JPH0212980B2 - - Google Patents
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- JPH0212980B2 JPH0212980B2 JP56050534A JP5053481A JPH0212980B2 JP H0212980 B2 JPH0212980 B2 JP H0212980B2 JP 56050534 A JP56050534 A JP 56050534A JP 5053481 A JP5053481 A JP 5053481A JP H0212980 B2 JPH0212980 B2 JP H0212980B2
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- Japan
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- weight
- parts
- flame retardant
- acid
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Description
本発明は難燃性に優れ、難燃剤のブリードがな
く、機械的強度と耐熱性が高く、成形性の良いポ
リエステル樹脂組成物に関するものである。
ポリエステルの難燃化に当り難燃剤が成形品の
表面に高温雰囲気下に於いて移行しない、いわゆ
るブリードしない処方としては、ポリマー型の難
燃剤をポリエステルに混合したり、或いは例えば
ハロゲンを有するジカルボン酸又はグライコール
をポリエステルに共重合する方法等が知られてい
る。ポリエステルにハロゲンを含有するグライコ
ールの特に好ましいものとして2,2―ビス(2
―ヒドロキシエトキシ)―3,5―ジブロモフエ
ニル〕プロパン(以下、TBA・EOと略す)を共
重合する方法は、特開昭49−54494号で知られて
いる。しかし、かかる方法は、この共重合体を合
成する場合の反応温度が230〜300℃と非常に高い
ため、分解反応もかなり速く進行するため、高分
子量のものが得られ難い。又、たとえ高分子量の
共重合体が得られたとしても、その機械的強度は
該ハロゲン含有グライコールで変性しないポリエ
ステルに比べてかなり低い値を示し実用的に難点
がある。第二に、ハロゲン含有グライコール変性
ポリエステルは共重合体の常として未変性ポリエ
ステルに比べて融点が低く、熱変形温度が低いた
め、耐熱性の要求される用途への使用が困難であ
る。更に結晶化し難く、射出成形加工時の冷却時
間が多大に必要となり、生産性に劣ると同時に、
冷却時の収縮が小さいため金型からの離型が困難
である。
又、ポリマータイプの難燃剤の一つである臭素
化エポキシ樹脂は実用性の高いものとして特公昭
53−18068号に示されるようにPBTに添加されて
いる。しかし、かかる臭素化エポキシ樹脂と
PBTとからなる組成物はPBTの成形加工温度が
一般に230〜260℃のため併用されている臭素化エ
ポキシ樹脂が架橋三次元化し、成形機のシリンダ
ー中にかかるエポキシ樹脂を含むPBTを滞留さ
せると樹脂の溶融粘度が上昇し、成形が困難とな
る欠点がある。
本発明者らは上述の欠点を改善すべく鋭意研究
を重ねた結果、ポリアルキレンテレフタレートに
対し該ハロゲン含有グライコールの反応比率の高
い共重合ポリエステルをブレンドすると上記欠点
が改良されるのみならず、第三成分としてエポキ
シ化合物、或いは多官能性イソシアネート化合物
を併用すると機械的強度が更に向上することを見
い出し本発明に至つた。
即ち、本発明は、炭素数2乃至4よりなるグラ
イコールを用いて得られるポリアルキレンテレフ
タレート100重量部に対し、下記の(a)及び(b)を、
必要に応じて(c)又は/及び(d)を反応して得られる
ハロゲン含有率10重量%以上のハロゲン含有ポリ
エステル系難燃剤5〜6重量部、
(a)
R:アルキレン基
X:ハロゲン原子
l及びm:1〜4の数
p及びq:1〜10の数
Z:例えばメチレン、エチレン、プロピリデン
等のアルキレン基、カルボニル基、エーテル
基、―S―又は―SO2―基
(b) ジカルボン酸
(c) グライコール
(d)トリカルボン酸、テトラカルボン酸、トリオー
