TWI417340B - 用於電子裝置的聚酯模塑組成物 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種聚酯模塑組成物,其合適於製造一可使用在電子裝置之模塑組件,其更特別合適於電氣應用,如家用器具(諸如,連接器)及在電路斷路器與殘餘電流裝置(RCDs)中的盒(殼),特別是迷你或微電路斷路器(MCB)。
在正常使用狀態下,在其中所使用的模塑組件及材料會曝露至嚴苛的電及熱狀態下,諸如由於電流加熱、機械衝擊(在電路短路及熱效應斷路的實例中)、放電及漏電流穿過其表面。這些狀態不僅需要製成該殼的材料具有好的機械性質(特別是足夠的抗衝擊強度,以抵擋在電路短路放電期間的衝擊),而且亦需要其具有好的電性質。後者包括高徑跡阻力及好的輝光燈絲阻抗(其以高燃燒溫度及好的火焰熄滅性質來表示)。該材料亦必需在高溫及機械負載下具有好的尺寸穩定性,以允許在不同之氣候條件下能準確地校正及充分地控制熱效應斷路特徵。再者,該模塑組成物的重要性質包括好的製程能力(即,好的流動及短的模塑循環時間)與好的絕緣性質。除此之外,全部皆有朝向小型化及朝向無鹵素阻燃材料之共通趨勢,此使得上述需求甚至更關鍵。
已對許多電應用設定出國際標準,以具體指定標準方法、測試條件及必需符合的性能程度。
通常使用來測量徑跡阻力的標準方法為UL-746A,其與ASTM D-3638-85及IEC 60112-第四版符合。在此方法中,以相對電痕指數(CTI)來測量徑跡阻力。
對阻燃性之測量來說,通常認可輝光燈絲測試且使用其作為標準,特別是在歐洲(但是世界的其它國家亦有使用)。此測試可根據國際標準IEC 60695-2-11來進行,且在末端產品上進行此測試,並以通過或失敗來評估(於本文中指示為“GWFI-EPT”);及可根據IEC 60695-2-12來進行,其中該阻燃性以輝光燈絲燃燒度指數(GWFI)指出。除此之外,在一些家用器具中,輝光燈絲燃燒溫度(GWIT)很重要,其可根據IEC 60695-2-13來測量。輝光燈絲測試(GWFI-EPT、GWFI及GWIT)之需求總是必需與該材料所塗佈的厚度相關。
對在不同的氣候條件下評估該些性質來說,以可變的溫度及濕度循環來進行一定種類的熱帶測試。
根據標準,使用於家用器具的材料之最小CTI值為250伏特。但是,此值直接與所施加的電壓及該設計之尺寸有關。實務上,市場通常需要至少400伏特,以便其能使用於較高的電壓應用及/或能夠進一步縮小維度尺寸。其次,使用於家用器具的材料必需具有GWFI至少850℃及GWIT至少775℃。使用於MCB及RCD的材料必需具有GWFI-EPT至少960℃。並無詳細指明最小的CTI需求,但是其愈高愈好,且通常使用至少400伏特的CTI值。
因此,合適於家電應用、MCB及RCD之普通材料應該遵從下列需求:CTI至少400伏特、GWIT至少775℃、GWFI至少850℃及GWFI-EPT至少960℃(若僅用於家用器具時為775℃),此些全部在1.0毫米下較佳。
已選擇經玻璃纖維補強及/或填充無機物之聚醯胺模塑組成物作為MCB外罩的材料一段長時間。但是,因經濟、性能及/或環境需求之需求增加,MCB及RCD之製造者正在尋求進一步改良其產物。雖然經玻璃纖維補強,該聚醯胺模塑組成物在其尺寸穩定性上為關鍵,且在高溫及潮溼狀態時,其於機械力下顯示出太大的蠕變。
亦已考慮已經在MCB中作為另一種材料之熱塑性聚酯模塑組成物一段相當長的時間,但是至今僅獲得有限的商業成功。聚酯模塑組成物(例如,以聚對酞酸烷二酯為主,作為該熱塑性聚酯)為一具有廣泛應用範圍用途(從汽車組件至電及電子用具)的材料,這些材料具有有用的特徵(包括強度、韌度、高光澤及耐溶劑性)。阻燃性可以多種阻燃劑獲得。許多聚酯用之阻燃劑已熟知,其可提供阻燃性,但是其同時會失去電、機械性質及/或其它性質。間接權衡阻燃劑存在的機械性質減低,此通常會藉由補強材料之存在來補償。無鹵素阻燃性熱塑性聚酯組成物之CTI至少400伏特,且經報導其具有優良的可塑造能力、優良的機械性質、抗衝擊強度及阻燃性,且該不含鹵素的阻燃劑系統已從JP-113335531-A中熟知。從此專利申請案中所熟知的組成物包括使用一PBT與PET之混合物作為聚酯,且其更包含(相對於100 pbw(重量份)的聚酯)下列:1-100 pbw的纖維補強物、1-200 pbw的聚乙烯及/或乙烯共聚物及0.1-50 pbw的紅磷(作為阻燃劑系統)、選擇性與三氰脲酸鹽化合物(0-100 pbw)組合、緊接著進一步可選擇的組分。已熟知的組成物之缺點為紅磷會在化合期間引發形成揮發性有毒材料,因此在化合場所中並不想要。
