JP5729623B2 - ポリ(アリーレンエーテル)−ブロックコポリマー組成物による射出成形品 - Google Patents

ポリ(アリーレンエーテル)−ブロックコポリマー組成物による射出成形品 Download PDF

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Description

ポリ(アリーレンエーテル)樹脂は、その優れた耐水性、寸法安定性および固有の難燃性で知られるプラスチックの一種である。強度、剛性、耐薬品性および耐熱性などの特性は、他の種々のプラスチックとブレンドすることによって調整でき、例えば、衛生器具、配電盤、自動車部品およびワイヤーやケーブルの絶縁体などの広範な消費財の要件を満たすことができる。
高耐熱性が要求される用途では、洗濯機頂部などの大型のプラスチック部品を射出成形することは困難であった。これは、既知の耐熱性ポリ(アリーレンエーテル)ブレンドの粘度が射出成形に用いられる温度では比較的高いためである。成形上の困難さは、成形部品の層間剥離や塗装後の成形部品のふくれを含む欠陥として現れる。こうした欠陥は無駄と非効率に繋がる。射出成形に用いられる溶融温度を上げることによってポリ(アリーレンエーテル)ブレンドの粘度を低減させようとする試みは、高い溶融温度によって樹脂ブレンドの熱分解が起こるために失敗であった。射出速度を上昇させることも、これが成形部品表面におけるメルトフラクチャやブリスタを生じることが多いために、問題解決には至らない。したがって、延性と耐熱性を実質的に維持しながら、溶融流動性が改善された耐熱性ポリ(アリーレンエーテル)ブレンドが求められている。
一実施形態は組成物を含む射出成形品であって、前記組成物は、特に明記されない限りその合計質量に対して、25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が約0.28〜約0.38dL/gのポリ(アリーレンエーテル)であって、前記ポリ(アリーレンエーテル)の質量に対して、分子量が5,000原子質量単位未満の分子6質量%以下と分子量が50,000原子質量単位超の分子30質量%以下とを含むポリ(アリーレンエーテル)を約79〜約89質量%と、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの水素化ブロックコポリマーを約3〜約8質量%と、有機リン酸エステルを含む難燃剤を約4〜約15質量%と、を含む。
別の実施形態は組成物であって、前記組成物は、特に明記されない限りその合計質量に対して、25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が約0.28〜約0.38dL/gのポリ(アリーレンエーテル)であって、前記ポリ(アリーレンエーテル)の質量に対して、分子量が5,000原子質量単位未満の分子6質量%以下と分子量が50,000原子質量単位超の分子30質量%以下とを含むポリ(アリーレンエーテル)を約79〜約89質量%と、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの水素化ブロックコポリマーを約3〜約8質量%と、有機リン酸エステルを含む難燃剤を約4〜約15質量%と、を含む。
これらおよびその他の実施形態について以下詳細に説明する。
(発明の詳細な説明)
本発明者らは、特定の分子量特徴を有する、特定の量のポリ(アリーレンエーテル)を特定の量の水素化ブロックコポリマーおよび有機リン酸エステル難燃剤とブレンドすることによって、溶融流動性が改善された耐熱性ポリ(アリーレンエーテル)組成物が得られることを見出した。実施例で示すように、該ポリ(アリーレンエーテル)は固有粘度だけに基づいては選択できない。延性と耐熱性を維持するためには低分子量のポリ(アリーレンエーテル)の含量を最小化しなければならず、また、改善された溶融流動性を得るためには高分子量のポリ(アリーレンエーテル)の含量を最小化にしなければならない。
従って、ある実施形態は組成物であって、前記組成物は、特に明記されない限りその合計質量に対して、25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が約0.28〜約0.38dL/gのポリ(アリーレンエーテル)であって、前記ポリ(アリーレンエーテル)の質量に対して、分子量が5,000原子質量単位未満の分子6質量%以下と分子量が50,000原子質量単位超の分子30質量%以下とを含むポリ(アリーレンエーテル)を約79〜約89質量%と、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの水素化ブロックコポリマーを約3〜約8質量%と、有機リン酸エステルを含む難燃剤を約4〜約15質量%と、を含む。
別の実施形態は前記組成物を含む射出成形品である。該組成物は、厚みの厚い断面と薄い断面を有する物品の射出成形には特に有用である。こうした物品としては、例えば、洗濯機頂部、太陽光発電接続ボックス、太陽光発電フレームおよび電気コネクタが挙げられる。製造される射出成形品は、例えば、少なくとも10cmの第1の寸法と、少なくとも10cmの第2の寸法と、1cm未満の第3の寸法と、を有する部分を含み得る。従って、該第1および第2の寸法は、断面の「厚い」特徴を定義し、第3の寸法は、断面の「薄い」特徴を定義する。射出成形品の該「部分」は、例えば、洗濯機頂部の実質的に平らな面であり得る。一部の実施形態では、該第1の寸法は10〜100cmであり、第2の寸法は10〜100cmであり、第3の寸法は0.02〜1cmである。一部の実施形態では、該第1の寸法は30〜100cmであり、第2の寸法は30〜100cmであり、第3の寸法は0.1〜0.5cmである。一部の実施形態では、第1、第2および第3の寸法の比は、約50:50:1〜約1,000:1,0000:1であり得る。
射出成形方法およびその装置は当分野で既知であり、以下の実施例で射出成形条件の特定の実施形態を説明する。一部の実施形態では、該成形方法は、約300〜約340℃の、具体的には約310〜約330℃の、より具体的には約315〜約325℃の溶融温度を用いるステップを備える。該文脈において、「溶融温度」は、融液が型に入る時の融液の温度を指す。一部の実施形態では、該成形法は、約70〜約110℃の、具体的には約80〜約100℃の、より具体的には約85〜約95℃の溶融温度を用いるステップを備える。
