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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine flammhemmende Harzzusammensetzung.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine flammhemmende
Harzzusammensetzung, umfassend eine Harzkomponente (A), die ein
Harzgemisch aus einem aromatischen Polycarbonat und einem Styrolpolymer
ist, ein Organopolysiloxan (B) und wenigstens ein anorganisches
Metallsalz (C), das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus anorganischen
Alkalimetallsalzen und anorganischen Erdalkalimetallsalzen besteht.
In der vorliegenden Erfindung kann durch die kombinierte Verwendung
eines Organopolysiloxans und eines anorganischen Metallsalzes einer
Harzzusammensetzung, die ein von sich aus entflammbares Styrolpolymer
enthält,
eine Flammhemmung verliehen werden.
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Stand der Technik
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Aromatische
Polycarbonate sind als technische Kunststoffe bekannt, die eine
ausgezeichnete Schlagzähigkeit,
Wärmebeständigkeit
und Transparenz aufweisen, und sie werden in ausgedehntem Maße auf verschiedenen
Gebieten verwendet, insbesondere auf den Gebieten der Büroautomatisierungsmaschinen,
elektrischen Haushaltsgeräte
und Datenübertragungsgerätschaften.
Auf diesen Gebieten besteht ein Bedarf an mechanischen Teilen, die
eine geringe Dicke sowie komplizierte Strukturen haben. Gemäß diesem
Bedarf ist es zur Verbesserung der Schmelzfließfähigkeit häufig üblich, einem aromatischen Polycarbonat
ein Styrolharz zuzufügen,
um so eine hohe Spritzgießfähigkeit
des aromatischen Polycarbonats zu erreichen. Als für diesen Zweck
verwendetes Styrolharz wird vom Gesichtspunkt der erwünschten
Eigenschaften wie der Schlagzähigkeit
der sich ergebenden aromatischen Polycarbonatharz-Zusammensetzung
aus gesehen im Allgemeinen ein Kautschuk-modifiziertes Styrolharz
verwendet.
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Auf
den Gebieten solcher oben erwähnten
elektrischen/elektronischen Vorrichtungen ist zur Gewährleistung
einer hohen Sicherheit der Produkte ein hoher Grad an Flammhemmung
notwendig. Ein aromatisches Polycarbonat hat einen Grenzsauerstoffindex
(der ein Kriterium für
die Flammhemmung ist) von 26 bis 27 und ist als Harz mit einer selbstauslöschenden
Eigenschaft bekannt. Der Grund dafür kann wie folgt erklärt werden. Die
Hauptkette des Moleküls
eines aromatischen Polycarbonats umfasst hauptsächlich aromatische Ringe. Wenn
daher das aromatische Polycarbonat brennt, erfolgt nicht nur eine
thermische Zersetzungsreaktion, sondern auch eine Umwandlungsreaktion,
eine Cyclisierungsreaktion und eine Vernetzungsreaktion, wodurch leicht
eine Schicht aus verkohltem Material gebildet wird, die eine extrem
hohe Flammhemmung hat.
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Demgegenüber ist
ein Styrolpolymer ein entflammbares Harz mit einem so niedrigen
Grenzsauerstofflndex wie 18, und es ist äußerst schwierig, die Verbrennung
desselben zu hemmen. Der Grund dafür kann wie folgt erklärt werden.
Ein Styrolpolymer wird durch die Verbrennung depolymerisiert, und
das sich ergebende Monomer wirkt als Brennstoff, was ein Fortsetzen
und auch ein beschleunigtes Fortschreiten der Verbrennung verursacht.
Wenn folglich in einem Harzgemisch eines aromatischen Polycarbonats
und eines Styrolpolymers die Menge des Styrolpolymers erhöht wird,
um die Formbarkeit zu verbessern, wird es schwierig, eine hohe Flammhemmung
zu erreichen.
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Um
einem Harz einen hohen Grad an Flammhemmung zu verleihen, ist als
Technik das Einfügen
von Flamm-verzögerungsmitteln,
z.B. halogenhaltigen Flammverzögerungsmitteln,
und von Hilfsflammverzögerungsmitteln,
wie Antimonoxid, in dasselbe bekannt. Aufgrund des wachsenden Interesses
am Umweltschutz wurden jedoch in den letzten Jahren Untersuchungen über den
Ersatz der Flammverzögerungsmittel-Typen durch
solche Flammverzögerungsmittel
durchgeführt,
die eine höhere
Sicherheit aufweisen.
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Um
einem aromatischen Polycarbonat und einem Harzgemisch eines aromatischen
Polycarbonats und eines Styrolpolymers Flammhemmung zu verleihen,
wird im Allgemeinen eine Phosphat-Verbindung als Flammverzögerungsmittel
verwendet.
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Eine
Phosphat-Verbindung hat jedoch das dahingehende Problem, dass es
für eine
Hydrolyse und thermische Zersetzung anfällig ist, und die sich ergebende
Phosphorsäure
eine Verringerung der Molmasse des Polycarbonats verursacht, was
zu einer Reduktion der mechanischen Eigenschaften der Harzzusammensetzung
führt.
Daher ergibt sich der Bedarf an einem sichereren und zuverlässigeren
Flammverzögerungsmittel.
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Ein
Organopolysiloxan ist eines der Nichthalogen-Flammverzögerungsmittel,
dessen Sicherheit lange untersucht wurde.
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Im
Allgemeinen ist ein Organopolysiloxan ein Polymer, das Repetiereinheiten
wenigstens eines Typs von Struktureinheit umfasst, die aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die aus den folgenden Struktureinheiten besteht: eine monofunktionelle
Siloxaneinheit (M-Einheit), die durch die folgende Formel (1) dargestellt
wird:
eine bifunktionelle Siloxan-Repetiereinheit
(D-Einheit), die durch die folgende Formel (2) dargestellt wird:
eine trifunktionelle Siloxan-Repetiereinheit
(T-Einheit), die durch die folgende Formel (3) dargestellt wird:
(in den Formeln (1) bis (3)
ist R eine einwertige organische Gruppe) und eine tetrafunktionelle
Siloxan-Repetiereinheit (Q-Einheit), die durch die folgende Formel
(4) dargestellt wird:
(siehe "Silicone Handbook", herausgegeben von Kunio Ito und veröffentlicht
durch The Nikkan Kogyo Shinbun Ltd., Japan (1990)).
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Z.B.
offenbaren die japanischen Offenlegungsschriften Nr. Hei 10-139964
(entsprechend EP Nr. 0 829 521) und Hei 11-140294 (entsprechend
dem deutschen Patent Nr. 19850453) jeweils eine Technik zur Verbesserung
der Flammhemmung eines aromatischen Polycarbonats durch die Verwendung
eines Flammverzögerungsmittels
aus einem verzweigten Organopolysiloxan, das hauptsächlich eine
D-Einheit und eine T-Einheit umfasst und gegebenenfalls weiterhin
eine Q-Einheit umfasst.
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Der
Effekt des konventionellen Organopolysiloxans, um einem Harz eine
Flammhemmung zu verleihen, ist jedoch unbefriedigend, wenn es alleine
verwendet wird, und daher wurden verschiedene Untersuchungen über die
Techniken der Verwendung des Organopolysiloxans in Kombination mit
anderen Flammverzögerungsmitteln
durchgeführt.
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Repräsentative
Beispiele der Flammmverzögerungsmittel,
die im Allgemeinen in Kombination mit einem Organopolysiloxan verwendet
werden, umfassen organische Metallsalze, wie ein Metallsalz einer
aromatischen Sulfonsäure
und ein Metallsalz einer Perfluoralkansulfonsäure. Zur Verhinderung des Abtropfens
von flammenden Teilchen von einem Harz – wenn das Harz brennt – wird häufig ein
fluorhaltiges Olefinharz wie Polyterafluorethylen verwendet.
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Metallsalze
von aromatischen Sulfonsäuren
(wie eine aromatische Sulfonsäure
und eine Perfluoralkansulfonsäure),
insbesondere Alkalimetallsalze von organischen Sulfonsäuren und
Erdalkalimetallsalze von organischen Sulfonsäuren, haben die Wirkung, einem
aromatischen Polycarbonat selbst dann eine Flammhemmung zu verleihen,
wenn ein derartiges Metallsalz einer organischen Sulfonsäure nur
in einer geringen Menge verwendet wird (insbesondere nicht mehr
als 0,5 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines aromatischen
Polycarbonats). Daher wurden solche Metallsalze von organischen
Sulfonsäuren
lange Zeit als Flammverzögerungsmittel
verwendet (siehe z.B. die geprüften
japanischen Patentanmeldungen Nr. Sho 47-40445, Sho 57-43099 und
Sho 57-43100). Der Flammverzögerungsmechanismus
von Metallsalzen organischer Sulfonsäuren wird z.B. in G. Montaudo
et al., Journal of Polymer Science, Polymer Chemistry, Band 26,
S. 2113 (1988) beschrieben. In dem oben erwähnten Artikel wird insbesondere
festgestellt, dass ein Metallsalz einer organischen Sulfonsäure die
thermische Zersetzung eines aromatischen Polycarbonats beschleunigt,
wodurch die Bildung einer Schicht eines verkohlten Materials gefördert wird,
woraus sich ergibt, dass dem aromatischen Polycarbonat eine Flammhemmung
verliehen wird.
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Z.B.
offenbaren die japanischen Offenlegungsschriften Nr. Hei 6-306265
und Hei 6-336547 (entsprechend dem US Patent Nr. 5,449,710) ein
Verfahren, in dem ein Organopolysiloxan, das hauptsächlich aus
einer D-Einheit besteht, und ein Alkalimetallsalz oder Erdalkalimetallsalz
einer Perfluoralkansulfonsäure
einem aromatischen Polycarbonat zugefügt werden.
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Die
japanischen Offenlegungsschriften Nr. Hei 11-217494 (entsprechend
EP 1 035 169 ), 2000-302961 (entsprechend
der Internationalen Anmeldung, Veröffentlichungs-Nr. WO2000/64976),
2000-226527 und 2001-200150 offenbaren Techniken zum Einfügen von
Organopolysiloxanen mit verschiedenen verzweigten Strukturtypen,
die hauptsächlich
aus einer D-Einheit, einer T-Einheit und einer Q-Einheit bestehen, zusammen mit einem
Metallsalz einer organischen Sulfonsäure und einem fluorhaltigen
Polymer in Polycarbonatharze.
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Die
japanischen Offenlegungsschriften Nr. Hei 8-176425, Hei 11-222559
(entsprechend dem US Patent Nr. 6,184,312), Hei 11-263903 und 2001-26704
offenbaren eine Technik der Verwendung von Kombinationen von Organopolysiloxanen,
die verschiedenartige Typen von Strukturen aufweisen, und eines
Metallsalzes einer organischen Sulfonsäure als Flammverzögerungsmittel
für ein
aromatisches Polycarbonat.
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Die
in allen der oben erwähnten
Patentdokumente des Standes der Technik verwendeten Harze sind nur
aromatische Polycarbonate. In keinem der oben erwähnten Patentdokumente
des Standes der Technik liegt eine spezifische Beschreibung eines
Effekts vor, der die Flammhemmung eines Harzgemisches aus einem
aromatischen Polycarbonat und einem Styrolpolymer verbessert. Wie
oben erwähnt
wurde, ist ein Styrolpolymer ein entflammbares Harz, und folglich
ist es herkömmlicherweise
unmöglich,
einem Harzgemisch aus einem aromatischen Polycarbonat und einem
Styrolpolymer eine hohe Flammhemmung zu verleihen.
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Bezüglich einer
Technik, bei der eine Kombination eines Organopolysiloxans und eines
Metallsalzes einer organischen Sulfonsäure als Flammverzögerungsmittel
für ein
Harzgemisch eines aromatischen Polycarbonats und eines Styrolpolymers
verwendet wird, schließen
Beispiele der Patentdokumente des Standes der Technik, die solche
Techniken offenbaren, die Folgenden ein: Internationale Anmeldung,
Veröffentlichungs-Nr.
WO99/40158, japanische Offenlegungsschriften Nr. 2000-159996, 2000-256566
und 2000-345045, Internationale Anmeldung, Veröffentlichungs-Nr. WO2000/46299
und japanische Offenlegungsschrift Nr. 2001-72867. In den Arbeitsbeispielen
dieser Patentdokumente wird, um eine hohe Flammhemmung bei einem
Harzgemisch aus einem aromatischen Polycarbonat und einem Styrolpolymer
zu realisieren, ein Metallsalz einer organischen Sulfonsäure in einer
so großen
Menge wie 1 Gewichtsteil, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzgemisches,
verwendet. In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, dass,
wenn eine so große
Menge eines Metallsalzes einer organischen Sulfonsäure zu einem
aromatischen Polycarbonat gegeben wird, die Wärmebeständigkeit des aromatischen Polycarbonats
möglicherweise
gering wird, was das dahingehende Problem verursacht, dass während des
Knetens in der Schmelze und des Formens der sich ergebenden Harzzusammensetzung
eine Verringerung der Molmasse des Polycarbonats erfolgt, was zu
einer Reduktion der mechanischen Eigenschaften der Harzzusammensetzung
führt.
