JP6345687B2 - 難燃性ポリカーボネート成形組成物vi - Google Patents

難燃性ポリカーボネート成形組成物vi Download PDF

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Description

本発明は、環状ホスファゼンを含んでなる、難燃性の、衝撃−変性したポリカーボネート(PC)組成物に関するものであり、該組成物は、優れた機械的特性、非常に良好な耐炎性、高い耐薬品性および高い加水分解安定性を有し、さらに本発明はその製造方法、及びポリカーボネート組成物における難燃剤としての環状ホスファゼンの使用に関する。
欧州特許出願公開第1095099A1号は、ホスファゼン及びリン化合物を含むポリカーボネート/ABS成形組成物を記載しており、該組成物は、優れた難燃性及び非常に良好な機械的特性、例えば接合線強度又はノッチ付き衝撃強さ、を有する。
欧州特許出願公開第1196498A1号は、ホスファゼンを含み、ポリカーボネート及びグラフトベースとしてシリコーン、EP(D)M及びアクリレートゴムからなる群から選択されたグラフト重合体を基剤とする成形組成物を記載しており、該組成物は、優れた難燃性及び非常に良好な機械的特性、例えば応力亀裂耐性又はノッチ付き衝撃強さ、を有する。
欧州特許出願公開第1095100A1号は、ホスファゼン及び無機ナノ粒子を含んでなるポリカーボネート/ABS成形組成物を記載しており、該組成物は、優れた難燃性及び非常に良好な機械的特性を有する。
欧州特許出願公開第1095097A1号は、ホスファゼンを含むポリカーボネート/ABS成形組成物を記載しており、該組成物は、優れた難燃性及び非常に良好な加工特性を有し、グラフト重合体が、塊状、溶液又は塊状-懸濁重合方法により製造される。
特開2000-351893号明細書には、フォスファゼンを含む耐衝撃性改質されたポリカーボネート成形組成物であって、良好な加水分解安定性、良好な難燃性および電気的特性が安定した組成物が開示されている。
上記の文書では、直鎖状及び環状ホスファゼンが開示されている。しかし、環状ホスファゼンの場合、三量体、四量体及び高級オリゴマーの含有量は規定されていない。
特開19950038462号公報は、グラフト重合体、難燃剤としてホスファゼン及び所望によりビニル共重合体を含んでなるポリカーボネート組成物を開示している。しかし、具体的な構造、組成物及び難燃剤の量は記載されていない。
特開19990176718号公報は、芳香族ポリカーボネート、芳香族ビニルモノマー及びシアン化ビニルの共重合体、アルキル(メタ)アクリレート及びゴムのグラフト重合体、及び難燃剤としてホスファゼンからなる熱可塑性組成物を記載しており、該組成物は良好な流動性を有する。
従って、本発明の目的は、高い加水分解安定性、高い薬品耐性(ESC挙動)および高い弾性率の特性の組み合わせが顕著であり、一方一貫して良好な機械的特性を有する難燃性成形組成物を提供することである。
本発明の更なる目的は、良好な難燃性を有する一方で、低いフォスファゼン濃度を有する難燃性成形組成物を提供することであり、これは、これらの組成物の製造において難燃剤は重要なコスト要因であるためであり、フォスファゼン濃度を低くすることで費用が抑えられるからである。
成形組成物は、好ましくは難燃性であり、薄い壁厚(即ち、1.5mmの壁厚)でもUL94におけるV−0の要件に適合する。
驚くべきことに、本発明の目的は、
A)60〜95重量部、好ましくは65〜90重量部、より好ましくは70〜85重量部、特に好ましくは76〜88重量部、の芳香族ポリカーボネート及び/又は芳香族ポリエステルカーボネート、
B)1.0〜15.0重量部、好ましくは3.0〜12.5重量部、特に好ましくは4.0〜10.0重量部の、シリコーンゴム、シリコーン−アクリレートゴムおよびアクリレートゴム、好ましくはシリコーン−アクリレートゴムからなる群から選択されるブラフトベースとしての、ゴム変性したグラフト重合体、
C)1.0〜20.0重量部、好ましくは1.0〜15.0重量部、より好ましくは1.0〜12.5重量部、特に好ましくは1.5〜10.0重量部、の少なくとも一種の式(X)の環状ホスファゼン
Figure 0006345687
(式中、
kは、1又は1〜10の整数、好ましくは1〜8、特に好ましくは1〜5の数を表し、
三量体含有量(k=1)が、成分Cに対して、60〜98mol%、より好ましくは65〜95mol%、特に好ましくは65〜90mol%、最も好ましくは65〜85mol%、特に70〜85mol%であり、
Rは、それぞれの場合に、同一であるか、又は異なるものであって、アミン基;それぞれ所望によりハロゲン化、好ましくはフッ素でハロゲン化されている、C〜Cアルキル、好ましくはメチル、エチル、プロピル又はブチル;C〜Cアルコキシ、好ましくはメトキシ、エトキシ、プロポキシ又はブトキシ;それぞれ所望によりアルキル、好ましくはC〜Cアルキル、及び/又はハロゲン、好ましくは塩素及び/又は臭素により置換されている、C〜Cシクロアルキル;それぞれ所望によりアルキル、好ましくはC〜Cアルキル、及び/又はハロゲン、好ましくは塩素、臭素及び/又はヒドロキシにより置換されている、C〜C20アリールオキシ、好ましくはフェノキシ、ナフチルオキシ;それぞれ所望によりアルキル、好ましくはC〜Cアルキル、及び/又はハロゲン、好ましくは塩素及び/又は臭素により置換されている、C〜C12アラルキル、好ましくはフェニル−C〜Cアルキル;又はハロゲン基、好ましくは塩素、又はOH基を表す。)、
D)0〜15.0重量部、好ましくは2.0〜12.5重量部、より好ましくは3.0〜9.0重量部、特に好ましくは3.0〜6.0重量部、のゴムを含まない、ビニル(共)重合体又はポリアルキレンテレフタレート、
E)0〜15.0重量部、好ましくは0.05〜15.00重量部、より好ましくは0.2〜10.0重量部、特に好ましくは0.4〜5.0重量部、の添加剤、
F)0.05〜5.0重量部、好ましくは0.1〜2.0重量部、特に好ましくは0.1〜1.0重量部、の滴防止剤
を含んでなり、全ての重量部が好ましくは、本願では、組成物中の全ての成分A+B+C+D+E+Fの重量部の合計が100になるように、正規化されている組成物により、達成されることが分かった。
好ましい実施態様では、組成物は、成分A〜Fのみからなる。
好ましい実施態様では、組成物は、無機難燃剤及び難燃性相乗剤、特に水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム水酸化物及びヒ素及び酸化アンチモンを含まない。
好ましい実施態様では、組成物は、さらなる有機難燃剤、特にビスフェノール−Aジホスフェートオリゴマー、レゾルシノールジホスフェートオリゴマー、トリフェニルホスフェート、オクタメチル-レゾルシノールジホスフェート及びテトラブロモ-ビスフェノール−Aジホスフェートオリゴカーボネートを含まない。
好ましい実施態様は、個別にまたは相互の組合せで行うことができる。
本発明は、同様に、成形組成物の製造方法、及び成形組成物の、成形製品の製造における使用、及び限定されたオリゴマー分布を有する環状ホスファゼンの、本発明の組成物の製造における使用を提供する。
本発明の成形組成物は、あらゆる種類の成形製品の製造に使用できる。成形製品は、射出成形、押出し及び吹込み成形方法により製造できる。さらなる加工形態は、予め製造したシート又はフィルムから、深絞りによる成形製品の製造である。
そのような成形製品の例は、フィルム、形材、あらゆる種類のケーシング部品、例えば家庭用電気製品、例えばジュース抽出器、コーヒーマシーン、ミキサー、オフィスマシーン、例えばモニター、フラットスクリーン、ノートブック、プリンター、コピー機、シート、チューブ、電気設置用導管、窓、ドア−及び建設分野向けのさらなる形材(室内用備品及び屋外用途)並びにエレクトロニクス及び電気工学用部品、例えばスイッチ、プラグ及びソケット、並びに商業的車両用、特に自動車分野における、車体構造及び室内部品である。
特に、本発明の成形組成物は、例えば下記の成形製品又は成形品、即ち、鉄道車両、船舶、航空機、バス及び他の自動車の室内仕上げ、小型トランスを含む電気装置のケーシング、情報処理及び伝達用装置のケーシング、医療用装置のケーシング及びカバー、機密保持装置用のケーシング、衛生及び浴室用備品の成形品、ベンチレータ開口部用カバーグリッド、及び園芸用装置のケーシングの製造に使用できる。
成分A
本発明に好適な成分Aによる芳香族ポリカーボネート及び/又は芳香族ポリエステルカーボネートは、文献中で公知であるか、又は、文献中で公知の方法により製造することができる(芳香族ポリカーボネートの製造に関しては、例えばSchnell、"Chemistry and Physics of Polycarbonates"、Interscience Publishers、1964及びDE-AS 1495626、独国特許出願公開第2232877号、第2703376号、第2714544号、第3000610号、第3832396号参照、芳香族ポリエステルカーボネートの製造に関しては、例えば独国特許出願公開第3007934号参照)。