前記組成物の製造に用いられるポリ(アリーレンエーテル)は以下の繰り返し構造単位を含む。
Figure 0005729623
ここで、各構造単位に対し、Zはそれぞれ独立に、ハロゲン、ヒドロカルビル基が第三級ヒドロカルビルではない未置換または置換C−C12ヒドロカルビル、C−C12ヒドロカルビルチオ、C−C12ヒドロカルビルオキシ、あるいは少なくとも2つの炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを分離しているC−C12ハロヒドロカルビルオキシであり、Zはそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロカルビル基が第三級ヒドロカルビルではない未置換または置換C−C12ヒドロカルビル、C−C12ヒドロカルビルチオ、C−C12ヒドロカルビルオキシ、あるいは少なくとも2つの炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを分離しているC−C12ハロヒドロカルビルオキシである。
本明細書での「ヒドロカルビル」は、単独で用いられていても、他の用語の接頭辞、接尾辞あるいはその一部として用いられていても、炭素と水素だけを含む残基を指す。該残基は、脂肪族あるいは芳香族、直鎖、環式、二環式、分枝鎖、飽和または不飽和であり得る。それにはまた、脂肪族、芳香族、直鎖、環式、二環式、分枝鎖、飽和および不飽和の炭化水素部分の組み合わせが含まれ得る。しかしながら、該ヒドロカルビル残基が「置換」として記載された場合、置換された残基の炭素員および水素員上にヘテロ原子を含み得る。このように、置換と特定的に記載された場合、該ヒドロカルビル残基には、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、アミノ基、アミド基、スルホニル基、スルホキシル基、スルホンアミド基、スルファモイル基、水酸基、アルコキシル基なども含まれ得、また、ヒドロカルビル残基の骨格内にはヘテロ原子が含まれ得る。
前記ポリ(アリーレンエーテル)は、典型的には前記ヒドロキシ基のオルト位置に存在するアミノアルキル含有末端基を有する分子を含むことができる。テトラメチルジフェノキノン(TMDQ)副生成物が存在する反応混合物から典型的に得られるテトラメチルジフェノキノン末端基が存在することも多い。一部の実施形態では、該ポリ(アリーレンエーテル)は、その質量に対して、TMDQ末端基を5質量%未満、具体的には3質量%未満、より具体的には1質量%未満含む。一部の実施形態では、該ポリ(アリーレンエーテル)は、ポリ(アリーレンエーテル)1モル当たり平均で、約0.7〜約2モルの、具体的には約1〜約1.5モルの連鎖停止水酸基を含む。
前記ポリ(アリーレンエーテル)は、ホモポリマー、コポリマー、グラフトコポリマー、イオノマー、ブロックコポリマー、あるいはこれらのものの少なくとも1つを含む組合せの形態であり得る。ポリ(アリーレンエーテル)は、2,3,6−トリメチル−1,4−フェニレンエーテル単位と選択的に組み合わせられた2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル単位を含むポリフェニレンエーテルを含む。一部の実施形態では、該ポリ(アリーレンエーテル)は、非官能化ポリ(アリーレンエーテル)である。非官能化ポリ(アリーレンエーテル)は、1つまたは複数のフェノールの重合生成物で構成されるポリ(アリーレンエーテル)である。該「非官能化ポリ(アリーレンエーテル)」には、酸官能化ポリ(アリーレンエーテル)類や無水物官能化ポリ(アリーレンエーテル)類などの官能化ポリ(アリーレンエーテル)類は含まれない。一部の実施形態では、該ポリ(アリーレンエーテル)はポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)を含む。一部の実施形態では、該ポリ(アリーレンエーテル)は、ポリ(アリーレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含む。一部の実施形態では、該組成物は、ポリ(アリーレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーを含まない。少なくとも1つのポリ(アリーレンエーテル)ブロックと少なくとも1つのポリシロキサンブロックとを含むポリ(アリーレンエーテル)−ポリシロキサンブロックコポリマーは、例えば、Guoらの米国特許出願公報第2010/0139944A1号に記載されている。
前記ポリ(アリーレンエーテル)は、2,6−キシレノールおよびまたは2,3,6−トリメチルフェノールなどのモノヒドロキシ芳香族化合物(類)の酸化カップリングで調製される。こうしたカップリングでは、一般に触媒系が用いられる。それらの触媒系には、1級アミン、2級アミン、3級アミン、ハロゲン化物またはこれらのものの2つ以上の組合せなどの、1つまたは複数の配位子と通常は組み合わせられた、銅、マンガンまたはコバルト化合物などの重金属化合物が含まれ得る。
前記ポリ(アリーレンエーテル)の固有粘度は、25℃のクロロホルム中で測定して、約0.28〜約0.38dL/gである。この範囲内で、固有粘度は、約0.29〜約0.37dL/gであり得、具体的には約0.30〜約0.36dL/gであり得、より具体的には約0.31〜約0.35dL/gであり得、さらにより具体的には約0.32〜約0.34dL/gであり得る。該ポリ(アリーレンエーテル)では、低分子量種と高分子量種の量は最小化される。具体的には、該ポリ(アリーレンエーテル)は、その質量に対して、分子量が5,000原子質量単位未満の分子を6質量%以下含む。一部の実施形態では、分子量が5,000原子質量単位未満の分子の質量%は5質量%以下であり、具体的には4質量%以下であり、より具体的には3質量%以下である。また、該ポリ(アリーレンエーテル)は、その質量に対して、分子量が50,000原子質量単位超の分子を30質量%以下含む。一部の実施形態では、分子量が50,000原子質量単位超の分子の質量%は25質量%以下であり、具体的には20質量%以下である。
