JP5540934B2 - ポリカーボネート樹脂組成物 - Google Patents

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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、透明性、低ガス性、熱老化性、湿熱安定性に優れるポリカーボネート樹脂組成物に関するものである。
ポリカーボネート樹脂は、耐熱性、機械的物性、光学特性、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・情報機器等の部材や、シート、フィルム部材として好適に使用されている。
なかでも透明な難燃性ポリカーボネート樹脂は、電機電子機器の意匠性部位、照明器具部材、建築・建材用の窓部材、屋根部材等に盛んに採用されている。
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。しかしながら、塩素や臭素を含有するハロゲン系難燃剤を配合したポリカーボネート樹脂組成物は、熱安定性の低下や色相の悪化を招いたり、成形加工時における成形機のスクリューや成形金型の腐食を招いたりすることがあった。また、リン系難燃剤を配合したポリカーボネート樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂の特徴である高い透明性を阻害したり、耐衝撃性や耐熱性の低下を招いたりするため、その用途が制限されることがあった。加えて、これらのハロゲン系難燃剤及びリン系難燃剤は、製品の廃棄、回収時に環境汚染を惹起する可能性があるため、近年ではこれらの難燃剤を使用することなく難燃化することが強く望まれている。
かかる状況下、近年、有機スルホン酸アルカリ金属塩および有機スルホン酸アルカリ土類金属塩に代表される有機スルホン酸金属塩が有用な難燃剤として数多く検討されている。(例えば、特許文献1〜2参照)このような金属塩を難燃剤として用いると、ポリカーボネート樹脂が本来有する耐衝撃性等の機械的物性、耐熱性、光学特性、電気的特性などの性質を損なわずに一定の難燃性を付与できるためである。
しかしながら、上述の有機スルホン酸金属塩をポリカーボネート樹脂に配合する手法で得られる難燃性のレベルは決して満足のいくものではなかった。これは、有機スルホン酸金属塩をポリカーボネート樹脂に配合して得られる難燃効果が、触媒的作用によることに起因していると考えられる。したがって、より高い難燃性を得ようと有機スルホン酸金属塩の配合量を多くしても、難燃性は向上しないばかりか、かえって悪化する傾向にあり、さらには耐衝撃性等の機械物性、透明性等の光学物性、あるいは耐熱性、湿熱安定性などの諸物性を著しく低下させてしまう課題があった。
これに対し、上記有機スルホン酸金属塩とポリオルガノシロキサン化合物を同時に配合することで難燃性を向上させる試みがなされている。
例えば、特許文献3では、ポリカーボネート樹脂と、パーフルオロアルカンスルホン酸アルカリ(土類)金属塩と、アルコキシ基、ビニル基及びフェニル基を含有するポリオルガノシロキサン化合物からなるポリカーボネート樹脂組成物が提案されている。
また、特許文献4では、ポリカーボネート樹脂と、ポリ(メチルフェニルシロキサン)と、ジフェニルスルホン−3−スルホン酸カリウム及びペルフルオロブタンスルホン酸カリウムからなる群から選択される塩系難燃剤を1種以上含むポリカーボネート樹脂組成物が提案されている。
また、特許文献5では、ポリカーボネート樹脂と、芳香族スルホン酸金属塩と、ハロゲン化有機リン酸エステルと、フェニル基含有ポリシロキサンと、ポリアリレーンスルフィドとからなる樹脂組成物が提案され、フェニル基含有ポリシロキサンとしては、ポリ(メチルフェニルシロキサン)が好適であるとされている。
さらに、特許文献6では、ポリカーボネート樹脂と、芳香族硫黄化合物の金属塩またはパーフルオロアルカンスルホン酸の金属塩と、主鎖が分岐構造でかつ含有する官能基中に芳香族基を持つシリコーン化合物と、含フッ素ポリマーからなる樹脂組成物が提案されている。
特公昭47−40445号公報 特公昭54−32456号公報 特許第2719486号公報 特許第4199002号公報 特開平11−323118号公報 特開平11−217494号公報
しかしながら、上述の特許文献3〜5の手法は、比較的良好な透明性が得られるものの、未だ分散性が不十分であり、安定した難燃性が得られにくく、透明性も決して満足のいくものではなかった。
また、特許文献3で提案されているポリオルガノシロキサンは、アルコキシ基を含有するため、耐熱性に劣り、ポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性や熱老化性、湿熱安定性を低下させやすいという欠点を有していた。
さらに、特許文献4〜5で使用されているポリ(メチルフェニルシロキサン)もやはり、耐熱性に劣るため、このものを含むポリカーボネート樹脂組成物は、ガスが多く、金型汚染を引き起こしやすいという欠点を有していた。
特に特許文献5で提案されているポリカーボネート樹脂は、上述の理由で使用が好ましくないハロゲン系、リン系の難燃剤を含有しており、有機スルホン酸金属塩とポリ(メチルフェニルシロキサン)のみの組合せのものは、透明性、難燃性共に不十分であった。
一方、特許文献6で提案されているような、分岐構造を有する、つまりRSiO1.5で示されるT単位、および/またはSiO2.0で示されるQ単位を有するシロキサン化合物を用いた場合は、比較的難燃性が向上するものの、透明性が著しく阻害されるため、透明性を難燃性のバランスをとることはできなかった。
このように、有機スルホン酸金属塩とポリオルガノシロキサンを配合して、ポリカーボネート樹脂の機械物性、熱物性を損なうことなく、ポリカーボネート樹脂に高度な透明性及び難燃性を付与することは極めて困難であった。さらに、難燃性、透明性のほかに、熱老化性及び湿熱安定性をも向上させる技術は、未だ従来技術では、達成されておらず、上述の先行文献においても記述も示唆もない。
本発明は上述の課題に鑑みて創案されたもので、ポリカーボネート樹脂が本来有する高い耐衝撃性、耐熱性を損なうことなく、高度な難燃性、透明性のバランスに優れ、発生ガスが少なく、高い熱老化性、高い湿熱安定性をも同時に有するポリカーボネート樹脂組成物に関するものである。
本発明の発明者は上記課題を解決するために、含有させるポリオルガノシロキサンの分子構造、及び動粘度、屈折率等の物理的パラメーターに注目し、鋭意検討した。
その結果、ポリカーボネート樹脂に有機スルホン酸金属塩と、特定のポリオルガノシロキサンを含有させることで、耐衝撃性及び耐熱性のいずれも損なうことなく、難燃性が著しく向上し、さらには透明性、熱老化性、湿熱安定性にも優れるポリカーボネート樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、構造粘性指数Nが1.2以上の芳香族ポリカーボネート樹脂を20重量%以上含むポリカーボネート樹脂(A)100質量部と、有機スルホン酸金属塩(B)0.01〜1質量部と、動粘度1〜120センチストークス、屈折率1.45〜1.55、かつフェニル基含有量が、15〜45モル%のポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)0.05〜3質量部とを含有することを特徴とする。
このとき、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーが、下記式(1)で表されることが好ましい。
Figure 0005540934
[式(1)中、a、b、cはそれぞれ自然数を表す。]
また、ポリカーボネート樹脂(A)が、構造粘性指数Nが1.2以上の芳香族ポリカーボネート樹脂を20重量%以上含むことも好ましい。
さらに、有機スルホン酸金属塩(B)は、含フッ素脂肪族スルホン酸アルカリ金属塩であることが好ましく、平均粒径20〜200μmの有機スルホン酸金属塩(B)を配合することも好ましい。
また、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、滑剤(D)を、0.001〜1質量部含有することも好ましく、滑剤(D)が、脂肪族カルボン酸誘導体であることも好ましい。