芳香族ポリカーボネートの製造は、例えばジフェノールと炭酸ハロゲン化物、好ましくはホスゲン、及び/又は芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物、好ましくはベンゼンジカルボン酸ジハロゲン化物の、界面プロセスにより、所望により連鎖停止剤、例えばモノフェノール、を使用し、及び所望により官能性が3以上である枝分かれ剤、例えばトリフェノール又はテトラフェノール、を使用して反応させることにより、行われる。ジフェノールと、例えばジフェニルカーボネートの反応による、溶融重合方法による製造も可能である。
芳香族ポリカーボネート及び/又は芳香族ポリエステルカーボネートを製造するためのジフェノールは、好ましくは式(I)のジフェノールである。
Figure 0006345687
(式中、
Aは、単結合、C〜Cアルキレン、C〜Cアルキリデン、C〜Cシクロアルキリデン、−O−、−SO−、−CO−、−S−、−SO−、C〜C12アリーレンであり、そこには所望により異原子を含むさらなる芳香族環が縮合することができる、
又は式(II)又は(III)の基であり、
Figure 0006345687
Bは、それぞれの場合にC〜C12アルキル、好ましくはメチル、ハロゲン、好ましくは塩素及び/又は臭素であり、
xは、それぞれ相互に独立して、0、1または2であり、
pは、1または0であり、
及びRは、各Xに対して個別に選択することができ、それぞれ相互に独立して、水素又はC〜Cアルキル、好ましくは水素、メチル又はエチルであり、
は、炭素であり、
mは、4〜7の整数、好ましくは4または5であるが、ただし、少なくとも一個のX上で、R及びRは、同時にアルキルである。)
好ましいジフェノールは、ヒドロキノン、レゾルシノール、ジヒドロキシジフェノール、ビス−(ヒドロキシフェニル)−C〜Cアルカン、ビス−(ヒドロキシフェニル)−C〜Cシクロアルカン、ビス−(ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス−(ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス−(ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス−(ヒドロキシフェニル)スルホン及びα、α−ビス−(ヒドロキシフェニル)−ジイソプロピル−ベンゼン、及び環上で臭素化及び/又は塩素化された誘導体である。
特に好ましいジフェノールは、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、ビスフェノールA、2,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキサン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン及びそれらのジ−及びテトラ−臭素化又は塩素化された誘導体、例えば2,2−ビス(3−クロロ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン又は2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパンである。2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン(ビスフェノールA)が特に好ましい。ジフェノールは、それ自体で、又は任意の混合物の形態で使用できる。ジフェノールは、文献中で公知であるか、又は文献で公知の製法により得られる。
熱可塑性芳香族ポリカーボネートの製造に好適な連鎖停止剤は、例えばフェノール、p−クロロフェノール、p−tert−ブチルフェノール又は2,4,6−トリブロモフェノールであるが、独国特許出願公開第2842005号による長鎖アルキルフェノール、例えば4−[2−(2,4,4−トリメチルペンチル)]−フェノール、4−(1,3−テトラメチルブチル)−フェノール又はアルキル置換基中に合計8〜20個の炭素原子を有するモノアルキルフェノールもしくはジアルキルフェノール、例えば3,5−ジ−tert−ブチルフェノール、p−イソオクチルフェノール、p−tert−オクチルフェノール、p−ドデシルフェノール及び2−(3,5−ジメチルヘプチル)−フェノール及び4−(3,5−ジメチルヘプチル)−フェノールである。使用すべき連鎖停止剤の量は、一般的に特定の場合に使用するジフェノールのモル合計に対して0.5mol%〜10mol%である。
熱可塑性芳香族ポリカーボネートは、平均分子量(重量平均M、ポリカーボネート標準によるGPC(ゲル透過クロマトグラフィー)で測定)が15,000〜80,000g/mol、好ましくは19,000〜32,000g/mol、特に好ましくは22,000〜30,000g/molである。
熱可塑性芳香族ポリカーボネートは、公知の様式で、使用するジフェノールの合計に対して好ましくは0.05〜2.0mol%の、3以上の官能性を有する化合物、例えば3個以上のフェノール基を有する化合物、を配合することにより、枝分かれさせることができる。直鎖状ポリカーボネート、より好ましくはビスフェノールAを基剤とする化合物の使用が好ましい。
ホモポリカーボネート及びコポリカーボネートの両方が好適である。本発明による成分Aのコポリカーボネートの製造には、使用するジフェノールの総量に対して1〜25重量%、好ましくは2.5〜25重量%、のヒドロキシアリールオキシ末端基を有するポリジオルガノシロキサンを使用することもできる。これらの化合物は公知(米国特許第3419634号)であり、文献中で公知の製法により製造することができる。ポリジオルガノシロキサンを含むコポリカーボネートも好適であり、ポリジオルガノシロキサンを含むコポリカーボネートの製造は、例えば独国特許出願公開第3334782号に記載されている。
芳香族ポリエステルカーボネートを製造するための芳香族ジカルボン酸ジハロゲン化物は、好ましくはイソフタル酸、テレフタル酸、ジフェニルエーテル4,4’−ジカルボン酸及びナフタレン−2,6−ジカルボン酸のジ酸ジクロライドである。
イソフタル酸及びテレフタル酸の比1:20〜20:1のジ酸ジクロライドの混合物が特に好ましい。
ポリエステルカーボネートの製造では、さらに炭酸ハロゲン化物、好ましくはホスゲン、を二官能性酸誘導体として追加的に使用する。
芳香族ポリエステルカーボネートを製造するための好適な連鎖停止剤は、すでに述べたモノフェノールに加えて、そのクロロ炭酸エステル及び芳香族モノカルボン酸の酸塩化物であって、所望によりC〜C22アルキル基又はハロゲン原子により置換されていてよい芳香族モノカルボン酸、並びに脂肪族C〜C22モノカルボン酸クロライドである。
連鎖停止剤の量は、フェノール系連鎖停止剤の場合、ジフェノールのモルに対して、モノカルボン酸クロライド連鎖停止剤の場合、ジカルボン酸ジクロライドのモルに対して、それぞれの場合に0.1〜10mol%である。
芳香族ポリエステルカーボネートの製造には、一種以上の芳香族ヒドロキシカルボン酸をさらに使用できる。
芳香族ポリエステルカーボネートは、公知の様式(これに関して独国特許出願公開第2940024号及び独国特許出願公開第3007934号参照)で直鎖状及び分岐鎖状の両方でよいが、直鎖状ポリエステルカーボネートが好ましい。
枝分かれ剤として、例えば3以上の官能性を有するカルボン酸クロライド、例えばトリメシン酸トリクロライド、シアヌル酸トリクロライド、3,3’−,4,4’−ベンゾフェノン−テトラカルボン酸テトラクロライド、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸テトラクロライド又はピロメリト酸テトラクロライド、を0.01〜1.0mol%(使用するジカルボン酸ジクロライドに対して)、又は3以上の官能性を有するフェノール、例えばフロログルシノール、4,6−ジメチル−2,4,6,−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプタ−2−エン、4,6−ジメチル−2,4,6,−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプタン、1,3,5−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、1,1,1−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−エタン、トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−フェニルメタン、2,2−ビス[4,4−ビス(4−ヒドロキシ−フェニル)−シクロヘキシル]−プロパン、2,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル−イソプロピル)−フェノール、テトラ−(4−ヒドロキシフェニル)−メタン、2,6−ビス(2−ヒドロキシ−5−メチル−ベンジル)−4−メチル−フェノール、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−プロパン、テトラ−(4−[4−ヒドロキシフェニル−イソプロピル]−フェノキシ)−メタン、1,4−ビス[4,4’−ジヒドロキシトリフェニル)−メチル]ベンゼン、を、使用するジフェノールに対して、0.01〜1.0mol%で使用することができる。フェノール系枝分かれ剤は、ジフェノールと共に容器の中に入れることができ、酸塩化物枝分かれ剤は、酸ジクロライドと共に導入することができる。
