JP4180796B2 - 難燃性ポリカーボネート樹脂/absグラフト共重合体ブレンド - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、性能の向上した難燃性ポリカーボネート樹脂/ABSグラフト共重合体ブレンドに関する。
【0002】
【従来の技術】
芳香族ポリカーボネート樹脂とABSグラフト共重合体とフルオロポリマーと有機リン酸系難燃剤を含む難燃性熱可塑性樹脂組成物は公知であり、良好な難燃性と良好な耐熱性を示すことが判明している。例えば、本願出願人に譲渡された米国特許第5204394号を参照されたい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
低い溶融粘度を示すとともに、成形品に改善された美観(特に改善された条痕抵抗性)及び改善された物性(特にエッジクラック耐性)を与える難燃性樹脂組成物が望まれている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、
(a)芳香族カーボネート樹脂、
(b)連続硬質熱可塑性樹脂相に不連続ゴム相が分散してなるゴム変性グラフト共重合体であって、硬質熱可塑性樹脂相の少なくとも一部がゴム相に化学的にグラフトしていて、(C30−C108)ポリ酸界面活性剤の存在下での水性乳化重合で合成されたゴム変性グラフト共重合体、及び
(c)難燃化量の有機リン系難燃剤
を含んでなる。
【0005】
本発明の組成物は、成形品に、改善された流れ特性、改善された美観(特に改善された銀条及び条痕抵抗性)及び改善された物性(特に改善されたエッジクラック耐性)を与える。
【0006】
【発明の実施の形態】
好ましい実施形態では、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、当該熱可塑性樹脂組成物100重量部(「pbw」)を基準にして、40〜95pbw、さらに好ましくは50〜90pbw、さらに一段と好ましくは55〜80pbwの芳香族ポリカーボネート樹脂、4〜59pbw、さらに好ましくは8〜48pbw、さらに一段と好ましくは14〜39pbwのゴム変性グラフト共重合体、及び1〜20pbw、さらに好ましくは2〜15pbw、さらに一段と好ましくは6〜12pbwの有機リン系難燃剤からなる。
【0007】
本発明の熱可塑性樹脂組成物の芳香族ポリカーボネート樹脂成分として使用するのに好適な芳香族ポリカーボネート樹脂は公知の化合物であり、その製造及び性質については例えば米国特許第3169121号、同第4487896号及び同第5411999号に記載されており、その開示内容は各々文献の援用によって本明細書に取り込まれる。
【0008】
好ましい実施形態では、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂成分は、次の式(I)の二価フェノール
HO−A−OH (I)
(式中、Aは二価芳香族基である)とカーボネート前駆体との反応生成物であり、次の式(II)の構造単位を含む。
【0009】
【化2】
【0010】
式中、Aは上記で定義した通りである。
【0011】
本明細書で使用する「二価芳香族基」という用語は、フェニレンのように単一の芳香環を含有する二価基、例えばナフタレンのように縮合芳香環系を含有する二価基、例えばアルキレン、アルキリデン又はスルホニル基のような非芳香族結合によって結合された2個以上の芳香環を含有する二価基を含めて意味しており、いずれも芳香環の1個以上の部位が例えばハロゲン基や(C1−C6)アルキル基で置換されていてもよい。
【0012】
本明細書中で用いる「二価芳香族基」という用語には、フェニレンのように芳香環を1個しか含まない二価基、例えばナフタレンのように縮合芳香環系を含む二価基、並びに例えばアルキレン基やアルキリデン基やスルホニル基等の非芳香族結合で結合した2以上の芳香環を含む二価基が包含され、そのいずれも芳香環上の1以上の部位が例えばハロゲン基や(C1−C6)アルキル基等で置換されていてもよい。
【0013】
好ましい実施形態では、Aは次の式(III)の二価芳香族基である。
【0014】
【化3】
【0015】
好適な二価フェノールには、例えば、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」)、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、3,5,3′,5′−テトラクロロ−4,4′−ジヒドロキシフェニルプロパン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、ヒドロキノン、2,4′−ジヒドロキシフェニルスルホンの1又はそれ以上がある。非常に好ましい実施形態では、二価フェノールはビスフェノールAである。
【0016】
カーボネート前駆体はハロゲン化カルボニル、炭酸エステル又はハロホルメートの1種類以上である。好適なハロゲン化カルボニルには、例えば臭化カルボニル及び塩化カルボニルがある。好適な炭酸エステルには、例えば炭酸ジフェニル、炭酸ジクロロフェニル、炭酸ジナフチル、炭酸フェニルトリル及び炭酸ジトリル等がある。好適なハロホルメートには、二価フェノール類(例えばヒドロキノン等)又はグリコール類(例えばエチレングリコールやネオペンチルグリコール等)のビスハロホルメートがある。非常に好ましい実施形態では、カーボネート前駆体は塩化カルボニルである。
【0017】