また、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)は予め、粉体または液体と混合したマスターバッチとして使用することが好ましく、上記マスターバッチは、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)と、ポリカーボネート樹脂粉末とのマスターバッチであることが好ましい。
さらに、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、熱安定剤(E)、酸化防止剤(F)、紫外線吸収剤(G)、染顔料(H)からなる群より選ばれる少なくとも1種の添加剤を0.0001〜3質量部含有することも好ましい。
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。
[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、有機スルホン酸金属塩と、特定のポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーとを配合してなる。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。
このように、ポリカーボネート樹脂に有機スルホン酸金属塩及び特定のポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーを含有させることにより、耐衝撃性、耐熱性を損なうことなく、また著しいアウトガスや金型汚染を発生させることなく、難燃性、透明性、熱老化性、湿熱安定性を著しく向上させることができる。
また、離型性、耐擦傷性、撥水性、撥油性、耐薬品性、防汚性、絶縁性等を向上させることも期待できる。
[2.ポリカーボネート樹脂]
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。
なかでも、ポリカーボネート樹脂は、そのうちの一定割合以上として、構造粘性指数Nが所定範囲にあるポリカーボネート樹脂を用いることが好ましい。
なお、本発明におけるポリカーボネート樹脂は、下記一般式(2)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 0005540934
式(2)中、X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X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。
本発明におけるポリカーボネート樹脂は、構造粘性指数Nが所定範囲にあるポリカーボネート樹脂を一定割合以上含有することが好ましい。
構造粘性指数Nとは、溶融体の流動特性を評価する指標である。通常、ポリカーボネート樹脂の溶融特性は、数式:γ=a・σにより表示することができる。なお、前記の式中、γ:剪断速度、a:定数、σ:応力、N:構造粘性指数を表す。
上述の数式において、N=1のときはニュートン流動性を示し、Nの値が大きくなるほど非ニュートン流動性が大きくなる。つまり、構造粘性指数Nの大小により溶融体の流動特性が評価される。一般に、構造粘性指数Nが大きいポリカーボネート樹脂は、低剪断領域における溶融粘度が高くなる傾向がある。このため、構造粘性指数Nが大きいポリカーボネート樹脂を別のポリカーボネート樹脂と混合した場合、得られるポリカーボネート樹脂組成物の燃焼時の滴下を抑制し、難燃性を向上させることができる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物では、ポリカーボネート樹脂に、構造粘性指数Nが通常1.2以上、好ましくは1.25以上、より好ましくは1.28以上であり、また、通常1.8以下、好ましくは1.7以下の芳香族ポリカーボネート樹脂を一定割合以上含有させるようにする。このように構造粘性指数Nが高い芳香族ポリカーボネート樹脂を含有させることにより、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の燃焼時の滴下を抑制し、難燃性を向上させることができる。また、構造粘性指数N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成形性を良好な範囲に維持できる。
なお、「構造粘性指数N」は、例えば特開2005−232442号公報に記載されているように、上述の式を誘導した、Logη=〔(1−N)/N〕×Logγ+Cによって表示することも可能である。なお、前記式中、N:構造粘性指数、γ:剪断速度、C:定数、η:見かけの粘度を表す。この式から分かるように、粘度挙動が大きく異なる低剪断領域におけるγとηからN値を評価することもできる。例えば、γ=12.16sec−1及びγ=24.32sec−1でのηからN値を決定することができる。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物において、ポリカーボネート樹脂は、上述した構造粘性指数Nが所定範囲にある芳香族ポリカーボネート樹脂を、ポリカーボネート樹脂中、通常20質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上含む。構造粘性指数Nが所定範囲にあるポリカーボネート樹脂と組み合わせることにより、本発明に係る有機スルホン酸金属塩及びポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーの特有の相乗効果を顕著に発揮できるからである。なお、上限に制限は無く、通常100質量%以下であるが、好ましくは90質量%以下であり、より好ましくは85質量%以下である。
なお、構造粘性指数Nが所定範囲にあるポリカーボネート樹脂は、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。
また、ポリカーボネート樹脂は、上述した構造粘性指数Nが所定範囲にあるポリカーボネート樹脂以外に、構造粘性指数Nが上記の所定範囲外であるポリカーボネート樹脂を含んでいても良い。その種類に制限は無いが、なかでも直鎖状ポリカーボネート樹脂が好ましい。構造粘性指数Nが所定範囲にあるポリカーボネート樹脂と直鎖状ポリカーボネート樹脂とを組み合わせることにより、得られるポリカーボネート樹脂組成物の難燃性(滴下防止性)と成形性(流動性)のバランスをとりやすいという利点が得られる。この観点から、ポリカーボネート樹脂は、構造粘性指数Nが所定範囲にあるポリカーボネート樹脂と、直鎖状ポリカーボネート樹脂とから構成されるものを用いることが特に好ましい。
ポリカーボネート樹脂が直鎖状ポリカーボネート樹脂を含む場合、基体ポリカーボネート樹脂に占める直鎖状ポリカーボネート樹脂の割合は、通常80質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下であり、また、通常0質量%より多く、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。直鎖状ポリカーボネート樹脂を上記範囲とすることにより、難燃剤やその他の添加剤の良好な分散性が得られやすく、難燃性、成形性に優れるポリカーボネート樹脂が得られやすいという利点が得られる。
なお、ポリカーボネート樹脂としては、基体ポリカーボネート樹脂中に構造粘性指数Nが上記の所定範囲からはずれるポリカーボネート樹脂を、1種だけ含んでいても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で含んでいても良い。したがって、基体ポリカーボネート樹脂は、直鎖状ポリカーボネート樹脂を、1種だけ含んでいても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で含んでいても良い。
・・・構造粘性指数Nが所定範囲にあ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中でも特に構造粘性指数Nが所定範囲にあるポリカーボネート樹脂を製造する場合には、上述のポリカーボネート樹脂の製造法に従って製造すればよい。この際、分岐構造を有するポリカーボネート樹脂(以下、適宜「分岐ポリカーボネート樹脂」という。)を製造するようにすると、構造粘性指数Nが所定範囲にあるポリカーボネート樹脂が得られやすく、好ましい。分岐ポリカーボネート樹脂は構造粘性指数Nが高くなる傾向があるためである。