Wie nachstehend beschrieben wird, ergab sich weiterhin aus den Untersuchungen
der Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass, wenn die Menge eines
Metallsalzes einer organischen Sulfonsäure, das zu einem Harzgemisch eines
aromatischen Polycarbonats und eines Styrolpolymers gegeben wird,
reduziert wird, um eine Reduktion der mechanischen Eigenschaften
der Harzzusammensetzung zu vermeiden, das dahingehende Problem auftritt,
dass die Verbesserung der Flammhemmung nicht einfach reduziert wird,
sondern schlimmstenfalls sogar die Entflammbarkeit der Harzzusammensetzung
gefördert
wird.
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In
Bezug auf eine Technik, bei der andererseits ein von einem Metallsalz
einer organischen Sulfonsäure
verschiedenes Salz als Flammverzögerungsmittel
für ein
aromatisches Polycarbonat verwendet wird, schließen Beispielen solcher Techniken
die Folgenden ein: ein Verfahren, bei dem ein Alkalimetallhalogenid verwendet
wird (siehe z.B. die japanischen Offenlegungsschriften Nr. Sho 49-88944,
Sho 49-107049, Sho 49-125464
und Sho 50-83448); ein Verfahren, bei dem ein Alkalimetallsalz oder
ein Erdalkalimetallsalz der schwefeligen Säure, Thioschwefelsäure, der
dithionigen Säure
oder Pyroschwefelsäure
verwendet wird (siehe z.B. die japanischen Offenlegungsschriften
Nr. Sho 52-17557 und Sho 52-17558);
und ein Verfahren, bei dem ein fluorhaltiges Komplexsalz, wie Natriumhexafluoraluminat
oder Kaliumhexafluorsilicat verwendet wird (siehe z.B. die japanischen
Offenlegungsschriften Nr. Sho 48-43751, Sho 53-88856, Sho 53-96055 and Sho 55-151057).
Alle diese Verfahren sollen einem allein verwendeten aromatischen
Polycarbonat eine Flammhemmung verleihen, aber nicht einem Harzgemisch
eines aromatischen Polycarbonats und eines Styrolpolymers. Ferner
ist darauf hinzuweisen, dass es keine herkömmliche Technik gibt, bei der
ein Salz, das von einem Metallsalz einer organischen Sulfonsäure verschieden
ist, in Kombination mit einem Organopolysiloxan verwendet wird.
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Aus
dem European Search Report sind WO-A-01/38438, EP-A-1 201 715 (auch
als JP-A-2001/040202 veröffentlicht)
und EP-A-1 191 065 (auch als WO-A-01/72900 veröffentlicht) bekannt.
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WO
01/38438 offenbart eine flammhemmende Harzzusammensetzung, die ein
Harz vom Polycarbonat-Typ, ein Silikonharz und ein Anti-Abtropfmittel
enthält.
Wahlfreie Komponenten umfassen Alkalimetall- oder Erdalkalimetall-Verbindungen
als Katalysatoren der Schmelz-Polykondensation und thermoplastische Harze,
die von Polycarbonaten verschieden sind, in Mengen, welche keine
Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften der Zusammensetzung
verursachen, einschließlich
der Harze vom Styroltyp, Copolymere vom aromatischen Vinyl-Dien-Vinylcyanid-Typ,
Harze vom Acryltyp, Harze vom Polyestertyp, Harze von Polyolefintyp,
Harze vom Polyphenylenoxidtyp, Harze vom Polyetherimidtyp und Methylmethacrylat/Butadien/Styrol-Copolymere
(MBS-Harze).
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EP 1 201 715 offenbart eine
flammhemmende Polycarbonatharz-Zusammensetzung, umfassend ein Polycarbonatharz,
ein gepfropftes kautschukartiges Elastomer des Kern-Hülle-Typs,
ein organisches Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalz und ein Polyfluorolefinharz.
Gegebenenfalls kann das kautschukartige Polymer mit einem Polysiloxan-Kautschuk
kombiniert werden. Das kautschukartige Polymer kann mit einem aromatischen
Vinylmonomer gepfropft sein.
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EP 1 191 065 offenbart eine
wiederaufbereitete Harzzusammensetzung, die ein pulverisiertes Material aus
einem geformten Artikel, das einen Gehalt an aromatischem Polycarbonatharz
von 30–98
Gew.-% aufweist, und ein aromatisches Polycarbonatharz umfasst.
Gegebenenfalls kann die Zusammensetzung von Polycarbonat verschiedene
Harze und Flammverzögerungsmittel
einschließen.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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In
dieser Situation haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausführliche
und intensive Untersuchungen im Hinblick auf die Entwicklung einer
aromatischen Polycarbonatharz-Zusammensetzung durchgeführt, die
ein von sich aus entflamm bares Styrolpolymer als Teil ihrer Harzkomponente
enthält,
wobei die Harzzusammensetzung trotz des Vorliegens des Styrolpolymers
eine hohe Flammhemmung aufweist. Als Ergebnis fand man, dass einem
Harzgemisch aus einem aromatischen Polycarbonat und einem Styrolpolymer
eine hohe Flammhemmung verliehen werden kann, indem man ein Flammverzögerungsmittel
verwendet, das in Kombination ein Organopolysiloxan (das eine hohe
Sicherheit aufweist) und wenigstens ein anorganisches Metallsalz
umfasst, welches aus bestimmten anorganischen Alkalimetallsalzen
und anorganischen Erdalkalimetallsalzen ausgewählt ist, und dass zusätzlich dazu
eine hohe Flammhemmung erhalten werden kann, selbst wenn ein solches
Flammverzögerungsmittel
nur in einer sehr geringen Menge verwendet wird, verglichen mit
dem Fall, in dem ein konventionelles Flammverzögerungsmittel verwendet wird,
das eine Kombination eines Organopolysiloxans und eines Metallsalzes
einer organischen Sulfonsäure
umfasst. Aufgrund dieses neuartigen Befundes wurde die vorliegende
Erfindung fertiggestellt.
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Demgemäß besteht
eine primäre
Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine aromatische Polyethylenharz-Zusammensetzung
bereitzustellen, die ein Styrolpolymer (das von sich aus eine hohe
Entflammbarkeit aufweist) als Teil ihrer Harzkomponente enthält, wobei
die Harzzusammensetzung trotz des Vorliegens des Styrolpolymers
eine hohe Flammhemmung aufweist.
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Die
obigen und andere Zile, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine flammhemmende Harzzusammensetzung bereitgestellt, umfassend:
100
Gewichtsteile einer Harzkomponente (A), die ein Harzgemisch aus
einem aromatischen Polycarbonat und einem Styrolpolymer ist, wobei
das Harzgemisch einen Gehalt an aromatischem Polycarbonat von 50
bis 95 Gew.-% und einen Gehalt an Styrolpolymer von 5 bis 50 Gew.-%
hat;
0,1 bis 30 Gewichtsteile eines Organopolysiloxans (B);
und
0,0005 bis 5 Gewichtsteile wenigstens eines anorganischen
Metallsalzes (C), das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Alkalimetallsalz
von Salpetersäure,
einem Erdalkalimetallsalz von Salpetersäure, einem Alkalimetallhalogenid
und einem Erdalkalimetallhalogenid besteht;
wobei das Organopolysiloxan
(B) Folgendes umfasst:
0 bis 70 Mol-% einer monofunktionellen
Siloxaneinheit (M-Einheit), die durch die folgende Formel (1) dargestellt
wird:
wobei jedes R unabhängig eine
einwertige organische Gruppe darstellt, die aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus einer einwertigen C
1-C
20-Kohlenwasserstoffgruppe,
einer einwertigen halogenierten C
1-C
20-Kohlenwasserstoffgruppe, einer C
1-C
20-Mercaptoalkylgruppe,
einer C
2-C
20-Cyanoalkylgruppe,
einer C
2-C
20-Acyloxyalkylgruppe,
einer C
1-C
20-Aminoalkylgruppe,
einer C
6-C
20-Aminoarylgruppe,
einer C
1-C
20-Hydroxyalkylgruppe
und einer C
4-C
20-Glycidoxyalkylgruppe
besteht;
0 bis 100 Mol-% einer bifunktionellen Siloxan-Repetiereinheit
(D-Einheit), die durch die folgende Formel (2) dargestellt wird:
wobei jedes R wie oben für Formel
(1) definiert ist;
0 bis 100 Mol-% einer trifunktionellen Siloxan-Repetiereinheit
(T-Einheit), die durch die folgende Formel (3) dargestellt wird:
wobei R wie oben für Formel
(1) definiert ist; und
0 bis 63 Mol-% einer tetrafunktionellen
Siloxan-Repetiereinheit (Q-Einheit), die durch die folgende Formel
(4) dargestellt wird:
wobei sich jede in Mol-%
angegebene Menge auf die Gesamtstoffmenge der M-Einheit, der D-Einheit, der T-Einheit
und der Q-Einheit bezieht.
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Zum
leichten Verständnis
der vorliegenden Erfindung sind die wesentlichen Merkmale und verschiedenen
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nachstehend aufgeführt.
- 1.
Eine flammhemmende Harzzusammensetzung, umfassend:
100 Gewichtsteile
einer Harzkomponente (A), die ein Harzgemisch aus einem aromatischen
Polycarbonat und einem Styrolpolymer ist, wobei das Harzgemisch
einen Gehalt an aromatischem Polycarbonat von 50 bis 95 Gew.-% und
einen Gehalt an Styrolpolymer von 5 bis 50 Gew.-% hat;
0,1
bis 30 Gewichtsteile eines Organopolysiloxans (B); und
0,0005
bis 5 Gewichtsteile wenigstens eines anorganischen Metallsalzes
(C), das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus einem Alkalimetallsalz von Salpetersäure, einem
Erdalkalimetallsalz von Salpetersäure, einem Alkalimetallhalogenid
und einem Erdalkalimetallhalogenid besteht;
wobei das Organopolysiloxan
(B) Folgendes umfasst:
0 bis 70 Mol-% einer monofunktionellen
Siloxaneinheit (M-Einheit), die durch die folgende Formel (1) dargestellt
wird: wobei jedes R unabhängig eine
einwertige organische Gruppe darstellt, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die
aus einer einwertigen C1-C20-Kohlenwasserstoffgruppe,
einer einwertigen halogenierten C1-C20-Kohlenwasserstoffgruppe, einer C1-C20-Mercaptoalkylgruppe,
einer C2-C20-Cyanoalkylgruppe,
einer C2-C20-Acyloxyalkylgruppe,
einer C1-C20-Aminoalkylgruppe,
einer C6-C20-Aminoarylgruppe,
einer C1-C20-Hydroxyalkylgruppe
und einer C4-C20-Glycidoxyalkylgruppe
besteht;
0 bis 100 Mol-% einer bifunktionellen Siloxan-Repetiereinheit
(D-Einheit), die durch die folgende Formel (2) dargestellt wird: wobei jedes R wie oben für Formel
(1) definiert ist;
0 bis 100 Mol-% einer trifunktionellen Siloxan-Repetiereinheit
(T-Einheit), die durch die folgende Formel (3) dargestellt wird: wobei R wie oben für Formel
(1) definiert ist; und
0 bis 63 Mol-% einer tetrafunktionellen
Siloxan-Repetiereinheit (Q-Einheit), die durch die folgende Formel (4)
dargestellt wird: wobei sich jede in Mol-%
angegebene Menge auf die Gesamtstoffmenge der M-Einheit, der D-Einheit,
der T-Einheit und der Q-Einheit bezieht.
- 2. Die Zusammensetzung gemäß dem obigen
Punkt 1, wobei jedes R in den Formeln (1), (2) und (3) unabhängig aus
der Gruppe ausgewählt
ist, die aus einer Methylgruppe, einer Ethylgruppe, einer n-Propylgruppe,
einer Isopropylgruppe, einer Isooctylgruppe, einer Vinylgruppe und
einer Phenylgruppe besteht.
- 3. Die Zusammensetzung gemäß den obigen
Punkten 1 oder 2, wobei es sich bei dem Alkalimetallhalogenid um
wenigstens eine Verbindung handelt, die aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus NaCl, KCl, NaBr und KBr besteht.
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Nachstehend
wird die vorliegende Erfindung ausführlicher beschrieben.
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Die
in der vorliegenden Erfindung verwendete Harzkomponente (A) ist
ein Harzgemisch aus einem aromatischen Polycarbonat und einem Styrolpolymer.
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In
der vorliegenden Erfindung ist das aromatische Polycarbonat, das
in der Harzkomponente (A) enthalten ist, ein aromatisches Polycarbonat
mit einer Hauptkette, die Repetiereinheiten umfasst, welche durch die
folgende Formel (5) dargestellt werden:
(wobei Ar ein Rest einer
bifunktionellen Phenol-Verbindung ist)
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Ein
solches aromatisches Polycarbonat kann z.B. durch die Umsetzung
einer bifunktionellen Phenol-Verbindung und einem Carbonat-Vorläufer oder
durch eine Polymerisationsreaktion eines Carbonat-Prepolymers hergestellt
werden.