好適な芳香族ポリカーボネート樹脂には、線状芳香族ポリカーボネート樹脂、枝分れ芳香族ポリカーボネート樹脂がある。好適な線状芳香族ポリカーボネート樹脂には、例えばビスフェノールAポリカーボネート樹脂がある。好適な枝分れポリカーボネートは公知であり、多官能性芳香族化合物を二価フェノール及びカーボネート前駆体と反応させて枝分れポリマーを形成することによって作られる。例えば米国特許第3544514号、同第3635895号及び同第4001184号を参照されたい。これらの米国特許の開示内容は各々文献の援用によって本明細書に取り込まれる。多官能性化合物は概して芳香族であって3以上の官能基を含んでいて、その官能基はカルボキシル、無水カルボン酸、フェノール、ハロホルメート又はそれらの混合物であり、例えば、1,1,1−トリ(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン、トリメリト酸無水物、トリメリト酸、トリメリチルトリクロライド、4−クロロホルミルフタル酸無水物、ピロメリト酸、ピロメリト酸二無水物、メリト酸、メリト酸無水物、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等がある。好ましい多官能性芳香族化合物は1,1,1−トリ(4−ヒドロキシフェニル)エタン、トリメリト酸無水物又はトリメリト酸、或いはこれらのハロホルメート誘導体である。
【0018】
好ましい実施形態では、本発明のポリカーボネート樹脂成分はビスフェノールAとホスゲンから誘導される線状ポリカーボネート樹脂である。
【0019】
好ましい実施形態では、ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量はポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定して約10000〜約200000g/モル以上である。かかる樹脂は通例25℃の塩化メチレン中で約0.3〜約1.5dl/gの固有粘度を呈する。
【0020】
ポリカーボネート樹脂は、例えば界面重合、エステル交換、溶液重合又は溶融重合等の公知の方法で製造される。
【0021】
コポリエステル−カーボネート樹脂も本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂成分として使用するのに適している。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の芳香族ポリカーボネート樹脂成分として使用するのに好適なコポリエステル−カーボネート樹脂は公知の化合物であり、その製造及び性質は、例えば米国特許第3169121号、同第4430484号及び同第4487896号に記載されており、その開示内容は各々文献の援用によって本明細書に取り込まれる。
【0022】
コポリエステル−カーボネート樹脂には、ポリマー鎖中の繰返し単位としてカーボネート基、カルボキシレート基及び芳香族炭素環式基を含んでいて、カーボネート基の少なくとも幾つかが芳香族炭素環式基の環炭素原子に直接結合している線状又はランダム枝分れ重合体が包含される。
【0023】
好ましい実施形態では、本発明のコポリエステル−カーボネート樹脂成分はカーボネート前駆体、1種類以上の二価フェノール及び1種類以上のジカルボン酸又はジカルボン酸等価物から誘導される。好ましい実施形態では、ジカルボン酸は次の式(IV)のものである。
【0024】
【化4】
【0025】
式中、A′はアルキレン、アルキリデン、環式脂肪族又は芳香族であり、好ましくは非置換フェニレン基又は芳香環上の1以上の部位が各々独立に(C1−C6)アルキルで置換されている置換フェニレン基である。コポリエステル−カーボネート樹脂は上記の式(II)の第一構造単位と次の式(V)の第二構造単位を含んでなる。
【0026】
【化5】
【0027】
式中、A′は上記で定義した通りである。
【0028】
好適なカーボネート前駆体及び二価フェノールは上記に示したものである。
【0029】
好適なジカルボン酸には、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ジメチルテレフタル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ジメチルマロン酸、1,12−ドデカン酸、cis−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、trans−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、4,4′−ビス安息香酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸がある。好適なジカルボン酸等価物には、例えば上述のジカルボン酸の無水物、エステル又はハロゲン化物誘導体があり、例えばフタル酸無水物、テレフタル酸ジメチル、塩化スクシニル等である。
【0030】
好ましい実施形態では、ジカルボン酸は芳香族ジカルボン酸であり、さらに好ましくはテレフタル酸及びイソフタル酸のうちの1種類以上である。
【0031】
好ましい実施形態では、コポリエステル−カーボネート樹脂中に存在するエステル結合とカーボネート結合の比はカーボネート結合当たり0.25〜0.9のエステル結合である。
【0032】
好ましい実施形態では、コポリエステル−カーボネート共重合体は約10000〜約200000g/モルの重量平均分子量を有する。
【0033】
コポリエステル−カーボネート樹脂は、例えば界面重合、エステル交換、溶液重合又は溶融重合のような公知の方法で製造される。
【0034】
本発明のゴム変性熱可塑性樹脂として使用するのに好適なゴム変性熱可塑性樹脂は塊状重合法で製造されるゴム変性熱可塑性樹脂で、連続硬質熱可塑性相に不連続ゴム相が分散していて、硬質熱可塑性相の少なくとも一部がゴム相に化学的にグラフトしているゴム変性熱可塑性樹脂である。
【0035】
ゴム相の製造に使用するのに好適なゴムは、ガラス転移温度(Tg)が25℃以下、さらに好ましくは0℃以下、さらに一段と好ましくは−30℃以下の重合体である。本明細書中でいう重合体のTgとは示差走査熱量測定で測定した重合体のTg値(加熱速度20℃/min、Tg値は変曲点で決定)である。
【0036】
好ましい実施形態では、ゴムは1種類以上の共役ジエン単量体から誘導される構造単位を有する線状ポリマーからなる。
【0037】
