JPH11343382A - 難燃性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
に腐食性または有毒性のガスの発生がなく、低揮発性で
高度な難燃性および機械的特性を有し、吸水やふくれに
よる電気的特性の低下がない耐加水分解性に優れた難燃
性ABS系樹脂組成物を提供することを課題とする。 【解決手段】 ABS系樹脂に特定の芳香族リン酸エス
テルとノボラック型フェノール樹脂とを添加することに
より、上記の課題を解決する。
Description
組成物に関する。さらに詳しくは、本発明は、成形加工
時および燃焼時に樹脂組成物が熱分解して腐食性あるい
は有毒性のガスを発生せず、加工性が良好であり、高度
な難燃性、良好な機械的特性および耐加水分解性を有す
る成形品を得ることができる難燃性ABS系樹脂組成物
に関する。
き、かつ成形が容易であるなどの優れた特性を有し、あ
らゆる分野で使用されている。特に、ABS系樹脂は優
れた機械的特性、耐熱性、加工性など有し、電気・電子
部品、自動車部品などに広く使用されている。しかし、
熱可塑性樹脂は一般に易燃性であり、使用にあたっては
熱可塑性樹脂に難燃剤、難燃助剤を添加する難燃化処理
が必要になる。近年、熱可塑性樹脂の用途の多様化や大
型化に伴って、より高度な性能(難燃性、機械的特性、
耐熱性、電気絶縁性など)が求められている。
は、樹脂組成物の調製時にハロゲン系難燃剤を添加する
方法が広く行われてきた。しかし、このハロゲン系難燃
剤は樹脂に難燃性を付与する反面、成形時に熱分解して
ハロゲン化水素を発生して、成形金型や成形機、周辺機
器、電気・電子部品の金属部分を腐食させることがあ
る。このような腐食性ガスを回収する方法も考えられる
が、特別な設備が必要となる。また燃焼時の発煙量が多
く、さらにハロゲン化水素が毒性を有するため、作業環
境を悪化させるばかりでなく、火災のような燃焼に際し
て人体に悪影響を与える。したがって、近年では難燃剤
として、非ハロゲン系難燃剤が多く用いられている。
ネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、塩
基性炭酸マグネシウムなどの無機系金属化合物が用いら
れている。特に水酸化マグネシウムは脱水分解温度が高
く、また燃焼時の抑煙効果に優れていることから広く実
用に供されている。しかし、充分な難燃効果を得るため
には多量に添加する必要があり、それにより樹脂本来の
物性、特に機械的特性を著しく低下させてしまう。無機
系金属化合物以外の非ハロゲン系難燃剤として、有機リ
ン化合物が汎用されている。代表的な有機リン化合物と
してトリメチルホスフェート、トリフェニルホスフェー
トなどの低分子のリン酸エステルがある。
BS系樹脂にレゾール型フェノール樹脂および赤リンを
添加することにより、樹脂に難燃性を付与できることが
記載されている。また、特開平6−248160号公報
や特開平7−48491号公報には、ABS系樹脂にフ
ェノール樹脂および有機リン化合物を添加することによ
り、樹脂が有する耐衝撃性を低下させずに樹脂に難燃性
を付与する技術が記載されている。しかし、これらの公
報に記載されている樹脂組成物は、難燃性、機械的特性
には優れるものの、耐熱性については問題があった。特
に、耐熱性の厳しい仕様が要求される用途(例えば、自
動車のエンジン部分やコピー機の熱転写ローラなどの局
部的に加熱される部分に使用される部品)では使用が困
難であった。
燃性のみならず可塑性をも付与するため、樹脂の熱変形
温度や軟化温度を著しく低下させるという問題点もあっ
た。難燃性ABS系樹脂組成物は、テレビやパソコンと
いった各種電気・電子部品や自動車部品など高温・高湿
度の過酷な条件下に曝されて使用される場合、樹脂組成
物の吸水により電気的特性や難燃性が劣化することがわ
かっている。
点を解決するものであり、ハロゲン原子を含有せず成形
時および燃焼時に腐食性または有毒性のガスの発生がな
く、低揮発性で高度な難燃性および機械的特性を有し、
吸水やふくれによる電気的特性の低下がない耐加水分解
性に優れた難燃性ABS系樹脂組成物を提供することを
課題とする。
解決するために鋭意検討した結果、ABS系樹脂に特定
の芳香族リン酸エステルとノボラック型フェノール樹脂
とを添加することにより、高度な難燃性、優れた機械的
特性、耐熱性、耐加水分解性をバランスよく兼ね備えた
