JPH04224851A - 難燃性スチレン系樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

難燃性スチレン系樹脂組成物の製造方法

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JPH04224851A
JPH04224851A JP40798090A JP40798090A JPH04224851A JP H04224851 A JPH04224851 A JP H04224851A JP 40798090 A JP40798090 A JP 40798090A JP 40798090 A JP40798090 A JP 40798090A JP H04224851 A JPH04224851 A JP H04224851A
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halogen
flame
compound
resin composition
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JP40798090A
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Naoki Matsui
直樹 松井
Hideki Yokoyama
横山 秀規
Masashi Shidara
設楽 正史
Toshio Akima
敏夫 秋間
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、難燃性スチレン系樹脂
組成物の製造方法に関し、特に、高度の難燃性を有し、
耐衝撃性に優れ、耐熱性、耐光性の良好な難燃性スチレ
ン系樹脂組成物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スチレン系樹脂は、優れた成形加工性、
機械的特性、電気的特性、外観の美麗さを有し、かつ安
価なため家庭電気製品、家具類など各方面に多量に使用
されている。
【0003】しかし、スチレン系樹脂は、易燃性のため
、米国のUL規格に代表される各種難燃規制が強化、義
務づけられるに伴い、難燃化の必要性が高まっている。
【0004】そのため、スチレン系樹脂を難燃化する手
段が、従来より種々検討され、リン系化合物、ハロゲン
系化合物、アンチモン系化合物等を添加することが提案
されている。なかでもハロゲン系化合物は、スチレン系
樹脂の難燃剤として効果的であり、比較的高度な難燃性
を付与できるものとして、例えば、テトラブロモビスフ
ェノールA、デカブロモジフェニールエーテル、ブロム
化ポリカーボネートオリゴマーなどが知られている(特
公昭52−32898号公報、特公昭56−25953
号公報等)。
【0005】しかしながら、テトラブロモビスフェノー
ルAを使用し難燃化した場合、樹脂の耐熱性及び熱安定
性が大幅に低下してしまう。また、ブロム化ポリカーボ
ネートオリゴマーを使用して難燃化した場合、耐熱性、
熱安定性は良好であるがこれら難燃剤はスチレン系樹脂
との相溶性が乏しく、樹脂中で相分離するため機械的強
度、特に耐衝撃性が低下することは避けられない。さら
に、デカブロモジフェニルエーテルを難燃剤として使用
した場合、成形品の耐候性、特に耐光性は著しく低下す
る。
【0006】これら耐熱性、耐衝撃性、熱安定性、耐光
性の低下を押さえる方法は、特開昭62−4737号公
報、特開昭63−72749号公報に提案されている。 これらに開示されるのは、特定構造を有する難燃剤を添
加し、混合する方法により得られる樹脂組成物である。 この難燃剤を用いると耐熱性、耐衝撃性、耐光性の良好
な難燃性スチレン系樹脂組成物を得ることはできるが、
この難燃剤は分子量分布を持つため、スチレン系樹脂と
相溶性の乏しい分子量成分を含み、この成分が相分離し
て分散不良を起こし機械的強度を低下させてしまい、か
