JP4402255B2 - ポリエーテル樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境面で好ましい難燃性樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
易燃性合成樹脂の難燃化としては、一般には従来よりハロゲン系化合物、リン系化合物、およびこれらの併用やさらには三酸化アンチモンとを添加する等の難燃化手法が用いられてきた。
しかしながら、これら従来よりの難燃剤は有害であると言われており、最近では特に環境面からハロゲン、アンチモン、リンなどを含有しない難燃性樹脂組成物が求められている。
【０００３】
環境に好ましい難燃性樹脂組成物としては、従来より金属水酸化物を多量に配合した材料が開発されているが材料の比重が大幅にアップするだけでなく、耐衝撃性や成形流動性の低下が大きく実用性に乏しいのが現状である。
【０００４】
一方、特許第１６８４１１９号、特許第１９３５５８２号、特開平１０−１３９９６４号公報、特開平１１−１４０２９４号公報、特開平１１−２２２５５９号公報等には特定のシリコーン化合物を配合することにより難燃化された樹脂組成物が開示されている。さらに、シリコーン化合物を添加しても難燃性が得られ難いために、特許第２７１９４８６号、特許第２７４６５１９号、特開平１１−２１７４９４号公報等には、シリコーン化合物とパーフルオロアルカンスルホン酸金属塩とを併用したポリカーボネート樹脂系の難燃性樹脂組成物が開示されている。しかしながら、パーフルオロアルカンスルホン酸金属塩はフッ素を含んでおり、ハロゲンを用いない難燃性樹脂組成物とは言えないだけでなく、ポリカーボネート樹脂以外では難燃効果がほとんど見られない。
【０００５】
ポリカーボネート樹脂以外のハロゲン系難燃剤を含まない代表的難燃樹脂として、リン系難燃剤を添加したポリフェニレンエーテルおよびそれとポリスチレンとのポリマーブレンド物が知られている。ポリフェニレンエーテル系樹脂においてもシリコーン化合物を配合した難燃樹脂組成物が特許第１９３５５８２号に、また変性シリコーンを用いた難燃樹脂組成物が特開２０００−１０９６８０号に開示されているが、満足できるものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ハロゲン化合物ややリン化合物を含まずに、環境上好ましく、機械的特性に優れた難燃性樹脂組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を達成する技術を鋭意検討した結果、変性ポリフェニレンエーテルに、変性オルガノポリシロキサンを配合してなる新たな難燃化手法によって、機械的特性に優れた難燃性樹脂組成物が得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、不飽和カルボン酸又はその官能的誘導体で変性された変性ポリフェニレンエーテルを含むポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）、およびスチレン系樹脂（Ｂ）との合計量１００重量部に対し、分子内にアミノ基、イミド基、エポキシ基のうち少なくとも１種を有する変性オルガノポリシロキサンを含み、式Ｒ ２ ＳｉＯ 1.0 （Ｄ単位、但しＲは水素又は炭化水素を表す）で示される単位以外のシロキサン単位のみからなるオルガノポリシロキサンを含むオルガノポリシロキサン（Ｃ）０．１〜１５重量部、および環状窒素化合物（Ｄ）０〜１５重量部含有してなるポリエーテル樹脂組成物を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるポリフェニレンエーテル樹脂とは、一般式（Ｉ）及び／または（ＩＩ）で表される繰り返し単位を有する単独重合体、あるいは共重合体である。
【００１０】
【化１】
【００１１】
【化２】
【００１２】
（ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は独立に炭素１〜４のアルキル基、アリール基、ハロゲン、水素を表す。但し、Ｒ５、Ｒ６は同時に水素ではない。）
ポリフェニレンエーテル樹脂の単独重合体の代表例としては、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−エチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２，６−ジエチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−エチル−６−ｎ−プロピル−１，４−フェニレン）エーテルポリ（２，６−ジ−ｎ−プロピル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−ｎ−ブチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−エチル−６−イソプロピル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−クロロエチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−ヒドロキシエチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−クロロエチル−１，４−フェニレン）エーテル等のホモポリマーが挙げられる。
【００１３】
この中で、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレン）エーテルが好ましく、特開昭６３−３０１２２２号公報等に記載されている、２−（ジアルキルアミノメチル）−６−メチルフェニレンエーテルユニットや２−（Ｎ−アルキル−Ｎ−フェニルアミノメチル）−６−メチルフェニレンエーテルユニット等を部分構造として含んでいるポリフェニレンエーテルは特に好ましい。