分岐ポリカーボネート樹脂の製造方法の例を挙げると、特開平8−259687号公報、特開平8−245782号公報等に記載の方法が挙げられる。これらの文献に記載の方法では、溶融エステル交換法により芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸のジエステルとを反応させる際、触媒の条件または製造条件を選択することにより、分岐剤を使用することなく、構造粘性指数が高く、加水分解安定性に優れたポリカーボネート樹脂を得ることができる。
また、分岐ポリカーボネート樹脂を製造する他の方法として、上述のポリカーボネート樹脂の原料である、ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体の他に、三官能以上の多官能性化合物(分岐剤)を用い、界面重合法又は溶融エステル交換法にて、これらを共重合する方法が挙げられる。
三官能以上の多官能性化合物としては、例えば、
1,3,5−トリヒドロキシベンゼン(フロログルシン)、
4,6−ジメチル−2,4,6−トリ(4−ヒドロキシフェニル)ヘプテン−2、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、
2,6−ジメチル−2,4,6−トリ(4−ヒドロキシフェニル)ヘプテン−3、1,3,5−トリ(4−ヒドロキシフェニル)べンゼン、
3,3−ビス(4−ヒドロキシアリール)オキシインド−ル(即ち、イサチンビスフェノール)、5−クロロイサチン、5,7−ジクロロイサチン、5−ブロムイサチン等、
−Si−(O−SiMe−C−C−OH)
−Si−(O−SiPh−C−C−OH)
−Si−(O−SiMe−C−C−OH)
−Si−(O−SiPh−C−C−OH)
−Si−([O−SiMe−C−C−OH)
−Si−([O−SiMe10−C−C−OH)
−Si−([O−SiMe50−C−C−OH)
−Si−([O−SiPh50−C−C−OH)
−Si−([O−SiMe−[O−SiPh−C−C−OH)
−Si−([O−SiMe16−[O−SiPh−C−C−OH)、等のケイ素原子含有トリスフェノール化合物、
下記式(3)〜(4)で表されるトリスフェノール化合物等のポリヒドロキシ化合物類が挙げられる。
Figure 0005540934
Figure 0005540934
式(3)中、Rは、炭素数1〜5のアルキル基を、R、R、R、R、R及びRは、お互い独立して、水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表す。
式(3)で表される化合物の具体例としては、
1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−メタン、
1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−エタン、
1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、
1−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−メタン、
1,1,1−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−エタン、
1−トリス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−メタン、
1−トリス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−エタン、
1−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−メタン、
1,1,1−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−エタン、等が挙げられる。
式(4)中、R10、R11、R12及びR13は、お互い独立して炭素数1〜10のアルキル基、炭素数5〜10のシクロアルキル基、炭素数5〜10のシクロアリール基を表し、なかでもメチル基が好ましい。シクロアルキル基の場合は、シクロアルキル環は、炭素1〜4のアルキル基、好ましくはメチル基で置換されていてもよい。また、R14、R15及びR16は、お互い独立して水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、なかでも水素が好ましい。なかでも特に好ましい化合物としては、下記式(5)で表される化合物である。
Figure 0005540934
多官能性化合物は、前記ジヒドロキシ化合物の一部を置換して使用することができる。多官能性芳香族化合物の使用量は、ジヒドロキシ化合物に対して、通常0.01モル%以上、好ましくは0.1モル%以上であり、また、通常10モル%以下、好ましくは3モル%以下である。
なお、多官能性化合物は、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。
溶融エステル交換法によって得られた分岐ポリカーボネート樹脂に含まれる分岐構造は、例えば、下記式(6)〜(9)の構造が挙げられる。なお、下記式(6)〜(9)において、X〜Xは、単結合、炭素数1〜8のアルキレン基、炭素数2〜8のアルキリデン基、炭素数5〜15のシクロアルキレン基、炭素数5〜15のシクロアルキリデン基、または、−O−、−S−、−CO−、−SO−、−SO−で示される二価の基からなる群より選ばれるものを示す。
Figure 0005540934
Figure 0005540934
Figure 0005540934
Figure 0005540934
分岐ポリカーボネート樹脂を製造する方法としては、上述した方法の中でも、上述の溶融エステル交換法によって分岐ポリカーボネート樹脂を製造する製造方法が特に好ましい。比較的安価で、工業的入手のしやすい原料により製造できるためである。このため、ポリカーボネート樹脂も、溶融エステル交換法により製造することが好ましい。
・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18000以上であり、また、通常40000以下、好ましくは30000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 0005540934
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。
[3.有機スルホン酸金属塩]
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種の金属塩がより好ましい。
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、効果的に難燃性が高まる傾向にあるため、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、金属塩化合物は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。
本発明に用いる有機スルホン酸金属塩の平均粒径は、特に制限はなく、通常1μm〜500μmの範囲のものを使用すればよいが、なかでも平均粒径を20〜200μmとすることで透明性が向上する傾向にある為好ましい。この範囲とすることで、ポリカーボネート樹脂中への有機スルホン酸金属塩の分散性が向上し、また凝集性が抑制される為だと考えられる。このような観点より、上述の平均粒径は、25〜150μmであるがより好ましく、30〜100μmであることがさらに好ましい。
なお、平均粒径は、日機装(株)社製、マイクロトラックMT3300型レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用い、分散圧力200kPaの条件で、0.1〜10000μmの範囲測定し、50%累積頻度となるときの体積平均粒径(D50)を表す。