ならずしも充分満足すべき物とは言えない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】スチレン系樹脂の難燃
化について上記のごとく種々の技術が提案されているが
、どの方法についても難燃剤を添加することによる耐衝
撃性、熱安定性、耐熱性、耐光性の低下を全て抑制する
ことができず、得られる難燃性スチレン系樹脂組成物の
特性は、バランスがとれているとは言い難い。
【0008】本発明は、これら従来の技術と異なり、難
燃性成分を樹脂中で合成し難燃剤の樹脂中での分散を均
一にすることにより、耐衝撃性、耐熱性、耐光性、熱安
定性が優れており、かつ、特性的にバランスのとれた難
燃性スチレン系樹脂組成物を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、スチ
レン系樹脂、ハロゲン含有芳香族ジオール(A)、ハロ
ゲン化フェノール(B)、ハロゲン含有エポキシ樹脂(
C)並びに前記(A)成分、(B)成分及び(C)成分
の反応を促進する触媒を溶融混練することにより、スチ
レン系樹脂中で(A)成分、(B)成分及び(C)成分
を反応させることを特徴とする難燃性スチレン系樹脂組
成物の製造方法に関する。
【0010】本発明におけるスチレン系樹脂とは、芳香
族ビニル化合物を主要なモノマー成分とする重合体であ
る。具体的には、スチレンモノマー、α−メチルスチレ
ンのようなα−置換スチレン、ビニルトルエン、クロロ
スチレンのような核置換スチレン等のスチレン(誘導体
)モノマーの1種又は2種以上の重合体、これらと、そ
の他のビニルモノマー(例えば、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、メチルメタクリ
レート、ブチルアクリレート等のアルキルメタクリレー
ト又はアルキルアクリレートなど)との共重合体が挙げ
られる。また、ゴム成分にスチレン誘導体モノマーまた
はこれと他のモノマーをグラフト重合させたグラフト重
合体、例えば、ポリブタジェン系ゴムにスチレンとアク
リロニトリルをグラフトさせたポリマー(ABS樹脂)
、スチレングラフトポリマー(HIPS樹脂)、架橋ア
クリルゴムにアクリロニトリルとスチレンをグラフトさ
せたポリマー(AAS樹脂)、エチレン・プロピレン系
ゴムにスチレンやアクリロニトリルをグラフトさせたポ
リマー(AES樹脂)、ポリブタジェン系ゴムを核とし
てアクリルゴムの外殻を形成し、さらにスチレンやアク
リロニトリルをグラフトさせたポリマー(AASB樹脂
)等も使用される。さらにスチレン系樹脂にポリブタジ
エン系ゴム等のゴム成分をブレンドせしめたものも使用
できる。
【0011】スチレン系樹脂とともに溶融混練されるハ
ロゲン含有芳香族ジオール(A)、ハロゲン化フェノー
ル(B)、ハロゲン含有エポキシ樹脂(C)は、触媒の
作用により反応し、難燃剤成分となって、スチレン系樹
脂中に極めて均一に分散される。
【0012】ハロゲン含有芳香族ジオール(A)とは、
一分子中にフェノール性水酸基を2個有し、置換基とし
て、塩素、臭素等のハロゲンを含む芳香族化合物である
。具体例としては、テトラブロモビスフェノールA、ジ
クロロビスフェノールA、テトラクロロビスフェノール
A、ジブロモビスフェノールA、テトラブロモビスフェ
ノールS、テトラブロモビスフェノールFなどがある。 ハロゲン含有芳香族ジオール(A)として特に好ましい
のは、テトラブロモビスフェノールA又はテトラクロロ
ビスフェノールAである。
【0013】ハロゲン化フェノール(B)とは、一分子
中にフェノール性水酸基を1個有し、置換基として塩素
、臭素等のハロゲンを含む化合物を言う。
【0014】具体例としては、トリブロモフェノール、
トリクロロフェノール、ジブロモクレゾール、ペンタブ
ロモフェノール、ペンタクロロフェノール等がある。好
ましくは、難燃性の付与に特に効果があり、安定性が良
好なトリブロモフェノール又はトリクロロフェノールで
ある。