亦從EP-824130-A2中熟知一CTI至少400伏特的熱塑性聚酯組成物。該熟知的組成物包括一含鹵素的阻燃劑、無機充填劑及有效量的CTI改良之焦或多磷酸鹽(其可選自於金屬(酸)焦磷酸鹽、金屬(酸)多磷酸鹽及其混合物)。經鹵化的阻燃劑較不想要,因為其會對生態友善的要素增加需求。
已從WO-03/018680及從EP-1117739-B1中熟知,在1及3毫米下的GWT值(與如上述所定義的GWFI-EPT相符合)為960℃之熱塑性聚酯組成物。已熟知來自這些專利申請案的組成物包含1-30重量%之含磷阻燃劑,其為一亞芳基二氧基-四苯基二磷酸酯或其經取代及/或寡聚性衍生物;及1-30重量%之氮化合物。在二專利中的實例典型包含10-15重量%之蜜胺氰脲酸酯及20重量%之含磷阻燃劑,緊接著為20-30重量%之玻璃纖維。此二專利文件皆未言明關於該熟知的組成物之CTI性質。
已從WO-99/02606熟知具有CTI至少600伏特及960℃之GWFI測試結果(在1毫米下)的無鹵素阻燃性熱塑性聚酯組成物。但是,需注意的是,已報導出一GWFI為750℃的實例。WO-99/02606之已熟知的組成物為一主要玻璃纖維補強之組成物,其包含蜜胺氰脲酸酯及一包含至少14重量%的亞磷酸之含有機磷阻燃劑。
包括含磷阻燃劑的聚酯組成物之共通缺點為熱阻,其會造成在高溫下老化後,機械性質將減低。
水解問題已在二個日本專利申請案中解決,其報導出使用特定的磷化合物。JP-09157503-A描述出一種熱塑性模塑組成物,其含有0.1-15重量%的蜜胺氰脲酸酯及0.1-15重量%的亞芳基二氧基-四苯基二磷酸酯或其經取代及/或寡聚性衍生物。在JP-03157503-A的實例中,使用至少1 pbw(典型為5-20 pbw)的二磷酸酯(相對於100 pbw的聚酯)。在JP-08269306-A中描述出類似的熱塑性模塑組成物,其含有0.1-10重量%的蜜胺氰脲酸酯及0.1-10重量%的亞芳基二氧基-四苯基二磷酸酯或其經取代及/或寡聚性衍生物。在JP-08269306-A的實例中,使用2-15 pbw的二磷酸酯(相對於100 pbw的聚酯)。這二個專利申請案未言明關於在其中所提及的組成物之CTI性質及輝光燈絲性質。
亦從JP-2000119494-A1中熟知一種具有CTI至少400伏特之無鹵素阻燃性熱塑性聚酯組成物。從專利公告JP-2000119494-A1中所熟知的組成物為一玻璃纖維補強組成物,其包含蜜胺氰脲酸酯及選擇性一含有機磷的阻燃劑,且與1-15重量%的經壓緊經研磨之滑石組合,以獲得好的燃燒度及CTI性質。如由該實例闡明,若省去該經壓緊經研磨之滑石,或若以未經處理的滑石來置換或將玻璃含量降低至例如3重量%時,CTI值會降低至低於400伏特。再者,若根本不使用滑石時,不僅CTI會降低至低於400伏特,而且阻燃性亦會明顯降低。
因此,仍然需要一無含鹵素阻燃劑及紅磷之熱塑性模塑組成物,同時其在熱帶條件下具有好的電及阻燃性質、足夠的機械性質及好的性能,以使用在例如電路斷路器及/或家用用具中。
本發明之目標為提供一種熱塑性模塑組成物,其無含鹵素阻燃劑及紅磷、具有CTI至少400伏特(在1.0毫米下測量)、GWIT至少775℃、GWFI至少850℃及較佳GWFI-EPT至少960℃、好的脫模性質、好的機械性質及在高溫及/或高相對溼度下好的機械性質保留性。
此目標已由根據本發明之聚酯模塑組成物達成,其中該組成物由下列所組成:(A)100重量份(pbw)的聚合物組成物,其由下列組成:(A-i)至少50 pbw的熱塑性聚酯;及選擇性(A-ii)至少一種其它聚合物;(B)在2至40 pbw間的阻燃劑系統,其由下列組成:(B-i)以氮為基礎之無磷或無其磷鹽的有機阻燃劑化合物;及選擇性(B-ii)少於1 pbw的含磷阻燃劑化合物,其少於0.1 pbw的亞芳基二氧基-四苯基-二磷酸酯及其經取代及寡聚性衍生物;(C)在0.01至1 pbw間之脫模劑;及選擇性(D)0-10 pbw的纖維補強劑;及(E)0-100 pbw的其它添加劑。
應注意的是,對於上述且亦進一步在下列所提及之以“重量份”表示的量來說,除非其它方面有所指出,否則該重量份(pbw)總是相對於100 pbw之聚合物組成物(A)。