熱可塑性芳香族ポリエステルカーボネートにおけるカーボネート構造単位の含有量は、任意に変えることができる。カーボネート基の含有量は、エステル基及びカーボネート基の合計に対して、好ましくは100mol%まで、特に80mol%まで、特に好ましくは50mol%までである。芳香族ポリエステルカーボネートに含まれるエステル及びカーボネートの両方共、重縮合生成物中に、ブロックの形態で、又は不規則に分布して存在することができる。
熱可塑性芳香族ポリカーボネート及びポリエステルカーボネートは、それら自体で、又は任意の混合物で使用できる。
成分B
成分Bは、グラフトベースとして、シリコーンゴム、シリコーン−アクリレートゴムおよびアクリレートゴムからなる群から選択される1種以上のゴム弾性グラフトポリマーを含む。
成分Bは好ましくは、
B.1 5〜95重量%、好ましくは20〜80重量%、特に30〜80重量%の、少なくとも1種のビニルモノマーと、
B.2 95〜5重量%、好ましくは80〜20重量%、特に70〜20重量%の、シリコーン、シリコーン−アクリレートおよびアクリレートゴムからなる群から選択される少なくとも1種のグラフトベースであって、ガラス転移温度が好ましくは<10℃、より好ましくは<0℃、特に好ましくは<−20℃である、少なくとも1種のグラフトベースと
のグラフト反応によって生成した1種以上のポリマーを含む。
グラフトベースB.2は、通常0.05〜5μm、好ましくは0.10〜0.5μm、特に好ましくは0.20〜0.40μm、の平均粒子径(d50値)を有する。
モノマーB.1は、好ましくは、
B.1.1 50〜99重量部、好ましくは60〜80重量部、のビニル芳香族化合物および/または環上で置換されているビニル芳香族化合物(例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン)および/または(メタ)アクリル酸(C−C)アルキルエステル(例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート)と、
B.1.2 1〜50重量部、好ましくは40〜20重量部、のシアン化ビニル(アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルのような不飽和ニトリル)および/または(メタ)アクリル酸(C−C)アルキルエステル(例えば、メチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート)および/または不飽和カルボン酸(例えば、マレイン酸無水物およびN−フェニマレイミド)の誘導体(無水物やイミド等)と
の混合物である。
好ましいモノマーB.1.1は、モノマースチレン、α−メチルスチレンおよびメチルメタクリレートの少なくとも1種から選択され、好ましいB.1.2は、アクリロニトリル、マレイン酸無水物およびメチルメタクリレートのモノマーの少なくとも1種から選択される。
特に好ましいモノマーは、それぞれB.1.1がスチレンであり、B.1.2がアクリロニトリルである。
本発明において適切なシリコンゴムB.2は、主に以下の構造単位からなる。
Figure 0006345687
(式中、R11およびR12は、同一であっても異なっていてもよく、C1−C6アルキルまたはシクロアルキルまたはC6−C12アリール、好ましくはメチル、エチルおよびフェニルを示す。)
好ましいシリコーンゴムB.2は、0.09〜1μm、好ましくは0.09〜0.4μmの平均粒子径d50を有する粒子状物質であり、ゲル含有量が70重量%以上、好ましくは73〜98重量%以上であり、
1) ジハロオルガノシランと、
2) 1)を基準として0〜10mol%のトリハロシランと、
3) 1)を基準として0〜3mol%のテトラハロシランと、
4) 1)を基準として0〜0.5mol%のハロトリオルガノシランと、
から得られ、化合物1)、2)、4)における有機基は、
α) C1−C6アルキルまたはシクロヘキシル、好ましくはメチルもしくはエチル、
β) C6−C12アリール、好ましくはフェニル、
γ) C1−C6アルケニル、好ましくはビニルもしくはアリル、
δ) メルカプトC1−C6アルキル、好ましくはメルカプトプロピル
であるが、ただし、合計(γ+δ)は、化合物1)、2)、4)における全ての有機基を基準として、2〜10mol%であり、モル比γ:δは3:1〜1:3、好ましくは2:1〜1:2である。
好ましいシリコーンゴムB.2は、有機基として少なくとも80mol%のメチル基を含む。末端基は、通常ジオルガニル−ヒドロキシ−シロキシ単位であり、好ましくはジメチルヒドロキシシロキシ単位である。
シリコーンゴムB.2の製造において好ましいシラン1)〜4)は、ハロゲン置換基として塩素を含む。
「得られる」とは、シリコーンゴムB.2が必ずしもハロゲン化合物1)〜4)から生成されていなくてもよいことを意味する。異なる加水分解可能な基、例えばC1−C6アルコキシ基、を有するシランまたは環状シロキサンオリゴマーから生成された、同じ構造を有するシリコーンゴムB.2も含まれる。
シリコーングラフトゴムは、特に好ましい化合物B.2として言及される。これらは、例えば、三段階製法で製造される。
第一段階において、ジメチルジクロロシラン、ビニルメチルジクロロシランまたはジクロロシランなどのモノマーを、他の置換基と反応させて、蒸留によって容易に精製される環状オリゴマー(オクタメチルシクロテトラシロキサンまたはテトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン)を形成する(Chemie in unserer Zeit 4 (1987), 121-127、参照)。
第二段階において、これらの環状オリゴマーにメルカプトプロピルメチルジメトキシシランを添加し、開環カチオン重合によって架橋したシリコーンゴムを得る。
第三段階において、グラフト活性ビニルおよびメルカプト基を有する、得られたシリコーンゴムをビニルモノマー(または混合物)とラジカルグラフト重合させる。
第二段階において、オクタメチルシクロテトラシロキサンとテトラメチルテトラビニルシウロテトラシロキサンのエマルションなどの環状シロキサンオリゴマーの混合物を、開環カチオン重合に付すのが好ましい。シリコーンゴムは、エマルションとして粒子状で得られる。
GB-PS1024014に従い、触媒的に活性であり且つ乳化剤としても活性を有するアルキルベンゼンスルホン酸を用いて実施するのが特に好ましい。重合後、酸を中和する。アルキルベンゼンスルホン酸の代わりに、n−アルキルスルホン酸を使用することもできる。スルホン酸と共に共乳化剤をさらに使用することも可能である。
共乳化剤は、非イオン性またはアニオン性であってよい。好適なアニオン性共乳化剤は、具体的には、n−アルキルまたはn−アルキルベンゼンスルホン酸の塩である。非イオン性共乳化剤は、脂肪族アルコールと脂肪酸のポリオキシエチレン誘導体である。例としては、POE(3)−ラウリルアルコール、POE(20)−オレイルアルコール、POE(7)−ノニルアルコールまたはPOS(10)−ステアレートが挙げられる。(POE(数字)...アルコールとの表記は、数字に対応する数のエチレンオキサイドの単位が1分子の...アルコールに加えられたことを意味する。POEは、ポリエチレンオキサイドの略である。数字は平均値である。)
架橋およびグラフト活性基(ビニルおよびメルカプト基(有機基γおよびδ参照))を、対応するシロキサンオリゴマーを用いてシリコーンゴムに導入することができる。これらは、例えば、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンまたはγ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシロキサンもしくはその加水分解物である。これらは主要なオリゴマー、例えばオクタメチルシクロテトラシロキサン、に所望の量で第二段階において加えられる。
例えば、エチル、プロピルなどの長鎖アルキル基の導入、またはフェニル基の導入も同様に達成され得る。
乳化重合においてγ基およびδ基と互いに反応した際に、シリコーンゴムの十分な架橋は既に達成されるため、外部の架橋剤の添加は不要であり得る。しかしながら、シリコーンゴムの架橋度を高めるために、架橋性シランを第二反応段階において添加することができる。
分岐及び架橋は、例えば、テトラエトキシシランまたは下記式のシランの添加によって達成することができる。

y-SiX3

(式中、
Xは加水分解可能性基、特にアルコキシまたはハロゲン基、であり、
yは有機基である。)
好ましいシランy-SiX3は、メチルトリメトキシシランおよびフェニルトリメトキシシランである。
ゲル含有量は、25℃、アセトン中で測定する(DE AS 2 521 288, col. 6, l. 17〜37参照)。本発明によるシリコーンゴムにおいて、ゲル含有量は少なくとも70%、好ましくは73〜98重量%である。
