KR960015113B1 - Flame retardant thermoplastic resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로, 상세하게로는 난연성이 향상된 폴리카보네이트(이하 "PC"로 칭함)/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(이하 "ABS"로 칭함) 공중합체 혼합물의 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoplastic resin composition, and more particularly, to a composition of a polycarbonate (hereinafter referred to as "PC") / acrylonitrile-butadiene-styrene (hereinafter referred to as "ABS") copolymer mixture having improved flame retardancy. will be.
종래의 플라스틱의 난연화 기술은 통상 브롬계 화합물이나 염소계 화합물을 이용한 것이다. 이 기술은 훌륭한 난연도를 얻을 수 있으나, 반면 유독성 가스의 발생 및 금속의 부식등과 같은 문제점을 가지고 있었다.Conventional flame retardant techniques for plastics generally employ bromine compounds or chlorine compounds. This technique can achieve excellent flame retardancy, but has problems such as generation of toxic gas and corrosion of metal.
인화합물의 난연제를 사용할 경우에는 상기의 문제점을 해결할 수 있으나, 인계 난연제는 적용할 수 있는 고분자가 매우 한정적이라는 문제점이 있다. 즉, 인계 난연제로 난연화할 수 있는 고분자는 난연제의 종류에 따라 다르지만 대체로 인산의 탈수작용을 유효하게 할 수 있는 화학구조를 가지거나 열분해하면 상당한 양 이상의 불연성 탄소잔류물(차르)를 남기는 고분자들이다. 그 예로 셀룰로오즈나 그 유도체, 폴리우레탄, 폴리에스테르 등이 있다.In the case of using a flame retardant of the phosphorus compound can solve the above problems, the phosphorus-based flame retardant has a problem that the polymer to be applied is very limited. That is, polymers that can be flame retarded with phosphorus-based flame retardants are polymers that vary depending on the type of flame retardant, but generally have a chemical structure that enables effective dehydration of phosphoric acid or leave a considerable amount of non-combustible carbon residue (char) upon thermal decomposition. . Examples thereof include cellulose, derivatives thereof, polyurethane, polyester, and the like.
이들에 사용되는 인계난연제는 보통 인산에스테르(포스페이트)류로 플라스틱의 연소시 메타폴리인산으로 변하여, 고분자에서 수소화 산소원자를 분리하는 탈수반응을 일으켜 불연성의 차르를 많이 형성하게 하므로써 연소하는 플라스틱 표면에 불연, 단열성 탄소보호피막을 형성시켜 플라스틱과 공기중의 산소를 차단시키며, 불꽃으로부터의 열로부터 플라스틱을 보호하여 난연효과를 발휘하는 것이다.Phosphorus-based flame retardants used in these are usually phosphate esters (phosphates), which are converted to metapolyphosphoric acid when burning plastics, which causes dehydration to separate hydrogenated oxygen atoms from polymers, thereby forming a large amount of non-combustible chars. In addition, it forms a heat-insulating carbon protective film to block the oxygen from the plastic and air, and protects the plastic from the heat from the flame to show the flame retardant effect.
상기와 같은 과정으로 난연화가 이루어지는 동안 인산의 작용으로 차르가 형성되기 전에 고분자의 주쇄의 절단이 선행되므로 연소되는 플라스틱 용융물의 점도가 낮아져 드리핑이 일어날 수 있다. 따라서 연소시 용융된 플라스틱의 점도를 높여서 드리핑을 방지하는 방법이 필요하며, 이에 사용되는 물질로 불소수지가 있으나 고가이며 가공성을 저하할 수 있으므로 개선의 여지가 있다.During the flame-retardation process as described above, before the char is formed by the action of phosphoric acid, cutting of the main chain of the polymer is preceded, thereby lowering the viscosity of the burned plastic melt, which may cause dripping. Therefore, there is a need for a method of preventing dripping by increasing the viscosity of the molten plastic during combustion, and there is room for improvement because the material used therein is fluorine resin, but it is expensive and may degrade workability.
지금까지 알려진 인산 에스테르계 난연제는 액상이거나 융점이 섭씨 100도 이하인 것들이며, 가소성을 갖는 것들이 대부분이므로 플라스틱의 내열성을 낮추는 단점이 있다. 따라서 PC와 ABS 공중합체 조성물에 사용할 경우 열변형온도를 낮추게 된다.Phosphoric acid ester-based flame retardants known so far are those that are liquid or have a melting point of 100 degrees Celsius or less, and most of them have plasticity and thus have a disadvantage of lowering heat resistance of plastics. Therefore, when used in the PC and ABS copolymer composition will lower the heat deformation temperature.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 드리핑 현상이 방지되고, 가공성과 내열성의 저하가 없는 PC/ABS 공중합체 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a PC / ABS copolymer composition that prevents the drooping phenomenon, there is no degradation in processability and heat resistance.