好適な共役ジエン単量体には、例えば1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ヘプタジエン、メチル−1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、2−エチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、2,4−ヘキサジエン、ジクロロブタジエン、ブロモブタジエン及びジブロモブタジエン等並びに共役ジエン単量体混合物がある。好ましい実施形態では、共役ジエン単量体は1,3−ブタジエンである。
【0038】
ゴムは、任意成分として、(C2−C8)オレフィン単量体、ビニル芳香族単量体、モノエチレン性不飽和ニトリル単量体及び(C1−C12)アルキル(メタ)アクリレート単量体から選択される1種類以上の共重合性モノエチレン性不飽和単量体から誘導される構造単位を含んでいてもよい。
【0039】
本明細書中で用いる「(C2−C8)オレフィン単量体」という用語は、1分子当たりの炭素原子数が2〜8で1分子当たり1箇所のエチレン性不飽和部位を有する化合物を意味する。好適な(C2−C8)オレフィン単量体には、例えばエチレン、プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、ヘプテン等がある。
【0040】
好適なビニル芳香族単量体には、例えばスチレン、並びに芳香環に1以上のアルキル、アルコキシル、ヒドロキシルもしくはハロ置換基が結合した置換スチレン、例えばα−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン、トリメチルスチレン、ブチルスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、ブロモスチレン、p−ヒドロキシスチレン、メトキシスチレン等、並びにビニル置換縮合芳香環構造、例えばビニルナフタレン、ビニルアントラセン等、さらにはビニル芳香族単量体混合物がある。
【0041】
本明細書中で用いる「モノエチレン性不飽和ニトリル単量体」という用語は、1分子当たり1つのニトリル基と1箇所のエチレン性不飽和部位を有するアクリル化合物を意味し、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル等がある。
【0042】
本明細書中で用いる「(C1−C12)アルキル」という用語は、1基当たりの炭素原子数が1〜12の直鎖又は枝分れアルキル置換基を意味し、例えばメチル、エチル、n−ブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−プロピル、イソプロピル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル及びドデシル等があり、「(メタ)アクリレート単量体」という用語はアクリレート単量体及びメタクリレート単量体を総称的にさす。好適な(C1−C12)アルキル(メタ)アクリレート単量体には、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、イソペンチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の(C1−C12)アルキルアクリレート系単量体、並びにその(C1−C12)アルキルメタクリレート類似体、例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート等がある。
【0043】
第一の好ましい実施形態では、ゴムはポリブタジエン単独重合体である。
【0044】
別の好ましい実施形態では、ゴムは1種類以上の共役ジエン単量体から誘導される構造単位と、ビニル芳香族単量体及びモノエチレン性不飽和ニトリル単量体から選択される1種類以上の単量体から誘導される構造単位50wt%以下とからなる共重合体、好ましくはブロック共重合体であり、例えばスチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体又はスチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体等である。
【0045】
非常に好ましい実施形態では、ゴムは、ブタジエンから誘導される構造単位50〜95wt%とスチレンから誘導される構造単位5〜50wt%とを含むスチレン−ブタジエンブロック共重合体である。
【0046】
エラストマー相は、ラジカル開始剤、ポリ酸界面活性剤及び任意成分としての連鎖移動剤の存在下で水性乳化重合し、凝固させてエラストマー相物質の粒子を形成することにより製造される。
【0047】
好適な開始剤には、慣用のラジカル開始剤、例えばベンゾイルペルオキシドのような有機ペルオキシド化合物、過硫酸カリウムのような過硫酸化合物、2,2′−アゾビス−2,3,3−トリメチルブチロニトリルのようなアゾニトリル化合物、或いはクメンヒドロペルオキシドと硫酸第一鉄とピロリン酸四ナトリウムと還元糖又はホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウムの組合せのようなレドックス開始剤系がある。
【0048】
好適な連鎖移動停止剤には、例えば、ノニルメルカプタンやt−ドデシルメルカプタンのような(C9−C13)アルキルメルカプタン化合物がある。
【0049】
好適なポリ酸界面活性剤には、1分子当たりの炭素原子数が30〜108、好ましくは32〜60のポリカルボン酸のセッケンがある。
【0050】