一部の実施形態では、前記ポリ(アリーレンエーテル)は単峰性の分子量分布を有する。本明細書での「単峰性の分子量分布」とは、分子量分布が単一の極大を有することを意味する。「単峰性の分子量分布」は、分子量分布において少なくとも2つの極大を有する、低分子量ポリ(アリーレンエーテル)と高分子量ポリ(アリーレンエーテル)とのブレンドを区別するように意図される。
一部の実施形態では、前記ポリ(アリーレンエーテル)は、その比が約1.3:1〜約4:1である重量平均分子量とピーク分子量とで特徴付けられる。この範囲内で、該比率は約1.5:1〜約3:1であり得、具体的には約1.5:1〜約2.5:1であり得、より具体的には約1.6:1〜約2.3:1であり得、さらにより具体的には1.7:1〜約2.1:1であり得る。本明細書での「ピーク分子量」は、分子量分布において最瀕分子量として定義される。統計用語では、ピーク分子量は分子量分布モードである。実用語では、分子量がゲル透過クロマトグラフィなどのクロマトグラフ法で決定される場合、ピーク分子量は、分子量(X軸)と吸光度(Y軸)のプロットの最高点におけるポリ(アリーレンエーテル)の分子量である。
前記組成物の調製に用いられるポリ(アリーレンエーテル)の量は、組成物の合計質量に対して、約79〜約89質量%である。この範囲内で、ポリ(アリーレンエーテル)量は約80〜約88質量%であり得、具体的には約81〜約87質量%であり得、より具体的には約82〜約86質量%であり得、さらにより具体的には約83〜約85質量%であり得、さらにより具体的には約82〜約84質量%であり得る。
前記組成物は、ポリ(アリーレンエーテル)に加えて、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの水素化ブロックコポリマーを含む。簡略化のために、この成分を「水素化ブロックコポリマー」と呼ぶ。該水素化ブロックコポリマーは、その質量に対して、約10〜約90質量%のポリ(アルケニル芳香族)含量と、約10〜約90質量%の水素化ポリ(共役ジエン)含量と、を含んでいてよい。一部の実施形態では、該ポリ(アルケニル芳香族)含量は約10〜約45質量%であり、具体的には約20〜約40質量%であり、より具体的には約25〜約35質量%であり、さらにより具体的には約30〜約35質量%である。他の実施形態では、該ポリ(アルケニル芳香族)含量は約45〜約90質量%であり、具体的には約45〜約80質量%である。該水素化ブロックコポリマーの重量平均分子量は、約40,000〜約400,000原子質量単位であり得る。数平均分子量と重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィによって、およびポリスチレン標準との比較に基づいて求めてもよい。一部の実施形態では、該水素化ブロックコポリマーの重量平均分子量は、約200,000〜約400,000原子質量単位であり、具体的には約220,000〜約350,000原子質量単位である。他の実施形態では、該水素化ブロックコポリマーの重量平均分子量は、約40,000〜約200,000原子質量単位であり得、具体的には約40,000〜180,000原子質量単位であり得、より具体的には約40,000〜約150,000原子質量単位であり得る。
前記水素化ブロックコポリマーの調製に用いられるアルケニル芳香族モノマーは以下の構造を有し得る。
Figure 0005729623
ここで、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、C−Cアルキル基またはC−Cアルケニル基であり、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、C−Cアルキル基、塩素原子または臭素原子であり、またR、RまたRは、それぞれ独立に、水素原子、C−Cアルキル基またはC−Cアルケニル基であり、あるいはRおよびRは中央の芳香環と共にナフチル基を形成し、あるいはRおよびRは中央の芳香環と共にナフチル基を形成する。アルケニル芳香族モノマーの具体的な例としては、例えば、スチレン、p−クロロスチレンなどのクロロスチレン類、およびα−メチルスチレンやp−メチルスチレンなどのメチルスチレン類が挙げられる。一部の実施形態では、該アルケニル芳香族モノマーはスチレンである。
該水素化ブロックコポリマーの調製に用いられる共役ジエンはC−C20共役ジエンであり得る。好適な共役ジエン類としては、例えば、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンなどとこれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、該共役ジエンは、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエンあるいはこれらの組み合わせである。一部の実施形態では、該共役ジエンは1,3−ブタジエンで構成される。
前記水素化ブロックコポリマーは、(A)アルケニル芳香族化合物から誘導された少なくとも1つのブロックと、(B)共役ジエンから誘導された少なくとも1つのブロックと、を含み、ブロック(B)中の脂肪族不飽和基含量は、水素化によって少なくとも部分的に低減されているコポリマーである。一部の実施形態では、(B)ブロック中の脂肪族不飽和は少なくとも50%、具体的には少なくとも70%低減されている。ブロック(A)と(B)の配置としては、リニア構造、グラフト構造、および分枝鎖を有していても有していなくてもよいラジアルテレブロック構造がある。リニアブロックコポリマーには、傾斜型リニア構造および非傾斜型リニア構造がある。一部の実施形態では、該水素化ブロックコポリマーは、傾斜型リニア構造を有する。一部の実施形態では、該水素化ブロックコポリマーは、非傾斜型リニア構造を有する。一部の実施形態では、該水素化ブロックコポリマーは、アルケニル芳香族モノマーがランダムに取り込まれたBブロックを含む。リニアブロックコポリマー構造には、ジブロック(A−Bブロック)構造、トリブロック(A−B−AブロックまたはB−A−Bブロック)構造、テトラブロック(A−B−A−Bブロック)構造、ペンタブロック(A−B−A−B−AブロックまたはB−A−B−A−Bブロック)構造、およびAおよびBを合計で6個以上含むリニア構造などがあり、ここで、Aブロックの分子量はそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよく、 Bブロックの分子量はそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。一部の実施形態では、該水素化ブロックコポリマーは、ジブロックコポリマー、トリブロックコポリマーまたはこれらの組み合わせである。