經發現,根據本發明之組成物具有一非常有興趣的性質組合,其全部與使用在電應用(如MCB)中有關聯。本發明之組成物(其中該阻燃劑系統僅或基本上僅由該“以氮為基礎的有機阻燃劑”組成)具有好的阻燃性質,即,其可在該阻燃劑已經以低劑量(相對於該聚合物組成物)存在且含磷阻燃劑化合物不存在(或幾乎如此)下,提供GWIT在1.0毫米處為至少775℃。根據本發明之組成物具有好的電性質(即,CTI至少400伏特),其甚至不需要加入CTI改良試劑。同時,新組成物具有足夠的模塑性質及機械性質且在熱帶條件下具有好的性能,以使得該組成物合適於使用在電路斷路器中。
在美國專利US-5,684,071中描述出一種含有以氮為基礎的無磷有機阻燃劑化合物(B-i)作為單獨的阻燃劑之聚酯組成物,更特別是蜜胺氰脲酸酯。在此專利中已熟知的組成物包含0.1至50重量%(相對於組分(B-i)之重量)具有二個官能基的有機添加劑。可以說成需要該具有二個官能基之添加劑來改良其性質範圍,包括阻燃性質(以UL-94-V測試結果來評估)及LOI。在一些實例中,存在一量為30重量%之玻璃纖維補強劑。在US-5,684,071的二個比較例中,未補強的聚酯組成物由80重量%之PBT及20重量%所提及之蜜胺氰脲酸酯組成。此組成物僅提及LOI。該專利未言明關於CTI、GWFI及GWIT及其脫模性質。
名稱“以氮為基礎的有機阻燃劑”於此經了解為一阻燃劑化合物,其由碳原子、氫原子、氮原子及選擇性其它雜原子(如,氧原子)組成,但是其排除磷原子。
至於可使用在根據本發明的組成物中之以氮為基礎的有機阻燃劑化合物(組分B-i)有例如三類(諸如,以蜜胺為基礎的化合物)、胍類、氰脲酸酯類、異氰脲酸酯類及其混合物。合適之以氮為基礎的有機阻燃劑化合物之鹽類有例如硼酸鹽及草酸鹽。合適的鹽類實例包括蜜胺-新戊基乙二醇硼酸鹽及胍硫酸鹽。
該以氮為基礎的有機阻燃劑化合物為以蜜胺為基礎的化合物較佳。合適之以蜜胺為基礎的化合物有選自於由下列所組成之群的化合物:蜜胺、蜜胺氰脲酸酯及蜜胺的縮合產物及其混合物。合適的蜜胺縮合產物有例如蜜白胺、蜜勒胺、美隆(melone)、酮及蜜胺的較高縮合產物。蜜胺縮合產物可例如以描述在WO-A-96/16948中的方法獲得。
該以氮為基礎的有機阻燃劑化合物為一選自於由下列所組成之群的化合物更佳:蜜胺氰脲酸酯及蜜胺之縮合產物及其混合物。該含氮有機阻燃劑化合物(B-i)由至少90重量%的蜜胺氰脲酸酯組成又更佳,且該以氮為基礎的有機阻燃劑化合物由100重量%之蜜胺氰脲酸酯組成最佳。
蜜胺氰脲酸酯為一通常使用於蜜胺(2,4,6-三胺基-1,3,5-三)與(異)氰脲酸(2,4,6-三羥基-1,3,5-三或其互變體)之加成物或鹽的名稱,如描述在例如美國4,180,496中。該蜜胺氰脲酸酯呈小顆粒尺寸較佳,或其可在混合期間於聚酯連續相中容易地分散成小顆粒。蜜胺氰脲酸酯可合適地具有50%顆粒(d50)小於約50微米之顆粒尺寸分佈,該顆粒尺寸低於25、低於10或甚至低於5微米較佳。
根據本發明之組成物包含2-40 pbw實質上由以氮為基礎的有機阻燃劑化合物所組成之阻燃劑系統。較低量之以氮為基礎的有機阻燃劑化合物顯露出不會造成想要的GWIT類別,然而又較高的量則不會改良CTI或GWIT值且僅會減低該組成物之機械性質及製程能力。
該組成物包含量在2至30 pbw間之以氮為基礎的有機阻燃劑化合物較佳,在5至25 pbw間或甚至在5至20 pbw間更佳及在7.5至15 pbw間又更佳。已發現該以氮為基礎的有機阻燃劑化合物之最小量愈高,可獲得較高的GWFI等級或具有較低平均燃燒時間之GWFI等級;然而最大量愈低,可獲得較高的GWIT等級。
緊接著該以氮為基礎的有機阻燃劑化合物(B-i),根據本發明之組成物可選擇性包含少於1 pbw的含磷阻燃劑化合物。若該含磷阻燃劑化合物包含一亞芳基二氧基-四苯基二磷酸酯及/或其經取代及寡聚性衍生物時,其量少於0.1 pbw。
含磷阻燃劑化合物於本文中明確指為一非僅由磷組成的化合物,即,排除元素磷(諸如,紅磷)。
可與該以氮為基礎的有機阻燃劑化合物組合著使用之含磷阻燃劑化合物可為任何含磷及至少一種其它元素的阻燃劑化合物。典型來說,該含磷阻燃劑化合物為一有機磷化合物、含無機磷鹽或二者之組合。
