WO2022215408A1 - 難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物、及びそれらから得られる成形品 - Google Patents

難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物、及びそれらから得られる成形品 Download PDF

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WO2022215408A1
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polyester elastomer
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flame
elastomer resin
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勇気 玉城
卓也 赤石
佳孝 鮎澤
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東洋紡株式会社
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    • C08L25/18Homopolymers or copolymers of aromatic monomers containing elements other than carbon and hydrogen

Definitions

  • the present invention provides a flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition which is excellent not only in heat resistance, weather resistance, heat aging resistance, water resistance, low-temperature properties, etc., but also in moldability, particularly in extrusion moldability, and a flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition obtained therefrom. relating to molded articles.
  • vinyl chloride-based resins, olefin-based resins, polyester-based resins, etc. have been used as the constituent resins of cables.
  • vinyl chloride resins and olefin resins have problems of low melting point and poor heat resistance.
  • the polyester resin has a relatively high melting point, it has poor hydrolysis resistance, which poses a problem when used outdoors or in vehicles.
  • thermoplastic polyester elastomers As such thermoplastic polyester elastomers, crystalline polyesters such as polybutylene terephthalate (PBT) and polybutylene naphthalate (PBN) have been used as hard segments, and polyoxyalkylene glycols such as polytetramethylene glycol (PTMG) have been used. And/or polyester such as polycaprolactone (PCL) and polybutylene adipate (PBA) having a soft segment are known and put into practical use (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PBN polybutylene naphthalate
  • PTMG polytetramethylene glycol
  • PCL polycaprolactone
  • PBA polybutylene adipate
  • Polyester polyether type elastomers using polyoxyalkylene glycols in soft segments as in Patent Document 1 are excellent in water resistance and low temperature properties, but inferior in heat aging resistance.
  • Polyester-polyester type elastomers using polyester for the elastomer are excellent in heat aging resistance, but are inferior in water resistance and low-temperature properties, and have not been able to satisfy recent market demands.
  • thermoplastic polyester elastomer has been proposed in which the heat resistance and water resistance are improved by using an aliphatic carbonate in the soft segment (see Patent Document 3).
  • a flame-retardant elastomer resin composition has also been proposed in which various flame retardants are blended with such a thermoplastic polyester elastomer (see Patent Document 4).
  • a flame-retardant elastomer resin composition has been proposed in which carbodiimide is blended in addition to a flame retardant to improve water resistance (see Patent Document 5).
  • the resin composition of Patent Document 4 has a problem that the melt viscosity decreases due to the addition of the flame retardant.
  • the resin composition of Patent Document 5 tends to thicken due to carbodiimide residues, and further contains a flame retardant and carbodiimide. As a result, it was extremely difficult to control the melt viscosity, and it was difficult to produce hollow and long molded articles such as cables and hoses with a uniform thickness.
  • JP-A-10-17657 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-192778 Japanese Patent No. 4244067 JP 2008-308635 A Japanese Patent No. 5481916
  • the present invention was devised to overcome the above-mentioned problems of the conventional flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition, and its purpose is to provide heat resistance, weather resistance, heat aging resistance, water resistance, low-temperature resistance, To provide a flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition that is excellent not only in properties, but also in extrusion moldability, and that can be used to produce long, hollow molded products such as cables and hoses with uniform thickness and high precision. to do.
  • the present inventors have found that the increase in viscosity during extrusion molding of a resin composition in which a flame retardant and polycarbodiimide are further blended in a conventional thermoplastic polyester elastomer using an aliphatic carbonate in the soft segment.
  • extrudability can be improved by suitably controlling the melt flow rate (MFR) of a thermoplastic polyester elastomer resin composition and its change over time ( ⁇ MFR) within specific ranges. I have found that it can be improved.
  • MFR melt flow rate
  • ⁇ MFR change over time
  • thermoplastic polyester elastomer comprising a hard segment composed of a polyester composed of an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic or alicyclic diol and a soft segment composed mainly of an aliphatic polycarbonate bonded together, A flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition containing 50 to 94% by mass of which at least part of the terminal groups are blocked with polycarbodiimide; and 1 to 45% by mass of a flame retardant, When the melt flow rate (MFR) value of the flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition is measured at 230° C.
  • MFR melt flow rate
  • thermoplastic polyester elastomer resin composition characterized by having an MFR35-MFR5
  • ⁇ MFR A flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition characterized by having an MFR35-MFR5
  • the melting point difference (Tm1-Tm3) between the melting point (Tm1) obtained in the first measurement and the melting point (Tm3) obtained in the third measurement when the temperature-lowering cycle is repeated three times is 0 to 50°C.
  • the flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition according to (1) characterized by: (3) The flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition according to (1) or (2), which has an acid value of 15 eq/ton or less.
  • the molded article according to (4) which is a cable or hose.
  • the flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition of the present invention satisfies the basic performance requirements for automobile and home appliance parts such as heat resistance, weather resistance, heat aging resistance, water resistance, and low-temperature properties. Because of its excellent formability, it can be used to produce long hollow molded products such as cables and hoses that require uniform thickness with high precision.
  • the flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition of the present invention comprises a hard segment composed of a polyester composed of an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic or alicyclic diol, and a soft segment composed mainly of an aliphatic polycarbonate.
  • a thermoplastic polyester elastomer comprising at least a portion of its terminal groups capped with polycarbodiimide, and is compounded with a flame retardant to provide a specific range of melt flow rate (MFR) and its over time It is characterized by having a change ( ⁇ MFR).
  • This hard segment consists of a polyester composed of an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic or alicyclic diol.
  • aromatic dicarboxylic acid an ordinary aromatic dicarboxylic acid is widely used, and although not particularly limited, terephthalic acid or naphthalene dicarboxylic acid is mainly used. desirable.
  • Other acid components include aromatic dicarboxylic acids such as diphenyldicarboxylic acid, isophthalic acid, and 5-sodium sulfoisophthalic acid, alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid and tetrahydrophthalic anhydride, succinic acid, glutaric acid, and adipine.
  • Acids aliphatic dicarboxylic acids such as azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dimer acid, and hydrogenated dimer acid. These are used within a range that does not significantly lower the melting point of the resin, and the amount thereof is preferably less than 30 mol %, more preferably less than 20 mol % of the total acid component.
  • the polyester constituents of the hard segment of the thermoplastic polyester elastomer as the aliphatic or alicyclic diol, a general aliphatic or alicyclic diol is widely used, and although not particularly limited, the number of carbon atoms is mainly 2 to 8 alkylene glycols are preferred. Specific examples include ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and 1,4-cyclohexanedimethanol. Among these, 1,4-butanediol and 1,4-cyclohexanedimethanol are most preferred.
  • a butylene terephthalate unit or a butylene naphthalate unit is preferable in terms of physical properties, moldability, and cost performance.
  • the polyester that constitutes the hard segment of the thermoplastic polyester elastomer can be easily obtained according to a normal polyester production method.
  • Such polyester preferably has a number average molecular weight of 10,000 to 40,000.
  • This soft segment consists primarily of aliphatic polycarbonate.
  • “mainly” means that the aliphatic polycarbonate accounts for 60% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more of the soft segment.
  • the aliphatic polycarbonate that constitutes the soft segment of the thermoplastic polyester elastomer preferably consists mainly of aliphatic diol residues having 2 to 12 carbon atoms.
  • these aliphatic diols include ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 2, 2-dimethyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 1,9-nonanediol, 2-methyl-1,8- octanediol and the like.
  • aliphatic diols having 5 to 12 carbon atoms are preferred from the viewpoint of the flexibility and low-temperature properties of the resulting polyester elastomer resin composition.
  • These components may be used alone, or two or more of them may be used in combination as necessary.
  • aliphatic polycarbonate diol with good low-temperature properties which constitutes the soft segment of the thermoplastic polyester elastomer
  • one with a low melting point (for example, 70°C or lower) and a low glass transition temperature is preferred.
  • an aliphatic polycarbonate diol composed of 1,6-hexanediol, which is used to form the soft segment of a thermoplastic polyester elastomer has a low glass transition temperature of around -60°C and a melting point of around 50°C. Good low temperature characteristics are obtained.
  • an aliphatic polycarbonate diol obtained by copolymerizing an appropriate amount of, for example, 3-methyl-1,5-pentanediol with the above aliphatic polycarbonate diol has a glass transition point higher than that of the original aliphatic polycarbonate diol. is slightly higher, but the melting point is lowered or becomes amorphous.
  • an aliphatic polycarbonate diol composed of 1,9-nonanediol and 2-methyl-1,8-octanediol has a melting point of about 30° C. and a glass transition temperature of about ⁇ 70° C., which are sufficiently low. corresponds to a good aliphatic polycarbonate diol.
  • the above-mentioned aliphatic polycarbonate diol is not necessarily composed only of a polycarbonate component, and may be one obtained by copolymerizing a small amount of other glycol, dicarboxylic acid, ester compound, ether compound, or the like.
  • copolymerization components include glycols such as dimer diol, hydrogenated dimer diol and modified products thereof, dicarboxylic acids such as dimer acid and hydrogenated dimer acid, aliphatic, aromatic or alicyclic dicarboxylic acids and polyalkylene glycols or oligoalkylene glycols such as polytetramethylene glycol and polyoxyethylene glycol;
  • the above copolymerization component can be used in an amount that does not substantially eliminate the effect of the aliphatic polycarbonate segment. Specifically, it is 40 parts by mass or less, preferably 30 parts by mass or less, and more preferably 20 parts by mass or less per 100 parts by mass of the aliphatic polycarbonate segment. If the amount of the copolymer component is too large, the resulting polyester elastomer resin composition may be inferior in heat aging resistance and water resistance.
  • Thermoplastic polyester elastomers are polyester elastomers in which a hard segment composed of a polyester composed of an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic or alicyclic diol as described above and a soft segment composed mainly of an aliphatic polycarbonate are combined.
  • bonded means that the hard segment and soft segment are not bonded by a chain extender such as an isocyanate compound, but the units that make up the hard segment or soft segment are directly linked by ester bonds or carbonate bonds. A bound state is preferred.
  • the polyester constituting the hard segment, the polycarbonate constituting the soft segment, and optionally various copolymerization components are melted, and the transesterification reaction and depolymerization reaction are repeated for a certain period of time to form a block.
  • the reaction yields a thermoplastic polyester elastomer.
  • the above blocking reaction is preferably carried out at a temperature within the range of the melting point of the polyester constituting the hard segment to the melting point +30°C.
  • the active catalyst concentration in the system is arbitrarily set according to the temperature at which the reaction is carried out. That is, since the transesterification reaction and depolymerization proceed rapidly at higher reaction temperatures, it is desirable that the active catalyst concentration in the system is low. It is desirable that
  • the catalyst one or more of commonly used catalysts, such as titanium compounds such as titanium tetrabutoxide and potassium oxalate titanate, and tin compounds such as dibutyltin oxide and monohydroxybutyltin oxide, can be used.
