JP5746437B2 - 難燃性ポリ(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組成物および物品 - Google Patents
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Description
本発明者らは、それぞれ特定量のポリ(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反応生成物と、水素化ブロックコポリマーと、有機リン酸エステルを含む難燃剤と、を混合することにより、難燃性、衝撃強度、溶融流動性および耐熱性が良好にバランスされた成形用組成物が得られることを見出した。さらに、該組成物は、上記の好都合な特性間の良好なバランスに加えて、剛体物品での使用に理想的に適した必要な剛性度も有する。
モノマー混合物の質量に対して、2,6−キシレノール95質量%と、1分子当たり約45個のシロキサン繰り返し単位を有するオイゲノールキャップ化ポリシロキサン5質量%と、を含むモノマー混合物を酸化共重合して、実施例で使用する、25℃のクロロホルム中で測定した固有粘度が0.45dL/gのポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)−co−ポリ(ジメチルシロキサン)ブロックコポリマー反応生成物を調製した。以下の手順に従って、該ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)−co−ポリ(ジメチルシロキサン)ブロックコポリマー反応生成物を調製した。
測定は、下記の「式(III)」の構造中のeプロトンと「式(I)」の構造中のaプロトンとを用いた1H NMR法で行い、下式により算出した:
式(I)
これらの実施例によって、ポリ(アリーレンエーテル)に代えて、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反応生成物を使用して得られた特性は向上していることが例証される。ある実施例での成分量と、対応する比較実施例でのそれとが同じである実施例もある。他の実施例では、成分量は違っており、従って、種々の物性間の好都合なバランスが達成されている。実施例における組成物の調製に用いた個別の成分を表3に示す。実施例で使用した非化学略語を表4に示す。
ポリシロキサンブロックコポリマー反応生成物を含む発明実施例1〜6の組成物および特性を表5に示す。これらの実施例は、メルトマスフローレートが少なくとも12.7g/10分;熱変形温度が少なくとも105℃;ノッチ付アイゾッド衝撃強度が、ASTM D256−10に準拠し温度−40℃で測定して少なくとも119J/m;UL94性能等級が1.0mm厚みのサンプルでV−0、という有用な特性組み合わせを有する。
表6には、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む比較実施例1の特性と、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、ポリシロキサンブロックコポリマー反応生成物を含む実施例7の特性との比較を示す。実施例7では、メルトボリュームフローレートとノッチ付アイゾッド衝撃強度が向上しており、また、UL94第1および第2消炎時間で測定した難燃性もわずかに向上している。ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマー組成物を改良することによって、流動性、衝撃強度および難燃性のうちの1つを向上させることは一般に可能である。しかしながら、これらの特性のうちの任意の2つを向上させると、典型的にはもう1つの特性が犠牲となる。従って、実施例7で見られたように、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、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反応生成物を用いることによって、これらの3つの特性すべてを同時に向上させられることは驚くべきことである。
表7には、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む比較実施例2〜5の特性と、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、ポリシロキサンブロックコポリマー反応生成物を含む実施例8〜12の特性との比較を示す。実施例8および9では、厚みが1.5mmのサンプルでのUL94等級がV−1からV−0に向上した。実施例11でも、消炎時間のわずかな向上が見られた。実施例8、9および11から、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、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反応生成物を使用することによって、難燃性が向上できることが例証されている。
表8には、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む比較実施例6〜8の特性と、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、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反応生成物を含む実施例12〜14の特性との比較を示す。これらの実施例はすべて、8.0質量部のBDADP難燃剤を含む。難燃剤のこの濃度において、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反応生成物を含む組成物のノッチ付アイゾッド衝撃強度は、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む組成物と比較して、温度23℃および−30℃の両方で向上している。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反応生成物を含む組成物のUL94で測定した難燃性も、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む組成物と比較して向上している。比較実施例6と実施例12からわかるように、耐衝撃性改良剤(SEBS)の最少濃度(4.0質量部)において、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反応生成物を含む組成物の−30℃ノッチ付アイゾッド衝撃強度は、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む組成物と比較して向上している。
