JPWO2009110480A1 - 難燃性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
1.
(A)熱可塑性樹脂と、
(B)下記一般式(I)で表されるホスフィン酸塩、下記一般式(II)で表されるジホスフィン酸塩及びこれらの縮合物の中から選ばれる少なくとも1種のホスフィン酸塩類と、
(C)塩基性化合物と、を含む難燃性樹脂組成物であって、
前記(B)成分100質量部に対し、前記(C)成分を0.01〜10質量部含む、難燃性樹脂組成物。
(式中、R1及びR2は、同一又は異なっていてもよく、直鎖状若しくは分岐状のC1〜C6−アルキル及び/又はアリール若しくはフェニルであり、R3は、直鎖状若しくは分岐状のC1〜C10−アルキレン、C6〜C10−アリーレン、C6〜C10−アルキルアリーレン又はC6〜C10−アリールアルキレンであり、Mはカルシウム(イオン)、マグネシウム(イオン)、アルミニウム(イオン)、亜鉛(イオン)、ビスマス(イオン)、マンガン(イオン)、ナトリウム(イオン)、カリウム(イオン)及びプロトン化された窒素塩基から選ばれる1種以上であり、mは、2又は3であり、nは、1〜3の整数であり、xは、1又は2である。)
2.
前記(C)塩基性化合物が、数平均粒子径100nm〜25μmであり、周期律表第IIA族元素及びアルミニウムから選ばれる1種以上の元素の水酸化物、酸化物から選ばれる1種以上である、上記1.に記載の難燃性樹脂組成物。
3.
前記(C)塩基性化合物が、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムから選ばれる1種以上の水酸化物、酸化物から選ばれる1種以上である、上記1.に記載の難燃性樹脂組成物。
4.
前記(C)塩基性化合物が、数平均粒子径100nm〜25μmである水酸化カルシウム、及び/又は酸化カルシウムである、上記1.に記載の難燃性樹脂組成物。
5.
前記(C)塩基性化合物が、数平均粒子径100nm〜10μmの水酸化カルシウムである、上記1.に記載の難燃性樹脂組成物。
6.
前記水酸化カルシウムが、数平均粒子径100nm〜5000nmの水酸化カルシウムである、上記5.に記載の難燃性樹脂組成物。
7.
前記(B)成分100質量部に対して、前記(C)成分0.2〜5質量部を含有する、上記1.に記載の難燃性樹脂組成物。
8.
前記(A)熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンエーテル、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル(ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、液晶ポリエステル類)、ポリアミド、ポリアリーレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、ポリアリールケトン、及びこれらの混合物から選ばれる1種以上である、上記1.に記載の難燃性樹脂組成物。
9.
前記(A)熱可塑性樹脂が、280℃以上の融点を有するポリアミドである、上記8.に記載の難燃性樹脂組成物。
10.
前記(A)熱可塑性樹脂が、繰り返し構造単位中に芳香環を有するポリアミドである、上記8.に記載の難燃性樹脂組成物。
11.
前記ポリフェニレンエーテルが、2,6−ジメチルフェノールからなる単独重合体、又は2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールとからなる共重合体である、上記8.に記載の難燃性樹脂組成物。
12.
前記ポリフェニレンエーテルが、2,6−ジメチルフェノールと、2,3,6−トリメチルフェノールとからなる共重合体であり、該ポリフェニレンエーテル中の2,3,6−トリメチルフェノールの量が、10〜30質量%である、上記8.に記載の難燃性樹脂組成物。
13.
前記ポリフェニレンエーテルが、還元粘度(0.5g/dlクロロホルム溶液、30℃)が、0.25dl/g〜0.35dl/gの範囲内であるポリフェニレンエーテルである、上記8.に記載の難燃性樹脂組成物。
14.
前記ポリアリーレンスルフィドが、含有塩素濃度が1500ppm以下のポリフェニレンスルフィドである、上記8.に記載の難燃性樹脂組成物。
15.
前記(A)熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンエーテルと、ポリフェニレンエーテル以外の熱可塑性樹脂と、を含む、上記8.に記載の難燃性樹脂組成物。
16.
前記ポリフェニレンエーテル以外の熱可塑性樹脂が、ポリアミドである、上記15.に記載の難燃性樹脂組成物。
17.
前記ポリアミドの融点が280℃以上である、上記16.に記載の難燃性樹脂組成物。
18.
(D)無機補強材を更に含む、上記1.に記載の難燃性樹脂組成物。
19.