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 난연제로 인계 난연제를 사용하되, 질소화합물 및/ 또는 저융점 유약을 첨가하게 되면 PC/ABS 공중합체의 내열성 저하가 최소화됨을 밝혀내게 되었다.In order to achieve the above object, the present inventors found that the phosphorus-based flame retardant is used as a flame retardant, but the addition of nitrogen compound and / or low melting glaze minimizes the decrease in heat resistance of the PC / ABS copolymer.
즉, 본 발명은 PC/ABS 혼합물 100중량부(이하 "부"로 약칭함)에 대하여 인계 난연제를 1 내지 15부, 아래의 구조식(1)과 같은 구조를 가지는 질소화합물 1 내지 16부 및/또는 저융점 유약을 2 내지 20부 첨가하는 것을 특징으로 한다.That is, the present invention is 1 to 15 parts phosphorus-based flame retardant with respect to 100 parts by weight of the PC / ABS mixture (hereinafter abbreviated as "part"), 1 to 16 parts of nitrogen compound having a structure as shown in the following structural formula (1) and / Or 2 to 20 parts of a low melting glaze.
[구조식 1][Formula 1]
여기서, X=R1-NH, R1=H 알킬 또는 시클로알킬, R2=2가의 피페라진 라디칼(PIPERAZINE RADICAL), n=20 내지 50의 정수.Wherein X = R 1 -NH, R 1 = H alkyl or cycloalkyl, R 2 = divalent piperazine radical, an integer from n = 20 to 50.
이하 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 사용되는 PC/ABS 혼합물은 PC : ABS의 중량비가 5~8 : 2~5이며, 바람직하게로는 6 내지 8 : 4 내지 2인 것이다.The PC / ABS mixture used in the present invention has a weight ratio of PC: ABS of 5-8: 2-5, preferably 6-8: 4-2.
본 발명에서 사용될 수 있는 인계 난연제는 비스(1,3-페닐렌-디페닐) 포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리아릴포스페이트 또는 트리크레실포스페이트 등이며, 보다 바람직한 것은 비스(1,3-페닐렌-디페닐)포스페이트, 트리페닐포스페이트이다. 또한, 저융점의 무기계 유약을 같이 사용할 경우에는 더욱 견고한 불연성 피막이 형성된다. 그 적절한 사용량은 수지 100부에 대해 1 내지 15부로서, 1부 미만시에는 내열효과가 부족하고, 15부 초과시에는 물성 저하가 일어난다.Phosphorus-based flame retardants that can be used in the present invention are bis (1,3-phenylene-diphenyl) phosphate, triphenylphosphate, triarylphosphate or tricresylphosphate and the like, more preferably bis (1,3-phenylene- Diphenyl) phosphate and triphenyl phosphate. In addition, when a low melting inorganic glaze is used together, a more rigid nonflammable film is formed. The appropriate amount of use is 1 to 15 parts per 100 parts of resin, and when less than 1 part, the heat resistance effect is insufficient, and when the amount exceeds 15 parts, physical properties decrease.
본 발명에서 사용되는 저융점의 유약은 융점이 섭씨 300에서 500℃의 무기물로 플라스틱의 연소시 연소온도에서 용융하여 플라스틱 용융물의 점도를 상승시켜 드리핑을 방지시키는 동시에 유리질의 피막을 형성시키므로써 차르의 형성과 같은 역할을 하게 된다. 그 적절한 사용량은 수지 100부에 대하여 2 내지 20부이다. 2부 미만시에는 드리핑(DRIPPING) 방지효과가 부족하고, 20부 초과시에는 유동성 및 충격 강도가 저하되는 문제점이 발생한다.The low melting glaze used in the present invention has a melting point of 300 ° C to 500 ° C, which melts at the combustion temperature of the plastic when it is burned, thereby increasing the viscosity of the plastic melt to prevent dripping and at the same time forming a glassy film. It plays the same role as formation. The appropriate usage amount is 2-20 parts with respect to 100 parts of resin. If it is less than 2 parts, there is a lack of anti-dripping effect, and if it is more than 20 parts, fluidity and impact strength are deteriorated.
상기의 저융점 유약으로는 수분함량이 30중량% 이하인 징크 보레이트(Zinc Borate)를 사용한다.As the low melting glaze, zinc borate having a water content of 30% by weight or less is used.
한편, 내열성을 더욱 증가시키기 위하여 다음 구조식(I)와 같은 구조를 가지는 질소화합물(이하 "화합물 A"로 칭함)들을 적용할 수 있다. 화합물 A는 연소시 형성되는 탄소보호막을 강화시켜 주는 역할을 하게 된다. 사용량은 수지 100부에 대해 1 내지 16부이다. 1부 미만에서는 불연성 피막 강화 기능이 전혀 없는 문제점이 있고, 16부 초과시에는 사출시 외관에 Gas silver현상이 발생하는 문제가 있다.On the other hand, in order to further increase the heat resistance, it is possible to apply nitrogen compounds (hereinafter referred to as "Compound A") having a structure as shown in the following structural formula (I). Compound A serves to strengthen the carbon protective film formed during combustion. The usage-amount is 1-16 parts with respect to 100 parts of resin. If it is less than 1 part, there is a problem that there is no non-combustible film reinforcement function at all, and if it exceeds 16 parts, there is a problem that gas silver phenomenon occurs in the appearance during injection.