一部の実施形態では、前記水素化ブロックコポリマーは、該アルケニル芳香族化合物と共役ジエン以外のモノマーの残基を含まない。
一部の実施形態では、前記水素化ブロックコポリマーは、該アルケニル芳香族化合物と共役ジエンから誘導されたブロックで構成される。該ブロックコポリマーは、これらで形成されたグラフト、あるいは他の任意のモノマーで形成されたグラフトを含まない。また、該ブロックコポリマーは炭素原子と水素原子で構成され、ヘテロ原子を含まない。
一部の実施形態では、前記水素化ブロックコポリマーは、無水マレイン酸などの1つまたは複数の酸官能化剤の残基を含む。
一部の実施形態では、前記水素化ブロックコポリマーは、ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーを含む。
一部の実施形態では、前記水素化ブロックコポリマーは、重量平均分子量が約200,000〜約400,000原子質量単位の、具体的には約240,000〜約350,000原子質量単位の、より具体的には約240,000〜約300,000原子質量単位のポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーを含む。
水素化ブロックコポリマーの調製方法は当分野で既知であり、また、多くの水素化ブロックコポリマーが市販されている。市販の水素化ブロックコポリマーの具体的なものとしては、Kraton Polymers社からKraton G1701およびG1702として販売されているポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)ジブロックコポリマー;Kraton Polymers社からKraton G1641、G1650、G1651、G1654、G1657、G1726、G4609、G4610、GRP−6598、RP−6924、MD−6932M、MD−6933およびMD−6939として販売されているポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマー;Kraton Polymers社からKraton RP−6935およびRP−6936として販売されているポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレ(S−EB/S−S)トリブロックコポリマー;Kraton Polymers社からKraton G1730として販売されているポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレントリブロックコポリマー;Kraton Polymers社からKraton G1901、G−1924およびMD−6684として販売されている無水マレイン酸−グラフト化ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマー;Kraton Polymers社からKraton MD−6670として販売されている無水マレイン酸−グラフト化ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマー;旭化成ケミカルズ(株)からTUFTEC H1043として販売されている67質量%のポリスチレンを含むポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマー;旭化成ケミカルズ(株)からTUFTEC H1051として販売されている42質量%のポリスチレンを含むポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマー;旭化成ケミカルズ(株)からTUFTEC P1000およびP2000として販売されているポリスチレン−ポリ(ブタジエン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマー;旭化成ケミカルズ(株)からS.O.E.−SS L601として販売されているポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(スチレン−ブタジエン)−ポリスチレンブロックコポリマー;Chevron Phillips Chemical社からK樹脂KK38、KR01、KR03およびKR05として販売されている水素化ラジアルブロックコポリマー;(株)クラレからSEPTON S8104として販売されている60質量%のポリスチレンを含むポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマー;(株)クラレからSEPTON S4044、S4055、S4077およびS4099として販売されているポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)−ポリスチレントリブロックコポリマー;および(株)クラレからSEPTON S2104として販売されている65質量%のポリスチレンを含むポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーなどが挙げられる。2つ以上の水素化ブロックコポリマーの混合物も使用できる。
前記組成物は、その合計質量に対して、約3〜約8質量%の、具体的には約4〜約7質量%の、より具体的には約5〜約6質量%の水素化ブロックコポリマーを含む。