上記1.〜18.のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物よりなる、耐熱コネクター。
これらの中でも、より好ましくは、ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、ポリアミドのそれぞれ単独使用;(i)ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、ポリアミドの中から選ばれる1種以上の樹脂と、(ii)ホモポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン、スチレン系エラストマー、アクリロニトリル−スチレン共重合体、N−フェニルマレイミドとスチレンの共重合体、ポリプロピレン、オレフィン系エラストマー、液晶ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ポリアリールケトンから選ばれる1種以上の樹脂と、の混合物である。
ポリフェニレンエーテルに添加することが可能な他の公知の添加剤等も、ポリフェニレンエーテル100質量部に対して10質量部未満の量で添加してもよい。
(A−B)x、
A−(B−A)x−B、
B−(A−B)(x+1)、
[(A−B)z](y+1)−Z、 ・・・(2)
[(A−B)z−A](y+1)−Z、
[(B−A)z](y+1)−Z、
[(B−A)z−B](y+1)−Z
(式中、Zはカップリング剤の残基又は多官能有機リチウム化合物の開始剤の残基を表す。x、y及びzはそれぞれ1以上の整数、一般的には1〜5である。)
A−B−(C−A)x、
A−B−(A−C)x、
A−B−(C−A)x−C、
[(A−C−B)x]y−W、
B−(C−A)x、
B−(A−C)x、
B−(A−C−A)x、
B−(C−A−C)x、 ・・・(3)
[A−(C−B)x]y−W、
[(A−C)x−B]y−W、
[(A−C−A)x−B]y−W、
[(C−A−C)x−B]y−W、
[(B−C−A)x]y−W、
[B−(C−A)x]y−W、
[B−(A−C−A)x]y−W、
[B−(C−A−C)x]y−W
(A−C)(x+1)、
A−(C−A)x、
C−(A−C)(x+1)、
[(A−C)x]y−W、
[(C−A)x−C]y−W、
[(A−C)x−A]y−W、
[(C−A)(x+1)]y−W
(式中、x及びyの定義は式(2)と同じである。Wは、それぞれ独立してカップリング剤の残基又は多官能開始剤の残基を表す。)
ビニル芳香族化合物−共役ジエン化合物ブロック共重合体に用いるビニル芳香族化合物としては、特に限定されず、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−tert−ブチルスチレン、ジフェニルエチレン等のうちから1種又は2種以上が選択できる。それらの中でも、ポリフェニレンエーテルと混合して使用する場合等には、ポリフェニレンエーテルとの相溶性の観点、工業的生産性の観点から、スチレンが好ましい。
水素添加率の測定は、核磁気共鳴装置によって測定できる。
本実施形態においては、国際公開第02/094936号公報に記載されているような、全部又は一部が変性されたブロック共重合体や、オイルがあらかじめ混合されたブロック共重合体も好適に使用することができる。
プロピレン重合体部分の密度の測定方法は、JIS K−7112水中置換法によって、容易に求めることができる。またPPがプロピレンを主成分としたα−オレフィンとの共重合体である場合は、かかる共重合体をヘキサン等の溶媒を用いて共重合成分を抽出し、残ったプロピレン重合体部分の密度を上記のJIS K−7112水中置換法によって、容易に求めることができる。
本実施形態で使用可能なポリアミドとしては、特に限定されず、ポリマーの繰り返し構造中にアミド結合{−NH−C(=O)−}を有するものであればよい。
一般に、ポリアミドは、ラクタム類の開環重合、ジアミンとジカルボン酸の重縮合、アミノカルボン酸の重縮合等によって得られるが、本実施形態ではこれらに限定されるものではない。
また、これらラクタム類、ジアミン、ジカルボン酸、アミノカルボン酸を重合反応機内で低分子量のオリゴマーの段階まで重合し、押出機等で高分子量化したものも好適に使用できる。
本実施形態でいうポリアミドの融点とは、示差走査熱量測定装置(例えば、パーキンエルマー社製、商品名:DSC−7)を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、ポリアミドペレットを、40℃から50℃/分で、340℃まで昇温し、2分間保持し、ポリアミドを充分溶融させた後、20℃/分で40℃まで降温し、2分間保持する。その後、20℃/分の速度で昇温する際に観測された吸熱ピークのピークトップをもって表す。
末端アミノ基濃度と末端カルボキシル基濃度の比は、好ましくは1.0以下である。より好ましくは、0.9以下であり、更に好ましくは0.8以下であり、より更に好ましくは0.7以下である。濃度比であるので、下限値は特にないが、0.1以上とすることにより、押出加工等でのストランド引取りを安定的に実施できるため好ましい。
これら封止されたポリアミドの末端基の濃度には好ましい上限値と下限値が存在する。ポリアミドの末端封止率の下限値は、好ましくは20%であり、より好ましくは40%であり、更に好ましくは45%、より更に好ましくは50%である。ポリアミドの末端封止率の上限値は、好ましくは85%であり、より好ましくは80%であり、更に好ましくは75%である。
末端封止率(%)=[(α−β)/α]×100
