JP3465934B2 - スチレン系樹脂用難燃剤 - Google Patents

スチレン系樹脂用難燃剤

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、特定の分子量分布を有
する臭素化ポリスチレン混合物よりなるスチレン系樹脂
用の難燃剤に関する。 【0002】 【従来の技術】ポリスチレン、ABS(アクリロニトリ
ル・ブタジエン・スチレン共重合体)を初めとするスチ
レン系樹脂は、安価で物性、外観及び成形性が優れ、電
気特性、機械特性も優れているため、包装・雑貨分野、
自動車分野、電気分野などで幅広く使用されている。し
かしながら、これらの樹脂は燃えやすいという欠点を有
している。特に電気・電子分野においては、防災上の見
地から難燃剤を付与させることが強く要求されている。 【0003】難燃剤付与のために行われている従来方法
としては、ハロゲン系難燃剤を添加する方法が一般的で
ある。このハロゲン系難燃剤の中で、臭素化ポリスチレ
ンはポリマー型難燃剤として有用であり、各種樹脂に使
用されている。例えば特公平1−57684号公報に
は、スチレン系樹脂用難燃剤として、重量平均分子量約
5万の臭素化ポリスチレンを使用することが提案されて
いるが、ここで用いられる臭素化ポリスチレンは、スチ
レン系樹脂との相溶性に劣るため樹脂との均一な混合が
困難であり、得られる成形加工品は難燃性、機械特性と
も劣ったものとなり、商品価値が著しく損なわれる。 【0004】上記問題を解決するために、重量平均分子
量約1000の臭素化ポリスチレンを難燃剤としてスチ
レン系樹脂に配合することが提案されている。しかしな
がら、この低分子量臭素化ポリスチレンは、スチレン系
樹脂との相溶性は改善されるものの、耐熱性に劣るため
樹脂の成形加工時に一部分解が見られ、得られる成形加
工品は外観、機械特性が劣ったものとなり、商品価値が
低下する。 【0005】上記のように、臭素化ポリスチレンによる
スチレン系樹脂の難燃化は各種提案されているが、実用
上満足されていないのが現状である。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる課題
を解決し、難燃性、樹脂物性、外観の優れた成形加工品
を得るために、スチレン系樹脂用の難燃剤として実用的
な臭素化ポリスチレン混合物を提供することを目的とす
る。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の分
子量分布を有する臭素化ポリスチレン混合物が、難燃
性、耐熱性に優れ、樹脂との相溶性に優れるため、該混
合物を配合した成形加工品が難燃性、機械特性、外観に
優れていることを見出し、本発明に到達した。 【0008】すなわち、本発明は、重量平均分子量60
0〜3万の臭素化ポリスチレンもしくはスチレン・無水
マレイン酸共重合体の臭素化物10〜90重量%と重量
平均分子量10万〜30万の臭素化ポリスチレン90〜
10重量%を含有するスチレン系樹脂用の難燃剤であ
る。 【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
難燃剤は、ゲル浸透クロマトグラフで測定した場合の重
量平均分子量が600〜3万の臭素化ポリスチレンもし
くはスチレン・無水マレイン酸共重合体の臭素化物10
〜90重量%と重量平均分子量10万〜30万の臭素化
ポリスチレン90〜10重量%を含有することが必要で
ある。重量平均分子量600〜3万の低分子量臭素化ポ
リスチレンもしくはスチレン・無水マレイン酸共重合体
の臭素化物が10重量%以下ではスチレン系樹脂との相
溶性が充分でなく、90重量%以上では耐熱性が劣る。
低分子量臭素化ポリスチレンもしくはスチレン・無水マ
レイン酸共重合体の臭素化物の好ましい混合量は12〜
80重量%であり、更に好ましい混合量は15〜70重
量%である。 【0010】本発明の難燃剤は、臭素含有率30〜80
重量%であることが充分な難燃効果を発揮するために好
ましい。 【0011】本発明で用いる重量平均分子量600〜3
万の臭素化ポリスチレンもしくはスチレン・無水マレイ
ン酸共重合体の臭素化物は、重量平均分子量500〜4
万のポリスチレンもしくはスチレン・無水マレイン酸共
重合体を臭素化することによって得ることができる。ま
た、重量平均分子量10万〜30万の臭素化ポリスチレ
ンは、重量平均分子量8万〜40万のポリスチレンを臭
素化することによって得ることができる。また、ブロモ
スチレンモノマーの単独重合、ブロモスチレンモノマー
とスチレンモノマーとの共重合またはブロモスチレンモ
ノマーと無水マレイン酸の共重合によっても得ることが