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Zur
Erläuterung
umfassen Beispiele für
Verfahren zur Herstellung aromatischer Polycarbonate ein Grenzflächen-Polymerisationsverfahren
(d.h. ein Phosgen-Verfahren),
in welchem eine bifunktionelle Phenol-Verbindung mit Phosgen in
Gegenwart einer wässrigen
Natriumhydroxid-Lösung
und Methylenchlorid als Lösungsmittel
umgesetzt wird; ein Umesterungsverfahren (d.h. Umesterung in der
Schmelze), in dem eine bifunktionelle Phenol-Verbindung und Diphenylcarbonat
einer Umesterung unterzogen werden; und ein Festphasen-Polymerisationsverfahren,
in welchem ein kristallisiertes Carbonat-Prepolymer verwendet wird.
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Beispiele
für bifunktionelle
Phenol-Verbindungen umfassen 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (d.h. Bisphenol
A), 2,2-Bis(4-hydroxy-3;5-dimethylphenyl)propan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan,
Bis(4-hydroxyphenyl)methan, 4,4'-Dihydroxydiphenyl,
4,4'-Dihydroxy-3,3',5,5'-tetra-methyldiphenyl,
1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan,
1-Phenyl-1,1-bis(4-hydroxyphenyl)ethan, Bis(4-hydroxyphenyl)ether, Bis(4-hydroxyphenyl)keton,
Bis(4-hydroxyphenyl)sulfid, Bis(4-hydroxyphenyl)sulfon, Bis(4-hydroxyphenyl)sulfoxid,
Hydrochinon, Resorcin und Catechin. 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan
(d.h. Bisphenol A) wird besonders bevorzugt. In der vorliegenden
Erfindung können
diese bifunktionellen Phenol-Verbindungen
einzeln oder in Kombination verwendet werden.
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Zum
Einstellen der Molmasse des aromatischen Polycarbonats kann die
Polymerisationsreaktion zur Herstellung des aromatischen Polycarbonats
in Gegenwart einer monofunktionellen Phenol-Verbindung durchgeführt werden,
wie Phenol, p-Methylphenol, m-Methylphenol, p-Propylphenol, m-Propylphenol,
p-t-Butylphenol,
p-t-Octylphenol oder p-Cumylphenol.
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Zusätzlich dazu
kann das in der vorliegenden Erfindung verwendete aromatische Polycarbonat
eine verzweigte Struktur haben. Ein verzweigtes aromatisches Polycarbonat
kann im Wesentlichen durch das gleiche wie oben in Verbindung mit
dem nicht verzweigten aromatischen Polycarbonat beschriebene Verfahren hergestellt
werden, außer
dass die Polymerisationsreaktion in Gegenwart eines Verzweigungsmittels
durchgeführt
wird.
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Beispiele
für Verzweigungsmittel
umfassen 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)ethan, 1,3,5-Tris(4-hydroxyphenyl)benzol, α,α',α''-Tris(4-hydroxyphenyl)-1,3,5-triisopropylbenzol,
Phloroglucin, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tris(4-hydroxyphenyl)-2-hepten,
4,6-Dimethyl-2,4,6-tris(4-hydroxyphenyl)heptan und Isatinbisphenol (d.h.
3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)oxyindol).
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Es
wird bevorzugt, dass das in der vorliegenden Erfindung verwendete
aromatische Polycarbonat ein aromatisches Polycarbonat ist, dessen
Struktur im Wesentlichen keine Halogene enthält. Vom Gesichtspunkt der mechanischen
Festigkeit und Formbarkeit aus gesehen liegt das Viskositätsmittel
der Molmasse des aromatischen Polycarbonats vorzugsweise in einem
Bereich von 10 000 bis 100 000, mehr bevorzugt im Bereich von 14
000 bis 40 000. Das Viskositätsmittel
der Molmasse eines aromatischen Polycarbonats kann aus der Lösungsviskosität (unter
Verwendung von Methylenchlorid als Lösungsmittel) des aromatischen
Polycarbonats bestimmt werden.
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In
der vorliegenden Erfindung ist das Styrolpolymer, das in der Harzkomponente
(A) enthalten ist, ein Kautschuk-modifiziertes Styrolpolymer und/oder
ein Nichtkautschuk-modifiziertes Styrolpolymer, und es wird bevorzugt,
nur ein Kautschuk-modifiziertes Styrolpolymer oder eine Mischung
eines Kautschuk-modi fizierten Styrolpolymers und eines Nichtkautschuk-modifizierten
Styrolpolymers zu verwenden.
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Ein
Kautschuk-modifiziertes Styrolpolymer ist ein Polymer mit einer
Struktur, in der eine dispergierte Phase, bestehend aus einem teilchenförmigen Kautschukpolymer
zur Modifizierung, in einer aus einem Styrolpolymer bestehenden
kontinuierlichen Phase dispergiert ist. Ein Kautschuk-modifiziertes
Styrolpolymer kann durch Pfropfpolymerisation eines aromatischen
Vinylmonomers (wie Styrol, α-Methylstyrol
oder p-Methylstyrol) und gegebenenfalls eines Comonomers, das mit
dem aromatischen Vinylmonomer copolymerisierbar ist, auf ein Kautschukpolymer
zur Modifizierung erhalten werden, wobei man ein konventionelles
Verfahren verwendet, wie ein In-Masse-Polymerisationsverfahren,
ein Emulsions-Polymerisationsverfahren oder ein Suspensions-Polymerisationsverfahren.
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Beispiele
für geeignete
Kautschukpolymere zur Modifizierung umfassen Dien-Kautschuke, wie Polybutadien,
Poly(styrol-butadien) und Poly(acrylnitril-butadien); einen Isopren-Kautschuk;
einen Chloropren-Kautschuk; Acrylkautschuke, wie Polybutylacrylat;
ein Ethylen/Propylen/Dien-Terpolymer (EPDM); einen Ethylen/Octen-Copolymer-Kautschuk
und einen Verbundkautschuk, der eine Organopolysiloxan-Komponente und
eine Alkyl(meth)acrylat-Komponente (einen Silikon-Acryl-Verbundkautschuk)
umfasst.
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Beispiele
für Comonomere,
die mit dem aromatischen Vinylmonomer copolymerisierbar sind, umfassen
ungesättigte
Nitril-Monomere, wie Acrylnitril und Methacrylnitril; Vinylmonomere,
wie Acrylsäure,
Methacrylsäure,
ein Alkylacrylat und ein Alkylmethacrylat; Maleinsäureanhydrid
und N-substituiertes Maleinsäureimid.
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In
der vorliegenden Erfindung liegt der Gehalt des Modifizierungsmittel-Kautschukpolymers
in dem Kautschuk-modifizierten Styrolpolymer vorzugsweise in einem
Bereich von 5–80
Gew.-%, mehr bevorzugt von 10–60
Gew.-%. Wenn der Gehalt des Kautschukpolymers in dem Kautschuk-modifizierten
Styrolpolymer weniger als 5 Gew.-% beträgt, wird die Schlagzähigkeit
der Harzzusammensetzung unbefriedigend. Wenn der Gehalt des Kautschukpolymers
in dem Kautschukmodifizierten Styrolpolymer mehr als 80 Gew.-% beträgt, leidet
die Harzzusammensetzung nicht nur an einer Reduktion der Wärmebeständigkeit
sowie der Steifigkeit, sondern auch an einer Reduktion der Fließfähigkeit
in der Schmelze und dem Auftreten einer Verfärbung sowie eines Gelierens.
Der mittlere Durchmesser der Kautschukpolymer-Teilchen in dem Kautschuk-modifizierten Styrolpolymer
beträgt
vorzugsweise 0,1–2,0 μm, mehr bevorzugt
0,1–1,0 μm, noch mehr
bevorzugt 0,2–0,6
m. Wenn der mittlere Durchmesser der Kautschukpolymer-Teilchen geringer
als 0,1 μm
ist, ist die Verbesserung der Schlagzähigkeit der Harzzusammensetzung
unbefriedigend. Wenn der mittlere Durchmesser der Kautschukpolymer-Teilchen
2,0 μm übersteigt,
werden die Fließfähigkeit
in der Schmelze der Harzzusammensetzung und das Aussehen eines abschließend geformten
Artikels, der aus der Harzzusammensetzung hergestellt wird, mangelhaft.
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Zu
den bevorzugten Beispielen für
Kautschuk-modifizierte Styrolpolymere gehören das so genannte hochschlagfeste
Polystyrol (nachstehend häufig
als "HIPS" bezeichnet), Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymer (ABS-Harz),
Acrylnitril/Acrylkautschuk/Styrol-Copolymer (AAS-Harz), Acrylnitril/Ethylen-Propylen-Kautschuk/Styrol-Copolymer
(AES-Harz) und Methylmethacrylat/Butadien/Styrol-Copolymer (MBS-Harz). Weiterhin kann
ein Verbundkautschuk-Pfropfcopolymer, das durch Pfropfen des oben
erwähnten
Vinylmonomers auf einen Silikon-Acryl-Verbundkautschuk erhalten wird, als
Kautschuk-modifiziertes Styrolpolymer verwendet werden.
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Ein
Nichtkautschuk-modifiziertes Styrolpolymer ist ein Polymer, das
im Wesentlichen durch das gleiche wie oben in Verbindung mit dem
Kautschukmodifizierten Styrolpolymer beschriebene Verfahren erhalten wird,
außer
das kein Kautschukpolymer verwendet wird. D.h. ein Nichtkautschuk-modifiziertes
Styrolpolymer kann durch Polymerisation oder Copolymerisation eines
aromatischen Vinylmonomers (wie Styrol, α-Methylstyrol oder p-Methylstyrol)
und gegebenenfalls eines ungesättigten
Nitril-Monomers (wie Acrylnitril oder Methacrylnitril) oder anderer
Monomere (wie Vinylmonomere, z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, eines
Alkylacrylats und Alkylmethacrylats; und Maleinsäureanhydrid und N-substituiertem
Maleinsäureimid)
erhalten werden. Zu den Beispielen für Nichtkautschuk-modifizierte
Styrolpolymere gehören
Allzweck-Polystyrol
(GPPS), Acrylnitril/Styrol-Copolymer (AS-Harz) und Butylacrylat/Acrylnitril/Styrol-Copolymer-Harz
(BARS).
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Bei
dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Styrolpolymer liegt
die Viskositätszahl ηsp/C (die in
einer Polymerlösung
von 0,005 g/cm3 bei 30 °C gemessen wird), die ein Index
der Molmasse ist, vorzugsweise in dem Bereich von 30–80 g/cm3, mehr bevorzugt von 40–60 g/cm3,
wobei, wenn das Styrolpolymer ein Polystyrolharz ist, Toluol als
Lösungsmittel
verwendet wird, und wenn das Styrolpolymer ein ungesättigtes
Nitril/aromatisches Vinyl-Copolymer ist, Methylethylketon als Lösungsmittel
verwendet wird. Bei der Herstellung des Styrolpolymers kann die
Viskositätszahl ηsp/C durch
die Auswahl des Typs und der Menge des Initiators, der Polymerisationstemperatur
und der Menge des Kettenübertragungsmittels
gesteuert werden.
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Das
Harzgemisch, das als Harzkomponente (A) verwendet wird, hat einen
Gehalt an aromatischem Polycarbonat von 50–95 Gew.-%, vorzugsweise von
65–95
Gew.-%, mehr bevorzugt von 75–90
Gew.-%, d.h. der Gehalt an Styrolpolymer des Harzgemisches beträgt 50–5 Gew.-%,
vorzugsweise 35–5
Gew.-%, mehr bevorzugt 25–10
Gew.-%. Wenn der Gehalt an aromatischem Polycarbonat geringer als
50 Gew.-% ist, werden die Wärmebeständigkeit,
die mechanische Festigkeit und die Flammhemmung des schließlich geformten
Artikels ungenügend.
Wenn der Gehalt an Styrolpolymer geringer als 5 Gew.-% ist, wird
die Verbesserung der Formbarkeit der Harzzusammensetzung unbefriedigend.
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Das
als Komponente (B) in der vorliegenden Erfindung verwendete Organopolysiloxan
ist eine der Komponenten, die eine wichtige Rolle spielen, um der
Harzkomponente (A) eine Flammhemmung zu verleihen.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete Organopolysiloxan (B) umfasst
0 bis 70 Mol-% der oben erwähnten
monofunktionellen Siloxan-Einheit (nachstehend als "M"-Einheit bezeichnet), 0 bis 100 Mol-% der
oben erwähnten
bifunktionellen Siloxan-Repetiereinheit (nachstehend als "D"-Einheit) bezeichnet, 0 bis 100 Mol-%
der oben erwähnten
trifunktionellen Siloxan-Repetiereinheit (nachstehend als "T"-Einheit
bezeichnet) und 0 bis 63 Mol-% der oben erwähnten tetrafunktionellen Siloxan-Repetiereinheit
(nachstehend als "Q"-Einheit bezeichnet),
wobei die Mengen in Mol-% jeweils auf die gesamte Stoffmenge der
M-Einheit, der D-Einheit, der T-Einheit und der Q-Einheit bezogen
sind.