  • the catalyst may already be present in the polyester or polycarbonate, in which case no new addition is necessary. Additionally, the catalyst in the polyester or polycarbonate may have been previously partially or substantially completely deactivated by any method.
  • titanium tetrabutoxide when titanium tetrabutoxide is used as a catalyst, phosphorous acid, phosphoric acid, triphenyl phosphate, tritriethylene glycol phosphate, orthophosphoric acid, carbethoxydimethyldiethyl phosphonate, triphenyl phosphite, trimethyl phosphate, trimethyl phosphite, etc.
  • Deactivation is performed by adding a phosphorus compound or the like, but is not limited to this.
  • the above reaction can be performed by arbitrarily determining the combination of reaction temperature, catalyst concentration, and reaction time. That is, since the reaction conditions vary depending on various factors such as the type and amount ratio of the hard segment and soft segment used, the shape of the apparatus used, and the state of stirring, the optimum values may be appropriately adopted.
  • the optimum value of the above reaction conditions exists, for example, when the melting point of the obtained chain-extended polymer is compared with the melting point of the polyester used as the hard segment, and the difference between them is 2°C to 60°C. If the melting point difference is less than 2°C, both segments are not mixed and/or reacted and the resulting polymer exhibits poor elastic performance. On the other hand, when the melting point difference exceeds 60° C., the transesterification reaction progresses remarkably, so that the block property of the resulting polymer is lowered, resulting in a decrease in crystallinity, elastic performance, and the like.
  • the residual catalyst in the molten mixture obtained by the above reaction is desirably deactivated as completely as possible by a conventionally known method. If the catalyst remains more than necessary, the transesterification reaction proceeds further during compounding, molding, etc., and the physical properties of the resulting polymer vary.
  • the deactivation reaction can be carried out, for example, by the methods described above, i.e. phosphorous acid such as phosphorous acid, phosphoric acid, triphenyl phosphate, tritriethylene glycol phosphate, orthophosphoric acid, carbethoxydimethyldiethyl phosphonate, triphenyl phosphite, trimethyl phosphate, trimethyl phosphite.
  • phosphorous acid such as phosphorous acid, phosphoric acid, triphenyl phosphate, tritriethylene glycol phosphate, orthophosphoric acid, carbethoxydimethyldiethyl phosphonate, triphenyl phosphite, trimethyl phosphate, trimethyl phosphite.
  • phosphorous acid such as phosphorous acid, phosphoric acid, triphenyl phosphate, tritriethylene glycol phosphate, orthophosphoric acid, carbethoxydimethyldiethyl phosphonate, triphenyl phosphite, tri
  • thermoplastic polyester elastomer may contain tri- or higher functional polycarboxylic acids and polyols in small amounts.
  • trimellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic acid, trimethylolpropane, glycerin and the like can be used.
  • thermoplastic polyester elastomer used in the present invention was heated from room temperature to 300°C at a temperature increase rate of 20°C/min using a differential scanning calorimeter, held at 300°C for 3 minutes, and then cooled at a temperature decrease rate of 100°C/min.
  • the melting point difference (Tm1-Tm3) between the melting point (Tm1) obtained in the first measurement and the melting point (Tm3) obtained in the third measurement when the cycle of cooling to room temperature is repeated three times is 0 to 50 ° C. It is important that This melting point difference is more preferably 0 to 40°C, more preferably 0 to 30°C.
  • This melting point difference is a measure of the retention of the block property of the thermoplastic polyester elastomer, and the smaller the temperature difference, the better the retention of the block property. If the melting point difference exceeds 50° C., the retention of blocking properties is deteriorated, and quality fluctuations during molding processing become large, leading to deterioration in uniformity of quality of molded products and deterioration in recyclability.
  • thermoplastic polyester elastomer By satisfying the above characteristics, it is possible to obtain a molded product that effectively utilizes the excellent blocking effect of the thermoplastic polyester elastomer.
  • thermoplastic polyester elastomer is preferably produced by reacting the polyester constituting the hard segment with an aliphatic polycarbonate diol having a molecular weight of 5,000 to 80,000 in a molten state.
  • the number average molecular weight of the aliphatic polycarbonate diol is preferably 5,000 or more, more preferably 7,000 or more, and still more preferably 10,000 or more.
  • the upper limit of the molecular weight of the aliphatic polycarbonate diol is preferably 80,000 or less, more preferably 70,000 or less, and even more preferably 60,000 or less, from the viewpoint of compatibility between the hard segment and the soft segment. If the molecular weight of the aliphatic polycarbonate diol is too large, the compatibility will be lowered, phase separation will occur, and the mechanical properties of the molded article will be significantly affected, resulting in reduced strength and elongation of the molded article.
  • the method for optimizing the molecular weight of the aliphatic polycarbonate diol is not limited.
  • the optimum molecular weight may be purchased or prepared, or a low molecular weight aliphatic polycarbonate diol and a chain extender such as diphenyl carbonate or diisocyanate may be used to increase the molecular weight to adjust the molecular weight. good too.
  • the above-mentioned aliphatic diol and the following carbonates namely, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, diisopropyl carbonate, dibutyl carbonate, dimethyl carbonate, diphenyl carbonate It can be obtained by reacting with
  • Another method for producing a high-molecular-weight aliphatic polycarbonate diol is to react a low-molecular-weight aliphatic polycarbonate diol with dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, diisopropyl carbonate, dibutyl carbonate, dimethyl carbonate, diphenyl carbonate, or the like. It is also possible by letting
  • thermoplastic polyester elastomer is in a state in which at least part of its terminal groups are blocked with polycarbodiimide.
  • the thermoplastic polyester elastomer in this state is hereinafter referred to as a "terminal-blocked thermoplastic polyester elastomer”.
  • thermoplastic polyester elastomer By blocking at least part of the terminal groups (hydroxyl groups or carboxyl groups) of the thermoplastic polyester elastomer with the reactive functional groups in the polycarbodiimide, the thermoplastic polyester elastomer can be increased in molecular weight/branched, or the thermoplastic polyester The acid value of the elastomer can be effectively lowered, and the MFR, ⁇ MFR, extrusion moldability, heat resistance and heat aging resistance of the thermoplastic polyester elastomer resin composition can be controlled.
  • thermoplastic polyester elastomer at least part of the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer are blocked with polycarbodiimide. means that "all" of the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer are blocked with polycarbodiimide. means not required.
  • the present invention envisions a state in which "most" of the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer are blocked with polycarbodiimide, and also includes the state of a composition in which free polycarbodiimide is present. . This is because it is difficult to block "all" of the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer with polycarbodiimide, even if the polycarbodiimide is added excessively or the addition method is devised as described below. .
  • thermoplastic polyester elastomer Although it is difficult to directly measure the blocking ratio of the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer, it can be estimated using the acid value of the thermoplastic polyester elastomer as an index. As the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer are capped, the acid value of the thermoplastic polyester elastomer decreases below the acid value of the original thermoplastic polyester elastomer.
  • polycarbodiimide imparts branching to the thermoplastic polyester elastomer by blocking the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer, increases the molecular weight of the thermoplastic polyester elastomer, and increases the MFR of the thermoplastic polyester elastomer resin composition.
  • thermoplastic polyester elastomer resin composition by blocking the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer, and controlling the ⁇ MFR of the thermoplastic polyester elastomer resin composition to a suitable range.
  • Polycarbodiimide can be obtained, for example, by decarbonization reaction of a diisocyanate compound.
  • Diisocyanate compounds that can be used here include, for example, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, and 2,4-tolylene diisocyanate.
  • 2,6-tolylene diisocyanate 1,5-naphthylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, 1,3,5-triisopropylphenylene-2,4-diisocyanate and the like. These may be used alone, or two or more may be copolymerized and used.
  • a branched structure may be introduced, or a functional group other than a carbodiimide group or an isocyanate group may be introduced by copolymerization.
  • the terminal isocyanate can be used as it is, the degree of polymerization may be controlled by reacting the terminal isocyanate, or a portion of the terminal isocyanate may be blocked.
  • Polycarbodiimide preferably has an isocyanate group at its end and an isocyanate group content of 0.5 to 4% by mass in terms of stability and handleability. More preferably, the isocyanate group content is 1-3% by mass. Particularly preferred are polycarbodiimides derived from dicyclohexylmethane diisocyanate and isophorone diisocyanate and having an isocyanate group content within the above range.
  • the isocyanate group content can be measured by a conventional method (method of dissolving with amine and performing back titration with hydrochloric acid).
  • Polycarbodiimide preferably contains 2 to 50 carbodiimide groups per molecule in terms of stability and handling. More preferably, it contains 5 to 30 carbodiimide groups per molecule.
  • the number of carbodiimides in a polycarbodiimide molecule corresponds to the degree of polymerization in the case of polycarbodiimide obtained from a diisocyanate compound. For example, the degree of polymerization of polycarbodiimide obtained by connecting 21 diisocyanate compounds in a chain is 20, and the number of carbodiimide groups in the molecular chain is 20.
  • the number of carbodiimide groups is expressed as an average value. If it has the number of carbodiimide groups in the above range and is solid at around room temperature, it can be pulverized, so that it has excellent workability and compatibility when mixed with a thermoplastic polyester elastomer described later, uniform reactivity, and bleed-out resistance. It is also preferable in terms of The number of carbodiimide groups can be measured, for example, by a conventional method (method of dissolving with amine and performing back titration with hydrochloric acid).
  • a part of the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer used in the present invention may be blocked with a compound having one or more reactive groups with respect to the thermoplastic polyester elastomer, other than polycarbodiimide.
  • reactive groups are groups capable of reacting with hydroxyl groups and carboxyl groups possessed by thermoplastic polyester elastomers, such as epoxy groups, oxazoline groups, carbodiimide groups, acid anhydride groups, hydroxymethyl groups, amino groups, and cyclic imino groups. be.
  • a combination of polycarbodiimide and a compound having at least one reactive group with respect to the thermoplastic polyester elastomer is referred to as a "reactive compound”.
  • the compound having at least one reactive group with respect to the thermoplastic polyester elastomer is an epoxy compound
  • its structure is not particularly limited.
  • Preferred are compounds having Specific examples of epoxy compounds include diglycidyl ethers of bisphenol A, bisphenol F and bisphenol S, and oligomers thereof, diglycidyl ethers of hydrogenated bisphenol A, hydrogenated bisphenol F and hydrogenated bisphenol S, and oligomers thereof.
  • diglycidyl orthophthalate diglycidyl isophthalate, diglycidyl terephthalate, diglycidyl p-hydroxybenzoate, diglycidyl tetrahydrophthalate, diglycidyl hexahydrophthalate, diglycidyl succinate, diglycidyl adipic acid, diglycidyl sebacate, ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol glycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether and polyalkylene glycol diglycidyl ether triglycidyl ester of trimellitic acid, triglycidyl isocyanurate, 14-diglycidyloxybenzene, diglycidyl propylene urea, glycerol triglycidyl ether, trimethylolethane triglycid
  • triglycidyl isocyanurate which is a powder having an average particle size of 100 ⁇ m or less. preferable.
