JPWO2017073070A1 - 熱可塑性衝撃改良スチレン系ポリマーをベースとした、環境にやさしい難燃性組成物および成形材料 - Google Patents
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Abstract
Description
ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)
ポリマー性ビフェニルホスフェート
ジフェニルクレジルホスフェート
トリフェニルホスフェート。
本発明の目的はハロゲンフリーの、非強化或いは強化の高難燃スチレン系衝撃改良樹脂を提供することである。
(項1)
ハロゲン非含有難燃熱可塑性樹脂組成物であって、
(A)熱可塑性樹脂、
(B)次亜燐酸アルミニウム、
(C)芳香族燐酸エステル、及び
(D)ドリップ防止剤
を含み、
該(A)熱可塑性樹脂のうちの50重量%以上が衝撃改良スチレン系樹脂である、
樹脂組成物。
(項2)
前記(A)熱可塑性樹脂のうちの80重量%以上が衝撃改良スチレン系樹脂である、上記項1に記載の樹脂組成物。
(項3)
前記衝撃改良スチレン系樹脂がABS樹脂である、上記項1または項2に記載の樹脂組成物。
(項4)
前記(C)芳香族燐酸エステルが芳香族縮合燐酸エステルである上記項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(項5)
前記(C)芳香族燐酸エステルがレゾルシノールビス(ジ−2,6−キシリルホスフェート)である上記項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(項6)
前記(D)ドリップ防止剤がポリテトラフルオロエチレンをベースとする樹脂である上記項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(項7)
前記(B)次亜燐酸アルミニウムと前記(C)芳香族燐酸エステルの重量比が(B):(C)=90:10〜60:40である上記項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(項8)
前記(B)次亜燐酸アルミニウムと前記(C)芳香族燐酸エステルの重量比が(B):(C)=85:15〜65:35である上記項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(項9)
前記(B)次亜燐酸アルミニウムと前記(C)芳香族燐酸エステルの重量比が(B):(C)=80:20〜70:30である上記項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(項10)
前記ドリップ防止剤の量が樹脂組成物のうち0.1〜0.6重量%である上記項6に記載の樹脂組成物。
(項11)
ガラス繊維を含まない、上記項1〜10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(項12)
ハロゲン非含有熱可塑性樹脂組成物を難燃化するための難燃剤であって、
該熱可塑性樹脂組成物は、
(A)熱可塑性樹脂、及び
(D)ドリップ防止剤
を含み、
該(A)熱可塑性樹脂のうちの50重量%以上が衝撃改良スチレン系樹脂であり、
該難燃剤が、
(B)次亜燐酸アルミニウム、及び
(C)芳香族燐酸エステル
を含み、該(C)芳香族燐酸エステルの重量が、該(B)次亜燐酸アルミニウムと該(C)芳香族燐酸エステルの合計重量のうちの10%以上である、難燃剤。
(項13)
前記衝撃改良スチレン系樹脂がABSまたはHIPSであり、前記(C)芳香族燐酸エステルがレゾルシノールビス(ジ−2,6−キシリルホスフェート)であり、前記(B)次亜燐酸アルミニウムと前記(C)芳香族燐酸エステルの重量比が(B):(C)=85:15〜65:35である、上記項12に記載の難燃剤。
(項14)
前記衝撃改良スチレン系樹脂が高衝撃ポリスチレン樹脂(HIPS)である上記項1、2、4〜10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
A)少なくとも一種の衝撃改良熱可塑性スチレン系樹脂、
B)第一の難燃剤成分として、少なくとも一種の燐の原子価状態が+1である次亜燐酸金属塩、
C)第二の難燃剤成分として、少なくとも一種の芳香族燐酸エステル
D)少なくとも一種のドリップ防止剤
E)フィラー及び/又は強化繊維
F)その他慣用的な添加剤
を含む樹脂組成物により達成される。