該含磷阻燃劑化合物可合適地選自於由下列所組成之群:有機磷酸鹽、亞磷酸鹽、膦酸鹽及亞膦酸鹽。這些阻燃劑多數可商業購得,例如,間苯二酚雙(二苯基磷酸鹽)寡聚物,其以飛若弗列克斯(Fyrolflex)RDP之商品名稱,從NL的阿克若諾貝爾(AKZO-Nobel)購得;甲苯基二苯基磷酸鹽(CDP),其以克隆尼泰克斯(Kronitex)CDP之商品名稱,從英國FMC購得;甲基磷酸的三羥甲基丙醇(trimethylolproponol)酯,其以阿姆加得(AmgaRD)P45之商品名稱,從美國的歐布萊特及威爾森(Albright and Wilson)購得;聚季戊四醇膦酸鹽,其以西阿加得(Cyagard)RF1041之商品名稱,從美國侯斯塔弗蘭(Hostaflam)OP 910之美國胺基氰(American Cyanamid)購得;包含21重量%的P之環狀二及三膦酸鹽的混合物,其從德國的侯愛趣斯特(Hoechst)購得。使用磷酸鹽及膦酸鹽較佳。此化合物的實例描述在例如化學技術之科克歐斯莫百科全書(Kirk Othmer Encyclopedia of chemical technology),vol.10,p.396 ff(1980)中。包含磷及氮二者的合適阻燃劑化合物包括例如多磷酸銨及上述提及之以氮為基礎的有機阻燃劑化合物之磷酸鹽,如蜜胺多磷酸鹽。
該組成物包含少於0.5 pbw的含磷阻燃劑化合物較佳,少於0.1 pbw更佳及少於0.01 pbw又更佳,且最後為無該含磷阻燃劑化合物。根據本發明之組成物雖然具有低含量的含磷阻燃劑化合物或甚至其總缺乏,但其仍然顯示出具有非常好的電及阻燃性質,且在熱帶條件下具有好的機械性質及好的性能。
至於在根據本發明之組成物中的熱塑性聚酯(組分A-i),原則上,可使用任何合適於製造模塑組件的熱塑性聚酯。該熱塑性聚酯可為一非晶相聚酯,但是半結晶聚酯較佳,半結晶半芳香族更佳。該聚酯通常衍生自至少一種芳香族二羧酸或其酯形成衍生物與至少一種(環)脂肪族或芳香族二醇,且包括同和共聚物。合適的芳香族二酸之實例包括對酞酸、異酞酸、萘二羧酸、聯苯二羧酸等等,而對酞酸較佳。合適的雙醇包括例如烷二醇、氫醌、二羥苯基、萘二醇。烷二醇較佳,如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇或丁烷二醇、新戊二醇及環己烷二甲醇。這些半芳香族聚合物可進一步包含小量的例如脂肪族二羧酸、官能性醇及/或羧酸及3或較高官能性醇及/或羧酸,其限制條件為這些聚酯仍然可熔融加工。
可使用在根據本發明之組成物中的合適半芳香族熱塑性聚酯有例如聚對酞酸烷二酯,如聚對酞酸乙二酯(PET)、聚對酞酸丙二酯(PTT)、聚(對酞酸1,4-丁二酯)或簡稱為聚(對酞酸丁二酯)(PBT)、聚對酞酸環己烷乙二酯(PCT)、聚(萘酸烷二酯)(其聚酯可例如從2,6-萘二羧酸與乙二醇及/或丁二醇衍生出,如聚萘酸乙二酯(PEN)及聚萘酸丁二酯(PBN))、聚(萘酸烷二酯)(其聚酯可例如從4,4’-二苯基二羧酸與乙二醇及/或丁二醇衍生出,如聚二苯甲酸乙二酯(PEBB)及聚二苯甲酸丁二酯(PBBB),其可例如從2,6-萘二羧酸、4,4’-二苯基二羧酸(其可例如從2,6-萘二羧酸與乙二醇及/或丁二醇衍生出)、4,4’-二苯基二羧酸及任何共聚物及其任何混合物或其共聚物與少量的另一種二羧酸或二醇(若有的話)衍生出)。在這些聚酯中的其它單體含量低於20重量%較佳,低於10重量%,低於5重量%更佳(相對於該聚酯的總重量),以保証該聚酯的半結晶性。亦可使用不同型式及/或等級的聚(對酞酸烷二酯)混合物。這些聚酯組成物非常適合於使用作為模塑組成物。
可由包含長鏈雙醇之聚酯(如聚(環氧烷)雙醇)、脂肪族聚酯雙醇或脂肪族聚碳酸酯雙醇(除了其它該雙醇外)形成特別的聚酯種類。此聚酯(包括所謂的聚醚酯類及聚酯酯類)之持續基團(last group)亦指為經分割的嵌段共聚酯(segmented blockcopolyesters)。依在此聚酯中的長鏈二醇之量而定,該材料可為一硬但是具韌性的塑膠或一可撓的熱塑性彈性體。該聚酯及其製備例如描述在“聚合物科學及技術百科全書”,vol.12,約翰威利及桑斯(John Wiley & Sons),紐約,1988(ISBN 0-471-80344-6)中。
在較佳的具體實施例中,該熱塑性聚酯為一以含2至6個碳原子的脂肪族二醇為主之聚(對酞酸烷二酯)。此群組包括聚(對酞酸乙二酯)(PET)、聚(對酞酸丙二酯)(PPT)、聚(對酞酸丁二酯)(PBT)、聚(對酞酸環己烷酯)(PCT)或其共聚物。在這些聚酯當中,PET、PTT及PBT及其混合物及共聚物最佳。這些聚酯非常適合於使用在模塑組成物中,特別適合於注塑成型組成物。PBT/PET聚酯混合物特別佳,其可產生具有較好的表面外觀之模塑組件。
在根據本發明的另一個特別具體實施例中,該組成物包括一含長鏈雙醇的聚(對酞酸丁二酯)作為聚酯。其優點包括在化合及注塑成型期間容易加工及具有相當高的韌度,例如該組成物及由其模塑的組件之斷裂伸張率。該長鏈二醇的量為能讓該PBT嵌段共聚酯之硬度範圍呈約25-75蕭而(Shore)D較佳,約35-70蕭而D較佳。
