JP3269218B2 - 難燃化液晶ポリエステル組成物 - Google Patents

難燃化液晶ポリエステル組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、難燃性が優れ、かつ良
好な機械的特質および成形品外観を備えた耐熱性の優れ
た難燃化液晶ポリエステル組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年プラスチックの高性能化に対する要
求がますます高まり、種々の新規性能を有するポリマが
数多く開発され、市場に供されているが、中でも分子鎖
の平行な配列を特徴とする光学異方性の液晶ポリマが優
れた成形性と機械的性質を有する点で注目され、機械部
品、電気・電子部品などに用途が拡大されつつある。
【0003】一方、これらの工業材料には、一般の化学
的、物理的諸特性のバランス以外に、火炎に対する安全
性、すなわち難燃性が強く要求されている。
【0004】一般に液晶ポリマは、耐燃焼性を持ってお
り、直接火炎にさらされると自己発泡的に炭化層を形成
する性質があることが知られている。
【0005】しかしながら、液晶ポリエステルとして代
表的なアルキレングリコールとジカルボン酸から得られ
るポリエステルにアシルオキシ芳香族カルボン酸を共重
合した液晶ポリエステル(例えば特公昭56−1801
6号公報記載のポリマ)は薄肉成形品(1/32”)で
の難燃性が不十分であることがわかった。
【0006】特公昭56−18016号公報記載ポリマ
に難燃性を付与する方法としては、有機臭素化合物とア
ンチモン化合物を併用する方法(特開平1−11856
7号公報)などが知られている。しかしながら、この方
法には、燃焼の際の発煙量が非常に多く、成形加工時や
成形品の使用の際にハロゲンが遊離して腐食性のハロゲ
ン化水素ガスが発生し、金型の腐食や金属接点の汚染の
源となる場合がある。また、最近では一部の臭素系難燃
剤を使用した樹脂の成形加工時や燃焼の際に有毒な臭素
化ジベンゾダイオキシンあるいは臭素化ジベンゾフラン
が発生するということが指摘されている。
【0007】そこで、近年これらハロゲン系難燃剤の持
つ欠点を克服するためにハロゲンを全く含まない難燃剤
を用いることが強く望まれるようになった。
【0008】ハロゲン系難燃剤を用いずに前記ポリマを
難燃化する方法としては、リン化合物の共重合(特開平
3−134021号公報)やブレンド(特開平3−13
7154号公報)などが知られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平3−
134021号公報に記載の方法では十分な耐熱性が得
られず、また、特開平3−137154号公報に記載の
方法では十分な耐加水分解性の得られないことがわかっ
た。よって本発明は難燃性、耐熱性、機械的性質に優れ
ると共に、耐加水分解性に優れた難燃化液晶ポリエステ
ル組成物を得ることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
(A)下記構造単位(I) 、(III) および(IV)、または
(I)、(II)、(III) および(IV)からなり、構造単位(I)
および(II)の合計が(I) 、(II)および(III) の合計に対
し55〜95モル%、構造単位(III) が構造単位(I)、
(II)および(III) の合計に対し45〜5モル%である液
晶ポリエスエル100重量部に対して、
【化7】 (ただし式中のR1
【化8】 から選ばれた1種以上の基を示し、R2
【化9】 から選ばれた1種以上の基を示す。ただし式中Xは水素
原子または塩素原子を示す。また構造単位(IV)は構造単
位(II)および(III) の合計と実質的に等モルである。) (B)下記構造式からなる有機リン化合物を0.2〜3
0重量部を含有せしめてなることを特徴とする難燃化液
晶ポリエステル組成物を提供するものである
【0011】
【化10】 (ここでR3 〜R6 下記構造単位から選ばれた1種以
上の基を示し、これらは同じであっても異なっていても
よい
【化11】 また、R7 下記構造単位から選ばれた1種以上の基を
示す)。
【化12】
【0012】本発明において用いる(A)成分の液晶ポ
リエステルの上記構造単位(I) はp−ヒドロキシ安息香
酸から生成したポリエステルの構造単位であり、構造単
位(II)は4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロ
キノン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、t−ブチル
ハイドロキノン、3,3’,5,5’−テトラメチル−
4,4’−ジヒドロキシビフェニルおよびフェニルハイ
ドロキノンから選ばれた芳香族ジオールから生成した構
造単位を、構造単位(III) はエチレングリコールから生
成した構造単位を、構造単位(IV)はテレフタル酸、4,
4’−ジフェニルカルボン酸、2,6−ナフタレンジカ
ルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−4,