本発明によれば、熱可塑性スチレン系衝撃改良ポリマーは好ましくはABS及び/またはHIPSとして選択される。
Me(H2PO2)n
ここで、
nは、Meで示される金属の原子価に依存する1から4の整数であり、金属Meは周期表の第I、II、III及びIV族に属する。
Al(H2PO2)3
次亜燐酸ナトリウム及び次亜燐酸カルシウムは幅広く商業的に入手でき、通常は対応する金属水酸化物と黄燐との反応で製造され、例えば、Meがカルシウムとして選択される次の反応スキームによる:
P4 + 2Me(OH)2 + H2O
→ Me(H2PO2)2 + MeHPO3 + PH3
カルシウム及びナトリウム以外の次亜燐酸金属塩は通常、対応する金属水酸化物と次亜燐酸との反応或いは対応する金属塩の交換反応により製造される(例えば、“Hypophosphorus Acid and its salts, Russian Chemical Review, 44(12), 1975”を参照)。この方法を用いて次亜燐酸アルミニウムも製造することができる。
本発明の樹脂組成物においては、ハロゲン非含有熱可塑性樹脂を使用する。
衝撃改良スチレン系樹脂としては、従来公知の任意の衝撃改良スチレン系樹脂を使用することができる。
最も適切な次亜燐酸の選択はいくつかの重要な因子に従属する。特に適切な次亜燐酸塩は200℃以上の温度の溶融処理に耐える十分な熱安定性を持つ。仮にそれらが水和物を形成した場合、それらには対応する無水形態が使用され、それらが後に周囲の湿度にさらされた時に吸湿してはいけない。次亜燐酸塩の例は次亜燐酸アルミニウム(CAS7784−22−7)、次亜燐酸カルシウム(CAS7789−79−9)、次亜燐酸マンガン(CAS10043−84−2)、次亜燐酸マグネシウム(CAS10377−57−8)、次亜燐酸亜鉛(CAS15060−64−7)、次亜燐酸バリウム(CAS171258−64−3)である。本発明によると最も好ましいのは次亜燐酸アルミニウムである。
本発明において、芳香族燐酸エステルとしては、従来公知の任意の芳香族燐酸エステルを使用することができる。
例えば、n=0の場合、例としては、トリフェニルホスフェート、トリ(2,6−ジメチルフェニル)ホスフェート及びその組み合わせを含む。
(レゾルシノールビス(ジ−2,6−キシリルホスフェート)(RDX))
本発明において、ドリップ防止剤(滴下防止剤)としては、従来公知のドリップ防止剤が使用され得る。
本発明の樹脂組成物は、必要に応じて繊維(例えば、強化用繊維)を含んでもよい。繊維としては、公知の任意の繊維が使用され得る。有機繊維(例えば、カーボン繊維)も使用可能であり、無機繊維(例えば、ガラス繊維)も使用可能である。
本発明による衝撃改良スチレン系樹脂をベースとする新規の難燃組成物は一種あるいはそれ以上の他の慣用的な添加剤を含んでもよい。添加剤は有機添加剤であってもよく、無機添加剤であってもよい。このような慣用的な添加剤としては、例えば、下記化合物が挙げられる:
加工助剤、熱及び加工安定剤、UV安定剤、顔料、分散剤、離型剤、結晶核剤、衝撃改良剤として使用される部分架橋弾性ポリマー、及びこれらの混合物。
以下の実施例では、下に列挙した成分が使用された。
樹脂:
ABS(Magnum ABS 3904, STYRON製)、以下ABSと表記。
強化繊維:
ガラス繊維(PPG3786, PPG製)、以下GFと表記。
安定剤:
ヒンダードフェノール熱安定剤(Irganox 1010, BASF製)、以下、Irg.1010と表記。
次亜燐酸塩:
次亜燐酸アルミニウム(Phoslite IP−A, イタルマッチケミカル製)、以下IP−Aと表記。
レゾルシノールビス(ジ−2,6−キシリルホスフェート)(PX−200, 大八化学工業製)、以下RDXと表記。
ドリップ防止剤:
フッ素化コポリマー(Dyneon MM 3595, 3M製)、以下PTFEと表記。
次亜燐酸カルシウム(Phoslite IP−C, イタルマッチケミカル製)、以下IP−Cと表記。
シアヌル酸メラミン(Melagard MC25, イタルマッチケミカル製)、以下MCと表記。
ポリリン酸アンモニウム(Exolit AP 422, クラリアント製)、以下APPと表記。
比較例向けに考慮される滑剤
ポリエチレンワックス(Kemfluid 201, UNION DERIVAN, S.A.製)、以下、PEwaxと表記。
ステアリン酸カルシウム(Kemistab EC, UNION DERIVAN, S.A.製)、以下CaStearと表記。
比較例向けの他の添加剤
ペンタエリスリトール(Charmor PM40, Perstorp製)、以下PERTと表記。