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Vorzugsweise
umfasst das Organopolysiloxan (B) 0 bis 50 Mol-% der M-Einheit,
0 bis 100 Mol-% der D-Einheit, 0 bis 90 Mol-% der T-Einheit und
0 bis 60 Mol-% der Q-Einheit, wobei die Mengen in Mol-% jeweils auf
die gesamte Stoffmenge der M-Einheit,
der D-Einheit, der T-Einheit und der Q-Einheit bezogen sind.
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Das
Stoffmengenverhältnis
(Mol-%) jeder der M-Einheit, D-Einheit, T-Einheit und Q-Einheit
und die Struktur der enthaltenen Siloxan-Einheiten können durch
kernmagnetische Protonen- und 29Silicium-Resonanz
(1H- und 29Si-NMR)-Spektroskopie bestätigt werden.
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Die
M-Einheit ist eine eine terminale Gruppe bildende Einheit. Wenn
die Menge der M-Einheit 70 Mol-% übersteigt, wird die Molmasse
des Organopolysiloxans zu niedrig und dies ergibt, dass die Flüchtigkeit des
Organopolysiloxans zu hoch wird und die Kompatibilität des Organopolysiloxans
mit der Harzkomponente (A) zu groß wird und daher die Harzkomponente
(A) plastifiziert wird. Als Ergebnis wird die Flammhemmung der Harzzusammensetzung
auf nachteilige Weise herabgesetzt.
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Die
Q-Einheit ist eine eine Vernetzung bildende Einheit. Wenn die Menge
der Q-Einheit 63
Mol-% übersteigt,
tritt das Problem auf, dass eine Gelierung während der Herstellung des Organopolysiloxans
erfolgt oder die Molmasse des Organopolysiloxans zu hoch wird, so
dass die Dispergierbarkeit des Organo polysiloxans in der Harzkomponente
(A) reduziert wird, was zu einer Verringerung des Flammhemmung-verleihenden Effekts
des Organopolysiloxans führt.
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Bezüglich des
Gehalts der D-Einheit und des Gehalts der T-Einheit des Organopolysiloxans
(B) gibt es keine spezielle Einschränkung, und diese Einheiten
können
in beliebigen erwünschten
Anteilen im Organopolysiloxan (B) enthalten sein.
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Jedes
R in der M-Einheit, D-Einheit und T-Einheit des Organopolysiloxans
(B) stellt unabhängig
eine einwertige organische Gruppe dar, die aus der Gruppe ausgewählt ist,
bestehend aus einer einwertigen C1-C20-Kohlenwasserstoffgruppe, einer einwertigen
halogenierten C1-C20-Kohlenwasserstoffgruppe,
einer C1-C20-Mercaptoalkylgruppe,
einer C2-C20-Cyanoalkylgruppe,
einer C2-C20-Acyloxyalkylgruppe,
einer C1-C20-Aminoalkylgruppe,
einer C6-C20-Aminoarylgruppe,
einer C1-C20-Hydroxyalkylgruppe
und einer C4-C20-Glycidoxyalkylgruppe.
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Zu
den Beispielen für
Kohlenwasserstoffgruppen gehören
eine Alkylgruppe, wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, ein n-Propylgruppe,
eine Isopropylgruppe, einen n-Butylgruppe, eine Isobutylgruppe,
eine s-Butylgruppe, eine t-Butylgruppe, ein n-Pentylgruppe, eine
Isopentylgruppe, eine Neopentylgruppe, eine t-Pentylgruppe, eine n-Hexylgruppe, eine
n-Heptylgruppe, eine n-Octylgruppe, eine Isooctylgruppe, eine n-Nonylgruppe,
eine n-Decylgruppe, eine n-Dodecylgruppe oder eine n-Octadecylgruppe;
eine Alkenylgruppe, wie eine Vinylgruppe, eine Allylgruppe, eine
5-Hexenylgruppe oder eine 4-Vinylcyclohexylgruppe; eine Cycloalkylgruppe,
wie eine Cyclopentylgruppe, eine Cyclohexylgruppe, ein 4-Ethylcyclohexylgruppe
oder eine Cycloheptylgruppe; eine Arylgruppe, wie eine Phenylgruppe,
eine Biphenylgruppe, eine Naphthylgruppe, eine Tolylgruppe, eine
Xylylgruppe oder eine Ethylphenylgruppe; und eine Aralkylgruppe,
wie eine Benzylgruppe, eine α-Phenylethylgruppe
oder eine β-Phenylethylgruppe.
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Beispiele
für halogenierte
Kohlenwasserstoffgruppen umfassen eine Chlormethylgruppe, eine 3-Chlorpropylgruppe,
eine 3,3,3-Trifluorpropylgruppe, eine 5,5,5,4,4,3,3-Heptafluorpentylgruppe,
eine Chlorphenylgruppe, eine Dichlorphenylgruppe und eine Trifluortolylgruppe.
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Beispiele
für Mercaptoalkylgruppen
schließen
eine 2-Mercaptoethylgruppe und eine 3-Mercaptopropylgruppe ein.
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Beispiele
für Cyanoalkylgruppen
schließen
eine 2-Cyanoethylgruppe und eine 3-Cyanopropylgruppe ein.
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Beispiele
für Acyloxyalkylgruppen
schließen
eine 3-Acryloxypropylgruppe und eine 3-Methacryloxypropylgruppe
ein.
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Beispiele
für Aminoalkylgruppen
schließen
eine 3-Aminopropylgruppe, eine N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylgruppe und
eine N-(2-Aminoethyl)-3-amino-(2-methyl)propylgruppe
ein.
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Beispiele
für Aminoarylgruppen
schließen
eine Aminophenylgruppe ein.
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Beispiele
für Hydroxyalkylgruppen
schließen
eine Hydroxypropylgruppe ein.
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Beispiele
für Glycidoxyalkylgruppen
schließen
eine 3-Glycidoxypropylgruppe ein.
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Von
diesen Gruppen wird es vom Gesichtspunkt der ausgezeichneten Eigenschaften
und wirtschaftlichen Vorteile aus gesehen am meisten bevorzugt,
dass jedes R in der M-Einheit, D-Einheit und T-Einheit des Organopolysiloxans
(B) unabhängig
eine organische Gruppe darstellt, die aus der Gruppe ausgewählt ist,
bestehend aus einer Methylgruppe, einer Ethylgruppe, einer n-Propylgruppe,
einer Isopropylgruppe, einer Isooctylgruppe, einer Vinylgruppe und
einer Phenylgruppe.
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Bezüglich der
Struktur des Organopolysiloxans (B) gibt es keine spezielle Einschränkung, so
lange die Gehalte der M-Einheit, D-Einheit, T-Einheit bzw. Q-Einheit jeweils in
den oben erwähnten
Bereichen liegen. Daher können
verschiedene Typen von Organopolysiloxanen in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden. Beispiele für
die Strukturen des Organopolysiloxans (B) schließen eine lineare oder eine
cyclische Struktur ein, die D-Einheiten umfasst, eine verzweigte
Struktur, die T-Einheiten umfasst, und eine verzweigte Struktur,
die eine Kombination von DT, DQ, TQ oder DTQ (wobei z.B. DT eine
Kombination von D-Einheit und T-Einheit bedeutet, und ähnliche
Abkürzungen
nachstehend häufig
verwendet werden) umfasst. Weiterhin schließen Beispiele von Strukturen
mit terminalen M-Einheiten eine lineare Struktur ein, die eine Kombination
von MD umfasst, und eine verzweigte Struktur, die eine Kombination
von MT, MQ, MDT, MDQ, MTQ oder MDTQ umfasst. Bevorzugt werden ein
Organopolysiloxan mit einer linearen Struktur, die eine Kombination
von MD umfasst, und ein Organopolysiloxan mit einer verzweigten
Struktur, die eine Kombination von DT, MDT, MQ, MDQ, MTQ oder MDTQ
umfasst. Ein besonders bevorzugtes Organopolysiloxan (B) ist das
so genannte MQ-Harz, das ein Organopolysiloxan ist, welches hauptsächlich aus
M-Einheiten und Q-Einheiten besteht und gegebenenfalls D-Einheiten
und/oder T-Einheiten enthält.
Ein solches Organopolysiloxan kann vorteilhaft z.B. durch die Verfahren
hergestellt werden, die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr.
Hei 8-22921 (entsprechend dem US Patent Nr. 5,548,053) und dem japanischen
Patent Nr. 2941701 (entsprechend dem US Patent Nr. 5,786,413) offenbart
werden.
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Die
bevorzugten Strukturen des Organopolysiloxans (B) können in
Form seiner Zusammensetzung ausgedrückt werden. Wenn das Organopolysiloxan
(B) hauptsächlich
aus D-Einheiten und T-Einheiten besteht, wird es bevorzugt, dass
der Gesamtgehalt an D-Einheit und T-Einheit in einem Bereich von
70–100 Mol-%
liegt, und der Gehalt der M-Einheit in einem Bereich von 0–30 Mol-%
liegt, wobei es mehr bevorzugt wird, dass das Stoffmengenverhältnis der
D-Einheit zur T-Einheit
in einem Bereich von 10/90 bis 90/10 liegt.
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Wenn
das Organopolysiloxan (B) hauptsächlich
aus M-Einheiten und Q-Einheiten besteht, wird es bevorzugt, dass
der Gehalt an M-Einheit in einem Bereich von 10 bis 50 Mol-% liegt,
der Gehalt der Q-Einheit in einem Bereich von 15–60 Mol-% liegt, und der Gesamtgehalt
an D-Einheit und T-Einheit in einem Bereich von 0 bis 70 Mol-%,
mehr bevorzugt von 5–70
Mol-% liegt.
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Das
Organopolysiloxan (B), das D-Einheit, T-Einheit und Q-Einheit umfasst,
enthält
als terminate Gruppe eine Hydroxylgruppe und/oder eine Alkoxygruppe,
die direkt an das Siliciumatom gebunden ist (sind), und zwar in
Abhängigkeit
vom Herstellungsverfahren. Die Alkylgruppe in der Alkoxygruppe variiert
in Abhängigkeit
von dem Ausgangsmaterial oder Lösungsmittel,
die in dem Herstellungsverfahren verwendet werden, und sie ist im
Allgemeinen eine Niederalkylgruppe, wie eine Methylgruppe, eine
Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine Butylgruppe, eine Pentylgruppe
oder eine Hexylgruppe.
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Diese
terminalen Gruppen (insbesondere die terminale Hydroxylgruppe) sind
hochreaktiv, und daher wird es nicht bevorzugt, dass sie in einer
großen
Menge im Organopolysiloxan (B) vorliegen. Und zwar deshalb, weil
diese terminalen Gruppen eine Nebenreaktion verursachen, in der,
wenn das Organopolysiloxan hydrolysiert ist, diese terminalen Gruppen
eine Vernetzung bilden, wodurch eine Verringerung der Formbarkeit der
Harzzusammensetzung verursacht wird, oder in der, wenn das Organopolysiloxan
mit der Harzkomponente bei einer hohen Temperatur vermischt wird,
diese terminalen Gruppen mit einem aromatischen Polycarbonat reagieren,
wodurch eine Reduktion der Molmasse des aromatischen Polycarbonats
verursacht wird.
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Es
wird bevorzugt, dass der Gehalt an terminaler Hydroxylgruppe des
Organopolysiloxans (B) 5 Gew.-% oder weniger, vorteilhafter 1 Gew.-%
oder weniger beträgt.
Es wird bevorzugt, dass der Gehalt an terminaler Alkoxygruppe des
Organopolysiloxans (B) 10 Gew.-% oder weniger, vorteilhafter 5 Gew.-%
oder weniger beträgt.
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Der
Hydroxylgruppengehalt kann durch ein Verfahren bestimmt werden,
in dem die Menge an Gas gemessen wird, das erzeugt wird, wenn das
Organopolysiloxan (B) mit einer metallorganischen Verbindung, wie einem
Alkyllithium, einem Alkylmagnesiumhalogenid (Grignard-Reagens) oder
dergleichen in einem wasserfreien Lösungsmittel umgesetzt wird.
Andererseits kann der Alkoxygruppengehalt z.B. aus dem Signal-Integral-Verhältnis des
kernmagnetischen Protonen-Resonanz (1H-NMR)-Spektrums
unter Verwendung einer zweckmäßigen Substanz
als Bezugselement berechnet werden.
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Das
Organopolysiloxan (B) kann durch ein Verfahren stabilisiert werden,
in dem die terminalen Hydroxylgruppen mit einem Silylierungsmittel
behandelt werden, um dadurch die terminalen Hydroxylgruppen in M-Einheiten
zu überführen.