好適なポリカルボン酸は、エチレン性結合を含み炭素原子数約14〜約22個の一塩基性脂肪酸を二量化することで合成し得る。好適な一塩基性脂肪酸には、例えば、オレイン酸、エライジン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、リノレン酸、リカン酸、アラキドン酸、エルカ酸、クルパノドン酸及びエレオステアリン酸がある。工業的には、天然に産するこれらの酸の混合物が二量化脂肪酸の製造に広く用いられている。かかる酸は、トール油脂肪酸、タロー(獣脂)脂肪酸並びに大豆油やアマニ油や綿実油のような植物油、その他不飽和脂肪酸グリセリドからなる油脂等の原料から得られる。一般に、二量化は、触媒の存在下又は不在下で、分解及び脱炭酸反応を避けながら、モノマー酸を昇温下で加熱することによって行われる。二量化については、米国特許第2482761号、同第2664429号、同第2793219号、同第2793220号、同第2955121号、同第3076003号、同第3507890号及び同第3925342号にさらに詳細な記載がある。
【0051】
色の改善のため、二量化脂肪酸は後の反応段階で、“Fatty Acids in Industry”(Robert Johnson及びEarle Fritz編,米国ニューヨーク州ニューヨーク市のMarcel Dekker Inc.発行)という単行本の“Hydrogenation of Fatty Acids(脂肪酸の水添)”と題する第5章に記載されているように、部分的又は完全に水添してもよい。好適なダイマー酸は、それらの数平均分子量が通例500g/mol超えるにもかかわらず、25℃で液体である。
【0052】
好ましい実施形態では、ポリ酸界面活性剤は50wt%以上の脂肪酸二量体及び三量体を含む。本発明の新規組成物の製造に用いる二量化脂肪酸は、好ましくは、三塩基酸約70%以下でかつ低い非ジューシング性(low non juicing characteristics)のため一塩基酸10%以下の生成物からなる。さらに好ましくは、一塩基酸含有量はポリ酸成分の全重量を基準にして5wt%以下である。二量化酸の含有量は界面活性剤の全重量を基準にして好ましくは75wt%である。さらに一段と重要なこととして、ロジン酸、アビエチン酸又はそれらの誘導体は組成物中に全く存在しない。その理由の一つは、アビエチン酸のような物質は揮発性が甚だ高く、ジューシング(juicing)を起こす可能性があるからである。
【0053】
好ましいポリ酸は非環式脂肪族ポリ酸、環式脂肪族ポリ酸及び環状芳香族ポリ酸である。ポリ酸は好ましくは炭素原子数30〜108の高分子量ポリ酸であり、炭素原子数32〜60のものが好ましい。好ましくは、ポリ酸は熱可塑性組成物に可溶性及び/又は相溶性である。
【0054】
好ましくは、ポリ酸官能基のカルボン酸塩の形態のポリ酸は界面活性剤、乳化剤又はセッケンである。
【0055】
各種の二量化脂肪酸が市販されており、かかる市販品は典型的には3分子の一塩基性脂肪酸の重合によって副生物とし生じた三塩基酸である三量化脂肪酸を含んでいる。テトラカルボン酸(C72)やヘキサカルボン酸(C108)のような高級多塩基酸も存在し得る。さらに、市販品は少量の異性化一塩基酸或いは未反応又は完全飽和型の一塩基性脂肪酸単量体を含んでいることがあり、これらは重合しなかったか或いは重合後に除去されなかったもである。
【0056】
好ましい実施形態では、ポリ酸は、本発明のゴム変性グラフト共重合体のゴム相の乳化重合の際に、ブタジエン単量体100重量部を基準にして0.25〜5wt%、さらに好ましくは0.75〜3.5wt%、さらに一段と好ましくは1.5〜2.75wt%の量で使用される。
【0057】
好ましい実施形態では、ゴムは、トルエン中での膨潤指数が15より大、好ましくは20〜150、さらに一段と好ましくは約40〜100のゴムを与えるのに有効な量の連鎖移動剤の存在下で重合する。膨潤指数は、試料組成物の流延フィルム約0.2gを室温で約96mlのトルエンに16時間浸漬することによって測定される。膨潤指数は膨潤試料の重量を乾燥試料の重量で割って計算される。
【0058】
好ましい実施形態では、乳化重合したエラストマー相粒子は光透過率で測定して50〜800nm、さらに好ましくは100〜500nmの重量平均粒度を有する。乳化重合エラストマー粒子の粒度は任意には乳化重合粒子を公知技術に従って機械的、コロイド的又は化学的に凝集させることにより増大させることができる。
【0059】
硬質熱可塑性樹脂相は1種類以上の熱可塑性ポリマーからなり、25℃を上回るTg、好ましくは90℃以上のTg、さらに好ましくは100℃以上のTgを有する。
【0060】
好ましい実施形態では、硬質熱可塑性樹脂相は(C1−C12)アルキル(メタ)アクリレート単量体、ビニル芳香族単量体及びモノエチレン性不飽和ニトリル単量体からなる群から選択される1種類以上の単量体から誘導される構造単位を有する重合体1種類以上の混合物からなる。
【0061】
好適なビニル芳香族単量体、モノエチレン性不飽和ニトリル単量体及び(C1−C12)アルキル(メタ)アクリレート単量体は、上述のゴム相についての説明で挙げたものである。
【0062】
好ましい実施形態では、硬質熱可塑性樹脂相は、1種類以上のビニル芳香族単量体(好ましくはスチレン)から誘導される第一の構造単位と、1種類以上のモノエチレン性不飽和ニトリル単量体(好ましくはアクリロニトリル)から誘導される第二の構造単位とを有するビニル芳香族ポリマーからなる。さらに好ましくは、硬質相はスチレンから誘導される構造単位55〜99wt%、さらに好ましくは60〜90wt%と、アクリロニトリルから誘導される構造単位1〜45wt%、さらに好ましくは10〜40wt%からなる。
【0063】
硬質熱可塑性樹脂相とゴム相との間で起こるグラフト反応の量はゴム相の相対量及び組成によって変化する。好ましい実施形態では、硬質熱可塑性樹脂相の10〜90wt%、好ましくは25〜60wt%がゴム相にグラフトし、硬質熱可塑性樹脂相の10〜90wt%、好ましくは40〜75wt%は「フリー」な状態、すなわちグラフトせずに残る。
【0064】
ゴム変性熱可塑性樹脂の硬質熱可塑性樹脂相は、(i)ゴム相の存在下で実施される重合のみによっても形成し得るし、或いは(ii)ゴム相の存在下で重合しておいた硬質熱可塑性ポリマーに対して別個に重合した1種類以上の硬質熱可塑性ポリマーを添加することによっても形成し得る。
【0065】
