びアルカリ土類金属塩、例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ベヘン酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、リシノール酸ナトリウム、パルミチン酸カリウム、アンチモンピロカテキネートまたはスズピロカテキネートである。
適当な成核剤は、例えば4−tert−ブチル安息香酸、アジピン酸及びジフェニル酢酸である。
フィラー及び強化材には、例えば、炭酸カルシウム、シリケート、ガラス繊維、アスベスト、タルク、カオリン、雲母、硫酸バリウム、金属酸化物及び水酸化物、カーボンブラック、グラファイト及び他の物質などが挙げられる。
更なる難燃剤としては、例えば、リン酸アリール類、ホスホネート類、ホスファゼン類、次亜リン酸の塩並びに赤リンが適している。
更なる難燃剤としては、同様に、脂肪族及び芳香族スルホン酸の塩、及び鉱物性難燃性添加剤、例えば水酸化アルミニウム及び/または水酸化マグネシウム、Ca−Mg炭酸塩水和物が適している。酸素含有、窒素含有もしくは硫黄含有金属化合物、好ましくは酸化亜鉛、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛、硫化亜鉛、酸化モリブデン、二酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、窒化チタン、窒化ホウ素、窒化マグネシウム、窒化鉛、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸マグネシウムまたはこれらの混合物、並びに更なる炭素形成剤、例えばフェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンまたはポリエーテルケトン、並びに滴下防止剤、特にテトラフルオロエチレン重合体の群からの更なる難燃剤相乗剤が考慮される。
その他の添加剤には、例えば可塑剤、膨張グラファイト、滑剤、乳化剤、顔料、蛍光増白剤、難燃剤、帯電防止剤、膨張剤などが挙げられる。
これらの追加の添加剤は、難燃剤の添加の前に、一緒にまたは後にポリマーに加えることができる。この際、添加剤の計量添加も、難燃剤の計量添加も、固形物または溶液もしくは溶融物として、並びに固形もしくは液状混合物の形で、またはマスターバッチ/濃厚物として行うことができる。
成分I)として適切なものは、典型的にはC14〜C40の鎖長を有する長鎖脂肪族カルボン酸(脂肪酸)のエステルまたは塩である。前記エステルは、上記のカルボン酸と通例の多価アルコール、例えばエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパンまたはペンタエリトリトールとの反応生成物である。上記のカルボン酸の塩としては、中でも、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩またはアルミニウム塩及び亜鉛塩が考慮される。
好ましくは、成分I)は、ステアリン酸のエステルまたは塩、例えばモノステアリン酸グリセリンまたはステアリン酸カルシウムである。
好ましくは、成分I)は、モンタンワックス酸とエチレングリコールとの反応生成物でもある。
好ましくは、前記反応生成物は、エチレングリコール−モノ−モンタンワックス酸エステル、エチレングリコール−ジモンタンワックス酸エステル、モンタンワックス酸及びエチレングリコールからなる混合物である。
好ましくは、成分I)は、モンタンワックス酸とカルシウム塩との反応生成物である。
特に好ましくは、前記反応生成物は、1,3−ブタンジオール−モノ−モンタンワックス酸エステル、1,3−ブタンジオール−ジ−モンタンワックス酸エステル、モンタンワックス酸、1,3−ブタンジオール、モンタン酸カルシウム及びカルシウム塩からなる混合物である。
先に記載したように、本発明による難燃性ポリアミド組成物は、更に別の成分として、鉄含有物質の形の鉄を含むことができ、この際、鉄含有物質の量は、総混合物の0.0001〜10重量%である。
この際、鉄は、式(I)のアルミニウムホスフィネート中にイソ構造で組み入れられていることができるか、またはイオンとして取り込まれていない鉄塩として存在する、すなわち個別の化学種として存在している。
