JP4990417B6 - ポリカーボネート樹脂組成物及び成形体 - Google Patents

ポリカーボネート樹脂組成物及び成形体 Download PDF

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Description

本発明は、ポリカーボネート樹脂組成物に関するものである。さらに詳しくは、難燃性、耐衝撃性、色相、および耐変色性に優れるポリカーボネート樹脂組成物及びそれを成形してなる成形体に関する。
ポリカーボネート樹脂は、耐熱性、機械的物性、電気的特性に優れた樹脂であり、例えば自動車材料、電気電子機器材料、住宅材料、その他の工業分野における部品製造用材料等に幅広く利用されている。特に、難燃化されたポリカーボネート樹脂組成物は、コンピューター、ノートブック型パソコン、携帯電話、プリンター、複写機等のOA・情報機器等の部材として好適に使用されている。
ポリカーボネート樹脂に難燃性を付与する手段としては、従来、ハロゲン系難燃剤やリン系難燃剤をポリカーボネート樹脂に配合することがなされてきた。
リン系難燃剤を配合したポリカーボネート樹脂組成物としては、例えば、特許文献1が知られている。しかしながら、リン系難燃剤をポリカーボネート樹脂に含有させる手法は、高い難燃性と、優れた流動性とを持つポリカーボネート樹脂を得ることができるが、一方でポリカーボネート樹脂が本来有する耐衝撃性が著しく低下するという欠点を有していた。
この為、さらにエラストマーを配合し、耐衝撃性を向上させる手法が盛んに試みられている。なかでもゴム質重合体と、これと重合可能な単量体とから成るグラフト共重合体、より好ましくはゴム質重合体からなるコアと、重合可能な単量体からなるシェルで構成されるコア・シェル型のグラフト共重合体を用いることで効果的に耐衝撃性を向上させることができる。(例えば、特許文献2参照)。
また、ポリオルガノシロキサン−ブチルアクリレート系ゴムをコア、アクリロニトリル及びスチレンをシェルとする平均粒径0.1〜0.2μmのグラフト共重合体やブタジエン−不飽和カルボン酸アルキルエステル−芳香族ビニル系ゴムをコア、スチレン及びメチルアクリレートをシェルとする平均粒径100〜180nmのグラフト共重合体を含む樹脂組成物も提案されている。(特許文献3〜5参照)
しかしながら、このようなグラフト共重合体は燃焼しやすい為、上述のようにリン系難燃剤を配合したポリカーボネート樹脂にさらにグラフト共重合体を配合することによって、難燃性が著しく悪化するという欠点を有していた。
特に、一般的にグラフト共重合体は、ポリカーボネート樹脂と比較し燃えやすい為、ポリカーボネート樹脂にグラフト共重合体を配合した組成物は、発熱速度が著しく大きくなるという課題を有していた。これは、さらには発火時に著しく燃焼し、近くにいる人への危険性が高まるだけでなく、火災時に延焼しやすくなる為、UL94で定められている難燃性に加え、発熱速度が小さい材料が社会的に強く改良が望まれている。
一方、近年、有機スルホン酸アルカリ金属塩化合物および有機アルカリ土類金属塩化合物に代表される有機スルホン酸金属塩化合物(例えば、特許文献6〜7参照)が有用な難燃剤として盛んに検討されている。
この場合においても、耐衝撃性を高める目的でさらにエラストマーを配合することも検討されている(例えば、特許文献8参照)。なかでもエラストマーとしては、ジエン系ゴムが耐衝撃性と難燃性のバランスが良好なことより好適に用いられている。
しかしながらジエン系ゴムは、酸化劣化により着色しやすく、従来用いられている上述のような樹脂組成物は、色相が悪く、また成形体とした後に継続的な熱がかかる部材に用いた場合には、さらに黄変しやすいといった欠点を有していた。
また、成形の前の予備乾燥によっても着色しやすいために、良好な色相の成形体を得るためには厳密に乾燥時間を制御する必要があり、実際には連続生産性が極めて悪いという課題を有していた。
さらに、従来用いられている上述のようなグラフト共重合体はペレット製造時、成形加工時における熱により変色しやすく、上述のような樹脂組成物は、しばしば色調が悪くなるといった課題や、成形品とした後に長時間熱が加わることにより変色しやすいといった課題も有していた。
特開昭62−4746号公報 特開平11−21441号公報 特開平10−120893号公報 特開平11−140295号公報 特開2009−203269号公報 特公昭54−32456号公報 特開2000−169696号公報 特開2000−290487号公報
本発明の第1の課題は、難燃性、耐衝撃性、色相、および耐変色性に優れるポリカーボネート樹脂組成物及びそれを成形してなる成形体を提供することを目的とする。
本発明の第2の課題は、リン系難燃剤により難燃化されたポリカーボネート樹脂の優れた流動性を維持したまま、難燃性、防火性、耐衝撃性、色相、耐変色性に優れ、さらには高温成形時における耐衝撃性にも優れるポリカーボネート樹脂組成物及びそれを成形してなる成形体を提供することを目的とする。
本発明の第3の課題は環境や人体への負荷が高いハロゲン系難燃剤やリン系難燃剤と用いることなく、薄肉成形体とした場合にも極めて高い難燃性を有し、さらには耐衝撃性、色相、耐変色性、連続生産性にも優れるポリカーボネート樹脂組成物を提供することを目的とする。
上記課題のもと、特定の条件を満たすグラフト共重合体を採用することにより、用いる難燃剤の種類に関係なく、上記課題を解決しうることを見出した。具体的には、下記手段<1>、好ましくは、<2>〜<14>によって、上記課題を解決しうることを見出した。
<1>ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、
難燃剤(B)0.001〜30質量部、
フルオロポリマー(C)0.001〜1質量部、
ジエン系ゴムに、(メタ)アクリル酸エステル化合物をグラフト重合させてなるグラフト共重合体(D)0.5〜10質量部を含有し、
グラフト共重合体(D)が、
(i)硫黄含有量が100〜1500ppm、
(ii)平均粒径が70〜240nm
であることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
<2>グラフト共重合体(D)において、ジエン系ゴム中のブタジエン由来の成分の含有率が80質量%以上であることを特徴とする<1>に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
<3>グラフト共重合体(D)が、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、1〜10質量部の割合で含まれる、<1>または<2>に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
<4>グラフト共重合体(D)の硫黄含有量が、300〜800ppmであることを特徴とする<1>乃至<3>の何れかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
<5>前記難燃剤として、リン系難燃剤(B−1)をポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、3〜30質量部含むことを特徴とする、<1>乃至<4>の何れかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
<6>リン系難燃剤(B−1)が、下記式(1)で表されるリン酸エステルであることを特徴とする<5>に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
Figure 0004990417
[式(1)中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ、炭素数1〜6のアルキル基またはアルキル基で置換されていてもよい炭素数6〜20のアリール基を示し、p、q、rおよびsは、それぞれ0または1であり、kは1から5の整数であり、X1はアリーレン基を示す]
<7>リン系難燃剤(B−1)が、下記式(2)および/または(3)で表されるホスファゼン化合物であることを特徴とする<5>に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
Figure 0004990417
[式(2)中、tは3〜25の整数であり、R5、及びR6は、同一又は異なっていてもよく、アリール基又はアルキルアリール基を示す。]
Figure 0004990417
[式(3)中、uは3〜10,000の整数であり、R 9 は、−N=P(OR73基、−N=P(OR83基、−N=P(O)OR7基、−N=P(O)OR8基から選ばれる少なくとも1種を示し、R10は、−P(OR74基、−P(OR84基、−P(O)(OR72基、−P(O)(OR82基から選ばれる少なくとも1種を示す。R7及びR8は、同一又は異なっていてもよく、アリール基又はアルキルアリール基を示す。]
<8>前記難燃剤として、有機スルホン酸金属塩(B−2)をポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、0.001〜1質量部含むことを特徴とする、<1>乃至<4>の何れかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
<9>有機スルホン酸金属塩(B−2)が、含フッ素脂肪族スルホン酸アルカリ金属塩であることを特徴とする<8>に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
<10>有機スルホン酸金属塩(B−2)が、パーフルオロアルカンスルホン酸アルカリ金属塩であることを特徴とする<8>または<9>に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
<11>グラフト共重合体(D)の平均粒径が100〜180nmであることを特徴とする<1>乃至<10>の何れかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
<12>グラフト共重合体(D)がジエン系ゴムに少なくともメチルメタアクリレートをグラフト重合させてなるグラフト共重合体である、<1>乃至<11>の何れかに記載のポリカーボネート樹脂組成物。
<13><1>乃至<12>の何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体。
<14>成形体が、バッテリーパック筐体であることを特徴とする<13>に記載の成形体。
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
[1.概要]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、少なくとも、ポリカーボネート樹脂と難燃剤とフルオロポリマーからなる樹脂組成物に特定の硫黄含有量と、特定の平均粒径のグラフト共重合体を配合してなる。また、本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、必要に応じて、その他の成分を含有していてもよい。
ポリカーボネート樹脂と難燃剤とフルオロポリマーからなる樹脂組成物に特定の硫黄含有量と、特定の平均粒径のグラフト共重合体を含有させることにより、難燃性、耐衝撃性、色相および耐変色性を著しく向上させることができる。
特に、ポリカーボネート樹脂とリン系難燃剤とフルオロポリマーを含む樹脂組成物に特定の硫黄含有量と、特定の平均粒径のグラフト共重合体を含有させることにより、上記に加えて、高温成形時における耐衝撃性を著しく向上させることができる。
また、ポリカーボネート樹脂と有機スルホン酸金属塩とフルオロポリマーを含む樹脂組成物に特定の硫黄含有量と、特定の平均粒径のグラフト共重合体を配合することにより、上記に加えて、連続生産性をも著しく向上させることができる。
[2.ポリカーボネート樹脂(A)]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物に用いるポリカーボネート樹脂の種類に制限は無い。また、ポリカーボネート樹脂は、1種類を用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び任意の比率で併用してもよい。
なお、本発明におけるポリカーボネート樹脂は、下記式(4)で表される、炭酸結合を有する基本構造の重合体である。
Figure 0004990417
式(4)中、X2は一般には炭化水素であるが、種々の特性付与のためヘテロ原子、ヘテロ結合の導入されたX2を用いてもよい。
また、ポリカーボネート樹脂は、炭酸結合に直接結合する炭素がそれぞれ芳香族炭素である芳香族ポリカーボネート樹脂、及び脂肪族炭素である脂肪族ポリカーボネート樹脂に分類できるが、いずれを用いることもできる。なかでも、耐熱性、機械的物性、電気的特性等の観点から、芳香族ポリカーボネート樹脂が好ましい。
ポリカーボネート樹脂の具体的な種類に制限は無いが、例えば、ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体とを反応させてなるポリカーボネート重合体が挙げられる。この際、ジヒドロキシ化合物及びカーボネート前駆体に加えて、ポリヒドロキシ化合物等を反応させるようにしても良い。また、二酸化炭素をカーボネート前駆体として、環状エーテルと反応させる方法も用いても良い。またポリカーボネート重合体は、直鎖状でもよく、分岐鎖状でもよい。さらに、ポリカーボネート重合体は1種の繰り返し単位からなる単重合体であってもよく、2種以上の繰り返し単位を有する共重合体であってもよい。このとき共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体等、種々の共重合形態を選択することができる。なお、通常、このようなポリカーボネート重合体は、熱可塑性の樹脂となる。
芳香族ポリカーボネート樹脂の原料となるモノマーのうち、芳香族ジヒドロキシ化合物の例を挙げると、
1,2−ジヒドロキシベンゼン、1,3−ジヒドロキシベンゼン(即ち、レゾルシノール)、1,4−ジヒドロキシベンゼン等のジヒドロキシベンゼン類;
2,5−ジヒドロキシビフェニル、2,2’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジヒドロキシビフェニル等のジヒドロキシビフェニル類;
2,2’−ジヒドロキシ−1,1’−ビナフチル、1,2−ジヒドロキシナフタレン、1,3−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシナフタレン類;
2,2’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,3’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルエーテル、1,4−ビス(3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン等のジヒドロキシジアリールエーテル類;
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(即ち、ビスフェノールA)、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