表9には、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む比較実施例9〜11の特性と、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、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反応生成物を含む実施例15〜17の特性との比較を示す。これらの実施例はすべて、11.0質量部のBDADP難燃剤を含む。難燃剤のこの濃度において、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反応生成物を含む組成物のノッチ付アイゾッド衝撃強度は、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む組成物と比較して、温度23℃および−30℃の両方で向上している。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反応生成物を含む組成物のUL94で測定した難燃性は、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む組成物と同等である。比較実施例9と実施例15からわかるように、耐衝撃性改良剤(SEBS)の最少濃度(4.0質量部)において、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反応生成物を含む組成物の−30℃ノッチ付アイゾッド衝撃強度は、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む組成物と比較して向上している。
表10には、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む比較実施例12〜14の特性と、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、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反応生成物を含む実施例18〜20の特性との比較を示す。これらの実施例はすべて、11.0質量部のBDADP難燃剤を含む。難燃剤のこの濃度において、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反応生成物を含む組成物のノッチ付アイゾッド衝撃強度は、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む組成物と比較して、温度23℃および−30℃の両方で向上している。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反応生成物を含む組成物のUL94で測定した難燃性は、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む組成物と同等である。比較実施例12と実施例18からわかるように、耐衝撃性改良剤(SEBS)の最少濃度(4.0質量部)において、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反応生成物を含む組成物の−30℃ノッチ付アイゾッド衝撃強度は、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む組成物と比較して向上している。
表11には、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む比較実施例15〜17の特性と、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、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反応生成物を含む実施例21〜23の特性との比較を示す。実施例21〜23では、比較実施例15〜17に対して、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反応生成物の量を増やし、耐衝撃性改良剤(SEBS)と難燃剤(BPADP)の量を低減させて、比較実施例15〜17のそれぞれと同等な熱変形温度を得ている。実施例21〜23では、耐衝撃性改良剤と難燃剤の量が低減されているにもかかわらず、比較実施例15〜17それぞれと比較して、ノッチ付アイゾッド衝撃強度は温度23℃および−30℃の両方で向上しており、平均第1、第2および全消炎時間で測定した難燃性も向上している(消炎時間の低減によって証明されている)。
表12には、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む比較実施例18および19の特性と、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、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反応生成物を含む実施例24および25の特性との比較を示す。実施例24および25では、比較実施例18および19それぞれに対して、耐衝撃性改良剤(SEBS)と難燃剤(BPADP)の量を低減させ、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反応生成物の量を増やして、比較実施例18および19と同様の熱変形温度を得ている。実施例24および25では、耐衝撃性改良剤と難燃剤の量が低減されているにもかかわらず、ノッチ付アイゾッド衝撃強度は、比較実施例24および25と比較して、温度23℃および−30℃の両方で向上しており、平均第1、第2および全消炎時間で測定した難燃性は同等である。
表13には、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーを含む比較実施例20および21の特性と、ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーに代えて、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反応生成物を含む実施例26の特性との比較を示す。これらの例のすべてにおいて、耐衝撃性改良剤(SEBS)の量は6.0質量部で一定である。実施例26の難燃剤(BPADP)の量は11.5質量部であり、比較実施例20および21の13.5質量部から低減している。実施例26のノッチ付アイゾッド衝撃強度は、比較実施例20および21と比較して、温度23℃および−30℃の両方において向上している。実施例26の−40℃における延性(多軸衝撃強度)は、比較実施例20および21と比較して向上している。実施例26の熱変形温度は、比較実施例20および21と同等である。
表14には、実施例2および17と、Guoらの米国特許出願公報第2010/0139944A1号における実施例15である比較実施例22との比較を示す。Guoらは、ポリ(アリーレンエーテル)とポリ(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とを含むワイヤーおよびケーブル絶縁組成物について記載している。Guoらの実施例15は、組成物と物性の点において,実施例2および17で例示される本明細書での発明組成物とは実質的に異なる。Guoらの組成物は、40質量%のポリ(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有する比較実施例22で例示されるように、そのポリ(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含量は5〜55質量%に限定されている。本明細書での発明組成物は、それぞれ76.15質量%および76質量%のポリ(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有する実施例2および17で例示されるように、55超〜約95質量%のポリ(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。また、本明細書での本発明組成物は、実施例2および17で例示されるように、比較実施例22で例示されるGuoらの組成物とは実質的に異なる物性も有する。実施例2の曲げ弾性率が2,250MPaであるのに対し、比較実施例22のそれは、わずか296MPaである。実施例17の弾性係数が2,051MPaであるのに対し、比較実施例22のそれは、わずか185MPaである。このように、比較実施例22は非常に柔軟な組成物であり、ワイヤーおよびケーブル絶縁としての使用に理想的に適したものになっている。しかしながら、この同様な柔軟性によって、太陽電池端子ボックスやコネクタなどの剛体物品での使用には適さないものとなっている。対照的に、実施例2および17は、その高曲げ弾性率と弾性係数によって、剛体物品での使用に理想的に適したものになっている。