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Das
Einführen
einer M-Einheit in das Gerüst
des Organopolysiloxans (B) kann nicht nur durch die Silylierungsbehandlung,
die gemäß der nachstehend
erwähnten
Hydrolyse-Kondensations-Polymerisations-Reaktion (zur Herstellung
des Organopolysiloxans (B)) durchgeführt wird, sondern auch während der
Hydrolyse-Kondensations-Polymerisations-Reaktion
(zur Herstellung des Organopolysiloxans (B)) durchgeführt werden.
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Spezielle
Beispiele für
Organochlorsilane, Organoalkoxysilane und andere Rohmaterialien,
die zur Herstellung des Organopolysiloxans (B) verwendet werden,
werden nachstehend beschrieben.
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Beispiele
für Rohmaterialien
für die
D-Einheit umfassen Dimethyldichlorsilan, Diethyldichlorsilan, Methylvinyldichlorsilan,
Methylphenyldichlorsilan, Diphenyldichlorosilan, Dimethyldimethoxysilan,
Dimethyldiethoxysilan, Diethyldimethoxysilan, Diethyldiethoxysilan,
Methylvinyldimethoxysilan, Methylvinyldiethoxysilan, Methylphenyldimethoxysilan,
Methylphenyldiethoxysilan, Diphenyldimethoxysilan und Diphenyldiethoxysilan.
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Beispiele
für andere
Rohmaterialien für
die D-Einheit umfassen Hexamethylcyclotrisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan,
Decamethylcyclopentasiloxan, 1,3,5-Trimethyl-1,3,5-triphenylcyclotrisiloxan,
1,3,5,7-Tetramethyl-1,3,5,7-tetraphenylcyclotetrasiloxan, Hexaphenylcyclotrisiloxan
und Octaphenylcyclotetrasiloxan.
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Beispiele
für Rohmaterialien
für die
T-Einheit umfassen Methyltrichlorsilan, Ethyltrichlorsilan, Vinyltrichlorsilan,
n-Propyltrichlorsilan, Isopropyltrichlorsilan, Phenyltrichlorsilan,
Isooctyltrichlorsilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan,
Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan,
Vinyltriethoxysilan, n-Propyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan,
Isopropyltrimethoxysilan, Isopropyltriethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan,
Phenyltriethoxysilan, Isooctyltrimethoxysilan und Isooctyltriethoxysilan.
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Beispiele
für Rohmaterialien
für die
Q-Einheit umfassen Tetrachlorsilan, Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan
und Tetra-n-propoxysilan.
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Beispiele
für Silylierungsmittel,
die zum Einführen
der M-Einheit verwendet werden, umfassen Chlorsilane, wie Trimethylchlorosilan,
Triethylchlorsilan, Dimethylphenylchlorsilan, Diphenylmethylchlorsilan,
Triphenylchlorsilan und Dimethylvinylchlorsilan; und Disilazane,
wie Hexamethyldisilazan und 1,3-Divinyltetramethyldisilazan.
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Beispiele
für Rohmaterialien
für die
M-Einheit, die von den oben erwähnten
Silylierungsmitteln verschieden sind, schließen Hexamethyldisiloxan, 1,3-Diphenyltetramethyldisiloxan
und 1,3-Divinyltetramethyldisiloxan ein.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete Organopolysiloxan (B) hat
vorzugsweise ein Massenmittel der Molmasse von 500 bis 100 000,
mehr bevorzugt von 1000 bis 40 000, noch mehr bevorzugt von 1000 bis
10 000. Wenn das Massenmittel der Molmasse kleiner als 500 ist,
werden die Flüchtigkeit
des Organopolysiloxans (B) zu hoch und die Kompatibilität mit der
Harzkomponente (A) zu hoch, und daher wird die Harzkomponente (A)
plastifiziert. Als Ergebnis wird die Flammhemmung der Harzzusammensetzung
auf unvorteilhafte Weise verringert. Wenn andererseits das Massenmittel
der Molmasse 100 000 übersteigt,
wird die Dispergierbarkeit des Organopolysiloxans (B) in der Harzkomponente
(A) reduziert. Als Ergebnis wird die Flammhemmung der Harzzusammensetzung
unbefriedigend und die mechanischen Eigenschaften der Harzzusammensetzung
werden auf unvorteilhafte Weise reduziert. Das Massenmittel der
Molmasse des Organopolysiloxans (B) wird durch Gelpermeationschromatographie
(GPC) unter Verwendung einer Kalibrierkurve erhalten, die in Bezug
auf monodisperse Standard-Polystyrol-Proben erhalten wird.
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Bezüglich des
Verfahrens zur Herstellung des Organopolysiloxans (B) gibt es keine
spezielle Einschränkung,
und alle konventionellen Verfahren können verwendet werden. Z.B.
kann ein Organopolysiloxan hergestellt werden, indem man ein Organochlorsilan,
ein Organoalkoxysilan oder dergleichen einer Hydrolyse-Kondensations-Polymerisations-Reaktion
in Gegenwart einer überschüssigen Menge
an Wasser und eines sauren oder basischen Katalysators unterzieht
und anschließend
den sauren oder basischen Katalysator mit einer Base oder Säure neutralisiert.
Das Organopolysiloxan (B) mit einer erwünschten Struktur kann durch Steuerung
der Gehalte an M-Einheiten, D-Einheiten, T-Einheiten und Q-Einheiten durch zweckmäßige Auswahl
des Typs und der Menge des Organochlorsilans, Organoalkoxysilans
oder dergleichen erhalten werden. Weiterhin kann die Molmasse des
Organopolysiloxans (B) durch Einstellen des Typs und der Menge des
Katalysators, der Menge an Wasser, der Temperatur und Zeitspanne
der Hydrolyse-Kondensations-Polymerisations-Reaktion und des Gehalts
an M-Einheiten gesteuert werden.
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In
den herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung eines Organopolysiloxans wird ein hergestelltes
Organopolysiloxan einer Reinigungsbehandlung unterzogen, um nebenher
erzeugte Salze zu entfernen, d.h. Salze, die zwischen einem sauren
oder basischen Katalysator und einer Säure oder Base, die zur Neutralisation des
sauren oder basischen Katalysators verwendet werden, gebildet werden.
In der vorliegenden Erfindung kann auch ein hergestelltes Organopolysiloxan
einer solchen Reinigungsbehandlung unterzogen werden. Die nebenbei
erzeugten Salze schließen
jedoch anorganische Metallsalze eine, die als Komponente (C) brauchbar sind.
Daher wird es – wie
in Verbindung mit dem Verfahren zum Einfügen des anorganischen Metallsalzes
(C) beschrieben ist – bevorzugt,
dass die Reinigungsbehandlung weggelassen wird und die als Nebenprodukt
in dem hergestellten Organopolysiloxan erzeugten anorganischen Metallsalze
als Komponente (C) verwendet werden.
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Die
Menge an Organopolysiloxan (B), die in der Harzzusammensetzung verwendet
wird, beträgt 0,1–30 Gewichtsteile,
vorzugsweise 0,5–20
Gewichtsteile, mehr bevorzugt 1–15
Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Harzkomponente
(A). Wenn die Menge an Organopolysiloxan (B) geringer als 0,1 Gewichtsteile
ist, wird die Verbesserung der Flammhemmung der Harzzusammensetzung
unbefriedigend. Wenn andererseits die Menge des Organopolysiloxans
(B) größer als
30 Gewichtsteile ist, werden die mechanischen Eigenschaften, wie
die Schlagzähigkeit,
der Harzzusammensetzung auf unvorteilhafte Weise reduziert. Die Organopolysiloxane
(B) können
einzeln oder in Kombination verwendet werden.
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Ein
anorganisches Alkalimetallsalz und/oder ein anorganisches Erdalkalimetallsalz
werden als anorganisches Metallsalz (C) verwendet. Das anorganische
Metallsalz (C) ist die Komponente, die das charakteristische Merkmal
der vorliegenden Erfindung darstellt und die eine wichtige Rolle
spielt, um der Harzkomponente (A) eine Flammhemmung durch einen
synergistischen Effekt zu verleihen, der durch die Kooperation zwischen
dem anorganischen Metallsalz (C) und dem Organopolysiloxan (B) erreicht
wird.
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Das
anorganische Alkalimetallsalz der Salpetersäure und das anorganische Erdalkalimetallsalz
der Salpetersäure,
die als anorganisches Metallsalz (C) verwendet werden, sind ein
Salz, das zwischen Salpetersäure
und einem Alkalimetallelement gebildet wird, bzw. ein Salz, das
zwischen Salpetersäure
und einem Erdalkalimetallelement gebildet wird.
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Die
Alkalimetallelemente, die zur Herstellung des anorganischen Metallsalzes
(C) verwendet werden, sind Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und
Cäsium.
Von diesen werden Natrium und Kalium bevorzugt.
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Die
Erdalkalimetallelemente, die zur Herstellung des anorganischen Metallsalzes
(C) verwendet werden, sind Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium
und Barium. Von diesen werden Magnesium und Calcium bevorzugt.
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Das
anorganische Metallsalz (C) kann auch ein Alkalimetallhalogenid
und ein Erdalkalimetallhalogenid sein. Das Alkalimetallhalogenid
wird zwischen einem Alkalimetallelement und Fuorwasserstoff, Chlorwasserstoff,
Bromwasserstoff oder Iodwasserstoff gebildet. Das Erdalkalimetallhalogenid
wird zwischen einem Erdalkalimetallelement und Fluorwasserstoff,
Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff oder Iodwasserstoff gebildet.
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Spezielle
Beispiele für
Alkalimetallhalogenide schließen
LiF, LiCl, LiBr, LiI, NaF, NaCl, NaBr, NaI, KF, KCl, KBr und Kl
ein. Von diesen werden NaCl, NaBr, KCl und KBr bevorzugt.
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Spezielle
Beispiele für
Erdalkalimetallhalogenide schließen MgF2,
MgCl2, MgBr2, MgI2, CaF2, CaCl2, CaBr2 und CaI2 ein.
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Spezielle
Beispiele für
andere anorganische Metallsalze (C) der Salpetersäure sind
NaNO3, KNO3, Mg(NO3)2, Ca(NO3)2.
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Die
Menge an anorganischem Metallsalz (C), die in der Harzzusammensetzung
verwendet wird, beträgt
0,0005 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,001 bis 2 Gewichtsteile,
mehr bevorzugt 0,005 bis 1 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile
der Harzkomponente (A). Wenn die Menge des anorganischen Metallsalzes
(C) geringer als 0,0005 Gewichtsteile ist, wird die Verbesserung
der Flammhemmung unbefriedigend. Wenn die Menge des anorganischen
Metallsalzes (C) andererseits mehr als 5 Gewichtsteile beträgt, werden
die Wärmebeständigkeit
und die Hydrolysebeständigkeit
des aromatischen Polycarbonats reduziert, und dadurch werden die
mechanischen Eigenschaften, wie die Schlagzähigkeit, der Harzzusammensetzung auf
unvorteilhafte Weise gering. Als anorganisches Metallsalz (C) können verschiedene
anorganische Alkalimetallsalze und verschiedene anorganische Erdalkalimetallsalze
einzeln oder in Kombination verwendet werden.
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In
der vorliegenden Erfindung ist eine kombinierte Verwendung von Organopolysiloxan
(B) und anorganischem Metallsalz (C) notwendig. Wenn nur das Organopolysiloxan
(B) zu der Harzkomponente (A) gegeben wird, ist die Verbesserung
der Flammhemmung der Harzzusammensetzung unbefriedigend, wenn aber sowohl
das Organopolysiloxan (B) all auch das anorganische Metallsalz (C)
zu der Harzkomponente (A) gegeben werden, wird die Flammhemmung
der Harzzusammensetzung stark verbessert. Wenn nur das anorganische.
Metallsalz (C) zur Harzkomponente (A) gegeben wird, kann fast keine
Verbesserung der Flammhemmung erhalten werden.
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Das
charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung beruht darauf,
dass eine geringe Menge an anorganischem Metallsalz (C) in Kombination
mit dem Organopolysiloxan (B) verwendet wird, um dadurch eine Synergie
zwischen denselben zu erhalten, um einer aromatischen Polycarbonatharz-Zusammensetzung, die
ein von sich aus entflammbares Styrolpolymer enthält, eine
hohe Flammhemmung zu verleihen. Andererseits haben Untersuchungen
der Erfinder in Bezug auf Metallsalze von organischen Sulfonsäuren, die
weit verbreitet als Flammverzögerungsmittel
für ein
aromatisches Polycarbonat verwendet werden, ergeben, dass, wenn
ein Metallsalz einer organischen Sulfonsäure in Kombination mit einem
Organopolysiloxan (B) verwendet wird, kein synergistischer Effekt
durch dieselben aufgezeigt werden kann. Weiterhin haben die Erfinder
der vorliegenden Erfindung auch gefunden, dass, wenn man versucht,
ein Metallsalz einer organischen Sulfonsäure zu verwenden, um einer
Harzzusammensetzung einen befriedigenden Grad an Flammhemmung zu
verleihen, das Metallsalz einer organischen Sulfonsäure in einer
großen
Menge verwendet werden muss.