(式中、αは分子鎖の末端基の総数(これは通常、ポリアミド分子の数の2倍に等しい)を表し、βは封止されずに残ったカルボキシル基末端及びアミノ基末端の合計数を表す。)
難燃性樹脂組成物を製造する際のペレットの色調悪化の抑制の観点から、含水率は500ppm以上であることが好ましく、加工時の大幅な粘度低下を抑制する観点から、含水率は3000ppm以下であることが好ましい。
[−Ar−S−]
(式中、Sは硫黄原子を表し、Arはアリーレン基を表し、アリーレン基としては、例えば、p−フェニレン基、m−フェニレン基、置換フェニレン基(置換基としては炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基が好ましい。)、p,p′−ジフェニレンスルホン基、p,p′−ビフェニレン基、p,p′−ジフェニレンカルボニル基、ナフチレン基等が挙げられる。)
なお、このPPSの溶融粘度は、キャピラリー式のレオメータによって測定でき、例えば、キャピログラフ((株)東洋精機製作所製)を用い、キャピラリーは、キャピラリー長=10mm、キャピラリー径=1mmを用いて、温度300℃、剪断速度100秒−1にて測定することができる。
ポリアリレートの分子量が5000以上であると、耐熱性が良好になると共に、機械的強度が高くなる傾向にあり、300000以下であると、難燃性樹脂組成物の流動性が良好になり、分散相がより微分散化し易くなる傾向にある。
溶融粘度は、400℃に加熱された樹脂を、内径1mm、長さ10mmのノズルから、負荷荷重100kgで押し出すときに測定される見掛けの溶融粘度である。
ポリフェニレンエーテル以外の熱可塑性樹脂として、ポリフェニレンエーテルと比較的親和性の高い樹脂である、ホモポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン、スチレン系エラストマー、アクリロニトリル−スチレン共重合体、N−フェニルマレイミドとスチレンの共重合体、及びこれらの混合物から選ばれる1種を用いる場合、本実施形態の熱可塑性樹脂の合計量を100質量%としたとき、本実施形態の熱可塑性樹脂中のポリフェニレンエーテル含有量が、10〜90質量%の範囲内であることが好ましい。ポリフェニレンエーテル含有量のより好ましい下限値は、20質量%であり、更に好ましくは30質量%である。ポリフェニレンエーテル含有量のより好ましい上限値は80質量%であり、更に好ましくは70質量%であり、より更に好ましくは60質量%である。
このとき、ポリフェニレンエーテル粒子がPPS連続相中に、平均粒子径10μm以下の分散相として存在することが好ましい。より好ましくは、8μm以下であり、更に好ましくは5μm以下である。得られる組成物の外観悪化や、剥離現象を防止するためには、分散平均粒子径が10μmを超えないことが有効である。後述する耐衝撃剤は、ポリフェニレンエーテル分散相中に存在することが好ましい。
具体例としては、グリシジルメタクリレート/スチレン共重合体、グリシジルメタクリレート/スチレン/メチルメタクリレート共重合体、グリシジルメタクリレート/スチレン/メチルメタクリレート/メタクリレート共重合体、グリシジルメタクリレート/スチレン/アクリロニトリル共重合体、ビニルオキサゾリン/スチレン共重合体、N−フェニルマレイミド/スチレン共重合体、N−フェニルマレイミド/スチレン/無水マレイン酸共重合体、スチレン/無水マレイン酸共重合体等が挙げられる。また、エチレン/グリシジルメタクリレート共重合体とポリスチレンのグラフト共重合体のようなグラフト共重合体でも構わない。これらの中でもグリシジルメタクリレート/スチレン共重合体、ビニルオキサゾリン/スチレン共重合体、N−フェニルマレイミド/スチレン共重合体、N−フェニルマレイミド/スチレン/無水マレイン酸共重合体が好ましく、グリシジルメタクリレート/スチレン共重合体が更に好ましい。共重合体中のエポキシ基、オキサゾリル基、イミド基、カルボン酸基、酸無水物基から選ばれる1種以上の官能基を有する化合物とスチレン系化合物の比率に特に制限はないが、射出成形時のシルバーの発生や押出加工時のメヤニの観点から、エポキシ基、オキサゾリル基、イミド基、カルボン酸基、酸無水物基から選ばれる1種以上の官能基を有する化合物が50質量%以下であることが好ましい。
これら分散形態は、例えば透過型顕微鏡を用いて観察することにより容易に判断することができる。好ましいポリフェニレンエーテルの分散粒子径は、40μm以下である。より好ましくは20μm以下である。後述する耐衝撃剤を配合する場合、耐衝撃剤はポリフェニレンエーテル分散相中に存在することが好ましい。また、分散相であるポリフェニレンエーテル相中に、更に液晶ポリエステルが存在する海島湖構造を採らせることも、本実施形態の難燃性樹脂組成物としては有用である。
海島湖構造とさせるための具体的な方法の一例を挙げると、押出機途中に1カ所以上の供給口を有する押出機を用いて、押出機供給口よりポリフェニレンエーテルと液晶ポリエステルの一部及び、必要により両者の相溶化剤を供給し、更に押出機途中の供給口より残りの液晶ポリエステルを供給する方法が挙げられる。
これらは、本質的にモノマー性化合物であるが、反応条件に依存して、環境によっては縮合度が1〜3の縮合物であるポリマー性ホスフィン酸塩も包含される。
本実施形態のホスフィン酸塩類は、本実施形態の効果を損ねない範囲において、如何なる組成で混合されていても構わないが、難燃性及びモールドデポジットの抑制の観点から、下記一般式(I)で表されるホスフィン酸塩を好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは98質量%以上含む。
