WO2012057297A1 - 難燃性樹脂組成物およびそれからの成形品 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resin composition excellent in flame retardancy, heat resistance and impact resistance, and a molded product therefrom. More particularly, the present invention relates to a flame retardant resin composition containing a specific organophosphorus compound and substantially free of halogen, and a molded article therefrom.
- polypropylene (PP), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamide (PA6, PA66), polyester (PET, PBT), polycarbonate (PC), etc. are used as raw materials for obtaining resin molded products. Is used.
- these resins are manufactured using raw materials obtained from petroleum resources.
- problems such as depletion of petroleum resources and the global environment, and there is a demand for production of resins using raw materials obtained from biogenic materials such as plants.
- the resin that uses plant-derived raw materials is considered to be carbon neutral because it is neutral as a carbon balance, considering the amount of carbon dioxide absorbed during plant growth even if incinerated after use.
- the first object of the present invention is to provide a resin composition containing a plant-derived resin and excellent in flame retardancy, heat resistance and impact resistance, and a molded product therefrom.
- a second object of the present invention is to provide a flame retardant resin composition containing a specific organophosphorus compound and substantially halogen-free, and a molded article therefrom.
- the object of the present invention is achieved by the following invention. 1.
- component A 100 parts by weight of a resin component (component A) containing at least 50% by weight of polylactic acid (component A-1), (B) 1 to 100 parts by weight of an organophosphorus compound (component B) represented by the following formula (1), (C) 1 to 200 parts by weight of filler (component C), and (D) 1 to 100 parts by weight of impact modifier (D component), Containing flame retardant resin composition.
- component A-1 a resin component represented by the following formula (1)
- component B 1 to 100 parts by weight of an organophosphorus compound represented by the following formula (1)
- component C 1 to 200 parts by weight of filler
- D component 1 to 100 parts by weight of impact modifier
- X ⁇ 1 >, X ⁇ 2 > is the same or different, and is an aromatic substituted alkyl group represented by following formula (2).
- AL is a branched or straight-chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms
- Ar is a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group which may have a substituent, n. Represents an integer of 1 to 3, and Ar can be bonded to any carbon atom in AL.
- the flame retardant resin composition according to item 1 above which is a stereocomplex polylactic acid containing 1 component) and having a weight ratio of ⁇ -1 component to ⁇ -1 component in the range of 10:90 to 90:10. 3.
- resin component (component A) polyester resin (PEst) other than component A-1, polyphenylene ether resin (PPE), polycarbonate resin (PC), polyamide resin (PA), polyolefin resin (PO), styrenic resin, polyphenylene 2.
- the flame-retardant resin composition according to item 1 which contains at least one resin (component A-2) selected from the group consisting of sulfide resin (PPS) and polyetherimide resin (PEI). 5.
- R 2 and R 5 may be the same or different and each may have a substituent, which is a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group.
- R 1 , R 3 , R 4 and R 6 are Substituents selected from a hydrogen atom, a branched or straight chain alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group which may be the same or different and may have a substituent .)
- Ar ⁇ 1 > and Ar ⁇ 2 > may be same or different, and are a phenyl group, a naphthyl group, or an anthryl group, The aromatic ring may have a substituent.
- R ⁇ 11 >, R ⁇ 12 >, R 13 and R 14 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group, or an anthryl group, and have a substituent in the aromatic ring.
- AL 1 and AL 2 may be the same or different and are branched or straight-chain aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms
- Ar 3 and Ar 4 may be the same or They may be different, and may be a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent in the aromatic ring
- p and q each represent an integer of 0 to 3
- Ar 3 and Ar 4 each represent AL 1 and It can be attached to any carbon atom of the L 2.
- the flame retardant resin composition according to item 1, wherein the organic phosphorus compound (component B) is represented by the following formula (5).
- R 21 and R 22 are the same or different and are a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and the aromatic ring may have a substituent.
- R 31 and R 34 may be the same or different, and are a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms.
- R 33 and R 36 may be the same or different.
- R 32 and R 35 may be the same or different and each is a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and has a substituent in the aromatic ring. May be.) 9.
- the organic phosphorus compound (component B) is a compound represented by the following formula (1-b).
- the organic phosphorus compound (component B) is represented by the following formula (7).
- Ar ⁇ 1 > and Ar ⁇ 2 > may be same or different, and are a phenyl group, a naphthyl group, or an anthryl group,
- the aromatic ring may have a substituent.
- R ⁇ 11 >, R ⁇ 12 >, R 13 and R 14 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and have a substituent in the aromatic ring.
- AL 1 and AL 2 may be the same or different and are branched or straight-chain aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms
- Ar 3 and Ar 4 may be the same or They may be different, and may be a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent in the aromatic ring
- p and q each represent an integer of 0 to 3
- Ar 3 and Ar 4 each represent AL 1 and It can be attached to any carbon atom of the L 2.
- R 41 and R 44 may be the same or different and are a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and substituted on the aromatic ring thereof.
- R 42 , R 43 , R 45 and R 46 may be the same or different and are a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and have a substituent on the aromatic ring. May be.
- the flame retardant resin composition according to item 1 wherein the organophosphorus compound (component B) is a compound represented by the following formula (1-d). 14 2. The flame retardant resin composition according to item 1, wherein at least 50% by weight of the impact modifier (D component) is a hydrogenated styrene thermoplastic elastomer. 15.
- At least 50% by weight of the impact modifier (component D) is styrene-ethylene-butylene-styrene terpolymer (SEBS), styrene-ethylene-propylene-styrene terpolymer (SEPS), styrene
- SEBS styrene-ethylene-butylene-styrene terpolymer
- SEPS styrene-ethylene-propylene-styrene terpolymer
- SEEPS hydrogenated styrene-based thermoplastic elastomer selected from ethylene-propylene-styrene terpolymer
- the flame-retardant resin composition according to item 1 which comprises 0.01 to 30 parts by weight of a crystallization accelerator with respect to 100 parts by weight of the resin component (component A). 18. 2. The flame retardant resin composition according to item 1 above, which achieves at least V-2 at the flame retardant level of UL-94 standard. 19. A molded article formed from the flame retardant resin composition according to item 1. According to this invention, the flame-retardant resin composition using the plant-derived raw material which achieves high flame retardance is obtained, without impairing the original characteristic of resin.
- polylactic acid (A-1 component) includes polylactic acid (A-1-1 component) such as poly-L-lactic acid, poly-D-lactic acid, poly-DL-lactic acid or a mixture thereof, and A-1-1 component.
- A-1-1 component There is a stereocomplex polylactic acid (A-1-2 component) having a higher melting point.
- polylactic acid A-1-1 component
- a polymer from lactide, meso-lactide, which is a cyclic dimer from L-lactic acid and D-lactic acid, or a mixture thereof can be mentioned.
- the production method of polylactic acid (component A-1-1) used in the present invention is not particularly limited, but is generally produced by using a known melt polymerization method or a solid phase polymerization method in combination. The Specific examples are disclosed in U.S. Pat. No.
- Examples of the lactic acid copolymer include a lactic acid-hydroxycarboxylic acid copolymer and a lactic acid-aliphatic polyhydric alcohol-aliphatic polybasic acid copolymer.
- Examples of the hydroxycarboxylic acid used in the lactic acid copolymer include glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 4-hydroxyvaleric acid, 5-hydroxyvaleric acid, 4-hydroxyvaleric acid, 6-hydroxycaproic acid and the like. Is mentioned. These can be used alone or as a mixture of two or more.
- a cyclic ester intermediate of hydroxycarboxylic acid for example, glycolide which is a dimer of glycolic acid or ⁇ -caprolactone which is a cyclic ester of 6-hydroxycaproic acid
- examples of the aliphatic polyhydric alcohol include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and 3-methyl-1,5-pentane.
- aliphatic diols such as diol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, neopentyl glycol, decamethylene glycol, and 1,4-cyclohexanedimethanol. These can be used alone or as a mixture of two or more.
- Aliphatic polybasic acids include succinic acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, and other aliphatic dibasic acids. Can be mentioned. These can be used alone or as a mixture of two or more.
- a copolymer of lactic acid and hydroxycarboxylic acid is usually synthesized by ring-opening polymerization from a cyclic ester intermediate of lactide and hydroxycarboxylic acid.
- the production method is disclosed in US Pat. No. 3,635,956 and US Pat. No. 3,797,499.
- US Pat. No. 5,310,865 discloses a method in which dehydration polycondensation is directly performed using a mixture of lactic acid and hydroxycarboxylic acid as a raw material.
- 4,057,537 discloses a ring-opening polymerization method in which a cyclic dimer of lactic acid and an aliphatic hydroxycarboxylic acid, for example, lactide or glycolide and ⁇ -caprolactone is melt-polymerized in the presence of a catalyst. It is disclosed.
- a cyclic dimer of lactic acid and an aliphatic hydroxycarboxylic acid for example, lactide or glycolide and ⁇ -caprolactone is melt-polymerized in the presence of a catalyst. It is disclosed.
- lactic acid and other hydroxycarboxylic acid as necessary are preferably copolymerized in the presence of an organic solvent, particularly a phenyl ether solvent.
- Lactic acid co-condensation with a polymerization degree suitable for the present invention is carried out by polymerizing by a method in which water is removed from the solvent distilled off by azeotropic distillation and water is removed, and the solvent is brought into a substantially anhydrous state, and returned to the reaction system. A polymer is obtained.
- US Pat. No. 5,428,126 discloses a method for directly dehydrating and condensing a mixture of lactic acid, an aliphatic dihydric alcohol and an aliphatic dibasic acid.
- 071880A2 discloses a method of condensing a polymer of polylactic acid, an aliphatic dihydric alcohol and an aliphatic dibasic acid in the presence of an organic solvent.
- an appropriate molecular weight regulator, branching agent, other modifiers, etc. may be added.
- polylactic acid which is a polymer of only lactic acids is preferably used, and in particular, poly-L-lactic acid resin containing L-lactic acid as a main raw material is preferable.
- L-lactic acid contains D-lactic acid which is an optical isomer, and its content is preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and particularly preferably 5% by weight or less.
- Stereocomplex polylactic acid (component A-1-2) is prepared by poly-L-lactic acid ( ⁇ -1) comprising L-lactic acid units as described in JP-A No. 63-241024 and Macromolecules, 24, 5651 (1991). Component) and poly-D-lactic acid ( ⁇ -1 component) composed of D-lactic acid units are mixed in a solution or in a molten state.
- the poly-L-lactic acid as the ⁇ -1 component is preferably composed of 90 to 100 mol% of L-lactic acid units and 0 to 10 mol% of copolymerized units other than L-lactic acid.
- the poly-D-lactic acid as the ⁇ -1 component is preferably composed of 90 to 100 mol% of D-lactic acid units and 0 to 10 mol% of copolymerized units other than D-lactic acid. That is, the optical purity of the ⁇ -1 component or the ⁇ -1 component is preferably 90 to 100 mol%. When the optical purity is lower than 90 mol%, the crystallinity and the melting point are lowered, and the formation of a stereocomplex is caused. It becomes difficult.
- the melting point of the ⁇ -1 component or the ⁇ -1 component is preferably 160 ° C. or higher, more preferably 170 ° C. or higher, and further preferably 175 ° C. or higher.
- the optical purity of lactic acid and lactide which are polymer raw materials is preferably 96 to 100 mol%, more preferably 97.5 to 100 mol%, still more preferably 98.5 to 100 mol%, most preferably 99. It is in the range of ⁇ 100 mol%.
- the copolymer unit is a D-lactic acid unit if it is an ⁇ -1 component, and an L-lactic acid unit if it is a ⁇ -1 component, and examples include units other than lactic acid.
- the copolymer unit other than the lactic acid unit is in the range of 0 to 10 mol%, preferably 0 to 5 mol%, more preferably 0 to 2 mol%, and still more preferably 0 to 1 mol%.
- Copolymerized units include units derived from dicarboxylic acids, polyhydric alcohols, hydroxycarboxylic acids, lactones and the like having functional groups capable of forming two or more ester bonds, and various polyesters, various polyethers, various types composed of these various components. Examples are units derived from polycarbonate and the like.
- the dicarboxylic acid include succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid.
- polyhydric alcohol examples include aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, octanediol, glycerin, sorbitan, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol. Or aromatic polyhydric alcohols, such as what added ethylene oxide to bisphenol, etc. are mentioned.
- hydroxycarboxylic acid examples include glycolic acid and hydroxybutyric acid.
- lactone examples include glycolide, ⁇ -caprolactone, ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ - or ⁇ -butyrolactone, pivalolactone, and ⁇ -valerolactone.
- the weight average molecular weights of the ⁇ -1 component and the ⁇ -1 component are preferably 80,000 to 300,000, more preferably 100,000 to 250,000, in order to achieve both the mechanical properties and moldability of the resin composition of the present invention.
- the range is preferably 1 to 230,000.
- the weight average molecular weight and number average molecular weight of polylactic acid are values measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to standard polystyrene.
- the ⁇ -1 component and the ⁇ -1 component can be produced by a conventionally known method.
- a melt ring-opening polymerization method of L- or D-lactide examples thereof include a melt ring-opening polymerization method of L- or D-lactide, a solid phase polymerization method of low molecular weight polylactic acid, and a direct polymerization method of dehydrating condensation of lactic acid.
- the polymerization reaction can be carried out in a conventionally known reaction apparatus.
- a vertical reactor or a horizontal reactor equipped with a high-viscosity stirring blade such as a helical ribbon blade can be used alone or in parallel.
- any of a batch type, a continuous type, a semibatch type may be sufficient, and these may be combined.
- the solid phase polymerization method it is preferable to crystallize the prepolymer in advance from the viewpoint of preventing fusion of pellets and production efficiency.
- a method of reducing the pressure inside the reaction vessel or a method of circulating a heated inert gas stream is also preferably used in combination.
- the resin composition of the present invention contains a metal catalyst used when producing polylactic acid.
- the metal catalyst is a compound containing at least one metal element selected from the group consisting of alkaline earth metals, rare earth metals, third-period transition metals, aluminum, germanium, tin, and antimony.
- alkaline earth metal include magnesium, calcium, and strontium.
- rare earth elements include scandium, yttrium, lanthanum, and cerium.
- transition metal of the third period iron, cobalt, nickel, and zinc can be cited.
- Metal catalysts are added to the composition, for example, as carboxylates, alkoxides, aryloxides or enolates of ⁇ -diketones of these metals.
- tin octylate, titanium tetraisopropoxide, and aluminum triisopropoxide are particularly preferable.
- the content of the metal catalyst is preferably 0.001 to 1 part by weight, more preferably 0.005 to 0.1 part by weight with respect to 100 parts by weight of polylactic acid (A-1 component).
- A-1 component polylactic acid
- Alcohol may be used as a polymerization initiator.
- Such alcohol is preferably non-volatile without inhibiting the polymerization of polylactic acid.
- decanol, dodecanol, tetradecanol, hexadecanol, octadecanol and the like can be suitably used.
- a stereo complex crystal is formed by mixing an ⁇ -1 component and a ⁇ -1 component.
- the weight ratio of the ⁇ -1 component to the ⁇ -1 component is preferably 90:10 to 10:90, more preferably 75:25 to 25:75, and still more preferably 60:40 to 40:60. is there.
- the stereocomplex polylactic acid (A-1-2 component) in which the weight ratio of the -1 component and the ⁇ -1 component is in the range of 10:90 to 90:10 is preferred.
- the highly stereocomplexed A-1-2 component has a ratio of 195 ° C. or higher in the melting peak in the temperature rising process of differential scanning calorimeter (DSC) measurement of 80% or higher. The proportion of the melting peak of the A-1-2 component at 195 ° C.
- the melting peak of the A-1-2 component is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 205 ° C. or higher, and further preferably 210 ° C. or higher.
- Such a highly stereocomplexed A-1-2 component has 13C due to the presence of poly L-lactic acid ( ⁇ -1 component) and poly D-lactic acid ( ⁇ -1 component) in such a quantitative ratio.
- -Enantiomeric average chain length determined by NMR can be preferably in the range of 10 to 40, and only the crystal melting peak of stereocomplex phase polylactic acid is observed without the crystal melting peak of homophase polylactic acid. It becomes like this.
- the enantiomeric average chain length (Li) determined by 13C-NMR is the peak of the quadruple structure of CH carbon of polylactic acid. Chem. , 191, 287 (1990), and the area ratio (Iiii, Iisi, Iisi, Iiis, Isis, Isis, Issi, Iiss, Iss) is a value defined by the formula (IV).
- the enantiomeric average chain length (Li) is preferably in the range of 10 to 40, and by satisfying such conditions, the heat resistance of the resin composition, particularly suitable release properties can be achieved. it can.
- the heat resistance of the resin composition may be inferior. Moreover, it is because when it exceeds 40, the formation property of stereocomplex polylactic acid is inferior, and also heat resistance may be inferior.
- the enantiomeric average chain length is preferably selected from the range of 15 to 40, more preferably 18 to 39, from the viewpoint of the releasability of the composition.
- A-2 component Preferred examples of the resin component (A-2 component) other than polylactic acid (A-1 component) in the resin component (A component) include polyester resins (PEst) and polyphenylene ether resins (PPE) other than the A-1 component. At least one resin component selected from the group consisting of polycarbonate resin (PC), polyamide resin (PA), polyolefin resin (PO), styrene resin, polyphenylene sulfide resin (PPS) and polyetherimide resin (PEI) Is mentioned.
- PC polycarbonate resin
- PA polyamide resin
- PO polyolefin resin
- PPS polyphenylene sulfide resin
- PEI polyetherimide resin
- polyester resin polyphenylene ether resin
- PC polycarbonate resin
- PA polyamide resin
- PO polyolefin resin
- styrenic resin styrenic resin
- thermoplastic resin as the component A-2 will be specifically described.
- polyester resin include one or a mixture of two or more selected from an aromatic polyester resin or an aliphatic polyester resin.
- the aromatic polyester resin is a polyester having an aromatic dicarboxylic acid as a main dicarboxylic acid component and an aliphatic diol having 2 to 10 carbon atoms as a main glycol component.
- the dicarboxylic acid component is composed of an aromatic dicarboxylic acid component.
- the glycol component is preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, of an aliphatic diol component having 2 to 10 carbon atoms.
- the aromatic dicarboxylic acid component include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, methyl terephthalic acid, methyl isophthalic acid, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid. These can use 1 type (s) or 2 or more types.
- secondary dicarboxylic acids other than aromatic dicarboxylic acids include aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, sebacic acid, decanedicarboxylic acid, azelaic acid, dodecanedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, and alicyclic dicarboxylic acids. it can.
- aliphatic diol having 2 to 10 carbon atoms include aliphatic diols such as ethylene glycol, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol and neopentyl glycol, and alicyclic diols such as 1,4-cyclohexanedimethanol.
- glycols other than aliphatic diols having 2 to 10 carbon atoms include p, p'-dihydroxyethoxybisphenol A and polyoxyethylene glycol.
- the main dicarboxylic acid component is at least one dicarboxylic acid selected from terephthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and the main diol component is ethylene glycol, trimethylene glycol, and tetra It is a polyester having an ester unit which is at least one diol selected from methylene glycol.
- Specific aromatic polyester resins include polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, polyethylene naphthalene dicarboxylate resin, polybutylene naphthalene dicarboxylate resin, polycyclohexane dimethyl terephthalate resin, polytrimethylene terephthalate resin and polytrimethylene naphthalene diene. It is preferably at least one selected from the group consisting of carboxylate resins. Particularly preferably, it is at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin and polyethylene naphthalene dicarboxylate resin. In particular, polybutylene terephthalate resin is particularly preferable.
- polyester elastomer having the above repeating unit as the main repeating unit of the hard segment can be used.
- polyester elastomers having tetramethylene terephthalate or tetramethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate as the main repeating unit of the hard segment.
- the dicarboxylic acid is at least one selected from terephthalic acid, isophthalic acid, sebacic acid and adipic acid
- the diol component is a long-chain diol having 5 to 10 carbon atoms and H (OCH 2 CH 2 ) i
- the soft segment may be made of polyester or polycaprolactone having a melting point of 100 ° C. or lower or amorphous.
- the main component is a component of 80 mol% or more, preferably 90 mol% or more of the total dicarboxylic acid component or the total glycol component, and the main repeating unit is 80 mol% or more of the total repeating unit, preferably 90 mol%. It is a repeating unit of mol% or more.