好適なものは、第7主族の無機アニオン(ハロゲン化物)、例えばフッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンとの鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩、第7主族のオキソ酸のアニオン(次亜ハロゲン酸イオン、亜ハロゲン酸イオン、ハロゲン酸イオン、例えば、ヨウ素酸イオン、過ハロゲン酸イオン、例えば、過塩素酸イオン)との鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩、第6主族のアニオン(カルコゲン化物イオン)、例えば、酸化物イオン、水酸化物イオン、過酸化物イオン、超酸化物イオンとの鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩、第6主族のオキソ酸のアニオン(硫酸イオン、硫酸水素イオン、硫酸水和物イオン、亜硫酸イオン、ペルオキソ硫酸イオン)との鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩、第5主族のアニオン(プニコゲン化物イオン)、例えば窒化物イオン、リン化物イオンとの鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩、第5主族のオキソ酸のアニオン(硝酸イオン、硝酸水和物イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、ペルオキソリン酸イオン、亜リン酸イオン、次亜リン酸イオン、ピロリン酸イオン)との鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩、第4主族のオキソ酸のアニオン(炭酸イオン、炭酸水素イオン、水酸化炭酸イオン、炭酸水和物イオン、ケイ酸イオン、ヘキサフルオロケイ酸イオン、ヘキサフルオロケイ酸水和物イオン、スズ酸イオン)との鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩、第3主族のオキソ酸のアニオン(ホウ酸イオン、ポリホウ酸イオン、ペルオキソホウ酸イオン)との鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩、擬ハロゲン化物のアニオン(チオシアン酸イオン、シアン酸イオン、シアン化物イオン)との鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩、遷移金属のオキソ酸のアニオン(クロム酸イオン、亜クロム酸イオン、モリブデン酸イオン、過マンガン酸イオン)との鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩である。
また、モノカルボン酸、ジカルボン酸、オリゴカルボン酸、ポリカルボン酸(ギ酸の塩(ギ酸イオン))、酢酸(酢酸イオン、酢酸水和物イオン)、トリフルオロ酢酸(トリフルオロ酢酸水和物イオン)、プロピオン酸イオン、酪酸イオン、吉草酸イオン、カプリル酸イオン、オレイン酸イオン、ステアリン酸イオン、シュウ酸(シュウ酸イオン)、酒石酸(酒石酸イオン)、クエン酸(クエン酸イオン、塩基性クエン酸イオン、クエン酸水和物イオン)、安息香酸(安息香酸イオン)、サリチル酸イオン、乳酸(乳酸イオン、乳酸水和物イオン)、アクリル酸、マレイン酸、コハク酸、アミノ酸(グリシン)、酸性ヒドロキソ官能基(フェノレート等々)、パラ−フェノールスルホン酸イオン、パラ−フェノールスルホン酸水和物イオン、アセチルアセトネート水和物イオン、タンニン酸イオン、ジメチルジチオカルバミン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、及び/またはアラルキルスルホン酸イオンの群からの有機アニオンとの鉄(II)塩及び/または鉄(III)塩も好適である。
好ましいものは、鉄(II)及び/または鉄(III)の硼酸塩、硫酸塩、硫酸塩水和物、ヒドロキソ硫酸塩水和物、混合ヒドロキソ硫酸塩水和物、オキシ硫酸塩、酢酸塩、硝酸塩、フッ化物、フッ化物水和物、塩化物、塩化物水和物、酸塩化物、臭化物、ヨウ化物、ヨウ化物水和物及び/またはカルボン酸誘導体;鉄(II)及び/または(III)の酢酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、ホスフィン酸塩、モノアルキルホスフィン酸塩及び/またはアルキルホスホン酸塩である。
特に好ましい鉄塩は、鉄(II)モノアルキルホスフィネートであり、これには、鉄(II)(エチルホスフィネート)、鉄(II)(プロピルホスフィネート)、鉄(II)(ブチルホスフィネート)、鉄(II)(n−ブチルホスフィネート)、鉄(II)(sec−ブチルホスフィネート)、鉄(II)(ヘキシルホスフィネート)、及び/または鉄(II)(オクチルホスフィネート)が包含される。
好ましい鉄塩は鉄(III)モノアルキルホスフィネートであり、これには鉄(III)(エチルホスフィネート)、鉄(III)(プロピルホスフィネート)、鉄(III)(ブチルホスフィネート)、鉄(III)(n−ブチルホスフィネート)、鉄(III)(sec−ブチルホスフィネート)、鉄(III)(ヘキシルホスフィネート)、鉄(III)(ヘキシルホスフィネート)、及び/または鉄(III)(オクチルホスフィネート)が包含される。
好ましい鉄塩は鉄(II)アルキルホスホネートであり、これは鉄(II)(エチルホスホネート)、鉄(II)(プロピルホスホネート)、鉄(II)(ブチルホスホネート)、鉄(II)(n−ブチルホスホネート)、鉄(II)(sec−ブチルホスホネート)、鉄(II)(ヘキシルホスホネート)、及び/または鉄(II)(オクチルホスホネート)が包含される。