グラフトシリコーンゴムBは、例えばDE PS 2 421 288と同様に、ラジカルグラフト重合によって製造することができる。
第三段階でグラフトシリコーンゴムを製造するために、グラフトモノマーをシリコーンゴムの存在下、特に40〜90℃、でラジカルグラフト重合させることができる。グラフト重合は、懸濁液、分散液または乳濁液中で行うことができる。連続または不連続乳化重合が好ましい。このグラフト重合は、ラジカル開始剤(例えば、過酸化物、アゾ化合物、ヒドロペルオキシド、過流酸塩、過リン酸塩)を用いて実施され、所望により、アニオン性乳化剤、例えば、カルボキソニウム塩、硫酸塩または有機硫酸塩(硫酸エステル)が用いられる。高いグラフト収率のグラフトポリマーがこれにより形成され、すなわち、グラフトモノマーの重合体の大部分がシリコーンゴムンと化学的に結合している。シリコーンゴムはグラフト活性基であるため、強力なグラフト化のための特別な対策は必要ではない。
グラフトシリコーンゴムは、5〜95重量部、好ましくは20〜80重量部、のビニルモノマーまたはビニルモノマー混合物を、5〜95重量部、好ましくは20〜80重量部のシリコーンゴムとグラフト重合することによって製造することができる。
特に好ましいビニルモノマーは、スチレンまたはメチルメタクリレートである。好適なビニルモノマー混合物は、一方で、50〜95重量部のスチレン、α−メチルスチレン(もしくは、環上でアルキルまたはハロゲンによって置換されている他のスチレン)またはメチルメタクリレートと、他方で、5〜50重量部のアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸C−C18アルキルエステル、メタクリル酸C−C16アルキルエステル、無水マレイン酸、置換されたマレイミドを含む。更なるビニルモノマーとして、一価または二価脂肪族C−C10アルコールのアクリル酸エステル、好ましくはn−ブチルアクリレートまたはtert−ブタノールのアクリル酸もしくはメタクリル酸エステル、好ましくはtert−ブチルアクリレートをさらに少量含んでいてもよい。特に好ましいモノマー混合物は、30〜40重量部のα―メチルスチレン、52〜62重量部のメチルメタクリレート、および4〜14重量部のアクリロニトリルである。
そのようにグラフト化されたシリコーンゴムは、公知の方法、例えば、電解質(塩、酸またはこれらの混合物)を用いたラテックスの凝析とその後の精製および乾燥によって処理することができる。
グラフトシリコーンゴムの製造において、グラフトシェルを形成するグラフトモノマーの遊離ポリマーまたはコポリマーは、通常、実際のグラフトポリマーに加えて、一定量形成される。シリコーンゴムの存在下におけるグラフトモノマーの重合によって得られる生成物は、グラフトシリコーンゴム、より正確には、通常、グラフトコポリマーとグラフトモノマーの遊離(コ)ポリマーの混合物である。
アクリレートゴムベースの成分Bによるグラフトポリマーは、好ましくは、
(a)グラフトベースとして、グラフトポリマー基準で、20〜90重量%の好ましくは−20℃以下のガラス転移点を有する、アクリレートゴムと、
(b)グラフトモノマーとして、グラフトポリマー基準で、10〜80重量%の少なくとも1種の重合性、エチレン性不飽和モノマー(B.1参照)
のグラフト反応によって得られる。
アクリレートゴム(a)は、好ましくはアクリル酸アルキルエステルのポリマーであり、所望により、(a)基準で、40重量%の他の重合性、エチレン性不飽和モノマーを含んでいてもよい。好ましい重合性アクリル酸エステルとして、C−Cアルキルエステル、例えば、メチル、エチル、ブチル、n−オクチルおよび2−エチルヘキシルエステル;ハロアルキルエステル、好ましくは、ハロ−C−Cアルキルエステル、例えば、クロロエチルアクリレート及びこれらのモノマーの混合物が挙げられる。
架橋に関して、1種以上の重合性二重結合を有するモノマーが共重合可能である。架橋性モノマーの好ましい例としては、3〜8個の炭素原子を有する不飽和モノカルボン酸のエステル、および3〜12個の炭素原子を有する不飽和一価アルコール、または2〜4個のOH基および2〜20個の炭素原子を有する飽和ポリオール、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、アリルメタクリレート;多価不飽和ヘテロ環状化合物、例えば、トリビニルおよびトリアリルシアヌレート;多官能性ビニル化合物、例えば、ジ−およびトリ−ビニルベンゼン;だけでなく、トリアリルフォスフェートおよびジアリルフタレートが挙げられる。
好ましい架橋性モノマーは、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジアリルフタレートおよび少なくとも2つのエチレン性不飽和基を有するヘテロ環状化合物である。
特に好ましい架橋性モノマーは、環状モノマートリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアクリロイルヘキサヒドロ−s−トリアジン、およびトリアリルベンゼンである。
架橋性モノマーの量は、ゴムベース基準で、好ましくは0.02〜5重量%、特に0.05〜2重量%である。
少なくとも3つのエチレン性不飽和基を有する環状架橋性モノマーの場合、ゴムベースの1重量%未満の量に制限することが有利である。
グラフトベースB.2を調製するために、アクリル酸エステルに加えて所望により使用することができる好ましい「他の」重合性、エチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、アクリロニトリル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリルアミド、ビニルC−Cアルキルエーテル、メチルメタクリレートおよびブタジエンが挙げられる。グラフトベースB.2として好ましいアクリレートゴムは、ゲル含有量が少なくとも60重量%の乳化重合体である。
一般的に知られているアクリレートベースのポリマーは、公知の方法(例えば、EP-A 244 857)で調製することができるか、または市販品として入手できる。
グラフトベースのゲル含有量は、25℃で好適な溶媒を用いて測定される(M. Hoffmann, H. Kroemer, R. Kuhn, Polymeranalytik I und II, Georg Thieme-Verlag, Stuttgart 1977)。
平均粒子径d50は、ある径よりも大きい粒子と小さい粒子がいずれも50重量%となる粒子径である。超遠心分離測定器を用いて測定することができる(W. Scholtan, H. Lange, Kolloid, Z. und Z. Polymere 250 (1972), 782-796)。
特に示さない限り、本明細書では、ガラス転移温度は標準DIN EN 61006に準拠して、10K/分の加熱速度で示差走査熱量計(DSC)を用いて決定し、その際、Tgの定義を中間温度(タンジェント法)とし、保護気体として窒素を用いた。
成分Bは、好ましくは、
B.1 5〜95重量%、好ましくは7〜50重量%、特に好ましくは9〜30重量%の1種以上のビニルモノマーと
B.2 95〜5重量%、好ましくは93〜50重量%、特に好ましくは91〜70重量%の1種以上の、グラフトベースとしての、シリコーン−アクリレート複合ゴムと
のグラフト反応によって生成される1種以上のグラフトポリマーを含み、このシリコーン−アクリレートゴムは、
B.2.1 5〜75重量%、好ましくは7〜50重量%、特に好ましくは9〜40重量%のシリコーンゴムと、
B.2.2 95〜25重量%、好ましくは93〜50重量%、特に好ましくは91〜60重量%のポリアルキル(メタ)アクリレートゴムと
を含み、上記の2つのゴム成分B.2.1およびB.2.2が複合ゴムに浸透することで、これらは実質的に互いに分離不可能である。
グラフトコポリマーBは、ラジカル重合、例えば、乳化、懸濁、溶液または塊状重合、好ましくは乳化または塊状重合、によって製造される。
好適なモノマーB.1は、ビニルモノマー、例えば、ビニル芳香族化合物および/または環上で置換されたビニル芳香族化合物(例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン)、メタクリル酸(C−C)アルキルエステル(例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、アリルメタクリレート)、アクリル酸(C−C)アルキルエステル(例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート)、有機酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸)および/またはシアン化ビニル(例えば、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル)および/または不飽和カルボン酸(例えば、無水マレイン酸およびN−フェニル−マレイミド)の誘導体(例えば、無水物およびイミド)である。これらのビニルモノマーは、それら自体でか、もしくは少なくとも2種のモノマーの混合物において使用することができる。