Claims (15)
- 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、
ポリ(アリーレンエーテル)ホモポリマーと、ポリ(アリーレンエーテル)ブロック及び平均で20〜80個のシロキサン繰り返し単位を含むポリシロキサンブロックを含むポリ(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反応生成物であって、1〜30質量%のシロキサン繰り返し単位と70〜99質量%のアリーレンエーテル繰り返し単位とを含み、一価フェノールとヒドロキシアリール末端ポリシロキサンとを含むモノマー混合物の酸化共重合ステップを備えたプロセスの生成物であり、質量平均分子量が少なくとも30,000原子質量単位であるポリ(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反応生成物を55超〜95質量%と;
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未水素化ブロックコポリマー、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およびこれらの混合物から構成される群から選択されたスチレン系ポリマーを1〜40質量%と;
有機リン酸エステルを含む難燃剤を1〜40質量%と、を含む組成物であって、
ASTM D790−10に準拠し、温度23℃、厚み3.2mmのサンプルで測定した曲げ弾性率が少なくとも1500MPaであることを特徴とする組成物。 - 67〜87質量%の前記ポリ(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反応生成物と、
5〜17質量%の前記スチレン系ポリマーと、
8〜15質量%の前記難燃剤と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。 - 前記スチレン系ポリマーは、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの前記水素化ブロックコポリマーから構成され、
前記難燃剤は、有機リン酸エステルから構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の組成物。 - 前記スチレン系ポリマーは、前記ゴム変性ポリスチレンと、アルケニル芳香族化合物と共役ジエンとの前記未水素化ブロックコポリマーと、から構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の組成物。
- 前記組成物は、55超〜65質量%の前記ポリ(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反応生成物を含み、前記難燃剤は、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)を含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物は、65〜95質量%の前記ポリ(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反応生成物を含み、前記難燃剤は、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)を含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリ(アリーレンエーテル)ブロックは、下式の構造
前記ポリシロキサンブロックは、下式の構造
前記ポリシロキサンブロックはさらに、下式の構造
- 前記ポリ(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反応生成物を形成するプロセスはさらに、イソプロパノールを含む貧溶媒で酸化共重合反応混合物を沈殿させて前記ポリ(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反応生成物を形成するステップを備え、前記ポリ(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反応生成物は、その合計質量に対して、1.5質量%未満の前記ヒドロキシアリール末端ポリシロキサンを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の組成物。
- 前記難燃剤は、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ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の組成物。
- 前記組成物は、前記ポリ(アリーレンエーテル)と前記水素化ブロックコポリマーと前記難燃剤と、および選択的に、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種または複数種の添加剤0.1〜10質量%と、から構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の組成物。
- Underwriter’s Laboratory Bulletin94「プラスチック材料の燃焼性試験UL94」の20mm垂直燃焼試験に準拠して測定した難燃性能が、最大厚み1.5mmのサンプルでV−0等級であり、
また、以下の特性のうちの少なくとも2つを有することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の組成物:
ASTM D256−10に準拠し、温度−30℃〜−40℃、振り子エネルギー2.7J、衝撃速度3.5m/秒で測定したノッチ付アイゾッド衝撃強度が少なくとも150J/m;
ASTM D1238−10 手順Bに準拠し、温度300℃、滞留時間375秒、荷重5kgで測定したメルトマスフローレートが少なくとも5g/10分;および
ASTM D648−07に準拠し、厚みが3.2mmのサンプル、応力1.82MPaで測定した熱変形温度が少なくとも105℃。 - 請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする射出成形物品。
- 太陽電池端子ボックスあるいは太陽電池端子コネクタであることを特徴とする請求項13に記載の射出成形物品。
- 前記ポリ(アリーレンエーテル)ブロックが下式の構造
前記ポリシロキサンブロックが下式の構造
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から構成されるスチレン系ポリマーを5〜17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難燃剤を8〜15質量%と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
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