好ましい鉄塩は鉄(III)アルキルホスホネートであり、これは鉄(III)(エチルホスホネート)、鉄(III)(プロピルホスホネート)、鉄(III)(ブチルホスホネート)、鉄(III)(n−ブチルホスホネート)、鉄(III)(sec−ブチルホスホネート)、鉄(III)(ヘキシルホスホネート)、及び/または鉄(III)(オクチルホスホネート)が包含される。
好ましい共沈した鉄塩は、鉄(II)ジアルキルホスフィネートであり、これには鉄(II)ビス(ジエチルホスフィネート)、鉄(II)ビス(ジプロピルホスフィネート)、鉄(II)ビス(ブチルエチルホスフィネート)、鉄(II)ビス(n−ブチルエチルホスフィネート)、鉄(II)ビス(sec−ブチルエチルホスフィネート)、鉄(II)ビス(ヘキシルエチルホスフィネート)、鉄(II)ビス(ジブチルホスフィネート)、鉄(II)ビス(ヘキシルブチルホスフィネート)、及び/または鉄(II)ビス(オクチルエチルホスフィネート)が包含される。
好ましい鉄塩は、鉄(III)ジアルキルホスフィネートであり、これには鉄(III)トリス(ジエチルホスフィネート)、鉄(III)トリス(ジプロピルホスフィネート)、鉄(III)トリス(ブチルエチルホスフィネート)、鉄(III)トリス(n−ブチルエチルホスフィネート)、鉄(III)トリス(sec−ブチルエチルホスフィネート)、鉄(III)トリス(ヘキシルエチルホスフィネート)、鉄(III)トリス(ジブチルホスフィネート)、鉄(III)トリス(へキシルブチルホスフィネート)、及び/または鉄(III)トリス(オクチルエチルホスフィネート)が包含される。
該ポリアミド成形材料中の成分A)、B)及びC)、場合によっては及びD)、E)、F)、G)、H)及びI)の量比は、本質的に、上記の使用分野に依存し、幅広い範囲で変え得る。
上記の添加剤は、様々なプロセスステップでプラスチック中に導入することができる。例えば、ポリアミドでは、重合/重縮合の開始時には既にまたは終了時に、または次のコンパウンド化プロセスにおいて、添加剤をポリマー溶融物中に混合導入することができる。更に、添加剤を後の段階になって始めて加える加工プロセスもある。これは、特に、顔料マスターバッチまたは添加剤マスターバッチの使用の特に実施される。更に、特に粉末状の添加剤を、乾燥プロセスにより場合により加温されたポリマーグラニュール上にドラム処理により施与することもできる。
好ましくは、前記ポリアミドは、ジアミンとジカルボン酸とから、及び/またはアミノカルボン酸もしくは対応するラクタムから誘導されるポリアミド、例えば、ポリアミド2/12、ポリアミド4(ポリ−4−アミノ酪酸、Nylon(登録商標)4、DuPont社)、ポリアミド4/6(ポリ(テトラメチレン−アジパミド)、ポリ−(テトラメチレン−アジピン酸ジアミド)、Nylon(登録商標)4/6、DuPont社)、ポリアミド6(ポリカプロラクタム、ポリ−6−アミノヘキサン酸、Nylon(登録商標)6、DuPont社、Akulon(登録商標)K122、DSM社、Zytel(登録商標)7301、DuPont社、Durethan(登録商標)B29、Bayer社)、ポリアミド6/6((ポリ(N,N’−ヘキサメチレンアジピンジアミド)、Nylon(登録商標)6/6、DuPont社、Zytel(登録商標)101、DuPont社、Durethan(登録商標)A30、Durethan(登録商標)AKV、Durethan(登録商標)AM、Bayer社、Ultramid(登録商標)A3、BASF社)、ポリアミド6/9(ポリ(ヘキサメチレンノナンジアミド)、Nylon(登録商標)6/9、DuPont社)、ポリアミド6/10(ポリ(ヘキサメチレンセバカミド)、Nylon(登録商標)6/10、DuPont社)、ポリアミド6/12(ポリ(ヘキサメチレンドデカンジアミド)、Nylon(登録商標)6/12、DuPont社)、ポリアミド6/66(ポリ(ヘキサメチレンアジパミド−コ−カプロラクタム)、Nylon(登録商標)6/66、DuPont社)、ポリアミド7(ポリ−7−アミノヘプタン酸、Nylon(登録商標)7、DuPont社)、ポリアミド7.7(ポリへプタメチレンピメラミド、Nylon(登録商標)7.7、DuPont社)、ポリアミド8(ポリ−8−アミノオクタン酸、Nylon(登録商標)8、DuPont社)、ポリアミド8.8(ポリオクタメチレンスベラミド、Nylon(登録商標)8.8、DuPont社)、ポリアミド9(ポリ−9−アミノノナン酸、Nylon(登録商標)9、DuPont社)、ポリアミド9.9(ポリノナメチレンアゼラミド、Nylon(登録商標)9.9、DuPont社)、ポリアミド10(ポリ−10−アミノ−デカン酸、Nylon(登録商標)10、DuPont社)、ポリアミド10.9(ポリ(デカメチレンアゼラミド)、Nylon(登録商標)10.9、DuPont社)、ポリアミド10.10(ポリデカメチレンセバカミド、Nylon(登録商標)10.10、DuPont社)、ポリアミド11(ポリ−11−アミノウンデカン酸、Nylon(登録商標)11、DuPont社)、ポリアミド12(ポリラウリルラクタム、Nylon(登録商標)12、DuPont社、Grillamid(登録商標)L20、Ems