好ましいプロトン化された窒素塩基としては、アンモニア、メラミン、トリエタノールアミンのプロトン化塩基、特に好ましくはNH4 +である。
これらの中でも好ましい塩基性化合物の具体例は、添加量による腐食性の抑制、難燃性、耐リフロー性の観点から、水酸化カルシウム及び/又は酸化カルシウムであり、より更に好ましくは水酸化カルシウムである。
本実施形態において使用可能な水酸化カルシウム(Ca[OH]2)の純度は、本実施形態の特徴を損なわない範囲であれば、いかなる純度の物であってもよい。
一般的に流通している水酸化カルシウムの例として、消石灰が挙げられる。消石灰は、日本工業規格において工業用石灰(JIS R9001:2006)として、種々の特性が規定されている。水酸化カルシウムとして工業用石灰を用いる場合の、該消石灰中の好ましい酸化カルシウムの純度は、工業用消石灰2号以上の純度である。
一般的に流通している酸化カルシウムの例として、生石灰が挙げられる。生石灰は、日本工業規格において、工業用石灰(JIS R9001:2006)として種々の特性が規定されている。
本実施形態において使用可能な無機充填材としては、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、石膏繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、スチール繊維、セラミックス繊維、ボロンウィスカ繊維、マイカ、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン、ウォラストナイト、ゾノトライト、アパタイト、ガラスビーズ、ガラスフレーク、酸化チタン、着色用カーボンブラック等の繊維状、粒状、板状、あるいは針状の無機質強化材が挙げられる。これら無機充填材は2種以上組み合わせて用いても構わない。これらの中でより好ましい無機充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ガラスビーズ、タルク、マイカ、ワラストナイト、カオリンが挙げられる。また、無機充填材はシランカップリング剤等の表面処理剤を用いて公知の方法で表面処理した物を用いても構わない。
メラミンとリン酸とから形成される付加物の具体例としては、(i)メラミンとポリリン酸との反応生成物、及び/又はメラミンの縮合物とポリリン酸との反応生成物、(ii)式(NH4)yH(3-y)PO4若しくは(NH4PO3)z(式中、yは1〜3であり、そしてzは1〜10000である)で表される窒素含有リン酸塩、リン酸水素アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、及び/又はポリリン酸アンモニウムから選ばれる1種以上、が挙げられる。
より具体的には、ピロリン酸ジメラミン、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸メレム、ポリリン酸メラム、ポリリン酸メロン、これらの混合ポリ塩から選ばれる1種以上が挙げられる。これらの中でもより好ましいのは、ポリリン酸メラミンである。
これらの製法には特に制約はなく、一例を挙げると、リン酸メラミンを窒素雰囲気下、加熱縮合する方法等が挙げられる。リン酸メラミンを構成するリン酸としては、具体的にはオルトリン酸、亜リン酸、次亜リン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸等が挙げられるが、特にオルトリン酸、ピロリン酸を用いたメラミンとの付加物を縮合したポリリン酸メラミンが難燃剤としての効果が高く好ましい。
ポリリン酸メラミンはメラミンとポリリン酸の等モルの付加塩であってもよく、メラミンとの付加塩を形成するポリリン酸としては、いわゆる縮合リン酸と呼ばれる鎖状ポリリン酸、環状ポリメタリン酸が挙げられる。これらポリリン酸の縮合度nには特に制約はなく通常3〜50であるが、得られるポリリン酸メラミン付加塩の耐熱性の点でここに用いるポリリン酸の縮合度nは5以上が好ましい。
メラミンとリン酸とから形成される付加物は、本実施形態の効果を損なわなければ、未反応物あるいは副生成物が残存・混在していても構わない。
含亜鉛化合物の好ましい含有量は、ホスフィン酸塩類100質量部に対し、0.1〜15質量部である。より好ましくは1〜10質量部であり、更に好ましくは2〜7質量部である。難燃剤の安定性を高める観点から、含亜鉛化合物が上述した範囲内にあることが好ましい。
有機安定剤の例としては、「イルガノックス1098」(チバ・ジャパン製)等に代表されるヒンダードフェノール系酸化防止剤、「イルガフォス168」(チバ・ジャパン製)等に代表されるリン系加工熱安定剤、「HP−136」(チバ・ジャパン製)に代表されるラクトン系加工熱安定剤、イオウ系耐熱安定剤、ヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。これらの中では、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系加工熱安定剤、あるいはそれらの併用がより好ましい。
無機安定剤としては、酸化亜鉛、硫化亜鉛、上述した銅化合物等の金属系安定剤が挙げられる。
安定剤の好ましい配合量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、0.001〜5質量部であり、より好ましくは0.01〜3質量部である。
導電用フィラーの配合量としては、難燃性樹脂組成物を100質量%としたとき、好ましくは0.5〜20質量%の範囲である。より好ましくは1〜10質量%、更に好ましくは1〜5質量%である。より更に好ましくは1〜3質量%である。