  • thermoplastic polyester elastomer and the reactive compound may be mixed and brought into contact with each other.
  • the contact causes the reactive functional groups in the reactive compound to react with the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer to block the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer.
  • a catalyst it is desirable to use a catalyst from the viewpoint of accelerating the reaction.
  • amines, imidazoles and the like are generally preferred.
  • the amount thereof is preferably 0.01 to 5 parts by mass, more preferably 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic polyester elastomer. 0.05 to 4 parts by mass. If it is less than the above lower limit, the effect obtained by reacting such a compound, for example, the effect of improving moldability by thickening, the effect of improving heat resistance and hydrolysis resistance may not be significantly exhibited. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, unreacted compounds remain, which may adversely affect the quality of the molded product, such as roughening of the surface of the molded product and generation of gelled matter.
  • thermoplastic polyester elastomer In order to ensure that the compounded reactive compound such as polycarbodiimide can contact and react with the terminal groups of the thermoplastic polyester elastomer, a method for adding the reactive compound to the thermoplastic polyester elastomer is required. It is preferable to devise the order of For example, instead of simultaneously mixing all of the thermoplastic polyester elastomer, the reactive compound, and additives such as a flame retardant to be described later, as in the conventional art, the reactive compound is attached to a portion of the thermoplastic polyester elastomer in advance.
  • thermoplastic polyester elastomer and additives are mixed and melted, and the thermoplastic polyester elastomer with the reactive compound impregnated is added to the melt, whereby the reactive compound is uniformly melted and kneaded.
  • thermoplastic polyester elastomer that is not end-blocked exists, it is likely to undergo thermal decomposition or hydrolysis due to retention during extrusion molding for a long time, resulting in a decrease in molecular weight and melt viscosity. be.
  • gelation may occur and the melt viscosity may increase easily.
  • the terminal group-blocked thermoplastic polyester elastomer obtained in this manner has acid groups blocked at the terminals, so that the acid value is lower than that of the original thermoplastic polyester elastomer, specifically 15 eq/ Low levels of acid value of 1 ton or less, preferably 10 eq/ton or less, more preferably 5 eq/ton or less can be achieved.
  • the lower limit of the acid value is not particularly limited, it is, for example, 0 eq/ton.
  • the acid value also contributes to hydrolysis resistance, and when the acid value is within the above range, the hydrolysis resistance is excellent.
  • the terminal group-blocked thermoplastic polyester elastomer is used in the form of a flame-retardant resin composition in combination with a flame retardant.
  • a flame retardant halogen-based or non-halogen-based flame retardants and auxiliary flame retardants can be used, and these may be used alone or in combination.
  • flame retardants include triazine-based compounds/or derivatives thereof, phosphorus-based compounds, bromine-based compounds, and antimony compounds.
  • the flame retardant can be included in the resin composition in an amount of 1-40% by mass.
  • triazine-based compounds and/or derivatives thereof include melamine, melamine cyanurate, melamen phosphate, and guanidine sulfamate.
  • phosphorus-based compounds include red phosphorus-based compounds and polyphosphate ammonium salts.
  • Brominated compounds include brominated phenoxy resins, brominated epoxy resins, brominated epoxy oligomers, TBA carbonate oligomers, ethylenebis(tetrabromophthal)imide, hexabromobenzene, decabromodiphenyl ether and the like.
  • Flame retardant aids include antimony trioxide, antimony tetroxide, antimony pentoxide, sodium pyroantimonate, tin dioxide, zinc metaborate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zirconium oxide, molybdenum oxide, red phosphorus compounds, Examples include ammonium polyphosphate, melamine cyanurate, and tetrafluoroethylene.
  • the blending ratio of the terminal group-blocked thermoplastic polyester elastomer and the flame retardant should be 1 to 45% by weight of the flame retardant to 50 to 94% by weight of the terminal group-blocked thermoplastic polyester elastomer. and preferably 11 to 35% by mass of the flame retardant to 60 to 84% by mass of the end group-blocked thermoplastic polyester elastomer. If the blending ratio of the terminal group-blocked thermoplastic polyester elastomer is less than the above lower limit, the heat resistance may be deteriorated. becomes too low, resulting in poor flame retardancy.
  • additives can be added to the resin composition of the present invention depending on the purpose.
  • Additives include known hindered phenol-based, sulfur-based, phosphorus-based, and amine-based antioxidants, hindered amine-based, triazole-based, benzophenone-based, benzoate-based, nickel-based, salicyl-based light stabilizers, and antistatic agents.
  • agents, lubricants, molecular modifiers such as peroxides, compounds with reactive groups such as epoxy compounds and carbodiimide compounds, metal deactivators, organic and inorganic nucleating agents, neutralizers, antacids, anti- Examples include fungicides, fluorescent whitening agents, fillers, organic and inorganic pigments, and the like.
  • the total content of these additives in the resin composition is preferably 0 to 5% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass.
  • additives can be blended using a kneader such as a heated roll, an extruder, or a Banbury mixer. Moreover, it can be added and mixed into the oligomer before the transesterification reaction or before the polycondensation reaction when producing the thermoplastic polyester elastomer.
  • a kneader such as a heated roll, an extruder, or a Banbury mixer. Moreover, it can be added and mixed into the oligomer before the transesterification reaction or before the polycondensation reaction when producing the thermoplastic polyester elastomer.
  • the resin composition of the present invention can be produced by mixing the components described above and, if necessary, various stabilizers, pigments, etc., and melt-kneading the mixture. Any melt-kneading method known to those skilled in the art may be used, and a single-screw extruder, twin-screw extruder, pressure kneader, Banbury mixer, or the like can be used. Among them, it is preferable to use a twin-screw extruder.
  • thermoplastic polyester elastomer in order to ensure that the reactive compound, such as polycarbodiimide, can contact and react with the end groups of the thermoplastic polyester elastomer, all components are mixed together rather than mixed together.
  • a reactive compound is impregnated in advance on a part of a thermoplastic polyester elastomer, while the remaining thermoplastic polyester elastomer and an additive are mixed and melted, and a thermoplastic resin in which a reactive compound is impregnated in this melt It is preferable to feed the polyester elastomer from a side feeder. Employing such a charging method prevents the reactive compound from adhering to the manufacturing apparatus, thereby preventing the loss of the reactive compound.
  • the flame-retardant polyester elastomer resin composition of the present invention has a melt flow rate (MFR) value measured at 230°C under a load of 2.16 kg according to the flow test method for thermoplastics specified in JIS K7210. Then, it is preferably 2 to 15 g/10 minutes, more preferably 2 g to 12/10 minutes or less. If the MFR value is less than 2 g/10 minutes, or if it exceeds 15 g/10 minutes, extrusion molding becomes impossible.
  • the difference ( ⁇ MFR: MFR35-MFR5) between the MFR value (MFR35) 35 minutes after adding the resin composition and the MFR value (MFR5) after 5 minutes is preferably 0 to 20, more preferably 0-15.
  • the ⁇ MFR is more than 20, the decrease in melt viscosity during molding cannot be suppressed, and stable extrusion molding cannot be performed, resulting in non-uniform thickness when molding cables and hoses. On the other hand, when it is less than 0, the melt viscosity increases significantly during molding, and similarly stable moldability cannot be obtained.
  • the method for adjusting the MFR value and ⁇ MFR within the above ranges is not particularly limited, it is particularly preferable to blend a predetermined amount of reactive compound such as polycarbodiimide by a specific method, as explained above.
  • This makes it possible to control the acid value of the polyester elastomer resin composition within a predetermined range and adjust the MFR value and ⁇ MFR within the above ranges.
  • the MFR is determined according to the acid value of the polyester elastomer, the number of reactive groups of the reactive compound, thickening properties such as molecular weight, the increase in acid value due to the decomposition reaction of the polyester elastomer due to the flame retardant, and the reactivity with other additives. values and ⁇ MFR can be adjusted accordingly.
  • unreacted reactive compounds tend to remain in the resin composition.
  • This unreacted reactive compound has the effect of reacting with the polyester elastomer during retention during molding to increase the molecular weight, thereby contributing to the reduction of MFR and ⁇ MFR.
  • the presence of unreacted reactive compounds may reduce long-term extrudability, such as increasing the difference between the initial thickness and the final thickness.
  • the flame-retardant resin composition containing the terminal group-blocked thermoplastic polyester elastomer of the present invention is constituted as described above, it exhibits not only heat resistance, weather resistance, heat aging resistance, water resistance, low-temperature properties, etc. It has excellent extrusion moldability and extrusion stability, so that it can be used to produce hollow and long moldings such as cables and hoses with uniform thickness by extrusion.
  • thermoplastic polyester elastomer A thermoplastic polyester elastomer dried under reduced pressure at 50° C. for 15 hours was heated from room temperature at a rate of 20° C./min using a differential scanning calorimeter DSC-50 (manufactured by Shimadzu Corporation), and the endothermic peak temperature due to melting was measured. , which was taken as the melting point (Tm). 10 mg of the sample was weighed into an aluminum pan (manufactured by TA Instruments, product number 900793.901), sealed with an aluminum lid (manufactured by TA Instruments, product number 900794.901), and measured in an argon atmosphere.
  • Tm Melting point
  • Acid Value 0.5 g of thermoplastic polyester elastomer was dissolved in 100 ml of benzyl alcohol/chloroform (50/50 mass ratio) and titrated with an ethanol solution of KOH to determine the acid value. Phenol red was used as an indicator. The acid value was expressed as an equivalent weight (eq/ton) in 1 ton of resin.
  • MFR Melt flow rate
  • Extrusion moldability was evaluated in terms of variation in discharge amount and smoothness.
  • Extrusion moldability fluctuation of discharge amount
  • the pellets melted and kneaded by the twin-screw extruder were again extruded from the round die by the single-screw extruder to discharge a strand with a diameter of 3 mm. From this state, the extrusion moldability (fluctuation in discharge amount) was evaluated according to the following criteria.
  • Good Extrusion is stable with no change in discharge rate.
  • Stable when pulled at a constant speed using a take-up machine, but slightly fluctuates in the discharge amount when suspended under its own weight.
  • x Unable to take back due to large variation in discharge amount.
  • thermoplastic polyester elastomer composition is injected into a 1/32-inch test piece conforming to the UL-94 standard at a cylinder temperature (Tm+20°C) using an injection molding machine (manufactured by Yamashiro Seiki Co., Ltd., model-SAV). Molded.
  • the flame retardancy of the test piece obtained by the above method was evaluated according to UL-94.
  • the burning time was shown as the sum of the burning times after each of the 5 samples was flamed twice.
  • the retention rate of tensile elongation at break was calculated according to the following formula, and the time when the value reached 50% (half-life of tensile elongation) was used as an index of heat resistance and heat aging resistance.