Chemie社)、m−キシレン、ジアミン及びアジピン酸を起点とする芳香族ポリアミド、ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸及び/またはテレフタル酸とから製造されたポリアミド(ポリヘキサメチレンイソフタルアミド、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド)、並びに場合によって修飾剤としてエラストマーを加えて製造されたこの種のポリアミド、例えば、ポリ−2,4,4−トリメチルヘキサメチレンテレフタルアミドまたはポリ−m−フェニレンイソフタルアミドである。前記のポリアミドの、ポリオレフィン、オレフィンコポリマー、アイオノマー、または化学結合もしくはグラフト化されたエラストマーとのブロックコポリマー、あるいはポリエーテル、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、またはポリテトラメチレングリコールとのブロックコポリマー。更には、EPDMまたはABSで修飾されたポリアミドまたはコポリアミド、及び加工中に縮合させたポリアミド(「RIM−ポリアミド系」)。
好ましくは、前記他のポリマー(成分C))は、ジカルボン酸とジアルコールとから及び/またはヒドロキシカルボン酸とから、あるいは対応するラクトン類から誘導されるポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート(セラニーズ社のCelanex(登録商標)2500、Celanex(登録商標)2002; BASF社のUltradur(登録商標))、ポリ−1,4−ジメチロールシクロヘキサンテレフタレート、ポリヒドロキシベンゾエート、並びにヒドロキシ末端基を有するポリエーテルから誘導されるブロックポリエーテルエステル;更にポリカーボネートもしくはMBSで変性されたポリエステルである。好ましくは、これは、ポリエステルエラストマー、例えば1,4−ブタンジオール、テレフタル酸及びポリテトラヒドロフラン(ポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールとも称される)から製造され、そして硬質の結晶性テトラメチレングリコールテレフタレートブロック及び軟質の非晶質ポリアルキレンエーテルテレフタルブロックを含むポリエステルエラストマーである。その製造は、溶融物の状態でエステル交換反応によって行う。商品名は、Hytrel(登録商標)、Arnitel(登録商標)、Riteflex(登録商標)などである。
最後に本発明は、難燃性ポリマー成形体の製造方法であって、本発明による難燃性ポリマー成形材料を、射出成形(例えばAarburg Allrounderタイプの射出成形機)及びプレス成形、発泡射出成形、ガス内圧射出成形(Gasinnendruck−Spritzgiessen)、ブロー成形、フィルムキャスティング、カレンダリング、ラミネーションまたは比較的高温下でのコーティングによって、難燃性ポリマー成形体に加工することを特徴とする前記方法にも関する。
好ましくは、該ポリアミドはアミノ酸タイプ及び/またはジアミン−ジカルボン酸タイプのものである。
好ましいポリアミドは、ポリアミド6及び/またはポリアミド66及びポリフタルアミドである。
好ましくは、ポリアミドは、変性されないか、あるいは着色、充填、未充填、強化、未強化、または他の方法で改質される。
1.使用した成分
商業的に入手できるポリマー(グラニュール):
ポリアミド(成分A):
ポリアミド6.6(PA6.6−GV):Ultramid(登録商標)A27(BASF AG社、D)
他のポリマー(成分C):
ポリエステルエラストマー(TPE−E):Hytrel(登録商標)4056(Dupont社、USA)
ポリエチレンテレフタレート:Polyclear(登録商標)1101(Invista社、D)
ポリブチレンテレフタレート:Ultradur(登録商標)B4500(BASF社、D)
ポリスチレン:Styrolution PS454N natural(Ineos社、D)
ABS:Novodur P2−H(Styrolution社、D)
ポリグリコール:ポリグリコール8000P(Clariant社、D)
ポリカーボネート:Makrolon 3208(Covestro社、D)
ポリカプロラクトン:PC Resin 2−2(Changxing社、China)
成分F:ガラス繊維PPG HP3610 EC 4.5μm(PPG Ind.Fiber Glass社、NL)
難燃剤(成分B):
ジエチルホスフィン酸のアルミニウム塩(以下、DEPALと称する)
他の難燃剤:
成分D:亜リン酸のアルミニウム塩(以下、PHOPALと称する)
成分E:メラミンポリホスフェート(Melapur(登録商標)200/70、(BASF社、D)、MPPと称する)