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、0.01質量部以上、好ましくは0.02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0.75質量部以下、より好ましくは0.5質量部以下、特に好ましくは0.3質量部以下である。金属塩化合物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.ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーを含有する。このようにポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーを、有機スルホン酸金属塩と同時に含有することで、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の難燃性を著しく向上させることができる。また、本発明に係るポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーを用いることで、従来用いられているポリ(メチルフェニルシロキサン)やアルコキシ基含有ポリオルガノシロキサンと比較し、驚くべきことに高い透明性と高い難燃性のバランスに優れ、さらには熱老化性及び湿熱安定性にも優れたポリカーボネート樹脂組成物が得られる。
また、ポリ(ジメチルシロキサン)ホモポリマーと比較し、透明性、難燃性が高く、表面外観に優れたポリカーボネート樹脂組成物が得られる。
またポリ(ジフェニルシロキサン)ホモポリマーと比較し、透明性、離型性、撥水性、撥油性、耐薬品性が高いポリカーボネート樹脂組成物が得られる。
本発明における、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーは、下記式(10)で表されるジメチルシロキサン単位、及び下記式(11)で表されるジフェニルシロキサン単位を複数有するポリオルガノシロキサンである。
このような構造のポリオルガノシロキサンを選択することで、ポリカーボネート樹脂への分散性が向上し、上述のとおり、従来用いられているシロキサン化合物と異なり、アウトガスを多量に発生させることなく、高い透明性、難燃性を付与できる。
Figure 0005540934
Figure 0005540934
なお、本発明におけるポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーは、上記式(10)及び式(11)で表される単位の他に、メチルフェニルシリコーン単位等の他の単位を含有してもよいが、上述の理由より、上記式(10)単位及び(11)で表される単位が、全シロキサン単位中、通常50モル%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上含有することが好ましい。
本発明における、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーは、なかでも下記式(12)で表されるポリオルガノシロキサンが好ましい。
Figure 0005540934
上記式(12)中、R17、R18、R19、R20、R21、及びR22は、お互い独立して炭素数1〜12の一価炭化水素基を表す。一価炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられるが、なかでもアルキル基、アルケニル基、アリール基が好ましく、アルキル基、アリール基が特に好ましく、アルキル基がさらに好ましい。
上記、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等が挙げられ、なかでもメチル基が好ましい。
また、アルケニル基としては、ビニル基、アリル基等が挙げられるが、なかでもビニル基が好ましい。
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基が挙げられるが、なかでもフェニル基が好ましい。
このような観点から、本発明に用いるポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーは、下記式(13)で表されるポリオルガノシロキサンがより好ましい。
Figure 0005540934
上記式(12)及び(13)において、a、b、cは、お互い独立して自然数を表す。
また、本発明に用いるポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーの上記式(10)で表される単位と、上記式(11)で表される単位の重合形態に特に制限はなく、ランダムコポリマーであっても、ブロックコポリマーであってもよいが、ランダムコポリマーであることが好ましい。このようにランダムコポリマーを選択することで、コポリマー自体の結晶性が小さくなり、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の透明性が著しく向上する傾向にある。
また、本発明に用いるポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーの動粘度は、1センチストークス以上、好ましくは5センチストークス以上、より好ましくは10センチストークス以上、さらに好ましくは15センチストークス以上であり、また120センチストークス以下、好ましくは100センチストークス以下、より好ましくは50センチストークス以下、さらに好ましくは30センチストークス以下である。
動粘度を前記範囲の下限値以上とすることで本発明のポリカーボネート樹脂組成物の金型汚染を低減することができ、好ましいものとなる。一方、動粘度を前記範囲の上限値以下とすることで、本発明のポリカーボネート樹脂に対する分散性が向上し、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の透明性、難燃性が著しく向上し、機械物性も向上する傾向にある。なお、動粘度の異なる2種類以上のポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーを混合して用いてもよく、この場合には、動粘度が上記の好適な範囲外であるポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーを混合してもよい。
なお、上記ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーの動粘度は、JIS K2283「動粘度試験法」に準拠し、キャノン・フェンスケ粘度計(No.200)を用いて、25℃の条件で測定する。単位は、センチストークス(cSt)である。
また、本発明に用いるポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーの屈折率は、1.45以上、好ましくは1.46以上、より好ましくは1.47以上、さらに好ましくは1.48以上、最も好ましくは1.49以上であり、また1.55以下、好ましくは1.54以下、より好ましくは1.53以下、さらに好ましくは1.52以下、最も好ましくは1.51以下である。屈折率が、前記範囲の下限値未満の場合は、難燃性、透明性が共に低下するため好ましくない。
また、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーの屈折率は、アッベ屈折率計を用いて、25℃の条件で、光源としてナトリウムのD線(589nm)を用いて測定した値を用いる。
さらに、本発明に用いるポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーの、フェニル基含有量は、15モル%以上、好ましくは18モル%以上、より好ましくは20モル%以上、また45モル%以下、好ましくは40モル%以下、より好ましくは35モル%以下、さらに好ましくは30モル%以下のものである。フェニル基含有量が、前記範囲の下限値未満の場合は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の難燃性、透明性が共に低下するため好ましくない。また、フェニル基含有量がを前記範囲の上限値を超える場合も、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の難燃性、透明性が共に低下するため好ましくない。これは、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーの結晶性が高まり、ポリカーボネート樹脂への分散性が低下するためだと考えられる。
