TWI480330B - 阻燃性聚醯胺組成物 - Google Patents

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Description

阻燃性聚醯胺組成物
本發明係與包含有以下成分(其等之數量係以該總組成物為基礎)之聚醯胺組成物有關：
(A)聚醯胺、
(B)蜜胺氰脲酸酯，以及
(C)用來作為礦物性填料的滑石。
本發明也與整體地或部分地以依據本發明之聚醯胺來製造之物件有關。
在聚醯胺組成物中具有礦物性填料，可以具有例如提高硬度、減少模具收縮性以及增加抗蠕變性之特定優點，但是其也具有例如減低延性與韌性以及增加熔融黏性的一些缺點(參見例如Melvin I. Kohan,Nylon Plastics Handbook,1995,Carl Hanser Verlag，第388頁)。除此之外，由於在聚醯胺中添加礦物性填料可以降低該聚醯胺組成物之成本，其將會具有更加經濟之優點。典型地被用來進行強化之礦物性填料的價格，係比聚醯胺更低。基於此一觀點，增加礦物性填料的數量將會是所欲的。
在許多應用中，添加不同材料以將阻燃性導入該模製物件中係為必要的。然而，比起對應之未經充填化合物，一般已知的經過高度充填之熱塑性化合物，係難以阻止燃燒狀況(參見US 5674931，第1列第49行以及其之進一步內容)。蜜胺氰脲酸酯在不具有鹵素的時候，係已知可以具有良好的阻燃特性。(舉例來說，參見Melvin I. Kohan,Nylon Plastics Handbook,1995,Carl Hanser Verlag，第435頁)。
阻燃性可以各種不同的方式來加以測量，其中該熾熱線可燃性指數測試(在下文中係被稱為GWFI-測試)，係通常被用於例如電氣與電子部件之工業中。該GWFI測試可以在各種不同的溫度下進行測量，其中最嚴格的標準係為960℃。舉例來說，小型斷路器必須要符合在此一溫度下進行之GWFI-測試。該測試可以測量熄滅依據標準IEC60695-2-12，而在預定溫度的熾熱線下對具有一定厚度與至少為60x60公釐的表面區域的測試樣本，施加一熾熱線所引起的火燄之能力。在該樣本並未被點燃下，或是在其係被點燃但是會在自紅熱導線移開之後的30秒內自行熄滅的情況下，該組成物就可以通過該測試。藉著連續測試，如果三件不同的樣本在移除該熾熱線之後，都可以在30秒內熄滅或是完全未被點燃的話，該組成物就可以通過特定溫度之測試。
評估阻燃性的另一種方法，係為記錄在開始施加一處於特定溫度下之熾熱線，以及該火燄自行熄滅時刻之間的燃燒時間。應該要了解的是，該燃燒時間可以比該熾熱線之施加時間更短。由於GWFI測試係為一種通過/未通過測試，此一方法比起該GWFI測試，係更可以進型定量評估。
包含有礦物性填料與蜜胺氰脲酸酯之組成物係為已知的。JP 60037829 B2描述一種阻燃性聚醯胺組成物，其包含有基於該聚醯胺重量係為重量的3-30%之蜜胺氰脲酸酯，以及係為重量的5-60%之例如滑石的無機填料，其中蜜胺氰脲酸酯/無機填料之重量比，係被調整為介於1/5和1/3之間。該等所例示之組成物全都具有在以聚醯胺的重量為基礎下，含量為30wt%之無機填料以及10wt%之蜜胺氰脲酸酯(其相當於在以該組成物之總量為基礎下，係為21.4wt%之無機填料與7.1wt%之蜜胺氰脲酸酯)。已知聚醯胺組成物的缺點在於該無機填料之含量是有限的。
本發明之目的係要提供具有較多含量的滑石，而仍然具有可接受之燃燒時間的聚醯胺組成物。在本發明中之可接受的燃燒時間，係被認為可以成功地通過在960℃下之該GWFI-測試。
目前已經發現在聚醯胺組成物中使用含量為25wt%之滑石時，將蜜胺氰脲酸酯的含量增加至蜜胺氰脲酸酯比上滑石的重量比係高於1/3，並無法導致實質上較短的燃燒時間。
目前已經驚訝地發現，在運用含量超過25或係至少為26、27、28、29或30wt%(以該組成物之總量為基礎)的滑石，而該蜜胺氰脲酸酯/滑石重量比係高於1/3的時候，可以發現該組成物的燃燒時間係有利地減少，尤其是其可以通過在960℃下之GWFI-測試。
運用基於組成物的總量係高於50wt%之蜜胺氰脲酸酯和滑石，可能會導致特別是在斷裂伸長度上之無法接受的機械性質。