相溶化剤(成分G):
Zemac(登録商標)E60、マレイン酸無水物を有するポリエチレン(Vertellus,USA)
Nexamite(登録商標)A56(Nexam Chemicals社、S)
Nexamite(登録商標)A99(Nexam Chemicals社、S)
Licocene(登録商標)PE MA4351(Clariant社、D)
Lotader(登録商標)AX8700(Arkema社、F)
トリメリト酸無水物
ホスホナイト(成分H):Standostab(登録商標)P−EPQ(Clariant GmbH社、D)
ワックス成分(成分F):
Licowax(登録商標)E(Clariant Produkte(Deutschland)GmbH社、D)(モンタンワックス酸のエステル)、成分I)
2.難燃性プラスチック成形材料の製造、加工および試験
難燃剤成分を、以下の表に記載の比率でホスホナイト、潤滑剤及び安定剤と混合し、そして二軸スクリュー押出機(タイプLeistritz ZSE27/44D)のサイドフィーダを介して、260〜310℃の温度でPA6.6中に、または300〜340℃でPPA中に配合した。ガラス繊維は、第2のサイドフィーダを介して添加した。均質化したポリマーストランドを引き取り、水浴で冷却し、引き続き造粒した。
十分に乾燥した後、成形材料を射出成形機(タイプArburg 320C Allrounder)で、250〜340℃の材料温度で試験片に加工し、そしてUL94試験(Underwriter Laboratories)に基づいて難燃性について試験、分類した。
UL94によれば、以下の難燃性等級がある:
V−0:残炎が10秒以下、10回の接炎における残炎時間の合計が50秒以下、燃焼滴下物なし、サンプルの完全燃焼なし、接炎終了後のサンプルの残光が30秒以下
V−1:接炎終了後の残炎が30秒以下、10回の接炎における残炎時間の合計が250秒以下、接炎終了後のサンプルの残光が60秒以下、その他の判断基準はV−0と同じ
V−2:燃焼滴下物による綿の発火、その他の判断基準はV−1と同じ
分類不能(nkl)は、難燃性等級V−2を満たさない。
成形材料の流動性は、275℃/2.16kgでのメルトボリュームインデックス(MVR)を求めることによって決定した。MVR値のより強い上昇は、ポリマー分解を示唆する。フィラーも、MVRに影響を及ぼす。
引っ張り強さ(N/mm)、引き裂き伸び及び引き裂き強さは、DIN EN ISO527に従い測定し(%)、衝撃靱性[kJ/m]及びノッチ付き衝撃靱性[kJ/m]は、DIN EN ISO179に従い測定した。
水中貯蔵後の変色は、1mm及び3mm厚のプレートを、その半分を7日間水中に貯蔵することによって決定した。次いで色(Lab値)を、DIN6174に従い、CM3600dスペクトロフォトメータを使用して、白色及び黒色標準並びに測定図を用いて測定し、そしてその結果を、SpectraMagic NX−Softwareを用いて評価した(Minolta Europe GmbH、D)。
各々のシリーズの全ての試験は、他に記載がなければ、同じ条件(温度プログラム、スクリュー形状、射出成形パラメータなど)下での比較に基づいて行った。
全ての量は重量%として示し、そして難燃剤の組み合わせ及び添加剤を含むプラスチック成形材料に基づく値である。
表1は、難燃剤混合物として成分A)及び成分B)を含むポリアミド成形材料を示す。これらは、明らかに測定可能な腐食を示す。全ての量は重量%として示し、そして難燃剤の組み合わせ及び添加剤を含むプラスチック成形材料に基づく値である。
Figure 2020537022
比較例V1及びV2は、難燃性ポリアミド66 GF30コンパウンドの場合において、室温で7日間の水中貯蔵後に変色が起ることを示している。これは、Depalをメラミンポリホスフェートと一緒に使用した場合だけでなく、DepalをPhopalと共に使用した場合にも観察される。例B1及びB2は、10%のポリエチレンテレフタレートを添加することによって、水中貯蔵後の変色は、ほぼ完全に消失することを示す。同時に、難燃性等級UL94 V−0が維持され、そして機械的値は高いレベルにある。本発明による成形体は、高表面品質を示し、良好に加工でき、そして耐熱老化性である。
例3は、相溶化剤を使用した場合でも、PETの添加によって良好な色安定性が達成されることを示す。加えて、それによって、PA66及びPETの相溶性が向上され、これは、より高い機械的値をもたらす。
Figure 2020537022
Figure 2020537022
例B4及びB5は、より少量のPETの添加でも、水中貯蔵後の変色が生じないという効果をもたらすことを示す。例7は、PBT及びポリエステルエラストマーを添加した場合でも、水中貯蔵後に僅かな変色しか招かないことを示している。これに対して、比較例V4及びV5は、ポリスチレンまたはポリエチレングリコールの添加は、水中貯蔵後の変色には影響を及ぼさないことを示す。
Figure 2020537022
Figure 2020537022