若使用PBT作為聚酯時,其相對溶液黏度為1.7-2.5或1.8-2.2(如以1質量%在間-甲酚的溶液中,於25℃下測量)較佳。其優點為該聚酯組成物具有適合的熔融流動性質及足夠的機械性質(例如,硬性及韌度),以製得一具薄壁結構的組件。
因為該熱塑性聚酯構成該聚合物組成物的至少50重量%,根據本發明之聚酯組成物通常可產生一模塑組件,其中該熱塑性聚酯形成一連續相。
根據本發明之組成物可緊接著該熱塑性聚酯包含一或多種其它聚合物(組分A-ii),這些其它聚合物的總量為至多50 pbw(相對於總共100 pbw在該聚合物組成物(A)中的熱塑性聚酯及其它聚合物)。
可包含之合適的其它聚合物包括與熱塑性聚酯(A-i)不同之熱塑性聚合物(諸如,半結晶熱塑性聚合物及非晶相熱塑性聚合物)、衝擊改質劑及相容劑。例如,可使用其它聚合物來改良該組成物的某些性質,諸如衝擊改質劑,其可使用來改良衝擊性質;或使化合製程容易,諸如載體聚合物,其可使用來使添加劑容易加入。
緊接著該熱塑性聚酯,可使用在根據本發明之組成物中的合適的熱塑性半結晶聚合物有例如半結晶熱塑性聚醯胺及半結晶熱塑性彈性體。
合適的非晶相熱塑性聚合物包括苯乙烯及丙烯酸聚合物、聚碳酸酯(特別是芳香族聚碳酸酯)及其混合物或共聚物。該非晶相聚合物之玻璃轉換溫度(Tg)高於該聚酯聚合物的Tg較佳。較佳的聚合物包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、異丁烯腈、馬來酸酐、N-經取代的馬來醯亞胺、醋酸乙烯酯或其混合物的熱塑性聚合物。較佳的聚碳酸酯有從二氫酚及碳酸酯前驅物(包括共聚物,如聚酯碳酸酯)所製備的芳香族聚碳酸酯。衍生自雙酚A及其共聚物的聚碳酸酯(通常簡稱為聚碳酸酯)最佳。
其它聚合物為一熱塑性聚碳酸酯較佳。該熱塑性聚碳酸酯為二氧化碳與脂肪族及/或芳香族二羥基化合物的典型基本上線性之縮聚產物。該熱塑性聚碳酸酯可為任何已熟知可利用熔化製程加工成模塑零件的聚碳酸酯(就其本身或與熱塑性聚酯組合)。這些聚碳酸酯已從例如Technische Thermplaste、Polycarbonate、Polyacetale、Polyester and Celluloseester,Kunststof Handbuch 3/1,ed.Ludwig Bottenbruch,Becker/Braun,Carl Hanser Verlag,Munchen,1992,ISBN 3-446-16368-9,第3部分,第117-297頁中熟知。
該熱塑性聚碳酸酯為2,2-雙(4-羥基苯基)-丙烷-聚碳酸酯或雙酚-A-聚碳酸酯(通常縮寫為PC)較佳。
通常使用一橡膠材料作為衝擊改質劑,其由一經官能化可與該聚酯相容或朝向其反應的共聚物組成或包含此共聚物較佳,且其Tg低於周溫(低於0、-20或甚至低於-40℃較佳)。其合適的實例包括含有酸、酸酐或環氧官能基之苯乙烯、烯或(甲基)丙烯酸共聚物,如乙烯、甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸縮水甘油酯之共聚物;或經馬來酸酐官能化的乙烯及丙烯共聚物。丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物(SBS)或其經氫化的形式(SEBS)、甲基丙烯酸酯丁二烯苯乙烯(MBS)、或具有一丙烯酸酯橡膠核心與一包含乙烯基芳香族化合物及/或乙烯基氰化物及/或(甲基)丙烯酸烷酯外殼的核殼型聚合物亦合適。
該衝擊改質聚合物的有效量通常約3-15 pbw(相對於總共100 pbw的聚合物組成物(A))。
相容劑通常會與一熱塑性聚合物與另一種不能相混合的聚合物混合物組合著使用。
如可從本發明之目標明瞭,可使用在根據本發明之組成物中的其它聚合物之使用量應該為其仍然能滿足對包括機械、電及燃燒度性質的基本需求。熟知此技藝之人士可利用例行的實驗來簡單地決定可使用之其它聚合物的量。
根據本發明之組成物包含至多20 pbw的其它聚合物較佳,至多10 pbw更佳及至多5 pbw最佳(相對於在總組成物中,總共100 pbw的熱塑性聚酯及其它聚合物)。
緊接著該聚合物組成物及阻燃劑系統,根據本發明之組成物包含在0.01至1 pbw間的脫模劑(組分C)。
可使用在根據本發明之組成物中的合適的脫模劑有例如飽和脂肪酸或其衍生物,諸如以多元醇為主的酯、以聚胺為主的醯胺、以鹼金及鹼土金屬或其它金屬(如,鋅)為主的金屬鹽或經氟化的聚烯烴。合適的脫模劑實例包括乙烯二硬脂基醯胺、四硬脂酸季戊四醇酯及褐煤酸酯蠟。