ここで、フェニル基含有量は、プロトンNMR(日本電子株式会社製、JNM−AL400、400MHz)を用い、温度:23℃、溶媒:重テトラクロロエタンの条件で測定した際の、全有機官能基中のフェニル基の占める比であり、単位は、「モル%」で表される。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物における、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コ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、0.05質量部以上、好ましくは0.075質量部以上、より好ましくは0.3質量部以上であり、また3質量部以下、好ましくは2.5質量部以下、より好ましくは2質量部以下である。ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー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、逆に多すぎても効果が頭打ちになり経済的でないばかりでなく、難燃性や透明性、機械物性が低下し、アウトガスや金型汚染が生ずる可能性がある。なお、本発明に係るポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
[5.滑剤]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、所望によって滑剤を含有することが好ましい。滑剤を含有することで、溶融混練時の熱劣化を抑制したり、成形加工時の離型性が向上したりするほか、驚くべきことに本発明のポリカーボネート樹脂組成物の透明性を向上させることができる。
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等の脂肪族カルボン酸誘導体、数平均分子量200〜15000の脂肪族炭化水素化合物などが挙げられるが、なかでも脂肪族カルボン酸誘導体が、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の透明性を向上しやすく、高い難燃性を維持しやすい点で好ましい。
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。これらのなか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。
これらの中では、ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル、ペンタエリスリトールテトラステアレート等の分子中にフリーの水酸基やカルボン酸基が実質的にないフルエステル系の脂肪族カルボン酸誘導体が好ましい。
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。
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、より好ましくは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。滑剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、透明性改善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、湿熱安定性の低下、射出成形時の金型汚染などが生じる可能性がある。
[6.熱安定剤]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、所望によって熱安定剤を含有することが好ましい。熱安定剤を含有することで、色相劣化や、熱滞留時の機械物性の低下が抑制できる。
熱安定剤としては、例えばリン系化合物、イオウ系化合物が挙げられるが、リン系安定剤が、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の色相が良好なものになる傾向にあるため好ましい。
リン系化合物としては、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;有機ホスフェート化合物、有機ホスファイト化合物、有機ホスホナイト化合物などが挙げられる。これらの中でも、下記式(14)〜(16)で表される有機ホスファイト化合物、下記式(17)で表される有機ホスホナイト化合物、下記式(18)で表される有機ホスフェート化合物が好ましい。
Figure 0005540934
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上記式(14)〜(18)において、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32及びR33はアルキル基またはアリール基を表す。なかでもR23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32及びR33は、炭素数が通常1以上、好ましくは2以上であり、通常30以下、好ましくは25以下のアルキル基、または、炭素数が通常6以上であり、通常30以下のアリール基であることがより好ましい。さらに、R23、R24、R25、R27及びR28はアルキル基よりもアリール基が好ましく、R26、R29、R30、R31、R32及びR33は、アリール基よりもアルキル基が好ましい。なお、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32及びR33はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、式(15)、(17)において、X、Xは、炭素数6〜30のアリール残基を表し、式(18)において、aは、通常0以上、好ましくは1以上であり、また、通常2以下の整数を表す。
上記式(14)で表される有機ホスファイト化合物としては、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等が挙げられる。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」、「アデカスタブ2112」、城北化学工業社製「JP−351」、「JP−360」、「JP−3CP」、チバ・スペシャルテイ・ケミカルズ社製「イルガフォス168」等が挙げられる。
式(15)で表される有機ホスファイト化合物としては、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等が挙げられる。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HP−10」等が挙げられる。
式(16)で表される有機ホスファイト化合物としては、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−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト等が挙げられる。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−8」、「アデカスタブPEP−24G」、「アデカスタブPEP−36」、城北化学工業社製「JPP−2000」等が挙げられる。
式(17)で表される有機ホスホナイト化合物としては、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−ホスホナイト等が挙げられる。このような、有機ホスホナイト化合物としては、具体的には、例えば、Sandoz社製「サンドスタブP−EPQ」等が挙げられる。
式(18)で表される有機ホスフェート化合物としては、モノ−ステアリン酸ホスフェート、ジ−ステアリン酸ホスフェート、モノ−2−エチルヘキシル酸ホスフェート、ジ−2−エチルヘキシル酸ホスフェート、モノオレイル酸ホスフェート、ジ−オレイル酸ホスフェート等が挙げられる。このような、有機ホスフェート化合物としては、具体的には、例えば、アデカ社製「アデカスタブAX−71」、城北化学工業社製「JP−508」、「JP−518−O」等が挙げられる。
また、イオウ系安定剤としては、例えば、エステル残基含有スルフィド化合物が挙げられ、具体的には、ジドデシル−3,3’−チオジプロピオネート、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピネート)等が挙げられる。このようなイオウ系安定剤としては、例えば、住友化学社製「スミライザーTPL」、「スミライザーTPM」、「スミライザーTPS」、「スミライザーTDP」、アデカ社製「アデカスタブAO−412S」、シプロ化成社製「シーノックス412S」等が挙げられる。