例B9は、PET及び相溶化仲介剤(Lotader(登録商標))を添加した場合でも、水中貯蔵後の変色は観察されないことを示す。これに対して、他のポリマーを添加した場合、水中貯蔵後の着色が観察されるだけなく、表面上のガラス繊維によって確認される劣化した表面品質が観察される(“曇った”表面)。

Claims (24)

  1. 以下を含む難燃性ポリアミド組成物:
    成分A)として、一種以上の熱可塑性ポリアミド1〜96重量%、
    成分B)として、式(I)のジオルガニルホスフィン酸塩2〜25重量%、
    Figure 2020537022
    [式中、
    及びRは、同じかまたは異なり、C〜C18−直鎖状アルキル、−分岐状アルキルもしくは−環状アルキル、C〜C18−アリール、C〜C18−アリールアルキル、及び/またはC〜C18−アルキルアリールを意味し、
    Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K及び/またはプロトン化された窒素塩基を意味し;
    mは1〜4を意味し;
    nは1〜4を意味する]
    成分C)として、熱可塑性ポリエステル及びポリエステルエラストマーの部類から選択される、少なくとも一種の他のポリマー成分2〜20重量%、
    成分D)として、以下の一般式(II)の亜リン酸の塩0〜20重量%、
    [HP(=O)O2−m+ (II)
    [式中、
    Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na及び/またはKを意味する]
    成分E)として、メラミンの縮合生成物及び/またはメラミンとリン酸との反応生成物及び/またメラミンシアヌレートの一種または複数0〜20重量%、
    成分F)として、フィラー及び/または強化材0〜50重量%、
    成分G)として、前記ポリマー成分のための相溶化剤0〜5%、
    成分H)として、ホスファイトまたはホスホナイトまたはこれらの混合物0〜2重量%、
    成分I)として、(典型的にはC14〜C40の鎖長を有する)長鎖脂肪族カルボン酸(脂肪酸)のエステルまたは塩0〜2重量%、
    を含み、ここで上記成分の合計は常に100重量%である。
  2. 前記ポリアミドが、ポリアミド6またはポリアミド66、またはポリアミド6とポリアミド66との混合物、及び/またはポリフタルアミドであることを特徴とする、請求項1に記載の難燃性ポリアミド組成物。
  3. 式(I)中のR、Rが同一かまたは異なり、そしてメチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、tert.−ブチル、n−ペンチル、ヘキシル及び/またはフェニルを意味することを特徴とする、請求項1または2に記載の難燃性ポリアミド組成物。
  4. 前記熱可塑性ポリエステル及びポリエステルエラストマーが、ポリアルキレンテレフタレートであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  5. 前記ポリアルキレンテレフタレートが、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及び/またはコポリエステル−エラストマーであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  6. 前記成分D)が、亜リン酸とアルミニウム化合物との反応生成物であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  7. 前記成分D)が、アルミニウムホスファイト[Al(HPO]、2級アルミニウムホスファイト[Al(HPO]、塩基性アルミニウムホスファイト[Al(OH)(HPO 2aq]、アルミニウムホスファイト四水和物[Al(HPO 4aq]、アルミニウムホスホネート、Al(HPO(OH)(1,6−ヘキサンジアミン)1.5 12HO、Al(HPO3*xAl nHO(x=1〜2.27; n=1〜50)及び/またはAl1618であるか、あるいは次式(III)、(IV)及び/または(V)のアルミニウムホスファイトであり:
    式(III):Al(HPOx(HO)
    を含み、及び
    qは0〜4を意味し、
    式(IV) Al2.00(HPO(OH)x(HO)
    を含み、及び
    Mはアルカリ金属イオンを意味し、
    zは0.01〜1.5を意味し、
    yは2.63〜3.5を意味し、
    vは0〜2を意味し、そして
    wは0〜4を意味し;
    式(V) Al2.00(HPO(HPOx(HO)
    を含み、及び
    uは2〜2.99を意味し、そして
    tは2〜0.01を意味し、そして
    sは0〜4を意味し、