ル、テトラオールから選ばれる少なくとも1種
無機系の難燃助剤0.5〜30重量部及びエポキシ
化合物或いは多官能性イソシアネート化合物0.1
〜30重量部からなる強度の高い組成物に関するも
のである。
本発明を詳細に説明するに、本発明で使用する
ポリアルキレンテレフタレートはテレフタル酸又
はテレフタル酸アルキルエステルと炭素数2乃至
4のグライコールとからなるポリエステルであ
る。かかるグライコールとしてはエチレングライ
コール、1,3―プロピレングライコール、1,
4―ブタンジオール、1,2―プロピレングライ
コール、1,3―ブタンジオール、1,2―ブタ
ンジオール等の炭素数2乃至4のグライコールが
挙げられる。このポリエステルの一部を他のジカ
ルボン酸又は/及びジオールで共重合することも
可能で、夫々酸成分およびグライコール成分の40
モル%まで置換しても良い。他のジカルボン酸と
しては、例えばフタル酸、イソフタル酸、ナフタ
レンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸等で
あり、他のグライコールとしては、例えば前記の
グライコールのうち主として用いられる以外のグ
リコール或いは1,6―ヘキサンジオール、シク
ロヘキサン・ジメタノール等である。又テレフタ
ル酸又はそのアルキルエステルと例えばエチレン
グライコール或いは1,4―ブタンジオール等の
グライコールとから製造され、大半の末端基が水
酸基である、分子量3000〜20000、水酸基価40〜
5のポリエステルと多官能性イソシアネートとを
反応して得られたポリエステルウレタンをも用い
ることが出来る。
次に、本発明でのハロゲン含有ポリエステル系
難燃剤は次の(a)及び(b)成分を共重合して得られる
もの、或いは(a)、(b)、(c)又は/及び(d)を共重合体
して得られるものであり、ハロゲン含有率が10重
量%以上である。かかる(a)成分は一般式
(式中の記号は前述のものである。)
で示され、具体的にはTBA・BO、2,2―ビス
〔4―(2―ヒドロキシエトキシ)―3,5―ジ
クロルフエニル〕プロパン、2,2―ビス〔4―
(2―ヒドロキシプロポキシ)―3,5―ジブロ
モフエニル〕プロパン、2,2―ビス〔4―(3
―ヒドロキシプロポキシ)―3,5―ジブロモフ
エニル〕プロパン、2,2―ビス〔4―(2―ヒ
ドロキシプロポキシ)―3,5―ジクロルフエニ
ル〕プロパン、2,2―ビス〔4―3―ヒドロキ
シプロポキシ)―3,5―ジクロルフエニル〕プ
ロパン、2,2―ビス〔4―(2―ヒドロキシエ
トキシ)―3―ブロモフエニル〕プロパン、2,
2―ビス〔4―(2―ヒドロキシエトキシ)―
2,3,5,6―テトラブロモフエニル〕プロパ
ン、2,2―ビス〔4―(2―ヒドロキシエトキ
シ)―3,5―ジブロモフエニル〕サルホン、
2,2―ビス〔4―(2―ヒドロキシエトキシ)
―3,5―ジブロモフエニル〕エーテル等が挙げ
られる。特に好ましいものとしてはTBA・EO及
び2,2―ビス〔4―(2―ヒドロキシエトキ
シ)―3,5―ジブロモフエニル〕サルホンがあ
げられる。
(b)成分としては、テレフタル酸、イソフタル
酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セジ
シン酸等が挙げられる。
(c)成分としては、エチレングライコール、1,
3―プロピレングライコール、1,2―プロピレ
ングライコール、1,4―ブタンジオール、1,
3―ブタンジオール、1,2―ブタンジオール、
1,6―ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメ
タノール等が挙げられる。特に好ましくは、エチ
レングライコール、1,4―ブタンジオールであ
る。
(d)成分としては、トリメツト酸、無水トリメツ
ト酸、無水ピロメリツト酸、ベンゼンテトラカル
ボン酸、トリメチロールプロパン、グリセリン、
ペンタエリスリトール等が挙げられる。
又、(a)と(b)とのモル比は通常(a):(b)=1:0.5
〜2、好ましくは1:0.7〜1.4である。又(c)又
は/及び(d)を併用する場合には水酸基:カルボキ
シル基=1:0.5〜2、好ましくは1:0.6〜1.4