-
Der
Mechanismus, durch den eine ausgezeichnete Verbesserung der Flammhemmung
der Harzzusammensetzung mittels der kombinierten Verwendung des
Organopolysiloxans (B) und des anorganischen Metallsalzes (C) erhalten
werden kann, ist bisher noch nicht vollständig geklärt, das Folgende wird aber
angenommen.
-
Wenn
eine aromatische Polycarbonatharz-Zusammensetzung, die ein Organopolysiloxan
(B) als Flammverzögerungsmittel
enthält,
brennt, verursacht die Harzkomponente, insbesondere das aromatische Polycarbonat,
die Bildung einer Schicht aus verkohltem Material; und SiO2, das aus dem Organopolysiloxan stammt,
wird in die Schicht aus verkohltem Material integriert, wodurch
eine stark flammhemmende Sperrschicht gebildet wird. In diesem Fall
nimmt man an, dass, wenn ein Harz mit hoher Entflammbarkeit, wie
ein Styrolharz, in der Harzkomponente vorliegt, es notwendig ist,
dass die flammhemmende Sperrschicht schneller und wirksamer gebildet
wird, um die Zersetzung der Harzkomponente zu unterdrücken. Es
wird angenommen, dass das anorganische Metallsalz (C) den Effekt
hat, die Bildung der flammhemmenden Sperrschicht durch die Harzkomponente
(A) und das Organopolysiloxan (B) zu beschleunigen.
-
Hinsichtlich
des Verfahrens zur Herstellung der flammhemmenden Harzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung gibt es keine spezielle Einschränkung, und
konventionelle Verfahren können
verwendet werden. Z.B. können
die Folgenden erwähnt
werden:
ein Verfahren, in dem eine Harzkomponente (A), ein
Organopolysiloxan (B) und ein anorganisches Metallsalz (C) vorher
vermischt werden, und die sich ergebende Mischung in der Schmelze
bei einer Temperatur geknetet wird, die mit der Erweichungstemperatur
der Harzkomponente (A) identisch ist oder höher als dieselbe ist;
ein
Verfahren, in dem eine Harzkomponente (A) und ein anorganisches
Metallsalz (C) vorher vermischt und dann geschmolzen werden, und
die sich ergebende geschmolzene Mischung mit einem Organopolysiloxan
(B) vermischt wird;
ein Verfahren, in dem ein Organopolysiloxan
(B) und ein anorganisches Metallsalz (C) vorher vermischt werden,
um eine (B)/(C)-Mischung zu erhalten, und andererseits eine Harzkomponente
(A) geschmolzen wird, und dann die (B)/(C)-Mischung mit der geschmolzenen Formharzkomponente
(A) vermischt wird, und
ein Verfahren, in dem ein Masterbatch
durch Schmelzkneten eines Teils der Harzkomponente (A) mit einem Organopolysiloxan
(B) und einem anorganischen Metallsalz (C) hergestellt wird, und
dann der Masterbatch zu dem Rest der Harzkomponente (A) gegeben
wird.
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Als
Beispiele für
Verfahren zum Durchführen
des vorherigen Vermischens der Komponenten können die Folgenden erwähnt werden:
ein Trockenmisch- Verfahren;
ein Verfahren unter Verwendung eines Mischers, wie eines Henschel-Mischers, eines Supermischers,
eines Freifallmischers, eines Bandmischers und dergleichen; ein
Nassmisch-Verfahren, in dem ein Teil oder die Gesamtheit jeder der
Komponenten (A) bis (C) einzeln in Wasser oder einem Lösungsmittel
gelöst
wird, um so Lösungen
zu erhalten, und die erhaltenen Lösungen zusammen vermischt werden,
und dann getrocknet wird.
-
Das
Schmelzkneten der Mischung der Komponenten kann durch einen Extruder,
wie einen Einschneckenextruder, einen Doppelschneckenextruder, einen
Banbury-Mischer
und einen Brabender durchgeführt werden.
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Als
besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der flammhemmenden
Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren
erwähnt
werden, in dem ein anorganisches Metallsalz (C) und ein Organopolysiloxan
(B) vorher vermischt werden, um eine gleichmäßige Mischung zu erhalten,
die aus dem Organopolysiloxan (B), das das anorganische Metallsalz
(C) enthält,
besteht, und die erhaltene gleichmäßige Mischung mit der Harzkomponente
(A) vermischt wird. Durch die Verwendung dieses Verfahrens kann
der synergistische Effekt von Organopolysiloxan (B) und anorganischem
Metallsalz (C) leicht aufgezeigt werden, und der Harzzusammensetzung
kann eine stark verbesserte Flammhemmung verliehen werden.
-
Als
Beispiele für
Verfahren des gleichmäßigen Vermischens
von anorganischem Metallsalz (C) mit Organopolysiloxan (B) können die
Folgenden erwähnt
werden:
ein Verfahren, in dem ein Organopolysiloxan (B) auf
eine Temperatur erwärmt
wird, die mit der Erweichungstemperatur identisch oder höher als
dieselbe ist, und ein anorganischen Metallsalz (C) zugegeben wird,
woran sich ein Schmelzkneten der sich ergebenden Mischung anschließt;
ein
Verfahren, in dem ein Organopolysiloxan (B) und ein anorganisches
Metallsalz (C) einzeln in Lösungsmitteln
gelöst
werden (wobei das Lösungsmittel
zum Lösen
des Organopolysiloxans (B) und das Lösungsmittel zum Lösen des
anorganischen Metallsalzes (C) identisch oder verschieden sein können), um
so Lösungen
zu erhalten, und die erhaltenen Lösungen miteinander vermischt
werden, woran sich ein Trocknen zum Entfernen der Lösungsmittel
anschließt;
und
ein Verfahren, in dem Organopolysiloxan (B) durch im Wesentlichen
das gleiche wie oben beschriebene Verfahren hergestellt wird, und
eine Reinigungsbehandlung weggelassen wird, die herkömmlicherweise
zum Entfernen von Salzen (d.h. von als Nebenprodukt erzeugten Salzen
zwischen einem sauren oder basischen Katalysator und einer Base
oder Säure,
die für
die Neutralisation des sauren oder basischen Katalysators verwendet
werden) verwendet wird, und somit ein Organopolysiloxan, das anorganische
Metallsalze enthält,
gewonnen wird.
-
Von
diesen Verfahren wird das Verfahren besonders bevorzugt, in dem
die während
der Herstellung von Organopolysiloxan (B) als Nebenprodukt erzeugten
Salze als anorganisches Metallsalz (C) verwendet werden, weil das
anorganische Metallsalz (C) bei niedrigen Kosten gleichmäßig in dem
Organopolysiloxan (B) dispergiert werden kann.
-
Z.B.
werden in dem Verfahren zur Herstellung von MQ-Harz, wobei das Verfahren
in der geprüften
japanische Patentanmeldung Nr. Hei 8-22921 (entsprechend dem US
Patent Nr. 5,548,053) offenbart wird, als Rohmaterialien verwendete
Alkoxysilane in zwei Schritten umgesetzt, d.h. einem Polykondensationsverfahren unter
Verwendung eines sauren Katalysators (Schritt 1) und einem Polykondensationsverfahren
unter Verwendung eines basischen Katalysators (Schritt 2), und dann
einem Neutralisationsverfahren unterzogen (Schritt 3), um den basischen
Katalysator mit einer Säure
zu neutralisieren, wodurch ein MQ-Harz erhalten wird. In diesem
Fall kann MQ-Harz, das NaCl enthält,
unter Verwendung von NCl als Säure
in den Schritten 1 und 3 und unter Verwendung von NaOH als Base
im Schritt 2 erhalten werden. MQ-Harz, das auf die oben erwähnte Weise
erhalten wird, kann vorteilhaft in der vorliegenden Erfindung als
Organopolysiloxan (B), das anorganisches Metallsalz (C) enthält, verwendet
werden.
-
Wenn
anorganisches Metallsalz (C) in irgendeiner der Harzzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung und Organopolysiloxan (B) enthalten ist,
kann die Menge an darin vorliegendem anorganischen Metallsalz (C)
durch konventionelle Verfahren bestimmt werden. Z.B. kann ein Element,
das zur Bestimmung der Menge an anorganischem Metallsalz (C) gemessen
werden soll, aus der Harzzusammensetzung oder dem Organopolysiloxan
z.B. durch ein Verfahren gewonnen werden, in dem die Harzzusammensetzung
oder das Organopolysiloxan in einem Lösungsmittel gelöst wird
und dann das erwünschte
Element unter Verwendung von Wasser oder dergleichen extrahiert
wird; oder durch ein Verfahren, in dem die Harzzusammensetzung oder das
Organopolysiloxan bei einer hohen Temperatur in Gegenwart oder Abwesenheit
einer Säure
oder eines Peroxids zersetzt wird, und dann das erwünschte Element
unter Verwendung eines Lösungsmittels
extrahiert wird. Anschließend
kann die Menge des gewonnenen Elements z.B. durch coulometrische
Titration, Atomabsorptionsspektroskopie, spektralchemische Emissionsanalyse,
Ionenchromatographie oder Röntgenfluoreszenzanalyse
gemessen werden. Zusätzlich
dazu kann die Menge des anorganischen Metallsalzes (C), das in irgendeiner
der Harzzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung und dem Organopolysiloxan
(B) enthalten ist, auch durch ein Verfahren bestimmt werden, bei
dem die Harzzusammensetzung oder das Organopolysiloxan direkt einer
Röntgenfluoreszenzanalyse
unterzogen wird, und die Mengen der Elemente durch das FP-Verfahren
(Fundamental Parameter Method), das Kalibrierungskurven-Verfahren
oder dergleichen bestimmt werden.
-
Die
Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein
Flammverzögerungsmittel umfassen,
das von dem Organopolysiloxan (B) oder dem anorganischen Metallsalz
(C) verschieden ist, um der Harzzusammensetzung einen höheren Grad
an Flammhemmung zu verleihen. Z.B. kann wenigstens ein Flammverzögerungsmittel
verwendet werden, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus (a)
Phosphat-Verbindungen, (b) rotem Phosphor und anorganischen Phosphor-Verbindungen,
wie Ammoniumpolyphosphat, (c) halogenhaltigen organischen Verbindungen,
(d) stickstoffhaltigen organischen Verbindungen, wie Melamin, Melamincyanurat,
Melam, Melem und Mellon, (e) anorganischen Metallsalzen, die von
Alkalimetallsalzen und Erdalkalimetallsalzen verschieden sind, wie
Zinkborat und Zinkstannat, (f) Metalloxiden, wie Antimonoxid, Molybdänoxid, Titanoxid,
Zirconiumoxid und Zinkoxid; (g) cyclischen oder linearen Phosphazen-Polymeren oder -Oligomeren,
wie Polyphenoxyphosphazen, Polytolyloxyphospha zen, Polymethoxyphosphazen, Polyphenoxymethoxyphosphazen
und Polyphenoxytolyloxyphosphazen; und (h) Phenolharzen, wie Novolakharz
und Resolharz, die aus Phenolen (wie Phenol, Cresol, t-Butylphenol
und Phenylphenol) und Formaldehyd hergestellt werden. Von diesen
Flammverzögerungsmitteln
werden Phosphat-Verbindungen bevorzugt, weil ihre Toxizität relativ
gering ist und eine Reduktion der mechanischen Eigenschaften, die
durch dieselben verursacht wird, relativ gering ist.
-
Zu
den Beispielen für
Phosphat-Verbindungen gehören
Phosphate, wie Trimethylphosphat, Triethylphosphat, Tripropylphosphat,
Tributylphosphat, Tripentylphosphat, Trihexylphosphat, Triphenylphosphat,
Tritolylphosphat, Trixylylphosphat, Dimethylethylphosphat, Methyldibutylphosphat,
Ethyldipropylphosphat, Hydroxyphenyldiphenylphosphat; Verbindungen,
die durch Einführen
verschiedener Substituenten in die oben erwähnten Phosphate erhalten werden,
und kondensierte Phosphat-Verbindungen, die durch die folgende Formel
(6) dargestellt werden:
wobei
n
eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellt;
Ar
1,
Ar
2, Ar
4 und Ar
5 jeweils unabhängig voneinander eine aromatische
Gruppe darstellen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer nicht
substituierten Phenylgruppe und einer mit wenigstens einer C
1-C
10-Kohlenwasserstoffgruppe
substituierten Phenylgruppe besteht, und
Ar
3 eine
zweiwertige aromatische C
6-C
20-Kohlenwasserstoffgruppe
darstellt.
-
Beispiele
für die
kondensierten Phosphat-Verbindungen umfassen Bisphenol-A-tetraphenyldiphosphat,
Bisphenol-A-tetratolyldiphosphat, Bisphenol-A-tetraxylyl diphosphat,
Bisphenol-A-di(phenylxylylphosphat), Resorcintetraphenyldiphosphat
und Resorcintetraxylyldiphosphat.