なお、熱安定剤は、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。
熱安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.0001質量部以上、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、また、通常3質量部以下、好ましくは1質量以下、より好ましくは0.5質量部以下、さらに好ましくは0.3質量部以下である。熱安定剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、熱安定効果が不十分となる可能性があり、熱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.酸化防止剤]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、所望によって酸化防止剤を含有することが好ましい。酸化防止剤を含有することで、色相劣化や、熱滞留時の機械物性の低下が抑制できる。
酸化防止剤としては、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、酸化防止剤は、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。
酸化防止剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、通常0.0001質量部以上、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01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、より好ましくは0.5質量部以下、さらに好ましくは0.3質量部以下である。酸化防止剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、酸化防止剤としての効果が不十分となる可能性があり、酸化防止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。
[8.紫外線吸収剤]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、所望によって紫外線吸収剤を含有することが好ましい。紫外線吸収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耐候性を向上できる。
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。
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0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1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、より好ましくは0.5質量部以下、さらに好ましくは0.4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。
[9.染顔料]
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、所望によって染顔料を含有することが好ましい。染顔料を含有することで、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の隠蔽性、耐候性を向上できるほか、本発明のポリカーボネート樹脂組成物を成形して得られる成形体のデザイン性が向上する。
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、カーボンブラック、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、カーボンブラック、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。また、染顔料は、押出時のハンドリング性改良、樹脂組成物中への分散性改良の目的のために、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂とマスターバッチ化されたものも用いてもよい。
染顔料の含有量は、必要な意匠性に応じて適宜選択すればよいが、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0.1質量部以上であり、また、通常3質量部以下、好ましくは2質量部以下、より好ましくは1質量部以下、さらに好ましくは0.5質量部以下である。染顔料の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、効果が十分に得られない可能性があり、染顔料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、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。
[10.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(PET樹脂)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート樹脂(PBS)、ポリカプロラクトン(PCL)等の熱可塑性ポリエステル樹脂;
ポリスチレン樹脂(PS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−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS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)等のスチレン系樹脂;
ポリエチレン樹脂(PE樹脂)、ポリプロピレン樹脂(PP樹脂)、シクロオレフィン樹脂(COP樹脂)、シクロオレフィン共重合体(COC)樹脂等のポリオレフィン樹脂;
ポリアミド樹脂(PA樹脂);ポリイミド樹脂(PI樹脂);ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂);ポリウレタン樹脂(PU樹脂);ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂);ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂);ポリスルホン樹脂(PSU樹脂);ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA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、難燃剤、滴下防止剤、帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、流動性改良剤、摺動性改質剤、可塑剤、分散剤、抗菌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。
・・・滴下防止剤
滴下防止剤としては、例えば、フルオロポリマーが挙げられ、なかでもフルオロオレフィン樹脂が好ましい。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り、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等が挙げられるが、なかでもテトラフルオロエチレン樹脂が好ましい。
また、この上述のフルオロポリマーとしては、フィブリル形成能を有するものが好ましく、具体的には、フィブリル形成能を有するフルオロオレフィン樹脂が挙げられる。このように、フィブリル形成能を有することで、燃焼時の滴下防止性が著しく向上する傾向にある。
フィブリル形成能を有するフルオロオレフィン樹脂としては、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」、ダイキン化学工業社製「ポリフロン(登録商標)F201L」、「ポリフロン(登録商標)F103」などが挙げられる。さらに、フルオロオレフィ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」、ダイキン化学工業社製「フルオン(登録商標)D−1」等が挙げられる。