好ましい実施形態では、本発明の組成物の粘度を所望の範囲に調節するのに役立てるため、ゴム相の存在下で重合しておいた硬質熱可塑性ポリマーに別個に重合した1種類以上の硬質熱可塑性ポリマーを添加する。さらに非常に好ましい実施形態では、上記の別個に重合した1種類以上の硬質熱可塑性ポリマーの重量平均分子量は約50000〜約100000g/molである。
【0066】
好ましい実施形態では、ゴム変性熱可塑性樹脂は、1種類以上の共役ジエン単量体から誘導される構造単位を有していて任意にはさらにビニル芳香族単量体及びモノエチレン性不飽和ニトリル単量体から選択される1種類以上の単量体から誘導される構造単位を含む重合体からなるゴム相を含んでおり、硬質熱可塑性樹脂相はビニル芳香族単量体及びモノエチレン性不飽和ニトリル単量体から選択される1種類以上の単量体から誘導される構造単位を有する重合体からなる。
【0067】
非常に好ましい実施形態では、ゴム変性グラフト共重合体のゴム相はポリブタジエン又はポリ(スチレン−ブタジエン)ゴムからなり、硬質相はスチレン−アクリロニトリル共重合体からなる。
【0068】
ゴム変性熱可塑性樹脂のゴム相及び硬質熱可塑性樹脂相の個々のポリマーは、各々の相についてのTg要件が満足されることを条件として、任意成分として1種類以上の別の共重合性モノエチレン性不飽和単量体から誘導される構造単位をさらに含んでいてもよく、かかる共重合性モノエチレン性不飽和単量体としては、例えばアクリル酸やメタクリル酸やイタコン酸のようなモノエチレン性不飽和カルボン酸、ヒドロキシエチルメタクリレートのようなヒドロキシ(C1−C12)アルキル(メタ)アクリレート単量体、シクロヘキシルメタクリレートのような(C4−C12)シクロアルキル(メタ)アクリレート単量体、アクリルアミドやメタクリルアミドのような(メタ)アクリルアミド単量体、N−アルキルマレイミドやN−アリールマレイミドのようなマレイミド単量体、無水マレイン酸、酢酸ビニルやプロピオン酸ビニルのようなビニルエステル等がある。本明細書で用いる「(C4−C12)シクロアルキル」という用語は、1基当たりの炭素原子数が4〜12の環状アルキル置換基を意味し、用語「(メタ)アクリルアミド」はアクリルアミド及びメタクリルアミドを総称的にさす。
【0069】
好ましい実施形態では、ゴム変性熱可塑性樹脂のゴム相は0.1〜3.0μm、さらに好ましくは0.2〜2.0μmの粒度を有する。
【0070】
好ましい実施形態では、本発明の組成物は当該樹脂組成物にドリップ防止性を付与するのに有効な量のフルオロポリマー(典型的には熱可塑性樹脂組成物100pbw当たりフルオロポリマー0.01〜0.5pbw)を含む。好適なフルオロポリマー並びにかかるフルオロポリマーの製造方法は公知であり、例えば米国特許第3671487号、同第3723373号及び同第3383092号を参照されたい。好適なフルオロポリマーには、1種類以上のフッ素化オレフィン単量体から誘導される構造単位を含んでなる単独重合体及び共重合体がある。「フッ素化オレフィン単量体」という用語は、1以上のフッ素原子置換を有するオレフィン単量体を意味する。好適なフッ素化オレフィン単量体には、CF2=CF2、CHF=CF2、CH2=CF2、CH2=CHF、CClF=CF2、CCl2=CF2、CClF=CClF、CHF=CCl2、CH2=CClF、CCl2=CClF等のフルオロエチレン類、並びにCF3CF=CF2、CF3CF=CHF、CF3CH=CF2、CF3CH=CH2、CF3CF=CHF、CHF2CH=CHF、CF3CH=CH2等のフルオロプロピレン類がある。好ましい実施形態では、フッ素化オレフィン単量体はテトラフルオロエチレン(CF2=CF2)、クロロトリフルオロエチレン(CClF=CF2)、ビニリデンフルオリド(CH2=CF2)及びヘキサフルオロプロピレン(CF2=CFCF3)のうちの1種類以上である。
【0071】
好適なフッ素化オレフィン単独重合体には、例えばポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリ(ヘキサフルオロプロピレン)がある。
【0072】
好適なフッ素化オレフィン共重合体には、例えばポリ(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン)のように2種類以上のフッ素化オレフィン共重合体から誘導される構造単位を含む共重合体、並びに例えばポリ(テトラフルオロエチレン−エチレン−プロピレン)のように1種類以上のフッ素化単量体及び該フッ素化単量体と共重合性の1種類以上の非フッ素化モノエチレン性不飽和単量体から誘導される構造単位を含む共重合体がある。好適な非フッ素化モノエチレン性不飽和単量体には、エチレン、プロピレン、ブテン等のα−オレフィン単量体、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート等のアクリレート単量体、シクロヘキシルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、並びに酢酸ビニル、ビニルバーサテート等のビニルエステル類がある。
【0073】
好ましい実施形態では、フルオロポリマー粒子は、電子顕微鏡で測定して、50〜500nmの範囲の大きさである。
【0074】
非常に好ましい実施形態では、フルオロポリマーはポリ(テトラフルオロエチレン)単独重合体(「PTFE」)である。
【0075】
フルオロポリマーを熱可塑性樹脂組成物に直接配合するのは困難なことが多いので、フルオロポリマーを例えば芳香族ポリカーボネート樹脂やスチレン−アクリロニトリル樹脂のような第二のポリマーと何らかの方法でプレブレンドしておくのが好ましい。例えば、米国特許第5521230号に開示されているようにフルオロポリマーとポリカーボネート樹脂の水性分散液を蒸気沈殿して、熱可塑性樹脂組成物のドリップ防止剤として使用するためのフルオロポリマーコンセントレートを形成してもよいし、或いは米国特許第4579906号に開示されているように水性スチレン−アクリロニトリル樹脂エマルジョン又は水性アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂エマルジョンとし、次いで沈殿し、共凝固したフルオロポリマー−熱可塑性樹脂組成物を乾燥してPTFE−熱可塑性樹脂粉末としてもよい。