- the molecular weight of the aromatic polyester resin in the present invention is usually only required to have an intrinsic viscosity that can be used as a molded product, and the intrinsic viscosity measured in orthochlorophenol at 35 ° C. is preferably 0.5 to 1. 6 dl / g, more preferably 0.6 to 1.5 dl / g.
- the aromatic polyester resin advantageously has a terminal carboxyl group (—COOH) amount of 1 to 60 equivalents / T (1 ton of polymer).
- the amount of the terminal carboxyl group can be determined, for example, by potentiometric titration of an m-cresol solution with an alkaline solution.
- A-2 component: polyphenylene ether resin As the polyphenylene ether resin, those known as PPE resins can be used. Specific examples of such PPE resins include (2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether, (2,6-diethyl-1,4-phenylene) ether, (2,6-dipropyl-1,4-phenylene).
- Reduced viscosity ⁇ which is a measure of the molecular weight of PPE resin sp / C (0.5 g / dl, toluene solution, measured at 30 ° C.) is preferably 0.2 to 0.7 dl / g, more preferably 0.3 to 0.6 dl / g.
- a PPE resin with a reduced viscosity in this range has a good balance between molding processability and mechanical properties, and the reduced viscosity can be easily adjusted by adjusting the amount of catalyst during the production of PPE.
- A-2 component: polycarbonate resin (PC) The polycarbonate resin (PC) is obtained by an interfacial polymerization reaction between various dihydroxyaryl compounds and phosgene using a solvent such as methylene chloride, or obtained by an ester exchange reaction between a dihydroxyaryl compound and diphenyl carbonate. Can be mentioned.
- a typical example is a polycarbonate obtained by the reaction of 2,2'-bis (4-hydroxyphenyl) propane and phosgene.
- dihydroxyaryl compound used as a raw material for the polycarbonate resin examples include bis (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1′-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, 2,2′-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2 , 2′-bis (4-hydroxyphenyl) butane, 2,2′-bis (4-hydroxyphenyl) octane, 2,2′-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) propane, 2,2′- Bis (4-hydroxy-3-tert-butylphenyl) propane, 2,2′-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2′-bis (4-hydroxy-3-cyclohexylphenyl) Propane, 2,2′-bis (4-hydroxy-3-methoxyphenyl) propane, 1,1′-bis (4-hydroxyphenyl) Nyl) cyclopentane, 1,1′-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1′-bis (4-hydroxypheny
- dihydroxyaryl compounds can be used alone or in combination of two or more.
- Preferred dihydroxyaryl compounds include bisphenols that form highly heat-resistant aromatic polycarbonates, bis (hydroxyphenyl) alkanes such as 2,2′-bis (4-hydroxyphenyl) propane, and bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane.
- a particularly preferred dihydroxyaryl compound is 2,2'-bis (4-hydroxyphenyl) propane which forms a bisphenol A type aromatic polycarbonate.
- the molecular weight of the polycarbonate resin is not particularly limited, but if it is too low, the strength is not sufficient, and if it is too high, the melt viscosity becomes high and molding becomes difficult.
- the viscosity average molecular weight is preferably 10,000 to 50,000, more preferably 15,000 to 30,000.
- the viscosity average molecular weight (M) mentioned here is a specific viscosity ( ⁇ obtained from a solution obtained by dissolving 0.7 g of a polycarbonate resin in 100 ml of methylene chloride at 20 ° C. sp ) Is inserted into the following equation.
- ⁇ sp /C [ ⁇ ]+0.45 ⁇ [ ⁇ ] 2
- C [ ⁇ ] 1.23 ⁇ 10 -4 M 0.83
- [ ⁇ ] is the intrinsic viscosity, C is the polymer concentration of 0.7
- the reaction is usually performed in the presence of an acid binder and an organic solvent.
- the acid binder include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, or amine compounds such as pyridine.
- the organic solvent for example, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chlorobenzene are used.
- a catalyst such as a tertiary amine or a quaternary ammonium salt can be used for promoting the reaction
- a terminal terminator such as an alkyl-substituted phenol such as phenol or p-tert-butylphenol is used as a molecular weight regulator. It is desirable to use it.
- the reaction temperature is usually 0 to 40 ° C.
- the reaction time is several minutes to 5 hours
- the pH during the reaction is preferably maintained at 10 or more. It is not necessary that all of the molecular chain terminals obtained have a structure derived from a terminal terminator.
- a transesterification reaction (melt polymerization method) using a carbonic acid diester as a carbonate precursor
- a predetermined proportion of dihydric phenol is stirred with the carbonic acid diester in the presence of an inert gas, and the resulting alcohol or phenol is distilled. It is done by the method.
- the reaction temperature varies depending on the boiling point of the alcohol or phenol produced, but is usually in the range of 120 to 350 ° C.
- the reaction is completed while distilling off the alcohol or phenol produced under reduced pressure from the beginning.
- An end terminator is added simultaneously with the dihydric phenol or the like in the initial stage of the reaction or in the middle of the reaction.
- the catalyst used for the transesterification reaction now well-known can be used.
- the carbonic acid diester used in the transesterification include diphenyl carbonate, dinaphthyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and dibutyl carbonate. Of these, diphenyl carbonate is particularly preferred.
- PA polyamide resin
- PA polyamide resin
- aliphatic polyamides such as nylon 6, nylon 66, nylon 46, nylon 610, nylon 612, nylon 11, and nylon 12.
- Aliphatic-aromatic polyamides such as poly (meta-xylene adipamide), poly (hexamethylene terephthalamide), poly (nonamethylene terephthalamide), poly (hexamethylene isophthalamide), poly (tetramethylene isophthalamide) Can be mentioned. These copolymers and mixtures can be mentioned.
- the polyamide that can be used in the present invention is not particularly limited.
- the molecular weight of such a polyamide resin is not particularly limited, but a relative viscosity of 1.7 to 4.5 measured at 25% in 98% sulfuric acid at a concentration of 1% can be preferably used.
- the polyolefin resin is a homopolymer or copolymer of olefins such as ethylene, propylene and butene, or a copolymer of monomer components copolymerizable with these olefins.
- examples thereof include a copolymer, an ethylene-propylene copolymer, and an ethylene-butene copolymer.
- the molecular weight of these polyolefin resins is not particularly limited, but the higher the molecular weight, the better the flame retardancy.
- Styrenic resins are homopolymers or copolymers of aromatic vinyl monomers such as styrene, ⁇ -methylstyrene or vinyltoluene, and these monomers and vinyl monomers such as acrylonitrile and methyl methacrylate.
- a copolymer, a diene rubber such as polybutadiene, an ethylene / propylene rubber, an acrylic rubber, or the like is graft-polymerized with styrene and / or a styrene derivative, or styrene and / or a styrene derivative and another vinyl monomer.
- HIPS high impact polystyrene
- AS resin acrylonitrile / styrene copolymer
- ABS resin acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer
- MBS methyl methacrylate / butadiene / styrene copolymer
- MABS resin acrylonitrile / acrylic rubber / styrene copolymer
- AES resin acrylonitrile / ethylene propylene rubber / styrene copolymer
- a rubber-modified styrene resin is preferable, and the rubber-modified styrene resin refers to a polymer in which a rubber-like polymer is dispersed in a particle form in a matrix made of a vinyl aromatic polymer.
- Aromatic vinyl monomer in the presence of rubbery polymer, and optionally vinyl monomer are added to obtain a monomer mixture by known block polymerization, block suspension polymerization, solution polymerization or emulsion polymerization. It is done.
- rubbery polymers examples include diene rubbers such as polybutadiene, poly (styrene-butadiene), poly (acrylonitrile-butadiene), and saturated rubbers obtained by hydrogenation of the diene rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, polybutyl acrylate, etc.
- Acrylic rubber, ethylene-propylene-diene monomer terpolymer (EPDM) and the like, and diene rubber is particularly preferable.
- the aromatic vinyl monomer as an essential component in the graft copolymerizable monomer mixture to be polymerized in the presence of the rubbery polymer is, for example, styrene, ⁇ -methylstyrene, paramethylstyrene, and the like.
- Styrene is most preferred.
- vinyl monomers that can be added as needed include acrylonitrile and methyl methacrylate.
- the rubber-like polymer in the rubber-modified styrene resin is 1 to 80% by weight, preferably 2 to 70% by weight.
- the monomer mixture capable of graft polymerization is 99 to 20% by weight, preferably 98 to 30% by weight.
- Styrenic resins, especially high impact polystyrene have an MVR value of 1 to 100 cm measured at 200 ° C. under a load of 5 kg in accordance with JIS-K-7210-1999.
- 3 / 10 min is preferable, 2 to 80 cm 3 / 10 min is more preferable, 3 to 60 cm 3 / 10 min is more preferable, and 5 to 50 cm 3 A range of / 10 min is particularly preferred.
- styrene resins particularly AS resins and ABS resins, have an MVR value of 1 to 100 cm measured at 220 ° C. under a load of 10 kg in accordance with JIS-K-7210-1999.
- 3 / 10 min is preferable, 2 to 80 cm 3 / 10 min is more preferable, 3 to 60 cm 3 / 10 min is more preferable, and 5 to 50 cm 3 A range of / 10 min is particularly preferred.
- the MVR value of styrene resin is 1cm 3 If it is less than / 10 min, the processability at the time of extrusion or molding of the resin composition will be lowered, and 100 cm 3 If it exceeds / 10 min, the heat resistance and mechanical properties of the resin composition will decrease.
- Styrenic resin has a reduced viscosity ⁇ , which is a measure of its molecular weight.
- sp / C is preferably 0.2 to 1.5 dl / g, more preferably 0.3 to 1.4 dl / g. Where reduced viscosity ⁇ sp / C is a value obtained by measuring a toluene solution having a solution concentration of 0.5 g / 100 ml at 30 ° C.
- Reduced viscosity ⁇ of styrene resin sp When / C is lower than 0.2 dl / g, the heat resistance and mechanical properties of the resulting resin composition are lowered. Moreover, when higher than 1.5 dl / g, the workability at the time of extrusion of a resin composition, a shaping
- Polyphenylene sulfide resin has a repeating unit represented by the following formula.
- n is an integer of 1 or more, preferably an integer of 50 to 500, more preferably an integer of 100 to 400, which may be linear or crosslinked.
- An example of a method for producing a polyphenylene sulfide resin is a method of reacting dichlorobenzene with sodium disulfide.
- Cross-linked polymers can be manufactured by polymerizing a polymer with a low polymerization degree in the presence of air and then partially crosslinking to increase the molecular weight. It can be manufactured by the method.
- the polyetherimide resin (PEI) as the A-2 component has a repeating unit represented by the following formula.
- Ar in the formula 1 Represents an aromatic dihydroxy compound residue
- Ar 2 Represents an aromatic diamine residue.
- an aromatic dihydroxy compound the aromatic dihydroxy compound shown by description of the polycarbonate resin mentioned above is mentioned.
- Bisphenol A is particularly preferable.
- aromatic diamines m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl, 3,4′-diaminodiphenyl, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, diaminodiphenylmethane, Examples include diaminodiphenyl sulfone and diaminodiphenyl sulfide.
- N in the above formula represents an integer of 5 to 1,000, preferably an integer of 10 to 500.
- Examples of the method for producing the polyetherimide resin include US Pat. No. 3,847,867, US Pat. No. 3,847,869, US Pat. No.
- polyester resins PEst
- PPE polyphenylene ether resins
- PC polycarbonate resins
- PA polyamide resins
- PO polyolefin resins
- styrenes other than the A-1 component Resins are preferred.
- Organic phosphorus compound: B component the organophosphorus compound used as the component B is represented by the following formula (1). (Where X 1 , X 2 Are the same or different and are aromatic-substituted alkyl groups represented by the following formula (2).
- AL is a branched or straight-chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms.
- the aliphatic hydrocarbon group include an alkylene group, an alkanetriyl group, and an alkanetetrayl group.
- the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, and a pentylene group.
- the alkanetriyl group include ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group and the like.
- alkanetetrayl group examples include a propanetetrayl group, a butanetetrayl group, and a pentanetetrayl group.
- Ar is a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group which may have a substituent.
- substituent examples include a branched or linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a t-butyl group, or a halogen atom such as a fluorine atom and a chlorine atom.
- N represents an integer of 1 to 3, and Ar can be bonded to any carbon atom in AL.
- the organophosphorus compound is preferably at least one compound selected from the group consisting of organophosphorus compounds represented by the following formula (3) and the following formula (4).
- R 2 , R 5 are the same or different, and may be a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, which may have a substituent.
- the substituent include a branched or linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group and a t-butyl group, or a halogen atom such as a fluorine atom and a chlorine atom. It is done.
- R 1 , R 3 , R 4 , R 6 May be the same or different and are selected from a hydrogen atom, a branched or straight chain alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an optionally substituted phenyl group, naphthyl group or anthryl group It is a group.
- alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a t-butyl group, and a pentyl group.
- a substituent of the aromatic group a branched or straight chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a t-butyl group, or a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom can be used.
- a branched or straight chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a t-butyl group, or a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom
- Ar 1 And Ar 2 May be the same or different, and may be a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent on the aromatic ring.
- substituent of the aromatic ring examples include a branched or linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a t-butyl group, or a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom. It is done.
- R 11 , R 12 , R 13 And R 14 May be the same or different and are a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent on the aromatic ring.
- Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a t-butyl group, and a pentyl group.
- Examples of the substituent of the aromatic ring include a branched or straight chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a t-butyl group, and a halogen atom such as a fluorine atom and a chlorine atom.
- AL 1 And AL 2 These may be the same or different and are branched or straight-chain aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms.
- Examples of the aliphatic hydrocarbon group include an alkylene group, an alkanetriyl group, and an alkanetetrayl group.
- Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a t-butylene group, and a pentylene group.
- Examples of the alkanetriyl group include an ethanetriyl group, a propanetriyl group, a butanetriyl group, and a pentanetriyl group.
- Examples of the alkanetetrayl group include a propanetetrayl group, a butanetetrayl group, and a pentanetetrayl group.
- Ar 3 And Ar 4 May be the same or different, and may be a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent on the aromatic ring.
- substituent on the aromatic ring include a branched or straight chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a t-butyl group, and a halogen atom such as a fluorine atom and a chlorine atom. It is done.
- P and q are integers from 0 to 3
- Ar 3 And Ar 4 Each is AL 1 And AL 2 To any carbon atom.
- the organic phosphorus compound is more preferably an organic phosphorus compound represented by the following formula (5), (6), (7) or (8).
- R 21 , R 22 are the same or different, and may be a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, which may have a substituent on the aromatic ring, of which the phenyl group is preferred.
- the substituent on the aromatic ring include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, or a bonding group of the aromatic ring via an oxygen atom, a sulfur atom, or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
- R 31 And R 34 May be the same or different and are a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. Preferred are a hydrogen atom, a methyl group, and an ethyl group, and particularly preferred is a hydrogen atom.
- R 33 And R 36 May be the same or different and are an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, preferably a methyl group or an ethyl group.
- R 32 And R 35 May be the same or different and are a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent in the aromatic ring. A phenyl group is preferred.
- the aromatic ring may have a substituent in any part other than the part bonded to phosphorus via a carbon atom.
- a substituent a methyl group, an ethyl group, a propyl group (including isomers), a butyl group (including isomers), or a bonding group to the aromatic ring is oxygen, sulfur, or a fatty acid having 1 to 4 carbon atoms.
- R 32 And R 35 Preferable specific examples include a phenyl group, a cresyl group, a xylyl group, a trimethylphenyl group, a 4-phenoxyphenyl group, a cumyl group, a naphthyl group, and a 4-benzylphenyl group, and a phenyl group is particularly preferable.
- Ar 1 And Ar 2 May be the same or different, and may be a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent on the aromatic ring.
- Ar 1 And Ar 2 Preferable specific examples include a phenyl group, a cresyl group, a xylyl group, a trimethylphenyl group, a 4-phenoxyphenyl group, a cumyl group, a naphthyl group, and a 4-benzylphenyl group, and a phenyl group is particularly preferable.
- substituent on the aromatic ring include a branched or straight chain alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a t-butyl group, and a halogen atom such as a fluorine atom and a chlorine atom. It is done.
- R 11 , R 12 , R 13 And R 14 May be the same or different and are a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent on the aromatic ring. Preferably it represents a phenyl group.
- the aromatic ring may have a substituent in any part other than the part bonded to phosphorus via a carbon atom.
- a methyl group, an ethyl group, a propyl group (including isomers), a butyl group (including isomers), or a bonding group to the aromatic ring is oxygen, sulfur, or a fatty acid having 1 to 4 carbon atoms. And an aryl group having 6 to 14 carbon atoms via an aromatic hydrocarbon group.
- AL 1 And AL 2 These may be the same or different and are branched or straight-chain aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms. A branched or straight chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms is preferred, and a branched or straight chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms is particularly preferred.
- AL 1 And AL 2 Specific examples of preferred include methylene group, ethylene group, ethylidene group, trimethylene group, propylidene group, isopropylidene group and the like. In particular, a methylene group, an ethylene group, and an ethylidene group are preferable.
- Ar 3 And Ar 4 May be the same or different, and may be a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent on the aromatic ring. Preferably it represents a phenyl group.
- the aromatic ring may have a substituent in any part other than the part bonded to phosphorus via a carbon atom.
- a methyl group, an ethyl group, a propyl group (including isomers), a butyl group (including isomers), or a bonding group to an aromatic ring is oxygen, sulfur, or an aliphatic group having 1 to 4 carbon atoms. Examples thereof include an aryl group having 6 to 14 carbon atoms via a hydrocarbon group.
- p and q represent integers of 0 to 3
- Ar 3 And Ar 4 Each is AL 1 And AL 2 To any carbon atom.
- p and q are preferably 0 or 1, particularly preferably 0.
- R 41 And R 44 May be the same or different and are a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent on the aromatic ring. Preferred are a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, or a phenyl group which may have a substituent.
- R 41 And R 44 When is a phenyl group, it may have a substituent in any part other than the part bonded to phosphorus via a carbon atom on the aromatic ring.
- a methyl group, an ethyl group, a propyl group (including isomers), a butyl group (including isomers), or a bonding group to an aromatic ring is oxygen, sulfur, or an aliphatic group having 1 to 4 carbon atoms. Examples thereof include an aryl group having 6 to 14 carbon atoms via a hydrocarbon group.
- R 41 And R 44 Preferred examples of the hydrogen atom, methyl group, ethyl group, propyl group (including isomers), phenyl group, cresyl group, xylyl group, trimethylphenyl group, 4-phenoxyphenyl group, cumyl group, naphthyl group, 4-benzylphenyl group etc. are mentioned. In particular, a hydrogen atom, a methyl group, or a phenyl group is preferable.
- R 42 , R 43 , R 45 And R 46 May be the same or different and are a phenyl group, a naphthyl group or an anthryl group, and may have a substituent in the aromatic ring.
- it represents a phenyl group and may have a substituent in any part other than the part bonded to phosphorus via a carbon atom on the aromatic ring, and may be a methyl group, an ethyl group, a propyl group (isomer A butyl group (including isomers) or a group bonded to an aromatic ring thereof is an aryl group having 6 to 14 carbon atoms via oxygen, sulfur or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms is there.
- R 42 , R 43 , R 45 And R 46 Preferable specific examples include a phenyl group, a cresyl group, a xylyl group, a trimethylphenyl group, a 4-phenoxyphenyl group, a cumyl group, a naphthyl group, and a 4-benzylphenyl group, and a phenyl group is particularly preferable.
- the organophosphorus compound (component B) represented by the formula (1) exhibits an extremely excellent flame retardant effect on the resin.
- the organophosphorus compound (component B) surprisingly achieves flame retardancy of the resin by itself in a small amount, and impairs the original properties of the resin, particularly heat resistance. There is no.
- a flame retardant other than the B component in addition to the B component, a flame retardant aid, a fluorine-containing resin or other additive, a reduction in the use ratio of the B component, an improvement in the flame retardancy of the molded product, Naturally, it can be added to improve the physical properties of the molded article, to improve the chemical properties of the molded article, or for other purposes.
- the organophosphorus compound (component B) is represented by the formula (1), and the most preferred representative compounds are those represented by the following formulas (1-a), (1-b), (1-c) or (1-d). ). Next, a method for synthesizing an organophosphorus compound (component B) will be described.
- the component B may be produced by a method other than the method described below.