(当量比)となるように(a)、(b)、(c)、(d)が用いら
れるが、(a)成分は生成難燃剤のハロゲン含有率が
10重量%以上になるように用いられ、(d)成分は水
酸基或いはカルボキシル基含有成分の10重量%以
内で用いられる。かかる難燃剤は一般にハロゲン
化合物(a)の分解温度より低い温度、例えば150℃
〜300℃の温度でエステル交換触媒存在下、エス
テル交換後、重縮合する一般的な方法で合成でき
る。
尚、(b)および(c)成分のうちアルキルエステル或
いは無水物のもののカルボキシル基の算出はそれ
らを構成するカルボキシル基をもつて計算する。
本発明では上記難燃剤はポリアルキレンテレフ
タレート(ポリエステルと称す)100重量部に対
して5〜60重量部、好ましくは10〜50重量部添加
される。かかる難燃剤が5重量部より少ないと難
燃性が充分に付与されず、又、60重量部を越える
と組成物の強度の低下を招く。特に、難燃性に対
する効果は組成物中のハロゲンの割合に最も依存
している。組成物中のハロゲン量としては臭素の
場合で通常、2〜30重量%、特に好ましくは3〜
20重量%である。
本発明では難燃性の効果を上げるために無機系
の難燃助剤を併用する。かかる助剤としてはVb
族の無機化合物が適しており、例えばアンチモ
ン、砒素、リン、ビスマスの化合物が用いられ
る。使用に当り好ましいものは三酸化アンチモ
ン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、ピロ
アンチモン酸ソーダ、酸化砒素、酸化ビスマス、
リン化合物が用いられる。更にまた、酸化ジルコ
ニウム、酸化錫等の錫化合物、ホウ酸化合物、モ
リブデン化合物も用いられる。特に三酸化アンチ
モンをはじめとするアンチモン化合物は助剤とし
ての効果が大きいので好ましい。無機系の難燃助
剤の使用量はポリエステル100重量部に対して0.5
〜30重量部、特に2〜20重量部が好ましい。
本発明で使用し得るエポキシ化合物としてはエ
ポキシ基を1個以上有する化合物が使用される。
エポキシ化合物を併用すると本組成物の機械的強
度が向上するため、難燃剤を添加することによる
組成物の強度の低下を改善するのに効果が大き
い。かかるエポキシ化合物のうちエポキシ基を1
個有する化合物としては、例えばγ―グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、γ―グリシドキ
シプロピル―トリエトキシシラン、β―(3,4
―エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシ
シラン、グリシジルフエノール等があげられる。
特に好ましくは、γ―グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン又はγ―グリシドキシプロピルト
リエトエキシランである。エポキシ基を2個以上
有する化合物としては、例えばビスフエノールA
型エポキシ樹脂、ビスフエノールF型エポキシ樹
脂、レゾルシン型エポキシ樹脂、ノボラツク型エ
ポキシ樹脂、ビニルシクロヘキセンジオキシド、
ジシクロペンタジエンジオキシド、臭素又は塩素
で置換されたハロゲン化エポキシ樹脂(ハロゲン
化ビスフエノールA型エポキシ樹脂、ハロゲン化
ビスフエノールF型エポキシ樹脂、ハロゲン化レ
ゾルシン型エポキシ樹脂、ハロゲン化ノボラツク
型エポキシ樹脂等があげられる。特に好ましく
は、ビスフエノールA型エポキシ樹脂、ハロゲン
化ビスフエノールA型エポキシ樹脂である。又、
多官能性イソシアネート化合物を本組成物に添加
するとエポキシ化合物と同様の効果が発揮され
る。具体的には多官能性イソシアネートとしては
例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキ
サメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシ
アネート;トリレン―2,4―ジイソシアネー
ト、トリレン―2,6―ジイソシアネート、ジフ
エニルメタン―4,4′―ジイソシアネート、m―
およびp―フエニレンジイソシアネート、ナフタ
レン―1,5―ジイソシアネート等の芳香族ジイ