2,2−ビス(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
1,1−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、
2,2−ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
α,α'−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、
1,3−ビス[2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキシルメタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)(4−プロペニルフェニル)メタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、
ビス(4−ヒドロキシフェニル)ナフチルメタン、
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−ナフチルエタン、
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、
4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ノナン、
10−ビス(4−ヒドロキシフェニル)デカン、
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ドデカン、
等のビス(ヒドロキシアリール)アルカン類;
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、
4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−ジメチルシクロヘキサン、
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,4−ジメチルシクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,5−ジメチルシクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−プロピル−5−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−tert−ブチル−シクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−tert−ブチル−シクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−フェニルシクロヘキサン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、
等のビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類;
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン等のカルド構造含有ビスフェノール類;
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−3,3’−ジメチルジフェニルスルフィド等のジヒドロキシジアリールスルフィド類;
4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホキシド等のジヒドロキシジアリールスルホキシド類;
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−3,3’−ジメチルジフェニルスルホン等のジヒドロキシジアリールスルホン類;等が挙げられる。
これらの中でもビス(ヒドロキシアリール)アルカン類が好ましく、中でもビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン類が好ましく、特に耐衝撃性、耐熱性の点から2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(即ち、ビスフェノールA)が好ましい。
なお、芳香族ジヒドロキシ化合物は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
また、脂肪族ポリカーボネート樹脂の原料となるモノマーの例を挙げると、エタン−1,2−ジオール、プロパン−1,2−ジオール、プロパン−1,3−ジオール、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、ペンタン−1,5−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、デカン−1,10−ジオール等のアルカンジオール類;
シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)シクロヘキサノール、2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタン−1,3−ジオール等のシクロアルカンジオール類;
2,2’−オキシジエタノール(即ち、エチレングリコール)、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、スピログリコール等のグリコール類;
1,2−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジエタノール、1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、2,3−ビス(ヒドロキシメチル)ナフタレン、1,6−ビス(ヒドロキシエトキシ)ナフタレン、4,4’−ビフェニルジメタノール、4,4’−ビフェニルジエタノール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ビフェニル、ビスフェノールAビス(2−ヒドロキシエチル)エーテル、ビスフェノールSビス(2−ヒドロキシエチル)エーテル等のアラルキルジオール類;
1,2−エポキシエタン(即ち、エチレンオキシド)、1,2−エポキシプロパン(即ち、プロピレンオキシド)、1,2−エポキシシクロペンタン、1,2−エポキシシクロヘキサン、1,4−エポキシシクロヘキサン、1−メチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、2,3−エポキシノルボルナン、1,3−エポキシプロパン等の環状エーテル類;
芳香族ポリカーボネート樹脂の原料となるモノマーのうち、カーボネート前駆体の例を挙げると、カルボニルハライド、カーボネートエステル等が使用される。なお、カーボネート前駆体は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
カルボニルハライドとしては、具体的には例えば、ホスゲン;ジヒドロキシ化合物のビスクロロホルメート体、ジヒドロキシ化合物のモノクロロホルメート体等のハロホルメート等が挙げられる。
カーボネートエステルとしては、具体的には例えば、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート等のジアリールカーボネート類;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート類;ジヒドロキシ化合物のビスカーボネート体、ジヒドロキシ化合物のモノカーボネート体、環状カーボネート等のジヒドロキシ化合物のカーボネート体等が挙げられる。
・ポリカーボネート樹脂の製造方法
ポリカーボネート樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、任意の方法を採用できる。その例を挙げると、界面重合法、溶融エステル交換法、ピリジン法、環状カーボネート化合物の開環重合法、プレポリマーの固相エステル交換法などを挙げることができる。以下、これらの方法のうち特に好適なものについて具体的に説明する。
・・界面重合法
まず、ポリカーボネート樹脂を界面重合法で製造する場合について説明する。界面重合法では、反応に不活性な有機溶媒及びアルカリ水溶液の存在下で、通常pHを9以上に保ち、ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体(好ましくは、ホスゲン)とを反応させた後、重合触媒の存在下で界面重合を行うことによってポリカーボネート樹脂を得る。なお、反応系には、必要に応じて分子量調整剤(末端停止剤)を存在させるようにしてもよく、ジヒドロキシ化合物の酸化防止のために酸化防止剤を存在させるようにしてもよい。
ジヒドロキシ化合物及びカーボネート前駆体は、前述のとおりである。なお、カーボネート前駆体の中でもホスゲンを用いることが好ましく、ホスゲンを用いた場合の方法は特にホスゲン法と呼ばれる。
反応に不活性な有機溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の塩素化炭化水素等;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;などが挙げられる。なお、有機溶媒は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
アルカリ水溶液に含有されるアルカリ化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物が挙げられるが、中でも水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが好ましい。なお、アルカリ化合物は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
アルカリ水溶液中のアルカリ化合物の濃度に制限は無いが、通常、反応のアルカリ水溶液中のpHを10〜12にコントロールするために、5〜10質量%で使用される。また、例えばホスゲンを吹き込むに際しては、水相のpHが10〜12、好ましくは10〜11になる様にコントロールするために、ビスフェノール化合物とアルカリ化合物とのモル比を、通常1:1.9以上、中でも1:2.0以上、また、通常1:3.2以下、中でも1:2.5以下とすることが好ましい。
重合触媒としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリヘキシルアミン等の脂肪族三級アミン;N,N’−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N’−ジエチルシクロヘキシルアミン等の脂環式三級アミン;N,N’−ジメチルアニリン、N,N’−ジエチルアニリン等の芳香族三級アミン;トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等;ピリジン;グアニン;グアニジンの塩;等が挙げられる。なお、重合触媒は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
分子量調節剤としては、例えば、一価のフェノール性水酸基を有する芳香族フェノール;メタノール、ブタノールなどの脂肪族アルコール;メルカプタン;フタル酸イミド等が挙げられるが、中でも芳香族フェノールが好ましい。このような芳香族フェノールとしては、具体的に、m−メチルフェノール、p−メチルフェノール、m−プロピルフェノール、p−プロピルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−長鎖アルキル置換フェノール等のアルキル基置換フェノール;イソプロパニルフェノール等のビニル基含有フェノール;エポキシ基含有フェノール;0−オキシン安息香酸、2−メチル−6−ヒドロキシフェニル酢酸等のカルボキシル基含有フェノール;等が挙げられる。なお、分子量調整剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
分子量調節剤の使用量は、ジヒドロキシ化合物100モルに対して、通常0.5モル以上、好ましくは1モル以上であり、また、通常50モル以下、好ましくは30モル以下である。分子量調整剤の使用量をこの範囲とすることで、ポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性及び耐加水分解性を向上させることができる。
反応の際に、反応基質、反応媒、触媒、添加剤等を混合する順番は、所望のポリカーボネート樹脂が得られる限り任意であり、適切な順番を任意に設定すればよい。例えば、カーボネート前駆体としてホスゲンを用いた場合には、分子量調節剤はジヒドロキシ化合物とホスゲンとの反応(ホスゲン化)の時から重合反応開始時までの間であれば任意の時期に混合できる。
なお、反応温度は通常0〜40℃であり、反応時間は通常は数分(例えば、10分)〜数時間(例えば、6時間)である。
・・溶融エステル交換法
次に、ポリカーボネート樹脂を溶融エステル交換法で製造する場合について説明する。溶融エステル交換法では、例えば、炭酸ジエステルとジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応を行う。
ジヒドロキシ化合物は、前述の通りである。
一方、炭酸ジエステルとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−tert−ブチルカーボネート等の炭酸ジアルキル化合物;ジフェニルカーボネート;ジトリルカーボネート等の置換ジフェニルカーボネートなどが挙げられる。中でも、ジフェニルカーボネート及び置換ジフェニルカーボネートが好ましく、特にジフェニルカーボネートがより好ましい。なお、炭酸ジエステルは1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの比率は所望のポリカーボネート樹脂が得られる限り任意であるが、ジヒドロキシ化合物1モルに対して、炭酸ジエステルを等モル量以上用いることが好ましく、中でも1.01モル以上用いることがより好ましい。なお、上限は通常1.30モル以下である。このような範囲にすることで、末端水酸基量を好適な範囲に調整できる。
ポリカーボネート樹脂では、その末端水酸基量が熱安定性、加水分解安定性、色調等に大きな影響を及ぼす傾向がある。このため、公知の任意の方法によって末端水酸基量を必要に応じて調整してもよい。エステル交換反応においては、通常、炭酸ジエステルと芳香族ジヒドロキシ化合物との混合比率;エステル交換反応時の減圧度などを調整することにより、末端水酸基量を調整したポリカーボネート樹脂を得ることができる。なお、この操作により、通常は得られるポリカーボネート樹脂の分子量を調整することもできる。
炭酸ジエステルとジヒドロキシ化合物との混合比率を調整して末端水酸基量を調整する場合、その混合比率は前記の通りである。
また、より積極的な調整方法としては、反応時に別途、末端停止剤を混合する方法が挙げられる。この際の末端停止剤としては、例えば、一価フェノール類、一価カルボン酸類、炭酸ジエステル類などが挙げられる。なお、末端停止剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