4’−ジカルボン酸、1,2−ビス(2−クロルフェノ
キシ)エタン−4,4’−ジカルボン酸から生成した構
造単位を示す。これらのうちR1としては
【化11】 が、R2 としては
【化12】 が最も好ましい。
【0013】本発明において用いられる(A)成分の液
晶ポリエステルは上記構造単位(I)、(III) および(I
V)、または(I) 、(II)、(III) および(IV)からなるもの
である。そして、構造単位(I) 、(III) および(IV)から
なる共重合体の場合は、構造単位(I) は構造単位(I)お
よび(III)の合計に対して55〜95モル%であり、好
ましくは60〜93モル%である。
【0014】また、上記構造単位(I) 、(II)、(III) お
よび(IV)からなる共重合体の場合は、構造単位(I)およ
び(II)の合計構造単位(I)、(II)および(III)の合計に
対して55〜95モル%であり、好ましくは77〜93
モル%である。構造単位(III) は構造単位(I)、(II)お
よび(III)の合計に対して45〜5モル%、好ましくは
23〜7モル%である。構造単位(I)および(II)の合計
構造単位(I)、(II)および(III)の合計に対して95モ
ル%より大きいと流動性が低下して重合時に固化し、5
5モル%より小さいと耐熱性が不良となりる。また、構
造単位(I)の(II)に対するモル比[(I) /(II)]は75/
25〜95/5が好ましく、さらに好ましくは78/2
2〜93/7である。75/25未満であったり、95
/5より大きい場合には耐熱性、流動性が不良となり、
本発明の目的を達成することができない。上記構造単位
(I) 〜(IV)を構成する成分以外に3,3´−ジフェニル
ジカルボン酸、2,2´−ジフェニルジカルボン酸など
の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セ
バシン酸、ドデカンジオン酸などの脂肪族ジカルボン
酸、ヘキサヒドロテレフタル酸などの脂環式ジカルボン
酸、クロルハイドロキノン、メチルハイドロキノン、
4,4´−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4´
−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4´−ジヒ
ドロキシベンゾフェノン等の芳香族ジオール、1,4−
ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペン
チルグリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、
1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂肪族、脂環
式ジオールおよびm−ヒドロキシ安息香酸、2,6−ヒ
ドロキシナフトエ酸などの芳香族ヒドロキシカルボン酸
およびp−アミノフェノール、p−アミノ安息香酸など
を本発明の目的を損なわない程度の少割合の範囲でさら
に共重合せしめることができる。
【0015】本発明において使用する上記液晶ポリエス
テルの製造方法は、特に制限がなく、公知のポリエステ
ルの重縮合法に準じて製造できる。
【0016】例えば、上記液晶ポリエステルの製造にお
いて、次の製造方法が好ましく挙げられる。
【0017】(1)p−アセトキシ安息香酸、4,4´
−ジアセトキシビフェニル、ジアセトキシベンゼンなど
の芳香族ジヒドロキシ化合物のジアシル化物とテレフタ
ル酸などの芳香族ジカルボン酸およびポリエチレンテレ
フタレ―トなどのポリエステルのポリマ、オリゴマまた
はビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレートなど芳
香族ジカルボン酸のビス(β−ヒドロキシエチル)エス
テルから脱酢酸重縮合反応によって製造する方法。
【0018】(2)p−ヒドロキシ安息香酸、4,4´
−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノンなどの芳香
族ジヒドロキシ化合物、無水酢酸、テレフタル酸などの
芳香族ジカルボン酸、ポリエチレンテレフタレ―トなど
のポリエステルのポリマ、オリゴマまたはビス(β−ヒ
ドロキシエチル)テレフタレートなど芳香族ジカルボン
酸のビス(β−ヒドロキシエチル)エステルとを脱酢酸
重縮合反応によって製造する方法。
【0019】これらの重縮合反応は無触媒でも進行する
が、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸カリウ
ムおよび酢酸ナトリウム、三酸化アンチモン、金属マグ
ネシウムなどの金属化合物を添加した方が好ましいとき
もある。
【0020】本発明で用いる液晶ポリエステルは、ペン
タフルオロフェノール中で対数粘度を測定することが可
能であり、その際には0.1g/dlの濃度で60℃で
測定した値で0.3dl/g以上が好ましく、0.5〜
3.0dl/gが特に好ましい。
【0021】また、本発明における液晶ポリエステルの