ソシアネート;ジシクロヘキシルメタンジイソシ
アネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられ
る。更に、粗製ジフエニルメタンジイソシアネー
トの如き一分子中にイソシアネート基が2以上の
化合物、トリレンジイソシアネートの二量体、ジ
フエニルメタン―4,4′―ジイソシアネートの二
量体、イソシアヌレート化合物等も使用できる。
エポキシ化合物或いは多官能性イソシアネート化
合物の添加量は、ポリエステル100重量部に対し
て0.1〜30重量部が適当である。好ましくは1〜
20重量部が良い。
かかるエポキシ化合物或いは多官能性イソシア
ネートの添加による組成物の強度の向上の原因
は、一つには成形加工時に於けるポリエステルの
熱劣化による発生する低分子量化したポリエステ
ルの鎖伸長をうながすことによる。特に、難燃助
剤として三酸化アンチモンを用いる場合、三酸化
アンチモンがポリエステルのエステル交換触媒で
あることによるポリエステルの低分子量化に対し
てその効果が大きい。二つには、ガラス繊維、ガ
ラスビーズ、無機充てん剤等の補強材を併用する
場合は、ポリエステルとこれらの補強材との接着
を向上する効果があるため、補強材としての性能
が充分に発揮されるためと考えられる。
又、本発明でのポリエステルはその50重量%未
満の量を他のポリマーで置換することもできる。
かかる他のポリマーとしては例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン―酢酸ビニル共重
合体、エチレン―アクリル酸エステル共重合体、
エチレン―プロピレン共重合体、ポリスチレン、
AS樹脂、ABS樹脂、ナイロン、ポリアセター
ル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレ
ート等の熱可塑性ポリエステル、ポリサルホン、
ポリフエニレンサルフアイド、熱可塑性ポリエス
テルが挙げられる。
本発明に於いてはガラス繊維、カーボン繊維、
ガラスパウダー、ガラスビーズ、タルク、マイ
カ、炭酸カルシウム、珪酸カルシウムの如き補強
材、充てん剤、結晶核剤、願料、可塑剤、離型
剤、滑剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、発泡剤、他の難燃剤等を添加することができ
る。
本発明でのガラス繊維は例えばビニルシラン、
アミノシラン、エポキシシラン系のカツプリング
剤で処理されたものが使用され、ロービングガラ
ス、チヨツプドストランドが用いられ、ガラスパ
ウダー、ガラスビーズも同様のカツプリング剤で
処理したものが望ましい。尚、上記の補強材及び
充てん剤の添加量は本組成物中の2〜60重量%が
適当であり、好ましくは5〜50重量%である。か
かる量が60重量%以上では成形加工性に劣り、2
重量%未満では補強材、充てん剤としての効果が
発揮されない。
本組成物は公知の製造方法で調製される。例え
ば、全ての原料を予め均一に混合後、一軸又は二
軸の押出機に供給し、200〜300℃で溶融、混練後
冷却し、ペレツトとして調製される。
以下に、本発明を更に詳細に説明するために実
施例を挙げる。
例中のフローレイトはASTMD―1238に従い、
溶融した樹脂の量の粘度を測定する目安として一
定のオリフイス、一定温度(265℃)、一定荷重
(2160g)下で通過した樹脂の量(10分間当りの
g数)をもつて表わした。この値が大きい程溶融
粘度は小さいことになる。又、滞留時間が長いこ
とによりフローレイトの値が大となれば溶融粘度
が下つたことを意味する。
尚、例中に%、部と明示してあるものは重量
%、重量部を意味する。
参考例 1
TBA・EO1.1モル、1,4―ブタンジオール
0.2モル、ジメチルテレフタレート1モルを撹拌
機付フラスコに投入し、150℃に加熱均一溶解後、
テトライソプロピルチタネート触媒を総原料に対
して200ppm加えた。副生メタノールの留出と共
に系の温度を徐々に昇温し、最終的に180℃とし
た。触媒投入後約6時間でメタノールの留出が停
止した時点で、系内を約100mmHgの真空に保ち、
メタノールの留出を促進させ、2時間後に常圧に
戻し、冷却用バツトに生成樹脂を投入、冷却した