    あるいは、アルミニウムホスファイトは、式(III)のアルミニウムホスファイトと、難溶性アルミニウム塩及び窒素不含の外来イオンとの混合物、式(IV)のアルミニウムホスファイトとアルミニウム塩との混合物、式(III)〜(V)のアルミニウムホスファイトとアルミニウムホスファイト[Al(HPO]との、2級アルミニウムホスファイト[Al(HPO]との、塩基性アルミニウムホスファイト[Al(OH)(HPO 2aq]との、アルミニウムホスファイト四水和物[Al(HPO 4aq]との、アルミニウムホスホネートとの、Al(HPO(OH)(1,6−ヘキサンジアミン)1.5 12HOとの、Al(HPO xAl nHO(x=1〜2.27及びn=1〜50)との、及び/またはAl1618との混合物を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  8. 前記成分E)が、メラミンの縮合生成物、及び/またはメラミンとポリリン酸との反応生成物、及び/またはメラミンの縮合生成物とポリリン酸との反応生成物、またはこれらの混合物;メレム、メラム、メロン、ジメラミンピロホスフェート、メラミンポリホスフェート、メレムポリホスフェート、メラムポリホスフェート、メロンポリホスフェート及び/またはこれらの混合ポリ塩;式(NH3−yPOまたは(NHPO(式中、yは1〜3であり、zは1〜10,000である)の窒素含有ホスフェートであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  9. 前記成分E)は、ガラス繊維、ガラスビード、及び/または鉱物性フィラーであることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  10. 上記成分G)が、フタル酸無水物、ピロメリト酸無水物、トリメリト酸無水物であるか、マレイン酸無水物がグラフトしたポリオレフィン;エポキシ化合物、エポキシ官能性アクリレート、ビスオキサゾリン、カルボジイミド、ジイソシアネート及び/またはジウレタンであることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  11. 前記ホスホナイト(成分H)が、以下の一般構造式のものであることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
    R−[P(OR (VI)
    式中、
    Rは、一価もしくは多価の脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族有機残基であり、そして
    は、構造(VII)の化合物
    Figure 2020537022
    であるか、または両残基Rは構造(VIII)の橋掛け基を形成し、
    Figure 2020537022
    ここで
    Aは、直接結合、O、S、C1〜18アルキレン(線状もしくは分枝状)、C1〜18アルキリデン(線状もしくは分枝状)を意味し、ここで
    は、互いに独立して、C1〜12アルキル(線状もしくは分枝状)、C1〜12アルコキシ及び/またはC5〜12シクロアルキルを意味し、そして
    nは0〜5を意味し、並びに
    mは1〜4を意味する。
  12. 前記成分I)が、14〜40個のC原子を有する長鎖脂肪酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルミニウム塩及び/もしくは亜鉛塩であるか、及び/または14〜40個のC原子を有する長鎖脂肪酸と多価アルコール、例えばエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン及び/もしくはペンタエリトリトールとの反応生成物であることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  13. 請求項1〜12のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物であって、
    30〜79.9重量%の成分A)、
    5〜20重量%の成分B)、
    5〜20重量%の成分C)、
    0〜20重量%の成分D)、
    0〜20重量%の成分E)、
    10〜40重量%の成分F)、
    0〜20重量%の成分G)、
    0〜2重量%の成分H)、及び
    0.1〜2重量%の成分I)、
    を含むことを特徴とする、前記ポリアミド組成物。
  14. 請求項1〜12のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物であって、
    30〜74.6重量%の成分A)、
    5〜20重量%の成分B)、
    5〜20重量%の成分C)、
    0〜20重量%の成分D)、
    0〜20重量%の成分E)、
    15〜35重量%の成分F)、
    0.3〜10重量%の成分G)、
    0〜2重量%の成分H)、及び
    0.1〜2重量%の成分I)、
    を含むことを特徴とする、前記ポリアミド組成物。
  15. 請求項1〜12のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物であって、