  • the initial tensile elongation at break is the tensile elongation at break before the heat resistance/heat aging resistance test.
  • thermoplastic polyester elastomer As thermoplastic polyester elastomers, the following three types A-1 to A-3 were synthesized.
  • Thermoplastic polyester elastomer A-1 100 parts by mass of aliphatic polycarbonate diol (carbonate diol UH-CARB200 manufactured by Ube Industries, number average molecular weight: 2000, 1,6-hexanediol type) and 8.6 parts by mass of diphenyl carbonate were charged, respectively, at a temperature of 205 ° C. and 130 Pa. reacted.
  • thermoplastic polyester elastomer A-1 had a melting point of 207° C., a melting point difference of 20° C., a reduced viscosity of 1.21 dl/g, and an acid value of 44 eq/ton.
  • Table 1 shows the composition and physical properties of the obtained thermoplastic polyester elastomer A-1.
  • PTMG polyoxytetramethylene glycol
  • thermoplastic polyester elastomer A-2 had a melting point of 203° C., a melting point difference of 8° C., a reduced viscosity of 1.75 dl/g, and an acid value of 50 eq/ton.
  • Table 1 shows the composition and physical properties of the obtained thermoplastic polyester elastomer A-2.
  • thermoplastic polyester elastomer A-3 A thermoplastic polyester elastomer A-3 was synthesized in the same manner as the thermoplastic polyester elastomer A-1, except that the molecular weight increase rate of the aliphatic polycarbonate diol was increased. Specifically, 100 parts by mass of aliphatic polycarbonate diol (carbonate diol UH-CARB200 manufactured by Ube Industries, number average molecular weight 2000, 1,6-hexanediol type) and 9.6 parts by mass of diphenyl carbonate were charged, and the temperature The reaction was carried out at 205° C. and 130 Pa.
  • thermoplastic polyester elastomer A-3 had a melting point of 207° C., a melting point difference of 55° C., a reduced viscosity of 1.25 dl/g, and an acid value of 49 eq/ton.
  • Table 1 shows the composition and physical properties of the obtained thermoplastic polyester elastomer A-3.
  • B-1 Alicyclic polycarbodiimide (Carbodilite HMV-15CA, manufactured by Nisshinbo Chemical Inc.)
  • B-2 Aromatic polycarbodiimide (Stabaxol P, manufactured by Rhein Chemie Rheinau GmbH)
  • C-1 Brominated polystyrene (PDBS-80, manufactured by Lanxess)
  • C-2 Antimony trioxide (PATOX MK, manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd.)
  • C-3 Aluminum diethylphosphinate (EXOLIT OP1230, manufactured by Clariant Japan)
  • thermoplastic polyester elastomer [Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 6]
  • the above thermoplastic polyester elastomer, polycarbodiimide, and flame retardant were mixed at the mixing ratio and the method of adding polycarbodiimide shown in Table 2 to obtain a flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition.
  • the numerical value which shows the mixing ratio in Table 2 means a mass part.
  • the performance of the resulting flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition was evaluated.
  • Table 2 shows the results.
  • the details of the method of adding polycarbodiimide (Method A and Method B) are as follows.
  • Method A 3 parts by mass of the thermoplastic polyester elastomer was impregnated with polycarbodiimide and fed into the molten resin composition from a side feeder.
  • Method B Polycarbodiimide was premixed with other components and charged all at once from a hopper.
  • Comparative Example 4 since almost no polycarbodiimide (B-1) was blended, although the other points were the same as in Example 1, the acid value could not be sufficiently lowered, and ⁇ MFR became too high. As a result, it was inferior in smoothness and inferior in extrudability. Moreover, it was inferior also in heat resistance and heat aging resistance. In Comparative Example 5, the MFR was too low due to gelation caused by excessive blending of the polyfunctional glycidyl compound (B'-1). As a result, extrusion was not possible in the first place. Comparative Example 6 is the same as Example 1 in other respects because the thermoplastic polyester elastomer (A-2) whose soft segment is not an aliphatic polycarbonate but an aliphatic polyether is used. Regardless, it was inferior in heat resistance and heat aging resistance.
  • the flame-retardant thermoplastic polyester elastomer resin composition of the present invention satisfies the basic performance requirements for automobile and home appliance parts such as heat resistance, weather resistance, heat aging resistance, water resistance, and low-temperature properties. Because of its excellent formability, it can be used to produce long hollow molded products such as cables and hoses that require uniform thickness with high precision. Therefore, the present invention will greatly contribute to the industry.

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Abstract

特に押出成形性に優れ、中空で長尺の成形品を均一な厚みで高精度で生産することができる難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物を提供する。芳香族ジカルボン酸と脂肪族又は脂環族ジオールとから構成されたポリエステルからなるハードセグメント、及び、主として脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントが結合されてなる熱可塑性ポリエステルエラストマーであって、その末端基の少なくとも一部がポリカルボジイミドで封鎖されているもの50~94質量%;及び難燃剤1~45質量%を含有する樹脂組成物であって、樹脂組成物のメルトフローレート値が2~15g/10分であり、樹脂組成物を投入して35分後のMFR値と5分後のMFR値の差が0~20g/10分である。

Description

難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物、及びそれらから得られる成形品
 本発明は、耐熱性、耐候性、耐熱老化性、耐水性、低温特性等だけでなく、成形加工性、特に押出成形性に優れた難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物、及びそれらから得られる成形品に関する。
 近年、ケーブルやホースなどの自動車・家電の部品の材料は、従来の金属やゴムから熱可塑性樹脂へと代替されてきている。また、自動車・家電の高性能化に伴い、複数の部品が相互に接近して配置される場合が増加しており、樹脂製の部品が従来以上の超高温にさらされる機会が増加してきている。そのため、耐熱老化性と難燃性と耐加水分解性を併せ持つ樹脂の開発が強く望まれている。
 これまで、ケーブルの構成樹脂として、塩化ビニル系樹脂やオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂などが使用されてきた。しかしながら、塩化ビニル系樹脂やオレフィン系樹脂は、融点が低く、耐熱性に乏しい問題があった。また、ポリエステル系樹脂は、比較的融点は高いが、耐加水分解性が劣り、屋外や車両に使用する場合に問題があった。これらの問題を解決するために、熱可塑性ポリエステルエラストマーをケーブルの構成樹脂として用いることが提案されている。
 かかる熱可塑性ポリエステルエラストマーとして、以前からポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンナフタレート(PBN)をはじめとする、結晶性ポリエステルをハードセグメントとし、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)などのポリキシアルキレングリコール類及び/又はポリカプロラクトン(PCL)、ポリブチレンアジペート(PBA)などのポリエステルをソフトセグメントとするものなどが知られ、実用化されている(例えば、特許文献1、2参照)。