根據本發明之組成物所包含的脫模劑量為0.05-0.75 pbw較佳,0.10-0.50 pbw更佳及0.20-0.30 pbw又更佳。較低脫模劑量的優點為可進一步改良GWIT。
緊接著該聚合物組成物(A)、阻燃劑系統(B)及脫模劑(C),根據本發明之組成物可包含0-10 pbw的纖維補強劑(組分D)及0-100 pbw的其它添加劑(組分E)。
根據本發明之聚酯模塑組成物可包含0-10 pbw的纖維補強劑(組分D),而0-7.5 pbw較佳,0-5 pbw更佳及0-3 pbw甚至更佳。應注意的是,當該纖維補強劑根本不存在時,根據本發明之組成物已經具有好的機械性質及在熱帶條件下非常好的性質。於此之纖維補強劑經了解意謂著一具有長度更大於在橫軸方向上的尺寸之伸長的顆粒,且其縱深比率(也就是說長度對厚度的比率)至少10。合適的補強劑包括玻璃纖維。合適的玻璃纖維通常具有纖維直徑約5-20微米(約10-15微米較佳),且包括一適合於聚酯的填料。通常使用纖維補強劑來獲得具有想要的強度、硬性、斷裂伸張率及抗衝擊強度值之組合的聚酯組成物。
緊接著該組分(A)-(D),根據本發明之聚酯組成物可選擇性包括其它添加劑(組分E)。可包含在根據本發明之組成物中的合適添加劑包括一般添加劑,諸如無機充填劑、塑化劑、CTI改良試劑、加工助劑、安定劑、分散輔助劑、顏料、著色劑等等。
於本文中,充填劑經了解為一無機顆粒狀材料,其可作用為補強劑及增量劑二者。該些顆粒可具有不同形狀,但是明確不為纖維狀。這些充填材料可具有不同形式,包括球狀、小板或針狀。若該充填劑為針狀時,其縱深比率低於10,而低於8較佳。合適的無機充填劑實例包括玻璃微珠、二氧化矽、(經煆燒的)黏土、雲母、滑石、高嶺土、矽礦石等等。
根據本發明之組成物其可包含的充填劑量可於廣泛範圍內變化,其通常為0-80 pbw,典型為5-49 pbw,但是較佳為0-20 pbw,更佳為0-10 pbw。最後,根據本發明之組成物可根本不包含充填劑。
對CTI至少400伏特來說,根據本發明之組成物不需要存在CTI添加劑,但是,若需要較高的CTI值時,可有利地加入CTI改良添加劑。若使用CTI改良添加劑時,其量為0.01-5 pbw較佳,0.05-1 pbw較佳,0.1-0.5pbw又更佳。
合適於改良CTI的添加劑包括例如非極性聚合物,如聚烯烴,諸如聚乙烯及/或乙烯共聚物;惰性充填劑,如硫酸鋇、金屬硼酸鹽(諸如,硼酸鈣及硼酸鋅)及經壓緊經研磨之滑石。該CTI改良添加劑之合適的使用量為0-5 pbw,例如0-3 pbw,而0-1 pbw較佳。若該CTI改良添加劑由經壓緊經研磨之滑石組成或包含其時,其量少於1 pbw較佳,低於0.5 pbw更佳或甚至低於0.1 pbw。最後,該CTI改良試劑的量可為0。
合適的加工助劑包括例如潤滑劑、成核劑及流動促進劑,但是排除於本文中特別指出的脫模劑。
合適的安定劑包括例如UV-安定劑、熱安定劑及抗氧化劑或結合的熱-氧化安定劑,如空間位阻酚化合物、空間位阻胺及磷酸鹽;及具有諸如酸清除劑的官能基之有機化合物,如碳化二醯亞胺類及環氧化合物,其可作用為水解安定劑。
根據本發明之聚酯組成物亦可包括著色劑或染料及顏料(如無機顏料及有機顏料)。可選擇該著色劑及/或顏料的型式及其量,以便其不會讓CTI衰退至低於400伏特及GWIT低於775℃或較高的值(若如此想要的話)。
該組成物之顏色不非常暗或黑色較佳,以允許可在模塑零件上刻上一暗的雷射標記(其與較淡的背景顏色比較時可看見)。相當淺的顏色最佳,如(灰)白色、米黃色或灰色,如淡灰色RAL 7035(其時常使用在E&E應用中)。
根據本發明之組成物包含少於0.1重量%(相對於組分(B-i)之重量)具有二個官能基的有機添加劑。該官能基的實例有環氧基、羧酸酐、異氰酸酯、唑啉、碳化二醯亞胺、醛、羧基、吖基及氰酸酯。其含量典型為0重量%,即,根本不使用此具有二個官能基的添加劑。
典型來說,其它添加劑的存在總量為至多100 pbw。根據本發明之組成物包含總量0-49 pbw的其它添加劑較佳,0-35更佳及0-25 pbw更佳。
在特別的具體實施例中,根據本發明之組成物由下列所組成:(A)100重量份(pbw)的聚合物組成物,其由下列組成:(A-i)至少70pbw的熱塑性聚酯;及選擇性(A-ii)至少一種其它聚合物;(B)在2至40pbw間之阻燃劑系統,其由下列組成:(B-i)一含氮之無磷或無其磷鹽的有機阻燃劑化合物,其由至少90重量%的蜜胺氰脲酸酯或蜜胺縮合產物組成;及選擇性(B-ii)少於0.1 pbw的含磷阻燃劑化合物;(C)0.01-0.5 pbw的脫模劑;(D)0-5 pbw的纖維補強劑;(E)0-49 pbw的其它添加劑。