- the B component is obtained, for example, by reacting pentaerythritol with phosphorus trichloride, subsequently treating the oxidized reaction product with an alkali metal compound such as sodium methoxide, and then reacting with aralkyl halide. It can also be obtained by reacting pentaerythritol with aralkyl phosphonic acid dichloride, or reacting pentaerythritol with phosphorus trichloride and reacting aralkyl alcohol with a compound obtained by reacting pentaerythritol with phosphorus trichloride, followed by Arbuzov transfer at high temperature. .
- a reaction product obtained by reacting pentaerythritol with phosphorus trichloride and then oxidizing with tertiary butanol can be obtained by treating with sodium methoxide and reacting with benzyl bromide.
- the reaction product obtained by reacting pentaerythritol with phosphorus trichloride and then oxidizing with tertiary butanol is treated with sodium methoxide and reacted with 1-phenylethyl bromide.
- the reaction product obtained by reacting pentaerythritol with phosphorus trichloride and then oxidizing with tertiary butanol is treated with sodium methoxide and reacted with 2-phenylethyl bromide.
- the acid value of the organic phosphorus compound (component B) is preferably 0.7 mgKOH / g or less, more preferably 0.5 mgKOH / g or less.
- the component B most preferably has an acid value of 0.4 mgKOH / g or less.
- the acid value means the amount (mg) of KOH necessary for neutralizing the acid component in 1 g of the sample (component B).
- the component B one having an HPLC purity of preferably at least 90%, more preferably at least 95% is used.
- the HPLC purity of the B component can be measured effectively by using the following method.
- the column was Develosil ODS-7 300 mm ⁇ 4 mm ⁇ manufactured by Nomura Chemical Co., Ltd., and the column temperature was 40 ° C.
- As a solvent a mixed solution of acetonitrile and water 6: 4 (volume ratio) was used, and 5 ⁇ l was injected.
- the detector used was UV-260 nm.
- the method for removing impurities in component B is not particularly limited, but a method of performing repulp washing with a solvent such as water or methanol (washing with a solvent, repeating filtration several times) is the most effective. It is also advantageous in terms of cost.
- the content of component B is 1 to 100 parts by weight, preferably 5 to 90 parts by weight, more preferably 10 to 70 parts by weight, and particularly preferably 15 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin component (component A). 50 parts by weight.
- the preferred range of the B component content is determined by the desired flame retardancy level, the type of resin component (A component), the amount added, and the like.
- the filler (component C) is not particularly limited as long as it is blended for the purpose of improving the physical properties of the molded product, in particular, mechanical properties, and may be either an inorganic or organic filler. A fibrous filler is preferable.
- inorganic fillers include glass fillers such as glass chopped fiber, glass milled fiber, glass roving strand, glass flake, glass beads, and glass powder; carbon such as carbon fiber, carbon milled fiber, carbon roving strand, and carbon flake.
- glass fillers such as glass chopped fiber, glass milled fiber, glass roving strand, glass flake, glass beads, and glass powder
- carbon such as carbon fiber, carbon milled fiber, carbon roving strand, and carbon flake.
- examples include inorganic fillers such as talc, mica, wollastonite, kaolin, montmorillonite, bentonite, sepiolite, zonotlite, clay and silica; inorganic pigments such as titanium oxide, and carbon black.
- the inorganic filler can be selected from these or a combination thereof.
- Organic fillers include rice husk, wood chips, okara, waste paper crushed materials, clothing crushed chips, cotton fibers, hemp fibers, bamboo fibers, wood fibers, kenaf fibers, jute fibers, banana fibers, coconuts Plant fibers such as fibers, or pulp and cellulose fibers processed from these plant fibers, and fibrous materials such as animal fibers such as silk, wool, Angola, cashmere and camel, polyester fibers, nylon fibers, acrylic fibers, etc.
- Examples include fiber, paper powder, wood powder, cellulose powder, rice husk powder, fruit husk powder, chitin powder, chitosan powder, protein, starch and the like.
- powdery materials such as paper powder, wood powder, bamboo powder, cellulose powder, kenaf powder, rice husk powder, fruit shell powder, chitin powder, chitosan powder, protein powder, and starch are preferred.
- paper powder, wood powder, bamboo powder, cellulose powder, and kenaf powder are preferable.
- Paper powder and wood powder are more preferable.
- Paper dust is particularly preferable.
- These organic fillers may be collected directly from natural products, but may be recycled recycled waste paper such as waste paper, waste wood, and old clothes.
- the wood is preferably a softwood material such as pine, cedar, oak or fir, or a hardwood material such as beech, shii or eucalyptus.
- Paper powder is an adhesive from the viewpoint of formability, and emulsion adhesives such as vinyl acetate resin emulsions and acrylic resin emulsions that are usually used when processing paper, especially polyvinyl alcohol adhesives, polyamide adhesives, etc. Preferred examples include those containing a hot melt adhesive.
- These fillers (component C) can use a sizing agent or a surface treatment agent as necessary.
- the type of the sizing agent or the surface treating agent is not particularly limited, but generally includes functional compounds such as epoxy compounds, silane compounds, titanate compounds, and the like, and it is preferable to select those suitable for the resin.
- An epoxy compound is preferable, and a bisphenol A type and / or novolac type epoxy resin is more preferable.
- the content of the filler (component C) is 1 to 200 parts by weight, preferably 5 to 150 parts by weight, more preferably 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin component (component A). If it is added in an amount of more than 200 parts by weight, it may cause the flame retardancy and physical properties of the resin composition to deteriorate, and the operability and moldability may be difficult, and may cause deterioration of the surface appearance.
- D component As an impact modifier (D component), (i) it has one or more rubber layers inside, and the components are acrylic, silicon, styrene, nitrile, conjugated diene Examples thereof include an impact modifier that is at least one selected from a component, a urethane-based component, and an ethylene-propylene-based component, and a component other than the rubber layer is a vinyl monomer. Further, (ii) impact resistance modifiers substantially free of rubber components such as copolymer polyethylene, polyester elastomer, polyamide elastomer and the like can be mentioned.
- an impact modifier containing one or more rubber layers therein particularly preferably a hydrogenated styrene thermoplastic elastomer.
- the hydrogenated styrene thermoplastic elastomer can be obtained by hydrogenating a copolymer of an aromatic vinyl monomer and a conjugated diene monomer.
- the hydrogenated styrene-based thermoplastic elastomer is a terpolymer obtained by hydrogenating a polymer containing a conjugated diene as a repeating unit.
- the polymer suitably containing a conjugated diene used as a repeating unit include a styrene-butadiene copolymer, a styrene-isoprene copolymer, and a styrene-isopentadiene copolymer.
- the hydrogenation method is not particularly limited, and as a specific example, the hydrogenation method can be carried out based on the prior art as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-301449.
- the hydrogenated styrene-based thermoplastic elastomer examples include styrene-ethylene-butylene-styrene terpolymer (SEBS) obtained by hydrogenating a styrene-butadiene copolymer, and styrene obtained by hydrogenating a styrene-isoprene copolymer.
- SEBS styrene-ethylene-butylene-styrene terpolymer
- SEEPS styrene-ethylene-propylene-styrene terpolymer
- At least 50% by weight of the impact modifier (component D) is styrene-ethylene-butylene-styrene terpolymer (SEBS), styrene-ethylene-propylene-styrene terpolymer (SEPS), styrene -It is preferable that it is at least 1 type of hydrogenated styrene-type thermoplastic elastomer selected from ethylene-propylene-styrene terpolymer (SEEPS).
- SEEPS styrene-ethylene-butylene-styrene terpolymer
- SEEPS styrene-ethylene-propylene-styrene terpolymer
- the content of the impact modifier (D component) is 1 to 100 parts by weight, preferably 2 to 80 parts by weight, more preferably 3 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin component (component A). is there.
- the resin composition will be deteriorated in heat resistance, releasability and dimensional stability, and if it is less than 1 part by weight, sufficient impact resistance cannot be obtained.
- the impact modifier component D
- the impact modifier component D
- the impact modifier component D
- the impact modifier component D
- the impact modifier is a hydrogenated styrene thermoplastic elastomer.
- flame retardant, flame retardant aid Other flame retardants, flame retardant aids, and the like that can be added to the resin composition of the present invention are not particularly limited, but non-halogen compounds are preferred from the nature of the present invention.
- Preferable examples include red phosphorus, triaryl phosphate represented by the following formula (E-1), condensed phosphate ester represented by the following formula (E-2), and formula (E-3).
- examples thereof include condensed phosphate esters, organic phosphorus compounds represented by the following formula (E-4), ammonium polyphosphate, melamine polyphosphate, phosphazene compounds, phosphinic acid metal salts, and melamine cyanurate.
- Q in the above formulas (E-1) to (E-3) 1 ⁇ Q 4 Each may be the same or different and is an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
- aryl group examples include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group. These aryl groups may have 1 to 5, preferably 1 to 3 substituents, and examples of the substituent include (i) methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, and n-butyl.
- Ar 4 And Ar 5 May be the same or different when both are present (in the case of E-3), and represents an arylene group having 6 to 15 carbon atoms, preferably an arylene group having 6 to 10 carbon atoms. Specific examples include a phenylene group or a naphthylene group. This arylene group may have 1 to 4, preferably 1 to 2 substituents.
- substituents examples include (i) an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group and tert-butyl group, and (ii) benzyl An aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms such as a group, phenethyl group, phenylpropyl group, naphthylmethyl group and cumyl group, (iii) Q 5 -W 2 A group represented by the formula (W 2 Represents —O— or —S—, and Q represents 5 Represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms) and (iv) an aryl having 6 to 15 carbon atoms such as a phenyl group Groups.
- m represents an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 3, and particularly preferably 1.
- Z is Ar 4 And Ar 5 A single bond or group for bonding 4 -Z-Ar 5 -Is a residue usually derived from bisphenol.
- Z is a single bond, -O-, -CO-, -S-, -SO. 2 -Represents an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, preferably a single bond, -O-, or isopropylidene.
- the resin composition of the present invention may contain a fluorine-containing resin.
- the fluorine-containing resin is not particularly limited as long as it has fibril-forming ability.
- a fluorine-containing monomer such as tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, hexafluoropropylene or the like alone Or a copolymer is mentioned.
- polytetrafluoroethylene having fibril forming ability is preferred.
- Polytetrafluoroethylene having fibril-forming ability is a powder obtained by coagulating and drying latex obtained by emulsion polymerization of tetrafluoroethylene (so-called polytetrafluoroethylene fine powder, classified as type 3 in the ASTM standard) Thing).
- an aqueous dispersion produced by adding a surfactant to the latex and concentrating and stabilizing it may be mentioned.
- the molecular weight of polytetrafluoroethylene having fibril-forming ability is 1 million to 10 million, more preferably 2 million to 9 million, in the number average molecular weight determined from the standard specific gravity.
- the polytetrafluoroethylene having the ability to form fibrils preferably has a primary particle diameter in the range of 0.05 to 1.0 ⁇ m, more preferably 0.1 to 0.5 ⁇ m. When fine powder is used, the secondary particle diameter may be 1 to 1,000 ⁇ m, more preferably 10 to 500 ⁇ m.
- Polytetrafluoroethylene has a melting and dripping prevention performance during the combustion test of the test piece in the UL vertical combustion test.
- Examples of polytetrafluoroethylene having such fibril-forming ability include Teflon 6J and Teflon 30J manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd., Polyflon MPA FA-500, Polyflon F-201L and Polyflon D manufactured by Daikin Chemical Industries, Ltd. -1 and CD076 manufactured by Asahi IC Fluoropolymers Co., Ltd., and the like.
- Polytetrafluoroethylene is preferably used in a fine powder that has been subjected to various treatments to prevent secondary aggregation.
- Examples of such treatment include baking the surface of polytetrafluoroethylene.
- the surface of polytetrafluoroethylene having fibril-forming ability is coated with polytetrafluoroethylene having non-fibril-forming ability.
- polytetrafluoroethylene subjected to the latter treatment is more preferable. This is because, in the former case, the target fibril forming ability tends to be lowered.
- the polytetrafluoroethylene having a fibril-forming ability is preferably in the range of 70 to 95% by weight of the total amount.
- the non-fibril-forming polytetrafluoroethylene has a molecular weight of 10,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 800,000 in the number average molecular weight determined from the standard specific gravity.
- Polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as PTFE) can be used in the form of an aqueous dispersion in addition to the solid form as described above.
- Polytetrafluoroethylene can be used in the form of an aqueous emulsion or dispersion in addition to the usual solid form, but the solid component is particularly preferred because the dispersant component tends to adversely affect the heat and humidity resistance. it can.
- polytetrafluoroethylene having fibril-forming ability improves the dispersibility in the resin, and in order to obtain better appearance and mechanical properties, agglomeration of polytetrafluoroethylene emulsion and vinyl polymer emulsion A mixture can also be mentioned as a preferable form.
- the vinyl polymer a block copolymer composed of polypropylene, polyethylene, polystyrene, HIPS, AS resin, ABS resin, MBS resin, MABS resin, AAS resin, polymethyl (meth) acrylate, styrene and butadiene, and water thereof.
- Copolymer block copolymer consisting of styrene and isoprene, and its hydrogenated copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, ethylene-propylene random copolymer and block copolymer, ethylene-butene random copolymer
- Polymers and block copolymers copolymers of ethylene and ⁇ -olefin, copolymers of ethylene-unsaturated carboxylic acid esters such as ethylene-butyl acrylate, acrylic acid ester-butadiene copolymers such as butyl acrylate-butadiene , Rubber polymers such as polyalkyl (meth) acrylate, composite rubber containing polyorganosiloxane and polyalkyl (meth) acrylate, and vinyl monomers such as styrene, acrylonitrile and polyalkyl methacrylate on the composite rubber Examples include grafted copolymers.
- an aqueous emulsion of the above vinyl polymer having an average particle size of 0.01 to 1 ⁇ m, particularly 0.05 to 0.5 ⁇ m is used.
- Mix with an aqueous emulsion of polytetrafluoroethylene having .05-1.0 ⁇ m is used.
- Such an emulsion of polytetrafluoroethylene can be obtained by polymerizing polytetrafluoroethylene by emulsion polymerization using a fluorine-containing surfactant.
- other copolymer components such as hexafluoropropylene can be copolymerized at 10% by weight or less of the whole polytetrafluoroethylene.
- a suitable polytetrafluoroethylene emulsion usually has a solid content of 40 to 70% by weight, particularly 50 to 65% by weight, and a vinyl polymer emulsion has a content of 25 to Those having a solid content of 60% by weight, in particular 30 to 45% by weight, are used.
- the proportion of polytetrafluoroethylene in the aggregated mixture is preferably 1 to 80% by weight, particularly 1 to 60% by weight, out of a total of 100% by weight with the vinyl polymer used in the aggregated mixture.
- a preferred example is a production method in which the above emulsion is mixed, stirred and mixed, poured into hot water in which a metal salt such as calcium chloride or magnesium sulfate is dissolved, and separated and recovered by salting out and solidifying.
- a method of collecting the stirred mixed emulsion by a method such as spray drying or freeze drying can also be mentioned.
- Various forms of agglomerated mixture of an emulsion of polytetrafluoroethylene having a fibril-forming ability and an emulsion of vinyl polymer can be used.
- a vinyl polymer is surrounded by polytetrafluoroethylene particles.
- Examples include a surrounded form, a form in which polytetrafluoroethylene is surrounded around a vinyl polymer, and a form in which several particles are aggregated with respect to one particle. Furthermore, it is also possible to use a polymer obtained by graft-polymerizing the same or another type of vinyl polymer on the outer layer of the aggregated mixture.
- Preferred examples of the vinyl monomer include styrene, ⁇ -methylstyrene, methyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, dodecyl methacrylate, dodecyl acrylate, acrylonitrile, and 2-ethylhexyl acrylate. These can be used alone or copolymerized.
- the resin composition of the present invention may contain a crystallization accelerator. By containing the crystallization accelerator, a molded product having excellent mechanical properties, heat resistance, and moldability can be obtained.
- the moldability and crystallinity of the resin component (component A) are improved, and a molded product that is sufficiently crystallized even in normal injection molding and has excellent heat resistance and moist heat resistance is obtained. Can do. In addition, the manufacturing time for manufacturing the molded product can be greatly shortened, and the economic effect is great.
- the crystallization accelerator either an inorganic crystallization nucleating agent or an organic crystallization nucleating agent can be used.
- inorganic crystallization nucleating agents talc, kaolin, silica, synthetic mica, clay, zeolite, graphite, carbon black, zinc oxide, magnesium oxide, titanium oxide, calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, calcium sulfide, boron nitride , Montmorillonite, neodymium oxide, aluminum oxide, phenylphosphonate metal salt and the like.
- These inorganic crystallization nucleating agents are treated with various dispersing aids in order to enhance the dispersibility in the composition and its effect, and are highly dispersed in a primary particle size of about 0.01 to 0.5 ⁇ m. Are preferred.
- Organic crystallization nucleating agents include calcium benzoate, sodium benzoate, lithium benzoate, potassium benzoate, magnesium benzoate, barium benzoate, calcium oxalate, disodium terephthalate, dilithium terephthalate, dipotassium terephthalate, Sodium laurate, potassium laurate, sodium myristate, potassium myristate, calcium myristate, barium myristate, sodium octacolate, calcium octacolate, sodium stearate, potassium stearate, lithium stearate, calcium stearate, magnesium stearate , Barium stearate, sodium montanate, calcium montanate, sodium toluate, sodium salicylate, potassium salicylate, salicylate Organic carboxylic acid metal salts such as zinc oxalate, aluminum dibenzoate, ⁇ -sodium naphthoate, potassium ⁇ -naphthoate, sodium cyclohexanecarboxylate,
- stearic acid amide ethylene bislauric acid amide, palmitic acid amide, hydroxy stearic acid amide, erucic acid amide, trimesic acid tris (t-butylamide) and other organic carboxylic acid amides
- low density polyethylene high density polyethylene, polyiso Propylene, polybutene, poly-4-methylpentene, poly-3-methylbutene-1, polyvinylcycloalkane, polyvinyltrialkylsilane, high melting point polylactic acid, sodium salt of ethylene-acrylic acid copolymer, sodium of styrene-maleic anhydride copolymer
- salts sodium salt of ethylene-acrylic acid copolymer, sodium of styrene-maleic anhydride copolymer
- benzylidene sorbitol and derivatives thereof such as dibenzylidene sorbitol.
- the flame retardant resin composition of the present invention comprises a resin component (component A), an organophosphorus compound (component B), a filler (component C), an impact modifier (component D), and other components as necessary.
- a mixer such as a V-type blender, a super mixer, a super floater, or a Henschel mixer
- the premix can be supplied to a kneader and melt mixed.
- a kneader various melt mixers such as a kneader, a single screw or a twin screw extruder can be used.
- a method in which a resin composition is melted at a temperature of 200 to 300 ° C., preferably 210 to 280 ° C. using a twin screw extruder, a liquid component is injected by a side feeder, extruded, and pelletized by a pelletizer is preferable. used.
- the aspect ratio may be lowered by the melt mixing method by pre-blending, and the mechanical properties of the resulting resin composition may be lowered.
- a filler having a high aspect ratio component C
- the aspect ratio may be lowered by the melt mixing method by pre-blending, and the mechanical properties of the resulting resin composition may be lowered.
- the resin composition of the present invention achieves at least V-2 at the flame retardant level of UL-94 standard.
- This invention includes the molded article formed from the said resin composition. Since the resin composition of the present invention does not substantially contain halogen and has extremely high flame retardancy, it can be used in various types of home appliance parts, electrical / electronic parts, automobile parts, mechanical / mechanical parts, cosmetic containers, and the like. It is useful as a material for molding a molded article.
- breaker parts, switch parts, motor parts, ignition coil cases, power plugs, power outlets, coil bobbins, connectors, relay cases, fuse cases, flyback transformer parts, focus block parts, distributor caps, harness connectors, etc. Can be suitably used.
- thinning housings, casings or chassis such as electronic and electrical products (such as telephones, personal computers, printers, fax machines, copiers, televisions, VCRs, audio equipment and other home appliances / OA equipment, or parts thereof) Useful for housings, casings or chassis.
- it is also useful as a printer casing, fixing unit parts, and other machine / mechanical parts of home appliances and OA products such as fax machines that require particularly excellent heat resistance and flame retardancy.
- the molding method is not particularly limited, such as injection molding, blow molding, press molding, and the like, but is preferably manufactured by injection molding a pellet-shaped resin composition using an injection molding machine.