溶融エステル交換法によりポリカーボネート樹脂を製造する際には、通常、エステル交換触媒が使用される。エステル交換触媒は任意のものを使用できる。なかでも、例えばアルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物を用いることが好ましい。また補助的に、例えば塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、アミン系化合物などの塩基性化合物を併用してもよい。なお、エステル交換触媒は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
溶融エステル交換法において、反応温度は通常100〜320℃である。また、反応時の圧力は通常2mmHg以下の減圧条件である。具体的操作としては、前記の条件で、芳香族ヒドロキシ化合物等の副生成物を除去しながら、溶融重縮合反応を行えばよい。
溶融重縮合反応は、バッチ式、連続式の何れの方法でも行うことができる。バッチ式で行う場合、反応基質、反応媒、触媒、添加剤等を混合する順番は、所望の芳香族ポリカーボネート樹脂が得られる限り任意であり、適切な順番を任意に設定すればよい。ただし中でも、ポリカーボネート樹脂及びポリカーボネート樹脂組成物の安定性等を考慮すると、溶融重縮合反応は連続式で行うことが好ましい。
溶融エステル交換法においては、必要に応じて、触媒失活剤を用いても良い。触媒失活剤としてはエステル交換触媒を中和する化合物を任意に用いることができる。その例を挙げると、イオウ含有酸性化合物及びその誘導体などが挙げられる。なお、触媒失活剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
触媒失活剤の使用量は、前記のエステル交換触媒が含有するアルカリ金属又はアルカリ土類金属に対して、通常0.5当量以上、好ましくは1当量以上であり、また、通常10当量以下、好ましくは5当量以下である。更には、芳香族ポリカーボネート樹脂に対して、通常1ppm以上であり、また、通常100ppm以下、好ましくは20ppm以下である。
・ポリカーボネート樹脂に関するその他の事項
ポリカーボネート樹脂の分子量は任意であり、適宜選択して決定すればよいが、溶液粘度から換算した粘度平均分子量[Mv]は、通常10000以上、好ましくは16000以上、より好ましくは17000以上であり、また、通常40000以下、好ましくは30000以下、より好ましくは24000以下である。粘度平均分子量を前記範囲の下限値以上とすることにより本発明のポリカーボネート樹脂組成物の機械的強度をより向上させることができ、機械的強度の要求の高い用途に用いる場合により好ましいものとなる。一方、粘度平均分子量を前記範囲の上限値以下とすることにより本発明のポリカーボネート樹脂組成物の流動性低下を抑制して改善でき、成形加工性を高めて成形加工を容易に行えるようになる。なお、粘度平均分子量の異なる2種類以上のポリカーボネート樹脂を混合して用いてもよく、この場合には、粘度平均分子量が上記の好適な範囲外であるポリカーボネート樹脂を混合してもよい。
なお、粘度平均分子量[Mv]とは、溶媒としてメチレンクロライドを使用し、ウベローデ粘度計を用いて温度20℃での極限粘度[η](単位dl/g)を求め、Schnellの粘度式、すなわち、η=1.23×10-4Mv0.83、から算出される値を意味する。また極限粘度[η]とは、各溶液濃度[C](g/dl)での比粘度[ηsp]を測定し、下記式により算出した値である。
Figure 0004990417
ポリカーボネート樹脂の末端水酸基濃度は任意であり、適宜選択して決定すればよいが、通常1000ppm以下、好ましくは800ppm以下、より好ましくは600ppm以下である。これにより本発明のポリカーボネート樹脂組成物の滞留熱安定性及び色調をより向上させることができる。また、その下限は、特に溶融エステル交換法で製造されたポリカーボネート樹脂では、通常10ppm以上、好ましくは30ppm以上、より好ましくは40ppm以上である。これにより、分子量の低下を抑制し、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の機械的特性をより向上させることができる。
なお、末端水酸基濃度の単位は、ポリカーボネート樹脂の重量に対する、末端水酸基の重量をppmで表示したものである。その測定方法は、四塩化チタン/酢酸法による比色定量(Macromol.Chem.88 215(1965)に記載の方法)である。
ポリカーボネート樹脂は、ポリカーボネート樹脂単独(ポリカーボネート樹脂単独とは、ポリカーボネート樹脂の1種のみを含む態様に限定されず、例えば、モノマー組成や分子量が互いに異なる複数種のポリカーボネート樹脂を含む態様を含む意味で用いる。)で用いてもよく、ポリカーボネート樹脂と他の熱可塑性樹脂とのアロイ(混合物)とを組み合わせて用いてもよい。さらに、例えば、難燃性や耐衝撃性をさらに高める目的で、ポリカーボネート樹脂を、シロキサン構造を有するオリゴマーまたはポリマーとの共重合体;熱酸化安定性や難燃性をさらに向上させる目的でリン原子を有するモノマー、オリゴマーまたはポリマーとの共重合体;熱酸化安定性を向上させる目的で、ジヒドロキシアントラキノン構造を有するモノマー、オリゴマーまたはポリマーとの共重合体;光学的性質を改良するためにポリスチレン等のオレフィン系構造を有するオリゴマーまたはポリマーとの共重合体;耐薬品性を向上させる目的でポリエステル樹脂オリゴマーまたはポリマーとの共重合体;等の、ポリカーボネート樹脂を主体とする共重合体として構成してもよい。
また、成形品の外観の向上や流動性の向上を図るため、ポリカーボネート樹脂は、ポリカーボネートオリゴマーを含有していてもよい。このポリカーボネートオリゴマーの粘度平均分子量[Mv]は、通常1500以上、好ましくは2000以上であり、また、通常9500以下、好ましくは9000以下である。さらに、含有されるポリカーボネートリゴマーは、ポリカーボネート樹脂(ポリカーボネートオリゴマーを含む)の30質量%以下とすることが好ましい。
さらにポリカーボネート樹脂は、バージン原料だけでなく、使用済みの製品から再生されたポリカーボネート樹脂(いわゆるマテリアルリサイクルされたポリカーボネート樹脂)であってもよい。前記の使用済みの製品としては、例えば、光学ディスク等の光記録媒体;導光板;自動車窓ガラス、自動車ヘッドランプレンズ、風防等の車両透明部材;水ボトル等の容器;メガネレンズ;防音壁、ガラス窓、波板等の建築部材などが挙げられる。また、製品の不適合品、スプルー、ランナー等から得られた粉砕品またはそれらを溶融して得たペレット等も使用可能である。
ただし、再生されたポリカーボネート樹脂は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物に含まれるポリカーボネート樹脂のうち、80質量%以下であることが好ましく、中でも50質量%以下であることがより好ましい。再生されたポリカーボネート樹脂は、熱劣化や経年劣化等の劣化を受けている可能性が高いため、このようなポリカーボネート樹脂を前記の範囲よりも多く用いた場合、色相や機械的物性を低下させる可能性があるためである。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂(A)を主成分とするものであり、ポリカーボネート樹脂組成物中、ポリカーボネート樹脂(A)が75質量%以上であることが好ましい。
[3.難燃剤(B)]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、難燃剤(B)を、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、0.001〜30質量部含有する。このように難燃剤を含有することで、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の難燃性を向上させることができる。
難燃剤の配合量は、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、0.01〜20質量部がより好ましい。
難燃剤の種類は特に定めるものではなく、リン系難燃剤、有機スルホン酸金属塩、ケイ素系難燃剤、ホウ素系難燃剤、チッ素系難燃剤、ケイ酸塩系難燃剤等を用いることができ、リン系難燃剤および有機スルホン酸金属塩が好ましい。(B)難燃剤として、リン系難燃剤(B−1)を用いた場合、前記に加え、防火性、および高温成形時における耐衝撃性も向上させることができるほか、流動性に優れるポリカーボネート樹脂組成物が得られる。一方、(B)難燃剤として、有機スルホン酸金属塩(B−2)を用いた場合、さらに連続生産性も上させることができるほか、耐熱性や低金型汚染性にも優れるポリカーボネート樹脂組成物が得られる。本発明では、ハロゲン系難燃剤を実質的に含まない構成とすることができる点で、環境面から好ましい。ここで、実質的に含まないとは、例えば、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の全量の0.0001質量%以下であることをいう。
[3−1.リン系難燃剤(B−1)]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、リン系難燃剤(B)を、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対して、3〜30質量部含有する。このようにリン系難燃剤を含有することで、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の難燃性を向上させることができる。
本発明におけるリン系難燃剤としては、分子中にリンを含む化合物であり、低分子であっても、オリゴマーであっても、ポリマーであってもよいが、熱安定性の面から、例えば式(1)で表されるリン酸エステル化合物や式(2)および(3)で表されるホスファゼン化合物が特に好ましい。
Figure 0004990417
[式(1)中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ、炭素数1〜6のアルキル基、またはアルキル基で置換されていてもよい炭素数6〜20のアリール基を示し、p、q、rおよびsは、それぞれ0または1であり、kは1から5の整数であり、X1はアリーレン基を示す]
Figure 0004990417
[式(2)中、tは3〜25の整数であり、R5、及びR6は、同一又は異なっていてもよく、アリール基又はアルキルアリール基を示す。]
Figure 0004990417
[式(3)中、uは3〜10,000の整数であり、R 9 は、−N=P(OR73基、−N=P(OR83基、−N=P(O)OR7基、−N=P(O)OR8基から選ばれる少なくとも1種を示し、R10は、−P(OR74基、−P(OR84基、−P(O)(OR72基、−P(O)(OR82基から選ばれる少なくとも1種を示す。R7及びR8は、同一又は異なっていてもよく、アリール基又はアルキルアリール基を示す。]
上記式(1)で表されるリン酸エステル化合物は、異なるk数を有する化合物の混合物であってもよく、かかるkが異なる縮合リン酸エステルの混合物の場合は、kはそれらの混合物の平均値となる。kは、通常0〜5の整数であり、異なるk数を有する化合物の混合物の場合は、平均のk数は好ましくは0.5〜2、より好ましくは0.6〜1.5、さらに好ましくは0.8〜1.2、特に好ましくは0.95〜1.15の範囲である。
また、X1は、二価のアリーレン基を示し、例えばレゾルシノール、ハイドロキノン、ビスフェノールA、2,2’−ジヒドロキシビフェニル、2,3’−ジヒドロキシビフェニル、2,4’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’−ジヒドロキシビフェニル、3,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、1,2−ジヒドロキシナフタレン、1,3−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、1,8−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシ化合物から誘導される二価の基である。これらのうち、特に、レゾルシノール、ビスフェノールA、3,3’−ジヒドロキシビフェニルから誘導される二価の基が好ましい。
また、式(1)におけるp、q、rおよびsは、それぞれ0または1を表し、なかでも1であることが好ましい。
また、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ、炭素数1〜6のアルキル基またはアルキル基で置換されていてもよい炭素数6〜20のアリール基を示す。このようなアリール基としては、フェニル基、クレジル基、キシリル基、イソプロピルフェニル基、ブチルフェニル基、tert−ブチルフェニル基、ジ−tert−ブチルフェニル基、p−クミルフェニル基等が挙げられるが、フェニル基、クレジル基、キシリル基がより好ましい。
式(1)で表されるリン酸エステル化合物の具体例としては、
トリフェニルホスフェート(TPP)、トリクレジルホスフェート(TCP)、トリキシレニルホスフェート(TXP)、クレジルジフェニルホスフェート(CDP)、2−エチルヘキシルジフェニルホスフェート(EHDP)、tert−ブチルフェニルジフェニルホスフェート、ビス−(tert−ブチルフェニル)フェニルホスフェート、トリス−(tert−ブチルフェニル)ホスフェート、イソプロピルフェニルジフェニルホスフェート、ビス−(イソプロピルフェニル)ジフェニルホスフェート、トリス−(イソプロピルフェニル)ホスフェート等の芳香族リン酸エステル類;
レゾルシノールビス−ジフェニルホスフェート(RDP)、レゾルシノールビス−ジキシレニルホスフェート(RDX)、ビスフェノールAビス−ジフェニルホスフェート(BDP)、ビフェニルビス−ジフェニルホスフェート等の縮合リン酸エステル類;
等が挙げられる。
式(1)で表されるリン酸エステル化合物の酸価は、0.2mgKOH/g以下が好ましく、より好ましくは0.15mgKOH/g以下であり、さらに好ましくは0.1mgKOH以下であり、特に好ましくは0.05mgKOH/g以下である。かかる酸化の下限は実質的に0とすることも可能である。一方、ハーフエステルの含有量は1.1質量部以下がより好ましく、0.9質量部以下がさらに好ましい。酸価が0.2mgKOH/gを超える場合やハーフエステル含有量が1.1質量部を超える場合は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性や耐加水分解性の低下を招く。
本発明に用いるリン酸エステル化合物としては、上述のものの他に、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド、10−(2,3−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド、10−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド、リン酸エステル部位を含有するポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂も当然含まれる。