在更特別的具體實施例中,根據本發明之組成物由下列所組成:(A)100重量份(pbw)的聚合物組成物,其由下列組成:(A-i)至少90 pbw的熱塑性聚酯;及選擇性(A-ii)至少一種其它聚合物;(B)在5至25 pbw間之阻燃劑系統,其由下列組成:(B-i)2-25的蜜胺氰脲酸酯;及選擇性(B-ii)少於0.1 pbw的含磷阻燃劑化合物;(C)0.01-0.5的pbw脫模劑;(D)0-2 pbw的纖維補強劑;(E)0-25 pbw選自於由下列所組成之群的其它添加劑:無機充填劑、塑化劑、CTI改良試劑、加工助劑、UV-安定劑、熱安定劑、抗氧化劑、分散輔助劑、顏料及著色劑及其混合物。
根據本發明之聚酯組成物可以任何常用的方式,藉由在合適的混合裝置中混合不同組分來製備。較佳的裝置有擠壓器,特別是雙螺旋槳擠壓器,且共旋轉螺旋槳最佳。在較佳的方法中,將該聚酯及可選擇的其它聚合物注入至第一進料埠,且在下游注入以氮為基礎的有機阻燃劑化合物(其可選擇性預先與其它添加劑混合)。其優點為在化合期間可在最大溫度上有較好的控制及該些組分可較好地分散至該聚酯中。
在另一個特別的具體實施例中,讓該組成物在混合或化合後接受一熱處理,其在溫度接近(但是低於)該聚酯聚合物之熔點且於減壓或惰性氣體氣流下進行較佳。此熱處理將增加在該組成物中的聚酯之克分子量及相對黏度(亦指為固態後縮合),及改良該組成物之機械性質。
本發明亦關於一種可使用在電或電子應用的模塑零件,其中該零件從根據本發明之聚酯組成物來模塑。此零件經由注塑成型技術製得較佳。
該模塑零件為一連結器或一電路斷路器或開關設備、接觸器、馬達啟動器或保險絲座之外罩較佳。該模塑零件亦可例如為一燈外罩或一節能燈的基座。
該零件可進一步在較亮的背景表面上提供一暗標記。
本發明亦提供一種物件(如電或電子用具),其包含一從根據本發明之聚酯組成物所模塑的零件。此零件可例如為一包含一從根據本發明之聚酯組成物所製得的外罩之電路斷路器或開關設備,或一包含一從根據本發明之聚酯組成物所製得的燈基座之節能燈。
現在,本發明將利用下列實例及比較性實驗來進一步闡明。
-PBT,ηr e l
=2.0,在間-甲酚中測量,其來自荷蘭(Netherlands)的DSM。
-渼西(Mecy)-1:MC50,其來自瑞士之西巴傑吉(Ciba Geigy)的蜜胺氰脲酸酯,d5 o
=8微米。
-MRA:葛萊扣魯畢(Glycolube)P,其來自美國隆日集團(Lonza Group)的四硬脂酸季戊四醇酯(PET),脫模劑。
使用波斯特朵夫(Berstdorff)2548D共旋轉雙螺旋槳擠壓器來混合該些組成物,其在250℃-260℃的設定溫度下除氣、速度為300轉/分鐘及生產量為35公斤/小時。在乾燥狀態下預混合經研磨過的PBT與固體組分。
對注塑成型來說,在120℃下乾燥藉由在擠壓器中化合而獲得的顆粒24小時。
在235-245℃的設定溫度下,使用型式英爵爾(Engel)80A的注塑成型機器來注塑成型。模具溫度為90℃。對張力測試樣品來說,其循環時間約50秒。
機械性質:
根據ISO 527/1A,使用乾燥作為模塑(dry-as-molded)的樣品來進行張力測試。張力測試樣品的尺寸:厚度4毫米。
燃燒度:
根據IEC 60695-2-11來進行GWFI-EPT(輝光燈絲末端產物測試)。
根據IEC 60695-2-12來進行GWFI(輝光燈絲燃燒度指數)。
根據IEC 60695-2-13來進行GWIT(輝光燈絲燃燒溫度)。
輝光燈絲測試板的尺寸:80×80毫米,厚度1.5毫米及10毫米
CTI:
根據IEC 60112來測量相對電痕指數。
CTI測試板的尺寸:厚度4毫米。
實例(實例1-3)及比較性實驗(C.E.A-C)的組成物和在注塑成型試驗中的脫模性質結果、機械性質、在輝光燈絲測試中的阻燃性質及CTI提供在表1。
鑑於如UL-94-V的測試,一般來說,材料之阻燃性會隨著樣品的厚度而增加,但本GWIT結果(幾乎是全部的樣品)則指示出另一種方式。實例3之結果顯示出,在全部厚度下,高GWFI-EPT不保證有好的GWIT。反之亦然,在其它比較性實驗中,可觀察到好的GWIT(甚至在較厚的厚度下)不保證有高的GWFI-EPT。再者,從比較性實驗B來看,其清楚地顯示出若脫模劑的量太高時,GWIT會變成太低。該些實驗亦明顯顯示出含氮阻燃劑及模具脫模劑二者的含量較低時,在GWIT上有正效應,然而該含氮阻燃劑的含量可減低至非常低量,此時其仍然保持有非常好的GWFI-EPT及GWFI值。從比較性實驗C來看,其清楚地顯示出若含氮阻燃劑的量太高時,在GWFI-EPT或GWIT上並無改良,事實上其甚至會在1.0毫米厚度下惡化,然而機械性質(特別是延伸度)則明顯減低。