【0076】
好ましい実施形態では、フルオロポリマー添加剤は、30〜70wt%、さらに好ましくは40〜60wt%のフルオロポリマーと30〜70wt%、さらに好ましくは40〜60wt%の第二ポリマーからなる。
【0077】
好ましい実施形態では、フルオロポリマー添加剤は、フルオロポリマー存在下で第二のポリマーを形成すべく本発明の水性フルオロポリマー分散液の存在下で1種類以上のモノエチレン性不飽和単量体を乳化重合することによって製造される。好適なモノエチレン性不飽和単量体は上記に開示したものである。次いで、硫酸の添加等によってエマルジョンを沈殿させる。この沈殿を、遠心分離等によって脱水し、次いで乾燥してフルオロポリマーと随伴第二ポリマーを含んでなるフルオロポリマー添加剤を得る。この乾燥乳化重合フルオロポリマー添加剤は自由流動性粉体の形態にある。
【0078】
好ましい実施形態では、第二ポリマー合成のため乳化重合されるモノエチレン性不飽和単量体は、ビニル芳香族単量体、モノエチレン性不飽和ニトリル単量体及び(C1−C12)アルキル(メタ)アクリレート単量体から選択される1種類又はそれ以上の単量体を含んでなる。好適なビニル芳香族単量体、モノエチレン性不飽和ニトリル単量体及び(C1−C12)アルキル(メタ)アクリレート単量体は上記に開示したものである。
【0079】
非常に好ましい実施形態では、第二ポリマーはスチレンとアクリロニトリルから誘導される構造単位を含んでなる。さらに好ましくは、第二ポリマーはスチレンから誘導される構造単位60〜90wt%とアクリロニトリルから誘導される構造単位10〜40wt%からなる。
【0080】
乳化重合反応混合物は、任意成分として第三のポリマーの乳化又は分散粒子(例えば乳化ブタジエンゴムラテックス等)を含んでいてもよい。
【0081】
乳化重合反応は、ゴム変性グラフト共重合体についての説明で述べたような慣用ラジカル開始剤を用いて開始される。
【0082】
第二ポリマーの分子量を低下させるため、重合反応時の反応容器に、任意成分として例えばノニルメルカプタンやt−ドデシルメルカプタンのような(C9−C13)アルキルメルカプタン化合物等の連鎖移動剤を加えてもよい。好ましい実施形態では、連鎖移動剤は使用しない。
【0083】
好ましい実施形態では、安定化フルオロポリマー分散液を反応容器に投入して攪拌しながら加熱する。次いで開始剤系及び1種類以上のモノエチレン性不飽和単量体を反応容器に投入し、加熱して単量体をフルオロポリマー粒子の分散液の存在下で重合して第二ポリマーを形成する。
【0084】
好適なフルオロポリマー添加剤及び乳化重合法は欧州特許出願公開第0739914号に開示されている。
【0085】
好ましい実施形態では、第二ポリマーは約10000〜200000g/molの数平均分子量を示す。
【0086】
本発明の有機リン系難燃剤として好適な有機リン化合物は公知の化合物であり、例えばトリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリトリルホスフェート、ジフェニルトリクレジルホスフェート、フェニルビスドデシルホスフェート、エチルジフェニルホスフェートのようなモノホスフェートエステル、並びにレゾルシノールジホスフェート、ジフェニル水素ホスフェート、2−エチルヘキシル水素ホスフェートのようなジホスフェートエステル及びオリゴマー状ホスフェートがある。好適なオリゴマー状ホスフェート化合物は、本願出願人に譲渡された「芳香族ポリカーボネート、スチレン含有共重合体及び/又はグラフトコポリマー及び難燃剤を含むポリマー混合物、及び該ポリマー混合物から成形された物品」と題するJohannes C. Gossens他の米国特許第5672645号に記載されており、その開示内容は文献の援用によって本明細書に取り込まれる。
【0087】
好ましい実施形態では、本発明の有機リン系難燃剤は次の構造式(VI)を有する1種類以上の化合物からなる。
【0088】
【化6】
【0089】
式中、R1、R2、R3、R4は各々独立にアリールであって該アリールは任意にはハロゲン又はアルキルで置換されていてもよく、Xはアリーレンであって該アリーレンは任意にはハロゲン又はアルキルで置換されていてもよく、a、b、c、dは各々独立に0又は1であり、nは0〜5、好ましくは1〜5の整数である。
【0090】
本明細書中で用いる「アリール」という用語は、1基当たり1以上の芳香族環を含む一価基を意味し、任意には1以上の芳香族環が1以上のアルキル基(各々好ましくは(C1−C6)アルキル)で置換されていてもよく、当該基が2以上の環を含む場合には縮合環であってもよい。
【0091】
本明細書中で用いる「アリーレン」という用語は、1基当たり1以上の芳香族環を含む二価基を意味し、任意には1以上の芳香族環が1以上のアルキル基(各々好ましくは(C1−C6)アルキル)で置換されていてもよく、当該二価基が2以上の環を含む場合には、環は縮合環であってもよいし、或いはアルキレンやアルキリデンのような非芳香族結合でつながったものでもよく、そのいずれも芳香族環上の1以上の部位においてハロゲン基又は(C1−C6)アルキルで置換されていてもよい。
【0092】
非常に好ましい実施形態では、R1、R2、R3、R4は各々フェニルであり、a、b、c、dは各々1であり、Xはフェニレン、さらに好ましくは1,3−フェニレンである。
【0093】
もう一つの非常に好ましい実施形態では、R1、R2、R3、R4は各々フェニルであり、a、b、c、dは各々1であり、Xは次の構造式(VII)を有する二価基である。
【0094】
【化7】
【0095】
好ましい実施形態では、有機リン系難燃剤は各々式(VI)の複数の有機リンオリゴマーのブレンドからなり、式中のnは各オリゴマーに対して独立に1〜5の整数であり、オリゴマーブレンドはnの平均値として1より大で5未満の値、さらに好ましくは1より大で3未満の値、さらに一段と好ましくは1より大で2未満の値、さらに好ましくは1.2〜1.7の値を有する。