式(2)及び(3)で表されるホスファゼン化合物としては、例えば、フェノキシホスファゼン、(ポリ)トリルオキシホスファゼン(例えば、o−トリルオキシホスファゼン、m−トリルオキシホスファゼン、p−トリルオキシホスファゼン、o,m−トリルオキシホスファゼン、o,p−トリルオキシホスファゼン、m,p−トリルオキシホスファゼン、o,m,p−トリルオキシホスファゼン等)、(ポリ)キシリルオキシホスファゼン等の環状及び/又は鎖状C1-6アルキルC6-20アリールオキシホスファゼンや、(ポリ)フェノキシトリルオキシホスファゼン(例えば、フェノキシo−トリルオキシホスファゼン、フェノキシm−トリルオキシホスファゼン、フェノキシp−トリルオキシホスファゼン、フェノキシo,m−トリルオキシホスファゼン、フェノキシo,p−トリルオキシホスファゼン、フェノキシm,p−トリルオキシホスファゼン、フェノキシo,m,p−トリルオキシホスファゼン等)、(ポリ)フェノキシキシリルオキシホスファゼン、(ポリ)フェノキシトリルオキシキシリルオキシホスファゼン等の環状及び/又は鎖状C6-20アリールC1-10アルキルC6-20アリールオキシホスファゼン等が例示でき、好ましくは環状及び/又は鎖状フェノキシホスファゼン、環状及び/又は鎖状C1-3アルキルC6-20アリールオキシホスファゼン、C6-20アリールオキシC1-3アルキルC6-20アリールオキシホスファゼン(例えば、環状及び/又は鎖状トリルオキシホスファゼン、環状及び/又は鎖状フェノキシトリルフェノキシホスファゼン等)である。
式(2)で表される環状ホスファゼン化合物としては、R5及びR6は、同一又は異なっていてもよく、アリール基又はアルキルアリール基を示す。このようなアリール基又はアルキルアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、メチルフェニル基、ベンジル基等が挙げられるが、なかでもR5及びR6がフェニル基である環状フェノキシホスファゼンが特に好ましい。このような環状フェノキシホスファゼン化合物としては、例えば、塩化アンモニウムと五塩化リンとを120〜130℃の温度で反応させて得られる環状及び直鎖状のクロロホスファゼン混合物から、ヘキサクロロシクロトリホスファゼン、オクタクロロシクロテトラホスファゼン、デカクロロシクロペンタホスファゼン等の環状のクロルホスファゼンを取り出した後にフェノキシ基で置換して得られる、フェノキシシクロトリホスファゼン、オクタフェノキシシクロテトラホスファゼン、デカフェノキシシクロペンタホスファゼン等の化合物が挙げられる。
また、式(2)中、tは3〜25の整数を表すが、なかでもtが3〜8の整数である化合物が好ましく、tの異なる化合物の混合物であってもよい。なかでも、t=3のものが50質量%以上、t=4のものが10〜40質量%、t=5以上のものが合わせて30質量%以下である化合物の混合物が好ましい。
式(3)中、R7及びR8は、同一又は異なっていてもよく、アリール基又はアルキルアリール基を示す。このようなアリール基又はアルキルアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、メチルフェニル基、ベンジル基等が挙げられるが、R7及びR8がフェニル基である鎖状フェノキシホスファゼンが特に好ましい。このような鎖状フェノキシホスファゼン化合物は、例えば、上記の方法で得られるヘキサクロロシクロトリホスファゼンを220〜250℃の温度で開還重合し、得られた重合度3〜10,000の直鎖状ジクロロホスファゼンをフェノキシ基で置換することにより得られる化合物が挙げられる。
また、R9は、−N=P(OR73基、−N=P(OR83基、−N=P(O)OR7基、−N=P(O)OR8基から選ばれる少なくとも1種を示し、R10は、−P(OR74基、−P(OR84基、−P(O)(OR72基、−P(O)(OR82基から選ばれる少なくとも1種を示す。
また、式(3)中、uは3〜10,000の整数を示し、好ましくは3〜1000、より好ましくは3〜100、さらに好ましくは3〜25である。
また、本発明に用いるホスファゼン化合物は、その一部が架橋された架橋ホスファゼン化合物であってもよい。このような架橋構造を有することで耐熱性が向上する傾向にある。このような架橋ホスファゼン化合物としては、例えば、4,4’−スルホニルジフェニレン(ビスフェノールS残基)の架橋構造を有する化合物、2,2−(4,4’−ジフェニレン)イソプロピリデン基の架橋構造を有する化合物、4,4’−オキシジフェニレン基の架橋構造を有する化合物、4,4’−チオジフェニレン基の架橋構造を有する化合物等の、4,4’−ジフェニレン基の架橋構造を有する化合物等が挙げられる。
Figure 0004990417
[式(4)中、X3は−C(CH32−、−SO2−、−S−、又は−O−であり、vは0又は1である。]
また、架橋ホスファゼン化合物としては、式(2)においてR5及びR6がフェニル基である環状フェノキシホスファゼン化合物が上記式(4)で表される架橋基によって架橋されてなる架橋フェノキシホスファゼン化合物又は、上記式(3)においてR7及びR8がフェニル基である鎖状フェノキシホスファゼン化合物が上記式(4)で表される架橋基によって架橋されてなる架橋フェノキシホスファゼン化合物が難燃性の点から好ましく、環状フェノキシホスファゼン化合物が上記式(4)で表される架橋基によって架橋されてなる架橋フェノキシホスファゼン化合物がより好ましい。
また、架橋フェノキシホスファゼン化合物中のフェニレン基の含有量は、式(2)で表される環状ホスファゼン化合物及び/又は式(3)で表される鎖状フェノキシホスファゼン化合物中の全フェニル基及びフェニレン基数を基準として、通常50〜99.9%、好ましくは70〜90%である。また、該架橋フェノキシホスファゼン化合物は、その分子内にフリーの水酸基を有しない化合物であることが特に好ましい。
本発明においては、ホスファゼン化合物は、上記式(2)で表される環状フェノキシホスファゼン化合物、及び、上記式(3)で表される鎖状フェノキシホスファゼン化合物が架橋基によって架橋されてなる架橋フェノキシホスファゼン化合物よる成る群から選択される少なくとも1種であることが、難燃性及び機械的特性の点から好ましい。
リン系難燃剤(B−1)の含有量は、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、3質量部以上、好ましくは5質量部以上、さらに好ましくは8質量部以上であり、30質量部以下、好ましくは25量部以下、さらに好ましくは20質量部以下である。リン系難燃剤の配合量が3質量部を下回る場合は、難燃性が不十分であり、30質量部を超えると著しい耐熱性の低下や、機械物性の低下を引き起こす。
[3−2.有機スルホン酸金属塩(B−2)]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は有機スルホン酸金属塩を含有する。このように有機スルホン酸金属塩を含有することで、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の難燃性を向上させることができる。
有機スルホン酸金属塩が有する金属の種類としては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)等のアルカリ金属;マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等のアルカリ土類金属;並びに、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、モリブテン(Mo)等が挙げられるが、なかでもアルカリ金属又はアルカリ土類金属であることが好ましい。本発明のポリカーボネート樹脂組成物の燃焼時の炭化層形成を促進し、難燃性をより高めることができると共に、ポリカーボネート樹脂が有する耐衝撃性等の機械的物性、耐熱性、電気的特性などの性質を良好に維持できるからである。したがって、有機スルホン酸金属塩としては、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属塩化合物がより好ましく、なかでもアルカリ金属塩がさらに好ましく、ナトリウム、カリウム、セシウムが特に好ましい。
このような有機スルホン酸金属塩の例を挙げると、有機スルホン酸リチウム(Li)塩、有機スルホン酸ナトリウム(Na)塩、有機スルホン酸カリウム(K)塩、有機スルホン酸ルビジウム(Rb)塩、有機スルホン酸セシウム(Cs)塩、有機スルホン酸マグネシウム(Mg)塩、有機スルホン酸カルシウム(Ca)塩、有機スルホン酸ストロンチウム(Sr)塩、有機スルホン酸バリウム(Ba)塩、等が挙げられる。この中でも特に、有機スルホン酸ナトリウム(Na)塩、有機スルホン酸カリウム(K)塩化合物、有機スルホン酸セシウム(Cs)塩化合物等の有機スルホン酸アルカリ金属塩が好ましい。
有機スルホン酸金属塩のうち、好ましいものの例としては、含フッ素脂肪族スルホン酸の金属塩、含フッ素脂肪族スルホン酸イミドの金属塩、芳香族スルホン酸の金属塩、芳香族スルホンアミドの金属塩が挙げられる。その中でも好ましいものの具体例を挙げると、パーフルオロブタンスルホン酸カリウム、パーフルオロブタンスルホン酸リチウム、パーフルオロブタンスルホン酸ナトリウム、パーフルオロブタンスルホン酸セシウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸カリウム、パーフルオロエタンスルホン酸カリウム、パーフルオロプロパンスルホン酸カリウム等の、分子中に少なくとも1つのC−F結合を有する含フッ素脂肪族スルホン酸のアルカリ金属塩;
パーフルオロブタンスルホン酸マグネシウム、パーフルオロブタンスルホン酸カルシウム、パーフルオロブタンスルホン酸バリウム、トリフルオロメタンスルホン酸マグネシウム、トリフルオロメタンスルホン酸カルシウム、トリフルオロメタンスルホン酸バリウム等の、分子中に少なくとも1つのC−F結合を有する含フッ素脂肪族スルホン酸のアルカリ土類金属塩;
パーフルオロメタンジスルホン酸ジナトリウム、パーフルオロメタンジスルホン酸ジカリウム、パーフルオロエタンジスルホン酸ナトリウム、パーフルオロエタンジスルホン酸ジカリウム、パーフルオロプロパンジスルホン酸ジカリウム、パーフルオロイソプロパンジスルホン酸ジカリウム、パーフルオロブタンジスルホン酸ジナトリウム、パーフルオロブタンジスルホン酸ジカリウム、パーフルオロオクタンジスルホン酸ジカリウム等の、分子中に少なくとも1つのC−F結合を有する含フッ素脂肪族ジスルホン酸のアルカリ金属塩;等の、含フッ素脂肪族スルホン酸の金属塩、
ビス(パーフルオロプロパンスルホニル)イミドリチウム、ビス(パーフルオロプロパンスルホニル)イミドナトリウム、ビス(パーフルオロプロパンスルホニル)イミドカリウム、ビス(パーフルオロブタンスルホニル)イミドリチウム、ビス(パーフルオロブタンスルホニル)イミドナトリウム、ビス(パーフルオロブタンスルホニル)イミドカリウム、トリフルオロメタン(ペンタフルオロエタン)スルホニルイミドカリウム、トリフルオロメタン(ノナフルオロブタン)スルホニルイミドナトリウム、トリフルオロメタン(ノナフルオロブタン)スルホニルイミドカリウム、トリフルオロメタン等の、分子中に少なくとも1つのC−F結合を有する含フッ素脂肪族ジスルホン酸イミドのアルカリ金属塩;
シクロ−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニル)イミドリチウム、シクロ−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニル)イミドナトリウム、シクロ−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニル)イミドカリウム等の、分子中に少なくとも1つのC−F結合を有する環状含フッ素脂肪族スルホンイミドのアルカリ金属塩;等の、含フッ素脂肪族スルホン酸イミドの金属塩、
ジフェニルスルホン−3,3’−ジスルホン酸ジカリウム、ジフェニルスルホン−3−スルホン酸カリウム、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、(ポリ)スチレンスルホン酸ナトリウム、パラトルエンスルホン酸ナトリウム、(分岐)ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、トリクロロベンゼンスルホン酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸カリウム、スチレンスルホン酸カリウム、(ポリ)スチレンスルホン酸カリウム、パラトルエンスルホン酸カリウム、(分岐)ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム、トリクロロベンゼンスルホン酸カリウム、ベンゼンスルホン酸セシウム、(ポリ)スチレンスルホン酸セシウム、パラトルエンスルホン酸セシウム、(分岐)ドデシルベンゼンスルホン酸セシウム、トリクロロベンゼンスルホン酸セシウム等の、分子中に少なくとも1種の芳香族基を有する芳香族スルホン酸のアルカリ金属塩;
パラトルエンスルホン酸マグネシウム、パラトルエンスルホン酸カルシウム、パラトルエンスルホン酸ストロンチウム、パラトルエンスルホン酸バリウム、(分岐)ドデシルベンゼンスルホン酸マグネシウム、(分岐)ドデシルベンゼンスルホン酸カルシウム等の、分子中に少なくとも1種の芳香族基を有する芳香族スルホン酸のアルカリ土類金属塩;等の、芳香族スルホン酸金属塩等、
サッカリンのナトリウム塩、N−(p−トリルスルホニル)−p−トルエンスルホイミドのカリウム塩、N−(N’−ベンジルアミノカルボニル)スルファニルイミドのカリウム塩、N−(フェニルカルボキシル)−スルファニルイミドのカリウム塩等の、分子中に少なくとも1種の芳香族基を有する芳香族スルホンアミドのアルカリ金属塩;等の、芳香族スルホンアミドの金属塩等が挙げられる。
上述した例示物の中でも、含フッ素脂肪族スルホン酸金属塩、芳香族スルホン酸金属塩がより好ましく、含フッ素脂肪族スルホン酸金属塩が、特に好ましい。
また、含フッ素脂肪族スルホン酸金属塩としては分子中に少なくとも1つのC−F結合を有する含フッ素脂肪族スルホン酸のアルカリ金属塩がより好ましく、パーフルオロアルカンスルホン酸のアルカリ金属塩が特に好ましく、具体的にはパーフルオロブタンスルホン酸カリウム等が好ましい。芳香族スルホン酸金属塩としては芳香族スルホン酸のアルカリ金属塩がより好ましく、ジフェニルスルホン−3,3’−ジスルホン酸ジカリウム、ジフェニルスルホン−3−スルホン酸カリウム等のジフェニルスルホン−スルホン酸のアルカリ金属塩;パラトルエンスルホン酸ナトリウム、及びパラトルエンスルホン酸カリウム、パラトルエンスルホン酸セシウム等のパラトルエンスルホン酸のアルカリ金属塩;が特に好ましく、パラトルエンスルホン酸のアルカリ金属塩がさらに好ましい。
なお、有機スルホン酸金属塩は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