 特許文献1のようにソフトセグメントにポリオキシアルキレングリコール類を用いたポリエステルポリエーテル型エラストマーは、耐水性及び低温特性には優れるものの、耐熱老化性に劣り、また、特許文献2のようにソフトセグメントにポリエステルを用いたポリエステルポリエステル型エラストマーは、耐熱老化性に優れるものの、耐水性及び低温特性に劣り、いずれも近年の市場の要求を満足することができなかった。
 これらの問題に対して、ソフトセグメントに脂肪族カーボネートを用いることにより耐熱性、耐水性を向上させた熱可塑性ポリエステルエラストマーが提案されている(特許文献3参照)。また、かかる熱可塑性ポリエステルエラストマーに各種難燃剤を配合した難燃性エラストマー樹脂組成物が提案されている(特許文献4参照)。また、難燃剤に加えてカルボジイミドを配合し、耐水性を向上させた難燃性エラストマー樹脂組成物が提案されている(特許文献5参照)。
 しかしながら、特許文献4の樹脂組成物では、難燃剤の配合により溶融粘度が低下することが問題となっていた。また、特許文献5の樹脂組成物は、カルボジイミド残基により増粘が生じやすく、さらに難燃剤とカルボジイミドが配合されているため、両者の溶融粘度低下と増粘効果が相殺されるよりはむしろ粘度上昇が顕著になり、従って、溶融粘度の制御は極めて難しく、ケーブルやホースのような中空で長尺の成形品を均一な厚みで生産することが困難であった。
特開平10-17657号公報 特開2003-192778号公報 特許第4244067号公報 特開2008-308635号公報 特許第5481916号公報
 本発明は、上記の従来の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物の問題を克服するために創案されたものであり、その目的は、耐熱性、耐候性、耐熱老化性、耐水性、低温特性等だけでなく、押出成形性に優れ、ケーブルやホースのような中空で長尺の成形品を均一な厚みで高精度で生産することができる難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物を提供することにある。
 本発明者らは、上記目的を達成するために特にソフトセグメントに脂肪族カーボネートを用いた従来の熱可塑性ポリエステルエラストマーにさらに難燃剤及びポリカルボジイミドを配合した樹脂組成物における押出成形時の粘度上昇の問題を防止する方法について鋭意検討した結果、熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)及び時間にわたるその変化(△MFR)をそれぞれ特定の範囲に好適に制御することによって押出成形性を向上させることができることを見出した。
 本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、以下の(1)~(5)の構成を有するものである。
(1)芳香族ジカルボン酸と脂肪族又は脂環族ジオールとから構成されたポリエステルからなるハードセグメント、及び、主として脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントが結合されてなる熱可塑性ポリエステルエラストマーであって、その末端基の少なくとも一部がポリカルボジイミドで封鎖されているもの50~94質量%;及び難燃剤1~45質量%を含有する難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物であって、
 前記難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)値が、JIS K7210に規定された熱可塑性プラスチックの流れ試験方法に準拠して、230℃、荷重2.16kgで測定すると、2~15g/10分であること、及び前記難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物を投入して35分後のMFR値(MFR35)と5分後のMFR値(MFR5)の差(ΔMFR:MFR35-MFR5)が0~20g/10分であることを特徴とする難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物。
(2)示差走査熱量計を用いて熱可塑性ポリエステルエラストマーを昇温速度20℃/分で室温から300℃に昇温し、300℃で3分間保持した後に、降温速度100℃/分で室温まで降温するサイクルを3回繰り返した時の一回目の測定で得られる融点(Tm1)と3回目の測定で得られる融点(Tm3)との融点差(Tm1-Tm3)が0~50℃であることを特徴とする(1)に記載の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物。
(3)酸価が15eq/ton以下であることを特徴とする(1)または(2)のいずれかに記載の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物。
(4)(1)~(3)のいずれかに記載の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物を押出成形することによって得られることを特徴とする成形品。
(5)成形品がケーブル又はホースであることを特徴とする(4)に記載の成形品。
 本発明の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物は、耐熱性、耐候性、耐熱老化性、耐水性、低温特性等の自動車・家電の部品に対する基本的な要求性能を満たしたうえで、押出成形性にも優れるため、ケーブル、ホースのような厚みの均一性が求められる中空長尺成形品を高精度で生産することができる。
 本発明の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物は、芳香族ジカルボン酸と脂肪族又は脂環族ジオールとから構成されたポリエステルからなるハードセグメント、及び、主として脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントが結合されてなる熱可塑性ポリエステルエラストマーをベースとし、その末端基の少なくとも一部がポリカルボジイミドで封鎖されたものに難燃剤が配合されものであり、特定の範囲のメルトフローレート(MFR)及び時間にわたるその変化(△MFR)を有することを特徴とする。
 まず、熱可塑性ポリエステルエラストマーのハードセグメントについて説明する。このハードセグメントは、芳香族ジカルボン酸と脂肪族又は脂環族ジオールとから構成されたポリエステルからなる。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーのハードセグメントのポリエステルの構成成分のうち、芳香族ジカルボン酸としては、通常の芳香族ジカルボン酸が広く用いられ、特に限定されないが、主として、テレフタル酸又はナフタレンジカルボン酸であることが望ましい。その他の酸成分としては、ジフェニルジカルボン酸、イソフタル酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロ無水フタル酸などの脂環族ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸などが挙げられる。これらは、樹脂の融点を大きく低下させない範囲で用いられ、その量は、全酸成分の30モル%未満であることが好ましく、より好ましくは20モル%未満である。
 また、熱可塑性ポリエステルエラストマーのハードセグメントのポリエステルの構成成分のうち、脂肪族又は脂環族ジオールとしては、一般の脂肪族又は脂環族ジオールが広く用いられ、特に限定されないが、主として、炭素数2~8のアルキレングリコール類であることが望ましい。具体的にはエチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。これらの中でも、1,4-ブタンジオール及び1,4-シクロヘキサンジメタノールが最も好ましい。
 具体的には、熱可塑性ポリエステルエラストマーのハードセグメントのポリエステルを構成する成分としては、ブチレンテレフタレート単位あるいはブチレンナフタレート単位よりなるものが、物性、成形性、コストパフォーマンスの点で好ましい。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーのハードセグメントを構成するポリエステルは、通常のポリエステルの製造法に従って容易に得ることができる。かかるポリエステルは、数平均分子量10000~40000を有するものが望ましい。
 次に、熱可塑性ポリエステルエラストマーのソフトセグメントについて説明する。このソフトセグメントは、主として脂肪族ポリカーボネートからなる。ここで、「主として」とは、脂肪族ポリカーボネートがソフトセグメントの60質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上を占めることを意味する。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーのソフトセグメントを構成する脂肪族ポリカーボネートは、主として炭素数2~12の脂肪族ジオール残基からなるものであることが好ましい。これらの脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、1,9-ノナンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオールなどが挙げられる。特に、得られるポリエステルエラストマー樹脂組成物の柔軟性や低温特性の点から、炭素数5~12の脂肪族ジオールが好ましい。これらの成分は、単独で用いてもよいし、必要に応じて2種以上を併用してもよい。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーのソフトセグメントを構成する、低温特性が良好な脂肪族ポリカーボネートジオールとしては、融点が低く(例えば、70℃以下)かつ、ガラス転移温度が低いものが好ましい。一般に、熱可塑性ポリエステルエラストマーのソフトセグメントを形成するのに用いられる1,6-ヘキサンジオールからなる脂肪族ポリカーボネートジオールは、ガラス転移温度が-60℃前後と低く、融点も50℃前後となるため、低温特性が良好なものとなる。その他にも、上記脂肪族ポリカーボネートジオールに、例えば、3-メチル-1,5-ペンタンジオールを適当量共重合して得られる脂肪族ポリカーボネートジオールは、元の脂肪族ポリカーボネートジオールに対してガラス転移点が若干高くなるものの、融点が低下もしくは非晶性となるため、低温特性が良好な脂肪族ポリカーボネートジオールに相当する。また、例えば、1,9-ノナンジオールと2-メチル-1,8-オクタンジオールからなる脂肪族ポリカーボネートジオールは融点が30℃程度、ガラス転移温度が-70℃前後と十分に低いため、低温特性が良好な脂肪族ポリカーボネートジオールに相当する。
 上記の脂肪族ポリカーボネートジオールは、必ずしもポリカーボネート成分のみから構成されるわけではなく、他のグリコール、ジカルボン酸、エステル化合物やエーテル化合物などを少量共重合したものでもよい。共重合成分の例として、例えばダイマージオール、水添ダイマージオール及びこれらの変性体などのグリコール、ダイマー酸、水添ダイマー酸などのジカルボン酸、脂肪族、芳香族、又は脂環族のジカルボン酸とグリコールとからなるポリエステル又はオリゴエステル、ε-カプロラクトンなどからなるポリエステル又はオリゴエステル、ポリテトラメチレングリコール、ポリオキシエチレングリコールなどのポリアルキレングリコール又はオリゴアルキレングリコールなどが挙げられる。
 上記共重合成分は、実質的に脂肪族ポリカーボネートセグメントの効果を消失させない程度の量で用いることができる。具体的には脂肪族ポリカーボネートセグメント100質量部に対して40質量部以下、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。共重合成分の量が多すぎる場合、得られたポリエステルエラストマー樹脂組成物の耐熱老化性、耐水性が劣ったものになるおそれがある。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーにおいて、ハードセグメントを構成するポリエステルとソフトセグメントを構成する脂肪族ポリカーボネート及び所望により共重合体成分との質量比は、一般に、ハードセグメント:ソフトセグメント=30:70~95:5であり、好ましくは40:60~90:10、より好ましくは45:55~87:13、最も好ましくは50:50~85:15の範囲である。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーは、上記のような芳香族ジカルボン酸と脂肪族又は脂環族ジオールとから構成されたポリエステルからなるハードセグメント、及び、主として脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントが結合されてなるポリエステルエラストマーである。ここで、「結合されてなる」とは、ハードセグメントとソフトセグメントがイソシアネート化合物などの鎖延長剤で結合されるのではなく、ハードセグメントやソフトセグメントを構成する単位が直接エステル結合やカーボネート結合で結合されている状態が好ましい。このような状態を作り出すためには、例えば、ハードセグメントを構成するポリエステル、ソフトセグメントを構成するポリカーボネート及び所望により各種共重合成分を溶融下、一定時間のエステル交換反応及び解重合反応を繰り返すブロック化反応によって熱可塑性ポリエステルエラストマーを得ることが好ましい。
 上記のブロック化反応は、好ましくはハードセグメントを構成するポリエステルの融点ないし融点+30℃の範囲内の温度において行われる。この反応において、系中の活性触媒濃度は、反応の行われる温度に応じて任意に設定される。すなわち、より高い反応温度においてはエステル交換反応及び解重合は速やかに進行するため、系中の活性触媒濃度は低いことが望ましく、また、より低い反応温度においてはある程度の濃度の活性触媒が存在していることが望ましい。