【0015】ハロゲン含有エポキシ樹脂(C)としては
、ハロゲン含有ビスフェノールA、ハロゲン含有ビスフ
ェノールF、ハロゲン含有ビスフェノールS等とエピク
ロルヒドリンを常法にしたがって反応せしめることによ
り得られた反応生成物が挙げられる。
【0016】ハロゲン含有ビスフェノールA、ハロゲン
含有ビスフェノールF、ハロゲン含有ビスフェノールS
等の具体例としては、テトラブロモビスフェノールA、
ジクロロビスフェノールA、ジブロモビスフェノールA
、テトラブロモビスフェノールF、テトラブロモビスフ
ェノールSなどがある。
【0017】該ハロゲン含有エポキシ樹脂(C)は、下
記一般式(II)で示されるものが好ましい。
【化4】 (但し、式中、Xl及びXmはベンゼン環に結合する1
〜4の臭素原子又は塩素原子を示し、R1及びR2は

化5】 であり、nは繰り返し数で平均で0〜30である)
【0
018】この中でも、R1及びR2が
【化6】 のものが好ましい。
【0019】特に好ましいのは、テトラブロモビスフェ
ノールA又はテトラクロロビスフェノールAとエピクロ
ルヒドリンとを反応して得られるハロゲン含有エポキシ
樹脂である。
【0020】本発明においてスチレン系樹脂中で前記(
A)成分、(B)成分及び(C)成分の反応を促進する
触媒は、一般にフェノール性水酸基とエポキシ樹脂との
反応を促進せしめる化合物が使用される。具体例として
は、水酸化リチウム等のアルカリ金属及び/またはアル
カリ土類金属の水酸化物、トリブチルアミン等のアミン
化合物、アンモニウム塩化合物、イミダゾール化合物、
イミダゾール塩化合物、ホスホニウム塩化合物、ホスフ
ィン化合物等がある。
【0021】続いて、(A)成分、(B)成分及び(C
)成分の配合比について説明する。
【0022】ハロゲン含有エポキシ樹脂(C)とハロゲ
ン含有芳香族ジオール(A)の配合比率(モル比)は、
前者/後者で好ましくは0.01〜0.99の範囲で、
任意に変化させることが可能である。樹脂中で反応して
得られる難燃剤の分子量の高分子量化を図ろうとするな
ら、両者のモル比を1に近ずけることにより達成できる
。本発明において特に好ましいハロゲン含有エポキシ樹
脂(C)のモル数とハロゲン含有芳香族ジオール(A)
のモル数の比率(前者/後者)は0.1〜0.96であ
る。
【0023】またハロゲン化フェノール(B)は、生成
する難燃剤成分の末端の封止のために必ず配合されるが
、この配合比率は、ハロゲン含有エポキシ樹脂(C)と
ハロゲン含有芳香族ジオール(A)との配合比率に応じ
て決定される。(A)成分(C)成分の配合比から計算
される、残存するエポキシ基のモル数に対しハロゲン化
フェノール(B)のモル数を過剰にすれば、ハロゲン化
フェノール(B)が単独で残存し、熱安定性を著しく損
なうことがある。逆に、ハロゲン化フエノール(B)の
モル数に対し、エポキシ基のモル数が過剰な場合はエポ
キシ基が多く残存し、溶融混練、成形操作中にゲル化反
応を起こし、異物を発生させる要因となる。このためエ
ポキシ基は、なるべく残存しないようにするのが好まし
く、一方ハロゲン化フェノール(B)も単独で残存させ
ないように配合するのが好ましい。
【0024】以上の点からハロゲン含有エポキシ樹脂(
C)とハロゲン含有芳香族ジオール(A)の配合比から
計算される残存するエポキシ基のモル数と、ハロゲン化
フエノール(B)のモル数の比率は、前者/後者で好ま
しくは0.6〜1.0である。
【0025】反応を促進する触媒の添加量については特
に制限はないが、ハロゲン含有エポキシ樹脂(C)、ハ
ロゲン含有芳香族ジオール(A)、ハロゲン化フェノー
ル(B)の合計量に対して0.01〜5重量%が好まし
い。
【0026】スチレン系樹脂との溶融混練により(A)
成分、(B)成分及び(C)成分は反応し難燃剤成分と
なるが、生成する難燃剤は、下記一般式(I)で示され
る化合物であることが好ましい。
【化7】 (但し式中、Y1は
【化8】 であり、Y2はY1またはグリシジル基であり、Xl及