本発明に用いる有機スルホン酸金属塩としては、上述の有機スルホン酸金属塩の他に、ポリマー型の有機スルホン酸金属塩を用いても良い。このようなポリマー型の有機スルホン酸金属塩としては、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル−スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート等の熱可塑性樹脂にスルホン酸アルカリ金属塩残基を有する金属塩等が挙げられる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物における有機スルホン酸金属塩の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.03質量部以上、特に好ましくは0.05質量部以上であり、1質量部以下、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.3質量部以下、特に好ましくは0.15質量部以下である。有機スルホン酸金属塩の含有量が少なすぎると得られるポリカーボネート樹脂組成物の難燃性が不十分となる可能性があり、逆に多すぎてもポリカーボネート樹脂の熱安定性の低下、並びに、成形品の外観不良及び機械的強度の低下が生ずる可能性がある。
[4.フルオロポリマー(C)]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、フルオロポリマー(D)をポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し0.001〜1質量部含有する。フルオロポリマーの種類に制限はなく、また、フルオロポリマーは、1種類を用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び任意の比率で併用してもよい。
フルオロポリマーとしては、例えば、フルオロオレフィン樹脂が挙げられる。フルオロオレフィン樹脂は、通常フルオロエチレン構造を含む重合体あるいは共重合体である。具体例としてはジフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂、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樹脂、テトラフルオロエチレン/パーフルアルキルビニルエーテル共重合樹脂等が挙げられる。なかでも好ましくはテトラフルオロエチレン樹脂等が挙げられる。このフルオロエチレン樹脂としては、フィブリル形成能を有するフルオロエチレン樹脂が挙げられる。
フィブリル形成能を有するフルオロエチレン樹脂としては、例えば、三井・デュポンフロロケミカル社製「テフロン(登録商標)6J」、「テフロン(登録商標)640J」、ダイキン化学工業社製「ポリフロンF201L」、「ポリフロンF103」、「ポリフロンFA500B」などが挙げられる。さらに、フルオロエチレン樹脂の水性分散液の市販品として、例えば、三井デュポンフロロケミカル社製「テフロン(登録商標)30J」、「テフロン(登録商標)31−JR」、ダイキン化学工業社製「フルオンD−1」等が挙げられる。さらに、ビニル系単量体を重合してなる多層構造を有するフルオロエチレン重合体も使用することができ、このようなフルオロエチレン重合体としては、ポリスチレン−フルオロエチレン複合体、ポリスチレン−アクリロニトリル−フルオロエチレン複合体、ポリメタクリル酸メチル−フルオロエチレン複合体、ポリメタクリル酸ブチル−フルオロエチレン複合体等が挙げられ、具体例としては三菱レイヨン社製「メタブレンA−3800」、GEスペシャリティケミカル社製「ブレンデックス449」等が挙げられる。なお、滴下防止剤は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
フルオロポリマーの含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.05質量部以上、特に好ましくは0.1質量部以上であり、また、通常1質量部以下、好ましくは0.75質量部以下、より好ましくは0.5質量部以下である。フルオロポリマーの含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、フルオロポリマーによる難燃性改良の効果が不十分となる可能性があり、フルオロポリマーの含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、ポリカーボネート樹脂組成物を成形した成形品の外観不良や機械的強度の低下が生じる可能性がある。
[5.グラフト共重合体(D)]
本発明に用いるグラフト共重合体は、ジエン系ゴムに、(メタ)アクリル酸エステル化合物をグラフト重合させてなるグラフト共重合体であり、(i)硫黄含有量が100〜1500ppm、(ii)平均粒径が70〜240nmであることを特徴とする。
このような特定のグラフト共重合体を選択することで、難燃性、耐衝撃性、色相、耐変色性に優れたポリカーボネート樹脂組成物が得られる。さらに、(B)難燃剤として、リン系難燃剤を用いた場合、前記に加え、防火性、および高温成形時における耐衝撃性も向上させることができる。一方、(B)難燃剤として、有機スルホン酸金属塩を用いた場合、さらに連続生産性も向上させることができる。
本発明に用いるグラフト共重合体中のジエン系ゴムとしては、ポリブタジエン、(部分)水添ポリブタジエン、並びにブタジエン−スチレン共重合体、(部分)水添ポリブタジエン−スチレン共重合体、ブタジエン−スチレンブロック共重合体、(部分)水添ポリブタジエン−スチレンブロック共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−イソブチルアクリレートを主成分とするアクリル系ゴム共重合体等のブタジエンとブタジエンと共重合し得る1種以上のビニル系単量体との共重合体等のブタジエン系ゴムや、ポリイソブチレン、ポリイソブチレン−スチレン共重合体、ポリイソブチレン−スチレンブロック共重合体等のイソブチレン系ゴム等が挙げられ、なかでもブタジエン系ゴムが好ましい。
特に本発明では、ジエン系ゴム中のブタジエン由来の成分の含有率が80質量%以上であることが好ましい。すなわち、原料モノマーの80質量以上がブタジエンであることが好ましい。
このようなブタジエン系ゴムとしては、なかでも1,3−ブタジエン75〜100質量部と、1,3−ブタジエンと共重合し得る1種以上のビニル系単量体0〜25質量部を共重合して得られるものとを共重合して得られるポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、ブタジエン−スチレンブロック共重合体が好ましいが、このときスチレン含有率が多いと本発明のポリカーボネート樹脂組成物の難燃性、防火性が低下する可能性があり、また耐衝撃性も低下することから、スチレン含有率は小さいほうがより好ましい。
本発明に用いるブタジエン系ゴムとしては、1,3−ブタジエン95〜100質量%と、1,3−ブタジエンと共重合し得る1種以上のビニル系単量体0〜5質量%を共重合して得られるものとを共重合して得られるポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、ブタジエン−スチレンブロック共重合体がより好ましく、1,3−ブタジエンが実質的に100質量%からなるポリブタジエンが特に好ましい。ポリブタジエン実質的に100質量部とは、ブタジエンのみからなるゴムを意味するが、ゴム質重合体の熱安定性を高める目的や、粒径制御をしやすくする為に、微量の他成分を含んでいてもよい。但し、このとき他成分としては、ブタジエン系ゴム中、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下である。
また、本発明に用いるグラフト共重合体における、ジエン系ゴムに、グラフト重合させる(メタ)アクリル酸エステル化合物としてはメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート等のメタクリル酸アルキルエステル;
フェニルメタクリレート、ナフチルメタクリレート等のアリールメタクリレート;
グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等のグリシジル基含有メタクリレート;等が挙げられるが、なかでも耐熱性とポリカーボネート樹脂とのバランスの面よりメタクリル酸アルキルエステルが好ましく、メチルメタクリレートがより好ましい。
なお、上記(メタ)アクリル酸エステル化合物は1種または2種以上を使用することができる。
また、上記(メタ)アクリル酸エステル化合物のほかに、所望に応じてその他のビニル系単量体を含有してよい。その他のビニル系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル類;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル類;
メチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;
マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド等のマレイミド化合物;
マレイン酸、フタル酸、イタコン酸等のα,β−不飽和カルボン酸化合物やそれらの無水物(例えば無水マレイン酸等);
等が挙げられる。
さらに、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン等の芳香族多官能ビニル化合物;
エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート等の多価アルコール;
トリメタクリル酸エステル、トリアクリル酸エステル、アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル等のカルボン酸アリルエステル;
ジアリルフタレート、ジアリルセバケート、トリアリルトリアジン等のジ及びトリアリル化合物等の架橋性単量体を併用することもできる。
本発明に用いるグラフト共重合体における、ジエン系ゴムの含有量は、ジエン系ゴム、(メタ)アクリル酸エステル化合物、その他の単量体及び架橋性単量体の合計100質量%中、通常50〜95質量%であり、好ましくは70〜90質量%、より好ましくは75〜85質量%である。
ジエン系ゴムの含有量が、上記下限値以下の場合は、本発明のポリカーボネート樹脂の耐衝撃性の低下、難燃性の低下を招くため可能性があるため好ましくない。またジエン系ゴムの含有量が、上記上限値を越える場合もやはり耐衝撃性の低下、難燃性の低下を招くため可能性があるため好ましくない。
また、ジエン系ゴムにグラフト共重合させる(メタ)アクリル酸エステル化合物は、(メタ)アクリル酸エステル化合物、その他の単量体及び架橋性単量体の合計100質量%中、通常50〜100質量%、好ましくは75〜100質量%、より好ましくは90〜100質量%である。
(メタ)アクリル酸エステル化合物の含有量が、上記下限値以下の場合は、本発明のポリカーボネート樹脂の耐衝撃性の低下、難燃性の低下を招くため可能性があるため好ましくない。また(メタ)アクリル酸エステル化合物の含有量が、上記上限を越える場合もやはり耐衝撃性の低下、難燃性の低下を招くため可能性があるため好ましくない。
本発明のグラフト共重合体の製造法については特に制限はなく、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などのいずれの製造方法であってもよく、また共重合の方式は一段グラフトでも多段グラフトであってもよいが、生産性や粒径を制御しやすい点より、乳化重合法が好ましく、多段乳化重合法がより好ましい。この多段乳化重合法としては、例えば、特開2003−261629号公報に記載している重合法が挙げられる。
また、本発明に用いるグラフト共重合体は、耐衝撃性や難燃性、表面外観が向上しやすい点よりコア/シェル型グラフト共重合体タイプのものが好ましい。
本発明に用いるグラフト共重合体は、硫黄含有量が通常100〜1500ppmのものである。硫黄含有量が上記下限値以下の場合は、グラフト共重合体の耐熱性に劣る傾向があり、また上限値を超える場合は、本発明のポリカーボネート樹脂の難燃性や色相、耐変色性、湿熱安定性が著しく低下するため好ましくない。
このような観点より、上記硫黄含有量は、200〜1000ppmがより好ましく、300〜800ppmがさらに好ましく、400〜700ppmが最も好ましい。
本発明に用いるグラフト共重合体の硫黄含有量は、グラフト共重合体製造時、粉体化の工程において使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、熱安定剤等に含まれる硫黄が主成分であり、例えば無機硫酸塩、有機スルホン酸塩、メルカプタン化合物、チオエーテル化合物が該当する。
グラフト共重合体製造後、洗浄や粉体化等の後処理工程で上記硫黄含有成分を除去することで上述の範囲のような硫黄含有量のグラフト共重合体を得ることができる。
硫黄含有量が多すぎると、硫黄化合物特有の着色物質形成により、色相の悪化や耐変色性の悪化を招く。しかしながら、少なすぎるとグラフト共重合体自体の耐熱性が低下するため、ポリカーボネート樹脂組成物の耐衝撃性が低下する。
なお、上記硫黄含有量は、燃焼イオンクロマト法にて求めることができる。具体的には、三菱化学アナリテック社製AQF−100を用いて、温度:900〜1000℃、パージガス:酸素600ml/min、燃焼時間:8min、吸収液0.09%過酸化水素水25mlの条件で燃焼させ、ダイオネクス社製ICS−90型イオンクロマト装置にて、カラム:IonPacAS12A、溶離液:2.7mM Na2CO3+0.3mM NaHCO3、再生液:15mM H2SO4、流量:1.3ml/min、分析時間:20minの条件で、硫酸イオン(SO4 2-)の量を測定し、硫黄(S)の量に換算し求める。
さらに、本発明に用いるグラフト共重合体は平均粒径が、70〜240nmのものである。平均粒径が上記下限値より小さい場合は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の耐衝撃性が不十分となるため好ましくない。また、平均粒径が上記上限値を超える場合は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の難燃性、防火性が低下するほか、高温成形時の耐衝撃性も低下し、さらに初期色相も悪化するため好ましくない。このような観点より、平均粒径は、下限値としては、80nmが好ましく、90nmがより好ましく、100nm以上がさらに好ましく、120nm以上が特に好ましい。上限値としては、220nm以下が好ましく、190nm以下がより好ましく、180nm以下がさらに好ましく、170nm以下がよりさらに好ましく、160nm以下が特に好ましい。グラフト共重合体(D)の平均粒径が100〜180nmのとき、高温成形時の耐衝撃性が特に向上する傾向があり好ましい。
特に、ポリカーボネート樹脂は燃えにくい樹脂であるため、ポリカーボネート樹脂にグラフト共重合体を添加すると、燃焼時には、該グラフト重合体部分で指数的に勢いを増すことになる。本発明では、平均粒径240nm以下のグラフト重合体を採用することによって、ポリカーボネート樹脂を細かく分散させ、すなわち、燃焼時に小さな発熱量で分散させ、全体では発熱を抑えることに成功したものである。
なお、平均粒径は重合終了後のグラフト共重合体溶液を動的光散乱法にて測定した時の体積平均粒子径D50によって求められる。なお、測定は例えば、日機装社製「マイクロトラック粒度分析計9230UPA」を用いることができる。