できる。また、臭素化ポリスチレンの混合物は、それぞ
れの分子量分布を持った臭素化ポリスチレンもしくはス
チレン・無水マレイン酸共重合体の臭素化物と臭素化ポ
リスチレンとを混合して得ることも、それぞれの分子量
分布を持ったポリスチレンもしくはスチレン・無水マレ
イン酸共重合体とポリスチレンを混合後、臭素化して得
ることも可能である。 【0012】本発明で用いる臭素化ポリスチレンを、ポ
リスチレン等の臭素化により得る方法は一般的な方法で
ある。例えばハロゲン化炭化水素溶剤中で、臭素または
塩化臭素などの臭素化剤を使用し、反応触媒として無水
塩化アルミニウム、無水塩化第二鉄、三塩化アンチモン
などのルイス酸触媒またはアルミニウム、鉄、アンチモ
ンなどの金属を用い、常温で臭素化することにより臭素
化ポリスチレンの溶液を得ることができるので、この溶
液を濃縮、またはアルコールなどの貧溶剤へ添加して結
晶化することにより得られる。 【0013】本発明の難燃剤が使用できるスチレン系樹
脂としては、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレ
ン、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン
共重合体)、AAS(アクリロニトリル・スチレン・特
殊アクリルエラストマー共重合体)、AES(アクリロ
ニトリル・スチレン・EPDMなどのエラストマー共重
合体)、AS(スチレン・アクリロニトリル共重合体)
などが挙げられる。これらの樹脂それぞれ単独に、また
は2種類以上を混合したものにも使用することができ
る。また、これらのスチレン系樹脂と他の樹脂とのブレ
ンド、アロイにも使用することができる。 【0014】本発明の難燃剤は、樹脂用の難燃剤として
一般的に用いられている有機塩素化合物、有機臭素化合
物、有機燐化合物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネ
シウムなどの金属水和物、三酸化アンチモン、五酸化ア
ンチモン、アンチモン酸ナトリウムなどの無機アンチモ
ン化合物、モリブデン化合物、ほう酸塩、無機燐化合
物、無機臭素化合物などと混合または併用して、スチレ
ン系樹脂に配合することも可能である。また、これらの
スチレン系樹脂は、更に補強有効量の強化充填剤、例え
ば炭酸カルシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウ
ム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化鉄、黒鉛、ガ
ラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリ繊維、金属繊維、セ
ラミック繊維などを含有することができる。 【0015】 【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例によって限定される
ものではない。 【0016】臭素化ポリスチレンもしくはスチレン・無
水マレイン酸共重合体の臭素化物の合成 (実施例1)1Lのガラス製反応器(撹拌装置、コンデ
ンサー、温度計、滴下ロート及びガス吸収装置を備え
る)内で、エチレンジクロライド750gに、重量平均
分子量730のポリスチレン(ガラス転移点35℃)1
50g及び三塩化アンチモン11gを完全に溶解した
後、反応温度を10〜25℃に保ちつつ、予め調製して
おいた塩化臭素溶液(70重量%エチレンジクロライド
溶液)720gを滴下ロートより2時間かけて滴下し
た。滴下終了後、内温を20〜30℃に保持し1時間熟
成した。熟成終了後、反応生成物を水洗した後、有機層
をメタノール3Lに滴下晶析させた。結晶を濾過乾燥
後、臭素化ポリスチレン411gを得た。この臭素化ポ
リスチレンの重量平均分子量、臭素含有率、TG(熱重
量分析)を以下に述べる方法で測定した。分析結果を表
1に示す。 【0017】重量平均分子量:ゲル浸透クロマトグラフ
法により測定した。予め、東ソー製標準ポリスチレンを
用い、分子量約120万までの検量線を作成し、次に試
料0.1gをテトラヒドロフラン100mlに溶解後、そ
の100μl を東ソー製CCPMシステムに注入し、得
られたクロマトグラフによりデータ処理装置を用いて標
準ポリスチレン換算の重量平均分子量を計算した。分析
条件は以下の通りである。カラム(東ソー製 TSK-Gel
G4000Hxl×1 、G3000Hxl×l 、G2000Hxl×2 4本連
結)、移動相(テトラヒドロフラン)、流速(1.0ml
/min)、カラム温度(40℃)、検出波長(UV254