- Evaluation methods (1) Flame retardancy (UL-94 evaluation) Flame retardancy is evaluated using a test piece with a thickness of 1/16 inch (1.6 mm) according to the vertical flame test defined in UL-94 of the US UL standard as a flame retardant evaluation scale. It was. In the UL-94 vertical combustion test, five test pieces are performed as a set of tests, and each test piece repeats flame for 10 seconds twice. However, this does not apply to specimens that are burned down by the first flame. After the first flame, the combustion time after removing the flame is measured, and after the flame is extinguished, the second flame is fired.
- UL-94 evaluation Flame retardancy is evaluated using a test piece with a thickness of 1/16 inch (1.6 mm) according to the vertical flame test defined in UL-94 of the US UL standard as a flame retardant evaluation scale. It was. In the UL-94 vertical combustion test, five test pieces are performed as a set of tests, and each test piece repeats flame for 10 seconds twice. However, this does not apply to specimens that are
- the burning time after removing the flame is measured.
- a total of 10 burning times can be measured, all burning times are extinguished within 10 seconds, the total of 10 burning times is within 50 seconds, and the dripping material is cotton.
- V-0 is the one that does not ignite, extinguishes within 30 seconds of any combustion time, the sum of the 10 combustion times is within 250 seconds, and the drop does not cause cotton ignition. 1. All the combustion times are extinguished within 30 seconds, the total of the 10 combustion times is within 250 seconds, and the dripping material causes cotton ignition is V-2, and those below this evaluation standard It was set to notV.
- A-1-2 component stereo complex polylactic acid
- the stereocomplex polylactic acid produced from the poly L-lactic acid prepared in the following Production Example 1 and the poly D-lactic acid prepared in the following Production Example 2 was used.
- Production Example 1 Production of poly-L-lactic acid ( ⁇ -1 component) 100 parts by weight of L-lactide (manufactured by Musashino Chemical Laboratory, Inc., optical purity 100%) and 0.15 part by weight of stearyl alcohol are charged from a raw material charging port of a polymerization reaction vessel equipped with a cooling distillation pipe under a nitrogen stream. It is. Subsequently, the inside of the reaction vessel was purged with nitrogen five times, and L-lactide was melted at 190 ° C.
- the resulting poly L-lactic acid resin has a weight average molecular weight of 151,000, a glass transition point (Tg) of 55 ° C., a melting peak temperature (Tmh) of 177 ° C., a carboxyl group content of 15 eq / ton, and an enantiomer average chain length.
- the syndiotactic connecting part could not be measured and could not be calculated.
- Production Example 2 Production of poly-D-lactic acid ( ⁇ -1 component) Poly D-lactic acid (PDLA) was prepared in the same manner as in Production Example 1 except that D-lactide (manufactured by Musashino Chemical Laboratory, Inc., optical purity 100%) was used instead of L-lactide in Production Example 1. Obtained.
- the resulting poly-D-lactic acid resin has a weight average molecular weight of 152,000, a glass transition point (Tg) of 55 ° C., a melting peak temperature (Tmh) of 177 ° C., a carboxyl group content of 14 eq / ton, and an enantiomer average chain length.
- Tg glass transition point
- Tmh melting peak temperature
- carboxyl group content 14 eq / ton
- an enantiomer average chain length an enantiomer average chain length.
- the syndiotactic connecting part could not be measured and could not be calculated.
- Production Example 3 Production of stereocomplex polylactic acid (component A-1-2) 100 parts by weight of polylactic acid resin composed of 50 parts by weight of PLLA and PDLA obtained in Production Examples 1 and 2 and sodium 2,2′-methylenebis (4,6-di-tert-butylphenyl) phosphate (Adekastab) (NA-11: manufactured by ADEKA Co., Ltd.) 0.1 part by weight was mixed with a blender, dried at 110 ° C.
- component A-1-2 100 parts by weight of polylactic acid resin composed of 50 parts by weight of PLLA and PDLA obtained in Production Examples 1 and 2 and sodium 2,2′-methylenebis (4,6-di-tert-butylphenyl) phosphate (Adekastab) (NA-11: manufactured by ADEKA Co., Ltd.) 0.1 part by weight was mixed with a blender, dried at 110 ° C.
- the resulting stereocomplex polylactic acid has a weight average molecular weight of 130,000, a glass transition point (Tg) of 58 ° C., a complex phase polylactic acid crystal melting peak temperature (Tms) of 220 ° C., a carboxyl group content of 17 eq / ton, an enantiomeric average
- Tg glass transition point
- Tms complex phase polylactic acid crystal melting peak temperature
- the chain length was 28, and the ratio of the melting peak at 195 ° C. or higher was 100% among the melting peaks in the temperature rising process of differential scanning calorimetry (DSC) measurement.
- the amount of NA-11 added is part by weight per 100 parts by weight of PLLA and PDLA.
- A Polymer weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn): It was measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to standard polystyrene.
- the GPC measurement instrument used a differential refractometer Shimadzu RID-6A as a detector and Toso-TSKgel G3000HXL as a column. The measurement was performed by injecting 10 ⁇ l of a sample having a concentration of 1 mg / ml (chloroform containing 1% hexafluoroisopropanol) at a temperature of 40 ° C. and a flow rate of 1.0 ml / min using chloroform as an eluent.
- PPE polyphenylene ether resin
- Component B Organic phosphorus compound
- I 2,4,8,10-Tetraoxa-3,9-diphosphaspiro [5,5] undecane, 3,9-dibenzyl-3,9-dioxide synthesized in Preparation Example 1 below ⁇ a) organophosphorus compound ⁇ (hereinafter referred to as FR-1).
- the obtained crude product and 4 L of methanol were put into a reaction vessel equipped with a condenser and a stirrer and refluxed for about 2 hours. After cooling to room temperature, the crystals were separated by filtration and washed with 2 L of methanol, and the resulting filtrate was filtered at 120 ° C., 1.33 ⁇ 10 2 Drying at Pa for 19 hours gave 1924.4 g (4.41 mol) of white powder.
- the resulting solid is 31 PNMR, 1 It is 2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro [5,5] undecane, 3,9-di (2-phenylethyl) -3,9-dioxide by HNMR spectrum and elemental analysis. confirmed.
- B HPLC purity of organophosphorus compound The sample was dissolved in a 6: 4 (volume ratio) mixed solution of acetonitrile and water, and 5 ⁇ l thereof was injected into the column.
- the detector used was UV-260 nm.
- (C) of organophosphorus compounds 31 PNMR purity The nuclear magnetic resonance of the phosphorus atom was measured with a nuclear magnetic resonance measuring apparatus (JEOL, JNM-AL400) (DMSO-d 6 , 162 MHz, 3072 integration times), the integration area ratio of the phosphorus compound 31 It was set as PNMR purity.
- (3) Filler (component C) (I) A commercially available milled fiber (PFE-301 manufactured by Nittobo Co., Ltd.) was used (hereinafter referred to as MF). (Ii) A commercially available chopped strand (CS3PE-455 manufactured by Nittobo Co., Ltd.) was used (hereinafter referred to as CS).
- Impact resistance modifier (component D) A commercially available hydrogenated styrene-based thermoplastic elastomer (Septon 8006 manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was used. (5) Other organophosphorus compounds 1,3-Phenylenebis [di (2,6-dimethylphenyl) phosphate] (PX-200 manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.) was used (hereinafter referred to as PX-200). (6) Talc A commercially available talc (P-3 manufactured by Nippon Talc Co., Ltd.) was used. 3.
- the flame-retardant resin composition of the present invention and a molded product formed therefrom have the following advantages compared to conventional resin compositions using plant-derived materials.
- the resin composition of the present invention substantially contains no halogen-containing flame retardant and has high flame retardancy.
- the organophosphorus compound (component B) Since the organophosphorus compound (component B) has an excellent flame retardant effect on the resin using plant-derived materials, the resin composition of the present invention has an organophosphorus compound (component B) content. Even if relatively small, it has flame retardancy of V-2 level, particularly preferably V-0 level.
- the resin composition of the present invention hardly causes thermal degradation of a resin using a plant-derived raw material at the time of molding or use of a molded product due to the structure and characteristics of an organic phosphorus compound used as a flame retardant. In addition, it has excellent heat resistance. Therefore, the resin composition of the present invention is excellent in flame retardancy, heat resistance and impact resistance and has a good balance between these.
- the resin composition of the present invention is useful as a material for molding various molded products such as home appliance parts, electrical / electronic parts, automobile parts, machine / mechanical parts, cosmetic containers and the like.
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Abstract
Description
一方、これらの植物由来原料を用いた樹脂を工業材料、特に電気/電子関係用部品、OA関連用部品または自動車部品に利用する場合、安全上の問題から難燃性の付与が必要である。
これまでにも、植物由来原料を用いた樹脂、特にポリ乳酸樹脂の難燃化に関しては種々の試みがなされており、ある程度の難燃化は達成されている(特許文献1~6)。しかしながら、これらの難燃化処方は多量の難燃剤を用いたものであり、さらに難燃剤の特性から樹脂本来の物性や耐熱性を損なうものであった。
本発明の目的は、以下の発明により達成される。
1. (A)100重量部の、ポリ乳酸(A−1成分)を少なくとも50重量%含有する樹脂成分(A成分)、
(B)1~100重量部の下記式(1)で表される有機リン化合物(B成分)、
(C)1~200重量部の充填剤(C成分)、および
(D)1~100重量部の耐衝撃性改質剤(D成分)、
を含有する難燃性樹脂組成物。
(式中、X1、X2は同一もしくは異なり、下記式(2)で表される芳香族置換アルキル基である。)
(式中、ALは炭素数1~5の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基であり、Arは置換基を有しても良い、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基である。nは1~3の整数を示し、ArはAL中の任意の炭素原子に結合することができる。)
2. ポリ乳酸(A−1成分)が、L−乳酸単位を90モル%以上含有するポリL−乳酸(α−1成分)とD−乳酸単位を90モル%以上含有するポリD−乳酸(β−1成分)とを含有し、α−1成分とβ−1成分の重量比が10:90~90:10の範囲にあるステレオコンプレックスポリ乳酸である前項1記載の難燃性樹脂組成物。
3. A−1成分は、示差走査熱量計(DSC)測定の昇温過程における融解ピークのうち195℃以上の割合が80%以上である前項1記載の難燃性樹脂組成物。
4. 樹脂成分(A成分)として、A−1成分以外のポリエステル樹脂(PEst)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリアミド樹脂(PA)、ポリオレフィン樹脂(PO)、スチレン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)およびポリエーテルイミド樹脂(PEI)からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂(A−2成分)を含有する前項1記載の難燃性樹脂組成物。
5. 有機リン化合物(B成分)は、下記式(3)および下記式(4)で表される有機リン化合物よりなる群から選択される少なくとも1種の化合物である前項1記載の難燃性樹脂組成物。
(式中、R2、R5は同一または異なっていてもよく、置換基を有しても良い、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基である。R1、R3、R4、R6は同一または異なっていてもよく、水素原子、炭素数1~4の分岐状若しくは直鎖状のアルキル基、置換基を有しても良い、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基から選択される置換基である。)
(式中、Ar1およびAr2は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。R11、R12、R13およびR14は、同一又は異なっていても良く、水素原子、炭素数1~3の脂肪族炭化水素基またはフェニル基、ナフチル基もしくはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。AL1およびAL2は、同一又は異なっていても良く、炭素数1~4の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基である。Ar3およびAr4は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。pおよびqは0~3の整数を示し、Ar3およびAr4はそれぞれAL1およびAL2の任意の炭素原子に結合することができる。)
6. 有機リン化合物(B成分)が、下記式(5)で表される前項1記載の難燃性樹脂組成物。
(式中、R21、R22は同一もしくは異なり、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。)
7. 有機リン化合物(B成分)が、下記式(1−a)で示される化合物である前項1記載の難燃性樹脂組成物。
8. 有機リン化合物(B成分)が、下記式(6)で表される前項1記載の難燃性樹脂組成物。
(式中、R31およびR34は、同一又は異なっていても良く、水素原子または炭素数1~3の脂肪族炭化水素基である。R33およびR36は、同一または異なっていても良く、炭素数1~4の脂肪族炭化水素基である。R32およびR35は、同一または異なっていてもよく、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。)
9. 有機リン化合物(B成分)が、下記式(1−b)で示される化合物である前項1記載の難燃性樹脂組成物。
10. 有機リン化合物(B成分)が、下記式(7)で表される前項1記載の難燃性樹脂組成物。
(式中、Ar1およびAr2は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。R11、R12、R13およびR14は、同一又は異なっていても良く、水素原子、炭素数1~3の脂肪族炭化水素基またはフェニル基、ナフチル基もしくはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。AL1およびAL2は、同一又は異なっていても良く、炭素数1~4の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基である。Ar3およびAr4は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。pおよびqは0~3の整数を示し、Ar3およびAr4はそれぞれAL1およびAL2の任意の炭素原子に結合することができる。)
11. 有機リン化合物(B成分)が、下記式(1−c)で示される化合物である前項1記載の難燃性樹脂組成物。
12. 有機リン化合物(B成分)が、下記式(8)で表される前項1記載の難燃性樹脂組成物。
(式中、R41およびR44は、同一又は異なっていても良く、水素原子、炭素数1~4の脂肪族炭化水素基またはフェニル基、ナフチル基もしくはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。R42、R43、R45およびR46は、同一または異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。)