びXmはベンゼン環に結合する1〜4の臭素原子又は塩
素原子を示し、R1及びR2は
【化9】 であり、Xjはベンゼン環に結合する1〜5の臭素原子
または塩素原子を示し、R3iは0またはベンゼン環に
結合する1〜4の低級アルキル基を示し、n′は繰り返
し数で平均で1〜30であり、Y2がY1のものが60
〜100モル%、Y2がグリシジル基のものが40〜0
モル%である)
【0027】なお、上記一般式(I)中n′が平均で3
0を越えると分散が不均一になりやすい。また、Y2が
前記の要件を満たすものであると、得られる組成物の熱
変形温度、衝撃強さ及び流れ性の面、組成物中への分散
性の面で優れるので好ましい。
【0028】また、難燃剤成分のハロゲン含有率は、難
燃性と他の特性のバランスの面から、臭素の場合20〜
57重量%、特に45〜57重量%であるのが好ましく
、塩素の場合10〜25重量%、特に20〜25重量%
であるのが好ましい。
【0029】スチレン系樹脂と、(A)成分、(B)成
分及び(C)成分との混合比は、スチレン系樹脂100
重量部に対し、(A)成分、(B)成分及び(C)成分
の合計3〜40重量部、特に5〜30重量部であること
が好ましい。ここで3重量部未満では難燃性が不充分で
あり、40重量部を越えると機械的特性が低下する可能
性がある。
【0030】本発明において溶融混練は、スチレン系樹
脂、ハロゲン含有芳香族ジオール(A)、ハロゲン化フ
ェノール(B)、ハロゲン化エポキシ樹脂(C)及び触
媒を含む系が、均一に混合しうる程度の流動性を有し、
かつ、ハロゲン含有エポキシ樹脂(C)がハロゲン含有
芳香族ジオール(A)、ハロゲン化フエノール(B)と
触媒存在下で反応しうる温度で系全体を撹拌することに
より達成されればよく、その方法に制限はない。
【0031】具体的に好ましい混合温度は150〜25
0℃であり、好ましい混合時間は10〜40分である。 混合温度が150℃未満では混合が不均一となりやすく
、反応も充分に進行しにくく、250℃を越えると着色
が大となり、また機械的特性が低下する傾向にある。 混合時間が10分未満では反応が充分に進行しにくく、
40分を越えると機械的強度が低下する傾向にある。
【0032】具体的な溶融混練方法の例としては、押出
機を使用する方法、ニーダによる方法、ロールによる方
法等がある。特に押出機を使用する方法は、配合物のブ
レンド、反応、造粒を1工程で行える点で有利である。 また、押出機として好ましいのは、多段フィードの可能
なもの、樹脂滞留時間の分布が小さいもの等があり、例
えば反応押出用押出機等である。これを使用した場合、
予備混合が省けるうえに、反応制御がより確実となるた
め、非常に均質な難燃性スチレン系樹脂組成物を得るこ
とができる。
【0033】予備混合する場合、その予備混合法につい
ては特に制限はないが、反応を促進するための触媒は、
予備混合を行う前に予めハロゲン含有芳香族ジオール(
A)、ハロゲン化フェノール(B)と混合しておくのが
好ましい。予備混合の方法の具体的な例としては、Vブ
レンダー、ヘンシェル型ミキサー、ドラムブレンダー等
を用いる方法がある。
【0034】また、ハロゲン含有芳香族ジオール(A)
、ハロゲン化フェノール(B)、ハロゲン含有エポキシ
樹脂(C)及び触媒を高濃度にスチレン系樹脂に溶融混
練したマスターバッチを作り、該マスターバッチをスチ
レン系樹脂配合系に混合し溶融混練を行うことも可能で
ある。
【0035】本発明の製造方法においては、ハロゲン含
有芳香族ジオール(A)、ハロゲン化フェノール(B)
、ハロゲン含有エポキシ樹脂(C)、触媒及びスチレン
系樹脂以外に、必要に応じて通常の熱可塑性樹脂に使用
される他種の難燃剤、あるいは難燃助剤、例えば、三酸
化アンチモン、塩素化ポリエチレン等をさらに添加する
ことができる。三酸化アンチモンは、スチレン系樹脂1
00重量部に対して2〜10重量部、特に4〜9重量部
使用するのが、難燃化効果および耐衝撃性等の特性の面