さらに、有機重合体被覆フルオロオレフィン樹脂も好適に使用することができる。有機重合体被覆フルオロオレフィン樹脂を用いることで、分散性が向上し、成形体の表面外観が向上し、表面異物を抑制できる傾向にある。有機重合体被覆フルオロオレフィン樹脂は、公知の種々の方法により製造でき、例えば(1)ポリフルオロエチレン粒子水性分散液と有機系重合体粒子水性分散液とを混合して、凝固またはスプレードライにより粉体化して製造する方法、(2)ポリフルオロエチレン粒子水性分散液存在下で、有機系重合体を構成する単量体を重合した後、凝固またはスプレードライにより粉体化して製造する方法、(3)ポリフルオロエチレン粒子水性分散液と有機系重合体粒子水性分散液とを混合した分散液中で、エチレン性不飽和結合を有する単量体を乳化重合した後、凝固またはスプレードライにより粉体化して製造する方法、等が挙げられる。
フルオロオレフィン樹脂を被覆する有機系重合体としては、特に制限されるものではなく、このような有機系重合体を生成するための単量体の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、o−エチルスチレン、p−クロロスチレン、o−クロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、p−メトキシスチレン、o−メトキシスチレン、2,4−ジメチルスチレン等の芳香族ビニル系単量体;
アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸トリデシル、メタクリル酸トリデシル、アクリル酸オクタデシル、メタクリル酸オクタデシル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体;
無水マレイン酸等のα,β−不飽和カルボン酸;N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系単量体;
グリシジルメタクリレート等のグリシジル基含有単量体;
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル系単量体;酢酸ビニル、酪酸ビニル等のカルボン酸ビニル系単量体;
エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン系単量体;
ブタジエン、イソプレン、ジメチルブタジエン等のジエン系単量体等を挙げることができる。なお、これらの単量体は、単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
なかでもフルオロオレフィン樹脂を被覆する有機系重合体を生成するための単量体としては、ポリカーボネート樹脂に配合する際の分散性の観点から、ポリカーボネート樹脂との親和性が高いものが好ましく、芳香族ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、シアン化ビニル系単量体がより好ましい。
また、有機重合体被覆フルオロオレフィン樹脂中のフルオロオレフィン樹脂の含有比率は、通常30重量%以上、好ましくは35重量%以上、より好ましくは40重量%以上、特に好ましくは45重量%以上であり、通常95重量%以下、好ましくは90重量%以下、より好ましくは80重量%以下、特に好ましくは75重量%以下である。有機重合体被覆フルオロオレフィン樹脂中のフルオロオレフィン樹脂の含有比率を、上述の範囲とすることで、難燃性と成形体外観のバランスに優れる傾向にあるため好ましい。
このような有機重合体被覆フルオロオレフィン樹脂としては、具体的には、三菱レイヨン社製「メタブレン(登録商標)A−3800」、GEスペシャリティケミカル社製「ブレンデックス(登録商標)449」、PIC社製「Poly TS AD001」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。
滴下防止剤の含有量は、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0.005質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上、特に好ましくは0.02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、より好ましくは0.3質量部以下、特に好ましくは0.1質量部以下である。滴下防止剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、滴下防止剤による難燃性の効果が不十分となる可能性があり、滴下防止剤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たり、透明性が著しく低下したりする可能性がある。
[11.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スルホン酸金属塩、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー、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、スーパー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。
なかでも本発明においては、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)を予め、粉体または液体と混合したマスターバッチとして使用することが好ましい。マスターバッチとして使用することで、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の透明性、難燃性、熱老化性や湿熱安定性が向上するというメリットが得られる。
上記、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)と、マスターバッチとして使用する粉体としては、樹脂、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、滑剤、染顔料等特に制限はないが、樹脂粉体が好ましく、なかでも粉体化されたポリカーボネート樹脂が好ましい。特に好ましいポリカーボネート樹脂粉体は、その50〜95質量%が、JIS K0069(ふるい分け試験方法)に準拠した方法で測定した粒径分布で180〜1700μmの範囲である。この範囲に入る粒径分布は好ましくは55質量%以上、特に好ましくは60質量%以上であり、好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下である。
上記、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)と、マスターバッチとして使用する液体としては、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー溶液、あるいはディスパージョン溶液になるものであれば特に制限はなく、例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルエーテル、メタノール、エタノール、プロノール、水等が挙げられるが、なかでもn−ヘキサン、シクロヘキサン、アセトン、エタノールがより好ましく、n−ヘキサンが特に好ましい。
マスターバッチの作成の際、好ましいポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)の粉体または液体に対する割合は、0.5〜90質量%、より好ましくは1〜50質量%、さらに好ましくは2〜20質量%、特に好ましくは3〜10質量%である。
[12.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、テレビ、パソコン、電子ペーパー等の筐体の意匠性部品等に好適に用いることができる。
前記の照明機器の部品としては、LED照明、EL照明等のカバー等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。