導電用フィラーとして、カーボンナノチューブ(カーボンフィブリル)、グラファイト、炭素繊維を含む導電用カーボンブラック以外の導電用フィラーを用いた場合は、その配合量は10〜30質量%が好ましく、15〜25質量%がより好ましい。
付加的成分の例としては、ポリエステル、ポリオレフィン等の他の熱可塑性樹脂、可塑剤(低分子量ポリオレフィン、ポリエチレングリコール、脂肪酸エステル類等)及び、帯電防止剤、核剤、流動性改良剤、充填剤、補強剤、各種過酸化物、展着剤、銅系熱安定剤、ヒンダードフェノール系酸化劣化防止剤に代表される有機系熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等である。
これらの成分の具体的な好ましい添加量は、難燃性樹脂組成物中にそれぞれ10質量%以下である。より好ましい添加量は5質量%未満であり、更に好ましくは3質量%以下である。
(1)二軸押出機を用い、熱可塑性樹脂、ホスフィン酸塩類、塩基性化合物を一括で供給し、更に溶融混練する方法。
(2)上流側及び下流側に1ヶ所ずつの供給口を有する二軸押出機を用い、上流側供給口より熱可塑性樹脂と塩基性化合物を供給し溶融混練し、下流側供給口よりホスフィン酸塩類を供給し、更に溶融混練する方法。
(3)上流側及び下流側に1ヶ所ずつの供給口を有する二軸押出機を用い、上流側供給口より熱可塑性樹脂を供給し溶融混練し、下流側供給口よりホスフィン酸塩類、塩基性化合物を混合した混合物を供給し、更に溶融混練する方法。
本実施形態の難燃性樹脂組成物は、特に電気電子部品及び自動車用電気電子部品に好適に使用可能である。中でも特に、特に表面実装技術(SMT)対応部品へ好適に使用可能である。表面実装技術(SMT)対応部品として、耐熱コネクターやジャックへ好適に使用可能である。
実施例及び比較例に用いた原材料及び測定方法を以下に示す。
・ポリフェニレンエーテル(PPE−1):旭化成ケミカルズ(株)より入手したザイロン(登録商標) S201A
還元粘度ηsp/c:0.51dl/g
・2,6−ジメチルフェノールから構成される重合体ポリフェニレンエーテル(PPE−2):旭化成ケミカルズ(株)より入手したザイロン(登録商標) S202A
還元粘度ηsp/c:0.42dl/g
2,6−ジメチルフェノールから構成される重合体
・ポリフェニレンエーテル(PPE−3):特公昭60−34571号公報に従い重合したポリフェニレンエーテル
還元粘度ηsp/c:0.32dl/g
2,6−ジメチルフェノールから構成される重合体
・ポリフェニレンエーテル共重合体(PPE−4):特願平6−245982号公報に従い重合したポリフェニレンエーテル共重合体
還元粘度ηsp/c:0.53dl/g
2,6−ジメチルフェノール(75質量%)と、2,3,6−トリメチルフェノール(25質量%)から構成される重合体
・無水マレイン酸で変性されたポリフェニレンエーテル(PPE−5):調製例に従い調整した無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテル
還元粘度ηsp/c:0.43dl/g
PPE−2を100質量部に対し、無水マレイン酸2質量部及びラジカル発生剤(「パーヘキサ25B」:日本油脂(株)社製)0.3質量部をドライブレンドし、シリンダー温度を320℃に設定した上流側に1カ所の供給口を有する二軸押出機[ZSK−25:コペリオン社(ドイツ国)製]へ供給し、溶融混練し、ペレット化した。
次に、得られたペレットを1gとり、内側からポリテトラフロロエチレンシート、アルミシート、鉄板の順に重ねたものの間にはさみ、280℃に温度設定したプレス成形機を用い、100kg/cm2で圧縮成形しフィルムを得た。
得られたフィルムについて、日本分光社製FT/IR−420型フーリエ変換赤外分光光度計を用いて、赤外分光測定を行った。
当該フィルムに対する測定では、1790cm−1に、ポリフェニレンエーテルに付加した、マレイン酸由来のピークが観測された。
PPEとMAHの混合物を用いて、あらかじめ作成しておいた検量線式から計算されたMAHの付加率は、0.52質量%であった。
・ポリスチレンブロック−水素添加されたポリブタジエン−ポリスチレンブロック(SEBS−1)
結合スチレン量:33%、
ポリブタジエン部分の1,2−ビニル結合量:47%、
ポリスチレン鎖の数平均分子量:29000、
ポリブタジエン部の水素添加率:99.8%
・スチレンを主体とする重合体ブロック−スチレンとブタジエンのランダム共重合体を水添した水添ランダム共重合体ブロック(SOE)
旭化成ケミカルズ(株)製、「S.O.E(登録商標)L605」
・ポリアミド6,6(PA66)
ソルーシアインク社(米国)製、「バイダイン(登録商標)48BX」
・ポリアミド9T:テレフタル酸とノナメチレンジアミン及び2−メチル−1,8−オクタメチレンジアミンからなる芳香族ポリアミド(PA9T−1)
融点:308℃、
粘度数:150ml/g
末端封止率:90%、
末端アミノ基濃度:19μmol/g
国際公開第2007/058169号公報実施例のポリアミド9Tの製造に従い、調製した。
・ポリアミド9T:テレフタル酸とノナメチレンジアミン及び2−メチル−1,8−オクタメチレンジアミンからなる芳香族ポリアミド(PA9T−2)
融点:304℃、
粘度数:210ml/g、
末端封止率:90%、
末端アミノ基濃度:50μmol/g
国際公開第2007/058169号公報実施例のポリアミド9Tの製造に従い、調製した。
・ポリアミド6T/66:ヘキサメチレンジアミンと、テレフタル酸及びアジピン酸からなる芳香族ポリアミド(PA6T/66)
融点:314℃
末端アミノ基濃度:80μmol/g