13. 有機リン化合物(B成分)が、下記式(1−d)で示される化合物である前項1記載の難燃性樹脂組成物。
14. 耐衝撃性改質剤(D成分)の少なくとも50重量%が水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーである前項1記載の難燃性樹脂組成物。
15. 耐衝撃性改質剤(D成分)の少なくとも50重量%が、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン三元共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン三元共重合体(SEPS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン三元共重合体(SEEPS)から選択される少なくとも1種の水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーである前項1記載の難燃性樹脂組成物。
16. 有機リン化合物(B成分)の酸価が0.7mgKOH/g以下である前項1記載の難燃性樹脂組成物。
17. 樹脂成分(A成分)100重量部に対して、結晶化促進剤0.01~30重量部を含む前項1記載の難燃性樹脂組成物。
18. UL−94規格の難燃レベルにおいて、少なくともV−2を達成する前項1記載の難燃性樹脂組成物。
19. 前項1記載の難燃性樹脂組成物より形成された成形品。
本発明によれば、樹脂本来の特性を損なうことなく、高い難燃性を達成する植物由来原料を用いた難燃性樹脂組成物が得られる。
本発明における樹脂成分(A成分)中、少なくとも50重量%は、ポリ乳酸(A−1成分)を含有する。ポリ乳酸(A−1成分)には、ポリL−乳酸、ポリD−乳酸、ポリDL−乳酸またはそれらの混合物などのポリ乳酸(A−1−1成分)や、A−1−1成分に比べ高い融点を有するステレオコンプレックスポリ乳酸(A−1−2成分)がある。
(ポリ乳酸:A−1−1成分)
ポリ乳酸(A−1−1成分)として、L−乳酸、D−乳酸、DL−乳酸、L−乳酸の環状2量体であるL−ラクタイド、D−乳酸の環状2量体であるD−ラクタイド、L−乳酸とD−乳酸からの環状2量体であるメソ−ラクタイドまたはこれらの混合物からの重合体を挙げることができる。
本発明に使用するポリ乳酸(A−1−1成分)の製造方法としては、特に限定されるものではないが、一般に公知の溶融重合法、或いは、更に固相重合法を併用して製造される。具体例としては、米国特許第1,995,970号、米国特許第2,362,511号、米国特許第2,683,136号に開示されており、通常ラクタイドと呼ばれる乳酸の環状二量体から開環重合により合成される。米国特許第2,758,987号では、乳酸の環状2量体(ラクタイド)を溶融重合する開環重合法が開示されている。
ポリ乳酸(A−1−1成分)は、乳酸類を主原料とする共重合体であっても良い。乳酸共重合体として、乳酸—ヒドロキシカルボン酸共重合体、乳酸—脂肪族多価アルコール—脂肪族多塩基酸共重合体などを挙げることができる。
乳酸共重合体に用いられるヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸、4−ヒドロキシ青草酸、6−ヒドロキシカプロン酸等が挙げられる。これらは単独或いは2種以上の混合物として使用することができる。さらにヒドロキシカルボン酸の環状エステル中間体、例えばグリコール酸の二量体であるグリコライドや6−ヒドロキシカプロン酸の環状エステルであるε−カプロラクトンを使用することもできる。
脂肪族多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂肪族ジオールが挙げられる。これらは単独或いは2種以上の混合物として使用することができる。
脂肪族多塩基酸としては、コハク酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸等の脂肪族二塩基酸が挙げられる。これらは単独或いは2種以上の混合物として使用することができる。
乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体は、通常、ラクタイドとヒドロキシカルボン酸の環状エステル中間体から開環重合により合成される。その製造法に関しては米国特許第3,635,956号、米国特許第3,797,499号に開示されている。米国特許第5,310,865号には、乳酸とヒドロキシカルボン酸の混合物を原料として、直接脱水重縮合を行う方法が開示されている。また、米国特許第4,057,537号には、乳酸と脂肪族ヒドロキシカルボン酸の環状2量体、例えばラクタイドやグリコライドとε−カプロラクトンを触媒の存在下、溶融重合する開環重合法が開示されている。開環重合によらず直接脱水重縮合により乳酸共重合体を製造する場合には、乳酸類と必要に応じて他のヒドロキシカルボン酸を好ましくは有機溶媒、特にフェニルエーテル系溶媒の存在下で共沸脱水縮合し、特に好ましくは共沸により留出した溶媒から水を除き実質的に無水の状態にした溶媒を反応系に戻す方法によって重合することにより、本発明に適した重合度の乳酸共重合体が得られる。
また、米国特許第5,428,126号には、乳酸、脂肪族二価アルコールと脂肪族二塩基酸の混合物を直接脱水縮合する方法が開示されている。また、欧州特許公報第0712880A2号には、ポリ乳酸と脂肪族二価アルコールと脂肪族二塩基酸とのポリマーを有機溶媒存在下で縮合する方法が開示されている。
ポリ乳酸や乳酸共重合体の製造に際し、適当な分子量調節剤、分岐剤、その他の改質剤などの添加は差し支えない。
本発明においては乳酸類のみの重合体であるポリ乳酸が好適に用いられ、とりわけL−乳酸を主原料とするポリL−乳酸樹脂が好ましい。また通常、L−乳酸は光学異性体であるD−乳酸を含有しており、その含有量は15重量%以下が好ましく、さらに好ましくは10重量%以下、特に好ましくは5重量%以下である。光学異性体を多く含む場合はポリ乳酸の結晶性が低減され、結果として得られるポリ乳酸はより柔軟になる。柔軟性を得たい成形体に対しては好適に利用されるが、耐熱性を要求される組成物に対しては好ましくない。
(ステレオコンプレックスポリ乳酸:A−1−2成分)
ステレオコンプレックスポリ乳酸(A−1−2成分)は、特開昭63−241024号公報およびMacromolecules,24,5651(1991)に記載のとおり、L−乳酸単位からなるポリL−乳酸(α−1成分)とD−乳酸単位からなるポリD−乳酸(β−1成分)を溶液あるいは溶融状態で混合することにより製造される。
α−1成分であるポリL−乳酸は、好ましくは90~100モル%のL−乳酸単位、および0~10モル%のL−乳酸以外の共重合単位からなる。β−1成分であるポリD−乳酸は、好ましくは90~100モル%のD−乳酸単位、および0~10モル%のD−乳酸以外の共重合単位からなる。
すなわち、α−1成分もしくはβ−1成分の光学純度は90~100モル%であることが好ましく、光学純度が90モル%より低い場合は、結晶性や融点が低下し、ステレオコンプレックスの形成が困難となる。よって、α−1成分もしくはβ−1成分の融点は、好ましくは160℃以上、より好ましくは170℃以上、さらに好ましくは175℃以上である。
かかる観点から、ポリマー原料である乳酸、ラクチドの光学純度は、好ましくは96~100モル%、より好ましくは97.5~100モル%、さらに好ましくは98.5~100モル%、最も好ましくは99~100モル%の範囲である。
共重合単位としては、α−1成分であればD−乳酸単位、β−1成分であればL−乳酸単位であり、乳酸以外の単位も挙げられる。
乳酸単位以外の共重合単位は、0~10モル%、好ましくは0~5モル%、より好ましくは0~2モル%、さらに好ましくは0~1モル%の範囲である。共重合単位は、2個以上のエステル結合形成可能な官能基を持つジカルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン等由来の単位およびこれら種々の構成成分からなる各種ポリエステル、各種ポリエーテル、各種ポリカーボネート等由来の単位が例示される。
ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。多価アルコールとしてはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、グリセリン、ソルビタン、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の脂肪族多価アルコール類あるいはビスフェノールにエチレンオキシドが付加させたもの等の芳香族多価アルコール等が挙げられる。ヒドロキシカルボン酸として、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸等が挙げられる。ラクトンとしては、グリコリド、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−またはγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクトン等が挙げられる。
α−1成分およびβ−1成分の重量平均分子量は、本発明の樹脂組成物の機械物性および成形性を両立させるため、好ましくは8万~30万、より好ましくは10万~25万、さらに好ましくは12~23万の範囲である。
ポリ乳酸の重量平均分子量および数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定し標準ポリスチレンに換算した値である。
α−1成分およびβ−1成分は、従来公知の方法で製造することができる。例えば、L−またはD−ラクチドの溶融開環重合法、低分子量のポリ乳酸の固相重合法、さらに、乳酸を脱水縮合させる直接重合法等を例示することができる。
重合反応は、従来公知の反応装置で実施可能であり、例えばヘリカルリボン翼等高粘度用攪拌翼を備えた縦型反応器あるいは横型反応器を単独、または並列にて使用することができる。また、回分式あるいは連続式あるいは半回分式のいずれでも良いし、これらを組み合わせてもよい。
固相重合法では、プレポリマーは予め結晶化させることが、ペレットの融着防止、生産効率の面から好ましい。固定された縦型若しくは横型反応容器、またはタンブラーやキルンの様に容器自身が回転する反応容器(ロータリーキルン等)中、プレポリマーのガラス転移温度以上融点未満の温度範囲で、一定温度あるいは重合の進行に伴い次第に昇温させ重合を行う。生成する水を効率的に除去する目的で反応容器類の内部を減圧することや、加熱された不活性ガス気流を流通する方法も好適に併用される。
本発明の樹脂組成物は、ポリ乳酸を製造する際に用いる金属触媒を含有する。金属触媒は、アルカリ土類金属、希土類金属、第三周期の遷移金属、アルミニウム、ゲルマニウム、スズ、およびアンチモンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属元素を含む化合物である。アルカリ土類金属として、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等が挙げられる。希土類元素として、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム等が挙げられる。第三周期の遷移金属として、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛が挙げられる。金属触媒は、例えばこれらの金属のカルボン酸塩、アルコキシド、アリールオキシド、或いはβ−ジケトンのエノラート等として組成物に添加される。重合活性や色相を考慮した場合、オクチル酸スズ、チタンテトライソプロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシドが特に好ましい。
金属触媒の含有量は、100重量部のポリ乳酸(A−1成分)に対して、好ましくは0.001~1重量部、より好ましくは、0.005~0.1重量部である。金属触媒の含有量が少なすぎると重合速度が著しく低化する。逆に多すぎると反応熱による着色、或いは解重合やエステル交換反応が加速されるため、得られる組成物の色相と熱安定性が悪化する。
重合開始剤としてアルコールを用いてもよい。かかるアルコールとしては、ポリ乳酸の重合を阻害せず不揮発性であることが好ましく、例えばデカノール、ドデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール等を好適に用いることができる。
ステレオコンプレックス結晶は、α−1成分とβ−1成分を混合することにより形成される。この場合、α−1成分とβ−1成分との重量比は、好ましくは90:10~10:90、より好ましくは75:25~25:75、さらに好ましくは60:40~40:60である。
即ち、L−乳酸単位を90モル%以上含有するポリL−乳酸(α−1成分)とD−乳酸単位を90モル%以上含有するポリD−乳酸(β−1成分)とを含有しα−1成分とβ−1成分の重量比が10:90~90:10の範囲にあるステレオコンプレックスポリ乳酸(A−1−2成分)であることが好ましい。
高度にステレオコンプレックス化されたA−1−2成分は、示差走査熱量計(DSC)測定の昇温過程における融解ピークのうち195℃以上の割合が80%以上となる。A−1−2成分の融解ピークのうち195℃以上の割合は、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、最も好ましいのは100%である。195℃以上の融解ピークの割合が80%より低いとポリL−乳酸(α−1成分)やポリD−乳酸(β−1成分)に由来するホモ結晶の特徴が表れてしまい、耐熱性が不十分となる。
A−1−2成分の融解ピークは、好ましくは200℃以上、より好ましくは205℃以上、さらに好ましくは210℃以上である。
かかる高度にステレオコンプレックス化されたA−1−2成分は、ポリL−乳酸(α−1成分)とポリD−乳酸(β−1成分)とが、かかる量比で存在することにより、13C−NMRで求めたエナンチオマー平均連鎖長を好適に10から40の範囲とすることができ、ホモ相ポリ乳酸の結晶融解ピークが存在しないで、ステレオコンプレックス相ポリ乳酸の結晶融解ピークのみが観測されるようになる。
ここにおいて13C−NMRで求めたエナンチオマー平均連鎖長(Li)は、ポリ乳酸のCH炭素の4連子構造のピークをMakromol.Chem.,191,2287(1990)にしたがい帰属、その面積比(Iiii,Iisi,Isii,Iiis,Isis,Issi,Iiss,Iss)により式(IV)で定義される値である。iはアイソタクチック(LL、DD)、sはシンジオタクチック(LD、DL)連結を表す。
Li=(3Iiii+2Iisi+2Isii+2Iiis+Isis+Issi+Iiss)/(Iisi+Iiis+Isii+2Isis+2Issi+2Iiss+3Isss)+1
(IV)
本発明においては、エナンチオマー平均連鎖長(Li)が、10から40の範囲にあることが好ましく、かかる条件を満たすことにより、樹脂組成物の耐熱性、とりわけ好適な離型性を達成することができる。
エナンチオマー平均連鎖長が10に満たないと、DSC測定において、ステレオコンプレックス相ポリ乳酸が高度に形成されていても、樹脂組成物の耐熱性に劣ることがある。また40を超えていると、ステレオコンプレックスポリ乳酸の形成性に劣りさらに耐熱性が劣ることがあるためである。かかる観点に加え、さらに組成物の離型性の観点よりエナンチオマー平均連鎖長は好ましくは15から40、より好ましくは18から39の範囲が好適に選択される。
(他の樹脂:A−2成分)
樹脂成分(A成分)中、ポリ乳酸(A−1成分)以外の樹脂成分(A−2成分)の好適例としては、A−1成分以外のポリエステル樹脂(PEst)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリアミド樹脂(PA)、ポリオレフィン樹脂(PO)、スチレン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)およびポリエーテルイミド樹脂(PEI)からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂成分が挙げられる。これらA−2成分のうち、好ましいのはポリエステル樹脂(PEst)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリアミド樹脂(PA)、ポリオレフィン樹脂(PO)およびスチレン系樹脂である。
次にこのA−2成分としての熱可塑性樹脂について具体的に説明する。
(A−2成分:ポリエステル樹脂)
ポリエステル樹脂(PEst)としては、芳香族ポリエステル樹脂、あるいは脂肪族ポリエステル樹脂から選択される1種、または2種以上の混合物が挙げられる。
芳香族ポリエステル樹脂は、芳香族ジカルボン酸を主たるジカルボン酸成分とし、炭素数2~10の脂肪族ジオールを主たるグリコール成分とするポリエステルである。好ましくはジカルボン酸成分の80モル%以上、より好ましくは90モル%以上が芳香族ジカルボン酸成分からなる。一方、グリコール成分は好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上が炭素数2~10の脂肪族ジオール成分からなる。
芳香族ジカルボン酸成分としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、メチルテレフタル酸、メチルイソフタル酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸等を好ましい例として挙げることができる。これらは1種または2種以上を用いることができる。芳香族ジカルボン酸以外の従たるジカルボン酸としては例えばアジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂肪族ジカルボン酸または脂環族ジカルボン酸などを挙げることができる。
炭素数2~10の脂肪族ジオールとしては、例えばエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオールおよび1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオールを挙げることができる。炭素数2~10の脂肪族ジオール以外のグリコールとしては例えばp,p’−ジヒドロキシエトキシビスフェノールA、ポリオキシエチレングリコール等を挙げることができる。
芳香族ポリエステル樹脂の好ましい例としては、主たるジカルボン酸成分がテレフタル酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸であり、主たるジオール成分がエチレングリコール、トリメチレングリコール、およびテトラメチレングリコールから選ばれる少なくとも1種のジオールであるエステル単位を有するポリエステルである。
具体的な芳香族ポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート樹脂、ポリブチレンナフタレンジカルボキシレート樹脂、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂およびポリトリメチレンナフタレンジカルボキシレート樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。
特に好ましくは、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂およびポリエチレンナフタレンジカルボキシレート樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である。とりわけポリブチレンテレフタレート樹脂が特に好ましい。
また、本発明の芳香族ポリエステル樹脂として、上記繰り返し単位をハードセグメントの主たる繰り返し単位とするポリエステルエラストマーを用いることもできる。
テトラメチレンテレフタレートまたはテトラメチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートをハードセグメントの主たる繰り返し単位とするポリエステルエラストマーが例示される。そのソフトセグメントとしては、例えばジカルボン酸がテレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸およびアジピン酸より選ばれる少なくとも1種であり、ジオール成分が炭素数5~10の長鎖ジオールおよびH(OCH2CH2)iOH(i=2~5)よりなる群から選ばれる少なくとも1種であるポリエステルが例示される。ソフトセグメントは、融点が100℃以下または非晶性であるポリエステルまたはポリカプロラクトンからなるものを用いることができる。
なお、主たる成分とは、全ジカルボン酸成分または全グリコール成分の80モル%以上、好ましくは90モル%以上の成分であり、主たる繰り返し単位とは、全繰り返し単位の80モル%以上、好ましくは90モル%以上の繰り返し単位である。
本発明における芳香族ポリエステル樹脂の分子量は、通常、成形品として使用しうる固有粘度を有していればよく、35℃、オルトクロロフェノール中で測定した固有粘度が好ましくは0.5~1.6dl/g、さらに好ましくは0.6~1.5dl/gである。
また芳香族ポリエステル樹脂は、末端カルボキシル基(−COOH)量が1~60当量/T(ポリマー1トン)であるのが有利である。この末端カルボキシル基量は、例えばm−クレゾール溶液をアルカリ溶液で電位差滴定法により求めることができる。
(A−2成分:ポリフェニレンエーテル樹脂)
ポリフェニレンエーテル樹脂としては、PPE樹脂として知られたものが使用できる。かかるPPE樹脂の具体例としては、(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテル、(2,6−ジエチル−1,4−フェニレン)エーテル、(2,6−ジプロピル−1,4−フェニレン)エーテル、(2−メチル−6−エチル−1,4−フェニレン)エーテル、(2−メチル−6−プロピル−1,4−フェニレン)エーテル、(2,3,6−トリメチル−1,4−フェニレン)エーテル等の単独重合体および/あるいは共重合体が挙げられる。特に好ましくはポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテルが挙げられる。また、これらのPPEにスチレン化合物がグラフト重合した共重合体であっても良い。かかるPPEの製造法は特に限定されるものではない。例えば、米国特許第3,306,874号記載の方法による第一銅塩とアミン類の錯体を触媒として用い、2,6−キシレノールを酸化重合することにより容易に製造できる。
PPE樹脂の分子量の尺度である還元粘度ηsp/C(0.5g/dl、トルエン溶液、30℃測定)は、好ましくは0.2~0.7dl/gであり、より好ましくは0.3~0.6dl/gである。還元粘度がこの範囲のPPE樹脂は成形加工性、機械物性のバランスがよく、PPE製造時の触媒量等を調整することにより、容易に還元粘度を調整することが可能である。
(A−2成分:ポリカーボネート樹脂(PC))
ポリカーボネート樹脂(PC)とは、塩化メチレン等の溶媒を用いて種々のジヒドロキシアリール化合物とホスゲンとの界面重合反応によって得られるもの、またはジヒドロキシアリール化合物とジフェニルカーボネートとのエステル交換反応により得られるものが挙げられる。代表的なものとしては、2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンとホスゲンの反応で得られるポリカーボネートである。
ポリカーボネート樹脂の原料となるジヒドロキシアリール化合物としては、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、2,2’−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−ヒドロキシ−3−t−ブチルフェニル)プロパン、2,2’−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)プロパン、1,1’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、4,4’−ジヒドロキシフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトンなどがある。これらのジヒドロキシアリール化合物は単独でまたは2種以上組み合わせて使用できる。
好ましいジヒドロキシアリール化合物には、耐熱性の高い芳香族ポリカーボネートを形成するビスフェノール類、2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどのビス(ヒドロキシフェニル)アルカン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンなどのビス(ヒドロキシフェニル)シクロアルカン、ジヒドロキシジフェニルスルフィド、ジヒドロキシジフェニルスルホン、ジヒドロキシジフェニルケトンなどである。特に好ましいジヒドロキシアリール化合物には、ビスフェノールA型芳香族ポリカーボネートを形成する2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンである。
なお、耐熱性、機械的強度などを損なわない範囲であれば、ビスフェノールA型芳香族ポリカーボネートを製造する際、ビスフェノールAの一部を、他のジヒドロキシアリール化合物で置換してもよい。
ポリカーボネート樹脂の分子量は特に制限する必要はないが、あまりに低いと強度が十分でなく、あまりに高いと溶融粘度が高くなり成形し難くなる。粘度平均分子量で表して、好ましくは10,000~50,000、より好ましくは、15,000~30,000である。ここでいう粘度平均分子量(M)は塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを20℃で溶解した溶液から求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求めたものである。
ηsp/C=[η]+0.45×[η]2C
[η]=1.23×10−4M0.83
(但し[η]は極限粘度、Cはポリマー濃度で0.7)
ポリカーボネート樹脂を製造する基本的な手段を簡単に説明する。カーボネート前駆物質としてホスゲンを用いる界面重合法(溶液重合法)では、通常、酸結合剤および有機溶媒の存在下に反応を行う。酸結合剤としては例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、またはピリジン等のアミン化合物が用いられる。有機溶媒としては例えば塩化メチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素が用いられる。また反応促進のために例えば第三級アミンや第四級アンモニウム塩等の触媒を用いることができ、分子量調節剤として例えばフェノールやp−tert−ブチルフェノールのようなアルキル置換フェノール等の末端停止剤を用いることが望ましい。反応温度は通常0~40℃、反応時間は数分~5時間、反応中のpHは10以上に保つのが好ましい。得られた分子鎖末端の全てが末端停止剤に由来の構造を有する必要はない。
カーボネート前駆物質として炭酸ジエステルを用いるエステル交換反応(溶融重合法)では、不活性ガスの存在下に所定割合の二価フェノールを炭酸ジエステルと加熱しながら攪拌し、生成するアルコールまたはフェノール類を留出させる方法により行う。反応温度は生成するアルコールまたはフェノール類の沸点等により異なるが、通常120~350℃の範囲である。反応はその初期から減圧にして生成するアルコールまたはフェノール類を留出させながら反応を完結させる。かかる反応の初期段階で二価フェノール等と同時にまたは反応の途中段階で末端停止剤を添加させる。また反応を促進するために現在公知のエステル交換反応に用いられる触媒を用いることができる。このエステル交換反応に用いられる炭酸ジエステルとしては、例えばジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート等が挙げられる。これらのうち特にジフェニルカーボネートが好ましい。