グラフト共重合体の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.5質量部以上、好ましくは1質量部以上であり、より好ましくは3質量部以上であり、さらに好ましくは4質量部以上である。また、通常10質量部以下、好ましくは8質量部以下、さらに好ましくは6質量部以下である。グラフト共重合体の含有量が前記範囲の下限値より小さい場合は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の耐衝撃性が不十分となる可能性があり、グラフト共重合体の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、難燃性、防火性、耐衝撃性、色相の著しい低下を招くため好ましくない。
[6.安定剤]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、安定剤を含有していてもよい。安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂成分100重量部に対して、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上であり、また、通常1質量部以下、好ましくは0.5質量部以下である。
安定剤として、好ましくは、リン系安定剤、フェノール系安定剤が挙げられる。
[6−1.リン系安定剤]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、必要に応じてリン系安定剤を含有することが好ましい。リン系安定剤を含有することで、本発明のポリカーボネート樹脂の色相が良好なものとなり、さらには耐変色性や連続生産性も向上する。この効果は、特に、難燃剤として有機スルホン酸金属塩(B−2)を用いたときに効果的に発揮される。
リン系安定剤としては、公知の任意のものを使用できる。具体例を挙げると、リン酸、ホスホン酸、亜燐酸、ホスフィン酸、ポリリン酸などのリンのオキソ酸;酸性ピロリン酸ナトリウム、酸性ピロリン酸カリウム、酸性ピロリン酸カルシウムなどの酸性ピロリン酸金属塩;リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸セシウム、リン酸亜鉛など第1族または第2B族金属のリン酸塩;ホスフェート化合物、ホスファイト化合物、ホスホナイト化合物などが挙げられるが、ホスファイト化合物が特に好ましい。ホスファイト化合物を選択することで、より高い耐変色性と連続生産性を有するポリカーボネート樹脂組成物が得られる。
ここでホスファイト化合物は、一般式P(OR)3で表される3価のリン化合物であり、Rは、1価または2価の有機基を表す。このようなホスファイト化合物としては、例えば、トリフェニルホスファイト、トリス(モノノニルフェニル)ホスファイト、トリス(モノノニル/ジノニル・フェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリステアリルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレン−ジ−ホスファイト、6−[3−(3−tert−ブチル−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−tert−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]−ジオキサホスフェピン等が挙げられる。
このようなホスファイト化合物のなかでも、下記式(5)および/または(6)で表される芳香族ホスファイト化合物が、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の耐変色性が効果的に高まるため、より好ましい。
Figure 0004990417
[式(5)中、R1、R2及びR3は炭素数6以上、30以下のアリール基を表す。なお、R 1、R2及びR3はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
Figure 0004990417
[式(6)中、R4及びR5は炭素数6以上、30以下のアリール基を表す。なお、R4及びR5はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
上記式(5)で表されるホスファイト化合物としては、なかでもトリフェニルホスファイト、トリス(モノノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト等が好ましく、なかでもトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトがより好ましい。このような、有機ホスファイト化合物としては、具体的には例えば、アデカ社製「アデカスタブ1178」、住友化学社製「スミライザーTNP」、城北化学工業社製「JP−351」、アデカ社製「アデカスタブ2112」、チバ・スペシャルテイ・ケミカルズ社製「イルガフォス168」、城北化学工業社製「JP−650」等が挙げられる。
上記式(6)で表されるホスファイト化合物としては、なかでもビス(2,4−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイトがより好ましい。このような、有機ホスファイト化合物としては、具体的には例えば、アデカ社製「アデカスタブPEP−24G」、「アデカスタブPEP−36」等が挙げられる。
なお、リン系安定剤は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
リン系安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.03質量部以上であり、また、通常0.5質量部以下、好ましくは0.3質量以下、より好ましくは0.1質量部以下である。リン系安定剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、色相、耐変色性、連続生産性が不十分となる可能性があり、リン系安定剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、耐変色性がかえって悪化するだけでなく、湿熱安定性も低下する傾向にあるため好ましくない。
[6−2.フェノール系安定剤]
フェノール系安定剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。その具体例としては、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’−ヘキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオナミド)、2,4−ジメチル−6−(1−メチルペンタデシル)フェノール、ジエチル[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスフォエート、3,3’,3’’,5,5’,5’’−ヘキサ−tert−ブチル−a,a’,a’’−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン,2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−tert−ペンチルフェニルアクリレート等が挙げられる。
なかでも、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートが好ましい。このようなフェノール系酸化防止剤としては、具体的には、例えば、チバ・スペシャルテイ・ケミカルズ社製「イルガノックス1010」、「イルガノックス1076」、アデカ社製「アデカスタブAO−50」、「アデカスタブAO−60」等が挙げられる。
なお、フェノール系安定剤は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
フェノール系安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上であり、また、通常1質量部以下、好ましくは0.5質量部以下である。フェノール系安定剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、フェノール系安定剤としての効果が不十分となる可能性があり、フェノール系安定剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、効果が頭打ちとなり経済的でなくなる可能性がある。
[7.滑剤]
滑剤としては、例えば、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステル、数平均分子量200〜15000の脂肪族炭化水素化合物、ポリシロキサン系シリコーンオイルなどが挙げられる。
脂肪族カルボン酸としては、例えば、飽和または不飽和の脂肪族一価、二価または三価カルボン酸を挙げることができる。ここで脂肪族カルボン酸とは、脂環式のカルボン酸も包含する。これらの中で好ましい脂肪族カルボン酸は炭素数6〜36の一価または二価カルボン酸であり、炭素数6〜36の脂肪族飽和一価カルボン酸がさらに好ましい。かかる脂肪族カルボン酸の具体例としては、パルミチン酸、ステアリン酸、カプロン酸、カプリン酸、ラウリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、メリシン酸、テトラリアコンタン酸、モンタン酸、アジピン酸、アゼライン酸などが挙げられる。
脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステルにおける脂肪族カルボン酸としては、例えば、前記脂肪族カルボン酸と同じものが使用できる。一方、アルコールとしては、例えば、飽和または不飽和の一価または多価アルコールが挙げられる。これらのアルコールは、フッ素原子、アリール基などの置換基を有していてもよい。これらの中では、炭素数30以下の一価または多価の飽和アルコールが好ましく、炭素数30以下の脂肪族飽和一価アルコールまたは脂肪族飽和多価アルコールがさらに好ましい。なお、ここで脂肪族とは、脂環式化合物も含有する。
かかるアルコールの具体例としては、オクタノール、デカノール、ドデカノール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、2,2−ジヒドロキシペルフルオロプロパノール、ネオペンチレングリコール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。
なお、上記のエステルは、不純物として脂肪族カルボン酸及び/またはアルコールを含有していてもよい。また、上記のエステルは、純物質であってもよいが、複数の化合物の混合物であってもよい。さらに、結合して一つのエステルを構成する脂肪族カルボン酸及びアルコールは、それぞれ、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステルの具体例としては、蜜ロウ(ミリシルパルミテートを主成分とする混合物)、ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル、ベヘン酸ステアリル、グリセリンモノパルミテート、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、グリセリントリステアレート、ペンタエリスリトールモノパルミテート、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールジステアレート、ペンタエリスリトールトリステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレート等が挙げられる。
数平均分子量200〜15000の脂肪族炭化水素としては、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャ−トロプシュワックス、炭素数3〜12のα−オレフィンオリゴマー等が挙げられる。なお、ここで脂肪族炭化水素としては、脂環式炭化水素も含まれる。また、これらの炭化水素は部分酸化されていてもよい。
これらの中では、パラフィンワックス、ポリエチレンワックスまたはポリエチレンワックスの部分酸化物が好ましく、パラフィンワックス、ポリエチレンワックスがさらに好ましい。
また、前記の脂肪族炭化水素の数平均分子量は、好ましくは5000以下である。
なお、脂肪族炭化水素は単一物質であってもよいが、構成成分や分子量が様々なものの混合物であっても、主成分が上記の範囲内であれば使用できる。
ポリシロキサン系シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、ジフェニルシリコーンオイル、フッ素化アルキルシリコーン等が挙げられる。
なお、上述した滑剤は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
滑剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上であり、また、通常2質量部以下、好ましくは1質量部以下である。滑剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、離型性の効果が十分でない場合があり、滑剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、耐加水分解性の低下、射出成形時の金型汚染などが生じる可能性がある。
[8.酸化チタン]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、シロキサン化合物で処理された酸化チタンを含有することも好ましい。このような特定の酸化チタンをさらに含有させることにより、耐変色性、連続生産性がさらに高まる。
本発明に用いられる酸化チタンは、製造方法、結晶形態および平均粒子径などは特に限定されるものではない。また、酸化チタンの製造方法には硫酸法および塩素法があるが、硫酸法で製造された酸化チタンは、これを添加した組成物の白度が劣り、着色性が低い傾向があるため、本発明の目的を効果的に達成するには、塩素法で製造されたものが好適である
酸化チタンの結晶形態には、ルチル型とアナターゼ型があるが、耐光性の観点からルチル型の結晶形態のものが好適である。酸化チタン系添加剤の平均粒子径は、0.1〜0.7μmであることが好ましく、より好ましくは0.1〜0.4μmである。平均粒子径が0.1μm未満では成形品の遮光性に劣り、0.7μmを超える場合は、成形品表面に肌荒れを起こしたり、成形品の機械的強度が低下したりする。なお本発明においては、平均粒径の異なる酸化チタンを2種類以上混合して使用してもよい。
本発明に用いる酸化チタンは、シロキサン化合物で処理されたことを特徴とする。シロキサン化合物で処理することにより、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の色相、耐変色性、連続生産性が高まり、また熱安定性、耐衝撃性、湿熱安定性や熱老化性も向上する。
上記シロキサン化合物としては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン等のシリコーンオイル、シリコーンワニス、シリコーンレジン類やSi−H基、Si−OH基、Si−NH基、Si−OR基等の無機化合物粒子の表面と反応する反応性の官能基を持つ反応性官能基含有シロキサン化合物等が挙げられるが、なかでも反応性官能基含有シロキサン化合物が好ましく、Si−H基をもつSi−H基含有シロキサン化合物が、特に好ましい。