溶融粘度は10〜20,000ポイズが好ましく、特に
20〜10,000ポイズがより好ましい。
【0022】なお、この溶融粘度は融点(Tm)+10
℃の条件で、ずり速度1,000(1/秒)の条件下で
高化式フローテスターによって測定した値である。
【0023】ここで、融点(Tm)とは示差熱量測定に
おいて、重合を完了したポリマを室温から20℃/分の
昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(T
1)の観測後、Tm1 +20℃の温度で5分間保持し
た後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却した
後、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測され
る吸熱ピーク温度(Tm2 )を指す。
【0024】本発明において(B)成分として用いられ
る有機リン化合物は、下記構造式からなるものである。
【0025】
【化13】
【0026】これらのうちR3 〜R6 は下記構造単位か
ら選ばれた1種以上の基を示し、これらは同じであって
も異なっていてもよい。
【化14】 また、7 下記構造単位から選ばれた1種以上の基を
示す
【化15】
【0027】これらの有機リン化合物の添加量は、液晶
ポリエステル100重量部当り0.2〜30重量部、好
ましくは0.5〜15重量部であり、構造単位(III) の
100重量部に対して2〜150重量部が好ましく、1
0〜110重量部がより好ましい。0.2重量部未満で
は難燃効果が不十分であり、30重量部より多いときに
は機械的、熱的特性が低下するため好ましくない。
【0028】なお、本発明において有機臭素化合物、好
ましくは臭素化ポリスチレン、臭素化ポリカーボネー
ト、臭素化エポキシポリマー、臭素化ポリフェニレンエ
ーテルを少量併用してもよく、有機リン化合物が臭素原
子を含有した有機リン化合物であってもよい。
【0029】また、本発明の難燃化液晶ポリエステル組
成物に対して強化剤、充填剤を添加することにより、機
械的特性、耐熱性をいっそう改善することができる。
【0030】強化剤、充填剤を添加する場合、その添加
量は液晶ポリエステル100重量部に対して200重量
部以下が好ましく、15〜150重量部が特に好まし
い。
【0031】本発明において用いることができる強化
剤、充填剤としては、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族ポ
リアミド繊維、チタン酸カリウム繊維、石膏繊維、黄銅
繊維、ステンレス繊維、スチール繊維、セラミック繊
維、ボロンウィスカー繊維、アスベスト繊維、グラファ
イト、マイカ、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、ガラ
スビーズ、ガラスフレーク、ガラスマイクロバルーン、
クレー、ワラステナイト、酸化チタン、二硫化モリブデ
ン、等の繊維状、粉状、粒状あるいは板状の無機フィラ
ーが挙げられる。又、これらの強化剤、充填剤について
もシラン系、チタネート系などのカップリング剤、その
他の表面処理剤で処理されたものを用いてもよい。
【0032】更に、本発明の難燃化液晶ポリエステル組
成物には、本発明の目的を損なわない程度の範囲で、酸
化防止剤および熱安定剤(たとえばヒンダードフェノー
ル、ヒドロキノン、ホスファイト類およびこれらの置換
体など)、紫外線吸収剤(たとえばレゾルシノール、サ
リシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンな
ど)、滑剤および離型剤(モンタン酸およびその塩、そ
のエステル、そのハーフエステル、ステアリルアルコー
ル、ステアラミドおよびポリエチレンワックスなど)、
染料(たとえばニトロシンなど)および顔料(たとえば
硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラックな
ど)を含む着色剤、可塑剤、帯電防止剤などの通常の添
加剤や他の熱可塑性樹脂を添加して、所定の特性を付与
することができる。
【0033】これらを添加する方法は溶融混練すること
が好ましく、溶融混練には公知の方法を用いることがで
きる。たとえば、バンバリーミキサー、ゴムロール機、
ニーダー、単軸もしくは二軸押出機などを用い、200
〜350℃の温度で溶融混練して組成物とすることがで
きる。
【0034】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳述す
る。
【0035】参考例1 p−ヒドロキシ安息香酸994重量部、4,4´−ジヒ
ドロキシビフェニル126重量部、テレフタル酸112
重量部、固有粘度が約0.6dl/gのポリエチレンテ
レフタレ−ト216重量部及び無水酢酸960重量部を
撹拌翼、留出管を備えた反応容器に仕込み、次の条件で
脱酢酸重合を行った。
【0036】まず、窒素ガス雰囲気下に100〜250
℃で5時間、250〜300℃で1.5時間反応させた
後、315℃、1時間で0.5mmHgに減圧し、更に1.