ここでポリフェニレンエーテル共重合体とは、フェニレンエーテル構造を主単量単位とする共重合体である。その例としては、２，６−ジメチルフェノールと２，３，６−トリメチルフェノールとの共重合体、２，６−ジメチルフェノールとｏ−クレゾールとの共重合体あるいは２，６−ジメチルフェノールと２，３，６−トリメチルフェノール及びｏ−クレゾールとの共重合体等がある。
【００１４】
本発明においてはポリフェニレンエーテル樹脂の一部又は全部を、不飽和カルボン酸又はその官能的誘導体で変性された変性ポリフェニレンエーテル樹脂を用いることが必須である。この変性ポリフェニレンエーテル樹脂は、特開平２−２７６８２３号公報、特開昭６３−１０８０５９号公報、特開昭５９−５９７２４号公報等に記載されており、例えばラジカル開始剤の存在下または非存在下で、ポリフェニレンエーテル樹脂に不飽和カルボン酸やその官能的誘導体を溶融混練し、反応させることによって製造される。あるいは、ポリフェニレンエーテルが溶融しない温度、好ましくは１５０〜２３０℃の範囲でラジカル開始剤の存在下または非存在下で、ポリフェニレンエーテル樹脂に不飽和カルボン酸やその官能的誘導体を撹拌混合し、反応させることによって製造される。 あるいは、ポリフェニレンエーテルと不飽和カルボン酸やその官能的誘導体とをラジカル開始剤存在下または非存在下で有機溶剤に溶かし、溶液下で反応させることによって製造される。
【００１５】
不飽和カルボン酸又はその官能的誘導体としては、例えばマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ハロゲン化マレイン酸、シス−４−シクロヘキセン１，２−ジカルボン酸、エンド−シス−ビシクロ（２，２，１）−５−ヘプテン−２，３−ジカルボン酸などや、これらジカルボン酸の酸無水物、エステル、アミド、イミドなど、さらにはアクリル酸、メタクリル酸などや、これらモノカルボン酸のエステル、アミドなどが挙げられる。また、飽和カルボン酸であるが変性ポリフェニレンエーテルを製造する際の反応温度でそれ自身が熱分解し、本発明で用いる官能的誘導体となり得る化合物も用いることができ、具体的にはリンゴ酸、クエン酸などが挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いても良い。これらの中で好ましいのは不飽和カルボン酸無水物であり、特に無水マレイン酸が好適である。
【００１６】
不飽和カルボン酸やその官能的誘導体の含有量は、該変性樹脂全体の平均値として未変性ポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部あたり、通常０．１〜１０重量部、好ましくは０．３〜５重量部がよい。０．１重量部未満では耐衝撃性および難燃性向上効果が小さく、１０重量部以上では効果に変わりなくコスト高となる。
本発明で用いられるスチレン系樹脂（Ｂ）とは、スチレン系化合物、スチレン系化合物と共重合可能な化合物をゴム質重合体存在または非存在下に重合して得られる重合体である。
【００１７】
スチレン系化合物の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、モノクロロスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、エチルスチレン等が挙げられ、最も好ましいのはスチレンである。また、スチレン系化合物と共重合可能な化合物としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル化合物類；無水マレイン酸等の酸無水物等が挙げられ、スチレン系化合物とともに使用される。共重合可能な化合物の使用量は、スチレン系化合物との合計量に対して２０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは１５重量％以下である。
【００１８】
また、ゴム質重合体としては共役ジエン系ゴムあるいは共役ジエンと芳香族ビニル化合物との共重合体あるいはエチレン−プロピレン共重合体系ゴム等が挙げられる。具体的には特に、ポリブタジェンおよびスチレン−ブタジェン共重合体が好ましい。また、不飽和ゴム質重合体を用いる場合に、部分的に水添したゴムを用いることが好ましい。該スチレン系樹脂の具体例としては、ポリスチレンおよびゴム補強ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ樹脂）およびゴム補強スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＢＳ樹脂）、その他のスチレン系共重合体等が挙げられる。特に好ましいのは、ポリスチレンおよびゴム変性ポリスチレンである。
【００１９】
本発明において、（Ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂と（Ｂ）スチレン系樹脂との混合比率は、重量比で１００／０〜１０／９０、好ましくは９０／１０〜３０／７０である。
一般に難燃剤として用いられるオルガノポリシロキサンは、４種のシロキサン単位（Ｍ単位：Ｒ3ＳｉＯ0.5、Ｄ単位：Ｒ2ＳｉＯ1.0、Ｔ単位:ＲＳｉＯ1.5、Ｑ単位:ＳｉＯ2.0、ここでＲはそれぞれ水素または炭化水素基を表す。）のいずれかまたは組み合わせからなるポリマーである。
【００２０】
本発明で用いられるオルガノポリシロキサン（Ｃ）は、分子末端基又は側鎖基としてアミノ基、イミド基、エポキシ基のうち少なくとも１種を有する変性オルガノポリシロキサンを含むことが必須であり、変性オルガノポリシロキサンはオルガノポリシロキサン（Ｃ）の一部または全部として用いられる。アミノ基の結合量は、オルガノポリシロキサン分子中に１個以上あればよく、好ましくは２〜５個程度であるが、それ以上でもかまわない。
【００２１】
本発明において用いられるオルガノポリシロキサン（Ｃ）は、変性オルガノポリシロキサンまたは未変性オルガノポリシロキサンのいずれかが、４種のシロキサン単位のうち式Ｒ ２ ＳｉＯ 1.0 （Ｄ単位）で示される単位以外のシロキサン単位、すなわち式ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）およびまたはＳｉＯ2.0（Ｑ単位）、あるいは末端基としてのＲ3ＳｉＯ0.5（Ｍ単位）で示されるシロキサン単位からなるオルガノポリシロキサンを含有することが必須である。