前記組成物は、ポリ(アリーレンエーテル)および水素化ブロックコポリマーに加えて、有機リン酸エステルを含む難燃剤を含む。典型的な有機リン酸エステル難燃剤としては、フェニル基、置換フェニル基あるいはフェニル基と置換フェニル基の組み合わせを含むリン酸エステル、例えばレゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)などのレゾルシノール系ビス−アリールリン酸エステルおよび、例えばビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)などのビスフェノール系リン酸エステルが挙げられる。一部の実施形態では、該有機リン酸エステルは、トリス(アルキルフェニル)ホスフェート(例えば、CAS登録番号第89492−23−9号または同第78−33−1号)、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)(例えばCAS登録番号第57583−54−7号)、ビス−フェノールAビス(ジフェニルホスフェート)(例えばCAS登録番号第181028−79−5号)、トリフェニルホスフェート(例えばCAS登録番号第115−86−6号)、トリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート(例えばCAS登録番号第68937−41−7号)およびこれらの混合物から選択されたリン酸トリアリールである。
一部の実施形態では、有前記機リン酸エステルは、以下の構造を有するビス(アリールホスフェート)を含む。
Figure 0005729623
ここで、Rは、それぞれ独立に、C−C12アルキリデン基であり、R12およびR13は、それぞれ独立に、C−Cアルキル基であり、R、RおよびR11は、独立にC−C12ヒドロカルビルであり、R10は、それぞれ独立に、C−C12ヒドロカルビルであり、mは1〜25の整数であり、s1とs2は、それぞれ独立に、0、1あるいは2の整数である。一部の実施形態では、OR、OR、OR10およびOR11は独立に、フェノール、モノアルキルフェノール、ジアルキルフェノールまたはトリアルキルフェノールから誘導される。
前記ビス(アリールホスフェート)はビスフェノールから誘導される。典型的なビスフェノールとしては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(所謂ビスフェノールA)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタンおよび1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタンが挙げられる。一部の実施形態では、該ビスフェノールはビスフェノールAを含む。
前記難燃剤は、有機リン酸エステルに加えて、1つまたは複数の難燃剤を選択的に含み得る。こうした補助難燃剤としては、例えば、臭素化ポリマー(臭素化ポリスチレンなど)、金属ジアルキルホスフィン酸塩(アルミニウムトリス(ジエチルホスフェート)など)、窒素含有ヘテロ環式塩基と、リン酸塩、ピロリン酸塩、ポリリン酸塩あるいはシアヌレート塩基の共役酸と、を含む窒素含有難燃剤(リン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミンおよびメラミンシアヌレートなど)、金属水酸化物(水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムなど)およびこれらの混合物が挙げられる。あるいは、一部の実施形態では、該難燃剤は有機リン酸エステルで構成される。
前記組成物は、その合計質量に対して、約4〜約15質量%の前記難燃剤を含む。この範囲内で、該難燃剤の量は約5〜約13質量%であり得、具体的には約6〜約11質量%であり得、より具体的には約7〜約9質量%であり得る。該難燃剤は有機リン酸エステルで構成され得るので、上記の範囲は有機リン酸エステルの量に適用され得る。
一部の実施形態では、前記組成物は、さらに1つまたは複数の添加剤を含む。こうした添加剤としては、例えば、安定剤、離型剤、加工助剤、防滴剤、成核剤、UVカット剤、染料、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、鉱油、金属不活性化剤、ブロッキング防止剤、ナノクレイおよび導電性付与剤が挙げられる。添加剤が存在する場合、それらの合計量は、組成物の合計質量に対して、典型的には約0.5〜約5質量%であり、具体的には約1〜約4質量%であり、より具体的には約2〜約4質量%である。
一部の実施形態では、前記組成物は、ホモポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの非水素化ブロックコポリマー、ポリアミド、ポリエステル、および直鎖状低密度ポリエチレン以外のポリオレフィンで構成される群から選択された任意のポリマーを、組成物の合計質量に対して1質量%以下含む。こうしたポリマー類の合計量は0.5質量%以下であり得、具体的には0.1質量%以下であり得る。一部の実施形態では、これらのポリマーは該組成物には含まれない。
一部の実施形態では、前記組成物は、その合計質量に対して、一般的に約0.5〜約1.5質量%の量で、具体的には約0.7〜約1質量%の量で用いられる直鎖状低密度ポリエチレンを含む。他の実施形態では、該組成物は、直鎖状低密度ポリエチレンを0.5質量%以下含むか、あるいは全く含まない。
一部の実施形態では、前記組成物は、前記ポリ(アリーレンエーテル)および水素化ブロックコポリマー以外の任意のポリマーを、組成物の合計質量に対して1質量%以下含む。こうしたポリマーの量は、選択的に、0.5質量%以下であり得、具体的には0.1質量%以下であり得る。一部の実施形態では、該組成物は、前記ポリ(アリーレンエーテル)および水素化ブロックコポリマー以外の任意のポリマーを含まない。