-
In
der vorliegenden Erfindung kann ein Fluorolefinharz verwendet werden,
um die Menge an flammenden Teilchen zu reduzieren, die von dem fertigen
geformten Artikel abtropfen, wenn der geformte Artikel brennt. Als
in der vorliegenden Erfindung brauchbare Fluorolefinharze können ein
Homopolymer und ein Copolymer erwähnt werden, die jeweils eine
Fluorethylen-Struktur haben. Beispiele für Fluorolefinharze umfassen
ein Difluorethylen-Polymer, ein Trifluorethylen-Polymer, ein Tetrafluorethylen-Polymer,
ein Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer
und ein Copolymer von Tetrafluorethylen und einem Ethylen-Monomer,
das kein Fluor enthält.
Von diesen wird Polytetrafluorethylen (PTFE) bevorzugt. Bezüglich der
Molmasse und der Konfiguration des Fluorolefinharzes gibt es keine
spezielle Einschränkung.
Wenn ein Fluorolefinharz in die Harzzusammensetzung eingefügt wird,
wird es jedoch bevorzugt, dass das Fluorolefinharz in der Harzzusammensetzung
in Form von Fibrillen eines Durchmessers von 0,5 μm oder weniger
dispergiert wird. Die Menge an Fluorolefinharz, die in die Harzzusammensetzung
eingefügt
wird, liegt in einem Bereich von 0,01 bis 3 Gewichtsteilen, bezogen
auf 100 Gewichtsteile der Harzkomponente (A). Wenn die Menge des
Fluorolefinharzes geringer als der oben erwähnte Bereich ist, wird der
Verhinderungseffekt des Abtropfens von flammenden Teilchen unbefriedigend.
Wenn die Menge an Fluorolefinharz größer ist als der oben erwähnte Bereich,
werden sowohl die Fließfähigkeit
in der Schmelze als auch die Flammhemmung der Harzzusammensetzung
verringert.
-
Die
flammhemmende Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann
gegebenenfalls verschiedene Additive enthalten, die im Allgemeinen
bei thermoplastischen Harzen verwendet werden, um die Formbarkeit,
die Schlagzähigkeit,
die Steifigkeit, die Witterungsbeständigkeit, das Aussehen und
dergleichen zu verbessern. Beispiele für Additive umfassen Wärmestabilisatoren,
Antioxidationsmittel, Ultraviolettlicht-Stabilisatoren, Witterungsbeständigkeitsmittel,
antimikrobielle Mittel, Kompatibilitätsmittel, Färbemittel (Farbstoffe und Pigmente),
Formentrennmittel, Gleitmittel, antistatische Mittel, Weichmacher, Polymere,
wie andere Harze und Kautschuke und Füllstoffe. Bezüglich der
Menge der verwendeten Additive gibt es keine spezielle Einschränkung, so
lange die Additive keine schädliche
Auswirkung auf die Eigenschaften der flammhemmenden Harzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung ausüben.
-
Die
flammhemmende Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann
vorteilhaft zur Herstellung von Gehäusen und Teilen für Büroautomatisierungsmaschinen,
Datenübertragungsgerätschaften,
elektrische und elektronische Geräte und elektrische Haushaltsgeräte, wie
Kopierer, Faksimile, Fernsehgeräte,
Radio, Bandgerät,
Videolaufwerksplatte, Personalcomputer, Drucker, Telefon, Datenendgerätschaften,
tragbares Telefon, Kühlschrank,
Mikrowellenofen und dergleichen, verwendet werden. Die flammhemmende
Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auch vorteilhaft
zur Herstellung von Teilen für
ein Kraftfahrzeug verwendet werden.
-
Beste Art zur Durchführung der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung wird weiterhin unter Bezugnahme auf die folgenden
Beispiele und Vergleichsbeispiele ausführlicher beschrieben, die nicht
so aufgefasst werden sollen, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung
darauf beschränkt
ist.
-
In
den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden die folgenden
Komponenten verwendet.
-
(A) Harzkomponente.
-
(A-1) Aromatisches Polycarbonat
-
- PC: ein im Handel erhältliches
Bisphenol-A-polycarbonat mit einem Viskositätsmittel der Molmasse von 20
000 (Handelsname: Iupilon S3000, hergestellt und verkauft von Mitsubishi
Engineering-Plastics Corporation, Japan) wurde verwendet.
-
(A-2) Styrolpolymer
-
- AS: ein im Handel erhältliches
Acrylnitril/Styrol-Copolymer (Handelsname: Stylac AS T8801, hergestellt
und verkauft von Asahi Chemical Co., Ltd., Japan) wurde verwendet.
- ABS: ein im Handel erhältliches
pulverförmiges
Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymer
(Handelsname: RV, hergestellt und verkauft von Mitsubishi Rayon
Co., Ltd., Japan) wurde verwendet.
-
(B) Organopolysiloxan
-
- S-1 und S-8 bis S-15: S-1 und S-8 bis S-15 wurden jeweils
aus einem geeigneten Ethoxysilan gemäß dem Verfahren, das in der
geprüften
japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 8-22921 offenbart ist, unter
Verwendung eines sauren Katalysators (HCl) und eines basischen Katalysators
(NaOH) synthetisiert.
- S-2 und S-3: S-2 und S-3 wurden jeweils aus einem geeigneten
Chlorsilan durch eine Hydrolyse-Kondensations-Polymerisation synthetisiert.
- S-4: S-4 wurde durch ein Verfahren synthetisiert, in dem ein
Organopolysiloxan, das 100 Mol-% T-Einheiten enthält, durch
eine Hydrolyse-Kondensations-Polymerisation
eines Chlorsilans hergestellt wird und dann das Organopolysiloxan
mit Hexamethyldisilazan umgesetzt wird, um so M-Einheiten in das
Organopolysiloxan einzuführen.
- S-5: Ein im Handel erhältliches
Organopolysiloxan (Handelsname: PMM0021, hergestellt und verkauft
von Gelest, Inc., USA) wurde verwendet.
- S-6: S-6 wurde aus einem geeigneten Ethoxysilan gemäß dem Verfahren,
das in der geprüften
japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 8-22921 offenbart ist, unter
Verwendung eines sauren Katalysators (HCl) und eines basischen Katalysators
(NaOH) synthetisiert.
- S-7: S-7 wurde im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie derjenigen
von S-6 synthetisiert, außer
dass nur der saure Katalysator (HCl) verwendet wurde (d.h. kein
basischer Katalysator (NaOH) verwendet wurde).
- S-16: Ein im Handel erhältliches
Organopolysiloxan (Handelsname: LS-8730, hergestellt und verkauft
von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Japan) wurde verwendet.
-
Beim
Organopolysiloxan (B) wurden die Stoffmengenverhältnisse zwischen der M-Einheit, der D-Einheit,
der T-Einheit und der Q-Einheit und die Struktur der enthaltenen
Siloxan-Einheiten durch kernmagnetische Protonen- und 29Silicium-(1H-
und 29Si-NMR)-Resonanzspektroskopie bestimmt. 1H- und 29Si-NMR-Spektren
wurden unter Verwendung von deuteriertem Benzol als Lösungsmittel
und einer kernmagnetischen Resonanzapparatur (Handelsname: Avance
DPX 400 oder DPX 300, hergestellt und verkauft von Bruker Instruments
Inc., Deutschland) oder unter Verwendung von deuteriertem Chloroform
als Lösungsmittel
und einer kernmagnetischen Resonanzapparatur (Handelsname: JNM α400, hergestellt
und verkauft von JEOL LTD., Japan) erhalten.
-
Das
Massenmittel der Molmasse des Organopolysiloxans (B) wurde durch
Gelpermeationschromatographie (GPC) unter Verwendung einer Kalibrierungskurve
erhalten, die in Bezug auf monodisperse Standard-Polystyrol-Proben
erhalten wurde. GPC wurde unter den folgenden "Bedingungen 1" oder "Bedingungen 2" durchgeführt.
-
(Bedingungen 1)
-
- Apparatur: Chromatograph (Handelsname: Modell 307, hergestellt
und verkauft von ABIMED Analysen-Technik GmbH, Deutschland)
- Säule:
P1 gel mixed-c und 100A (beide hergestellt und verkauft von Hewlett-Packard,
U.S.A.) wurden in hintereinander geschalteter Form verwendet.
- Eluierungsmittel: Toluol oder Tetrahydrofuran
- Nachweis: Differentialbrechungsindex-Detektor (Handelsname:
Modell 8120, hergestellt und verkauft von BISCHOFF Analysentechnik
und -geräte
GmbH, Deutschland)
-
(Bedingungen 2)
-
- Apparatur: Chromatograph (Handelsname: Modell LC-10, hergestellt
und verkauft von Shimadzu Corporation, Japan)
- Säule:
Shodex K-806M, K-804 und K-802.5 (alle hergestellt und verkauft
von Showa Denko Co., Ltd., Japan) wurden in hintereinander geschalteter
Form verwendet.
- Eluierungsmittel: Chloroform
- Nachweis: Ultraviolettabsorptionsdetektor (Handelsname: Modell
SPD-10A, hergestellt und verkauft von Shimadzu Corporation, Japan).
-
Organopolysiloxan
(B) enthält
als reaktive terminate Gruppe eine Hydroxylgruppe (eine Silanolgruppe) und/oder
eine Ethoxygruppe (eine terminate Ethoxygruppe), die direkt an ein
Siliciumatom gebunden sind/ist. Die Gehalte dieser terminalen Gruppen
wurden wie folgt erhalten.
-
(1) Silanolgruppengehalt
(Gew.-%)
-
Er
wurde aus dem Volumen an gebildetem Methan erhalten, wenn das Organopolysiloxan
(B) mit Methylmagnesiumiodid (MeMgI, Grignard Reagens) in wasserfreiem
Xylol umgesetzt wurde.
-
(2) Gehalt an terminaler
Ethoxygruppe (Gew.-%)
-
Er
wurde aus dem Signal-Integral-Verhältnis des 1H-NMR-Spektrums
unter Verwendung von Tetrachlorethan oder Dichlormethan als Bezugssubstanz
erhalten. Das 1H-NMR-Spektrum wurde im Wesentlichen unter
den gleichen wie oben erwähnten
Bedingungen erhalten.
-
Der
Gehalt an anorganischem Metallsalz (C) im Organopolysiloxan (B)
wurde durch Röntgenfluoreszenzanalyse
oder flammenlose Atomabsorptionsspektrometrie bestimmt. Die Röntgenfluoreszenzanalyse wurde
unter Verwendung eines Röntgenfluoreszenzanalysators
(Handelsname: RIX3000 Röntgenfluoreszenzanalysator,
hergestellt und verkauft von Rigaku Corporation, Japan) unter Verwendung
des FP (Fundamental Parameter)-Verfahrens durchgeführt. Die
flammenlose Atomabsorptionsspektrometrie wurde durch ein Verfahren
durchgeführt,
bei dem das Organopolysiloxan vorher mit Schwefelsäure und
Fluorwasserstoffsäure umgesetzt
wird, und das sich ergebende Produkt unter Verwendung eines flammenlosen
Atomabsorptionsspektrometers (Handelsname: Z-8270, hergestellt und
verkauft von Hitachi, Ltd., Japan) analysiert wird.
-
Anorganische
Metallsalze wurden in den Organopolysiloxanen S-1 bis S-5, S-7 und
S-16 nicht nachgewiesen. Jedoch wurde NaCl, das von jedem der Katalysatoren
herrührt,
die zur Synthese von Organopolysiloxanen verwendet werden, in den
anderen Organopolysiloxanen (S-6 und S-8 bis S-18) nachgewiesen.
-
Die
Eigenschaften der Organopolysiloxane (B), die durch die oben erwähnten Verfahren
bestimmt werden, sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
-
Weiterhin
wurden in den Vergleichsbeispielen 3 und 5 bis 8 anstelle des anorganischen
Metallsalzes (C) die nachstehend erwähnten Metallsalze von organischen
Sulfonsäuren
verwendet.
-
- F114P: Ein im Handel erhältliches
Kaliumperfluorbutansulfonat (Handelsname: MEGAFAC F114P, hergestellt und
verkauft von DAINIPPON INK & CHEMICALS
INC., Japan) wurde verwendet.
- KSS: Ein im Handel erhältliches
Kaliumdiphenylsulfon-3-sulfonat (hergestellt und verkauft von UCB
Japan, Japan) wurde verwendet.
-
Beispiele 1 bis 6
-
Polycarbonatharz-Zusammensetzungen
wurden gemäß den in
der Tabelle 2 aufgeführten
Formulierungen hergestellt. Insbesondere wurde zuerst eine wässrige Lösung oder
eine Methanol-Lösung
eines anorganischen Metallsalzes (C) mit einem aromatischen Polycarbonat
vermischt, anschließend
wurde 4 Stunden lang bei 120 °C
getrocknet, um so eine Mischung eines aromatischen Polycarbonats
und eines anorganischen Metallsalzes zu erhalten. Die erhaltene
Mischung, ein Styrolpolymer und Organopolysiloxan (B) wurden in
einen Polyethylenbeutel gegeben und per Hand miteinander vorvermischt
und dann unter Verwendung eines Extruders (Handelsname: KZW15-45MG,
hergestellt und verkauft von Technovel Corporation, Japan) bei 250 °C in der
Schmelze geknetet, wodurch eine Harzzusammensetzung (in Form von
Pellets) erhalten wurde. Die erhaltene Harzzusammensetzung wurde
mittels einer Spritzgussmaschine geringer Größe (Handelsname: MJEC10, hergestellt
und verkauft von Modern Machinery Company, Japan) bei einer Temperatur
von 250 °C einem
Spritzgießen
unterzogen, um so eine Testprobe mit einer Dicke von 3,18 mm zu
erhalten.