Si−H基含有シロキサン化合物としては、分子中にSi−H基を持つシロキサン化合物であれば特に制限されず、適宜選択して用いればよいが、なかでも、ポリ(メチルハイドロジェンシロキサン)、ポリシクロ(メチルハイドロジェンシロキサン)、ポリ(エチルハイドロジェンシロキサン)、ポリ(フェニルハイドロジェンシロキサン)、ポリ[(メチルハイドロジェンシロキサン)(ジメチルシロキサン)]コポリマー、ポリ[(メチルハイドロジェンシロキサン)(エチルメチルシロキサン)]コポリマー、ポリ[(メチルハイドロジェンシロキサン)(ジエチルシロキサン)]コポリマー、ポリ[(メチルハイドロジェンシロキサン)(ヘキシルメチルシロキサン)]コポリマー、ポリ[(メチルハイドロジェンシロキサン)(オクチルメチルシロキサン)]コポリマー、ポリ[(メチルハイドロジェンシロキサン)(フェニルメチルシロキサン)]コポリマー、ポリ[(メチルハイドロジェンシロキサン)(ジエトキシシロキサン)]コポリマー、ポリ[(メチルハイドロジェンシロキサン)(ジメトキシシロキサン)]コポリマー、ポリ[(メチルハイドロジェンシロキサン)(3,3,3−トリフルオロプロピルメチルシロキサン)]コポリマー、ポリ[(ジハイドロジェンシロキサン)((2−メトキシエトキシ)メチルシロキサン)]コポリマー、ポリ[(ジハイドロジェンシロキサン)(フェノキシメチルシロキサン)]コポリマー等のポリオルガノ水素シロキサンが好ましい。
酸化チタンのシロキサン化合物による表面処理法には、(1)湿式法と(2)乾式法とがある。湿式法は、シロキサン系の表面処理剤と溶剤との混合物に、アルミナ水和物、さらに必要に応じて珪酸水和物で前処理された酸化チタンを加え、撹拌した後に脱溶媒を行い、更にその後100〜300℃で熱処理する方法である。乾式法は、上記と同様に前処理された酸化チタンとシロキサン化合物とをヘンシェルミキサーなどで混合する方法、前処理された酸化チタンにシロキサン化合物の有機溶媒溶液を噴霧して付着させ、100〜300℃で熱処理する方法などが挙げられる。
シロキサン化合物の処理量としては、酸化チタン100質量部に対し、通常0.01〜10質量部である。処理量が、上記下限値以下の場合は、表面処理効果が低く、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の色相や耐変色性が低下する。また処理量が、上記上限値を超える場合は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の発生ガスが多くなり、金型汚染や成形表面の外観不良を引き起こす可能性があるため好ましくない。
このような観点より上記処理量は、酸化チタン100質量部に対し、0.1〜6質量部がより好ましく、0.5〜5質量部がさらに好ましく、1〜4質量が特に好ましい。
なお、酸化チタンは、上記シロキサン化合物で表面処理する前に、アルミナ系表面処理剤で前処理するのが好ましい。アルミナ系表面処理剤としてはアルミナ水和物が好適に用いられる。さらにアルミナ水和物とともに珪酸水和物で前処理しても良い。前処理の方法は特に限定されるものではなく、任意の方法によることが出来る。アルミナ水和物、さらに必要に応じて珪酸水和物による前処理は、酸化チタンに対して1〜15重量%の範囲で行なうのが好ましい。
アルミナ水和物、さらに必要に応じて珪酸水和物で前処理された酸化チタンは、さらにその表面をシロキサン化合物系表面処理剤で表面処理することによって、熱安定性を改善することが出来るほか、ポリカーボネート樹脂組成物中での均一分散性および分散状態の安定性を向上させる。
酸化チタンの含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.01質量部以上、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、また、通常15質量部以下、好ましくは6質量部以下、より好ましくは4質量部以下である。酸化チタンが前記範囲の下限値以下の場合は、耐変色性改良効果が不十分となる可能性があり、酸化チタンの含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、ポリカーボネート樹脂組成物を成形した成形品の耐衝撃性の低下が生じる可能性がある。
なお、酸化チタンの含有量は通常、上記耐変色性、連続生産性改良効果と所望の色相とのバランスで適宜選択して用いる。
[9.その他の成分]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、所望の諸物性を著しく損なわない限り、必要に応じて、上述したもの以外にその他の成分を含有していてもよい。その他の成分の例を挙げると、ポリカーボネート樹脂以外の樹脂、各種樹脂添加剤などが挙げられる。なお、その他の成分は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
・その他の樹脂
その他の樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの熱可塑性ポリエステル樹脂;
ポリスチレン樹脂、高衝撃ポリスチレン樹脂(HIPS)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン−アクリルゴム共重合体(ASA樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピレン系ゴム−スチレン共重合体(AES樹脂)などのスチレン系樹脂;ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂;ポリアミド樹脂;ポリイミド樹脂;ポリエーテルイミド樹脂;ポリウレタン樹脂;ポリフェニレンエーテル樹脂;ポリフェニレンサルファイド樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリメタクリレート樹脂等が挙げられる。
なお、その他の樹脂は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
・・樹脂添加剤
樹脂添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、染顔料、難燃剤、帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、流動性改良剤、可塑剤、分散剤、抗菌剤、離型剤などが挙げられる。なお、樹脂添加剤は1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
以下、本発明のポリカーボネート樹脂組成物に好適な添加剤の例について具体的に説明する。
・・・紫外線吸収剤
紫外線吸収剤としては、例えば、酸化セリウム、酸化亜鉛などの無機紫外線吸収剤;ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、サリシレート化合物、シアノアクリレート化合物、トリアジン化合物、オギザニリド化合物、マロン酸エステル化合物、ヒンダードアミン化合物などの有機紫外線吸収剤などが挙げられる。これらの中では有機紫外線吸収剤が好ましく、ベンゾトリアゾール化合物がより好ましい。有機紫外線吸収剤を選択することで、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の透明性や機械物性が良好なものになる。
ベンゾトリアゾール化合物の具体例としては、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−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチル−フェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール)、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−アミル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]等が挙げられ、なかでも2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]が好ましく、特に2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾールが好ましい。このようなベンゾトリアゾール化合物としては、具体的には例えば、シプロ化成社製「シーソーブ701」、「シーソーブ705」、「シーソーブ703」、「シーソーブ702」、「シーソーブ704」、「シーソーブ709」、共同薬品社製「バイオソーブ520」、「バイオソーブ582」、「バイオソーブ580」、「バイオソーブ583」、ケミプロ化成社製「ケミソーブ71」、「ケミソーブ72」、サイテックインダストリーズ社製「サイアソーブUV5411」、アデカ社製「LA−32」、「LA−38」、「LA−36」、「LA−34」、「LA−31」、チバ・スペシャリティケミカルズ社製「チヌビンP」、「チヌビン234」、「チヌビン326」、「チヌビン327」、「チヌビン328」等が挙げられる。
ベンゾフェノン化合物の具体例としては、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−5−スルホン酸、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−n−ドデシロキシベンゾフェノン、ビス(5−ベンゾイル−4−ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン等が挙げられ、このようなベンゾフェノン化合物としては、具体的には例えば、シプロ化成社製「シーソーブ100」、「シーソーブ101」、「シーソーブ101S」、「シーソーブ102」、「シーソーブ103」、共同薬品社製「バイオソーブ100」、「バイオソーブ110」、「バイオソーブ130」、ケミプロ化成社製「ケミソーブ10」、「ケミソーブ11」、「ケミソーブ11S」、「ケミソーブ12」、「ケミソーブ13」、「ケミソーブ111」、BASF社製「ユビヌル400」、BASF社製「ユビヌルM−40」、BASF社製「ユビヌルMS−40」、サイテックインダストリーズ社製「サイアソーブUV9」、「サイアソーブUV284」、「サイアソーブUV531」、「サイアソーブUV24」、アデカ社製「アデカスタブ1413」、「アデカスタブLA−51」等が挙げられる。
サリシレート化合物の具体例としては、例えば、フェニルサリシレート、4−tert−ブチルフェニルサリシレート等が挙げられ、このようなサリシレート化合物としては、具体的には例えば、シプロ化成社製「シーソーブ201」、「シーソーブ202」、ケミプロ化成社製「ケミソーブ21」、「ケミソーブ22」等が挙げられる。
シアノアクリレート化合物の具体例としては、例えば、エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート等が挙げられ、このようなシアノアクリレート化合物としては、具体的には例えば、シプロ化成社製「シーソーブ501」、共同薬品社製「バイオソーブ910」、第一化成社製「ユビソレーター300」、BASF社製「ユビヌルN−35」、「ユビヌルN−539」等が挙げられる。
トリアジン化合物としては、例えば1,3,5−トリアジン骨格を有する化合物等が挙げられ、このようなトリアジン化合物としては、具体的には例えば、アデカ社製「LA−46」、チバ・スペシャリティケミカルズ社製「チヌビン1577ED」、「チヌビン400」、「チヌビン405」、「チヌビン460」、「チヌビン477−DW」、「チヌビン479」等が挙げられる。
オギザニリド化合物の具体例としては、例えば、2−エトキシ−2’−エチルオキザリニックアシッドビスアリニド等が挙げられ、このようなオキザリニド化合物としては、具体的には例えば、クラリアント社製「サンデュボアVSU」等が挙げられる。
マロン酸エステル化合物としては、2−(アルキリデン)マロン酸エステル類が好ましく、2−(1−アリールアルキリデン)マロン酸エステル類がより好ましい。このようなマロン酸エステル化合物としては、具体的には例えば、クラリアントジャパン社製「PR−25」、チバ・スペシャリティケミカルズ社製「B−CAP」等が挙げられる。
紫外線吸収剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.01質量部以上、好ましくは0.1質量部以上であり、また、通常3質量部以下、好ましくは1質量部以下である。紫外線吸収剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、耐候性の改良効果が不十分となる可能性があり、紫外線吸収剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、モールドデボジット等が生じ、金型汚染を引き起こす可能性がある。なお、紫外線吸収剤は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
・・・・酸化チタン以外の染顔料
酸化チタン以外の染顔料としては、例えば、無機顔料、有機顔料、有機染料などが挙げられる。
無機顔料としては、例えば、カドミウムレッド、カドミウムイエロー等の硫化物系顔料;群青などの珪酸塩系顔料;酸化チタン、亜鉛華、弁柄、酸化クロム、鉄黒、チタンイエロー、亜鉛−鉄系ブラウン、チタンコバルト系グリーン、コバルトグリーン、コバルトブルー、銅−クロム系ブラック、銅−鉄系ブラック等の酸化物系顔料;黄鉛、モリブデートオレンジ等のクロム酸系顔料;紺青などのフェロシアン系顔料などが挙げられる。
有機顔料および有機染料としては、例えば、銅フタロシアニンブルー、銅フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系染顔料;ニッケルアゾイエロー等のアゾ系染顔料;チオインジゴ系、ペリノン系、ペリレン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、イソインドリノン系、キノフタロン系などの縮合多環染顔料;アンスラキノン系、複素環系、メチル系の染顔料などが挙げられる。
これらの中では、熱安定性の点から、酸化チタン、シアニン系、キノリン系、アンスラキノン系、フタロシアニン系化合物などが好ましい。
なお、染顔料は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
染顔料の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常5質量部以下、好ましくは3質量部以下、より好ましくは2質量部以下である。染顔料の含有量が多すぎると耐衝撃性が十分でなくなる可能性がある。
[10.ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法に制限はなく、公知のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法を広く採用できる。