特定の実施形態では、前記組成物は、25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が約0.30〜約0.36dL/gの前記ポリ(アリーレンエーテル)を約81〜約87質量%と、重量平均分子量が約200,000〜約400,000原子質量単位のポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーを含む前記水素化ブロックコポリマーを約4〜約7質量%と、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)またはこれらの混合物を含む前記難燃剤を約5〜約10質量%と、を含む。該組成物はさらに選択的に、安定剤、離型剤、加工助剤、防滴剤、成核剤、UVカット剤、染料、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、鉱油、金属不活性化剤、ブロッキング防止剤、ナノクレイおよび導電性付与剤で構成される群から選択された1つまたは複数の添加剤を約0.5〜約5質量%、具体的には約1〜約4質量%、より具体的には約2〜約4質量%含む。
一部の実施形態では、前記組成物は、本質的に前記ポリ(アリーレンエーテル)と、水素化ブロックコポリマーと、難燃剤とで構成され、また選択的に、安定剤、離型剤、加工助剤、防滴剤、成核剤、UVカット剤、染料、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、発泡剤、鉱油、金属不活性化剤、ブロッキング防止剤、ナノクレイおよび導電性付与剤で構成される群から選択された1つまたは複数の添加剤を約0.5〜約5質量%、具体的には約1〜約4質量%、より具体的には約2〜約4質量%含む。この文脈において、「本質的に構成される」では、組成物の溶融流動性、耐熱性および延性間のバランス改善に悪影響を与える量の他の成分は含まれない。
前記組成物は、溶融流動性、延性および耐熱性間の望ましいバランスを示し得る。例えば、一部の実施形態では、ASTM D1238−10、手順Bに準拠し、温度300℃×荷重5kgで測定した該組成物のメルトマスフローレートは少なくとも20g/10minである。該メルトマスフローレートは20〜約35g/10minであり得、具体的には約25〜約30g/10minであり得る。一部の実施形態では、延性の1つの指標としての前記組成物の引張破断強度は、ASTM D638−10に準拠して温度23℃で測定して少なくとも65MPaである。該引張破断強度は65〜約75MPaであり得、具体的には約68〜約70MPaであり得る。一部の実施形態では、第2の延性指標としての前記組成物のノッチ付アイゾッド衝撃強度は、ASTM D256−10に準拠して温度23℃で測定して少なくとも190J/mである。該ノッチ付アイゾッド衝撃強度は190〜約210J/mであり得、具体的には約195〜約200J/mであり得る。一部の実施形態では、第3の延性指標としての該組成物の多軸衝撃破壊強度は、ASTM D3763−10e1に準拠して温度23℃で測定して少なくとも45Jである。該多軸衝撃破壊強度は45〜約55Jであり得、具体的には約47〜約50Jであり得る。一部の実施形態では、1つの耐熱性指標としての該組成物の熱変形温度は、ASTM D648−07に準拠し、方法Bおよび12.5mm幅×3.2mm深さの横断面を有するサンプルを用いて測定して少なくとも135℃であり得る。該熱変形温度は135〜約150℃であり得、具体的には約140〜約145℃であり得る。該組成物は、上記の特性値の任意のものの2つ以上の組み合わせを呈し得、あるいは、それらの3つ以上のものの組み合わせを呈し得る。
上記の組成変形例のすべては、前記組成物そのものおよび該組成物を含む射出成形品に当てはまる。
本発明は少なくとも以下の実施形態を含む。
実施形態1:組成物を含む射出成形品であって、前記組成物は、特に明記されない限りその合計質量に対して、25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が約0.28〜約0.38dL/gのポリ(アリーレンエーテル)であって、前記ポリ(アリーレンエーテル)の質量に対して、分子量が5,000原子質量単位未満の分子6質量%以下と分子量が50,000原子質量単位超の分子30質量%以下とを含むポリ(アリーレンエーテル)を約79〜約89質量%と、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの水素化ブロックコポリマーを約3〜約8質量%と、有機リン酸エステルを含む難燃剤を約4〜約15質量%と、を含む射出成形品。
実施形態2:前記ポリ(アリーレンエーテル)は単峰性の分子量分布を有する実施形態1に記載の射出成形品。
実施形態3:前記水素化ブロックコポリマーは、重量平均分子量が約200,000〜約400,000原子質量単位のポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーを含む実施形態1または実施形態2に記載の射出成形品。
実施形態4:前記ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーのポリスチレン含量は約30〜約35質量%である実施形態3に記載の射出成形品。
実施形態5:前記難燃剤は、前記有機リン酸エステルで構成される実施形態1乃至実施形態4のいずれかに記載の射出成形品。
実施形態6:ホモポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの非水素化ブロックコポリマー、ポリアミド、ポリエステル、および直鎖状低密度ポリエチレン以外のポリオレフィンで構成される群から選択された任意のポリマーを1質量%以下含む実施形態1乃至実施形態5のいずれかに記載の射出成形品。
実施形態7:前記組成物は、前記ポリ(アリーレンエーテル)および水素化ブロックコポリマー以外の任意のポリマーを1質量%以下含む実施形態1乃至実施形態6のいずれかに記載の射出成形品。
実施形態8:前記組成物は、25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が約0.30〜約0.36dL/gの前記ポリ(アリーレンエーテル)を約81〜約87質量%と、重量平均分子量が約200,000〜約400,000原子質量単位のポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーを含む前記水素化ブロックコポリマーを約4〜約7質量%と、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)またはこれらの混合物を含む前記難燃剤を約5〜約10質量%と、を含む実施形態1乃至実施形態7のいずれかに記載の射出成形品。