本發明之聚醯胺係為任何適當的聚醯胺，其中聚醯胺6或聚醯胺6,6係為較佳的，而聚醯胺6係為最佳的。該聚醯胺係具有較佳地為少於1.5之氨基/羧基比，其在該聚醯胺之熔融黏性之穩定性上具有一正面的效果。
該聚醯胺組成物係較佳地為實質上不具有Mg(OH)2 ，這是指其係以基於組成物之總量為基礎下，係少於0.5wt%的Mg(OH)2 來存在於該組成物中。
該聚醯胺組成物係較佳地為不具有鹵素。
該聚醯胺組成物可以包含有在以該組成物之總量為基礎下，含量為自0增加至並包含有6wt%之添加劑。該添加劑包括有例如色素、釋放劑以及安定劑。
本發明也與完全地或部分地以依據本發明之該聚醯胺組成物來製成的物件有關。所有用來自該聚合物組成物來製備該物件之已知技術都可以被運用，射出成型技術係為特別適合的。本發明也與包含有依據本發明之聚合物組成物的例如電氣與電子部件之物件有關。該依據本發明之聚醯胺組成物係較佳地被應用於小型斷路器中。
該組成物可以藉著將該等成分以任何已知的方法來混合而獲得。舉例來說，該等成分可以被加以乾式混合，並結果進料至一較佳地為一擠壓機之熔融摻合器內。該組成物也可以被直接地進料至一熔融混合儀器內，並一起地或是分別地加以摻合。其係較佳地以一擠壓機來作為熔融混合儀器。在該情況中，該組成物係以可以進行例如射出成型之進一步處理的丸粒來取得。較佳地該熔融混合作用係在一惰性氣體的環境下進行，而該等材料係在混合之前被加以乾燥。
在一較佳具體例中，該聚醯胺與蜜胺氰脲酸酯係經由該喉部來進料至該擠壓機內，而至少一部份的，較佳地為全部的滑石，係被進料該至少包含有聚醯胺與蜜胺氰脲酸酯之熔融物中。將至少一部份含量的滑石進料至該聚醯胺與蜜胺氰脲酸酯之熔融物中，會因為其可以允許較高的生產速度而係為有利的。
任何的商業上可取得之蜜胺氰脲酸酯(較佳地係為粉狀之形式)都可以被使用。
本發明現在將參照下列的具體例與比較具體例來進一步說明。除非有另外指明，所有的重量百分比均係以總組成物的重量為基礎。運用於所有的具體例中之聚醯胺，均係為在所有的具體例中具有2.20+-0.2之相對溶液黏性(90%HCOOH，1g/100毫升)之聚-ε-己內醯胺。所有被測試的樣本之厚度係為1公釐，並且該表面面積係為80x80公釐。
具體例1：
一種包含具有30wt%之滑石(由Shandong Laizhou Yongmao公司所生產的Yongmao滑石粉，400MU)、11wt%之蜜胺氰脲酸酯(來自Sichuan Fine Chemical inst公司之Sichuan MeCy)、釋放劑、聚合物安定劑與染色劑的聚醯胺，係在一Berstorff ZE25同向旋轉雙螺桿擠壓機上進行生產。該組成物係具有係為0.36之蜜胺氰脲酸酯與滑石的重量比。該組成物係用於射出模製成尺寸為80x80x1公釐之樣本。這些樣本係依據IEC 60695-2-12來進行GWFI測試。該測試係以960℃之熾熱線重複十次。在此一溫度下，所有的樣本均被點燃並且係在移除熾熱線之後少於5秒內自行熄滅。此一組成物因此係通過該GWFI 960測試。
具體例2：
一種包含具有30wt%之滑石(由Shandong Laizhou Yongmao公司所生產的Yongmao滑石粉，400MU)、12.5wt%之蜜胺氰脲酸酯(來自Sichuan Fine Chemical inst公司之Sichuan MeCy)、釋放劑、聚合物安定劑與染色劑的聚醯胺，係在一Berstorff ZE25同向旋轉雙螺桿擠壓機上進行生產。該組成物係具有係為0.42之蜜胺氰脲酸酯與滑石的重量比。該組成物係用於射出模製成尺寸為80x80x1公釐之樣本。這些樣本係依據IEC 60695-2-12來進行GWFI測試。該測試係以960℃之熾熱線重複十次。在此一溫度下，所有的樣本均被點燃並且係在移除熾熱線之後少於5秒內自行熄滅。此一組成物因此係通過該GWFI 960測試。
比較具體例1：
一種包含具有20wt%之滑石(由Shandong Laizhou Yongmao公司所生產的Yongmao滑石粉，400MU)、5wt%之蜜胺氰脲酸酯(來自Sichuan Fine Chemical inst公司之Sichuan MeCy)、釋放劑、聚合物安定劑與染色劑的聚醯胺，係在一Berstorff ZE25同向旋轉雙螺桿擠壓機上進行生產。該組成物係具有係為0.25之蜜胺氰脲酸酯與滑石的重量比。該組成物係用於射出模製成尺寸為80x80x1公釐之樣本。這些樣本係依據IEC 60695-2-12來進行GWFI測試。該測試係以960℃之熾熱線重複十次。在此一溫度下，所有的樣本均被點燃並且係在移除熾熱線後超過30秒才自行熄滅。此一組成物因此並未通過該GWFI 960測試。