(A−2成分:ポリアミド樹脂(PA))
ポリアミド樹脂(PA)としては、例えば、環状ラクタムの開環重合物、アミノカルボン酸の重合物、二塩基酸とジアミンとの重縮合物などが挙げられる。具体的にはナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12などの脂肪族ポリアミドなどが挙げられる。またポリ(メタキシレンアジパミド)、ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリ(ノナメチレンテレフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)、ポリ(テトラメチレンイソフタルアミド)などの脂肪族−芳香族ポリアミドが挙げられる。これらの共重合体や混合物を挙げることができる。本発明に使用できるポリアミドとしては特に限定されるものではない。
このようなポリアミド樹脂の分子量としては特に限定されるものではないが、98%硫酸中、濃度1%、25℃で測定する相対粘度が1.7~4.5を使用することができ、好ましくは、2.0~4.0、特に好ましくは2.0~3.5である。
(A−2成分:ポリオレフィン樹脂)
ポリオレフィン樹脂とは、エチレン、プロピレン、ブテン等のオレフィン類の単重合体もしくは共重合体、あるいはこれらのオレフィン類と共重合可能な単量体成分との共重合体である。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体等が挙げられる。これらポリオレフィン樹脂の分子量に関しては特に限定されるものではないが、高分子量のものほど難燃性が良好となる。
(A−2成分:スチレン系樹脂)
スチレン系樹脂とは、スチレン、α−メチルスチレンまたはビニルトルエン等の芳香族ビニル単量体の単独重合体または共重合体、これらの単量体とアクリロニトリル、メチルメタクリレート等のビニル単量体との共重合体、ポリブタジエン等のジエン系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、アクリル系ゴムなどにスチレンおよび/またはスチレン誘導体、またはスチレンおよび/またはスチレン誘導体と他のビニルモノマーをグラフト重合させたものである。
スチレン系樹脂として、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS樹脂)、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体(MBS樹脂)、メチルメタクリレート・アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(MABS樹脂)、アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン共重合体(AAS樹脂)、アクリロニトリル・エチレンプロピレン系ゴム・スチレン共重合体(AES樹脂)等の樹脂、またはこれらの混合物が挙げられる。
耐衝撃性の観点からは、ゴム変性スチレン系樹脂が好ましく、ゴム変性スチレン系樹脂はビニル芳香族系重合体よりなるマトリックス中にゴム状重合体が粒子状に分散してなる重合体をいい、ゴム状重合体の存在下に芳香族ビニル単量体、必要に応じてビニル単量体を加えて単量体混合物を公知の塊状重合、塊状懸濁重合、溶液重合または乳化重合することにより得られる。
ゴム状重合体の例としては、ポリブタジエン、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(アクリロニトリル−ブタジエン)等のジエン系ゴムおよび上記ジエンゴムを水素添加した飽和ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系ゴム、およびエチレン−プロピレン−ジエンモノマー三元共重合体(EPDM)等を挙げることができ、特にジエン系ゴムが好ましい。
上記のゴム状重合体の存在下に重合させるグラフト共重合可能な単量体混合物中の必須成分の芳香族ビニル単量体は、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、パラメチルスチレン等であり、スチレンが最も好ましい。
必要に応じて添加することが可能な、ビニル単量体としては、アクリロニトリル、メチルメタクリレート等が挙げられる。
ゴム変性スチレン樹脂におけるゴム状重合体は、1~80重量%、好ましくは2~70重量%である。グラフト重合可能な単量体混合物は、99~20重量%、好ましくは98~30重量%である。
スチレン系樹脂、特に耐衝撃性ポリスチレンは、そのJIS−K−7210−1999に従って、200℃、5kg荷重の条件で測定したMVR値が1~100cm3/10minの範囲が好ましく、2~80cm3/10minの範囲がより好ましく、3~60cm3/10minの範囲がさらに好ましく、5~50cm3/10minの範囲が特に好ましい。
また、スチレン系樹脂、特にAS樹脂やABS樹脂は、そのJIS−K−7210−1999に従って、220℃、10kg荷重の条件で測定したMVR値が1~100cm3/10minの範囲が好ましく、2~80cm3/10minの範囲がより好ましく、3~60cm3/10minの範囲がさらに好ましく、5~50cm3/10minの範囲が特に好ましい。スチレン系樹脂のMVR値が1cm3/10min未満では樹脂組成物の押出時や成形時等の加工性が低下することとなり、100cm3/10minを超えると樹脂組成物の耐熱性や機械物性が低下することとなる。
スチレン系樹脂は、その分子量の尺度である還元粘度ηsp/Cが好ましくは0.2~1.5dl/gであり、より好ましくは0.3~1.4dl/gである。ここで、還元粘度ηsp/Cとは、溶液濃度0.5g/100mlのトルエン溶液を30℃で測定して求めた値である。
スチレン系樹脂の還元粘度ηsp/Cが0.2dl/gより低い場合は、得られる樹脂組成物の耐熱性や機械物性が低下する。また、1.5dl/gよりも高い場合は、樹脂組成物の押出時や成形時等の加工性が低下することとなる。
スチレン系樹脂のMVR値や還元粘度ηsp/Cに関する上記条件を満たすための手段としては、重合開始剤量、重合温度、連鎖移動剤量の調整等を挙げることができる。
(A−2成分:ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS))
ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)は下記式で表される繰返し単位を有する。
式中、nは1以上の整数であり、50~500の整数が好ましく100~400の整数がより好ましく、直鎖状、架橋状いずれであってもよい。
ポリフェニレンサルファイド樹脂の製造方法の例としてはジクロロベンゼンと二硫化ナトリウムとを反応させる方法が挙げられる。架橋状のものは低重合度のポリマーを重合ののち、空気の存在下で加熱し、部分架橋を行い高分子量化する方法で製造することができ、直鎖状のものは重合時に高分子量化する方法で製造することができる。
A−2成分としてのポリエーテルイミド樹脂(PEI)は、下記式で表される繰返し単位を有する。
式中のAr1は芳香族ジヒドロキシ化合物残基を示し、Ar2は芳香族ジアミン残基を示す。芳香族ジヒドロキシ化合物としては、前述したポリカーボネート樹脂の説明で示した芳香族ジヒドロキシ化合物が挙げられる。特にビスフェノールAが好ましい。芳香族ジアミンとしてはm−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニル、3,4’−ジアミノジフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンおよびジアミノジフェニルスルフィド等が挙げられる。
前記式中のnは5~1,000の整数を示し、10~500の整数が好ましい。
また、ポリエーテルイミド樹脂の製造方法の例は、米国特許第3,847,867号、米国特許第3,847,869号、米国特許第3,850,885号、米国特許第3,852,242号および米国特許第3,855,178号などに記載されている。
前述した種々のA−2成分のうち、A−1成分以外のポリエステル樹脂(PEst)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリアミド樹脂(PA)、ポリオレフィン樹脂(PO)およびスチレン系樹脂が好ましい。
(有機リン化合物:B成分)
本発明において、B成分として使用する有機リン化合物は、下記式(1)で表される。
(式中、X1、X2は同一もしくは異なり、下記式(2)で表される芳香族置換アルキル基である。)
式中、ALは炭素数1~5の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基として、アルキレン基、アルカントリイル基、アルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基などが挙げられる。
Arは置換基を有しても良い、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基である。置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基などの炭素数1~5の分岐状または直鎖状のアルキル基、またはフッ素原子、塩素原子などのハロゲン原子が挙げられる。
nは1~3の整数を示し、ArはAL中の任意の炭素原子に結合することができる。
有機リン化合物は、好ましくは下記式(3)および下記式(4)で表される有機リン化合物よりなる群から選択される少なくとも1種の化合物である。
式中、R2、R5は同一または異なっていてもよく、置換基を有しても良い、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基である。置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基などの炭素数1~5の分岐状または直鎖状のアルキル基、またはフッ素原子、塩素原子などのハロゲン原子が挙げられる。
R1、R3、R4、R6は同一または異なっていてもよく、水素原子、炭素数1~4の分岐状または直鎖状のアルキル基、置換基を有しても良いフェニル基、ナフチル基またはアントリル基から選択される芳香族基である。アルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基などが挙げられる。芳香族基の置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基などの炭素数1~5の分岐状または直鎖状のアルキル基、またはフッ素原子、塩素原子などのハロゲン原子が挙げられる。
式中、Ar1およびAr2は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。芳香環の置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基などの炭素数1~5の分岐状または直鎖状のアルキル基、またはフッ素原子、塩素原子などのハロゲン原子が挙げられる。
R11、R12、R13およびR14は、同一又は異なっていても良く、水素原子、炭素数1~3の脂肪族炭化水素基またはフェニル基、ナフチル基もしくはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。脂肪族炭化水素基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基などが挙げられる。芳香環の置換基としてメチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基などの炭素数1~5の分岐状または直鎖状のアルキル基、またフッ素原子、塩素原子などのハロゲン原子が挙げられる。
AL1およびAL2は、同一又は異なっていても良く、炭素数1~4の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基としてアルキレン基、アルカントリイル基、アルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、t−ブチレン基、ペンチレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基などが挙げられる。
Ar3およびAr4は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。芳香環の置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基などの炭素数1~5の分岐状または直鎖状のアルキル基、またフッ素原子、塩素原子などのハロゲン原子が挙げられる。
pおよびqは、0~3の整数を示し、Ar3およびAr4はそれぞれAL1およびAL2の任意の炭素原子に結合することができる。
有機リン化合物は、より好ましくは下記式(5)、(6)、(7)または(8)で表される有機リン化合物である。
上記式(5)において、R21、R22は同一もしくは異なり、その芳香環に置換基を有していてもよい、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、そのうちフェニル基が好ましい。芳香環の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、またはその芳香環の結合基が、酸素原子、イオウ原子または炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を介する炭素数6~14のアリール基が挙げられる。
上記式(6)において、R31およびR34は、同一又は異なっていても良く、水素原子または炭素数1~4の脂肪族炭化水素基である。好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基であり、特に好ましくは水素原子である。
R33およびR36は、同一または異なっていても良く、炭素数1~4の脂肪族炭化水素基であり、好ましくはメチル基またはエチル基である。
R32およびR35は、同一または異なっていてもよく、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。好ましくはフェニル基である。芳香族環は、炭素原子を介してリンに結合している部分以外のどの部分に置換基を有していてもよい。置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基(異性体を含む)、ブチル基(異性体を含む)、またはその芳香族環への結合基が、酸素、イオウ若しくは炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を介する炭素数6~14のアリール基が挙げられる。
上記式(6)中、R32およびR35の好ましい具体例としては、フェニル基、クレジル基、キシリル基、トリメチルフェニル基、4−フェノキシフェニル基、クミル基、ナフチル基、4−ベンジルフェニル基等を挙げられ、特にフェニル基が好ましい。
上記式(7)において、Ar1およびAr2は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。Ar1およびAr2の好ましい具体例としては、フェニル基、クレジル基、キシリル基、トリメチルフェニル基、4−フェノキシフェニル基、クミル基、ナフチル基、4−ベンジルフェニル基等が挙げられ、特にフェニル基が好ましい。芳香環の置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基などの炭素数1~5の分岐状または直鎖状のアルキル基、またフッ素原子、塩素原子などのハロゲン原子が挙げられる。
R11、R12、R13およびR14は、同一又は異なっていても良く、水素原子、炭素数1~3の脂肪族炭化水素基またはフェニル基、ナフチル基もしくはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。好ましくはフェニル基を表す。芳香族環は、炭素原子を介してリンに結合している部分以外のどの部分に置換基を有していても良い。置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基(異性体を含む)、ブチル基(異性体を含む)、またはその芳香族環への結合基が、酸素、イオウまたは炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を介する炭素数6~14のアリール基が挙げられる。
式(7)中、AL1およびAL2は、同一又は異なっていても良く、炭素数1~4の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基である。好ましくは炭素数1~3の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基であり、特に好ましくは炭素数1~2の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基である。
式(7)中、AL1およびAL2の好ましい具体例としては、メチレン基、エチレン基、エチリデン基、トリメチレン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基等が挙げられる。特にメチレン基、エチレン基、およびエチリデン基が好ましい。
式(7)中、Ar3およびAr4は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。好ましくはフェニル基を表す。芳香族環は、炭素原子を介してリンに結合している部分以外のどの部分に置換基を有していてもよい。置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基(異性体を含む)、ブチル基(異性体を含む)、または芳香族環への結合基が、酸素、イオウまたは炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を介する炭素数6~14のアリール基が挙げられる。
式(7)中、pおよびqは0~3の整数を示し、Ar3およびAr4はそれぞれAL1およびAL2の任意の炭素原子に結合することができる。pおよびqは、好ましくは0または1であり、特に好ましくは0である。
上記式(8)において、R41およびR44は、同一又は異なっていても良く、水素原子、炭素数1~4の脂肪族炭化水素基またはフェニル基、ナフチル基もしくはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。好ましくは水素原子、炭素数1~3の脂肪族炭化水素基、または置換基を有しても良いフェニル基である。R41およびR44がフェニル基の場合、芳香族環上の炭素原子を介してリンに結合している部分以外のどの部分に置換基を有していてもよい。置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基(異性体を含む)、ブチル基(異性体を含む)、または芳香族環への結合基が、酸素、イオウまたは炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を介する炭素数6~14のアリール基が挙げられる。
式(8)中、R41およびR44の好ましい具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基(異性体を含む)、フェニル基、クレジル基、キシリル基、トリメチルフェニル基、4−フェノキシフェニル基、クミル基、ナフチル基、4−ベンジルフェニル基等が挙げられる。特に水素原子、メチル基、またはフェニル基が好ましい。
R42、R43、R45およびR46は、同一または異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。好ましくは、フェニル基を表し、芳香族環上の炭素原子を介してリンに結合している部分以外のどの部分に置換基を有していてもよく、メチル基、エチル基、プロピル基(異性体を含む)、ブチル基(異性体を含む)もしくはその芳香族環への結合基が、酸素、イオウまたは炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を介する炭素数6~14のアリール基である。
式(8)中、R42、R43、R45およびR46の好ましい具体例としては、フェニル基、クレジル基、キシリル基、トリメチルフェニル基、4−フェノキシフェニル基、クミル基、ナフチル基、4−ベンジルフェニル基等が挙げられ、特にフェニル基が好ましい。
式(1)で表される有機リン化合物(B成分)は、当該樹脂に対して極めて優れた難燃効果を発現する。本発明者らが知る限り、従来当該樹脂のハロゲンフリーによる難燃化において、少量の難燃剤での難燃化は困難であり、実用上多くの問題点があった。
ところが本発明によれば、前記有機リン化合物(B成分)は驚くべきことにそれ自体単独の少量使用により当該樹脂の難燃化が容易に達成され、樹脂本来の特性、特に耐熱性を損なうことが無い。
しかしながら、本発明ではB成分の他に、B成分以外の難燃剤、難燃助剤、フッ素含有樹脂または他の添加剤を、B成分の使用割合の低減、成形品の難燃性の改善、成形品の物理的性質の改良、成形品の化学的性質の向上またはその他の目的のために当然配合することができる。
有機リン化合物(B成分)は、前記式(1)で表されるが、最も好ましい代表的化合物は下記式(1−a)、(1−b)、(1−c)または(1−d)で示される。
次に有機リン化合物(B成分)の合成法について説明する。B成分は、以下に説明する方法以外の方法によって製造されたものであってもよい。
B成分は例えば、ペンタエリスリトールに三塩化リンを反応させ、続いて酸化させた反応物を、ナトリウムメトキシド等のアルカリ金属化合物により処理し、次いでアラルキルハライドを反応させることにより得られる。
また、ペンタエリスリトールにアラルキルホスホン酸ジクロリドを反応させる方法や、ペンタエリスリトールに三塩化リンを反応させることによって得られた化合物にアラルキルアルコールを反応させ、次いで高温でArbuzov転移を行う方法により得ることもできる。後者の反応は、例えば米国特許第3,141,032号明細書、特開昭54−157156号公報、特開昭53−39698号公報に開示されている。
B成分の具体的合成法を以下説明するが、この合成法は単に説明のためであって、本発明において使用されるB成分は、これら合成法のみならず、その改変およびその他の合成法で合成されたものであってもよい。より具体的な合成法は後述する調製例に説明される。
(I)B成分中の前記(1−a)の有機リン化合物;
ペンタエリスリトールに三塩化リンを反応させ、次いでターシャリーブタノールにより酸化させた反応物を、ナトリウムメトキシドにより処理し、ベンジルブロマイドを反応させることにより得ることができる。
(II)B成分中の前記(1−b)の有機リン化合物;
ペンタエリスリトールに三塩化リンを反応させ、次いでターシャリーブタノールにより酸化させた反応物を、ナトリウムメトキシドにより処理し、1−フェニルエチルブロマイドを反応させることにより得ることができる。
(III)B成分中の前記(1−c)の有機リン化合物;
ペンタエリスリトールに三塩化リンを反応させ、次いでターシャリーブタノールにより酸化させた反応物を、ナトリウムメトキシドにより処理し、2−フェニルエチルブロマイドを反応させることにより得ることができる。
(IV)B成分中の前記(1−d)の有機リン化合物;
ペンタエリスリトールにジフェニルメチルホスホン酸ジクロリドを反応させることにより得ることができる。
また別法としては、ペンタエリスリトールに三塩化リンを反応させ、得られた生成物とジフェニルメチルアルコールの反応生成物を触媒共存下で加熱処理する事により得られる。
有機リン化合物(B成分)の酸価は、好ましくは0.7mgKOH/g以下、より好ましくは0.5mgKOH/g以下である。酸価がこの範囲のB成分を使用することにより、難燃性および色相に優れた成形品が得られ、かつ熱安定性の良好な成形品が得られる。B成分は、その酸価が0.4mgKOH/g以下のものが最も好ましい。ここで酸価とは、サンプル(B成分)1g中の酸成分を中和するのに必要なKOHの量(mg)を意味する。
さらに、B成分は、そのHPLC純度が、好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%であるものが使用される。かかる高純度のものは成形品の難燃性、色相、および熱安定性に優れ好ましい。ここでB成分のHPLC純度の測定は、以下の方法を用いることにより効果的に測定が可能となる。
カラムは野村化学(株)製Develosil ODS−7 300mm×4mmφを用い、カラム温度は40℃とした。溶媒としてはアセトニトリルと水の6:4(容量比)の混合溶液を用い、5μlを注入した。検出器はUV−260nmを用いた。
B成分中の不純物を除去する方法としては、特に限定されるものではないが、水、メタノール等の溶剤でリパルプ洗浄(溶剤で洗浄、ろ過を数回繰り返す)を行う方法が最も効果的で、且つコスト的にも有利である。
B成分の含有量は、樹脂成分(A成分)100重量部に対して、1~100重量部であり、好ましくは5~90重量部、より好ましくは10~70重量部、特に好ましくは15~50重量部である。B成分の含有量は、所望する難燃性レベル、樹脂成分(A成分)の種類、添加量などによりその好適範囲が決定される。これら組成物を構成するA成分、B成分、C成分、およびD成分以外であっても必要に応じて他の成分を本発明の目的を損なわない限り使用することができる。また他の難燃剤、難燃助剤、フッ素含有樹脂の使用によってもB成分の配合量を変えることができ、多くの場合、これらの使用によりB成分の配合割合を低減することができる。
(充填剤:C成分)
充填剤(C成分)は、成形品の物性、殊に機械的特性を改良する目的で配合されるものであればよく、無機あるいは有機の充填剤いずれであってもよい。好ましくは繊維状の充填剤である。
無機充填剤としては、例えばガラスチョップドファイバー、ガラスミルドファイバー、ガラスロービングストランド、ガラスフレーク、ガラスビーズ、ガラス粉末等のガラス系充填剤;カーボンファイバー、カーボンミルドファイバー、カーボンロービングストランド、カーボンフレーク等のカーボン系充填剤;タルク、マイカ、ワラストナイト、カオリン、モンモリロナイト、ベントナイト、セピオライト、ゾノトライト、クレー、シリカ等の無機充填剤;酸化チタン等の無機顔料、カーボンブラック等が挙げられる。無機充填剤は、これらのなかから選択するか、またはこれらの組み合わせとすることができる。また、樹脂組成物を補強する目的では、繊維状の充填剤を配合することが好ましく、ガラス繊維、または炭素繊維、もしくはこれらの混合物を配合することが好ましい。
有機充填剤としては、籾殻、木材チップ、おから、古紙粉砕材、衣料粉砕材等のチップ状のもの、綿繊維、麻繊維、竹繊維、木材繊維、ケナフ繊維、ジュート繊維、バナナ繊維、ココナツ繊維等の植物繊維もしくはこれらの植物繊維から加工されたパルプやセルロース繊維および絹、羊毛、アンゴラ、カシミヤ、ラクダ等の動物繊維等の繊維状のもの、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維等の合成繊維、紙粉、木粉、セルロース粉末、籾殻粉末、果実殻粉末、キチン粉末、キトサン粉末、タンパク質、澱粉等の粉末状のものが挙げられる。成形性の観点から紙粉、木粉、竹粉、セルロース粉末、ケナフ粉末、籾殻粉末、果実殻粉末、キチン粉末、キトサン粉末、タンパク質粉末、澱粉等の粉末状のものが好ましい。なかでも紙粉、木粉、竹粉、セルロース粉末、ケナフ粉末が好ましい。紙粉、木粉がより好ましい。特に紙粉が好ましい。