【００２２】
本発明においては、 全てがＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）からなるオルガノポリシロキサン、またはＲ3ＳｉＯ0.5（Ｍ単位）、ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）およびＳｉＯ2.0（Ｑ単位）で示されるシロキサン単位の組み合わせからなるオルガノポリシロキサンを、用いられる全オルガノポリシロキサンの２０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、さらには全てが該オルガノポリシロキサンであることが好ましい。特に好ましいのは、ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）またはＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）とＲ3ＳｉＯ0.5（Ｍ単位）からなるオルガノポリシロキサンである。
【００２３】
本発明において用いられる変性オルガノポリシロキサンは、必ずしも式Ｒ1ＳｉＯ1.0（Ｄ単位）で示される単位以外のシロキサン単位から構成される必要はないが、好ましくはＲ3ＳｉＯ0.5（Ｍ単位）、ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）およびＳｉＯ2.0（Ｑ単位）から構成されるべきである。式Ｒ ２ ＳｉＯ 1.0 （Ｄ単位）で示されるシロキサン単位からなるオルガノポリシロキサンは、難燃性向上に対する寄与が小さいか、ほとんど認められないために意味がない。
【００２４】
本発明において用いられるオルガノポリシロキサン（Ｃ）は、重量平均分子量が４００以上５００，０００未満、好ましくは１，０００以上１００，０００未満、さらに好ましくは２，０００以上１０，０００未満である。
本発明では、使用する全オルガノポリシロキサンにおいて、前記Ｒで示される全シロキサン単位中の結合炭化水素基は少なくとも２０モル％、好ましくは３０〜９０モル％がフェニル基を有するものである。また、アミノ基以外の末端結合基は、ヒドロキシル基、アルコキシ基、または炭化水素基のいずれも使用される。分子末端基としてアミノ基を有する変性オルガノポリシロキサンは、シリコーンメーカーから入手でき、常温で液状或いは固体状を問わない。
【００２５】
オルガノポリシロキサン（Ｃ）添加量は、ポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）、およびスチレン系樹脂（Ｂ）の合計量１００重量部に対して０．１〜１５重量部、好ましくは０．５〜１０重量部である。
本発明において、環状窒素化合物（Ｄ）はオルガノポリシロキサン（Ｃ）と併用することにより相乗効果を発揮し、難燃性をさらに向上させるために必要に応じて用いられる。
【００２６】
本発明の環状窒素化合物（Ｄ）とは、基本的に分子中にハロゲンやリンを含まないトリアジン骨格を有する化合物およびメラミン誘導体である。その具体例としては、メラミン、アンメリド、アンメリン、ベンゾグアナミン、サクシノグアナミン、メラミンシアヌレート、メラム、メレム、メトン、メロン等のトリアジン骨格を有する化合物およびこれらの硫酸塩等が挙げられるが、メラム、メレム、メトン、メロンがより好ましく、メレムが特に好ましい。環状窒素化合物（Ｄ）は、難燃性樹脂組成物の性能の為には微粉化されたものが好ましい。微粉化された粒子径は、好ましくは平均粒子径３０μｍ以下、より好ましくは０．０５〜５μｍに微粉化されたものである。微粉化された粒子を高級脂肪酸の金属塩や脂肪酸アミド類などの分散剤や滑剤で分散処理したもの、或いはシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムキレート剤等で表面処理したものは、本発明難燃性樹脂組成物の機械物性や表面外観においてさらに好ましい。
【００２７】
オルガノポリシロキサン（Ｃ）と環状窒素化合物（Ｄ）とを併用添加することにより、燃焼時の滴下を防止するだけでなく、燃焼時間においても大幅に短縮され、両成分の相乗効果が発揮される。また、添加量を抑制できるために樹脂本来の特性を犠牲にすることなく、経済的にも有利であり、ハロゲンガスやホスフィンガスの発生もないため安全環境面に優れた材料を提供することができる。
環状窒素化合物（Ｄ）添加量は、ポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）およびスチレン系樹脂（Ｂ）の合計量１００重量部に対して０．１〜１５重量部、好ましくは０．５〜１０重量部である。
【００２８】
オルガノポリシロキサン（Ｃ）と環状窒素化合物（Ｄ）の添加量および併用比率は、ポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）とスチレン系樹脂（Ｂ）との混合比、および所望の難燃性能を満足する量を適宜選択すればよいが、組成物の機械的特性や経済面を考慮すれば極力制限されるべきである。
本発明のポリエーテル樹脂樹脂組成物には、ガラス繊維、ガラスフレーク、カオリンクレー、タルク等の無機充填剤やその他の繊維状補強剤等を配合し、流動性と耐熱性に優れた高強度複合体を得ることができる。また、耐衝撃付与剤としてゴム状重合体、例えばスチレン−ブタジェンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体およびそれらの水素添加エラストマーが好適に用いられる。
【００２９】
本発明のポリエーテル樹脂組成物には、更に他の特性を付与するため、または本発明の効果を損なわない範囲で他の添加剤、例えば可塑剤、酸化防止剤、及び紫外線吸収剤などの安定剤、帯電防止剤、離型剤、染顔料、あるいはその他の樹脂を添加することができる。また、従来より知られた各種難燃剤および難燃助剤、例えば結晶水を含有する水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物、ホウ酸亜鉛化合物、スズ酸亜鉛化合物、さらにはシリカ、カオリンクレー、タルクなどの無機ケイ素化合物を添加して更なる難燃性の向上も可能である。