【0096】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は任意成分として各種の慣用添加剤を含んでいてもよく、例えば、酸化防止剤:例えば、有機ホスファイト類、例えばトリス(ノニル−フェニル)ホスファイト、(2,4,6−トリ−tert−ブチルフェニル)(2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリトリトールジホスファイト又はジステアリルペンタエリトリトールジホスファイト等、並びにアルキル化モノフェノール類、ポリフェノール類、ポリフェノールとジエンのアルキル化反応生成物、例えばp−クレゾールとジシクロペンタジエンのブチル化反応生成物等、アルキル化ヒドロキノン類、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル類、アルキリデン−ビスフェノール類、ベンジル化合物、アシルアミノフェノール類、
β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プロピオン酸と一価又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又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又は多価アルコールとのエステル、チオアルキル又はチオアリール化合物のエステル、例えばジステアリルチオプロピオネート、ジラウリルチオプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート等、β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プロピオン酸のアミド等;UV吸収剤及び光安定剤:例えば(i)2−(2′−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール類、2−ヒドロキシ−ベンゾフェノン類;(ii)置換及び非置換安息香酸のエステル;(iii) アクリレート類;(iv)ニッケル化合物等;立体障害性アミン:例えば、トリイソプロパノールアミン、1,6−ジアミン,N,N′−ビス(2,2,4,6−テトラメチル−4−ピペリデニル)ヘキサンのポリマーと2,4−ジクロロ−6−(4−モルホリニル)−1,3,5−トリアジンとの反応生成物等;中和剤:例えば、ステアリン酸マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ハイドロタルサイト等;耐衝撃性改良剤;充填剤及び強化材:例えばシリケート、TiO2、ガラス繊維、カーボンブラック、グラファイト、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等;並びにその他の添加剤:例えば、ペンタエリトリトールテトラステアレート等の滑剤、EBSワックス、シリコーン流体、可塑剤、蛍光増白剤、顔料、染料、着色剤、防炎剤、帯電防止剤、発泡剤等、並びに上述の有機リン系難燃剤及びフルオロポリマー以外の難燃剤がある。
【0097】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、例えば二本ロールミル、バンバリーミキサー又は一軸もしくは二軸押出機等での溶融混合等によって、成分のブレンドを生じるのに適した条件下で本発明の組成物の成分を混合することによって製造され、任意にはこうして得られた組成物を例えばペレット化又は粉砕によって粒状形にしてもよい。
【0098】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、射出成形、押出、回転成形、ブロー成形及び熱成形等の様々な手段によって例えばコンピューター及び事務機器用ハウジング、家庭電化製品等の有用な製品に成形することができる。
【0099】
【実施例】
実施例1〜6及び比較例C1〜C6
2種類の異なるタイプのABS樹脂を用いて実施例1〜6及び比較例C1〜C6を実施した。
【0100】
プロセスA
セッケン(タロー脂肪酸、3pbw)、重合開始剤(過硫酸カリウム、0.135pbw)及び連鎖移動剤(t−ドデシルメルカプタン、0.2pbw)の存在下、水(159pbw)中でブタジエン単量体(100pbw)を乳化重合してゴム相を製造した。この反応混合物をホモジナイズして平均粒度約295nmのゴムラテックスとした。次に、スチレン約75wt%とアクリロニトリル25wt%からなる硬質相をゴムラテックス粒子にグラフトさせた。
【0101】
プロセスB
セッケン(Empol 1018、ヘンケル社(Henkel Corporation)、3pbw)、重合開始剤(過硫酸カリウム、0.135pbw)、連鎖移動剤(t−ドデシルメルカプタン、0.55pbw)及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム(0.05pbw)の存在下、水(159pbw)中でブタジエン単量体(100pbw)を乳化重合してゴム相を製造した。この反応混合物をホモジナイズして平均粒度約310nmのゴムラテックスとした。次に、スチレン約75wt%とアクリロニトリル25wt%からなる硬質相をゴムラテックス粒子にグラフトさせた。
【0102】
以下に示す成分を表I及び表IIに示す相対量(重量部で示す)で混ぜ合わせて、本発明の実施例1〜6及び比較例C1〜C6の熱可塑性樹脂組成物をそれぞれ製造した。熱可塑性樹脂組成物に使用した成分は次の通りであった。
【0103】
PC−1: ビスフェノールAとホスゲンから誘導された線状ポリカーボネート樹脂。
【0104】
PC−2: ビスフェノールAとホスゲンから誘導された線状ポリカーボネート樹脂。
【0105】
PC−3: ビスフェノールAとホスゲンから誘導された、25℃塩化メチレン中での固有粘度が約47ml/gの線状ポリカーボネート樹脂。