比較具體例2：
一種包含具有38wt%之滑石(由Shandong Laizhou Yongmao公司所生產的Yongmao滑石粉，400MU)、8.75wt%之蜜胺氰脲酸酯(來自Sichuan Fine Chemical inst公司之Sichuan MeCy)、釋放劑、聚合物安定劑與染色劑的聚醯胺，係在一Berstorff ZE25同向旋轉雙螺桿擠壓機上進行生產。該組成物係具有係為0.23之蜜胺氰脲酸酯與滑石的重量比。該組成物係用於射出模製成尺寸為80x80x1公釐之樣本。這些樣本係依據IEC60695-2-12來進行GWFI測試。該測試係以960℃之熾熱線重複十次。在此一溫度下，所有的樣本均被點燃並且係在移除熾熱線後超過30秒才自行熄滅。此一組成物因此並未通過該GWFI 960測試。
比較具體例3：
一種包含具有30wt%之滑石(由Shandong Laizhou Yongmao公司所生產的Yongmao滑石粉，400MU)、9.5wt%之蜜胺氰脲酸酯(來自Sichuan Fine Chemical inst公司之Sichuan MeCy)、釋放劑、聚合物安定劑與染色劑的聚醯胺，係在一Berstorff ZE25同向旋轉雙螺桿擠壓機上進行生產。該組成物係具有係為0.32之蜜胺氰脲酸酯與滑石的重量比。該組成物係用於射出模製成尺寸為80x80x1公釐之樣本。這些樣本係依據IEC 60695-2-12來進行GWFI測試。該測試係以960℃之熾熱線重複十次。在此一溫度下，所有的樣本均被點燃並且係在移除熾熱線後超過30秒才自行熄滅。此一組成物因此並未通過該GWFI 960測試。
此一比較具體例顯示在該蜜胺氰脲酸酯/滑石之重量比係少於1/3時，將該礦物性填料增加至基於基該總組成物為30wt%，會導至其無法通過對GWFI測試。
比較具體例4：
一種包含具有25wt%之滑石(來自於Lunzenac公司之Stealene B)與各種不同含量的蜜胺氰脲酸酯(來自Ciba公司之MelapurMCXL)、釋放劑與聚合物安定劑的聚醯胺，係在一Berstorff ZE25同向旋轉雙螺桿擠壓機上進行生產。該組成物係具有係為0.3至0.6之蜜胺氰脲酸酯與滑石的重量比。該組成物係用於射出模製成尺寸為80x80x1公釐之樣本。這些樣本係依據IEC 60695-2-12來進行GWFI測試。該測試係以960℃之熾熱線重複十次。在這些實驗中，該熾熱線之施加時間為30秒。在此一溫度下在這些實驗方，所有的樣本均被點燃。所得到之燃燒時間係被顯示於表1中並而係為十次連續的實驗之平均值。
此一具體例清楚地顯示，在一包含有25wt%之滑石的組成物中，將蜜胺氰脲酸酯的含量增加至蜜胺氰脲酸酯與滑石之重量比係超過1/3的程度，並無法額額得到實質上比較短的燃燒時間。

Claims (8)

  1. 一種聚醯胺組成物，其包含有以下成分(其等之數量係以該總組成物為基礎)：(A)聚醯胺、(B)蜜胺氰脲酸酯，以及(C)滑石其之特徵在於中該滑石的含量係高於25wt%，而該蜜胺氰脲酸酯/滑石之重量比係比1/3更高，且其中該聚醯胺組成物不具有鹵素。
  2. 如申請專利範圍第1項的聚醯胺組成物，其中該滑石的數量係至少為30wt%。
  3. 如上述申請專利範圍第1項或第2項的聚醯胺組成物，其中該滑石與蜜胺氰脲酸酯之總量係最多為50wt%。
  4. 如上述申請專利範圍第1項或第2項的聚醯胺組成物，其中該聚醯胺係選自於聚醯胺6或聚醯胺6,6。
  5. 如上述申請專利範圍第1項或第2項的聚醯胺組成物，其中該聚醯胺係為聚醯胺6。
  6. 一種物件，其係完全地或部分地以如申請專利範圍第1項或第2項的聚醯胺組成物來製成。
  7. 一種電氣與電子部件，其包含有如申請專利範圍第1項或第2項的聚醯胺組成物。
  8. 如申請專利範圍第7項的電氣與電子部件，其中該電氣與電子部件係為一小型斷路器。
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