【００３０】
本発明のポリエーテル樹脂組成物の製造方法は、特に規定するものではなく、押出機、加熱ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機を用いて混練製造することができる。その中でも押出機による混練りが、生産性の面で好ましい。混練り温度は、ベース樹脂の好ましい加工温度に従えばよく、目安としては２００〜３６０℃の範囲、好ましくは２４０〜３２０℃の範囲である。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００３１】
実施例および比較例で用いた各成分は以下のものである。
（１）ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）
ＰＰＥ−１： ３０℃のクロロホルム溶液で測定したηsp/cが０．５４の未変性のポリ−２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル。
ＰＰＥ−２： ＰＰＥ−１を１００重量部、無水マレイン酸２重量部及びジクミルパーオキサイド０．３重量部を混合し押し出し機を用いて、設定温度３２０℃で溶融混練し、無水マレイン酸で官能化された変性ポリフェニレンエーテルを得た。赤外分光測定では、１７９０ｃｍ-1に、ポリフェニレンエーテルに付加した無水マレイン酸由来のピークが観測され、その付加量は１．１重量％であった。
該変性ポリフェニレンエーテルをＰＰＥ−２とする。
【００３２】
（２）ゴム補強ポリスチレン（ＨＩＰＳ）
ゴム含量１２％、３０℃、トルエン溶液で測定したマトリックスポリスチレンのηsp/cが０．６４、体積平均ゴム粒子径が１．５μｍのゴム補強ポリスチレン。
【００３３】
（３）オルガノポリシロキサン
（Ｓｉ−１）： 主鎖構造のＴ単位が１００％、結合フェニル基／メチル基＝７０／３０（モル比）、重量平均分子量３５００、末端に付加したアミノ基当量８００ｍｇ／ｇの変性オルガノポリシロキサン。
（Ｓｉ−２）： 主鎖構造がＤ単位および末端がＭ単位からなり、２５℃の粘度が７５０センチストークス、末端に付加したアミノ基とアルコキシ基との合計当量１９００ｍｇ／ｇの変性ジメチルポリシロキサン。
（Ｓｉ−３）： 結合フェニル基／メチル基＝７０／３０（モル比）、末端ＯＨ約３重量％、重量平均分子量１８００、主鎖構造のＴ単位が１００％の未変性オルガノポリシロキサン。
【００３４】
（Ｓｉ−４）： Ｔ単位５５モル％とＭ単位４５モル％とからなり、結合フェニル基／プロピル基／メチル基＝３７／１８／４５（モル比）、重郎平均分子量が２５００の未変性オルガノポリシロキサン。
（Ｓｉ−５）： 主鎖構造がＤ単位からなり、２５℃の粘度が５００センチストークス、結合フェニル基／メチル基＝７０／３０（モル比）の未変性オルガノポリシロキサン。
（Ｓｉ−６）： 結合フェニル基／メチル基＝４５／６５（モル比）、末端メトキシ約１０重量％、重量平均分子量１７００、 Ｔ単位およびＤ単位からなりＴ単位／Ｄ単位＝６０／４０（モル比）の未変性オルガノポリシロキサン。
【００３５】
（４）環状窒素化合物
平均粒径約１．８μｍのメレム。
【００３６】
実施例および比較例の樹脂組成物の物性評価は、以下の方法及び条件で行った。
（１）難燃性
ＵＬ−９４ 垂直燃焼試験に基ずき、１／１６インチ厚みの射出成形試験片を用いて測定し、燃焼時間と燃焼時の滴下物の有無を評価した。難燃性のレベルは、Ｖ−０が最も優れ、Ｖ−１、Ｖ−２のランクになるにしたがって劣り、燃焼時間が３０秒を越えた場合はランク外である。
（２）耐熱温度
ＡＳＴＭ Ｄ６４８に基づき荷重１．８３ＭＰａ にて荷重たわみ温度を測定し、耐熱性の尺度とした。
（３）アイゾッド衝撃強度
ＡＳＴＭ Ｄ２５６に基づき測定した。
【００３７】
【実施例１〜４、比較例１〜７】
各成分を表１に示す割合で混合し、加熱シリンダーの最高温度を３００℃に設定したスクリュー直径２５ｍｍの二軸押出機に供給して、スクリュー回転数３００ｒｐｍで溶融混練りし、ストランドを冷却裁断して難燃性樹脂組成物ペレットを得た。
次に、得られた樹脂組成物ペレットを、射出成形により物性試験片を成形し、上記試験法により物性試験を行い、表１の結果を得た。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、ハロゲン化合物ややリン化合物を含まずに、環境上好ましく、樹脂本来の特性を損なわずに、かつ高度の難燃性を有する難燃性樹脂組成物を提供する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境面で好ましい難燃性樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
易燃性合成樹脂の難燃化としては、一般には従来よりハロゲン系化合物、リン系化合物、およびこれらの併用やさらには三酸化アンチモンとを添加する等の難燃化手法が用いられてきた。
しかしながら、これら従来よりの難燃剤は有害であると言われており、最近では特に環境面からハロゲン、アンチモン、リンなどを含有しない難燃性樹脂組成物が求められている。
【０００３】
環境に好ましい難燃性樹脂組成物としては、従来より金属水酸化物を多量に配合した材料が開発されているが材料の比重が大幅にアップするだけでなく、耐衝撃性や成形流動性の低下が大きく実用性に乏しいのが現状である。
【０００４】
一方、特許第１６８４１１９号、特許第１９３５５８２号、特開平１０−１３９９６４号公報、特開平１１−１４０２９４号公報、特開平１１−２２２５５９号公報等には特定のシリコーン化合物を配合することにより難燃化された樹脂組成物が開示されている。さらに、シリコーン化合物を添加しても難燃性が得られ難いために、特許第２７１９４８６号、特許第２７４６５１９号、特開平１１−２１７４９４号公報等には、シリコーン化合物とパーフルオロアルカンスルホン酸金属塩とを併用したポリカーボネート樹脂系の難燃性樹脂組成物が開示されている。しかしながら、パーフルオロアルカンスルホン酸金属塩はフッ素を含んでおり、ハロゲンを用いない難燃性樹脂組成物とは言えないだけでなく、ポリカーボネート樹脂以外では難燃効果がほとんど見られない。