商品名:「アモデルA−4000(ソルベイアドバンスドポリマーズ社製)」
末端封止率(%)=[(α−β)/α]×100
(式中、αは分子鎖の末端基の総数を表し、βは封止されずに残ったカルボキシル基末端及びアミノ基末端の合計数を表す。)
・ポリフェニレンスルフィド(PPS−1):架橋タイプポリ(p−フェニレンスルフィド)
溶融粘度:130Pa・s(剪断速度100秒−1、300℃)、
オリゴマー量:0.6質量%
・ポリフェニレンスルフィド(PPS−2):半架橋タイプポリ(p−フェニレンスルフィド)
溶融粘度:140Pa・s(剪断速度100秒−1、300℃)、
オリゴマー量:0.5質量%
・ポリフェニレンスルフィド(PPS−3):リニアタイプポリ(p−フェニレンスルフィド)
溶融粘度:110Pa・s(剪断速度100秒−1、300℃)、
オリゴマー量:0.3質量%
ジエチルホスフィン酸アルミニウム(FR−1):クラリアント社製、エクソリットOP930
・ポリリン酸メラミン(FR−2):日産化学工業(株)製、「PHOSMEL−200」
・水酸化カルシウム(CAOH−1):試薬(和光純薬工業社(株)製)
数平均粒子径:7.5μm、特号消石灰同等品、純度97%
・水酸化カルシウム(CAOH−2):鈴木工業(株)製、微粒子水酸化カルシウム(カルテック)
数平均粒子径:5.0μm、純度99%
・水酸化カルシウム(CAOH−3):鈴木工業(株)製、微粒子水酸化カルシウム(カルテックLT)
数平均粒子径:1.5μm、純度99%
・酸化カルシウム(CAO−1):試薬(和光純薬工業社製)
数平均粒子径:25μm、JIS2号生石灰相当品
・酸化カルシウム(CAO−2):試薬(和光純薬工業社製)
数平均粒子径:10μm、JIS特号生石灰相当品
・酸化亜鉛(ZNO):東邦亜鉛(株)社製、「銀嶺A−1」
数平均粒子径:0.2μm
・水酸化アルミニウム(ALOH):試薬(和光純薬工業(株)製)
数平均粒子径:1.0μm
・酸化マグネシウム(MGO):協和化学工業(株)製、「パイロキスマ(登録商標)5Q」
数平均粒子径:1.3μm
・酸化アルミニウム(ALO):試薬(和光純薬工業(株)製)
数平均粒子径:1.2μm
・ハイドロタルサイト(DHT):協和化学工業(株)製、「DHT−4A」
数平均粒子径:4μm
・チョップドガラス繊維(GF):日本電気硝子(株)製、「ECS03−T747H」
繊維直径:10μm
・タルク(Talc):林化成(株)製、「タルカンパウダーPK−C」
・無水マレイン酸(MAH):日本油脂(株)製、「クリスタルMAN−AB」
・クエン酸(CA):試薬(和光純薬工業(株))
・スチレン/グリシジルメタクリレート共重合体(SG−C)
グリシジルメタクリレートの含有量:5質量%
重量平均分子量:110,000
(1)難燃性(UL−94VB)
UL94(米国Under Writers Laboratories Incで定められた規格)の方法を用いて、1サンプル当たりそれぞれ5本ずつ測定を行った。試験片(長さ127mm、幅12.7mm、厚み0.8mm、厚み1.6mm、又は厚み3.2mmは射出成形機(東芝機械(株)製:IS−80EPN)を用いて成形した。成型時の温度は表1〜9にそれぞれ示した。
難燃等級には、UL94垂直燃焼試験によって分類される難燃性のクラスを示した。ただし、全てのサンプルで試験は5本行い判定した。分類方法の概要は以下の通りである。その他詳細はUL94規格に準じる。
V−0:総燃焼時間50秒以下、1本あたりの最大燃焼時間10秒以下、有炎滴下なし
V−1:総燃焼時間250秒以下、1本あたりの最大燃焼時間30秒以下、有炎滴下なし
V−2:総燃焼時間250秒以下、1本あたりの最大燃焼時間30秒以下、有炎滴下あり
規格外:上記3項目に該当しないもの及び、試験片を保持するクランプまで燃え上がってしまったもの
総燃焼時間(秒)とは、各サンプル試験片5本に対し、各2回接炎した計10回接炎後、消炎に至るまでの時間の合計燃焼時間であり、最大燃焼時間(秒)は、消炎に至るまでの時間が最も長かった時間を表している。
得られた難燃性樹脂組成物ペレットを、射出成形機(東芝機械(株)製:IS−80EPN)を用い、厚み4.0mm、のISO多目的試験片を成形した。成型時の温度は表1〜9にそれぞれ示した。曲げ強さ(FS)及び曲げ弾性率(FM)はISO178に従い、引張強さ(TS)及び引張破断点伸び(EL)はISO527/1/2に従い、ノッチ付きシャルピー衝撃試験はISO179/1eAに従い測定した。また、0.45MPaの荷重下及び1.80MPa荷重下における荷重たわみ温度は、ISO 75に準拠し測定した。
得られたペレットを、耐圧2.0MPa、内容量100mlのSUS314製オートクレーブに20g入れ、サイズ縦×横×厚みが10mm×20mm×2.0mmで表面を#2000研磨した炭素鋼(材質:SS400)試験片を入れ、ペレットをさらに20g入れ、炭素鋼試験片を埋没させる。オートクレーブ内部を窒素置換した後、密閉し、330℃に設定した恒温槽に5時間、静置した。流水下にオートクレーブを取出し、室温まで冷却しオートクレーブを開放した。
溶融固化したペレット中から、炭素鋼試験片を取出し、HFIP(ヘキサフルオロイソプロパノール)や熱トルエンを適宜用い炭素鋼試験片に付着した樹脂を溶解除去した。
また、溶剤による溶解除去が困難なPPS等の熱可塑性樹脂の場合には、700℃の加熱炉で60分間、過熱し樹脂を加熱分解し、冷却後蒸留水中で超音波洗浄を行い付着物を除去した。なお加熱分解による炭素鋼試験片の酸化による重量増は、未試験の炭素鋼試験片を用い同条件で加熱しリファレンスとした。
炭素鋼試験片を乾燥し、0.01mg単位まで秤量し、予め測定しておいた、腐食試験前の炭素鋼試験片重量で除算し、試験前後の重量減少率を質量ppmで求めた。