 触媒は、通常採用されるもの、例えばチタニウムテトラブトキシド、シュウ酸チタン酸カリウムなどのチタン化合物、ジブチルスズオキシド、モノヒドロキシブチルスズオキシドなどのスズ化合物を1種又は2種以上用いることができる。触媒は、ポリエステルもしくはポリカーボネート中にあらかじめ存在してもよく、その場合は新たに添加する必要はない。さらに、ポリエステルもしくはポリカーボネート中の触媒は、あらかじめ任意の方法によって部分的又は実質的に完全に失活させておいてもよい。例えば触媒としてチタニウムテトラブトキシドを用いている場合、亜燐酸、燐酸、燐酸トリフェニル、燐酸トリストリエチレングリコール、オルト燐酸、ホスホン酸カルベトキジメチルジエチル、亜燐酸トリフェニル、燐酸トリメチル、亜燐酸トリメチルなどの燐化合物などを添加することによって失活が行われるが、これに限定されるわけではない。
 上記反応は、反応温度、触媒濃度、反応時間の組み合わせを任意に決定して行なうことができる。すなわち、反応条件は、用いるハードセグメント及びソフトセグメントの種類及び量比、用いる装置の形状、攪拌状況などの種々の要因によって変化するので、その最適値を適宜採用すればよい。
 上記反応条件の最適値は、例えば得られる鎖延長ポリマーの融点と、ハードセグメントとして用いたポリエステルの融点を比較し、その差が2℃~60℃となる場合に存在する。融点差が2℃未満の場合、両セグメントが混合又は/及び反応しておらず、得られたポリマーは劣った弾性性能を示す。一方、融点差が60℃を超える場合、エステル交換反応の進行が著しいため得られたポリマーのブロック性が低下しており、結晶性、弾性性能などが低下する。
 上記反応によって得られた溶融混合物中の残存触媒は、従来公知の方法によってできる限り完全に失活しておくことが望ましい。触媒が必要以上に残存している場合、コンパウンド時、成形時などにエステル交換反応がさらに進行し、得られたポリマーの物性が変動する。
 失活反応は、例えば前述の方法、すなわち亜燐酸、燐酸、燐酸トリフェニル、燐酸トリストリエチレングリコール、オルト燐酸、ホスホン酸カルベトキジメチルジエチル、亜燐酸トリフェニル、燐酸トリメチル、亜燐酸トリメチルなどの燐化合物などを添加することによって行われるが、これに限られるわけではない。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーは、少量に限り三官能以上のポリカルボン酸、ポリオールを含んでもよい。例えば無水トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメチロールプロパン、グリセリンなどを使用することができる。
 本発明で使用する熱可塑性ポリエステルエラストマーは、示差走査熱量計を用いて昇温速度20℃/分で室温から300℃に昇温し、300℃で3分間保持した後に、降温速度100℃/分で室温まで降温するサイクルを3回繰り返した時の一回目の測定で得られる融点(Tm1)と3回目の測定で得られる融点(Tm3)との融点差(Tm1-Tm3)が0~50℃であることが重要である。この融点差は0~40℃がより好ましく、0~30℃がさらに好ましい。この融点差は熱可塑性ポリエステルエラストマーのブロック性保持性の尺度であり、温度差が小さい程、ブロック性保持性に優れている。融点差が50℃を超えた場合は、ブロック性保持性が悪化し、成型加工時における品質変動が大きくなり、成型製品の品質の均一性悪化やリサイクル性の悪化に繋がる。
 上記特性を満たすことにより、熱可塑性ポリエステルエラストマーの優れたブロック性の効果を有効に活かした成形品を得ることができる。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーのブロック性保持性やブロック性を上記範囲にする方法は限定されないが、原料であるポリカーボネートジオールの分子量を最適化することが好ましい。すなわち、熱可塑性ポリエステルエラストマーは、ハードセグメントを構成するポリエステルと分子量5000~80000の脂肪族ポリカーボネートジオールとを溶融状態で反応させて製造してなることが好ましい。脂肪族ポリカーボネートジオールの分子量が大きい程、ブロック性保持性やブロック性が高くなる。脂肪族ポリカーボネートジオールの分子量は数平均分子量で5000以上が好ましく、7000以上がより好ましく、10000以上がさらに好ましい。脂肪族ポリカーボネートジオールの分子量の上限は、ハードセグメントとソフトセグメントの相溶性の観点より80000以下が好ましく、70000以下がより好ましく、60000以下がさらに好ましい。脂肪族ポリカーボネートジオールの分子量が大きすぎると相溶性が低下し、相分離を起こし、成形品の機械的性質に大きく影響を及ぼし、成形品の強度、伸度を低下させる。
 脂肪族ポリカーボネートジオールの分子量を最適化する方法は限定されない。最適な分子量のものを購入あるいは調製してもよいし、予め、低分子量の脂肪族ポリカーボネートジオールとジフェニルカーボネートやジイソシアネート等の鎖延長剤で高分子量化することにより分子量の調整をしたものを用いてもよい。
 例えば、上記の高分子量脂肪族ポリカーボネートジオールを製造する方法としては、前記した脂肪族ジオールと下記のカーボネート、すなわち、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジフェニルカーボネートなどとを反応させることで得ることができる。
 また、高分子量脂肪族ポリカーボネートジオールを製造する他の方法としては、低分子量の脂肪族ポリカーボネートジオールとジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジフェニルカーボネートなどとを反応させることによっても可能である。
 本発明では、熱可塑性ポリエステルエラストマーは、その末端基の少なくとも一部がポリカルボジイミドで封鎖された状態のものである。以下、この状態の熱可塑性ポリエステルエラストマーを「末端基封鎖熱可塑性ポリエステルエラストマー」と称する。熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基(ヒドロキシル基又はカルボキシル基)の少なくとも一部をポリカルボジイミド中の反応性官能基で封鎖することによって、熱可塑性ポリエステルエラストマーを高分子量化/分岐付与したり、熱可塑性ポリエステルエラストマーの酸価を効果的に低下させることができ、熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物のMFR、ΔMFR、押出成形性、耐熱性・耐熱老化性を制御できる。
 なお、本発明において、「熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基の少なくとも一部がポリカルボジイミドで封鎖されている」とは、熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基の「全て」がポリカルボジイミドで封鎖されていることは要求されないということを意味する。本発明は、熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基の「ほとんど」がポリカルボジイミドで封鎖されている状態を想定したものであり、遊離のポリカルボジイミドが混在している組成物の状態も包含するものである。これは、ポリカルボジイミドを過剰に添加したり、その添加方法を後述のように工夫したとしても、熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基の「全て」をポリカルボジイミドで封鎖することは困難であるからである。熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基の封鎖割合は、直接的に測定することは困難であるが、熱可塑性ポリエステルエラストマーの酸価を指標として推測することができる。熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基が封鎖されるにつれて、熱可塑性ポリエステルエラストマーの酸価は、元の熱可塑性ポリエステルエラストマーの酸価よりも低下する。
 本発明において、ポリカルボジイミドは、熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基を封鎖することによって熱可塑性ポリエステルエラストマーに分岐を付与したり、熱可塑性ポリエステルエラストマーを高分子量化して、熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物のMFRを好適な範囲に制御する役割と、熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基を封鎖することによってその酸価を低下させ、熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物のΔMFRを好適な範囲に制御する役割を有し、その結果、熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物の押出成形性、耐熱性・耐熱老化性が向上する。本発明で使用されることができるポリカルボジイミドとは、1分子内にカルボジイミド基(-N=C=N-の構造)を2つ以上有するポリカルボジイミドであればよく、例えば、脂肪族ポリカルボジイミド、脂環族ポリカルボジイミド、芳香族ポリカルボジイミドやこれらの共重合体などが挙げられる。好ましくは脂肪族ポリカルボジイミド又は脂環族ポリカルボジイミドである。
 ポリカルボジイミドは、例えば、ジイソシアネート化合物の脱二酸化炭素反応により得ることができる。ここで使用できるジイソシアネート化合物としては、例えば、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3-フェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,3,5-トリイソプロピルフェニレン-2,4-ジイソシアネートなどが挙げられる。これらは、1種のみを用いてもよいし、2種以上を共重合させて用いることもできる。また、分岐構造を導入したり、カルボジイミド基やイソシアネート基以外の官能基を共重合により導入したりしてもよい。さらに、末端のイソシアネートはそのままでも使用可能であるが、末端のイソシアネートを反応させることにより重合度を制御してもよいし、末端イソシアネートの一部を封鎖してもよい。
 ポリカルボジイミドは、末端にイソシアネート基を有し、イソシアネート基含有率が0.5~4質量%であることが、安定性と取り扱い性の点で好ましい。より好ましくは、イソシアネート基含有率は1~3質量%である。特に、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートに由来するポリカルボジイミドであって、前記範囲のイソシアネート基含有率を有するものが好ましい。なお、イソシアネート基含有率は常法(アミンで溶解して塩酸で逆滴定を行う方法)を用いて測定することができる。
 ポリカルボジイミドは、1分子あたり2~50個のカルボジイミド基を含有することが、安定性と取り扱い性の点で好ましい。より好ましくは1分子あたりカルボジイミド基を5~30個含有する。ポリカルボジイミド分子中のカルボジイミドの個数(すなわちカルボジイミド基数)は、ジイソシアネート化合物から得られたポリカルボジイミドであれば、重合度に相当する。例えば、21個のジイソシアネート化合物が鎖状につながって得られたポリカルボジイミドの重合度は20であり、分子鎖中のカルボジイミド基数は20である。通常、ポリカルボジイミドは、種々の長さの分子の混合物であるので、カルボジイミド基数は、平均値で表される。前記範囲のカルボジイミド基数を有し、室温付近で固形であると、粉末化できるので、後述する熱可塑性ポリエステルエラストマーとの混合時の作業性や相溶性に優れ、均一反応性、耐ブリードアウト性の点でも好ましい。なお、カルボジイミド基数は、例えば、常法(アミンで溶解して塩酸で逆滴定を行う方法)を用いて測定することができる。これらの重合度で、室温付近で固形であると、粉末化されて熱可塑性ポリエステルエラストマーと混合される時の作業性や相溶性に優れ、均一反応性、耐ブリードアウト性の点でも好ましい。
 本発明で使用する熱可塑性ポリエステルエラストマーは、その末端基のその一部がポリカルボジイミド以外に、熱可塑性ポリエステルエラストマーに対する反応性基を1個以上有する化合物で封鎖されていてもよい。かかる反応性基とは、エポキシ基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、酸無水基、ヒドロキシメチル基、アミノ基、環状イミノ基など、熱可塑性ポリエステルエラストマーが有する水酸基やカルボキシル基と反応することができる基である。以下、ポリカルボジイミドと熱可塑性ポリエステルエラストマーに対する反応性基を1個以上有する化合物を合わせて「反応性化合物」と称する。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーに対する反応性基を1個以上有する化合物がエポキシ化合物の場合、その構造は特に制限されないが、同一内子内にエポキシ基を1個以上有する化合物であり、エポキシ基を2~3個有する化合物が好ましい。