これら有機充填剤は天然物から直接採取したものを使用してもよいが、古紙、廃材木および古衣等の廃材をリサイクルしたものを使用してもよい。また木材として、松、杉、檜、もみ等の針葉樹材、ブナ、シイ、ユーカリ等の広葉樹材等が好ましい。
紙粉は成形性の観点から接着剤、取り分け紙を加工する際に通常使用される酢酸ビニル樹脂系エマルジョンやアクリル樹脂系エマルジョン等のエマルジョン系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリアミド系接着剤等のホットメルト接着剤等を含むものが好ましく例示される。
これらの充填剤(C成分)は、必要に応じて収束剤または表面処理剤を用いることができる。収束剤または表面処理剤の種類としては特に限定はされないが、一般に官能性化合物、例えばエポキシ系化合物、シラン系化合物、チタネート系化合物等が挙げられ、樹脂に適したものを選択することが好ましい。好ましくはエポキシ系化合物、より好ましくはビスフェノールA型または/およびノボラック型エポキシ樹脂である。
充填剤(C成分)の含有量は、樹脂成分(A成分)100重量部に対して、1~200重量部、好ましくは5~150重量部、より好ましくは10~100重量部である。200重量部より多く配合すると樹脂組成物の難燃性および物性低下の原因となり、また操作性、成形性についても困難となる場合があり、表面外観悪化の原因となる場合がある。
(耐衝撃性改質剤:D成分)
耐衝撃性改質剤(D成分)として、(i)その内部に1種以上のゴム層を有し、その成分がアクリル系成分、シリコン系成分、スチレン系成分、ニトリル系成分、共役ジエン系成分、ウレタン系成分、エチレンプロピレン系成分から選ばれる1種以上であり、ゴム層以外の成分がビニル単量体である耐衝撃性改質剤が挙げられる。また(ii)共重合ポリエチレン、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー等の実質的にゴム成分を含有しない耐衝撃性改質剤が挙げられる。
好ましくは、(i)その内部に1種以上のゴム層を含有する耐衝撃改質剤であり、特に好ましくは、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーである。
水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーは、芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体を水素添加することによって得られる。水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーは、共役ジエンを繰り返し単位に含む重合体を水素化した三元共重合体である。好適に使用でされる共役ジエンを繰り返し単位に含む重合体の具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−イソペンタジエン共重合体等が挙げられる。水素添加方法は特に限定されることはなく、具体例としては、特開2007−301449号公報に開示されるような先行技術に基づいて実施することができる。
水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーの具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合体を水素化したスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン三元共重合体(SEBS)、スチレン−イソプレン共重合体を水素化したスチレン−エチレン−プロピレン−スチレン三元共重合体(SEPS)、スチレン−イソペンタジエン共重合体を水素化したスチレン−エチレン−プロピレン−スチレン三元共重合体(SEEPS)等が挙げられる。
耐衝撃性改質剤(D成分)の少なくとも50重量%が、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン三元共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン三元共重合体(SEPS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン三元共重合体(SEEPS)から選択される少なくとも1種の水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーであることが好ましい。
耐衝撃改質剤(D成分)の含有量は、樹脂成分(A成分)100重量部に対して、1~100重量部、好ましくは2~80重量部、より好ましくは3~50重量部である。100重量部より多く配合すると樹脂組成物の耐熱性の低下、離型性の低下、寸法安定性の低下の原因となり、1重量部より少ない場合は十分な耐衝撃性が得られない。
耐衝撃性改質剤(D成分)の少なくとも50重量%が水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーであることが好ましい。
(難燃剤、難燃助剤)
本発明の樹脂組成物に添加することができる他の難燃剤、難燃助剤等は特に限定されるものではないが、本発明の性質上、ノンハロゲン化合物が好ましい。好適例としては、赤リン、下記式(E−1)で表されるトリアリールホスフェート、下記式(E−2)で表される縮合リン酸エステル、下記式(E−3)で表される縮合リン酸エステル、下記式(E−4)で表される有機リン化合物、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸メラミン、ホスファゼン化合物、ホスフィン酸金属塩、メラミンシアヌレート等が挙げられる。
前記式(E−1)~(E−3)中Q1~Q4は、それぞれ同一もしくは異なっていてもよく、炭素数6~15のアリール基、好ましくは炭素数6~10のアリール基である。このアリール基の具体例としてはフェニル基、ナフチル基またはアントリル基が挙げられる。これらアリール基は1~5個、好ましくは1~3個の置換基を有していてもよく、その置換基としては、(i)メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基およびノニル基の如き炭素数1~12のアルキル基、好ましくは炭素数1~9のアルキル基、(ii)メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基およびペントキシ基の如き炭素数1~12のアルキルオキシ基、好ましくは炭素数1~9のアルキルオキシ基、(iii)メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基およびペンチルチオ基の如き炭素数1~12のアルキルチオ基、好ましくは炭素数1~9のアルキルチオ基および(iv)Ar6−W1−式で表される基(ここでW1は−O−、−S−または炭素数1~8、好ましくは炭素数1~4のアルキレン基を示し、Ar6は炭素数6~15、好ましくは炭素数6~10のアリール基を示す)が挙げられる。
式(E−2)および(E−3)において、Ar4およびAr5は、両者が存在する場合(E−3の場合)には同一または異なっていてもよく、炭素数6~15のアリーレン基、好ましくは炭素数6~10のアリーレン基を示す。具体例としては、フェニレン基またはナフチレン基が挙げられる。このアリーレン基は1~4個、好ましくは1~2個の置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、(i)メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基およびtert−ブチル基の如き炭素数1~4のアルキル基、(ii)ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基およびクミル基の如き炭素数7~20のアラルキル基、(iii)Q5−W2−式で示される基(ここでW2は−O−または−S−を示し、Q5は炭素数1~4、好ましくは炭素数1~3のアルキル基または炭素数6~15、好ましくは6~10のアリール基を示す)および(iv)フェニル基の如き炭素数6~15のアリール基が挙げられる。
式(E−2)および(E−3)において、mは1~5の整数、好ましくは1~3の整数を示し、特に好ましくは1である。
式(E−3)においてZはAr4およびAr5を結合する単結合もしくは基であり、−Ar4−Z−Ar5−は通常ビスフェノールから誘導される残基である。かくしてZは単結合、−O−、−CO−、−S−、−SO2−または炭素数1~3のアルキレン基を示し、好ましくは単結合、−O−、またはイソプロピリデンである。
(フッ素含有樹脂)
本発明の樹脂組成物はフッ素含有樹脂を含有していても良い。フッ素含有樹脂としては、フィブリル形成能を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばテトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ビニルフルオライド、ビニリデンフルオライド、ヘキサフルオロプロピレン等のフッ素含有モノマーの単独または共重合体が挙げられる。特にフィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンが好ましい。フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンとしてはテトラフルオロエチレンを乳化重合して得られるラテックスを凝析および乾燥した粉末(いわゆるポリテトラフルオロエチレンのファインパウダーであり、ASTM規格においてタイプ3に分類されるもの)が挙げられる。あるいはそのラテックスに界面活性剤を加え濃縮および安定化して製造される水性分散体(いわゆるポリテトラフルオロエチレンのディスパージョン)が挙げられる。
フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンの分子量は、標準比重から求められる数平均分子量において100万~1,000万、より好ましく200万~900万である。
さらにフィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンは、1次粒子径が0.05~1.0μmの範囲のものが好ましく、より好ましくは0.1~0.5μmである。ファインパウダーを使用する場合の2次粒子径としては1~1,000μmのものが使用可能であり、さらに好ましくは10~500μmのものを用いることができる。
ポリテトラフルオロエチレンはUL規格の垂直燃焼テストにおいて試験片の燃焼テスト時に溶融滴下防止性能を有している。かかるフィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンとしては、三井・デュポンフロロケミカル(株)製のテフロン6Jおよびテフロン30J、ダイキン化学工業(株)製のポリフロンMPA FA−500、ポリフロンF−201LおよびポリフロンD−1、および旭アイシーアイフロロポリマーズ(株)製のCD076などを挙げることができる。
ポリテトラフルオロエチレンはファインパウダーにおいて、2次凝集を防止するために各種の処理を施したものがより好ましく使用される。かかる処理としては、ポリテトラフルオロエチレンの表面を焼成処理することが挙げられる。またかかる処理としては、フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンの表面を非フィブリル形成能のポリテトラフルオロエチレンで被覆することが挙げられる。本発明においてより好ましいのは後者の処理を行ったポリテトラフルオロエチレンである。前者の場合には、目的とするフィブリル形成能が低下しやすいためである。かかる場合フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンが全体量の70~95重量%の範囲であることが好ましい。またフィブリル非形成能ポリテトラフルオロエチレンとしては、その分子量が標準比重から求められる数平均分子量において1万~100万、より好ましく1万~80万である。
ポリテトラフルオロエチレン(以下PTFEと称することがある)は、上記の通り固体形状の他、水性分散液形態のものも使用可能である。
ポリテトラフルオロエチレンは、通常の固体形状の他、水性エマルジョン、およびディスパージョン形態のものも使用可能であるが、分散剤成分が耐湿熱性に悪影響を与えやすいため、特に固体状態のものが好ましく使用できる。
またフィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンは樹脂中での分散性を向上させ、さらに良好な外観および機械的特性を得るために、ポリテトラフルオロエチレンのエマルジョンとビニル系重合体のエマルジョンとの凝集混合物も好ましい形態として挙げることができる。
ここでビニル系重合体としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、HIPS、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、MABS樹脂、AAS樹脂、ポリメチル(メタ)アクリレート、スチレンおよびブタジエンからなるブロック共重合体およびその水添共重合体、スチレンおよびイソプレンからなるブロック共重合体、およびその水添共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレンのランダム共重合体およびブロック共重合体、エチレン−ブテンのランダム共重合体およびブロック共重合体、エチレンとα−オレフィンの共重合体、エチレン−ブチルアクリレート等のエチレン−不飽和カルボン酸エステルとの共重合体、ブチルアクリレート−ブタジエン等のアクリル酸エステル−ブタジエン共重合体、ポリアルキル(メタ)アクリレート等のゴム質重合体、ポリオルガノシロキサンおよびポリアルキル(メタ)アクリレートを含む複合ゴム、さらにかかる複合ゴムにスチレン、アクリロニトリル、ポリアルキルメタクリレート等のビニル系単量体をグラフトした共重合体等を挙げることができる。
かかる凝集混合物を調製するためには、平均粒子径0.01~1μm、特に0.05~0.5μmを有する上記ビニル系重合体の水性エマルジョンを、平均粒子径0.05~10μm、特に0.05~1.0μmを有するポリテトラフルオロエチレンの水性エマルジョンと混合する。かかるポリテトラフルオロエチレンのエマルジョンは、含フッ素界面活性剤を用いる乳化重合でポリテトラフルオロエチレンを重合させることにより得られる。なお、かかる乳化重合の際、ヘキサフルオロプロピレン等の他の共重合体成分をポリテトラフルオロエチレン全体の10重量%以下で共重合させることも可能である。
なお、かかる凝集混合物を得る際には、適当なポリテトラフルオロエチレンのエマルジョンは通常40~70重量%、特に50~65重量%の固形分含量を有し、ビニル系重合体のエマルジョンは25~60重量%、特に30~45重量%の固形分を有するものが使用される。さらに凝集混合物中のポリテトラフルオロエチレンの割合は、凝集混合物に使用されるビニル系重合体との合計100重量%中、1~80重量%、特に1~60重量%のものが好ましく使用できる。上記のエマルジョンを混合後、攪拌混合し塩化カルシウム、硫酸マグネシウム等の金属塩を溶解した熱水中に投入し、塩析、凝固させることにより分離回収する製造方法を好ましく挙げることができる。他に攪拌した混合エマルジョンをスプレー乾燥、凍結乾燥等の方法により回収する方法も挙げることができる。
また、フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンのエマルジョンとビニル系重合体のエマルジョンとの凝集混合物の形態は種々のものが使用可能であり、例えばポリテトラフルオロエチレン粒子の周りをビニル系重合体が取り囲んだ形態、ビニル系重合体の周りをポリテトラフルオロエチレンが取り囲んだ形態、1つの粒子に対して、数個の粒子が凝集した形態などを挙げることができる。
さらに、凝集混合体のさらに外層に、同じまたは別の種類のビニル系重合体がグラフト重合したものも使用可能である。かかるビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、メタクリル酸メチル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸ドデシル、アクリロニトリル、アクリル酸−2−エチルヘキシルを好ましく挙げることができる。これらは単独でもまた共重合することも可能である。
上記のフィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンのエマルジョンとビニル系重合体のエマルジョンとの凝集混合物の市販品としては、三菱レイヨン(株)よりメタブレン「A3000」、およびGEスペシャリティーケミカルズ社より「BLENDEX449」を代表例として挙げることができる。
(結晶化促進剤)
本発明の樹脂組成物は結晶化促進剤を含有していてもよい。結晶化促進剤を含有することで、機械的特性、耐熱性、および成形性に優れた成形品を得ることができる。
即ち結晶化促進剤の適用により、樹脂成分(A成分)の成形性、結晶性が向上し、通常の射出成形においても十分に結晶化し耐熱性、耐湿熱安定性に優れた成形品を得ることができる。加えて、成形品を製造する製造時間を大幅に短縮でき、その経済的効果は大きい。
結晶化促進剤として、無機系の結晶化核剤および有機系の結晶化核剤のいずれをも使用することができる。
無機系の結晶化核剤として、タルク、カオリン、シリカ、合成マイカ、クレイ、ゼオライト、グラファイト、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫化カルシウム、窒化ホウ素、モンモリロナイト、酸化ネオジム、酸化アルミニウム、フェニルフォスフォネート金属塩等が挙げられる。これらの無機系の結晶化核剤は組成物中での分散性およびその効果を高めるために、各種分散助剤で処理され、一次粒子径が0.01~0.5μm程度の高度に分散状態にあるものが好ましい。
有機系の結晶化核剤としては、安息香酸カルシウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸リチウム、安息香酸カリウム、安息香酸マグネシウム、安息香酸バリウム、蓚酸カルシウム、テレフタル酸ジナトリウム、テレフタル酸ジリチウム、テレフタル酸ジカリウム、ラウリン酸ナトリウム、ラウリン酸カリウム、ミリスチン酸ナトリウム、ミリスチン酸カリウム、ミリスチン酸カルシウム、ミリスチン酸バリウム、オクタコ酸ナトリウム、オクタコ酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、トルイル酸ナトリウム、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸カリウム、サリチル酸亜鉛、アルミニウムジベンゾエート、β−ナフトエ酸ナトリウム、β−ナフトエ酸カリウム、シクロヘキサンカルボン酸ナトリウム等の有機カルボン酸金属塩、p−トルエンスルホン酸ナトリウム、スルホイソフタル酸ナトリウム等の有機スルホン酸金属塩が挙げられる。
また、ステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、トリメシン酸トリス(t−ブチルアミド)等の有機カルボン酸アミド、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリイソプロピレン、ポリブテン、ポリ−4−メチルペンテン、ポリ−3−メチルブテン−1、ポリビニルシクロアルカン、ポリビニルトリアルキルシラン、高融点ポリ乳酸、エチレン−アクリル酸コポマーのナトリウム塩、スチレン−無水マレイン酸コポリマーのナトリウム塩(いわゆるアイオノマー)、ベンジリデンソルビトールおよびその誘導体、例えばジベンジリデンソルビトール等が挙げられる。
これらのなかでタルク、および有機カルボン酸金属塩から選択された少なくとも1種が好ましく使用される。本発明で使用する結晶化核剤は1種のみでもよく、2種以上を併用しても良い。
結晶化促進剤の含有量は、樹脂成分(A成分)100重量部当たり、好ましくは0.01~30重量部、より好ましくは0.05~20重量部である。
<樹脂組成物の製造>
本発明の難燃性樹脂組成物は、樹脂成分(A成分)、有機リン化合物(B成分)、充填剤(C成分)、耐衝撃改質剤(D成分)、および必要に応じてその他成分を、V型ブレンダー、スーパーミキサー、スーパーフローター、ヘンシェルミキサーなどの混合機を用いて予備混合し、かかる予備混合物を混練機に供給し、溶融混合して製造することができる。混練機としては、種々の溶融混合機、例えばニーダー、単軸または二軸押出機などが使用できる。なかでも二軸押出機を用いて樹脂組成物を200~300℃、好ましくは210~280℃の温度で溶融して、サイドフィーダーにより液体成分を注入し、押出し、ペレタイザーによりペレット化する方法が好ましく使用される。
また、アスペクト比率の高い充填剤(C成分)では、プレブレンドによる溶融混合法でアスペクト比率の低下が起こり、得られる樹脂組成物の機械特性が低下する可能性があり、サイドフィーダーによる添加方法が好ましく使用される。
<成形品>
本発明の樹脂組成物は、UL−94規格の難燃レベルにおいて、少なくともV−2を達成する。本発明は、上記樹脂組成物より形成された成形品を包含する。
本発明の樹脂組成物は、実質的にハロゲンを含有せず、非常に高い難燃性能を有するので、家電製品部品、電気・電子部品、自動車部品、機械・機構部品、化粧品容器などの種々の成形品を成形する材料として有用である。具体的には、ブレーカー部品、スイッチ部品、モーター部品、イグニッションコイルケース、電源プラグ、電源コンセント、コイルボビン、コネクター、リレーケース、ヒューズケース、フライバクトランス部品、フォーカスブロック部品、ディストリビューターキャップ、ハーネスコネクターなどに好適に用いることができる。さらに、薄肉化の進むハウジング、ケーシングまたはシャーシ、例えば、電子・電気製品(例えば電話機、パソコン、プリンター、ファックス、コピー機、テレビ、ビデオデッキ、オーディオ機器などの家電・OA機器またはそれらの部品など)のハウジング、ケーシングまたはシャーシに有用である。特に優れた耐熱性、難燃性が要求されるプリンターの筐体、定着ユニット部品、ファックスなど家電・OA製品の機械・機構部品などとしても有用である。
成形方法としては射出成形、ブロー成形、プレス成形等、特に限定されるものではないが、好ましくはペレット状の樹脂組成物を射出成形機を用いて、射出成形することにより製造される。
1.評価方法
(1)難燃性(UL−94評価)
難燃性は厚さ1/16インチ(1.6mm)のテストピースを用い、難燃性の評価尺度として、米国UL規格のUL−94に規定されている垂直燃焼試験に準じて評価を行った。
UL−94垂直燃焼試験は、試験片5本を一組の試験として行い、どの試験片も10秒間の着炎を2回繰り返す。但し、一度目の着炎で全焼する試験片に関しては、その限りではない。1回目の着炎後、炎を取り去った後の燃焼時間を測定し、消炎後、2回目の着炎を行う。2回目の着炎後、炎を取り去った後の燃焼時間を測定する。5本一組の試験で、計10回の燃焼時間が測定でき、いずれの燃焼時間も10秒以内で消火し、10回の燃焼時間の合計が50秒以内であり、且つ、滴下物が綿着火をおこさないものがV−0、いずれの燃焼時間も30秒以内で消火し、10回の燃焼時間の合計が250秒以内であり、且つ、滴下物が綿着火をおこさないものがV−1、いずれの燃焼時間も30秒以内で消火し、10回の燃焼時間の合計が250秒以内であり、且つ、滴下物が綿着火をおこすものがV−2、この評価基準以下のものをnotVとした。
(2)耐熱性(荷重たわみ温度;HDT)
ISO75−2に従った方法により6.35mm(1/4インチ)試験片を用いて1.8MPaの荷重で荷重たわみ温度(HDT)を測定した。
(3)耐衝撃性(ノッチ付きシャルピー衝撃強度)
ISO179に準拠し、ノッチ付きシャルピー衝撃強度を測定した。
2.実施例、比較例では以下の成分を用いた。
(1)A−1成分(ポリ乳酸)
(i)A−1−1成分(ポリ乳酸)
市販のポリ乳酸(Nature Works製 4032D;ポリL−乳酸樹脂)を用いた(以下PLAと称する)。
(ii)A−1−2成分(ステレオコンプレックスポリ乳酸)
下記製造例1で調製したポリL−乳酸と下記製造例2で調製したポリD−乳酸から製造したステレオコンプレックスポリ乳酸を用いた。
製造例1:ポリL−乳酸(α−1成分)の製造
冷却留出管を備えた重合反応容器の原料仕込み口から、窒素気流下でL−ラクチド(株式会社武蔵野化学研究所製、光学純度100%)100重量部およびステアリルアルコール0.15重量部を仕込んだ。続いて反応容器内を5回窒素置換し、L−ラクチドを190℃にて融解させた。L−ラクチドが完全に融解した時点で、オクチル酸スズを0.005重量部のトルエン500μL溶液を添加し、190℃で1時間重合した。重合終了後、ジ−n−ヘキシルホスホノ酢酸エチル0.082重量部を原料仕込み口から添加し、15分間混練した。最後に余剰のL−ラクチドを脱揮して、反応容器内から重合物を吐出し、チップ化し、ポリL−乳酸(PLLA)を得た。
得られたポリL−乳酸樹脂の重量平均分子量は15.1万、ガラス転移点(Tg)55℃、融解ピーク温度(Tmh)は177℃、カルボキシル基含有量は15eq/ton、エナンチオマー平均連鎖長はシンジオタクチック連結部が測定できず、算出不可であった。
製造例2:ポリD−乳酸(β−1成分)の製造
製造例1のL−ラクチドのかわりにD−ラクチド(株式会社武蔵野化学研究所製、光学純度100%)を使用する以外は製造例1と同様の操作を行い、ポリD−乳酸(PDLA)を得た。得られたポリD−乳酸樹脂の重量平均分子量は15.2万、ガラス転移点(Tg)55℃、融解ピーク温度(Tmh)は177℃、カルボキシル基含有量は14eq/ton、エナンチオマー平均連鎖長はシンジオタクチック連結部が測定できず、算出不可であった。
製造例3:ステレオコンプレックスポリ乳酸(A−1−2成分)の製造
製造例1および2で得られたPLLA,PDLAの各50重量部よりなるポリ乳酸樹脂計100重量部並びに燐酸−2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ナトリウム(アデカスタブNA−11:(株)ADEKA製)0.1重量部をブレンダーで混合後、110℃で5時間乾燥し、径30mmφのベント式二軸押出機[(株)日本製鋼所製TEX30XSST]に供給し、シリンダー温度250℃、スクリュー回転数250rpm、吐出量9kg/h、およびベント減圧度3kPaで溶融押出してペレット化し、ステレオコンプレックスポリ乳酸を得た。得られたステレオコンプレックスポリ乳酸の重量平均分子量は13万、ガラス転移点(Tg)58℃、コンプレックス相ポリ乳酸結晶融解ピーク温度(Tms)は220℃、カルボキシル基含有量は17eq/ton、エナンチオマー平均連鎖長は28、示差走査熱量計(DSC)測定の昇温過程における融解ピークのうち195℃以上の融解ピークの割合が100%であった。なおNA−11の添加量はPLLA,PDLAの合計100重量部あたりの重量部である。
[ステレオコンプレックスポリ乳酸の特性]
ステレオコンプレックスポリ乳酸の特定は以下の方法で測定した。
(a)ポリマーの重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn):
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定、標準ポリスチレンに換算した。GPC測定機器は、検出器として、示差屈折計島津RID−6Aを用い、カラムとして東ソ−TSKgelG3000HXLを使用した。測定は、クロロホルムを溶離液とし温度40℃、流速1.0ml/minにて、濃度1mg/ml(1%ヘキサフルオロイソプロパノールを含むクロロホルム)の試料を10μl注入することにより行った。