樹脂組成物を得ることができることを見い出し、本発明
を完成するに到った。
系樹脂、(B)一般式(I):
て水素原子または炭素数1〜3のアルキル基(ただし、
R1 〜R4 はすべて水素原子であることはない)、Xは
結合手、−CH2 −、−C(CH3)2 −、−S−、−S
O2 −、−O−、−CO−まは−N=N−、nは0また
は1の整数、mは0〜5の整数〕で表される融点が80
℃以上の芳香族リン酸エステル、および(C)ノボラッ
ク型フェノール樹脂を含有することを特徴とする難燃性
樹脂組成物が提供される。
(A)の「ABS系樹脂」とは、3種のモノマー、アク
リロニトリル、ブタジエンおよびスチレンを主原料とし
てなる樹脂を意味する。ただし、上記のモノマーは、得
られる樹脂の性質を改良するための特定の基で所望の部
位が置換されていてもよい。ABS系樹脂は、具体的に
は、1)芳香族ビニル化合物(例えば、スチレン)および
これと共重合可能なビニル単量体(例えば、アクリロニ
トリル)とをゴム質重合体(例えば、ポリブタジエンま
たはスチレン−ブタジエン共重合ゴム)にグラフト共重
合させたもの、2)芳香族ビニル化合物およびこれと共重
合可能なビニル単量体とからなるビニル共重合体(例え
ば、スチレン−アクリロニトリル共重合体)とゴム質重
合体(例えば、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴ
ム)とをブレンドしたポリマーブレンド体であり、後者
が好ましい。ポリマーブレンド体におけるビニル共重合
体とゴム質重合体との配合割合は、通常、30〜40:
60〜70(重量%)である。
は、例えばスチレン、α−メチルスチレン、パラメチル
スチレンなどが挙げられ、なかでもスチレンが特に好ま
しい。また、芳香族ビニル化合物と共重合可能なビニル
単量体としては、例えばメチルアクリレート、エチルア
クリレート、メチルメタクリレートなどのアルキル(メ
タ)アクリレート類;アクリル酸、メタクリル酸などの
(メタ)アクリル酸;アクリロニトリル、メタクリロニ
トリルなどのシアン化ビニル単量体;無水マレイン酸の
ようなα,β−不飽和カルボン酸;N−フェニルマレイ
ミド、N−(メチルフェニル)マレイミド、N−シクロ
ヘキシルマレイミド、N−メチルマレイミドなどのマレ
イミド系単量体;グリシジル(メタ)アクリレートのよ
うなグリシジル系単量体などが挙げられる。上記のビニ
ル単量体のなかでも、アルキル(メタ)アクリレート
類、シアン化ビニル単量体(特にアクリロニトリル)、
マレイミド系単量体(特にN−フェニルマレイミド)が
好ましい。
0℃以下のものであれば特に限定されず、具体的にはポ
リブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アク
リロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどのジエン系ゴ
ム;ポリアクリル酸ブチルのようなアクリル系ゴム;ポ
リイソプレン、ポリクロロプレン、エチレン−プロピレ
ンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合ゴ
ム、スチレン−ブタジエンブロック共重合ゴム、スチレ
ン−イソプレンブロック共重合ゴムなどのブロック共重
合体およびそれらの水素添加物などが挙げられる。ここ
で、ゴム質重合体とは、ゴム弾性を有する重合体を意味
する。上記のゴム質共重合体のなかでも、ポリブタジエ
ン、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリ
ル−ブタジエン共重合ゴムが特に好ましい。
物およびこれと共重合可能なビニル単量体と、ゴム質重
合体との割合は、5〜70:95〜30(重量%)、好
ましくは10〜50:50〜90(重量%)である。芳
香族ビニル化合物およびこれと共重合可能なビニル単量
体が5重量%未満の場合、ゴム質重合体が凝集し(ゴム
質重合体とマトリックス樹脂との相溶性が低下し)、樹
脂の表面光沢が低下するので好ましくなく、70重量%
を超える場合、樹脂組成物の成形性に悪影響をおよぼす
ので好ましくない。また、ゴム質重合体は、樹脂組成物
から得られる成形体の耐衝撃性と加工流動性とのバラン
スの点で、50〜90重量%の範囲が好ましい。
脂組成物の物性を損なわない範囲でポリアクリル、ポリ