【０００５】
ポリカーボネート樹脂以外のハロゲン系難燃剤を含まない代表的難燃樹脂として、リン系難燃剤を添加したポリフェニレンエーテルおよびそれとポリスチレンとのポリマーブレンド物が知られている。ポリフェニレンエーテル系樹脂においてもシリコーン化合物を配合した難燃樹脂組成物が特許第１９３５５８２号に、また変性シリコーンを用いた難燃樹脂組成物が特開２０００−１０９６８０号に開示されているが、満足できるものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ハロゲン化合物ややリン化合物を含まずに、環境上好ましく、機械的特性に優れた難燃性樹脂組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を達成する技術を鋭意検討した結果、変性ポリフェニレンエーテルに、変性オルガノポリシロキサンを配合してなる新たな難燃化手法によって、機械的特性に優れた難燃性樹脂組成物が得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、不飽和カルボン酸又はその官能的誘導体で変性された変性ポリフェニレンエーテルを含むポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）、およびスチレン系樹脂（Ｂ）との合計量１００重量部に対し、分子内にアミノ基、イミド基、エポキシ基のうち少なくとも１種を有する変性オルガノポリシロキサンを含み、式Ｒ ２ ＳｉＯ 1.0 （Ｄ単位、但しＲは水素又は炭化水素を表す）で示される単位以外のシロキサン単位のみからなるオルガノポリシロキサンを含むオルガノポリシロキサン（Ｃ）０．１〜１５重量部、および環状窒素化合物（Ｄ）０〜１５重量部含有してなるポリエーテル樹脂組成物を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるポリフェニレンエーテル樹脂とは、一般式（Ｉ）及び／または（ＩＩ）で表される繰り返し単位を有する単独重合体、あるいは共重合体である。
【００１０】
【化１】
【化２】
（ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は独立に炭素１〜４のアルキル基、アリール基、ハロゲン、水素を表す。但し、Ｒ５、Ｒ６は同時に水素ではない。）
ポリフェニレンエーテル樹脂の単独重合体の代表例としては、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−エチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２，６−ジエチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−エチル−６−ｎ−プロピル−１，４−フェニレン）エーテルポリ（２，６−ジ−ｎ−プロピル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−ｎ−ブチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−エチル−６−イソプロピル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−クロロエチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−ヒドロキシエチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−クロロエチル−１，４−フェニレン）エーテル等のホモポリマーが挙げられる。
【００１３】
この中で、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレン）エーテルが好ましく、特開昭６３−３０１２２２号公報等に記載されている、２−（ジアルキルアミノメチル）−６−メチルフェニレンエーテルユニットや２−（Ｎ−アルキル−Ｎ−フェニルアミノメチル）−６−メチルフェニレンエーテルユニット等を部分構造として含んでいるポリフェニレンエーテルは特に好ましい。
ここでポリフェニレンエーテル共重合体とは、フェニレンエーテル構造を主単量単位とする共重合体である。その例としては、２，６−ジメチルフェノールと２，３，６−トリメチルフェノールとの共重合体、２，６−ジメチルフェノールとｏ−クレゾールとの共重合体あるいは２，６−ジメチルフェノールと２，３，６−トリメチルフェノール及びｏ−クレゾールとの共重合体等がある。
【００１４】
本発明においてはポリフェニレンエーテル樹脂の一部又は全部を、不飽和カルボン酸又はその官能的誘導体で変性された変性ポリフェニレンエーテル樹脂を用いることが必須である。この変性ポリフェニレンエーテル樹脂は、特開平２−２７６８２３号公報、特開昭６３−１０８０５９号公報、特開昭５９−５９７２４号公報等に記載されており、例えばラジカル開始剤の存在下または非存在下で、ポリフェニレンエーテル樹脂に不飽和カルボン酸やその官能的誘導体を溶融混練し、反応させることによって製造される。あるいは、ポリフェニレンエーテルが溶融しない温度、好ましくは１５０〜２３０℃の範囲でラジカル開始剤の存在下または非存在下で、ポリフェニレンエーテル樹脂に不飽和カルボン酸やその官能的誘導体を撹拌混合し、反応させることによって製造される。 あるいは、ポリフェニレンエーテルと不飽和カルボン酸やその官能的誘導体とをラジカル開始剤存在下または非存在下で有機溶剤に溶かし、溶液下で反応させることによって製造される。
【００１５】