後、粉粒状に粉砕した。生成樹脂は臭素含有率
40.7%、酸価0.6、軟化点102〜115℃を示し、樹
脂2部をトルエン1部で希釈したものの溶液希釈
粘度は25℃のガードナー粘度でJを示した。尚、
この樹脂を難燃剤FR―Aとする。
参考例 2
TBA・EO1.5モル、1,4―ブタンジオール
0.4モル、ジメチルテレフタレート1モルを撹拌
機付フラスコに投入し、150℃に加熱均一溶解後、
テトライソプロピルチタネート触媒を総原料に対
し200ppm加えた。副生メタノールの留出と共に
系の温度を徐々に上げ3時間後に180℃とし、更
に、その温度で2時間進めた。その後トリメリツ
ト酸を0.1モル加え、2時間反応を持続した。得
られた樹脂は臭素含有率39.4%、酸価3.0、軟化
点105〜110℃、溶液希釈粘度U―Vを示した。
尚、この樹脂を難燃剤FR―Bとする。
参考例 3
参考例2と同様に、TBA・EO1モル、1,4
―ブタンジオール0.4モル、ジメチルテレフタレ
ート1モル、トリメリツト酸0.15モルを反応させ
た。生成樹脂は臭素含有率37.6%、軟化点121〜
126℃、酸価5、溶液希釈粘度Z2を示した。尚、
この樹脂を難燃剤FR―Cとする。
比較例 1
固有粘度〔η〕0.8のPBT100部、難燃剤FR―
A23部、三酸化アンチモン11部、グラスロン
MA―03―419(旭ガラスフアイバー製チヨツプド
ストランド・ガラス繊維)58部を予め均一に混合
の後、240℃にシリンダーが加熱された50mmの単
軸ベント付押出機に投入し、80rpmで混練、冷却
し、ペレツトを得た。このペレツトから3オンス
射出成形機を用い、シリンダー温度250℃、金型
温度80℃の条件で、引張試験用のASTM D―
638のタイプIダンベル試片、ノツチアイゾツト
衝撃試験用のASTM D―256の試片、熱変形温
度測定用のASTM D―648の試片、及び米国ア
ンダンライターズ・ラボラトリーズ(UL)規格
のサブジエクト94にもとずく燃焼試験用の1/16イ
ンチ厚さの試片を夫々作成した。これらの試片を
夫々の規格に従い、物性試験を行つたところ引張
強度(以後、TSと略す)1000Kg/cm2、ノツチ付
アイゾツト衝撃強度(以後、IIと略す)5Kg・
cm/cm、熱変形温度(以後、HDTと略す)210
℃、燃焼性V―Oの性能を示した。
比較例 2
比較例1に於いて、難燃剤FR―AをFR―Bに
変更したところ、TS;1100Kg/cm2、HDT;210
℃、燃焼性V―Oの性質を示した。又、ASTM
D―1238に従い、樹脂を265℃/5分及び265℃で
15分加熱滞留後フローレイトを測定した。265℃
で5分の滞留後のフローレイト(以後、FR5と略
す)は80g/10分、265℃で15分の滞留後のフロ
ーレイト(以後、FR15と略す)は150g/10分を
示した。
比較例 3
TBA・EO、1,4―ブタンジオール及びジメ
チルテレフタレートをエステル交換により重縮合
して得られたポリマー中に臭素を7.4%含有し、
〔η〕;0.8の共重合ポリエステル123部、三酸化ア
ンチモン11部、ガラス繊維(グラスロンMA―03
―419)58部を比較例1と同様に混練しペレツト
化した。生成樹脂組成物はTS;900Kg/cm2、II;
6Kg・cm/cm、HDT;180℃及び燃焼性V―Oを
示した。
比較例 4
比較例1に於いて難燃剤をFR―Cに変更した
ところTS;1200Kg/cm2、II;7Kg・cm/cm、燃
焼性V―Oを示した。
実施例 1
比較例2に於いて、難燃剤FR―Bの一部をテ
トラブロモビスフエノールAジグリシジルエーテ
ルとテトラブロモビスフエノールAの反応により
得られるエポキシ当量1654、臭素含有率51%の臭
素化エポキシ樹脂(以後Xとする)に置き換えて
実施した。即ち、FR―B16部、X;7部とした。
生成樹脂組成物はTS;1350Kg/cm2、II;9Kg・
cm/cm、HDT;210℃、燃焼性V―Oを示した。
又、FR5;60g/10分、FR15;75g/10分と滞
留による溶融粘度の低下が小さかつた(FRの数
字が大きい程、樹脂の溶融粘度が低いことを示
す)。
比較例 5
実施例4に於いて、全ての難燃剤をXに切り替
えたところTS;1200Kg/cm2、II;7Kg・cm/cm、