具体例を挙げると、本発明に係るポリカーボネート樹脂及び有機リン系難燃剤、並びに、必要に応じて配合されるその他の成分を、例えばタンブラーやヘンシェルミキサーなどの各種混合機を用い予め混合した後、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダー、単軸混練押出機、二軸混練押出機、ニーダーなどの混合機で溶融混練する方法が挙げられる。
また、例えば、各成分を予め混合せずに、または、一部の成分のみを予め混合し、フィーダーを用いて押出機に供給して溶融混練して、本発明のポリカーボネート樹脂組成物を製造することもできる。
また、例えば、一部の成分を予め混合し押出機に供給して溶融混練することで得られる樹脂組成物をマスターバッチとし、このマスターバッチを再度残りの成分と混合し、溶融混練することによって本発明のポリカーボネート樹脂組成物を製造することもできる。
また、例えば、分散し難い成分を混合する際には、その分散し難い成分を予め水や有機溶剤等の溶媒に溶解又は分散させ、その溶液又は分散液と混練するようにすることで、分散性を高めることもできる。
[11.成形体]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、通常、任意の形状に成形して成形体(樹脂組成物成形体)として用いる。この成形体の形状、模様、色彩、寸法などに制限はなく、その成形体の用途に応じて任意に設定すればよい。
成形体の例を挙げると、電気電子機器、OA機器、情報端末機器、機械部品、家電製品、車輌部品、建築部材、各種容器、レジャー用品・雑貨類、照明機器等の部品が挙げられる。これらの中でも、特に電気電子機器、OA機器、情報端末機器、家電製品、照明機器等の部品へ用いて好適であり、電気電子機器、照明機器の部品、シート部材に用いて特に好適である。
前記の電気電子機器としては、例えば、パソコン、ゲーム機、テレビ、電子ペーパーなどのディスプレイ装置、プリンター、コピー機、スキャナー、ファックス、電子手帳やPDA、電子式卓上計算機、電子辞書、カメラ、ビデオカメラ、携帯電話、電池パック、記録媒体のドライブや読み取り装置、マウス、テンキー、CDプレーヤー、MDプレーヤー、携帯ラジオ・オーディオプレーヤー等が挙げられる。なかでも、ノートブックパソコン、携帯電話、カメラ、ビデオカメラに代表される携帯機器の電池パックに好適に用いることができる。
成形体の製造方法は、特に限定されず、ポリカーボネート樹脂組成物について一般に採用されている成形法を任意に採用できる。その例を挙げると、射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシスト等の中空成形法、断熱金型を使用した成形法、急速加熱金型を使用した成形法、発泡成形(超臨界流体も含む)、インサート成形、IMC(インモールドコーティング成形)成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法などが挙げられる。また、ホットランナー方式を使用した成形法を用いることも出来る。
得られた本発明の成形体は、上述したようにポリカーボネート樹脂の優れた性質を損なうことなく、難燃性、機械物性の高い実用的な成形体として用いることが可能である。
本発明における成形体のコーンカロリーメーターを用いた酸素消費法での発熱速度は、小さい方が防火性能が高いことを意味し好ましいが、具体的には、1mm厚の平板状成形品で測定した最大値(最大発熱速度)は350kW/m2以下が好ましく、また1mm厚の平板状成形品で測定した平均値(平均発熱速度)は200kW/m2以下が好ましい。
以下、実施例を示して本発明について更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。なお、以下の説明において[部]とは、特に断らない限り質量基準に基づく「質量部」を表す。
[樹脂ペレット製造]
後述する表に記した各成分を、後述する表に記した割合(質量比)で配合し、タンブラーにて20分混合した後、1ベントを備えた日本製鋼所社製二軸押出機(TEX30HSST)に供給し、スクリュー回転数200rpm、吐出量15kg/時間、バレル温度280℃の条件で混練し、ストランド状に押出された溶融樹脂を水槽にて急冷し、ペレタイザーを用いてペレット化し、ポリカーボネート樹脂組成物のペレットを得た。
[試験片の作製]
上述の製造方法で得られたペレットを80℃で5時間乾燥させた後、住友重機械工業社製のSE100DU型射出成形機を用いて、シリンダー温度260℃、金型温度80℃、成形サイクル30秒の条件で射出成形し、長さ125mm、幅13mm、厚さ0.75mmのUL試験用試験片を射出成形した。
また、上述の製造方法で得られたペレットを80℃で5時間乾燥させた後、住友重機械工業社製のサイキャップM−2、型締め力75Tを用いて、シリンダー温度280℃、及び330℃、金型温度80℃の条件でISO多目的試験片(3mm)を射出成形した。
さらに、上述の製造方法で得られたペレットを80℃で5時間乾燥させた後、住友重機械工業社製のSH100、型締め力100Tを用いて、シリンダー温度280℃、金型温度80℃の条件で長さ100mm、幅100mm、厚さ1mmの平板状試験片を射出成形した(平板状試験片1)。
上述の製造方法で得られたペレットを120℃で5時間乾燥させた後、日本製鋼所製のJ50−EP型射出成形機を用いて、シリンダー温度280℃、金型温度80℃、成形サイクル30秒の条件で射出成形し、平板状試験片(90mm×50mm×3mm)を成形した(平板状試験片2)。
[難燃性評価]
各ポリカーボネート樹脂組成物の難燃性の評価は、上述の方法で得られたUL試験用試験片を温度23℃、湿度50%の恒温室の中で48時間調湿し、米国アンダーライターズ・ラボラトリーズ(UL)が定めているUL94試験(機器の部品用プラスチック材料の燃焼試験)に準拠して行なった。UL94Vとは、鉛直に保持した所定の大きさの試験片にバーナーの炎を10秒間接炎した後の残炎時間やドリップ性から難燃性を評価する方法であり、V−0、V−1及びV−2の難燃性を有するためには、以下の表1に示す基準を満たすことが必要となる。
Figure 0004990417
ここで残炎時間とは、着火源を遠ざけた後の、試験片の有炎燃焼を続ける時間の長さである。また、ドリップによる綿着火とは、試験片の下端から約300mm下にある標識用の綿が、試験片からの滴下(ドリップ)物によって着火されるかどうかによって決定される。さらに、5試料のうち、1つでも上記基準を満たさないものがある場合、V−2を満足しないとしてNR(not rated)と評価した。なお、後述する表中、「UL難燃性」と表記する。
[発熱速度評価]
上述の平板状試験片1(1mm厚)を試験片とし、東洋精機社製「IIIC3」型コーンカロリメーターを用いて、酸素消費法にて最大発熱速度及び、平均発熱速度を測定した。なお、試験時間は300秒とし、平均発熱速度は、着火時間より60秒後までの発熱速度の平均値を採用した。最大発熱速度及び、平均発熱速度は、小さい方が防火性能が高いことを意味し好ましい。なお、後述する表中、それぞれ「最大発熱速度」、「平均発熱速度」と表記する。
[耐衝撃性評価]
上述の方法で得られたISO多目的試験片(3mm)を用い、ISO179に準拠し、R=0.25のVノッチを入れ、23℃の条件で、ノッチ有りシャルピー耐衝撃強度(単位:kJ/m2)を測定した。なお、後述する表中、「Charpy」と表記する。
[色相評価]
JIS K−7105に準じ、上述の平板状試験片1(1mm厚)または平板状試験片2(3mm厚)を試験片とし、日本電色工業社製SE2000型分公式色彩計で、反射法により、YI値を測定した。YI値は、黄変度を表し、この値が小さい方が初期色相が良好で、着色の自由度も高くなることより好ましい。
実施例1−1〜1−10および比較例1−1〜1−4は平板状試験片1を用い、後述する表中「初期YI」と表記する。実施例2−1〜2−9、比較例2−1〜2−4は平板状試験片2を用い、後述する標柱、「5h乾燥品YI」と表記する。
[耐変色性](実施例1−1〜1−10および比較例1−1〜1−4について)
上述の平板状試験片1を、熱風乾燥機を用いて、80℃、96hエージング処理をした後に、上述の方法と同様の方法で色相評価を実施し、YI値を求めた。なお、処理前と処理後の色差(△YI)についても求めた。なお、後述する表中、「熱エージング後YI」及び「△YI」と表記する。
[耐変色性](実施例2−1〜2−9、比較例2−1〜2−3について)
上述の平板状試験片2を、熱風乾燥機を用いて、120℃、168hエージング処理をした後に、上述の方法と同様の方法で色相評価を実施し、YI値を求めた。なお、処理前と処理後の色差(△YI)についても求めた。なお、後述する表中、「168h熱エージング後YI」及び「エージング後△YI」と表記する。なお、耐変色性の総合判定は、エージング後の△YIが10以下のものを「○」、10を越えるものを「×」と判定とした。
[連続生産性評価]
上述の製造方法で得られたペレットを120℃で12時間乾燥させた後、上述の方法と同様の条件にて平板状試験片2(90mm×50mm×3mm)を成形した。
得られた試験片も用い、上述と同様の条件で、YI値を測定した。なお、5時間乾燥品との色差(△YI)についても求めた。表4、5中、「12h乾燥品YI」及び「12乾燥後△YI」と表記する。なお、連続生産性の総合判定は、5h乾燥品と12h乾燥品の△YIが3以下のものを「○」、3を超えるものを「×」と判定した。
Figure 0004990417
Figure 0004990417
Figure 0004990417
Figure 0004990417
Figure 0004990417
上記表から明らかなとおり、実施例においては、難燃性、防火性、耐衝撃性、色相、耐変色性に優れ、さらには高温成形時における耐衝撃性にも優れている。一方、平均粒径が大きいグラフト共重合体(比較例1−1)では難燃性、防火性、初期色相が不十分であり、また、グラフト共重合体中の硫黄含有量が多いグラフト共重合体(比較例1−2〜1−4)では難燃性、防火性、初期色相が不十分であり、また、高温成形時における耐衝撃性も不十分であった。
Figure 0004990417
Figure 0004990417
Figure 0004990417

Claims (14)

  1. ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、
    難燃剤(B)0.001〜30質量部、
    フルオロポリマー(C)0.001〜1質量部、
    ジエン系ゴムに、(メタ)アクリル酸エステル化合物をグラフト重合させてなるグラフト共重合体(D)0.5〜10質量部を含有し、
    グラフト共重合体(D)が、
    (i)硫黄含有量が100〜1500ppm、
    (ii)平均粒径が70〜240nm
    であることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
  2. グラフト共重合体(D)において、ジエン系ゴム中のブタジエン由来の成分の含有率が80質量%以上であることを特徴とする請求項1に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  3. グラフト共重合体(D)が、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、1〜10質量部の割合で含まれる、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。
  4. グラフト共重合体(D)の硫黄含有量が、300〜800ppmであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  5. 前記難燃剤として、リン系難燃剤(B−1)をポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、3〜30質量部含むことを特徴とする、請求項1乃至4の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  6. リン系難燃剤(B−1)が、下記式(1)で表されるリン酸エステルであることを特徴とする請求項5に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
    Figure 0004990417
    [式(1)中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ、炭素数1〜6のアルキル基またはアルキル基で置換されていてもよい炭素数6〜20のアリール基を示し、p、q、rおよびsは、それぞれ0または1であり、kは1から5の整数であり、X1はアリーレン基を示す]
  7. リン系難燃剤(B−1)が、下記式(2)および/または(3)で表されるホスファゼン化合物であることを特徴とする請求項5に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
    Figure 0004990417
    [式(2)中、tは3〜25の整数であり、R5、及びR6は、同一又は異なっていてもよく、アリール基又はアルキルアリール基を示す。]
    Figure 0004990417
    [式(3)中、uは3〜10,000の整数であり、R 9 は、−N=P(OR73基、−N=P(OR83基、−N=P(O)OR7基、−N=P(O)OR8基から選ばれる少なくとも1種を示し、R10は、−P(OR74基、−P(OR84基、−P(O)(OR72基、−P(O)(OR82基から選ばれる少なくとも1種を示す。R7及びR8は、同一又は異なっていてもよく、アリール基又はアルキルアリール基を示す。]
  8. 前記難燃剤として、有機スルホン酸金属塩(B−2)をポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、0.001〜1質量部含むことを特徴とする、請求項1乃至4の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  9. 有機スルホン酸金属塩(B−2)が、含フッ素脂肪族スルホン酸アルカリ金属塩であることを特徴とする請求項8に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  10. 有機スルホン酸金属塩(B−2)が、パーフルオロアルカンスルホン酸アルカリ金属塩であることを特徴とする請求項8または9に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  11. グラフト共重合体(D)の平均粒径が100〜180nmであることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  12. グラフト共重合体(D)がジエン系ゴムに少なくともメチルメタアクリレートをグラフト重合させてなるグラフト共重合体である、請求項1乃至11の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  13. 請求項1乃至12の何れか1項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体。
  14. 成形体が、バッテリーパック筐体であることを特徴とする請求項13に記載の成形体。
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