不飽和カルボン酸又はその官能的誘導体としては、例えばマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ハロゲン化マレイン酸、シス−４−シクロヘキセン１，２−ジカルボン酸、エンド−シス−ビシクロ（２，２，１）−５−ヘプテン−２，３−ジカルボン酸などや、これらジカルボン酸の酸無水物、エステル、アミド、イミドなど、さらにはアクリル酸、メタクリル酸などや、これらモノカルボン酸のエステル、アミドなどが挙げられる。また、飽和カルボン酸であるが変性ポリフェニレンエーテルを製造する際の反応温度でそれ自身が熱分解し、本発明で用いる官能的誘導体となり得る化合物も用いることができ、具体的にはリンゴ酸、クエン酸などが挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いても良い。これらの中で好ましいのは不飽和カルボン酸無水物であり、特に無水マレイン酸が好適である。
【００１６】
不飽和カルボン酸やその官能的誘導体の含有量は、該変性樹脂全体の平均値として未変性ポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部あたり、通常０．１〜１０重量部、好ましくは０．３〜５重量部がよい。０．１重量部未満では耐衝撃性および難燃性向上効果が小さく、１０重量部以上では効果に変わりなくコスト高となる。
本発明で用いられるスチレン系樹脂（Ｂ）とは、スチレン系化合物、スチレン系化合物と共重合可能な化合物をゴム質重合体存在または非存在下に重合して得られる重合体である。
【００１７】
スチレン系化合物の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、モノクロロスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、エチルスチレン等が挙げられ、最も好ましいのはスチレンである。また、スチレン系化合物と共重合可能な化合物としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル化合物類；無水マレイン酸等の酸無水物等が挙げられ、スチレン系化合物とともに使用される。共重合可能な化合物の使用量は、スチレン系化合物との合計量に対して２０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは１５重量％以下である。
【００１８】
また、ゴム質重合体としては共役ジエン系ゴムあるいは共役ジエンと芳香族ビニル化合物との共重合体あるいはエチレン−プロピレン共重合体系ゴム等が挙げられる。具体的には特に、ポリブタジェンおよびスチレン−ブタジェン共重合体が好ましい。また、不飽和ゴム質重合体を用いる場合に、部分的に水添したゴムを用いることが好ましい。該スチレン系樹脂の具体例としては、ポリスチレンおよびゴム補強ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ樹脂）およびゴム補強スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＢＳ樹脂）、その他のスチレン系共重合体等が挙げられる。特に好ましいのは、ポリスチレンおよびゴム変性ポリスチレンである。
【００１９】
本発明において、（Ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂と（Ｂ）スチレン系樹脂との混合比率は、重量比で１００／０〜１０／９０、好ましくは９０／１０〜３０／７０である。
一般に難燃剤として用いられるオルガノポリシロキサンは、４種のシロキサン単位（Ｍ単位：Ｒ3ＳｉＯ0.5、Ｄ単位：Ｒ2ＳｉＯ1.0、Ｔ単位:ＲＳｉＯ1.5、Ｑ単位:ＳｉＯ2.0、ここでＲはそれぞれ水素または炭化水素基を表す。）のいずれかまたは組み合わせからなるポリマーである。
【００２０】
本発明で用いられるオルガノポリシロキサン（Ｃ）は、分子末端基又は側鎖基としてアミノ基、イミド基、エポキシ基のうち少なくとも１種を有する変性オルガノポリシロキサンを含むことが必須であり、変性オルガノポリシロキサンはオルガノポリシロキサン（Ｃ）の一部または全部として用いられる。アミノ基の結合量は、オルガノポリシロキサン分子中に１個以上あればよく、好ましくは２〜５個程度であるが、それ以上でもかまわない。
【００２１】
本発明において用いられるオルガノポリシロキサン（Ｃ）は、変性オルガノポリシロキサンまたは未変性オルガノポリシロキサンのいずれかが、４種のシロキサン単位のうち式Ｒ ２ ＳｉＯ 1.0 （Ｄ単位）で示される単位以外のシロキサン単位、すなわち式ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）およびまたはＳｉＯ2.0（Ｑ単位）、あるいは末端基としてのＲ3ＳｉＯ0.5（Ｍ単位）で示されるシロキサン単位からなるオルガノポリシロキサンを含有することが必須である。
【００２２】
本発明においては、 全てがＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）からなるオルガノポリシロキサン、またはＲ3ＳｉＯ0.5（Ｍ単位）、ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）およびＳｉＯ2.0（Ｑ単位）で示されるシロキサン単位の組み合わせからなるオルガノポリシロキサンを、用いられる全オルガノポリシロキサンの２０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、さらには全てが該オルガノポリシロキサンであることが好ましい。特に好ましいのは、ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）またはＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）とＲ3ＳｉＯ0.5（Ｍ単位）からなるオルガノポリシロキサンである。
【００２３】