(b)カルボキシル基濃度
試料を精製o−クレゾールに窒素気流下で溶解した後、ブロモクレゾールブルーを指示薬とし、0.05規定水酸化カリウムのエタノール溶液で滴定した。
(c)示差走査熱量計(DSC)の測定
DSC(TAインストルメント社製 TA−2920)を用いて試料の一回目の昇温過程において、190℃以上の融解ピークをステレオ結晶由来の融解ピークとし、その融解温度をTms、融解エンタルピーをHmsとした。また、190℃以下の融解ピークをホモ結晶由来の融解ピークとし、その融解温度をTmh、融解エンタルピーをHmhとして、下記式より、ステレオコンプレックス形成度のパラメーターを評価した。
ステレオ化度=△Hms/(△Hms+△Hmh)×100
(d)エナンチオマー平均連鎖長
試料をHFIP/クロロホルム=1/1混合溶媒に溶解した後、メタノールで再沈させた。この再沈ポリマー成分をメタノールで超音波洗浄し、遠心分離を10回繰り返して不純物や溶媒成分を除去した後、真空乾燥機で1日乾燥し、測定サンプルとなり得るポリ乳酸成分を抽出した。
このようにして抽出した試料を用い、エナンチオマー平均連鎖長を以下のように測定した。
13−CNMR装置:日本ブルカー製 BURKER ARX−500
サンプル:50mg/0.7ml
測定溶媒:10% HFIP含有重水素化クロロホルム
内部標準:テトラメチルシラン(TMS)1%(v/v)
測定温度:27℃(300K)
測定周波数:125MHz
13C−NMR測定により、カルボニル炭素(C=O)に帰属される炭素のピークのうち、ピーク(a)(170.1−170.3MHz辺り)はホモ配列(LLLLLLまたはDDDDDD)に、ピーク(b)(170.0−169.8MHz辺り)はラセミ鎖(LLLDDD…)に帰属し、これらのピークの積分値から、下記の式により平均連鎖長を算出した。
v=ピーク(a)の積分値/ピーク(b)の積分値
(iii)A−1成分以外の樹脂成分(A−2成分)
(a)市販のポリブチレンテレフタレート樹脂(帝人(株)製 TRB−H)を用いた(以下PBTと称する)。230℃、3.8kg荷重で測定したMVR値は、9.5cm3/10minであった。
(b)市販のポリカーボネート樹脂(帝人化成(株)製 パンライトL−1225)を用いた(以下PCと称する)。末端OH基含有量=14eq/ton、300℃、1.2kg荷重で測定したMVR値は、10.1cm3/10minであった。
(c)市販の耐衝撃性ポリスチレン(PSジャパン(株)製 PSJポリスチレンH9152)を用いた(以下HIPSと称する)。200℃、5kg荷重におけるMVR値は、5.7cm3/10minであった。
(d)市販のABS樹脂(日本エイアンドエル(株)製 サンタックUT−61)を用いた(以下ABSと称する)。220℃、10kg荷重におけるMVR値は、35cm3/10minであった。
(e)市販のポリフェニレンエーテル樹脂(旭化成工業(株)製 ザイロンP−402)を用いた(以下PPEと称する)。
(2)B成分(有機リン化合物)
(i)下記調製例1で合成した2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン,3,9−ジベンジル−3,9−ジオキサイド{前記式(1−a)の有機リン化合物}を用いた(以下FR−1と称する)。
(ii)下記調製例2で合成した2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン,3,9−ジベンジル−3,9−ジオキサイド{前記式(1−a)の有機リン化合物}を用いた(以下FR−2と称する)。
(iii)下記調製例3で合成した2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン,3,9−ジα−メチルベンジル−3,9−ジオキサイド{前記式(1−b)の有機リン化合物}を用いた(以下FR−3と称する)。
(iv)下記調製例4で合成した2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン,3,9−ジ(2−フェニルエチル)−3,9−ジオキサイド{前記式(1−c)の有機リン化合物}を用いた(以下FR−4と称する)。
(v)下記調製例5で合成した2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン,3,9−ビス(ジフェニルメチル)−3,9−ジオキサイド{前記式(1−d)の有機リン化合物}を用いた(以下FR−5と称する)。
調製例1
2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジベンジル−3,9−ジオキサイド(FR−1)の調製
温度計、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器にペンタエリスリトール816.9g(6.0モル)、ピリジン19.0g(0.24モル)、トルエン2250.4g(24.4モル)を仕込み、攪拌した。該反応容器に三塩化リン1651.8g(12.0モル)を該滴下ロートを用い添加し、添加終了後、60℃にて加熱攪拌を行った。反応後、室温まで冷却し、得られた反応物に塩化メチレン26.50部を添加し、氷冷しながらターシャリーブタノール889.4g(12.0モル)および塩化メチレン150.2g(1.77モル)を滴下した。得られた結晶をトルエンおよび塩化メチレンにて洗浄しろ過した。得られたろ取物を80℃、1.33×102Paで12時間乾燥し、白色の固体1341.1g(5.88モル)を得た。得られた固体は31P、1HNMRスペクトルにより2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジヒドロ−3,9−ジオキサイドである事を確認した。
温度計、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器に得られた2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジヒドロ−3,9−ジオキサイド1341.0g(5.88モル)、DMF6534.2g(89.39モル)を仕込み、攪拌した。該反応容器に氷冷下ナトリウムメトキシド648.7g(12.01モル)を添加した。氷冷にて2時間攪拌した後に、室温にて5時間攪拌を行った。さらにDMFを留去した後に、DMF2613.7g(35.76モル)を添加し、該反応混合物に氷冷にてベンジルブロマイド2037.79g(11.91モル)滴下した。氷冷下3時間攪拌した後、DMFを留去し、水8Lを加え、析出した固体を濾取、水2Lで2回洗浄した。得られた粗精製物とメタノール4Lをコンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に入れ、約2時間還流した。室温まで冷却後、結晶をろ過により分離し、メタノール2Lで洗浄した後、得られたろ取物を120℃、1.33×102Paで19時間乾燥し、白色の鱗片状結晶1863.5g(4.56モル)を得た。得られた結晶は31P、1HNMRスペクトルおよび元素分析により2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジベンジル−3,9−ジオキサイドである事を確認した。収率は76%、31PNMR純度は99%であった。また、本文記載の方法で測定したHPLC純度は99%であった。酸価は0.06mgKOH/gであった。
1H−NMR(DMSO−d6,300MHz):δ7.2−7.4(m,10H),4.1−4.5(m,8H),3.5(d,4H)、31P−NMR(DMSO−d6,120MHz):δ23.1(S)、融点:255−256℃、元素分析 計算値:C,55.89;H,5.43、測定値:C,56.24;H,5.35
調製例2
2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジベンジル−3,9−ジオキサイド(FR−2)の調製
攪拌機、温度計、コンデンサーを有する反応容器に、3,9−ジベンジロキシ−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン22.55g(0.055モル)、ベンジルブロマイド19.01g(0.11モル)およびキシレン33.54g(0.32モル)を充填し、室温下攪拌しながら、乾燥窒素をフローさせた。次いでオイルバスで加熱を開始し、還流温度(約130℃)で4時間加熱、攪拌した。加熱終了後、室温まで放冷し、キシレン20mLを加え、さらに30分攪拌した。析出した結晶をろ過により分離し、キシレン20mLで2回洗浄した。得られた粗精製物とメタノール40mLをコンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に入れ、約2時間還流した。室温まで冷却後、結晶をろ過により分離し、メタノール20mLで洗浄した後、得られたろ取物を120℃、1.33×102Paで19時間乾燥し、白色の鱗片状結晶を得た。生成物は質量スペクトル分析、1H、31P核磁気共鳴スペクトル分析および元素分析でビスベンジルペンタエリスリトールジホスホネートであることを確認した。収量は20.60g、収率は91%、31PNMR純度は99%であった。また、本文記載の方法で測定したHPLC純度は99%であった。酸価は0.05mgKOH/gであった。
1H−NMR(DMSO−d6,300MHz):δ7.2−7.4(m,10H),4.1−4.5(m,8H),3.5(d,4H)、31P−NMR(DMSO−d6,120MHz):δ23.1(S)、融点:257℃
調製例3
2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジα−メチルベンジル−3,9−ジオキサイド(FR−3)の調製
温度計、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器にペンタエリスリトール816.9g(6.0モル)、ピリジン19.0g(0.24モル)、トルエン2250.4g(24.4モル)を仕込み、攪拌した。該反応容器に三塩化リン1651.8g(12.0モル)を該滴下ロートを用い添加し、添加終了後、60℃にて加熱攪拌を行った。反応後、室温まで冷却し、得られた反応物に塩化メチレン5180.7g(61.0モル)を添加し、氷冷しながらターシャリーブタノール889.4g(12.0モル)および塩化メチレン150.2g(1.77モル)を滴下した。得られた結晶をトルエンおよび塩化メチレンにて洗浄しろ過した。得られたろ取物を80℃、1.33×102Paで12時間乾燥し、白色の固体1341.1g(5.88モル)を得た。得られた固体は31P、1HNMRスペクトルにより2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジヒドロ−3,9−ジオキサイドである事を確認した。
温度計、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器に得られた2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジヒドロ−3,9−ジオキサイド1341.0g(5.88モル)、DMF6534.2g(89.39モル)を仕込み、攪拌した。該反応容器に氷冷下ナトリウムメトキシド648.7g(12.01モル)を添加した。氷冷にて2時間攪拌した後に、室温にて5時間攪拌を行った。さらにDMFを留去した後に、DMF2613.7g(35.76モル)を添加し、該反応混合物に氷冷にて1−フェニルエチルブロマイド2204.06g(11.91モル)滴下した。氷冷下3時間攪拌した後、DMFを留去し、水8Lを加え、析出した固体を濾取、水2Lで2回洗浄した。得られた粗精製物とメタノール4Lをコンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に入れ、約2時間還流した。室温まで冷却後、結晶をろ過により分離し、メタノール2Lで洗浄した後、得られたろ取物を120℃、1.33×102Paで19時間乾燥し、白色の鱗片状結晶1845.9g(4.23モル)を得た。得られた固体は31PNMR、1HNMRスペクトルおよび元素分析により2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン,3,9−ジα−メチルベンジル−3,9−ジオキサイドである事を確認した。31PNMR純度は99%であった。また、本文記載の方法で測定したHPLC純度は99%であった。酸価は0.03mgKOH/gであった。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ7.2−7.4(m,10H),4.0−4.2(m,4H),3.4−3.8(m,4H),3.3(qd,4H),1.6(ddd,6H)、31P−NMR(CDCl3,120MHz):δ28.7(S)、融点:190−210℃、元素分析 計算値:C,57.80;H,6.01、測定値:C,57.83;H,5.96
調製例4
2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジ(2−フェニルエチル)−3,9−ジオキサイド(FR−4)の調製
温度計、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器にペンタエリスリトール816.9g(6.0モル)、ピリジン19.0g(0.24モル)、トルエン2250.4g(24.4モル)を仕込み、攪拌した。該反応容器に三塩化リン1651.8g(12.0モル)を該滴下ロートを用い添加し、添加終了後、60℃にて加熱攪拌を行った。反応後、室温まで冷却し、得られた反応物に塩化メチレン5180.7g(61.0モル)を添加し、氷冷しながらターシャリーブタノール889.4g(12.0モル)および塩化メチレン150.2g(1.77モル)を滴下した。得られた結晶をトルエンおよび塩化メチレンにて洗浄しろ過した。得られたろ取物を80℃、1.33×102Paで12時間乾燥し、白色の固体1341.1g(5.88モル)を得た。得られた固体は31P、1HNMRスペクトルにより2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジヒドロ−3,9−ジオキサイドである事を確認した。
温度計、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器に得られた2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン,3,9−ジヒドロ−3,9−ジオキサイド1341.0g(5.88モル)、DMF6534.2g(89.39モル)を仕込み、攪拌した。該反応容器に氷冷下ナトリウムメトキシド648.7g(12.01モル)を添加した。氷冷にて2時間攪拌した後に、室温にて5時間攪拌を行った。さらにDMFを留去した後に、DMF2613.7g(35.76モル)を添加し、該反応混合物に氷冷にて(2−ブロモエチル)ベンゼン2183.8g(11.8モル)滴下した。氷冷下3時間攪拌した後、DMFを留去し、水8Lを加え、析出した固体を濾取、水2Lで2回洗浄した。得られた粗精製物とメタノール4Lをコンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に入れ、約2時間還流した。室温まで冷却後、結晶をろ過により分離し、メタノール2Lで洗浄した後、得られたろ取物を120℃、1.33×102Paで19時間乾燥し、白色の粉末1924.4g(4.41モル)を得た。得られた固体は31PNMR、1HNMRスペクトルおよび元素分析により2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン,3,9−ジ(2−フェニルエチル)−3,9−ジオキサイドである事を確認した。31PNMR純度は99%であった。また、本文記載の方法で測定したHPLC純度は99%であった。酸価は0.03mgKOH/gであった。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ7.1−7.4(m,10H),3.85−4.65(m,8H),2.90−3.05(m,4H),2.1−2.3(m,4H)、31P−NMR(CDCl3,120MHz):δ31.5(S)、融点:245−246℃、元素分析 計算値:C,57.80;H,6.01、測定値:C,58.00;H,6.07
調製例5
2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン,3,9−ビス(ジフェニルメチル)−3,9−ジオキサイド(FR−6)の調製
攪拌装置、攪拌翼、還流冷却管、温度計を備えた10リットル三つ口フラスコに、ジフェニルメチルホスホン酸ジクロリドを2058.5g(7.22モル)とペンタエリスリトール468.3g(3.44モル)、ピリジン1169.4g(14.8モル)、クロロホルム8200gを仕込み、窒素気流下、60℃まで加熱し、6時間攪拌させた。反応終了後、クロロホルムを塩化メチレンで置換し、当該反応混合物に蒸留水6Lを加え攪拌し、白色粉末を析出させた。これを吸引濾過により濾取し、得られた白色物をメタノールを用いて洗浄した後、100℃、1.33×102Paで10時間乾燥し、白色の固体1156.2gを得た。得られた固体は31P−NMR、1H−NMRスペクトルおよび元素分析により2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン,3,9−ビス(ジフェニルメチル)−3,9−ジオキサイドである事を確認した。31P−NMR純度は99%であった。また、本文記載の方法で測定したHPLC純度は99%であった。酸価は0.3mgKOH/gであった。
1H−NMR(DMSO−d6,300MHz):δ7.20−7.60(m,20H),5.25(d,2H),4.15−4.55(m,8H)、31P−NMR(DMSO−d6,120MHz):δ20.9、融点:265℃、元素分析計算値:C,66.43;H,5.39、測定値:C,66.14;H,5.41
[有機リン化合物の特性]
有機リン化合物の特性は以下の方法で測定した。
(a)有機リン化合物の酸価
JIS−K−3504に準拠して測定を実施した。
(b)有機リン化合物のHPLC純度
試料をアセトニトリルと水の6:4(容量比)の混合溶液に溶解し、その5μlをカラムに注入した。カラムは野村化学(株)製Develosil ODS−7 300mm×4mmφを用い、カラム温度は40℃とした。検出器はUV−260nmを用いた。
(c)有機リン化合物の31PNMR純度
核磁気共鳴測定装置(JEOL製、JNM−AL400)により、リン原子の核磁気共鳴を測定し(DMSO−d6、162MHz、積算回数3072回)、積分面積比をリン化合物の31PNMR純度とした。
(3)充填剤(C成分)
(i)市販のミルドファイバー(日東紡(株)製 PFE−301)を用いた(以下MFと称する)。
(ii)市販のチョップドストランド(日東紡(株)製 CS3PE−455)を用いた(以下CSと称する)。
(4)耐衝撃改質材(D成分)
市販の水素添加スチレン系熱可塑性エラストマー((株)クラレ製 セプトン8006)を用いた。
(5)その他の有機リン化合物
1,3−フェニレンビス[ジ(2,6−ジメチルフェニル)フォスフェート](大八化学工業(株)製PX−200)を用いた(以下PX−200と称する)
(6)タルク
市販のタルク(日本タルク(株)製P−3)を用いた。
3.実施例1~13および比較例1~6
表1~2記載の各成分を表1~2記載の量(重量部)でタンブラーにて配合し、15mmφ二軸押出機(テクノベル製、KZW15)にてペレット化した。得られたペレットを80℃の熱風乾燥機にて24時間乾燥を行った。乾燥したペレットを射出成形機((株)日本製鋼所製 J75EIII)にて成形した。成形板を用いて評価した結果を表1~2に示した。
表3~6記載の各成分を表3~6記載の量(重量部)でタンブラーにて配合し、15mmφ二軸押出機(テクノベル製、KZW15)にてペレット化した。得られたペレットを100℃の熱風乾燥機にて24時間乾燥を行った。乾燥したペレットを射出成形機((株)日本製鋼所製 J75EIII)にて成形した。成形板を用いて評価した結果を表3~6に示した。
(i)本発明の樹脂組成物は、実質的にハロゲン含有難燃剤を含有せず高度な難燃性を有する。
(ii)有機リン化合物(B成分)は、植物由来原料を用いた樹脂に対して優れた難燃効果を有するので、本発明の樹脂組成物は、有機リン化合物(B成分)の含有量が比較的少なくても、V−2レベル、特に好ましくはV−0レベルの難燃性を有する。
(iii)本発明の樹脂組成物は、難燃剤として使用する有機リン化合物の構造並びに特性に起因して、成形時または成形品の使用時に、植物由来原料を用いた樹脂の熱劣化をほとんど起さず、耐熱性に優れる。従って本発明の樹脂組成物は、難燃性、耐熱性および耐衝撃性に優れ、これらのバランスが良い。
Claims (19)
- (A)100重量部の、ポリ乳酸(A−1成分)を少なくとも50重量%含有する樹脂成分(A成分)、
(B)1~100重量部の下記式(1)で表される有機リン化合物(B成分)、
(C)1~200重量部の充填剤(C成分)、および
(D)1~100重量部の耐衝撃性改質剤(D成分)、
を含有する難燃性樹脂組成物。
(式中、X1、X2は同一もしくは異なり、下記式(2)で表される芳香族置換アルキル基である。)
(式中、ALは炭素数1~5の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基であり、Arは置換基を有しても良い、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基である。nは1~3の整数を示し、ArはAL中の任意の炭素原子に結合することができる。) - ポリ乳酸(A−1成分)が、L−乳酸単位を90モル%以上含有するポリL−乳酸(α−1成分)とD−乳酸単位を90モル%以上含有するポリD−乳酸(β−1成分)とを含有し、α−1成分とβ−1成分の重量比が10:90~90:10の範囲にあるステレオコンプレックスポリ乳酸である請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
- A−1成分は、示差走査熱量計(DSC)測定の昇温過程における融解ピークのうち195℃以上の割合が80%以上である請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
- 樹脂成分(A成分)として、A−1成分以外のポリエステル樹脂(PEst)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリアミド樹脂(PA)、ポリオレフィン樹脂(PO)、スチレン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)およびポリエーテルイミド樹脂(PEI)からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂(A−2成分)を含有する請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
- 有機リン化合物(B成分)は、下記式(3)および下記式(4)で表される有機リン化合物よりなる群から選択される少なくとも1種の化合物である請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
(式中、R2、R5は同一または異なっていてもよく、置換基を有しても良い、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基である。R1、R3、R4、R6は同一または異なっていてもよく、水素原子、炭素数1~4の分岐状若しくは直鎖状のアルキル基、置換基を有しても良い、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基から選択される置換基である。)
(式中、Ar1およびAr2は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。R11、R12、R13およびR14は、同一又は異なっていても良く、水素原子、炭素数1~3の脂肪族炭化水素基またはフェニル基、ナフチル基もしくはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。AL1およびAL2は、同一又は異なっていても良く、炭素数1~4の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基である。Ar3およびAr4は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。pおよびqは0~3の整数を示し、Ar3およびAr4はそれぞれAL1およびAL2の任意の炭素原子に結合することができる。) - 有機リン化合物(B成分)が、下記式(7)で表される請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
(式中、Ar1およびAr2は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。R11、R12、R13およびR14は、同一又は異なっていても良く、水素原子、炭素数1~3の脂肪族炭化水素基またはフェニル基、ナフチル基もしくはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。AL1およびAL2は、同一又は異なっていても良く、炭素数1~4の分岐状または直鎖状の脂肪族炭化水素基である。Ar3およびAr4は、同一又は異なっていても良く、フェニル基、ナフチル基またはアントリル基であり、その芳香環に置換基を有していてもよい。pおよびqは0~3の整数を示し、Ar3およびAr4はそれぞれAL1およびAL2の任意の炭素原子に結合することができる。) - 耐衝撃性改質剤(D成分)の少なくとも50重量%が水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーである請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
- 耐衝撃性改質剤(D成分)の少なくとも50重量%が、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン三元共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン三元共重合体(SEPS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン三元共重合体(SEEPS)から選択される少なくとも1種の水素添加スチレン系熱可塑性エラストマーである請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
- 有機リン化合物(B成分)の酸価が0.7mgKOH/g以下である請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
- 樹脂成分(A成分)100重量部に対して、結晶化促進剤0.01~30重量部を含む請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
- UL−94規格の難燃レベルにおいて、少なくともV−2を達成する請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
- 請求項1記載の難燃性樹脂組成物より形成された成形品。
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