燃焼試験にて成形したのと同じ試験片を作成し、23℃、50%相対湿度で168時間吸湿させた後、各温度条件で10秒間加熱されるよう設定したリフロー炉を通し、リフロー環境下での試験片変化を観察し試験片表面に膨れが発生しない最高温度を測定した。
なお、250℃の加熱条件をクリア出来ないものは、鉛フリーはんだを使用する高温リフロー炉に対応が困難である。
2軸押出機での組成物製造時の様子を観察し評価した。
○:不具合が無い場合。
△:不具合を各表下に記した。
× :不具合を各表下に記した。
×× :不具合を各表下に記した。
得られたペレットを、射出成形機(ソディックプラステック社製:TR05EH2 型締圧力5トン)を用いて、FPCコネクター(長さ30mm、幅1mm、2個取り、50ピン穴、ピン穴ピッチ:0.5ミリピッチ)金型を用い、表1〜9にそれぞれ示した成形温度条件で、射出速度300mm/secで成型した。最初の10ショットの平均射出圧力と100〜109ショット目の平均射出圧力を比較し、射出成型の安定性を評価した。
射出圧力がプラスに変化する場合、成型を継続すると金型への未充填等の不具合が生じる可能性がある。
射出圧力がマイナスに変化する場合、樹脂の分解による物性低下やバリの生成による不良発生の原因となる。
射出成形機(東芝機械(株)製:IS−80EPN)を用い、厚み2.7mm、100mm×100mmの平板試験片を充填時間1秒になる射出圧力・速度条件とし成形温度は表1〜9にそれぞれ示した条件にて成形した。
得られた成型片の中心と4つの角から対角線上に3cm内側の点、計5箇所を堀場製作所製光沢計を用い、入射角20°の光源にて光沢度を測定した。
数値が高いほど光沢がよい。
得られたペレットを、二軸押出フィルム成形機(テクノベル(株)製、「KZW15TW−25MG−NH」、スクリュー径15mm)を用い、シリンダー温度220℃、巾150mmのTダイス、40℃に設定した第一ロール(材質:耐熱ゴムロール)と90℃に設定した第2ロール(材質:金属ロール)を用い、押出フィルム成形を実施した。厚みを400μmに調整した。
上記シート成形を実施し、ダイスリップに蓄積される褐色〜黒色のものを観察することにより、以下の判断基準に基づいて、メヤニの発生状況を判断した。
○:1.5時間以上連続成形しても、メヤニが全く観察されなかった。
×:1.5時間経たないうちに、メヤニが観察された。
UL94(米国Under Writers Laboratories Incで定められた規格)の方法を用いて、各サンプル5本づつ試験を行った。試験片はフィルム試験片(200±5×50±1×0.4mm)を円筒状に巻き、クランプに垂直に取付け、20mm炎による3秒間接炎を2回行い、その燃焼挙動によりVTM−0、VTM−1、VTM−2、Not(規格外)の判定を行う。
VTM−0:総燃焼時間50秒以下、1本あたりの最大燃焼時間10秒以下、有炎滴下なし
VTM−1:総燃焼時間250秒以下、1本あたりの最大燃焼時間30秒以下、有炎滴下なし
VTM−2:総燃焼時間250秒以下、1本あたりの最大燃焼時間30秒以下、有炎滴下あり
規格外:上記3項目に該当しないもの、及び試験片を保持するクランプまで燃え上がってしまったもの。
上流側に1ヶ所と、下流側に2ヶ所の供給口(押出機シリンダーの全長を1.0とした時、0.4の位置に1ヶ所、0.8の位置に1ヶ所)を有する二軸押出機[ZSK−26MC:コペリオン社製(ドイツ)]を用いた。シリンダー温度は上流側供給口(以下、上流供給口)よりL=0.4の位置の供給口(以下、中央供給口)までと、中央供給口より下流側に分け、各表中に示した温度に設定した。
表1〜9に記載の割合に従い、それぞれの原材料を供給し、溶融混練してペレットを得た。得られたペレットの水分率を調整するため、押出後、80℃に設定した除湿乾燥機中で乾燥した後、アルミニウムコートされた防湿袋に入れた。この時のペレットの水分率は概ね250〜500ppmであった。
なお、このときのスクリュー回転数は250回転/分とし、吐出量は15kg/hとした。また、中央供給口のあるシリンダーブロックの直前のブロックと、ダイ直前のシリンダーブロックにそれぞれ開口部を設け、真空吸引することにより残存揮発分及オリゴマーの除去を行った。この時の真空度(絶対圧力)は60Torrであった。
得られたペレットを用いて、上述の各種評価を実施した。表1〜表9に組成とともに結果を示す。
これら実施例は、比較例15〜18と比較すると、特定配合量の範囲においてのみ、腐食抑制、耐リフロー性、難燃性、押出加工性、成型安定性の全てが優れることが示された。
実施例40,41と実施例24,30の比較により、特定粘度のポリフェニレンエーテルを用いると、各特性がより顕著に向上することが示された。
実施例47,48及び比較例26,27で得たペレットをシート成形し、シート成形によるメヤニ評価と難燃性評価を行った。
実施例50,51は押出加工性に優れ、シート作成時のメヤニの発生も認められなかった。また、シートの難燃性(UL−94VTM)にも優れる。
Claims (19)
- (A)熱可塑性樹脂と、
(B)下記一般式(I)で表されるホスフィン酸塩、下記一般式(II)で表されるジホスフィン酸塩及びこれらの縮合物の中から選ばれる少なくとも1種のホスフィン酸塩類と、
(C)塩基性化合物と、を含む難燃性樹脂組成物であって、
前記(B)成分100質量部に対し、前記(C)成分を0.01〜10質量部含む、難燃性樹脂組成物。