【0106】
PC−4: ビスフェノールAとホスゲンから誘導された、25℃塩化メチレン中での固有粘度が約49.3ml/gの線状ポリカーボネート樹脂。
【0107】
PC−5: ビスフェノールAとホスゲンから誘導された、25℃塩化メチレン中での固有粘度が約51.7ml/gの線状ポリカーボネート樹脂。
【0108】
PC−6: ビスフェノールAとホスゲンから誘導された、25℃塩化メチレン中での固有粘度が約54ml/gの線状ポリカーボネート樹脂。
【0109】
ABS−1: 上述のプロセスAで製造されたアクリロニトリル−ブタジエン−スチレングラフト共重合体であって、約50wt%の不連続ポリブタジエンゴム相(膨潤指数約12.99)と約50wt%の硬質スチレン−アクリロニトリル熱可塑性樹脂相(スチレン75wt%とアクリロニトリル25wt%の共重合体)からなるアクリロニトリル−ブタジエン−スチレングラフト共重合体。
【0110】
ABS−2: 上述のプロセスBで製造されたアクリロニトリル−ブタジエン−スチレングラフト共重合体であって、約50wt%の不連続ポリブタジエンゴム相(膨潤指数約73.2)と約50wt%の硬質スチレン−アクリロニトリル熱可塑性相(スチレン75wt%とアクリロニトリル25wt%の共重合体)からなるアクリロニトリル−ブタジエン−スチレングラフト共重合体。
【0111】
SAN−1: 約60000g/molの重量平均分子量を有するスチレン75wt%とアクリロニトリル25wt%の共重合体。
【0112】
SAN−2: 94000g/molの重量平均分子量を有するスチレン75wt%とアクリロニトリル25wt%の共重合体。
【0113】
TSAN: PTFE水性分散液の存在下でスチレンとアクリロニトリルを共重合して製造した添加剤(PTFE50pbw、75wt%スチレンと25wt%アクリロニトリルのスチレン−アクリロニトリル共重合体50pbw)。
【0114】
RDP: レゾルシノールジホスフェート(Fyroflex(商標)RDP、アクゾ・ケミカル(Akzo Chemicals))。
【0115】
実施例1〜2及び比較例C1〜C2の各組成物で、毛細管レオメーター(Kayenessモデル8052)を用いて500°F、剪断速度500s-1、1000s-1及び1500s-1で溶融粘度(「MV」)を測定し、ASTM D256に従ってノッチ付アイゾット衝撃強さを測定した。各組成物についての溶融粘度(ポアズ単位)及びノッチ付アイゾット衝撃(フィート−ポンド/インチ(ft-lb/in)単位)の結果を表Iに示す。
【0116】
これらの組成物を用いて試料プラックを射出成形した。プラックの外観を5人で評価したが、この評価は、各組成物の5つの試料について、最高点を1、最低点を5とする5段階評価によるものであった。各組成物の5つの試料すべての測定値を合計したものを表Iに示す。
【0117】
【表1】
【0118】
各組成物について、グラム毎10分(「g/10min」)で表したメルトフローインデックス(MFI)、フィート・ポンド毎インチ(「ft−lb/in」)で表した23℃でのノッチ付アイゾット衝撃を表IIに示す。
【0119】
各組成物から試料プラックを成形し、エッジクラックの形跡を評価した。結果を表IIに示す。
【0120】
【表2】
Claims (13)
- (a)芳香族カーボネート樹脂、
(b)連続硬質熱可塑性樹脂相に不連続ゴム相が分散してなるゴム変性グラフト共重合体であって、硬質熱可塑性樹脂相の少なくとも一部がゴム相に化学的にグラフトしていて、該共重合体のゴム相が(C30−C108)ポリ酸界面活性剤の存在下での水性乳化重合で合成されたものであるゴム変性グラフト共重合体、及び
(c)難燃化量の有機リン系難燃剤
を含んでなる熱可塑性樹脂組成物。 - 当該組成物が、当該熱可塑性樹脂組成物100重量部を基準にして、芳香族ポリカーボネート樹脂40〜95重量部、ゴム変性グラフト共重合体4〜59重量部及び有機リン系難燃剤1〜20重量部からなる、請求項1記載の組成物。
- 前記ポリカーボネート樹脂がビスフェノールAとホスゲンから誘導されたものである、請求項1記載の組成物。
- 前記ゴム相がポリブタジエンポリマー又はポリ(スチレン−ブタジエン)共重合体からなり、前記硬質熱可塑性相がビニル芳香族単量体及びモノエチレン性不飽和ニトリル単量体から選択される1種類以上の単量体から誘導される構造単位を含んでなる、請求項1記載の組成物。
- 前記硬質相がスチレン、α−メチルスチレン及びアクリロニトリルからなる群から選択される単量体から誘導された共重合体からなる、請求項4記載の組成物。
- 前記乳化重合が、15より大きい膨潤指数を有するゴムを与えるのに有効な量の連鎖移動剤の存在下で行われる、請求項1記載の組成物。
- 当該組成物にドリップ防止性を与えるのに有効な量のフルオロポリマーをさらに含んでいる、請求項1記載の組成物。
- 前記フルオロポリマーがテトラフルオロエチレンポリマーである、請求項8記載の組成物。
- 前記フルオロポリマーが、フルオロポリマーの水性分散液存在下での1種類以上のモノエチレン性不飽和単量体の乳化重合で製造された添加剤の形態で組成物に添加される、請求項8記載の組成物。
- 前記添加剤が、ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液存在下でのスチレンとアクリロニトリルの乳化重合で製造されたものである、請求項10記載の組成物。
- 請求項1記載の組成物を成形してなる物品。
- (a)芳香族カーボネート樹脂、
(b)連続硬質熱可塑性樹脂相に不連続ゴム相が分散してなるゴム変性グラフト共重合体であって、硬質熱可塑性樹脂相の少なくとも一部がゴム相に化学的にグラフトしていて、(C30−C108)ポリ酸界面活性剤の存在下での水性乳化重合で合成されたゴム変性グラフト共重合体、及び
(c)難燃化量の有機リン系難燃剤
をブレンドして得られる組成物を含んでなる熱可塑性樹脂組成物。
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