 具体例としては、エポキシ化合物としてはビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールSのジグリシジルエーテル、及びそれらのオリゴマー、水素化ビスフェノールA、水素化ビスフェノールF及び水素化ビスフェノールSのジグリシジルエーテル、及びそれらのオリゴマー、オルソフタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、p-オキシ安息香酸ジグリシジルエステル、テトラハイドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサハイドロフタル酸ジグリシジルエステル、コハク酸ジグリシジルエステル、アジピン酸ジグリシジルエステル、セバシン酸ジグリシジルエステル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル及びポリアルキレングルコールジグリシジルエーテル類、トリメリット酸トリグリシジルエステル、トリグリシジルイソシアヌレート、14-ジグリシジルオキシベンゼン、ジグリシジルプロピレン尿素、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、グルセロールアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、クレゾールノボラック型グリシジルエーテル、フェノールノボラック型グリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル型エポキシ、3,4-エポキシシクロヘキシルメタアクリレート、シクロペンタジエンジエポキシドなどの脂環エポキシ、オリゴマー型脂環エポキシ、トリグリシジルイソシアヌレートなどが挙げられ、これらは必要により適宜混合して使用してもよい。これらの中で、結晶性で粉末化できるものが反応の均一化、ゲル発生防止の点で好ましく、特に好ましい例としては、トリグリシジルイソシアヌレートが挙げられ、平均粒径100μm以下の粉末のものが好ましい。
 次に、ポリカルボジイミドなどの反応性化合物を使用した末端基封鎖方法について説明する。熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基を反応性化合物で封鎖するには、熱可塑性ポリエステルエラストマーと反応性化合物を混合して両者を相互に接触させればよい。接触により、反応性化合物中の反応性官能基が熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基と反応して、熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基が封鎖される。熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基と反応性化合物中の反応性官能基との反応は、触媒を用いなくとも起こり得るが、反応の促進の点から、触媒を用いることが望ましい。触媒としては、一般にアミン類、イミダゾール類等が好ましい。
 反応性化合物がポリカルボジイミドである場合、その配合量は、熱可塑性ポリエステルエラストマー100質量部に対して0.5~10質量部が好ましく、より好ましくは0.5~5質量部である。上記上限を超えると、柔軟性が損なわれたり、機械的特性、耐熱性、溶融粘度が低下することがある。また、上記下限未満であると、熱可塑性ポリエステルエラストマー中の-N=C=N-量が少なくなり、耐加水分解性の向上効果や押出成形性の向上効果に劣ることがある。反応性化合物が熱可塑性ポリエステルエラストマーに対する反応性基を1個以上有する化合物である場合、その配合量は、熱可塑性ポリエステルエラストマー100質量部に対して0.01~5質量部が好ましく、より好ましくは0.05~4質量部である。上記下限未満では、このような化合物を反応させることによって得られる作用効果、例えば、増粘による成形性の向上効果、耐熱性及び耐加水分解性の向上効果が有意に発揮されないことがある。また、上記上限を超えると、未反応化合物が残存することによって、成形体の表面性状が粗雑になる、ゲル化物が発生する等、成形品の品質に悪影響が現れてくることがある。
 なお、配合されたポリカルボジイミドなどの反応性化合物が熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基と確実に接触して反応することができるようにするためには、熱可塑性ポリエステルエラストマーへの反応性化合物の添加方法の順序を工夫することが好ましい。例えば、従来のように、熱可塑性ポリエステルエラストマー及び反応性化合物、並びに後述する難燃剤などの添加剤の全てを同時に混合するのではなく、熱可塑性ポリエステルエラストマーの一部に反応性化合物を予め添着し、一方、残りの熱可塑性ポリエステルエラストマーと添加剤を混合して溶融させておき、この溶融物に反応性化合物が添着された熱可塑性ポリエステルエラストマーを添加すると、反応性化合物を均一に溶融混錬することができ、反応性化合物が熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基と確実に接触して反応することができる。そのため、ポリカルボジイミドの過剰配合を抑制でき、目的のMFR、ΔMFRへの調整が容易になる。反応性化合物が均一に溶融混錬されないと、熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基が十分に封鎖されないだけでなく、未反応の反応性化合物が組成物中に残り、押出し成形の際に悪影響を与えることがある。具体的には、末端封鎖されていない熱可塑性ポリエステルエラストマーが存在すると、長時間の押出し成形時の滞留により、熱分解や加水分解が生じやすくなり、分子量の低下や溶融粘度の低下をもたらすおそれがある。また、未反応の反応性化合物が存在すると、ゲル化が生じ、溶融粘度が増大しやすくなるおそれがある。
 このようにして得られた末端基封鎖熱可塑性ポリエステルエラストマーは、末端の酸基が封鎖されているため、元の熱可塑性ポリエステルエラストマーよりも酸価が低下しており、具体的には、15eq/ton以下、好ましくは10eq/ton以下、より好ましくは5eq/ton以下の低いレベルの酸価を達成することができる。酸価の下限は、特に限定されないが、例えば0eq/tonである。酸価が上記範囲にあると、ΔMFRの増大を抑制することができ、ケーブルやホースなどの中空の長尺物の押出成形の場合、厚み均一性が向上する。また、酸価は耐加水分解性にも寄与しており、酸価が上記範囲にあると、耐加水分解性に優れる。
 本発明では、末端基封鎖熱可塑性ポリエステルエラストマーは、難燃剤と組み合わせて難燃性樹脂組成物の形で使用される。難燃剤としては、ハロゲン系や非ハロゲン系の難燃剤、難燃助剤を使用することができ、これらは単独または組み合わせて使用してもよい。難燃剤として、例えば、トリアジン系化合物/又はその誘導体、リン系化合物、臭素系化合物、アンチモン化合物などが挙げられる。難燃剤は、樹脂組成物中に1~40質量%含めることができる。
 トリアジン系化合物及び/又はその誘導体としては、メラミン、メラミンシアヌレート、燐酸メラメン、スルファミン酸グアニジンなどが挙げられる。リン系化合物としては、赤燐系化合物、ポリリン酸アンモニウム塩などが挙げられる。臭素系化合物としては、臭素化フェノキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、臭素化エポキシオリゴマー、TBAカーボネートオリゴマー、エチレンビス(テトラブロモフタル)イミド、ヘキサブロモベンゼン、デカブロモジフェニルエーテルなどが挙げられる。難燃助剤としては、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、ピロアンチモン酸ソーダ、二酸化錫、メタ硼酸亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、赤燐系化合物、ポリリン酸アンモニウム塩、メラミンシアヌレート、四フッ化エチレンなどが挙げられる。
 本発明の樹脂組成物中、末端基封鎖熱可塑性ポリエステルエラストマーと難燃剤の配合割合は、末端基封鎖熱可塑性ポリエステルエラストマー50~94質量%に対して難燃剤1~45質量%であることが必要であり、好ましくは末端基封鎖熱可塑性ポリエステルエラストマー60~84質量%に対して難燃剤11~35質量%である。末端基封鎖熱可塑性ポリエステルエラストマーの配合割合が上記下限未満では、耐熱性などに劣るおそれがあり、一方、末端基封鎖熱可塑性ポリエステルエラストマーの配合割合が上記上限未満を超えると、難燃剤の配合割合が低くなりすぎて、難燃性に劣るおそれがある。
 さらに、本発明の樹脂組成物には、目的に応じて種々の添加剤を配合することができる。添加剤としては、公知のヒンダードフェノール系、硫黄系、燐系、アミン系の酸化防止剤、ヒンダードアミン系、トリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、ニッケル系、サリチル系などの光安定剤、帯電防止剤、滑剤、過酸化物などの分子調整剤、エポキシ系化合物、カルボジイミド系化合物などの反応基を有する化合物、金属不活性剤、有機及び無機系の核剤、中和剤、制酸剤、防菌剤、蛍光増白剤、充填剤、有機及び無機系の顔料などを挙げることができる。これらの添加剤は合計で、樹脂組成物中に0~5質量%含めることが好ましく、0.5~5質量%含めることがより好ましい。
 これらの添加剤は、加熱ロール、押出機、バンバリミキサー等の混練機を用いて配合することができる。また、熱可塑性ポリエステルエラストマーを製造する際のエステル交換反応の前又は重縮合反応前のオリゴマー中に、添加及び混合することができる。
 本発明の樹脂組成物は、上述した各成分および必要に応じて各種安定剤や顔料等を混合し、溶融混練することによって製造することができる。溶融混練方法は、当業者に公知のいずれの方法を用いてもよく、単軸押し出し機、2軸押出し機、加圧ニーダー、バンバリーミキサー等を使用することができる。なかでも2軸押出し機を使用することが好ましい。
 なお、上述のように、ポリカルボジイミドなどの反応性化合物が熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基と確実に接触して反応することができるようにするためには、全ての成分を同時に混合するのではなく、熱可塑性ポリエステルエラストマーの一部に反応性化合物を予め添着し、一方、残りの熱可塑性ポリエステルエラストマーと添加剤を混合して溶融させておき、この溶融物に反応性化合物が添着された熱可塑性ポリエステルエラストマーをサイドフィーダーから投入することが好ましい。このような投入方法を採用すると、反応性化合物が製造装置に固着してしまうことがなく、反応性化合物の投入ロスを防止することもできる。
 本発明の難燃性ポリエステルエラストマー樹脂組成物は、そのメルトフローレート(MFR)値が、JIS K7210に規定された熱可塑性プラスチックの流れ試験方法に準拠して、230℃、荷重2.16kgで測定すると、2~15g/10分であることが好ましく、より好ましくは2g~12/10分以下である。MFR値が2g/10分より小さい場合、また15g/10分を超えた場合、押出成形ができなくなる。
 また、樹脂組成物を投入して35分後のMFR値(MFR35)と5分後のMFR値(MFR5)の差(ΔMFR:MFR35-MFR5)は0~20であることが好ましく、より好ましくは0~15である。ΔMFRが20より大きいと成形時に溶融粘度の低下が抑制されず安定した押出成形ができず、ケーブルやホースを成形する場合に厚みが不均一になる。一方、0未満であると、成形時に溶融粘度が著しく増加し、同様に安定した成形性を得ることができなくなる。
 上記範囲にMFR値およびΔMFRを調整する方法は特に限定されないが、特に、上記で説明したように、所定量のポリカルボジイミドなどの反応性化合物を特定の方法で配合することが好ましい。これにより、ポリエステルエラストマー樹脂組成物の酸価を所定の範囲に制御して、MFR値およびΔMFRを上記の範囲に調整することが可能となる。それに加えて、ポリエステルエラストマーの酸価、反応性化合物の反応基数、分子量等の増粘特性や難燃剤によるポリエステルエラストマーの分解反応による酸価増加、その他の添加剤との反応性等に応じてMFR値およびΔMFRを適宜調整することができる。反応性化合物として、ポリカルボジイミドの他にエポキシ化合物(グリシジル化合物)を併用する場合、未反応の反応性化合物が樹脂組成物中に残存しやすい。この未反応の反応性化合物は、成形時の滞留でポリエステルエラストマーと反応して分子量を増加させる効果があり、MFR、ΔMFRの低下に寄与する。その一方で、未反応の反応性化合物が存在すると、初期厚みと最終厚みの差異が大きくなるなど長期押出成形性を低下させることがある。
 本発明の末端基封鎖熱可塑性ポリエステルエラストマーを含有する難燃性樹脂組成物は、上述のように構成されているので、耐熱性、耐候性、耐熱老化性、耐水性、低温特性等だけでなく、押出成形性と押出成形安定性に優れ、そのため押出し成形によってケーブルやホースのような中空で長尺の成形品を均一な厚みで生産するために使用することができる。
 以下、実施例および比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合しうる範囲で変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書において各測定は、以下の方法に従って行った。
(1)熱可塑性ポリエステルエラストマーの融点(Tm)
 50℃で15時間減圧乾燥した熱可塑性ポリエステルエラストマーを、示差走査熱量計DSC-50(島津製作所製)を用いて室温から20℃/分で昇温させながら、融解による吸熱のピーク温度を測定し、これを融点(Tm)とした。なお、試料は、アルミニウム製パン(TA Instruments社製、品番900793.901)に10mg計量し、アルミニウム製蓋(TA Instruments社製、品番900794.901)で密封状態にして、アルゴン雰囲気で測定した。
(2)熱可塑性ポリエステルエラストマーの還元粘度
 熱可塑性ポリエステルエラストマー0.05gを25mLの混合溶媒(フェノール/テトラクロロエタン=60/40)に溶解し、オストワルド粘度計を用いて30℃で還元粘度を測定した。
(3)酸価
 熱可塑性ポリエステルエラストマー0.5gをベンジルアルコール/クロロホルム(50/50質量比)100mlに溶解させ、KOHのエタノール溶液で滴定して酸価を求めた。指示薬はフェノールレッドを用いた。酸価は、樹脂1ton中の当量(eq/ton)として表した。
(4)メルトフローレート(略号:MFR、メルトフローインデックスとも言う)