好ましいモノマーB.1は、スチレン、α−メチルスチレン、メチルメタクリレート、n−ブチルアクリレートおよびアクリロニトリルの少なくとも1種のモノマーから選択される。メチルメタクリレートが、モノマーB.1として使用するのに特に好ましい。
グラフトベースB.2のガラス転移温度は、好ましくは<10℃、より好ましくは<0℃、特に好ましくは<−20℃である。
グラフトベースB.2は、通常、0.05〜10μm、好ましくは0.06〜5μm、特に好ましくは0.08〜1μmの平均粒子径(d50値)を有する。
シリコーン−アクリレートゴムは公知であり、例えば、US 5,807,914, EP 430134およびUS 4888388に記載されている。
シリコーン−アクリレートゴムの好適なシリコーンゴム成分は、グラフト活性サイトを有するシリコーンゴムであり、その製造方法は、例えばUS 2891920, US 3294725, DE-OS 3 631 540, EP 249964, EP 430134およびUS 4888388に記載されている。
シリコーンゴムは、好ましくは乳化重合によって製造され、その際、シロキサンモノマー構造ユニット、架橋剤または分岐剤(IV)および所望によりグラフト化剤(V)が用いられる。
シロキサンモノマー構造ユニットとして、例えば、そして、好ましくは、ジメチルシロキサンまたは少なくとも3員環、好ましくは3〜6員環、を有する環状オルガノシロキサン、例えばそして好ましくは、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、トリメチル―トリフェニル―シクロトリシロキサン、テトラメチル−テトラフェニル−シクロテトラシロキサン、オクタフェニルシクロテトラシロキサンが用いられる。オルガノシロキサンモノマーは、それら自体でか、もしくは少なくとも2種のモノマーの混合物において使用することができる。シロキサンゴムは、シリコーンゴム成分の総重量を基準として、好ましくは50重量%以上、特に好ましくは60重量%以上の、オルガノシロキサンを含む。
架橋剤または分岐剤(IV)として、3または4、特に好ましくは4、の官能性を有するシランベースの架橋剤が好ましくは用いられる。好ましい例としては、トリメトキシメチルシラン、トリエトキシフェニルシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシランおよびテトラブトキシシランが挙げられる。架橋剤は、それ自体でか、もしくは少なくとも2種のモノマーの混合物において使用することができる。テトラエトキシシランが特に好ましい。
架橋剤は、シリコーンゴム成分の総重量を基準として、0.1〜40重量%の範囲の量で用いられる。架橋剤の量は、トルエン中で測定したシリコーンゴムの膨潤度が3〜30、好ましくは3〜25、特に好ましくは3〜15となるように選択される。膨潤度は、25℃でトルエンで飽和された場合のシリコーンゴムに吸収されたトルエンの量と乾燥状態でのシリコーンゴムの量との重量比として規定される。膨潤度の測定は、EP249964に詳細に記載されている。
膨潤度が3未満の場合、すなわち、架橋剤の量が多過ぎる場合、シリコーンゴムは適切なゴム弾性を有さない。膨潤度が30を超える場合、シリコーンゴムはマトリックスポリマー中でドメイン構造を形成することができず、その結果、衝撃強さも改善することができず、その効果は単にポリジメチルシロキサンを加えたときのものと同様となる。
四官能性分岐剤は、三官能性分岐剤に対して好ましく、これは、膨潤度を上記の制限内でより容易に制御することができるからである。
好適なグラフト化剤(V)は、下式の構造を形成することができる化合物である。
Figure 0006345687
(式中、
は、C〜Cアルキル、好ましくはメチル、エチルもしくはプロピル、またはフェニルを示し、
は、水素またはメチルを示し、
nは0、1または2を表し、
pは1〜6の整数を表す。)
アクリロイルまたはメタクリロイルオキシシランが、上記の構造(V−1)を形成するのに特に好適であり、高いグラフト化効率を有する。グラフト鎖の効率的な形成はこれにより確保され、従って得られた樹脂組成物の衝撃強さが向上する。
好ましい例としては、β−メタクリロイルオキシ−エチルジメトキシメチル−シラン、γ−メタクリロイルオキシ−プロピルメトキシジメチル−シラン、γ−メタクリロイルオキシ−プロピルジメトキシメチル−シラン、γ−メタクリロイルオキシ−プロピルトリメトキシ−シラン、γ−メタクリロイルオキシ−プロピルメトキシ−ジエチル−シラン、γ−メタクリロイルオキシ−プロピルジメトキシメチル−シラン、δ−メタクリロイル−オキシ−ブチルジメトキシメチル−シランまたはこれらの混合物が挙げられる。
好ましくは、シリコーンゴムの総重量基準で、0〜20重量%のグラフト化剤が使用される。
シリコーン−アクリレートゴムの好適なポリアルキル(メタ)アクリレートゴム成分は、メタクリル酸アルキルエステルおよび/またはアクリル酸アルキルエステル、架橋剤(VI)およびグラフト化剤(VII)から調製される。好ましいメタクリル酸アルキルエステルおよび/またはアクリル酸アルキルエステルの例としては、C〜Cアルキルエステル、例えば、メチル、エチル、n−ブチル、tert−ブチル、n−プロピル、n−ヘキシル、n−オクチル、n−ラウリルおよび2−エチルヘキシルエステル;ハロアルキルエステル、好ましくは、ハロ−C〜Cアルキルエステル、例えば、クロロエチルアクリレート、及びこれらのモノマーの混合物が挙げられる。n−ブチルアクリレートが特に好ましい。
シリコーン−アクリレートゴムのポリアルキル(メタ)アクリレートゴム成分用の架橋剤(IV)としては、1種以上の重合性二重結合を有するモノマーを使用することができる。架橋性モノマーの好ましい例は、3〜8個の炭素原子を有する不飽和モノカルボン酸のエステルおよび3〜12個の炭素原子を有する不飽和一価アルコール、または2〜4個のOH基および2〜20個の炭素原子を有する飽和ポリオール、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレートおよび1,4−ブチレングリコールジメタクリレートである。架橋剤は、それ自体でか、もしくは少なくとも2種の架橋剤の混合物において使用することができる。
好ましいグラフト化剤(VII)の例としては、アリルメタクリレート、シアヌル酸トリアリル、トリアリルイソシアヌレート、またはこれらの混合物が挙げられる。アリルメタクリレートは、架橋剤(VI)としても使用することができる。グラフト化剤は、それ自体でか、もしくは少なくとも2種のグラフト化剤の混合物において使用することができる。
架橋剤(VI)およびグラフト化剤(VII)の量は、シリコーン−アクリレートゴムのポリアルキル(メタ)アクリレートゴム成分の総重量基準で、0.1〜20重量%である。
シリコーン−アクリレートゴムは、最初にシリコーンゴムを水性ラテックスの形態で調製することで製造される。シリコーンゴムは、例えば、US 2891920およびUS 3294725に記載されているように、乳化重合で調製することができる。そのために、オルガノシロキサン、架橋剤および所望によりグラフト化剤を含む混合物が水とせん断力を加えつつ混合され、その際、例えば、ホモジナイザーを用いてスルホン酸ベースの乳化剤、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸またはアルキルスルホン酸の存在下で混合され、その後混合物を完全に重合してシリコーンゴムラテックスを得る。アルキルベンゼンスルホン酸が特に好適であり、これは、アルキルベンゼンスルホン酸が乳化剤としてだけでなく、重合開始剤としても作用するからである。この場合、スルホン酸とアルキルベンゼンスルホン酸の金属塩の組み合わせ、またはスルホン酸とアルキルスルホン酸の金属塩の組み合わせが有利であり、これは、ポリマーがこれによりその後のグラフト重合において安定化されるからである。
重合後、反応混合物をアルカリ水溶液を添加すること、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液または炭酸カルシム溶液を添加すること、によって中和することで反応が終了する。
その後、使用されることとなるメチルメタクリル酸アルキルエステルおよび/またはアクリル酸アルキルエステル、架橋剤(VI)およびグラフト化剤(VII)でラテックスを濃縮し、重合を開始する。ラジカル、例えば、過酸化物、アゾまたはレドックス開始剤によって開始される乳化重合が好ましい。レドックス開始剤系の使用が特に好ましく、硫酸鉄、二ナトリウムエチレンジアミンテトラアセテート、ロンガリットおよびヒドロペルオキシドを組み合わせることで調製されるスルホキシル酸開始剤系が特に好ましい。
シリコーンゴムを調製するのに使用されるグラフト化剤(V)は、ポリアルキル(メタ)アクリレートゴム成分を共有結合的にシリコーンゴム成分に結合する効果を有する。重合において、2種類のゴム成分が互いに浸透することで複合ゴムを形成し、この複合ゴムは重合後にはもはやその構成要素であるシリコーンゴム成分とポリアルキル(メタ)アクリレートゴム成分とに分離することはできない。