本発明において用いられる変性オルガノポリシロキサンは、必ずしも式Ｒ1ＳｉＯ1.0（Ｄ単位）で示される単位以外のシロキサン単位から構成される必要はないが、好ましくはＲ3ＳｉＯ0.5（Ｍ単位）、ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位）およびＳｉＯ2.0（Ｑ単位）から構成されるべきである。式Ｒ ２ ＳｉＯ 1.0 （Ｄ単位）で示されるシロキサン単位からなるオルガノポリシロキサンは、難燃性向上に対する寄与が小さいか、ほとんど認められないために意味がない。
【００２４】
本発明において用いられるオルガノポリシロキサン（Ｃ）は、重量平均分子量が４００以上５００，０００未満、好ましくは１，０００以上１００，０００未満、さらに好ましくは２，０００以上１０，０００未満である。
本発明では、使用する全オルガノポリシロキサンにおいて、前記Ｒで示される全シロキサン単位中の結合炭化水素基は少なくとも２０モル％、好ましくは３０〜９０モル％がフェニル基を有するものである。また、アミノ基以外の末端結合基は、ヒドロキシル基、アルコキシ基、または炭化水素基のいずれも使用される。分子末端基としてアミノ基を有する変性オルガノポリシロキサンは、シリコーンメーカーから入手でき、常温で液状或いは固体状を問わない。
【００２５】
オルガノポリシロキサン（Ｃ）添加量は、ポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）、およびスチレン系樹脂（Ｂ）の合計量１００重量部に対して０．１〜１５重量部、好ましくは０．５〜１０重量部である。
本発明において、環状窒素化合物（Ｄ）はオルガノポリシロキサン（Ｃ）と併用することにより相乗効果を発揮し、難燃性をさらに向上させるために必要に応じて用いられる。
【００２６】
本発明の環状窒素化合物（Ｄ）とは、基本的に分子中にハロゲンやリンを含まないトリアジン骨格を有する化合物およびメラミン誘導体である。その具体例としては、メラミン、アンメリド、アンメリン、ベンゾグアナミン、サクシノグアナミン、メラミンシアヌレート、メラム、メレム、メトン、メロン等のトリアジン骨格を有する化合物およびこれらの硫酸塩等が挙げられるが、メラム、メレム、メトン、メロンがより好ましく、メレムが特に好ましい。環状窒素化合物（Ｄ）は、難燃性樹脂組成物の性能の為には微粉化されたものが好ましい。微粉化された粒子径は、好ましくは平均粒子径３０μｍ以下、より好ましくは０．０５〜５μｍに微粉化されたものである。微粉化された粒子を高級脂肪酸の金属塩や脂肪酸アミド類などの分散剤や滑剤で分散処理したもの、或いはシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムキレート剤等で表面処理したものは、本発明難燃性樹脂組成物の機械物性や表面外観においてさらに好ましい。
【００２７】
オルガノポリシロキサン（Ｃ）と環状窒素化合物（Ｄ）とを併用添加することにより、燃焼時の滴下を防止するだけでなく、燃焼時間においても大幅に短縮され、両成分の相乗効果が発揮される。また、添加量を抑制できるために樹脂本来の特性を犠牲にすることなく、経済的にも有利であり、ハロゲンガスやホスフィンガスの発生もないため安全環境面に優れた材料を提供することができる。
環状窒素化合物（Ｄ）添加量は、ポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）およびスチレン系樹脂（Ｂ）の合計量１００重量部に対して０．１〜１５重量部、好ましくは０．５〜１０重量部である。
【００２８】
オルガノポリシロキサン（Ｃ）と環状窒素化合物（Ｄ）の添加量および併用比率は、ポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）とスチレン系樹脂（Ｂ）との混合比、および所望の難燃性能を満足する量を適宜選択すればよいが、組成物の機械的特性や経済面を考慮すれば極力制限されるべきである。
本発明のポリエーテル樹脂樹脂組成物には、ガラス繊維、ガラスフレーク、カオリンクレー、タルク等の無機充填剤やその他の繊維状補強剤等を配合し、流動性と耐熱性に優れた高強度複合体を得ることができる。また、耐衝撃付与剤としてゴム状重合体、例えばスチレン−ブタジェンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体およびそれらの水素添加エラストマーが好適に用いられる。
【００２９】
本発明のポリエーテル樹脂組成物には、更に他の特性を付与するため、または本発明の効果を損なわない範囲で他の添加剤、例えば可塑剤、酸化防止剤、及び紫外線吸収剤などの安定剤、帯電防止剤、離型剤、染顔料、あるいはその他の樹脂を添加することができる。また、従来より知られた各種難燃剤および難燃助剤、例えば結晶水を含有する水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物、ホウ酸亜鉛化合物、スズ酸亜鉛化合物、さらにはシリカ、カオリンクレー、タルクなどの無機ケイ素化合物を添加して更なる難燃性の向上も可能である。
【００３０】
本発明のポリエーテル樹脂組成物の製造方法は、特に規定するものではなく、押出機、加熱ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機を用いて混練製造することができる。その中でも押出機による混練りが、生産性の面で好ましい。混練り温度は、ベース樹脂の好ましい加工温度に従えばよく、目安としては２００〜３６０℃の範囲、好ましくは２４０〜３２０℃の範囲である。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００３１】
実施例および比較例で用いた各成分は以下のものである。
（１）ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）
ＰＰＥ−１： ３０℃のクロロホルム溶液で測定したηsp/cが０．５４の未変性のポリ−２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル。