ブタジエン、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、
ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリエ
ーテルスルホン、ポリアミド、ポリイミド、ポリ塩化ビ
ニルなどの他の樹脂を含有していてもよい。なかでもポ
リフェニレンエーテルは得られる樹脂組成物の耐衝撃性
を向上させることができる。
一般式(I)で表される芳香族リン酸エステルであり、
特定の末端構造をもち、かつ80℃以上の融点を有する
化合物である。ここで、特定の末端構造とは2,6-ジアル
キルフェノール残基を少なくとも1つ以上有することを
意味する。一般式(I)における置換基R1 〜R4 の炭
素数1〜3のアルキル基としては、メチル、エチル、n-
プロピル、iso-プロピルが挙げられる。成分(B)の芳
香族リン酸エステルとしては、上記の芳香族リン酸エス
テルの単独または2種以上の混合物であってもよい。
テルのなかでも、特定の結合構造と末端構造とをもつ一
般式(II):
(I)での定義と同一意味〕で表される芳香族リン酸エ
ステルが好ましい。ここで、特定の結合構造とは二官能
フェノール残基を意味する。二官能フェノールとして
は、レゾルシン、ヒドロキノン、4,4-ビフェノール、ビ
スフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS
が好ましく、2,6-ジアルキルフェノールとしては、2,6-
ジメチルフェノールが好ましい。また、芳香族リン酸エ
ステルの融点は、得られた樹脂の耐熱性の点で95℃以
上が特に好ましい。
前記の二官能フェノールと2,6-ジアルキルフェノールと
を、例えば特開平5−1079号公報に記載の方法に準
じて反応させることにより得ることができる。一般式
(II)の芳香族リン酸エステルのなかでも一般式(II
I):
なって炭素数1〜3のアルキル基、Xおよびnは一般式
(I)での定義と同一意味〕で表される芳香族リン酸エ
ステルが好ましい。また、一般式(III)における置換基
R5 およびR6 としては、メチル、エチル、n-プロピ
ル、iso-プロピルが挙げられ、メチルが特に好ましい。
ては、下記の式(1)〜(6)で表される化合物が挙げ
られ、なかでも式(1)で表される化合物が特に好まし
い。
ボラック型フェノール樹脂は、燃焼時にチャーを形成す
るものであればよく、フェノール系化合物とアルデヒド
系化合物との縮合反応によって合成することができる。
具体的には、フェノールホルムアルデヒドノボラック樹
脂、クレゾールホルムアルデヒドノボラック樹脂、キシ
レノールホルムアルデヒドノボラック樹脂、 tert-ブチ
ルフェノールホルムアルデヒドノボラック樹脂、p-オク
チルフェノールホルムアルデヒドノボラック樹脂、ノニ
ルフェノールホルムアルデヒドノボラック樹脂、レゾル
シノールホルムアルデヒドノボラック樹脂、ビスフェノ
ールAホルムアルデヒドノボラック樹脂、p-シアノフェ
ノールホルムアルデヒドノボラック樹脂、およびこれら
の混合物などが挙げられる。なかでもフェノールホルム
アルデヒドノボラック樹脂が好ましい。また、ノボラッ
ク型フェノール樹脂の分子量は、300〜10000が
好ましい。
(A)、(B)および(C)の配合割合は、100:3
〜30:3〜30(重量部)が好ましい。成分(B)の
芳香族リン酸エステルの配合量が3重量部未満の場合、
充分な難燃性が得られないので好ましなく、また配合量
が30重量部を越える場合、得られる成形品の機械的特
性が低下し、実用性に乏しくなるので好ましくない。よ
り好ましくは5〜20重量部である。
樹脂の配合量が3重量部未満の場合、充分な難燃性が得
られないので好ましくなく、また配合量が30重量部を
越える場合、得られる成形品の機械的特性が低下し、実
用性に乏しくなるので好ましくない。より好ましくは5
〜20重量部、さらに好ましくは10〜15重量部であ
る。
て該組成物の物性を損なわない範囲で、他の難燃剤、酸
化防止剤、充填剤、帯電防止剤、補強材、安定剤、滑
剤、着色剤、可塑剤などの各種添加剤の1種もしくは2
種以上をを含有してもよい。
エステル化合物や無機系金属化合物などが挙げられる。
非ハロゲン系リン酸エステル化合物としては、例えば、
リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸トリ
キシリル、リン酸トリメチル、リン酸トリブチルおよび
その縮合物(例えば、大八化学工業株式会社製、CR−
741、CR−747、CR−733S)などが挙げら
れる。
ば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三酸化
アンチモンなどが挙げられる。上記の難燃剤のなかで
も、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモンなどの無機
系金属化合物は、本発明の成分(B)の芳香族リン酸エ
ステルと併用することにより耐熱性を向上させることが
できるので好ましい。
物、リン系化合物、フェノール系化合物、アミン系化合
物、硫黄系化合物などが挙げられる。これらのなかで
も、ヒドロキノン系化合物、リン系化合物は、本発明の
難燃性樹脂組成物に優れたフォギング性を付与すること
ができるので好ましい。また上記の酸化防止剤は1種ま
たは2種以上を併用することもできる。
ドロキノン、2,5-ジ-tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ
-tert-アミルヒドロキノン、オクチルヒドロキノンなど
が挙げられ、難燃性樹脂組成物の耐熱性を向上させる点
において、2,5-ジ-tert-アミルヒドロキノンが特に好ま
しい。
ニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファ
イト、ジフェニルイソデシルホスファイト、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、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)
4,4-ジフェニレンホスホナイトなどの三価の有機リン化
合物が挙げられる。
ナなどの無機充填剤および木粉のような有機充填剤が挙
げられ、帯電防止剤としては、カチオン系活性剤や非イ
オン系活性剤などが挙げられる。また、補強材として
は、ガラス繊維、金属繊維、ウィスカーなどが挙げら
れ、安定剤としては、ベンゾフェノン系化合物、サリチ
レート系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、アクリ
ロニトリル系化合物などの紫外線吸収剤および光安定剤
が挙げられる。さらに、滑剤としては、脂肪酸系化合
物、高融点ワックス系化合物などが挙げられ、着色剤と
しては、酸化チタン、フタロシアニン系化合物などの顔
料が挙げられる。
(A)、(B)および(C)と、必要に応じて上記の各
種添加剤を公知の方法で混合、溶融混練することにより
得ることができる。混合および溶融混練には、単軸押出
機、ベント付二軸押出機のような二軸押出機、ヘンシェ
ル型ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダーミキサ
ー、ロールなどの汎用の装置を単独または組み合わせて
用いることができる。得られた難燃性樹脂組成物を、さ
らに公知の方法で成形加工することにより、所望の形
状、例えば、板状、シート状またはフィルム状の成形体
を得ることができる。
分として成分(B)の芳香族リン酸エステルと成分
(C)のノボラック型フェノール樹脂とを併用するの
で、これらの相乗作用により優れた難燃効果を得ること
ができるものと考えられる。すなわち、ノボラック型フ
ェノール樹脂はチャー形成成分として作用して樹脂に難
燃性を付与することが知られており、このフェノール樹
脂の使用により、芳香族リン酸エステルの使用量を低減
することができ、樹脂本来が有する機械的特性を低下さ
せることなしに優れた難燃性を有する樹脂組成物を得る
ことができるものと考えられる。
説明するが、これらが本発明の範囲を限定するものでは
ない。
とともに以下に示す。 成分(A) (a−1)ABS系樹脂(ダイセル化学株式会社製、商
品名:セビアンV) (a−2)ABS系樹脂(第一毛織株式会社製、商品
名:スターライト) 成分(B) (b−1)下式(1)の化合物 mp98〜101℃
(大八化学工業株式会社製、商品名:PX−200)
1〜173℃ (大八化学工業株式会社製、商品名:PX−201)
7〜189℃ (大八化学工業株式会社製、商品名:PX−202)
ェニル) mp136〜138℃(大八化学工業株式会