硫酸アンモニウム(試薬グレード)、以下(NH4)SO4として表記。
塩化アンモニウム(試薬グレード)、以下NH4Clとして表記。
表1に示される全ての成分は220〜230℃の範囲の温度で直径20mmの二軸押出機で混合された。ペレットは異なった厚みに射出成形され、5本の試験片を24時間23℃湿度50%の条件とした。難燃性はUL−94の手順に従い報告された。試験がV−0、V−1、V−2に達しない場合はNC種別が与えられた。サンプルを押出し或いは射出することができなかった場合、NPに区分された。
難燃剤としてIP−Aのみを35%添加した比較例1はUL−94のV−0に1.6mmでは達しなかった。RDXのみ25%を含む比較例2は加工できなかった。RDXのみを20%含む比較例3はUL−94で効果的でなかった。IP−AとRDXの混合品の比較例4はUL−94の1.6mmでV−0には達せずV−2であった。PTFEの存在下IP−Aを含む樹脂組成物の比較例5は1.6mmではUL−94のV−0には達しなかった。
CN102756608Aに記載される、次亜燐酸アルミニウム(IP−A)と助剤として記載される他の要素との組み合わせを示す比較例10から14はUL−94のV−0に達しなかったか、あるいは成形加工できなかった。
CN103113708Aに記載される次亜燐酸アルミニウム(IP−A)とアンモニウム塩の組み合わせを示す比較例15及び16は成形加工できなかった。
特開2002−161211は特許請求の範囲に、様々な熱可塑性樹脂を記載し、そして0026段落において、ポリスチレン系樹脂の量が少ない場合に難燃性等を高いレベルに保持できると記載している。そして、実施例に記載される樹脂は90%の他樹脂と10%のABSの混合物のみである。この樹脂混合物に次亜燐酸カルシウム、RDX及びGFを添加した場合に3.2mmでV−0に達することは開示されているが、ABS樹脂を主成分樹脂とする場合またはABS樹脂を単独で使用する場合での性能は示されない。比較例17に示したように、実施例1の配合の樹脂成分をABS樹脂のみにした場合、3.2mmでもV−0は得られなかった。特開2002−161211の発明においては、衝撃改良スチレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物においてUL−94のV−0を達成できないことが理解される。
表2に示した成分は高速の実験室用ミキサーで均一に混合され、不燃性で空隙がなく低熱伝導のベース板の上に長さ250mm幅20mm高さ10mmの途切れないストリップ或いは粉の列に形成された。粉体或いは顆粒物質は長さ250mmの高さ10mm幅20mmの三角形断面をもつ型に緩く充填された。その後その型は固体表面から2cmの高さから3回落とされた。その後必要な場合、型は再度充填された。その後側面の制限を取り外し、過剰分を除く。不燃性で空隙の無い低熱伝導のベース板を型の上に置き、器具をひっくり返して型を外した。ガスバーナー(直径5mm)による炎を粉に着火するまで或いは最大2分間粉の列の一方の末端に当てた。粉が着火しない或いは炎やくすぶりを伴った燃焼が200mmの粉の列を4分間(あるいは40分間)で伝播しない場合は、この物質は可燃性でないとみなした。粉が燃焼した場合は燃焼時間を報告した。
(項1) 以下の成分を含むハロゲンフリー難燃性衝撃改良スチレン熱可塑性組成物:
A)少なくとも一種の熱可塑性衝撃改良スチレン系樹脂
B)第一の難燃剤成分として少なくとも一種の燐の原子価状態が+1である次亜燐酸金属塩
C)第二の難燃剤成分として少なくとも一つの芳香族燐酸エステル
D)少なくとも一種のドリップ防止剤
E)フィラー及び/又は強化繊維
F)慣用的な添加剤。
(項2) 慣用的な添加物が、熱及び加工安定剤、UV安定剤、顔料、分散剤、離型剤、結晶核剤及びその混合物であることを特徴とする上記項1の熱可塑性組成物。
(項3) 次亜燐酸金属塩が次亜燐酸アルミニウムであることを特徴とする上記項1または項2の熱可塑性組成物。
(項4) 芳香族燐酸エステルがレゾルシノールビス(ジ−2,6−キシレニルホスフェート)であることを特徴とする上記項1〜項3のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
(項5) ドリップ防止剤がポリテトラフルオロエチレンPTFEであることを特徴とする上記項1〜項4のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