実施形態9:前記組成物は、本質的に前記ポリ(アリーレンエーテル)と、水素化ブロックコポリマーと、難燃剤とで構成され、また選択的に、安定剤、離型剤、加工助剤、防滴剤、成核剤、UVカット剤、染料、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、発泡剤、鉱油、金属不活性化剤、ブロッキング防止剤、ナノクレイおよび導電性付与剤で構成される群から選択された1つまたは複数の添加剤を約0.5〜約5質量%含む実施形態1乃至実施形態8のいずれかに記載の射出成形品。
実施形態10:前記射出成形品の一部分は、少なくとも10cmの第1の寸法と、少なくとも10cmの第2の寸法と、1cm以下の第3の寸法と、を含む実施形態1乃至実施形態9のいずれかに記載の射出成形品。
実施形態11:前記射出成形品は洗濯機頂部である実施形態1乃至実施形態10のいずれか記載の射出成形品。
実施形態12:組成物であって、特に明記されない限りその合計質量に対して、25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が約0.28〜約0.38dL/gのポリ(アリーレンエーテル)であって、前記ポリ(アリーレンエーテル)の質量に対して、分子量が5,000原子質量単位未満の分子6質量%以下と分子量が50,000原子質量単位超の分子30質量%以下とを含むポリ(アリーレンエーテル)を約79〜約89質量%と、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの水素化ブロックコポリマーを約3〜約8質量%と、有機リン酸エステルを含む難燃剤を約4〜約15質量%と、を含む組成物。
実施形態13:前記ポリ(アリーレンエーテル)は単峰性の分子量分布を有する実施形態12に記載の組成物。
実施形態14:前記水素化ブロックコポリマーは、重量平均分子量が約200,000〜約400,000原子質量単位のポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーを含む実施形態12または実施形態13に記載の組成物。
実施形態15:前記ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーのポリスチレン含量は約30〜約35質量%である実施形態14に記載の組成物。
実施形態16:前記難燃剤は、前記有機リン酸エステルで構成される実施形態12乃至実施形態15のいずれかに記載の組成物。
実施形態17:ホモポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの非水素化ブロックコポリマー、ポリアミド、ポリエステル、および直鎖状低密度ポリエチレン以外のポリオレフィンとで構成される群から選択された任意のポリマーを1質量%以下含む実施形態12乃至実施形態16のいずれかに記載の組成物。
実施形態18:前記ポリ(アリーレンエーテル)および水素化ブロックコポリマー以外の任意のポリマーを1質量%以下含む実施形態12乃至実施形態17のいずれかに記載の組成物。
実施形態19:25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が約0.30〜約0.36dL/gの前記ポリ(アリーレンエーテル)を約81〜約87質量%と、重量平均分子量が約200,000〜約400,000原子質量単位のポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーを含む前記水素化ブロックコポリマーを約4〜約7質量%と、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)またはこれらの混合物を含む前記難燃剤を約5〜約10質量%と、を含む実施形態12乃至実施形態18のいずれかに記載の組成物。
実施形態20:本質的に前記ポリ(アリーレンエーテル)と、水素化ブロックコポリマーと、難燃剤とで構成され、また選択的に、安定剤、離型剤、加工助剤、防滴剤、成核剤、UVカット剤、染料、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、発泡剤、鉱油、金属不活性化剤、ブロッキング防止剤、ナノクレイおよび導電性付与剤で構成される群から選択された1つまたは複数の添加剤を約0.5〜約5質量%含む実施形態12乃至実施形態19のいずれかに記載の組成物。
以下の非限定的実施例によって本発明をさらに説明する。
実施例1、比較実施例1〜8
これらの組成物の調製に用いた成分を表1に要約する。
Figure 0005729623
組成物を表2に示す。成分量の単位は質量部である。長さと径の比が32:1のWerner&Pfleiderer30mm共回転二軸押出機を350rpm、供給速度45ポンド/h(20.4kg/h)で操作して、すべての組成物を調製した。緩やかなデザインのスクリュを用いて、溶融温度を635°F(335℃)未満に維持した。液状の難燃剤は、バレル2の押出機に直接送り込んだ。ゾーン設定温度は、供給口から口金まで240−260−300−300−300−300℃とした。押出品を水浴を通して冷却しペレット化後、目標溶融温度605°F(318.3℃)、型温度190°F(87.8℃)で射出成形して試験片を準備した。
特性を表2に要約する。引張降伏強度(単位MPa)と引張破断伸び率(単位%)は、ASTM D638−10に準拠し温度23℃で測定した。曲げ弾性率(単位MPa)と曲げ強度(単位MPa)は、ASTM D790−10に準拠し温度23℃で測定した。ノッチ付アイゾッド衝撃強度(単位J/m)は、ASTM D256−10に準拠し温度23℃で測定した。多軸衝撃破壊強度(単位J)は、ASTM D3763−10e1に準拠して温度23℃で測定した。熱変形温度(単位℃)は、ASTM D648−07に準拠し、方法Bおよび12.5mm幅×6.4mm深さの横断面を有するサンプルを用いて測定した。メルトマスフローレート(単位g/10min)は、ASTM D1238−10、手順Bに準拠し、温度300℃、荷重5kgで測定した。
Figure 0005729623
Figure 0005729623