シリコーンアクリレート−グラフトゴムBの製造に関して、モノマーB.1がゴムベースB.2上にグラフト化される。重合方法は、例えば、EP 249964、EP 430134およびUS 4888388に記載されている。
例えば、グラフト重合は以下の重合方法に従って行われる。ラジカルによって開始される単段または多段乳化重合において、望ましいビニルモノマーB.1がグラフトベース上に重合され、これは水性ラテックスの形態で存在する。グラフト化効率は、これにより可能な限り高くなるはずであり、10%以上であることが好ましい。グラフト化効率は、用いられるグラフト化剤(V)または(VII)に大きく依存する。シリコーン−アクリレートグラフトゴムへの重合の後、金属塩、例えば、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、があらかじめ溶解している熱水に水性ラテックスを添加する。シリコーン−アクリレートグラフトゴムはこれにより凝析され、その後分離される。
成分C
本発明で使用する成分Cによるホスファゼンは、式(X)による環状ホスファゼンである。
Figure 0006345687
(式中、
Rは、それぞれの場合に、同一であるか、又は異なるものであって、
−アミン基、
−それぞれ所望によりハロゲン化、好ましくはフッ素でハロゲン化されている、より好ましくはモノハロゲン化されている、C〜Cアルキル、好ましくはメチル、エチル、プロピル又はブチル、
−C〜Cアルコキシ、好ましくはメトキシ、エトキシ、プロポキシ又はブトキシ、
−それぞれ所望によりアルキル、好ましくはC〜Cアルキル、及び/又はハロゲン、好ましくは塩素及び/又は臭素により置換されている、C〜Cシクロアルキル、
−それぞれ所望によりアルキル、好ましくはC〜Cアルキル、及び/又はハロゲン、好ましくは塩素、臭素及び/又はヒドロキシにより置換されている、C〜C20アリールオキシ、好ましくはフェノキシ、ナフチルオキシ、
−それぞれ所望によりアルキル、好ましくはC〜Cアルキル、及び/又はハロゲン、好ましくは塩素及び/又は臭素により置換されている、C〜C12アラルキル、好ましくはフェニル-C〜Cアルキル、又は
−ハロゲン基、好ましくは塩素又はフッ素、又は
−OH基を表し、
kは、上記の意味を有する。)
プロポキシホスファゼン、フェノキシホスファゼン、メチルフェノキシホスファゼン、アミノホスファゼン及びフルオロアルキルホスファゼン、並びに下記の構造を有するホスファゼンが、好ましい。
Figure 0006345687
上に示す化合物中、k=1、2または3である。
k=1(Cl)のオリゴマー含有量60〜98mol%を有するフェノキシホスファゼン(全てのR=フェノキシ)が好ましい。
Figure 0006345687
式(X)のホスファゼンが、例えば不完全反応した出発材料から生じた、リン上でハロ−置換されている場合、このリン上でハロ−置換されたホスファゼンの含有量は、好ましくは1000ppm未満、より好ましくは500ppm未満である。
ホスファゼンは、それ自体で使用できるか、又は混合物の形態でも使用できる、即ち、R基は、同一であるか、又は式(X)中の2個以上の基が異なっていてもよい。ホスファゼンのR基は、好ましくは同一である。
さらなる好ましい実施態様では、同一のRを有するホスファゼンだけを使用する。好ましい実施態様では、四量体(k=2)(C2)の含有量は、成分Cに対して、2〜50mol%、より好ましくは5〜40mol%、さらに好ましくは10〜30mol%、特に好ましくは10〜20mol%である。
好ましい実施態様では、より高級のオリゴマー状ホスファゼン(k=3、4、5、6及び7)(C3)の含有量は、成分Cに対して、0〜30mol%、より好ましくは2.5〜25mol%、さらに好ましくは5〜20mol%、特に好ましくは6〜15mol%である。
好ましい実施態様では、k>=8(C4)のオリゴマーの含有量は、成分Cに対して、0〜2.0mol%、好ましくは0.10〜1.00mol%である。
さらなる好ましい実施態様では、成分Cのホスファゼンは、含有量(C2〜C4)に関して上記の3条件全てを満たす。
成分Cは、好ましくはフェノキシホスファゼンの三量体含有量(k=1)が、成分Cに対して、65〜85mol%、四量体含有量(k=2)が10〜20mol%、より高級なオリゴマー状ホスファゼン(k=3、4、5、6及び7)の含有量が5〜20mol%、及びk>=8のホスファゼンオリゴマーの含有量が、0〜2mol%である。
成分Cは、特に好ましくはフェノキシホスファゼンの三量体含有量(k=1)が、成分Cに対して、70〜85mol%、四量体含有量(k=2)が10〜20mol%、より高級なオリゴマー状ホスファゼン(k=3、4、5、6及び7)の含有量が6〜15mol%、及びk>=8のホスファゼンオリゴマーの含有量が、0.1〜1mol%である。
さらなる特に好ましい実施態様では、成分Cは、フェノキシホスファゼンの三量体含有量(k=1)が、成分Cに対して、65〜85mol%、四量体含有量(k=2)が10〜20mol%、より高級なオリゴマー状ホスファゼン(k=3、4、5、6及び7)の含有量が5〜15mol%、及びk>=8のホスファゼンオリゴマーの含有量が、0〜1mol%である。
nは、下記の式によるkの秤量した算術平均である。
Figure 0006345687
(式中、xは、オリゴマーkの含有量であり、従って、全てのxの合計は1である。)
代わりの実施態様では、nは、1.10〜1.75、好ましくは1.15〜1.50、より好ましくは1.20〜1.45、特に好ましくは1.20〜1.40(範囲の限界を含む)の範囲内である。
ホスファゼン及びそれらの製造は、例えば欧州特許出願公開第728811号、独国特許出願公開第1961668号及び国際公開第97/40092号パンフレットに記載されている。
ブレンド試料中のホスファゼンのオリゴマー組成物は、配合後、31PNMR(化学シフト、δ三量体6.5〜10.0ppm、δ四量体−10〜−13.5ppm、δより高級なオリゴマー−16.5〜−25.0ppm)によっても検出及び定量できる。
成分D
成分Dは、一種以上の熱可塑性ビニル(共)重合体又はポリアルキレンテレフタレートを含んでなる。
ビニル(共)重合体Dとしては、ビニル芳香族化合物、ビニルシアン化物(不飽和ニトリル)、(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸の誘導体(酸無水物及びイミド)の群からの少なくとも一種のモノマーの重合体が好適である。特に好適なのは、
D.1 50〜99重量部、好ましくは60〜80重量部のビニル芳香族化合物及び/又は環上で置換されたビニル芳香族化合物(例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン)及び/又は(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル(例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート)、及び
D.2 1〜50重量部、好ましくは20〜40重量部のビニルシアン化物(不飽和ニトリル)、例えばアクリロニトリル及びメタクリロニトリル、及び/又は(メタ)アクリル酸(C〜C)−アルキルエステル、例えばメチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、及び/又は不飽和カルボン酸、例えばマレイン酸、及び/又は不飽和カルボン酸の誘導体、例えば酸無水物及びイミド(例えば無水マレイン酸及びN−フェニルマレイミド)
の(共)重合体である。
ビニル(共)重合体Dは、樹脂状で熱可塑性であり、ゴムを含まない。D.1スチレンとD.2アクリロニトリルの共重合体が特に好ましい。
Dの(共)重合体は、公知であり、ラジカル重合、特にエマルション、懸濁、溶液又は塊状重合、により製造できる。(共)重合体は、好ましくは平均分子量M(重量平均、光散乱又は沈降により測定)が15,000〜200,000g/mol、特に好ましくは100,000〜150,000g/molである。
特に好ましい実施態様では、Dは、77重量%スチレン及び23重量%アクリロニトリルの、重量平均分子量Mが130,000g/molの共重合体である。
好適な成分Dとして、本組成物は、本発明により、一種類の、又は二種以上の異なったポリアルキレンテレフタレートの混合物を含んでなる。
本発明の範囲内のポリアルキレンテレフタレートは、テレフタル酸(又はその反応性誘導体、例えばジメチルエステル又は酸無水物)及びアルカンジオール、環状脂肪族又は芳香脂肪族ジオール及びそれらの混合物、例えばプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール及びシクロヘキシルジメタノール、から誘導されたポリアルキレンテレフタレートであり、本発明のジオール成分が2個を超える炭素原子を含む。従って、成分Dとして、好ましくはポリブチレンテレフタレート及び/又はポリトリメチレンテレフタレート、最も好ましくはポリブチレンテレフタレートを使用する。
本発明のポリアルキレンテレフタレートは、ジ酸のモノマーとして、5重量%までのイソフタル酸も含んでなる。