    30〜71.6重量%の成分A)、
    5〜20重量%の成分B)、
    5〜20重量%の成分C)、
    3〜10重量%の成分D)、
    0〜20重量%の成分E)、
    15〜35重量%の成分F)、
    0.3〜10重量%の成分G)、
    0〜2重量%の成分H)、及び
    0.1〜2重量%の成分I)、
    を含むことを特徴とする、前記ポリアミド組成物。
  16. 請求項1〜12のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物であって、
    30〜71.6重量%の成分A)、
    5〜20重量%の成分B)、
    5〜20重量%の成分C)、
    0〜10重量%の成分D)、
    3〜10重量%の成分E)、
    15〜35重量%の成分F)、
    0.3〜10重量%の成分G)、
    0〜2重量%の成分H)、及び
    0.1〜2重量%の成分I)、
    を含むことを特徴とする、前記ポリアミド組成物。
  17. 請求項1〜12のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物であって、
    30〜71.4重量%の成分A)、
    5〜20重量%の成分B)、
    5〜20重量%の成分C)、
    0.1〜10重量%の成分D)、
    3〜10重量%の成分E)、
    15〜35重量%の成分F)、
    0.3〜10重量%の成分G)、
    0.1〜2重量%の成分H)、及び
    0.1〜2重量%の成分I)、
    を含むことを特徴とする、前記ポリアミド組成物。
  18. 更にテロマーを含み、ここで前記テロマーは、エチルブチルホスフィン酸、ジブチルホスフィン酸、エチルヘキシルホスフィン酸、ブチルヘキシルホスフィン酸、エチルオクチルホスフィン酸、sec−ブチルエチルホスフィン酸、1−エチルブチル−ブチル−ホスフィン酸、エチル−1−メチルペンチルホスフィン酸、ジ−sec−ブチルホスフィン酸(ジ−1−メチルプロピルホスフィン酸)、プロピル−ヘキシルホスフィン酸、ジヘキシルホスフィン酸、ヘキシル−ノニルホスフィン酸、ジノニルホスフィン酸、及び/またはMg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Zn、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、Kの金属とのそれらの塩であり、そして前記テロマーは、成分A)とは異なっていることを特徴とする、請求項1〜17のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  19. 酸化亜鉛、硼酸亜鉛及び/またはスズ酸亜鉛を追加的に含むことを特徴とする、請求項1〜18のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  20. 更に別の添加剤を含み、前記の更に別の添加剤が、酸化防止剤、UV安定剤、ガンマ線安定剤、加水分解安定剤、酸化防止剤のための共安定剤、帯電防止剤、乳化剤、成核剤、軟化剤、加工助剤、耐衝撃性改良剤、染料、顔料、及び/または成分B)、D)、E)、F)、H)及びI)とは異なる更に別の難燃剤の群から選択されることを特徴とする、請求項1〜19のいずれか1つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  21. 更なる成分として鉄含有物質の形で鉄を含み、この際、鉄含有物質の量が全混合物の0.0001〜10重量%であることを特徴とする、請求項1〜20のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物。
  22. 電気及び電子分野での、プラグコネクタ、配電盤のカレントベアリング(stromberuehrt)部(漏電遮断器)、回路板、封止材料、コネクタ、遮断器、ランプハウジング(LEDハウジング)、コンデンサハウジング、コイル要素、及び保護接地コンタクト用ベンチレータ、プラグにおいてまたはそれらのための、回路板、プラグハウジング、ケーブル、フレキシブルプリント基板、携帯電話用充電ケーブル、モータカバー、織物被覆、及びその他の製品の中/表面における、請求項1〜21のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物の使用。
  23. ポリアミドが、成形体、フィルム、糸、フィルム及び/または繊維として存在することを特徴とする、請求項22に記載の使用。
  24. 請求項1〜21のいずれか一つに記載の難燃性ポリアミド組成物を含む立体物品であって、成形体、射出成形部品、押出コンパウンド及び/または押出部品であることを特徴とする前記立体部品。
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