社製、商品名:PX−130) (b′−1)リン酸トリフェニル mp49〜50℃
(大八化学工業株式会社製、商品名:TPP) (b′−2)下式の化合物 常温にて液体(大八化学工
業株式会社製、商品名:CR−733S)
(荒川化学工業株式会社製、商品名:タマノル−75
9)
割合(重量部)で難燃性樹脂組成物を配合し、ヘンシェ
ル型ミキサーで混合し、ベント付二軸押出機(東芝機械
株式会社製、TEM−37BS)で溶融混練してペレッ
ト化した難燃性樹脂組成物を得た。次いで、得られた樹
脂組成物を射出成形機で成形し、難燃性試験用および機
械的特性測定用試料をそれぞれ得た。
の方法によって評価した。 難燃性(実施例1〜11) 酸素指数(LOI):JIS K−7201試験法に準
拠 機械的特性(実施例1〜11) アイゾット衝撃強さ:JIS K−7110試験法に準
拠 荷重たわみ温度 :JIS K−7207試験法に準
拠 ビカット軟化温度 :JIS K−7206試験法に準
拠 吸水性(実施例11) 沸騰吸水率・吸水量:JIS K−7209試験法のA
法に準拠 ただし、試験片は寸法61.5×12.9×3.1mm
のものを用い、計算式は上記の規格の8.計算、A法
(1) および(2) を用いた。得られた難燃性樹脂組成物の
評価結果を、樹脂組成物の成分および配合割合とともに
表1に示す。
で難燃性樹脂組成物を配合する以外は、実施例と同様し
て試料を得た。得られた樹脂組成物の各物性について実
施例と同様にして評価した。難燃性および機械的特性の
評価は比較例1〜8で、吸水性の評価は比較例7、8で
実施した。得られた難燃性樹脂組成物の評価結果を、樹
脂組成物の成分および配合割合とともに表2に示す。
樹脂に特定の芳香族リン酸エステルとノボラック型フェ
ノール樹脂とを添加するので、ハロゲン原子を含有せず
成形時および燃焼時に腐食性または有毒性のガスの発生
がなく、低揮発性で高度な難燃性および機械的特性を有
し、吸水やふくれによる電気的特性の低下がない耐加水
分解性に優れた難燃性ABS系樹脂組成物を提供するこ
とができる。したがって、本発明の難燃性樹脂組成物
は、テレビやパソコンといった各種電気・電子部品や自
動車部品など高温・高湿度の過酷な条件下でも使用する
ことができる。また、本発明の難燃性樹脂組成物は、ハ
ロゲン原子を含有していないので、人体への有毒性、成
形装置への腐食性などの安全面の問題もほとんどない。
Claims (6)
- 【請求項1】 (A)ABS系樹脂、 (B)一般式(I): 【化1】 〔式中、R1 〜R4 は、同一または異なって水素原子ま
たは炭素数1〜3のアルキル基(ただし、R1 〜R4 は
すべて水素原子であることはない)、Xは結合手、−C
H2 −、−C(CH3)2 −、−S−、−SO2 −、−O
−、−CO−まは−N=N−、nは0または1の整数、
mは0〜5の整数〕で表される融点が80℃以上の芳香
族リン酸エステル、および (C)ノボラック型フェノール樹脂を含有することを特
徴とする難燃性樹脂組成物。 - 【請求項2】 (A)、(B)および(C)が、10
0:3〜30:3〜30(重量部)の配合割合である請
求項1記載の難燃性樹脂組成物。 - 【請求項3】 一般式(I)の芳香族リン酸エステル
が、一般式(II): 【化2】 〔式中、R1 〜R4 、Xおよびnは一般式(I)での定
義と同一意味〕で表される化合物である請求項1または
2に記載の難燃性樹脂組成物。 - 【請求項4】 一般式(II)の芳香族リン酸エステル
が、一般式(III): 【化3】 〔式中、R5 およびR6 は、同一または異なって炭素数
1〜3のアルキル基、Xおよびnは一般式(I)での定
義と同一意味〕で表される化合物である請求項3記載の
難燃性樹脂組成物。 - 【請求項5】 一般式(III)におけるR5 およびR6 が
メチルである請求項4記載の難燃性樹脂組成物。 - 【請求項6】 一般式(I)の芳香族リン酸エステル
が、式(1): 【化4】 で表される化合物である請求項1または2に記載の難燃
性樹脂組成物。
Priority Applications (10)
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---|---|---|---|
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