好ましいポリアルキレンテレフタレートは、公知の方法により、テレフタル酸(又はその反応性誘導体)及び3〜21個の炭素原子を有する脂肪族又は環状脂肪族ジオールから製造することができる(Kunststoff-Handbuch, Vol. VIII, P.695 ff, Karl-Hanser-Verlag, Munich 1973)。
好ましいポリアルキレンテレフタレートは、ジオール成分に対して少なくとも80mol%、好ましくは少なくとも90mol%の1,3−プロパンジオール及び/又は1,4−ブタンジオール基を含んでなる。
テレフタル酸基と共に、好ましいポリアルキレンテレフタレートは、20mol%までの、8〜14個の炭素原子を有する他の芳香族ジカルボン酸の、又は4〜12個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸の基、例えばフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、シクロヘキサンジ酢酸、シクロヘキサンジカルボン酸の基を含むことができる。
1,3−プロパンジオール又は1,4−ブタンジオール基と共に、好ましいポリアルキレンテレフタレートは、20mol%までの、3〜12個の炭素原子を有する他の脂肪族ジオール、又は6〜21個の炭素原子を有する環状脂肪族ジオール、例えば1,3−プロパンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、3−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール及び2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,4−ジ−(β−ヒドロキシエトキシ)−ベンゼン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン、2,4−ジヒドロキシ−1,1,3,3−テトラ−メチル−シクロブタン、2,2−ビス−(3−β−ヒドロキシエトキシフェニル)−プロパン及び2,2−ビス−(4−ヒドロキシプロポキシ−フェニル)−プロパンの基(独国特許出願公開第2407674号、第2407776号、第2715932号)を含むことができる。
ポリアルキレンテレフタレートは、例えば独国特許出願公開第1900270号及び米国特許出願公開第3692744号に記載されているように、比較的少量の三価又は四価のアルコールもしくは三又は四塩基性カルボン酸を配合することにより、分岐させることができる。好ましい枝分かれ剤の例は、トリメシン酸、トリメリト酸、トリメチルロールーエタン及び-プロパン及びペンタエリトリトールである。
酸成分に対して、1mol%以下の枝分かれ剤を使用することが推奨される。
テレフタル酸からのみ、又はその反応性誘導体(例えばそのジアルキルエステル、例えばジメチルテレフタレート)及び1,3−プロパンジオール及び/又は1,4−ブタンジオールから製造されたポリアルキレンテレフタレート(ポリプロピレン及びポリブチレンテレフタレート)及びそのようなポリアルキレンテレフタレートの混合物が特に好ましい。
上記の酸成分の少なくとも2種類から、及び/又は上記のアルコール成分の少なくとも2種類から製造されたコポリエステルも、好ましいポリアルキレンテレフタレートであり、特に好ましいコポリエステルは、ポリ−(1,3−プロピレングリコール/1,4−ブタンジオール)テレフタレートである。
ポリアルキレンテレフタレートは、それぞれの場合にフェノール/o−ジクロロベンゼン(1:1重量部)中で25℃で測定して、一般的に固有粘度が約0.4〜1.5dl/g、好ましくは0.5〜1.3dl/gである。
代わりの実施態様では、本発明により製造されたポリエステルは、他のポリエステル及び/又はさらなる重合体との混合物でも使用することができ、ポリアルキレンテレフタレートと他のポリエステルの混合物が好ましい。
さらなる添加剤E
組成物は、さらなる従来の重合体添加剤、例えば滴防止剤以外の難燃性相乗剤、潤滑剤及び離型剤(例えばペンタエリトリトールテトラステアレート)、核形成剤、安定剤(例えばUV/光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、エステル交換反応防止剤、加水分解安定剤)、帯電防止剤(例えば導電性ブラック、カーボン繊維、カーボンナノチューブ並びに有機帯電防止剤、例えばポリアルキレンエーテル、アルキルスルホナート又はポリアミド含有重合体)並びに着色剤、顔料、充填剤及び補強材料、特にガラス繊維、鉱物補強材料及び炭素繊維を含むことができる。
好ましくは、安定剤として、立体障害フェノール及びホスファイト又はそれらの混合物、例えばIrganox(登録商標)B900(Ciba Speciality Cemicals)、を使用する。ペンタエリトリトールテトラステアレートは、好ましくは離型剤として使用する。カーボンブラックは、さらに黒色顔料として使用する(例えばBlackpearls)。
所望により使用するさらなる添加剤を含んでなると共に、特に好ましい成形組成物は、成分Eとして離型剤を、特に好ましくはペンタエリトリトールテトラステアレートを、0.1〜1.5重量部、好ましくは0.2〜1.0重量部、特に好ましくは0.3〜0.8重量部の量で含んでなる。所望により使用するさらなる添加剤を含んでなると共に、特に好ましい成形組成物は、成分Eとして少なくとも一種の安定剤、例えば立体障害フェノール、ホスファイト及びそれらの混合物の群から選択された、及び特に好ましくはIrganox(登録商標)B900を、0.01〜0.5重量部、好ましくは0.03〜0.4重量部、特に好ましくは0.06〜0.3重量部の量で含んでなる。
PTFE(成分F)、ペンタエリトリトールテトラステアレート及びIrganox B900と、成分C)としてリンを基剤とする難燃剤の組合せも特に好ましい。
成分F
滴防止剤として、特にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)又はPTFE含有組成物、例えばPTFEと、スチレン-又はメチルメタクリレート含有重合体もしくは共重合体の、粉体形態の、又は例えば成分Bと凝固した混合物の形態のマスターバッチ、を使用する。
滴防止剤として使用するフッ素化ポリオレフィンは、高分子量を有し、−30℃を超える、一般的に100℃を超えるガラス転移温度を有し、フッ素含有量が好ましくは65〜76重量%、特に70〜76重量%であり、平均粒子径d50が0.05〜1000μm、好ましくは0.08〜20μmである。一般的に、フッ素化ポリオレフィンは、密度が1.2〜2.3g/cmである。好ましいフッ素化ポリオレフィンは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン及びエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体である。フッ素化ポリオレフィンは公知である(Schildknechtによる"Vinyl and Related Polymer"、John Wiley & Sons, Inc., New York, 1962, 頁484-494、Wallによる"Fluorpolymers"、Wiley-Interscience, John Wiley & Sons, Inc., New York, Volume 13, 1970、頁623-654、"Modern Plastics Encyclopedia"、1970-1971,Volume 47, No. 10A, 1970年10月、McGraw-Hill, Inc., New York, 頁27、28及び472及びUS-PS 3671487、3723373及び3838092参照)。
フッ素化ポリオレフィンは、公知の方法により、例えば水性媒体中でテトラフルオロエチレンを、フリーラジカル形成触媒、例えばナトリウム、カリウム又はアンモニアペルオキソジサルフェート、で、圧力7〜71kg/cm及び温度0〜200℃、好ましくは温度20〜100℃で重合させることにより製造できる(さらなる詳細に関しては、例えば米国特許第2393967号参照)。フッ素化ポリオレフィンが使用される形態に応じて、これらの材料の密度は、1.2〜2.3g/cmでよく、平均粒子径は、0.05〜1000μmでよい。
本発明で好ましいフッ素化ポリオレフィンは、平均粒子径が0.05〜20μm、好ましくは0.08〜10μm、密度が1.2〜1.9g/cmである。
粉体形態で使用できる好適なフッ素化ポリオレフィンFは、平均粒子径が100〜1000μmで、密度が2.0g/cm〜2.3g/cmであるテトラフルオロエチレン重合体である。好適なテトラフルオロエチレン重合体粉体は、市販製品であり、例えばDuPontにより商品名テフロン(登録商標)で供給されている。
所望により使用するさらなる添加剤と共に、特に好ましい難燃性組成物は、成分Fとして、フッ素化ポリオレフィンを、0.05〜5.0重量部、好ましくは0.1〜2.0重量部、特に好ましくは0.3〜1.0重量部の量で含んでなる。
以下に記載する例により、本発明をさらに説明する。
成分A1
ビスフェノールAを基剤とする直鎖状ポリカーボネート、重量平均分子量M27,500g/mol(標準としてポリカーボネートで、ジクロロメタン中でGPCにより測定)