から好ましい。また、各種添加剤、例えば、紫外線吸収
剤、可塑剤、着色剤、充填剤、補強剤、滑剤、安定剤な
ど添加してもよい。
【0036】得られる難燃性スチレン系樹脂組成物は、
公知の種々の成形方法により成形され、難燃性及び機械
的強度に優れた成形品とされる。
【0037】
【実施例】以下に実施例及び比較例により本発明を詳述
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。な
お、実施例及び比較例の成形試料の評価は以下の方法で
行った。
【0038】アイゾット衝撃強度:ASTM  D−2
56に準拠した。 落球衝撃強度:デュポン式落球衝撃試験機による。 熱変形温度:ASTM  D−648に準拠した。 難燃性:UL94試験法(1/16インチ)で行った。 熱安定性:射出成形機シリンダー内(220℃)に30
分間滞留後成形を行い、 その外観で下記基準により判定した。 ○・・・変色なし △・・・やや黄変 ×・・・黄変
【0039】耐光性:紫外線カーボンアーク(フェード
メータ)100時間照射後の成形試料の変色で下記基準
により判定した。 ○・・・変色なし △・・・やや黄変 ×・・・黄変
【0040】難燃剤の分子量:サンプル0.1gをTH
F5mlに溶解しゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィーにより標準ポリスチレンを標準物質とした検量線に
より測定した。いかに具体的測定条件を示した。 カラム・・ゲルコA120(日立化成工業(株)製)5
0cm1本とゲルコA140(日立化成工業(株)製)
50cm1本を直列に連結。 カラム温度・・・40℃ 溶出液・・・テトラヒドロフラン 溶出液流量・・・1.0ml/min 移送圧・・・35kg/cm2 検出器・・・RI(日本分光工業(株)製RI−3H型
【0041】難燃剤の酸価:JIS  K−6901に
準じた。ただし、溶媒はジオキサンを、指示薬はフェノ
ールフタレインを使用した。樹脂組成物中の難燃剤につ
いては、測定のサンプルとして樹脂組成物1gを用いて
測定し、配合比から難燃剤1gについての酸価に換算し
た。
【0042】合成例1 臭素化エポキシ樹脂1(難燃剤1)の合成温度計、窒素
導入管及び撹拌装置のついた1000ml四つ口セパラ
ブルフラスコに、YDB−400(商品名、東都化成(
株)製、テトラブロムビスフェノールAを成分とするエ
ポキシ樹脂、エポキシ当量=400)558g、トリブ
ロムフェノール378.5gをとり、フラスコ内に窒素
ガスを導入しながら昇温した。フラスコ内が均一に溶融
し、140℃になったら触媒としてトリブチルアミン0
.2gを添加し、同温度で2時間反応させた。酸価が1
以下であることを確認後テトラブロムビスフェノールA
65.0gを加え、同温度で2時間反応させた後、16
0℃に昇温した。昇温1時間後に高活性触媒の2エチル
4メチルイミダゾール0.2gを添加し反応後の酸価が
0.3以下になるまで反応した。
【0043】反応生成物は、ステンレスバットに流し出
し、放冷固化した。この固形物をミキサで粉砕して80
メッシュ全通とした物を臭素化エポキシ樹脂(難燃剤1
)として使用した。
【0044】合成例2 臭素化エポキシ樹脂2(難燃剤2)の合成合成仕込量と
して、YDB−400を571.0g、トリブロムフェ
ノール213.0g、テトラブロムビスフェノールA2
15.5gを使用した以外は、合成例1と同様な操作で
合成を行った。
【0045】実施例1〜3 ハロゲン含有芳香族ジオール、ハロゲン化フェノール、
ハロゲン含有エポキシ樹脂及び反応触媒を表1に示した
割合で配合し、ヘンシェル型ミキサーで予め混合し、こ
れにABS樹脂(住友化学工業(株)製のクララスチッ
クMVをスチレン−アクリロニトリル重合体(アクリロ
ニトリル25重量%品)で希釈し、ゴム分20重量%と
したもの)100重量部、三酸化アンチモン7重量部、
滑剤としてエチレンビスアミド1重量部、黒色顔料0.