ＰＰＥ−２： ＰＰＥ−１を１００重量部、無水マレイン酸２重量部及びジクミルパーオキサイド０．３重量部を混合し押し出し機を用いて、設定温度３２０℃で溶融混練し、無水マレイン酸で官能化された変性ポリフェニレンエーテルを得た。赤外分光測定では、１７９０ｃｍ-1に、ポリフェニレンエーテルに付加した無水マレイン酸由来のピークが観測され、その付加量は１．１重量％であった。
該変性ポリフェニレンエーテルをＰＰＥ−２とする。
【００３２】
（２）ゴム補強ポリスチレン（ＨＩＰＳ）
ゴム含量１２％、３０℃、トルエン溶液で測定したマトリックスポリスチレンのηsp/cが０．６４、体積平均ゴム粒子径が１．５μｍのゴム補強ポリスチレン。
【００３３】
（３）オルガノポリシロキサン
（Ｓｉ−１）： 主鎖構造のＴ単位が１００％、結合フェニル基／メチル基＝７０／３０（モル比）、重量平均分子量３５００、末端に付加したアミノ基当量８００ｍｇ／ｇの変性オルガノポリシロキサン。
（Ｓｉ−２）： 主鎖構造がＤ単位および末端がＭ単位からなり、２５℃の粘度が７５０センチストークス、末端に付加したアミノ基とアルコキシ基との合計当量１９００ｍｇ／ｇの変性ジメチルポリシロキサン。
（Ｓｉ−３）： 結合フェニル基／メチル基＝７０／３０（モル比）、末端ＯＨ約３重量％、重量平均分子量１８００、主鎖構造のＴ単位が１００％の未変性オルガノポリシロキサン。
【００３４】
（Ｓｉ−４）： Ｔ単位５５モル％とＭ単位４５モル％とからなり、結合フェニル基／プロピル基／メチル基＝３７／１８／４５（モル比）、重郎平均分子量が２５００の未変性オルガノポリシロキサン。
（Ｓｉ−５）： 主鎖構造がＤ単位からなり、２５℃の粘度が５００センチストークス、結合フェニル基／メチル基＝７０／３０（モル比）の未変性オルガノポリシロキサン。
（Ｓｉ−６）： 結合フェニル基／メチル基＝４５／６５（モル比）、末端メトキシ約１０重量％、重量平均分子量１７００、 Ｔ単位およびＤ単位からなりＴ単位／Ｄ単位＝６０／４０（モル比）の未変性オルガノポリシロキサン。
【００３５】
（４）環状窒素化合物
平均粒径約１．８μｍのメレム。
【００３６】
実施例および比較例の樹脂組成物の物性評価は、以下の方法及び条件で行った。
（１）難燃性
ＵＬ−９４ 垂直燃焼試験に基ずき、１／１６インチ厚みの射出成形試験片を用いて測定し、燃焼時間と燃焼時の滴下物の有無を評価した。難燃性のレベルは、Ｖ−０が最も優れ、Ｖ−１、Ｖ−２のランクになるにしたがって劣り、燃焼時間が３０秒を越えた場合はランク外である。
（２）耐熱温度
ＡＳＴＭ Ｄ６４８に基づき荷重１．８３ＭＰａ にて荷重たわみ温度を測定し、耐熱性の尺度とした。
（３）アイゾッド衝撃強度
ＡＳＴＭ Ｄ２５６に基づき測定した。
【００３７】
【実施例１〜４、比較例１〜７】
各成分を表１に示す割合で混合し、加熱シリンダーの最高温度を３００℃に設定したスクリュー直径２５ｍｍの二軸押出機に供給して、スクリュー回転数３００ｒｐｍで溶融混練りし、ストランドを冷却裁断して難燃性樹脂組成物ペレットを得た。
次に、得られた樹脂組成物ペレットを、射出成形により物性試験片を成形し、上記試験法により物性試験を行い、表１の結果を得た。
【００３８】
【表１】
【発明の効果】
本発明は、ハロゲン化合物ややリン化合物を含まずに、環境上好ましく、樹脂本来の特性を損なわずに、かつ高度の難燃性を有する難燃性樹脂組成物を提供する。
Claims (7)
- 不飽和カルボン酸又はその官能的誘導体で変性された変性ポリフェニレンエーテルを含むポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）、およびスチレン系樹脂（Ｂ）との合計量１００重量部に対し、分子内にアミノ基、イミド基、エポキシ基のうち少なくとも１種を有する変性オルガノポリシロキサンを含み、式Ｒ ２ ＳｉＯ 1.0 （Ｄ単位、但しＲは水素又は炭化水素を表す）で示される単位以外のシロキサン単位のみからなるオルガノポリシロキサンを含むオルガノポリシロキサン（Ｃ）０．１〜１５重量部、および環状窒素化合物（Ｄ）０〜１５重量部含有してなるポリエーテル樹脂組成物。
- ポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）が不飽和カルボン酸無水物で変性された変性ポリフェニレンエーテル含むことを特徴とする請求項１記載のポリエーテル樹脂組成物。
- ポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）とスチレン系樹脂（Ｂ）との混合比率が、重量比で９０／１０〜３０／７０であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のポリエーテル樹脂組成物。
- オルガノポリシロキサン（Ｃ）が、式ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位、但しＲは水素又は炭化水素を表す）およびまたはＳｉＯ2.0（Ｑ単位）で示されるシロキサン単位からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリエーテル樹脂組成物。
- オルガノポリシロキサン（Ｃ）が、式ＲＳｉＯ1.5（Ｔ単位、但しＲは水素又は炭化水素を表す）および末端結合としてのＲ3ＳｉＯ0.5（Ｍ単位、但しＲは水素又は炭化水素を表す）で示されるシロキサン単位からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリエーテル樹脂組成物。
- オルガノポリシロキサン（Ｃ）が、全オルガノポリシロキサンの結合炭化水素基の２０〜９０モル％がフェニル基であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のポリエーテル樹脂組成物。
- 環状窒素化合物（Ｃ）が、メレムであることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のポリエーテル樹脂組成物。
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