成分A2
ビスフェノールAを基剤とする直鎖状ポリカーボネート、重量平均分子量M25,000g/mol(標準としてポリカーボネートで、ジクロロメタン中でGPCにより測定)
成分B
B1
14重量%のメチルメタクリレートと86重量%のグラフトベースとしてのシリコーン−アクリレート複合ゴムとの反応によって調製したグラフトポリマーであり、このシリコーン−アクリレート複合ゴムは36重量%のシリコーンゴムと64重量%のポリアルキル(メタ)アクリレートを含み、この2つのゴム成分が複合ゴムに浸透し、お互いに実質的に分離不可能となっている
B2
17重量%のメチルメタクリレートと83重量%のグラフトベースとしてのシリコーン−アクリレート複合ゴムとの反応によって調製したグラフトポリマーであり、このシリコーン−アクリレート複合ゴムは11重量%のシリコーンゴムと89重量%のポリアルキル(メタ)アクリレートを含み、この2つのゴム成分が複合ゴムに浸透し、お互いに実質的に分離不可能となっている
B3
30重量%のメチルメタクリレートと70重量%のグラフトベースとしての乳化重合によって調製したブチルアクリレートゴムとの反応によって調製したグラフトポリマー
成分C1
式(XI)の、k=1のオリゴマー含有量70mol%、k=2のオリゴマー含有量18mol%、及びk≧3のオリゴマー含有量12mol%を有するフェノキシホスファゼン
Figure 0006345687
成分C2
リン含有量が8.9%である、ビスフェノールAベースのオリゴホスフェート(BDP)
Figure 0006345687
成分D
塊状重合によって調製した、重量平均分子量Mwが130kg/モル(GPCにより測定)の77重量%のスチレンと23重量%のアクリロニトリルのコポリマー
成分E1
潤滑剤/離型剤としてのペンタエリトリトールテトラステアレート
成分E2
熱安定剤Irganox(登録商標)B900(80%Irgafos(登録商標)168及び20%Irganox(登録商標)1076の混合物、BASF AG、Ludwigshafen/Irgafos(登録商標)168(トリス(2,4−ジ−tert−ブチル−フェニル)ホスファイト)/Irganox(登録商標)1076(2,6−ジ−tert−ブチル−4−(オクタデカノキシカルボニルエチル)フェノール)
成分F1
ポリテトラフルオロエチレン粉体、CFP 6000 N、DuPont
成分F2
フッ素化ポリオレフィンのエマルションとスチレン/アクリロニトリル(それぞれ50重量%)ベースのコポリマーのエマルションとの凝固した混合物(SabicからのCycolac INP449)
成形組成物の製造及び試験
表1に挙げた物質を、速度225rpm及び処理量20kg/h、機械温度260℃、双軸スクリュー押出機(ZSK-25)(Werner und Pfleiderer)で配合し、造粒した。
完成した顆粒を、射出成形機械で、対応する試験試料(溶融温度240℃、工具温度80℃、流動フロント速度240mm/s)に加工した。
材料の特性を試験するために、下記の方法を使用した。
IZODノッチ付き衝撃強さは、ISO 180/1Aにより、寸法80mm×10mm×4mmの片側でオーバー成形した試験バーで測定した。
接合線強度anFは、ISO 179/1eUにより、寸法80mm×10mm×4mmの両側でオーバー成形した試験バーで測定した。
炎の中での挙動は、UL94Vにより、寸法127mm×12.7mm×1.5mmのバーで測定した。
熱変形耐性は、ISO 306(Vicat軟化温度、方法B、50N負荷、加熱速度120K/h)により、寸法80mm×10mm×4mmの片側でオーバー成形した試験バーで測定した。
応力亀裂耐性(ESC挙動)を、寸法80mm×10mm×4mmのバーに対して処理温度240℃で試験した。試験媒として菜種油を用いた。試験体には円弧状の型を用いて予応力をかけ(百分率で示される予応力)、試験媒中に室温で保管した。応力亀裂挙動を、亀裂の形成前または破壊が生じた後に試験媒中で経過した時間として評価した。
Figure 0006345687

Claims (13)

  1. 組成物であって、
    A)60〜95重量部の、芳香族ポリカーボネート及び/又は芳香族ポリエステルカーボネート、
    B)1.0〜15.0重量部のゴム変性したグラフト重合体と、シリコーンゴム、シリコーン−アクリレートゴムおよびアクリレートゴムからなる群から選択されるグラフトベース、
    C)1.0〜20.0重量部の、少なくとも一種の式(X)の環状ホスファゼン
    Figure 0006345687
    (式中、
    kが、1又は1〜10の整数、好ましくは1〜8、特に好ましくは1〜5の数を表し、
    三量体含有量(k=1)が、成分Cに対して、60〜98mol%であり、
    Rが、それぞれの場合に、同一であるか、又は異なるものであって、
    アミン基;
    所望によりハロゲン化されている、C 〜C アルキル;
    〜C アルコキシ;
    所望によりアルキル及び/又はハロゲンにより置換されている、C 〜C シクロアルキル;
    所望によりアルキル、ハロゲン及び/又はヒドロキシにより置換されている、C 〜C 20 アリールオキシ;
    所望によりアルキル及び/又はハロゲンにより置換されている、C 〜C 12 アラルキル;又は
    ハロゲン基又は
    OH基を表す。)、
    D)0〜15.0重量部の、ゴムを含まない、ビニル(共)重合体又はポリアルキレンテレフタレート、
    E)0〜15.0重量部の添加剤、
    F)0.05〜5.0重量部、好ましくは0.1〜2.0重量部、より好ましくは0.1〜1.0重量部の滴防止剤
    を含んでなり、
    成分Bが、
    B.1 9〜30重量%の1種以上のビニルモノマーと
    B.2 91〜70重量%の1種以上の、グラフトベースとしての、シリコーン−アクリレート複合ゴムと
    の1種以上のグラフトポリマーを含み、グラフトベースの前記2種類のゴム成分が、複合ゴムに浸透することで、これらは実質的に互いに分離不可能であり、
    全ての重量部が好ましくは、組成物中の全ての成分A+B+C+D+E+Fの重量部の合計が100になるように、正規化されている、組成物。
  2. 三量体(k=1)の含有量が、成分Cに対して、60〜98mol%、より好ましくは65〜95mol%、特に好ましくは65〜90mol%である、請求項1に記載の組成物。
  3. 成分Cの量が1.5〜10.0重量部である、請求項1又は2に記載の組成物。
  4. 成分Cが、プロポキシホスファゼン、フェノキシホスファゼン、メチルフェノキシホスファゼン、アミノホスファゼン及びフルオロアルキルホスファゼンを含んでなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. Rがフェノキシである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 前記三量体(k=1)の含有量が、成分Cに対して、65〜85mol%である、請求項1に記載の組成物。
  7. それぞれの場合に成分Cに対して、前記三量体含有量(k=1)が、65〜85mol%、前記四量体含有量(k=2)が10〜20mol%であり、より高級のオリゴマー状ホスファゼン(k=3、4、5、6及び7)の含有量が5〜15mol%であり、k>=8のホスファゼンオリゴマーの含有量が0〜1mol%である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 成分Dが、3.0〜6.0重量部の量で存在する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. 前記熱可塑性芳香族ポリカーボネートの平均分子量(重量平均)が、22,000〜30,000g/モルである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. 成分Bにおける前記グラフトベースが、9〜40重量%のシリコーンゴムと91〜60重量%のポリアルキル(メタ)アクリレートゴムから形成されるシリコーン−アクリレートゴムを含み、前記2種類のゴム成分が、複合ゴムに浸透することで、これらは実質的に互いに分離不可能である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
  11. 成分Eとして、難燃性相乗剤、潤滑剤及び離型剤、核形成剤、安定剤、帯電防止剤、着色剤、顔料及び充填剤並びに補強材料を含んでなる群から選択された少なくとも一種の添加剤を含んでなる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
  12. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物の、射出成形又は熱成形された成形製品の製造における使用。
  13. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物から得られる成形製品。
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