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2〜表4に記した各成分を、表5〜表9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(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290℃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。
なお、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C成分)またはその他のシロキサン(X成分)の配合方法は以下の通りとした。
ブレンド方法A:A1〜A2成分(粉体)80質量%と、C成分またはX成分20質量%をスーパーミキサーで3分間混合してマスターバッチを作成後、マスターバッチを残りの各成分とともにタンブラーミキサーで20分混合。
(実施例1の場合、A1成分0.4質量部とC1成分0.1質量部をスーパーミキサーで混合してマスターバッチを作成後、マスターバッチ0.5質量部をA1成分29.18質量部および残りの成分とタンブラ−ミキサーで混合した)
ブレンド方法B:A1〜A2成分(粉体)95質量%と、C成分またはX成分5質量%をスーパーミキサーで3分間混合してマスターバッチを作成後、マスターバッチを他の成分とともにタンブラーミキサーで20分混合。
ブレンド方法C:A1〜A2成分(粉体)90質量%と、C成分またはX成分10質量%をスーパーミキサーで3分間混合してマスターバッチを作成後、マスターバッチを他の成分とともにタンブラーミキサーで20分混合。
ブレンド方法D:C成分またはX成分10質量%をn−ヘキサンに溶解し、その溶液にA1〜A2成分(粉体)90質量%を分散させた後、n−ヘキサンを揮発させることにより得られたマスターバッチを、他の成分とともにタンブラーミキサーで20分混合。
ブレンド方法E:マスターバッチを作成せずに、各成分を一括でタンブラーミキサーで20分混合。
[試験片の作製]
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、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1.6mmのUL試験用試験片を成形した。
また、同様に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、日精樹脂工業社製のNEX80型射出成形機を用いて、シリンダー温度300℃、金型温度80℃、成形サイクル35秒の条件で射出成形し、平板状試験片(90mm×50mm×3mm厚)を成形した。
[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 0005540934
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。結果を表5〜表9に示す。なお、表5〜表9中、難燃性評価結果を「難燃性」と表記する。
[透明性]
JIS K−7105に準じ、上述の平板状試験片(3mm厚)を試験片とし、日本電色工業(株)製のNDH−2000型ヘイズメーターでヘイズ値(単位「%」)を測定した。ヘイズ(Haze)は、樹脂の濁度の尺度として用いられる値であり、数値が小さい程、透明性が高いことを示し、好ましい。結果を表5〜表9に示す。なお、表5〜表9中、ヘイズ値を「Haze」と表記する。
[熱老化性]
熱老化性は、下記式で表されるΔYI(黄変度)で評価した。この値が小さいほど黄変が小さく好ましい。
ΔYI=YI(24h)−YI(0h)
YI(24h):熱風オーブン130℃、24h処理後のYI
YI(0h):初期のYI
なお、YI(24h)、YI(0h)は、上述平板状試験片(3mm厚)を試験片とし、日本電色工業社製、SE−2000型色彩計を用いて、C/2光源、透過法、測定孔10φの条件で測定した。
[湿熱安定性]
湿熱安定性は、下記式で表されるΔHzで評価した。この値が小さいほど湿熱試験による失透が小さく、本発明におけるポリカーボネート樹脂組成物の湿熱安定性が優れることを意味し、好ましい。
ΔHz=Hz(2h)−Hz(0h)
Hz(2h):湿熱試験2h処理後のHz
Hz(0h):初期のHz
なお、Hz(0h)は、上述の透明性評価と同様の方法で求めたヘイズの値を表す。また、Hz(2h)は、上述の平板状試験片(3mm厚)を試験片とし、平山製作所社製PC−422R5F型プレッシャークッカーを用いて、121℃、2hの条件で処理した後に、上述の透明性評価と同様の方法で求めたヘイズの値を表す。
Figure 0005540934
Figure 0005540934
Figure 0005540934
Figure 0005540934
Figure 0005540934
Figure 0005540934
[式(21)中、eは、0または自然数を表し、f、gはそれぞれ自然数を表す。]
Figure 0005540934
Figure 0005540934
Figure 0005540934
Figure 0005540934
Figure 0005540934
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本発明は産業上の幅広い分野に利用することが可能であり、例えば、電気電子機器やその部品、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、照明機器などの分野に用いて好適である。

Claims (9)

  1. 構造粘性指数Nが1.2以上の芳香族ポリカーボネート樹脂を20重量%以上含むポリカーボネート樹脂(A)100質量部と、有機スルホン酸金属塩(B)0.01〜1質量部と、動粘度1〜120センチストークス、屈折率1.45〜1.55、かつフェニル基含有量が、15〜45モル%のポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)0.05〜3質量部とを含有することを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
  2. ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマーが、下記式(1)で表され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。
    Figure 0005540934
    [式(1)中、a、b、cはそれぞれ自然数を表す。]
  3. 有機スルホン酸金属塩(B)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1または2に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  4. 平均粒径20〜200μmの有機スルホン酸金属塩(B)を配合することを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  5. さらに、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、滑剤(D)を、0.001〜1質量部含有することを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  6. 滑剤(D)が、脂肪族カルボン酸誘導体であることを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  7. さらに、ポリカーボネート樹脂(A)100質量部に対し、熱安定剤(E)、酸化防止剤(F)、紫外線吸収剤(G)、染顔料(H)からなる群より選ばれる少なくとも1種の添加剤を0.0001〜3質量部含有することを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  8. ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)を予め、粉体または液体と混合したマスターバッチとして使用することを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
  9. 上記マスターバッチが、ポリ(ジメチルシロキサン)−ポリ(ジフェニルシロキサン)コポリマー(C)と、ポリカーボネート樹脂粉末とのマスターバッチであることを特徴とする請求項に記載のポリカーボネート樹脂組成物。
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