구체적인 상기의 화합물 "A"의 예로는 X가 아민인 1,3,5-트리아진-피페라진 올리고머를 들 수 있으며, 화합물 A대신에 아이소시아누레이트 유도체, 멜라민 유도체와 같은 질소화합물을 같은 사용량으로 사용할 수 있다.Specific examples of the compound "A" include 1,3,5-triazine-piperazine oligomer, wherein X is an amine, and the same amount of nitrogen compound as isocyanurate derivative and melamine derivative is used instead of compound A. Can be used as
상기 질소화합물이나 저융점의 유약을 사용하여 얻을 수 있는 또 하나의 장점은 PC의 함량을 줄이고도 바라는 난연도를 얻을 수 있다는 것이다. ABS 성분은 열분해시 잔류물 즉 차르를 거의 남기지 않으나 PC는 차르를 초기중량의 20~30퍼센트 가량 남기므로 PC와 ABS 공중합체의 혼합물을 종래의 인계 난연제로 난연성을 부여할 경우 PC의 양이 많을수록 난연도가 증가하게 된다. 따라서 상대적으로 가격이 비싼 고분자인 PC의 비율이 높은 블렌드물을 사용할 수 밖에 없는데, 위에서 언급한 피막형성 가능물질인 저융점 유약이나 질소화합물을 첨가할 경우에는 PC의 함량을 줄일 수 있으며 블렌드물 전체의 피막형성능력을 강화시켜 주므로 다양한 물성의 블렌드물을 만들 수 있게 된다.Another advantage that can be obtained by using the nitrogen compound or low melting glaze is that the desired flame retardancy can be obtained even if the content of the PC is reduced. ABS component hardly leaves any residue or char when it is pyrolyzed, but PC leaves about 20-30% of the initial weight of the char. Therefore, if the mixture of PC and ABS copolymer is flame retardant with conventional phosphorus-based flame retardant, The flame retardancy is increased. Therefore, blends with a high proportion of PCs, which are relatively expensive polymers, must be used. However, the addition of low-melting glazes or nitrogen compounds, which can form the above-mentioned film, can reduce the content of PCs. It enhances the film-forming ability of the various blends of physical properties can be made.
본 발명의 실시예는 다음과 같다.Embodiments of the present invention are as follows.
[실시예 1~6 및 비교예 1~3][Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3]
실시예와 비교예의 배합비는 아래의 표 1과 같으며, 각 시료는 헨셀믹서로 10분간 혼합후, 트윈 스크류 압출기에서 용융혼합하였다. 난연도의 측정은 1/8인치 두께에 대해 UL-94 난연성 시험법으로 측정하였다.The mixing ratios of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below, and each sample was mixed by a Henschel mixer for 10 minutes and then melt mixed in a twin screw extruder. Flame retardancy was measured by UL-94 flame retardancy test for 1/8 inch thickness.
범례)Legend)
1) 인화합물 1 : 비스(1,3-페닐렌-디페닐)포스페이트1) Phosphorus Compound 1: Bis (1,3-phenylene-diphenyl) phosphate
2) 인화합물 2 : 트리페닐포스페이트2) Phosphorus Compound 2: Triphenyl Phosphate
3) 질소화합물 1 : 트리페닐아이소시아누레이트3) Nitrogen Compound 1: Triphenylisocyanurate
4) 질소화합물 2(화합물 A) : X가 아민인 1,3,5-트리아진-피페라진 올리고머4) Nitrogen Compound 2 (Compound A): 1,3,5-triazine-piperazine oligomer wherein X is an amine
5) 저융점 유약 : 수분함량이 20중량%인 징크 보레이트5) Low melting glaze: zinc borate with water content of 20% by weight
6) 드리핑 여부 : ○ : 발생, × : 미발생6) Whether dripping: ○: Occurrence, ×: No
상기 실시예 1 내지 3의 경우는 각각 비스(1,3-페닐렌-디페닐)포스페이트를 사용한 경우에 질소 화합물과 저융점 유약을 적용한 것으로 비교예 1, 2와 비교하면 질소화합물과 유약의 유무에 따라 같은 인화합물을 사용한 경우라도 난연도의 차이가 있음을 알 수 있다.In Examples 1 to 3, when a bis (1,3-phenylene-diphenyl) phosphate was used, a nitrogen compound and a low melting point glaze were applied. Compared with Comparative Examples 1 and 2, the presence or absence of a nitrogen compound and a glaze Even if the same phosphorus compound is used, it can be seen that there is a difference in flame retardancy.
또한, 비교예 3에서 알 수 있듯이 트리페닐 포스페이트 단독 사용시에는 난연도를 얻기 위해 인화합물 1에 비해 과량 사용되며, 그 결과 열변형 온도가 크게 저하된다.In addition, as can be seen in Comparative Example 3, when triphenyl phosphate alone is used in excess of phosphorus compound 1 to obtain flame retardancy, the heat distortion temperature is significantly lowered as a result.
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