-
Unter
Verwendung der Testprobe wurden die selbstauslöschenden Eigenschaften der
Harzzusammensetzung gemäß der in
UL-94 beschriebenen Vertical Burning Method bewertet. Die Ergebnisse
sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
-
Wie
aus Tabelle 2 ersichtlicht ist, weist jede der Harzzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Flammhemmung (selbstauslöschende
Eigenschaften) und kein Abtropfen von flammenden Teilchen auf, trotz
der Tatsache, dass die Harzkomponente derselben ein Harzgemisch
eines aromatischen Polycarbonats und eines von sich aus entflammbaren
Styrolpolymers ist.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Die
im Wesentlichen gleiche Arbeitsweise wie in den Beispielen 1 bis
6 wurde wiederholt, außer
dass eine Testprobe unter Verwendung einer Harzzusammensetzung hergestellt
wurde, die nur aus einem aromatischen Polycarbonat und einem Styrolpolymer
besteht (d.h. ohne Verwendung eines Organopolysiloxans und eines
anorganischen Metallsalzes). Die Ergebnisse sind in der Tabelle
2 aufgeführt.
-
Wie
aus Tabelle 2 ersichtlicht ist, wurde ein Abtropfen von flammenden
Teilchen beobachtet, und die Ausflammzeit (flame-out time) war lang.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Die
im Wesentlichen gleiche Arbeitsweise wie in den Beispielen 1 bis
6 wurde wiederholt, außer
dass eine Testprobe unter Verwendung einer Harzzusammensetzung hergestellt
wurde, die nur aus einem aromatischen Polycarbonat, einem Styrolpolymer
und einem Organopolysiloxan besteht (d.h. ohne Verwendung eines
anorganischen Metallsalzes). Die Ergebnisse sind in der Tabelle
2 aufgeführt.
-
Wie
aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, wurde ein Abtropfen von flammenden
Teilchen beobachtet und die Ausflammzeit war lang. Aufgrund dieser
Tatsache ist es verständlich,
dass bei der alleinigen Verwendung eines Organopolysiloxans der
Effekt desselben – um
der Harzzusammensetzung eine Flammhemmung zu verleihen – unbefriedigend
ist.
-
Vergleichsbeispiele 3
und 4
-
Die
im Wesentlichen gleiche Arbeitsweise wie in den Beispielen 1 bis
6 wurde wiederholt, außer
dass eine Testprobe unter Verwendung einer Harzzusammensetzung hergestellt
wurde, die nur aus einem aromatischen Polycarbonat, einem Styrolpolymer
und entweder einem Metallsalz einer organischen Sulfonsäure (F114P)
oder einem anorganischen Metallsalz (NaCl) besteht (d.h. ohne Verwendung
eines Organopolysiloxans). Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2
aufgeführt.
-
Wie
aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, wurde in jedem der Vergleichsbeispiele
3 und 4 ein Abtropfen von flammenden Teilchen beobachtet und die
Ausflammzeit war lang. Aufgrund dieser Tatsache ist es verständlich, dass
bei der alleinigen Verwendung eines Metallsalzes der Effekt desselben – um der
Harzzusammensetzung eine Flammhemmung zu verleihen – unbefriedigend
ist.
-
Vergleichsbeispiele 5
bis 8
-
Die
im Wesentlichen gleiche Arbeitsweise wie in den Beispielen 1 bis
6 wurde wiederholt, außer
dass eine Testprobe unter Verwendung eines Metallsalzes einer organischen
Sulfonsäure
(F114P oder KSS) anstelle eines anorganischen Metallsalzes (C) hergestellt
wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
-
Wie
aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, verlieh ein Metallsalz einer
organischen Sulfonsäure
einer Harzzusammensetzung, die ein aromatisches Polycarbonat und
ein von sich aus entflammbares Styrolpolymer umfasst, keinen Flammhemmungseffekt.
Zudem war in allen Vergleichsbeispielen 5 bis 8 die Ausflammzeit
länger als
die Ausflammzeit im Vergleichsbeispiel 1.
-
Aus
den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele
1 bis 8 ist ersichtlich, dass einer Harzzusammensetzung, die ein
aromatisches Polycarbonat und ein von sich aus entflammbares Styrolpolymer
umfasst, nur durch die kombinierte Verwendung eines Organopolysiloxans
und eines anorganischen Metallsalzes eine ausgezeichnete Flammhemmung
verliehen werden kann, und diese ausgezeichnete Wirkung sogar erhalten
werden kann, wenn die Menge des anorganischen Metallsalzes gering
ist. Es ist auch klar, dass ein Metallsalz einer organischen Sulfonsäure, das
ein konventionelles Flammverzögerungsmittel
ist, einer Harzzusammensetzung, die ein aromatisches Polycarbonat
und ein von sich aus entflammbares Styrolpolymer umfasst, keinen
flammhemmenden Effekt verleiht.
-
Beispiele 7 bis 11
-
Polycarbonatharz-Zusammensetzungen
wurden unter Verwendung der entsprechenden Organopolysiloxane S-2
bis S-5, die unterschiedliche Strukturen aufweisen, hergestellt.
In den Beispielen 7 bis 8 und 10 wurden Testproben im Wesentlichen
auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 6 hergestellt,
außer
dass die in der Tabelle 3 aufgeführten
Formulierungen verwendet wurden. In den Beispielen 9 und 11 wurden
Testproben im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie in den Beispielen
1 bis 6 hergestellt, außer
dass die in der Tabelle 3 aufgeführten
Formulierungen verwendet wurden und die Harzzusammensetzungen (in
Form von Pellets) einem Formpressen bei einer Temperatur von 250 °C unter Verwendung
einer Formpressmaschine unterzogen wurden, um so Testproben einer
Dicke von 3,18 mm zu erhalten. Die Bewertung der selbstauslöschenden
Eigenschaften der Testproben wurde auf die gleiche Weise wie in
den Beispielen 1 bis 6 durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
-
Wie
aus der Tabelle 3 ersichtlich ist, wiesen die Harzzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Flammhemmung auf,
unabhängig
von ihrer Struktur oder den verwendeten Organopolysiloxanen.
-
Vergleichsbeispiele 9
bis 12
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Die
im Wesentlichen gleiche Arbeitsweise wie in den Beispielen 1 bis
6 wurde wiederholt, außer
dass die Organopolysiloxane S-2 bis S-5 (die gleichen Organopolysiloxane,
die in den Beispielen 7 bis 11 verwendet wurden) jeweils als Organopolysiloxane
(B) verwendet wurden und kein anorganisches Metallsalz verwendet wurde.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
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Wie
aus Tabelle 3 ersichtlich ist, wurde in jedem der Vergleichsbeispiele
9 bis 12 ein Abtropfen von flammenden Teilchen beobachtet und die
Ausflammzeit war lang. Aufgrund dieser Tatsache ist es klar, dass die
kombinierte Verwendung eines Organopolysiloxans und eines anorganischen
Metallsalzes notwendig ist, um das Abtropfen von flammenden Teilchen
zu verhindern und eine kurze Ausflammzeit zu erreichen.
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Beispiele 12 bis 16
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Polycarbonatharz-Zusammensetzungen
wurden unter Verwendung der jeweiligen Organopolysiloxane S-6, S-8,
S-10, S-12 und S-14 hergestellt, die NaCl enthalten, das aus den
zur Synthese der Organopolysiloxane verwendeten Katalysatoren stammt.
Gemäß den in
der Tabelle 4 aufgeführten
Formulierungen wurden ein aromatisches Polycarbonat, ein Styrolpolymer
und ein Organopolysiloxan miteinander vorvermischt, und die Herstellung
von Testproben und die Bewertung der selbstauslöschenden Eigenschaften wurden
auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 6 durchgeführt. Es
wurde kein anorganischen Metallsalz von außen der Harzzusammensetzung
zugefügt
und nur das in dem Organopolysiloxan enthaltene NaCl wurde als anorganisches
Metallsalz (C) verwendet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 aufgeführt.
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Wie
aus der Tabelle 4 ersichtlich ist, weist die Harzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Flammhemmung auf,
trotz der Tatsache, das kein anorganisches Metallsalz von außen zu der Harzzusammensetzung
gegeben wurde.
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Vergleichsbeispiele 13
bis 16
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Die
Organopolysiloxane S-1, S-9, S-11 und S-13 wurden einzeln verwendet,
die jeweils die gleichen oder im Wesentlichen die gleichen Strukturen
aufweisen, wie diejenigen der Organopolysiloxane S-6, S-8, S-10
und S-12 (die in den Beispielen 12 bis 15 verwendet werden), die
aber niedrige Gehalte an anorganischem Metallsalz haben. Gemäß den in
der Tabelle 4 aufgeführten
Formulierungen wurden ein aromatisches Polycarbonat, ein Styrolpolymer
und ein Organopolysiloxan miteinander vorvermischt, und die Herstellung
von Testproben und die Bewertung der selbstauslöschenden Eigenschaften wurden
auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 6 durchgeführt. Kein
anorganischen Metallsalz wurde von außen zu der Harzzusammensetzung
gegeben und nur das in dem Organopolysiloxan enthaltene NaCl wurde
als anorganisches Metallsalz (C) verwendet. Die Ergebnisse sind
in der Tabelle 4 aufgeführt.
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Wie
aus der Tabelle 4 ersichtlich ist, wurde in jedem der Vergleichsbeispiele
13 bis 16 ein Abtropfen von flammenden Teilchen beobachtet, und
die Ausflammzeit war lang. Aufgrund dieser Tatsache ist es klar, dass
der Flammhemmung verleihende Effekt gering wird, wenn der Gehalt
des anorganischen Metallsalzes (C) kleiner als 0,0005 Gewichtsteile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile der Harzkomponente, ist.
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Vergleichsbeispiele 17
und 18
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Im
Vergleichsbeispiel 17 wurde ein MQ-Harz (S-15) hoher Molmasse, das
65 Mol-% Q-Einheit enthält, als
Organopolysiloxan (B) verwendet. Gemäß den in der Tabelle 4 aufgeführten Formulierungen
wurden ein aromatisches Polycarbonat, ein Styrolpolymer und ein
Organopolysiloxan miteinander vorvermischt und die Herstellung einer
Testprobe und die Bewertung der selbstauslöschenden Eigenschaften wurden
auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 6 durchgeführt. Da
S-15 NaCl enthielt, das aus dem zur Synthese von S-15 verwendeten
Katalysator stammt, wurde kein anorganisches Metallsalz von außen zu der
Harzzusammensetzung gegeben.
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Im
Vergleichsbeispiel 18 wurde eine Silikon-Verbindung (S-16) niedriger
Molmasse, die 75 Mol-% M-Einheit enthält, als Organopolysiloxan (B)
verwendet. Da S-16 kein anorganisches Metallsalz enthält, wurde NaCl
von außen
zu der Harzzusammensetzung gegeben, und zwar auf die gleiche Weise
wie in den Beispielen 1 bis 6, und die Herstellung einer Testprobe
und die Bewertung der selbstauslöschenden
Eigenschaften wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen
1 bis 6 durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 aufgeführt.
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Wie
aus der Tabelle 4 ersichtlich ist, wurde in jedem der Vergleichsbeispiele
17 und 18 ein Abtropfen von flammenden Teilchen beobachtet, und
die Ausflammzeit war lang. Aufgrund dieser Tatsache ist es klar, dass,
wenn das Organopolysiloxan, das in Kombination mit einem anorganischen
Metallsalz (C) verwendet wird, einen hohen Gehalt an Q-Einheit oder
einen hohen Gehalt an M-Einheit aufweist, der Flammhemmung verleihende
Effekt gering wird.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Die
flammhemmende aromatische Polycarbonatharz-Zusammensetzung der vorliegenden
Erfindung, die ein Flammverzögerungsmittel
enthält,
das eine Kombination eines Organopolysiloxans und eines anorganischen
Metallsalzes umfasst, weist eine hohe Flammhemmung auf, trotz der
Tatsache, dass die Harzzusammensetzung ein von sich aus entflammbares
Styrolpolymer enthält.
Demgemäß kann die
Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in zufriedenstellender
Weise als Material für
verschiedene Teile verwendet werden, die groß und dünn geworden sind, wie Teile
für Büroautomatisierungsmaschinen,
Datenübertragungsgerätschaften,
elektrische und elektronische Geräte, elektrische Haushaltsgeräte und Kraftfahrzeuge.
Daher wird erwartet, dass das Anwendungsgebiet für die Harzzusammensetzung der
vorliegenden Erfindung ausgedehnt werden kann.