(項6) スチレン衝撃改良熱可塑性樹脂がアクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂ABSであることを特徴とする上記項1〜項5のいずれかに記載の熱可塑性組成物。(項7) スチレン衝撃改良熱可塑性樹脂が高衝撃ポリスチレンHIPSであることを特徴とする上記項1〜項6のいずれかに記載の熱可塑性組成物。
(項8) 前記第一の難燃剤成分と前記第二の難燃剤成分が均一に混合されて得られた非可燃性粉体混合物を含むことを特徴とする難燃剤であって、上記項1〜項7のいずれかに記載の熱可塑性組成物において使用するための難燃剤。
(項9) 高衝撃ポリスチレンHIPS及び/又はアクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマーABS熱可塑性組成物における難燃剤としての、上記項8の難燃剤の使用。
(項10) 良好な外観と機械的特性を有する難燃成形組成物及びその製品の製造における上記項1の熱可塑性組成物の使用。
Claims (14)
- ハロゲン非含有難燃熱可塑性樹脂組成物であって、
(A)熱可塑性樹脂、
(B)次亜燐酸アルミニウム、
(C)芳香族燐酸エステル、及び
(D)ドリップ防止剤
を含み、
該(A)熱可塑性樹脂のうちの50重量%以上が衝撃改良スチレン系樹脂である、
樹脂組成物。 - 前記(A)熱可塑性樹脂のうちの80重量%以上が衝撃改良スチレン系樹脂である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記衝撃改良スチレン系樹脂がABS樹脂である、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- 前記(C)芳香族燐酸エステルが芳香族縮合燐酸エステルである請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記(C)芳香族燐酸エステルがレゾルシノールビス(ジ−2,6−キシリルホスフェート)である請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記(D)ドリップ防止剤がポリテトラフルオロエチレンをベースとする樹脂である請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記(B)次亜燐酸アルミニウムと前記(C)芳香族燐酸エステルの重量比が(B):(C)=90:10〜60:40である請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記(B)次亜燐酸アルミニウムと前記(C)芳香族燐酸エステルの重量比が(B):(C)=85:15〜65:35である請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記(B)次亜燐酸アルミニウムと前記(C)芳香族燐酸エステルの重量比が(B):(C)=80:20〜70:30である請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記ドリップ防止剤の量が樹脂組成物のうち0.1〜0.6重量%である請求項6に記載の樹脂組成物。
- ガラス繊維を含まない、請求項1〜10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- ハロゲン非含有熱可塑性樹脂組成物を難燃化するための難燃剤であって、
該熱可塑性樹脂組成物は、
(A)熱可塑性樹脂、及び
(D)ドリップ防止剤
を含み、
該(A)熱可塑性樹脂のうちの50重量%以上が衝撃改良スチレン系樹脂であり、
該難燃剤が、
(B)次亜燐酸アルミニウム、及び
(C)芳香族燐酸エステル
を含み、該(C)芳香族燐酸エステルの重量が、該(B)次亜燐酸アルミニウムと該(C)芳香族燐酸エステルの合計重量のうちの10%以上である、難燃剤。 - 前記衝撃改良スチレン系樹脂がABSまたはHIPSであり、前記(C)芳香族燐酸エステルがレゾルシノールビス(ジ−2,6−キシリルホスフェート)であり、前記(B)次亜燐酸アルミニウムと前記(C)芳香族燐酸エステルの重量比が(B):(C)=85:15〜65:35である、請求項12に記載の難燃剤。
- 前記衝撃改良スチレン系樹脂が高衝撃ポリスチレン樹脂(HIPS)である請求項1、2、4〜10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
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