25時間反応させ、重縮合を完結させたところ、ほぼ理
論量の酢酸が留出し、下記の理論構造式を有する液晶ポ
リエステルを得た。
【0037】
【化17】 k/l/m/n=80/7.5/12.5/20 また、この液晶ポリエステルを偏光顕微鏡の試料台にの
せ、昇温して光学異方性の確認を行った結果、液晶開始
温度は、293℃であり、良好な光学異方性を示した。
また、融点(Tm)は314℃であった。この液晶ポリ
エステルの対数粘度(0.1g/dlの濃度でペンタフ
ルオロフェノ−ル中、60℃で測定)は1.98dl/
gであり、324℃、ずり速度1000/秒での溶融粘
度は780ポイズであった。
【0038】実施例1〜3、比較例1、2 参考例1の液晶ポリエステルおよび表1に示す各種有機
リン化合物をそれぞれ乾燥し、液晶ポリエステル100
重量部、有機リン化合物4重量部、およびガラス繊維
(日本電気硝子社製ガラスチョップドストランドECS
−03T−790DE/P、繊維長:3.2mm、単繊
維直径:6.6μm)44重量部をドライブレンドし、
30mmφの2軸押出機を用いて310℃で溶融混練し
てペレットとした。このペレットを住友ネスタール射出
成形機プロマット40/25(住友重機械工業(株)
製)に供し、シリンダー温度310℃、金型温度90℃
の条件で燃焼試験片(1/32”×1/2”×5”)お
よびASTM1号ダンベル試験片を成形した。これらの
試験片について外観観察を行うと共に、UL94規格に
したがい垂直型燃焼テストを、ASTM D638規格
にしたがい引張試験の測定をおこなった。また耐加水分
解性はASTM1号ダンベルを小型耐圧容器に入れ純水
を満たした後、90℃のギヤオーブンに入れ3日および
5日間熱処理し、引張強度保持率(処理後の引張強度/
処理前の引張強度×100)を測定することによって調
べた。これらの結果を表1に示した。
【0039】本発明すなわち有機リン化合物(A)〜
(C)を添加した場合には機械特性、耐加水分解性、難
燃性に優れ色調も良好な成形品が得られるが、他の有機
リン化合物(D)を添加した場合には難燃効果が小さか
ったり、成形品の耐加水分解性が不良であることがわか
った。
【0040】有機リン化合物(A)
【化18】 有機リン化合物(B)
【化19】 有機リン化合物(C)
【化20】 有機リン化合物(D)
【化21】 有機リン化合物(E)
【化22】 有機リン化合物(F)
【化23】
【表1】
【0041】
【発明の効果】本発明の難燃化液晶ポリエステル組成物
は耐熱性、機械的性質、耐加水分解性および難燃性が優
れた樹脂組成物である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 67/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記構造単位(I) 、(III) および
    (IV)、または(I) 、(II)、(III) および(IV)からなり、
    構造単位(I) および(II)の合計が(I) 、(II)および(II
    I) の合計に対し55〜95モル%、構造単位(III) が
    構造単位(I) 、(II)および(III) の合計に対し45〜5
    モル%である液晶ポリエスエル100重量部に対して、 【化1】 (ただし式中のR1 は 【化2】 から選ばれた1種以上の基を示し、R2 は 【化3】 から選ばれた1種以上の基を示す。ただし式中Xは水素
    原子または塩素原子を示す。また構造単位(IV)は構造単
    位(II)および(III) の合計と実質的に等モルである。) (B)下記構造式からなる有機リン化合物を0.2〜3
    0重量部を含有せしめてなることを特徴とする難燃化液
    晶ポリエステル組成物。 【化4】 (ここでR3 〜R6 下記構造単位から選ばれた1種以
    上の基を示し、これらは同じであっても異なっていても
    よい 【化5】 また、R7 下記構造単位から選ばれた1種以上の基を
    示す)。【化6】
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