Claims (19)
- 一種聚酯模塑組成物,其在1.0毫米下具有相對電痕指數(CTI)至少400伏特及輝光燈絲燃燒溫度(GWIT)至少775℃,其由下列所組成:(A)100重量份的聚合物組成物,其由下列組成:(A-i)至少50重量份的熱塑性聚酯;及選擇性(A-ii)至少一種其它聚合物;(B)在2至40重量份間之阻燃劑系統,其由下列組成:(B-i)以氮為基礎之無磷或無其磷鹽的有機阻燃劑化合物;及選擇性(B-ii)少於1重量份的含磷阻燃劑化合物,其包含少於0.1重量份的亞芳基二氧基-四苯基-二磷酸酯(arylenedioxy-tetrakisphenyl-diphosphate)及其經取代及寡聚性衍生物;(C)在0.05至0.5重量份間之脫模劑;及選擇性(D)0-10重量份的纖維補強劑;及(E)0-100重量份的至少一種其它添加劑。
- 如申請專利範圍第1項之組成物,其中該含氮有機阻燃劑化合物(B-i)為一選自於由下列所組成之群的化合物:蜜胺氰脲酸酯、蜜胺的縮合產物及其混合物。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中該含氮有機阻燃劑化合物(B-i)由至少90重量%的蜜胺氰脲酸酯構成。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中該含氮有機阻燃劑化合物(B-i)的存在量係於5至25重量份之間。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中該含氮有機阻燃劑化合物(B-i)的存在量係於7.5至20重量份之間。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中該阻燃劑系統(B)包含少於0.1重量份的含磷阻燃劑化合物(B-ii)。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中該熱塑性聚酯(A-i)為PET、PTT、PBT或其混合物或共聚物。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中該聚合物組成物包含一橡膠衝擊改質劑、一熱塑性聚合物、一相容劑聚合物或其組合,作為其它聚合物(A-ii)。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中,相對於100重量份的聚合物組成物(A),該組成物包含0-3重量份的纖維補強劑(D)。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中該至少一種的其它添加劑(E)選自於由下列所組成之群:UV-安定劑、熱安定劑、抗氧化劑、顏料、無機充填劑、CTI改良試劑及其混合物。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中,相對於100重量份的聚合物組成物(A),該至少一種其它添加劑(E)的存在量為0-49重量份。
- 如申請專利範圍第1或2項之組成物,其中,相對於100 重量份的聚合物組成物(A),該至少一種其它添加劑(E)的存在量為0-25重量份。
- 如申請專利範圍第10項之組成物,其中,相對於100重量份的聚合物組成物(A),該組成物所包含的CTI改良添加劑之量為0.01-5重量份。
- 如申請專利範圍第10項之組成物,其中,相對於100重量份的聚合物組成物(A),該組成物所包含的CTI改良添加劑之量為0.05-1重量份。
- 一種如申請專利範圍第1-14項中之任一項的組成物之用途,其可使用來製造一可使用在電或電子應用中的模塑零件。
- 一種可使用在電或電子應用中的模塑零件,其由如申請專利範圍第1-14項中之任一項的組成物製得。
- 如申請專利範圍第16項之模塑零件,其中該模塑零件為一電路斷路器、開關設備、接觸器、馬達啟動器或保險絲座的外罩。
- 如申請專利範圍第16項之模塑零件,其中該模塑零件為一燈外罩或燈座。
- 一種電或電子物件,其包含一由如申請專利範圍第1-14項中之任一項的組成物所製得的模塑零件。
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