 実施例、比較例で得られた難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物のペレットをJIS K7210記載の試験法(A法)に準拠し(ASTM D1238)、230℃、荷重2.16kgでのメルトフローレート(MFR:g/10分)を測定した。測定には水分率0.1重%以下の樹脂組成物を用いた。また、樹脂組成物投入35分後のMFR値(MFR 35)と5分後のMFR値(MFR5)の差(ΔMFR:MFR35-MFR5)を測定した。測定には水分率0.1重量部以下の樹脂組成物を用いた。
(5)押出成形性
 押出成形性は、吐出量の変動及び平滑性の点で評価した。
[押出成形性(吐出量の変動)]
 二軸押出機で溶融混練したペレットを再度、単軸押出機により丸ダイから押出し、直径3mmのストランドを吐出した。その状態から、押出成形性(吐出量の変動)を下記の基準に従って評価した。
 ○:吐出量の変動が生じず、押出性が安定。
 △:引き取り機を用いて定速で引張っている際は安定だが、自重で垂らした状態だと、吐出量の変動が僅かにみられる。
 ×:吐出量の変動が大きく、引き取り不可。
[押出成形性(平滑性)]
 二軸押出機で溶融混練したペレットを再度、単軸押出機によりTダイから押出成形し、0.2mm厚のシート成形品を作製した。そのシート外観から、押出成形品における平滑性を下記の基準で評価した。
 ○:ザラツキや発泡の発生がなく、シート外観および表面平滑性が良好。
 ×:シート凹凸(メルトフラクチャー)や発泡が発生、シート外観が芳しくない。
(6)難燃性
 100℃で8時間減圧乾燥した熱可塑性ポリエステルエラストマーに、ペンタエリスリチル-テトラキス〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕を0.5質量%、ペンタエリスリトールテトラキスー(3-ラウリルチオプロピオネート)を0.3質量%、2-(3-t-ブチル-5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾールを0.5質量%、ビスフェノールAを0.5質量%、トリフェニルフォスフィンを0.3質量%、実施例、比較例に記載の化合物を配合し、押出機を用いて造粒して難燃性ポリエステルエラストマー樹脂組成物を得た。
 上記熱可塑性ポリエステルエラストマー組成物を、射出成形機(山城精機社製、model-SAV)を用いて、シリンダー温度(Tm+20℃)にてUL-94規格に準拠した1/32インチの試験片を射出成形した。
 上記方法で得た試験片の難燃性をUL-94に準拠して評価した。燃焼時間は5本のサンプルの各2回接炎後の燃焼時間の合計として示した。
(7)耐熱性・耐熱老化性
 テストピースとして、射出成形機(山城精機社製、model-SAV)を用いて、シリンダー温度(Tm+20℃)、金型温度30℃で、100mm×100mm×2mmの平板に射出成形した後、ダンベル状3号形の試験片を平板から打ち抜いた。このダンベル状3号形の試験片を、170℃環境下にて、任意時間放置した後、取り出し、JIS K6251:2010に準拠して引張破断伸度を測定した。以下の式に従って引張破断伸度保持率を算出し、その値が50%となる時間(引張伸度半減期)を耐熱性・耐熱老化性の指標とした。なお、初期引張破断伸度は、耐熱性・耐熱老化性試験前の引張破断伸度である。
 引張破断伸度保持率(%)=耐熱性・耐熱老化性試験後の引張破断伸度/初期引張破断伸度×100
 〇:引張伸度半減期が800hr以上
 △:引張伸度半減期が400~800hr未満
 ×:引張伸度半減期が400hr未満
(8)難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物の引張破断強度および引張破断伸度
 JIS K 6251に準拠して測定した。テストピースは、射出成形機(山城精機社製、model-SAV)を用いて、シリンダー温度(Tm+20℃)、金型温度30℃で、100mm×100mm×2mmの平板に射出成形した後、ダンベル状3号形の試験片を平板から打ち抜いた。
 実施例、比較例で使用した配合原料は、以下の通りである。
[熱可塑性ポリエステルエラストマー]
 熱可塑性ポリエステルエラストマーとして、以下のA-1~A-3の3種類のものを合成した。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーA-1:
 脂肪族ポリカーボネートジオール(宇部興産社製カーボネートジオールUH-CARB200、数平均分子量2000、1,6-ヘキサンジオールタイプ)100質量部とジフェニルカーボネート8.6質量部とをそれぞれ仕込み、温度205℃、130Paで反応させた。2時間後、内容物を冷却し、分子量の増大した脂肪族ポリカーボネートジオール(数平均分子量10000)を得た。この脂肪族ポリカーボネートジオール(PCD)43質量部と、数平均分子量30000を有するポリブチレンテレフタレート(PBT)57質量部とを、230℃~245℃、130Pa下で1時間攪拌し、樹脂が透明になったことを確認し、内容物を取り出し、冷却し、熱可塑性ポリエステルエラストマーA-1を得た。この熱可塑性ポリエステルエラストマーA-1の融点は207℃、融点差は、20℃、還元粘度は1.21dl/g、酸価は44eq/tonであった。得られた熱可塑性ポリエステルエラストマーA-1の組成及び物性を表1に示す。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーA-2:
 比較例用に、ソフトセグメントが脂肪族ポリカーボネートではなく脂肪族ポリエーテルである熱可塑性ポリエステルエラストマーA-2を合成した。具体的には、上記と同様の方法により、テレフタル酸、1,4-ブタンジオール、ポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG;数平均分子量1000)を構成成分とし、ハードセグメント(ポリブチレンテレフタレート)/ソフトセグメント(PTMG)=56/44(質量%)の熱可塑性ポリエステルエラストマーA-2を得た。この熱可塑性ポリエステルエラストマーA-2の融点は203℃、融点差は、8℃、還元粘度は1.75dl/g、酸価は50eq/tonであった。得られた熱可塑性ポリエステルエラストマーA-2の組成及び物性を表1に示す。
 熱可塑性ポリエステルエラストマーA-3:
 脂肪族ポリカーボネートジオールの分子量増大率を増加させた以外は、熱可塑性ポリエステルエラストマーA-1と同様にして、熱可塑性ポリエステルエラストマーA-3を合成した。具体的には、脂肪族ポリカーボネートジオール(宇部興産社製カーボネートジオールUH-CARB200、数平均分子量2000、1,6-ヘキサンジオールタイプ)100質量部とジフェニルカーボネート9.6質量部とをそれぞれ仕込み、温度205℃、130Paで反応させた。2時間後、内容物を冷却し、分子量の増大した脂肪族ポリカーボネートジオール(数平均分子量20000)を得た。この脂肪族ポリカーボネートジオール(PCD)43質量部と、数平均分子量30000を有するポリブチレンテレフタレート(PBT)57質量部とを、230℃~245℃、130Pa下で1時間攪拌し、樹脂が透明になったことを確認し、内容物を取り出し、冷却し、熱可塑性ポリエステルエラストマーA-3を得た。この熱可塑性ポリエステルエラストマーA-3の融点は207℃、融点差は、55℃、還元粘度は1.25dl/g、酸価は49eq/tonであった。得られた熱可塑性ポリエステルエラストマーA-3の組成及び物性を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[ポリカルボジイミド]
 B-1:脂環族ポリカルボジイミド(カルボジライトHMV-15CA、日清紡ケミカル株式会社製)
 B-2:芳香族ポリカルボジイミド(Stabaxol P、Rhein Chemie Rheinau GmbH社製)
[グリシジル化合物]
 B’-1:トリグリシジルイソシアヌレ-ト化合物(TEPIC-S、日産化学株式会社製、エポキシ価数(1分子当りの平均エポキシ基の数):3)
[難燃剤]
 C-1:臭素化ポリスチレン(PDBS-80、Lanxess社製)
 C-2:三酸化アンチモン(PATOX MK、日本精鉱社製)
 C-3:ジエチルホスフィン酸アルミニウム(EXOLIT OP1230、クラリアントジャパン社製)
〔実施例1~7、比較例1~6〕
 上記熱可塑性ポリエステルエラストマー、ポリカルボジイミド、及び難燃剤を表2に示す配合割合及びポリカルボジイミドの投入方法で混合し、難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物を得た。なお、表2中の配合割合を示す数値は、質量部を意味する。得られた難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物の性能を評価した。その結果を表2に示す。表2中、ポリカルボジイミドの投入方法(A法およびB法)の詳細は下記のとおりである。
 A法:熱可塑性ポリエステルエラストマーのうち3質量部にポリカルボジイミドを添着させ、サイドフィーダーから溶融樹脂組成物中へ投入した。
 B法:ポリカルボジイミドを他の成分と予め混合し、ホッパーから一括投入した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2からわかるように、本発明の要件を満たす実施例1~7はいずれも、押出成形時の吐出量の変動が少なく、平滑性にも優れ、押出成形性に優れていた。また、難燃性にも優れていた。また、熱可塑性ポリエステルエラストマーとしての基本的な要求性能である耐熱性・耐熱老化性、引張破断強伸度も優れていた。
 これに対して、比較例1は、ポリカルボジイミドの配合割合は実施例1と同じであるが、他の成分と共に一括投入しているため、熱可塑性ポリエステルエラストマーの末端基をポリカルボジイミドで十分に封鎖できず、酸価を十分に低下させることができず、△MFRが高くなりすぎた。その結果として、平滑性に劣り、押出成形性に劣っていた。また、耐熱性・耐熱老化性にも劣っていた。
 比較例2は、ポリカルボジイミドを過剰に配合しているため、未反応のポリカルボジイミドが残留しており、ゲル化が生じて増粘したため、△MFRが低くなりすぎ、成形初期から押出成形性が不安定であった。また、ポリカルボジイミドを他の成分と共に一括投入しているため、ポリカルボジイミドを過剰に配合したにもかかわらず、局所的な増粘が進みやすくなり、その結果として、押出成形性に劣っていた。
 比較例3は、ポリカルボジイミド(B-1)を全く配合していないため、酸価を十分に低下させることができず、MFR及び△MFRが高くなりすぎた。その結果として、押出成形がそもそも不可能であった。
 比較例4は、ポリカルボジイミド(B-1)をほとんど配合していないため、その他の点では実施例1と同様であるにもかかわらず、酸価を十分に低下させることができず、△MFRが高くなりすぎた。その結果として、平滑性に劣り、押出成形性に劣っていた。また、耐熱性・耐熱老化性にも劣っていた。
 比較例5は、多官能グリシジル化合物(B′-1)を過剰に配合することでゲル化が生じたため、MFRが低くなりすぎた。その結果として、押出成形がそもそも不可能であった。
 比較例6は、熱可塑性ポリエステルエラストマーとしてソフトセグメントが脂肪族ポリカーボネートではなく脂肪族ポリエーテルであるもの(A-2)を使用しているため、その他の点では実施例1と同様であるにもかかわらず、耐熱性・耐熱老化性に劣っていた。
 本発明の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物は、耐熱性、耐候性、耐熱老化性、耐水性、低温特性等の自動車・家電の部品に対する基本的な要求性能を満たしたうえで、押出成形性にも優れるため、ケーブル、ホースのような厚みの均一性が求められる中空長尺成形品を高精度で生産することができる。従って、本発明は、当該産業界に寄与すること大である。

Claims (5)

  1.  芳香族ジカルボン酸と脂肪族又は脂環族ジオールとから構成されたポリエステルからなるハードセグメント、及び、主として脂肪族ポリカーボネートからなるソフトセグメントが結合されてなる熱可塑性ポリエステルエラストマーであって、その末端基の少なくとも一部がポリカルボジイミドで封鎖されているもの50~94質量%;及び難燃剤1~45質量%を含有する難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物であって、
     前記難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)値が、JIS K7210に規定された熱可塑性プラスチックの流れ試験方法に準拠して、230℃、荷重2.16kgで測定すると、2~15g/10分であること、及び前記難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物を投入して35分後のMFR値(MFR35)と5分後のMFR値(MFR5)の差(ΔMFR:MFR35-MFR5)が0~20g/10分であることを特徴とする難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物。
  2.  示差走査熱量計を用いて熱可塑性ポリエステルエラストマーを昇温速度20℃/分で室温から300℃に昇温し、300℃で3分間保持した後に、降温速度100℃/分で室温まで降温するサイクルを3回繰り返した時の一回目の測定で得られる融点(Tm1)と3回目の測定で得られる融点(Tm3)との融点差(Tm1-Tm3)が0~50℃であることを特徴とする請求項1に記載の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物。
  3.  酸価が15eq/ton以下であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物。
  4.  請求項1~3のいずれかに記載の難燃性熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物を押出成形することによって得られることを特徴とする成形品。
  5.  成形品がケーブル又はホースであることを特徴とする請求項4に記載の成形品。
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