熱変形温度とメルトフローインデックスの結果は、固有粘度が約0.33dL/gのポリ(アリーレンエーテル)を用いた実施例1は、概して耐熱性を維持しながら、溶融流動性の実質的な上昇を達成していることを示している。この特性の組み合わせは、固有粘度が0.40dL/gのポリ(アリーレンエーテル)を用いた場合(比較実施例1および3)、あるいは固有粘度が0.40および0.12のポリ(アリーレンエーテル)とのブレンド(比較実施例4〜8)では達成されなかった。特に、固有粘度が約0.33dL/gのポリ(アリーレンエーテル)を用いた実施例1が、固有粘度がそれぞれ0.40と0.33のポリ(アリーレンエーテル)の50:50ブレンドを用いた組成物(比較実施例2)とほぼ同じ熱変形温度でありながら、はるかに大きな溶融流動性を有していたことは驚きである。
溶融流動性の改善によって、洗濯機部品の耐熱性と延性とを実質的に維持しながら、スクラップ発生率が実質的に低減された該成形品が成形できた。
本明細書で開示された範囲はすべて、終点を含むものであり、該終点は互いに独立に組み合わせできる。
本発明の記述文脈(特に以下の請求項の文脈)における単数表現は、本明細書で別途明示がある場合または文脈上明らかに矛盾する場合を除き、単数および複数を含むものと解釈される。また、本明細書で用いられる、「第1の」「第2の」などの用語は、いかなる順序や量あるいは重要度を表すものではなく、ある成分と他の成分とを区別するために用いられるものである。量に関して用いた「約」は、記載された数値を含むものであり、文脈上決定される意味(例えば、特定の量の測定に関連した誤差の程度を含む)を有するものである。

Claims (10)

  1. 組成物を含む射出成形品であって、
    前記組成物は、特に明記されない限りその合計質量に対して、
    25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が0.28〜0.38dL/gのポリ(アリーレンエーテル)であって、前記ポリ(アリーレンエーテル)の質量に対して、分子量が5,000原子質量単位未満の分子6質量%以下と分子量が50,000原子質量単位超の分子30質量%以下とを含むポリ(アリーレンエーテル)を7〜89質量%と、
    アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの水素化ブロックコポリマーを3〜8質量%と、
    有機リン酸エステルを含む難燃剤を4〜15質量%と、を含むことを特徴とする射出成形品。
  2. 前記ポリ(アリーレンエーテル)は単峰性の分子量分布を有する請求項1に記載の射出成形品。
  3. 前記組成物は、前記ポリ(アリーレンエーテル)および水素化ブロックコポリマー以外の任意のポリマーを1質量%以下含む請求項1または請求項2に記載の射出成形品。
  4. 前記組成物は、
    25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が0.30〜0.36dL/gの前記ポリ(アリーレンエーテル)を8〜87質量%と、
    重量平均分子量が200,000〜400,000原子質量単位のポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーを含む前記水素化ブロックコポリマーを4〜7質量%と、
    レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)またはこれらの混合物を含む前記難燃剤を5〜10質量%と、を含む請求項1乃至請求項のいずれかに記載の射出成形品。
  5. 前記射出成形品の一部分は、少なくとも10cmの第1の寸法と、少なくとも10cmの第2の寸法と、1cm以下の第3の寸法と、を含む請求項1乃至請求項のいずれかに記載の射出成形品。
  6. 前記射出成形品は洗濯機頂部である請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の射出成形品。
  7. 組成物であって、特に明記されない限りその合計質量に対して、
    25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が0.28〜0.38dL/gのポリ(アリーレンエーテル)であって、前記ポリ(アリーレンエーテル)の質量に対して、分子量が5,000原子質量単位未満の分子6質量%以下と分子量が50,000原子質量単位超の分子30質量%以下とを含むポリ(アリーレンエーテル)を7〜89質量%と、
    アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの水素化ブロックコポリマーを3〜8質量%と、
    有機リン酸エステルを含む難燃剤を4〜15質量%と、を含むことを特徴とする組成物。
  8. 前記ポリ(アリーレンエーテル)は単峰性の分子量分布を有する請求項に記載の組成物。
  9. 前記ポリ(アリーレンエーテル)および水素化ブロックコポリマー以外の任意のポリマーを1質量%以下含む請求項7または請求項8に記載の組成物。
  10. 25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が0.30〜0.36dL/gの前記ポリ(アリーレンエーテル)を8〜87質量%と、
    重量平均分子量が200,000〜400,000原子質量単位のポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレントリブロックコポリマーを含む前記水素化ブロックコポリマーを4〜7質量%と、
    レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)またはこれらの混合物を含む前記難燃剤を5〜10質量%と、を含む請求項乃至請求項のいずれかに記載の組成物。
JP2013544583A 2010-12-14 2011-12-09 ポリ(アリーレンエーテル)−ブロックコポリマー組成物による射出成形品 Active JP5729623B2 (ja)

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