03重量部及び白色顔料1.1重量部を加えて該ミキサ
ーで予備混合を行った。予備混合したものを、30mm
単軸押出機(サーモ・プラスチックス・インダストリー
社製30エクストルーダー)で、溶融混練、反応、ペレ
ット化を行った。この時のシリンダー温度は220℃、
吐出量は4〜5Kg/時であった。
【0046】得られたペレットを箱型乾燥機で80℃/
2時間乾燥し、射出成形機(東芝機械(株)製IS−7
0V)で成形し試験用試料を作成した。この時のシリン
ダー温度は220℃、金型温度は50℃であった。この
試料で評価した結果を表1に示した。
【0047】実施例4〜5 AAS樹脂(日立化成工業(株)製のバイタックスV6
702をスチレン・アクリロニトリル共重合体(アクリ
ロニトリル25重量%)で希釈し、ゴム分20重量%と
したもの)100重量部に対する各成分の割合を表1に
示した通りとし、以下、実施例1〜3と同様な方法で試
料を作成し、評価した結果を表1に示した。
【0048】比較例1〜4 ABS樹脂またはAAS樹脂100重量部に対する各成
分を表1に示した割合としヘンシェル型ミキサーで配合
し、実施例1〜5と同様な方法で試料を作成し、評価し
た結果を表1に示した。
【0049】
【表1】
【0050】
【本発明の効果】本発明の製造方法による難燃性スチレ
ン系樹脂組成物は高度の難燃性を有する。また、難燃剤
成分の均一な分散により、耐衝撃性、耐熱性、耐候性に
優れ、熱安定性も良好で、特性的にバランスが取れてい
る。これにより、本発明により得られる難燃性スチレン
系樹脂組成物は、工業材料、主として電気機器、OA機
器のハウジング用材料としてきわめて有用なものである

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  スチレン系樹脂、ハロゲン含有芳香族
    ジオール(A)、ハロゲン化フェノール(B)、ハロゲ
    ン含有エポキシ樹脂(C)並びに前記(A)成分、(B
    )成分及び(C)成分の反応を促進する触媒を溶融混練
    することにより、スチレン系樹脂中で(A)成分、(B
    )成分及び(C)成分を反応させることを特徴とする難
    燃性スチレン系樹脂組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】  ハロゲン含有芳香族ジオール(A)が
    テトラブロモビスフェノールA又はテトラクロロビスフ
    ェノールAであり、ハロゲン化フェノール(B)がトリ
    ブロモフェノール又はトリクロロフェノールであり、ハ
    ロゲン含有エポキシ樹脂(C)がテトラブロモフェノー
    ル又はテトラクロロフェノールとエピクロルヒドリンと
    を反応して得られるものである請求項1記載の難燃性ス
    チレン系樹脂組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】  (A)成分、(B)成分及(C)成分
    を反応させることにより、一般式(I) 【化1】 (但し式中、Y1は 【化2】 であり、Y2はY1またはグリシジル基であり、Xl及
    びXmはベンゼン環に結合する1〜4の臭素酸子又は塩
    素原子を示し、R1及びR2は 【化3】 であり、Xjはベンゼン環に結合する1〜5の臭素原子
    または塩素原子を示し、R3iは0またはベンゼン環に
    結合する1〜4の低級アルキル基を示し、n′は繰り返
    し数で平均で1〜30であり、Y2がY1のものが60
    〜100モル%、Y2がグリシジル基のものが40〜0
    モル%である)で示される化合物を生成させる請求項1
    または2記載の難燃性スチレン系樹脂組成物の製造方法
  4. 【請求項4】  (A)成分、(B)成分及び(C)成
    分の反応を促進する触媒がアルカリ金属もしくはアルカ
    リ土類金属の水酸化物、アミン化合物、アンモニウム塩
    化合物、イミダゾール化合物、イミダゾール塩化合物、
    ホスホニウム塩化合物またはホスフィン化合物である請
    求項1、2または3記載の難燃性スチレン系樹脂組成物
    の製造方法。
JP40798090A 1990-12-27 1990-12-27 難燃性スチレン系樹脂組成物の製造方法 Pending JPH04224851A (ja)

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