(式中、R1及びR2は、同一又は異なっていてもよく、直鎖状若しくは分岐状のC1〜C6−アルキル及び/又はアリール若しくはフェニルであり、R3は、直鎖状若しくは分岐状のC1〜C10−アルキレン、C6〜C10−アリーレン、C6〜C10−アルキルアリーレン又はC6〜C10−アリールアルキレンであり、Mはカルシウム(イオン)、マグネシウム(イオン)、アルミニウム(イオン)、亜鉛(イオン)、ビスマス(イオン)、マンガン(イオン)、ナトリウム(イオン)、カリウム(イオン)及びプロトン化された窒素塩基から選ばれる1種以上であり、mは、2又は3であり、nは、1〜3の整数であり、xは、1又は2である。) - 前記(C)塩基性化合物が、数平均粒子径100nm〜25μmであり、周期律表第IIA族元素及びアルミニウムから選ばれる1種以上の元素の水酸化物、酸化物から選ばれる1種以上である、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記(C)塩基性化合物が、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムから選ばれる1種以上の水酸化物、酸化物から選ばれる1種以上である、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記(C)塩基性化合物が、数平均粒子径100nm〜25μmである水酸化カルシウム、及び/又は酸化カルシウムである、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記(C)塩基性化合物が、数平均粒子径100nm〜10μmの水酸化カルシウムである、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記水酸化カルシウムが、数平均粒子径100nm〜5000nmの水酸化カルシウムである、請求項5に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記(B)成分100質量部に対して、前記(C)成分0.2〜5質量部を含有する、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記(A)熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンエーテル、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル(ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、液晶ポリエステル類)、ポリアミド、ポリアリーレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、ポリアリールケトン、及びこれらの混合物から選ばれる1種以上である、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記(A)熱可塑性樹脂が、280℃以上の融点を有するポリアミドである、請求項8に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記(A)熱可塑性樹脂が、繰り返し構造単位中に芳香環を有するポリアミドである請求項8に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記ポリフェニレンエーテルが、2,6−ジメチルフェノールからなる単独重合体、又は2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールとからなる共重合体である、請求項8に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記ポリフェニレンエーテルが、2,6−ジメチルフェノールと、2,3,6−トリメチルフェノールとからなる共重合体であり、該ポリフェニレンエーテル中の2,3,6−トリメチルフェノールの量が、10〜30質量%である、請求項8に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記ポリフェニレンエーテルが、還元粘度(0.5g/dlクロロホルム溶液、30℃)が、0.25dl/g〜0.35dl/gの範囲内であるポリフェニレンエーテルである、請求項8に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記ポリアリーレンスルフィドが、含有塩素濃度が1500ppm以下のポリフェニレンスルフィドである、請求項8に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記(A)熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンエーテルと、ポリフェニレンエーテル以外の熱可塑性樹脂と、を含む、請求項8に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記ポリフェニレンエーテル以外の熱可塑性樹脂が、ポリアミドである、請求項15に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記ポリアミドの融点が280℃以上である、請求項16に記載の難燃性樹脂組成物。
- (D)無機補強材を更に含む、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。
- 請求項1〜18のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物よりなる、耐熱コネクター。
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