nm)。 臭素含有率:JIS K 7299(フラスコ燃焼法)
に準じる方法で測定した。 TG(熱重量分析):示差熱測定装置(リガク製)を使
用し、空気雰囲気中、10℃/分の昇温速度で、室温か
ら700℃までの測定を行った。 【0018】(実施例2)実施例1において、重量平均
分子量730のポリスチレンの代わりに、重量平均分子
量1万(ガラス転移点61℃)のポリスチレンを用いた
以外は、同様の方法で臭素化ポリスチレン420gを得
た。得られた臭素化ポリスチレンの重量平均分子量、臭
素含有率、TGの測定結果を表1に示す。 【0019】(実施例3)実施例1において、重量平均
分子量730のポリスチレンの代わりに、重量平均分子
量16万のポリスチレン(三菱化成ポリテックス製 ダ
イヤレックス)を用いた以外は、同様の方法で臭素化ポ
リスチレン423gを得た。得られた臭素化ポリスチレ
ンの重量平均分子量、臭素含有率、TGの測定結果を表
1に示す。 【0020】(実施例4)実施例1において、重量平均
分子量730のポリスチレン150gの代わりに、重量
平均分子量730のポリスチレン30g及び重量平均分
子量16万のポリスチレン120gを用いた以外は、同
様の方法で臭素化ポリスチレン419gを得た。得られ
た臭素化ポリスチレンの重量平均分子量、臭素含有率、
TGの測定結果を表1に示す。 【0021】(実施例5)実施例1において、重量平均
分子量730のポリスチレンの代わりに、重量平均分子
量11000のスチレン・無水マレイン酸共重合体(ス
チレン/無水マレイン酸のモル比=3/1)を用いた以
外は、同様の方法でスチレン・無水マレイン酸共重合体
の臭素化物401gを得た。得られた臭素化物の重量平
均分子量、臭素含有率、TGの測定結果を表1に示す。 【0022】 【表1】 【0023】ハイインパクトポリスチレンにおける難燃
剤の評価 (実施例6〜10及び比較例1〜3)ハイインパクトポ
リスチレン(旭化成製 スタイロン494 H27)、
難燃剤及び三酸化アンチモン(日本精鉱製 ATOX−
S)を表2に示す配合で混合後、二軸押出機(KCK
80X2−35VEK(6))を使用して、設定温度2
00℃で混練押出し、ペレタイザーでペレット化した。
得られたペレットを、射出成形機(日本製鋼所製 N4
0−BII)を用いて、シリンダー温度200℃、金型温
度40〜50℃で成形して試験片を得た。得られた試験
片について下記の物性試験を行った。表3にその試験結
果を示す。 【0024】燃焼試験:UL94(1/8インチ)に準
ずる方法で測定した。 熱変形温度:JIS K 7207に準ずる方法で測定
した。 曲げ強度:JIS K 7203に準ずる方法で測定し
た。 引張強度:JIS K 7113に準ずる方法で測定し
た。 Izod衝撃値:JIS K 7110に準ずる方法で
測定した。 (試験片形状:2号試験片 A切欠き〔2号A〕) 【0025】 【表2】 【0026】 【表3】 【0027】ABSにおける難燃剤の評価 (実施例11〜15及び比較例4〜6)ABS樹脂(日
本合成ゴム製 JSR ABS10)、難燃剤、三酸化
アンチモン(日本精鉱製 ATOX−S)を表4の配合
率で配合後、二軸押出機(KCK 80X−2−35V
EK(5))を使用し、設定温度195℃で混練押出
し、ペレタイザーでペレット化した。得られたペレット
を射出成形機(クロックナーF85)を用いて、シリン
ダー温度190℃、金型温度50〜60℃で成形して試
験片を得た。得られた試験片について上記と同一の試験
方法で物性試験を行った。表5にその試験結果を示す。 【0028】 【表4】【0029】 【表5】 【0030】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の難燃剤
は、スチレン系樹脂との相溶性に優れており、優れた耐
熱性を有しているため、本難燃剤を配合して得られた成
形加工品は難燃性、機械特性、外観に優れた商品価値の
高いものが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 1/00 - 101/16

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量平均分子量600〜3万の臭素化ポ
    リスチレンもしくはスチレン・無水マレイン酸共重合体
    の臭素化物10〜90重量%と重量平均分子量10万〜
    30万の臭素化ポリスチレン90〜10重量%を含有す
    るスチレン系樹脂用の難燃剤。
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