HDT;208℃、燃焼性V―Oを示した。又、
FR5;14g/10分と初期の溶融粘度が非常に高
く、滞留後のFR15;1g/10分となり臭素化エ
ポキシ樹脂の架橋三次元反応が起つているものと
推定され、射出成形が非常に困難となつた。
実施例 2
比較例2に於いて、日本ユニカー(株)のシランカ
ツプリング剤A―187(γ―グリシドキシ・プロピ
ルトリメトキシシラン)を0.3部併用したところ
TS;1300Kg/cm2、II;8Kg・cm/cm、燃焼性V
―Oを示した。
実施例 3
比較例2に於いて、フレーク状のジフエニルメ
タン―4,4′―ジイソシアネートを4部併用した
ところTS;1340Kg/cm2、II;8Kg・cm/cm、燃
焼性V―Oを示した。
比較例 6
実施例3に於いて、難燃剤FR―Bを添加せず
に実施したところTS;1450Kg/cm、II;9Kg・
cm/cm、燃焼性HBを示した。
The present invention relates to a polyester resin composition that has excellent flame retardancy, no bleeding of flame retardant, high mechanical strength and heat resistance, and good moldability. To make polyester flame retardant, the flame retardant does not transfer to the surface of the molded product in a high-temperature atmosphere, so-called non-bleed formulation. Alternatively, a method of copolymerizing glycol with polyester is known. A particularly preferred glycol containing halogen in polyester is 2,2-bis(2
A method for copolymerizing -hydroxyethoxy)-3,5-dibromophenyl]propane (hereinafter abbreviated as TBA·EO) is known from JP-A-49-54494. However, in this method, since the reaction temperature when synthesizing this copolymer is very high at 230 to 300°C, the decomposition reaction also proceeds fairly quickly, making it difficult to obtain a product with a high molecular weight. Further, even if a high molecular weight copolymer is obtained, its mechanical strength is considerably lower than that of polyester not modified with the halogen-containing glycol, which is a practical drawback. Second, halogen-containing glycol-modified polyester has a lower melting point and lower heat distortion temperature than unmodified polyester as usual for copolymers, so it is difficult to use it in applications that require heat resistance. Furthermore, it is difficult to crystallize and requires a large amount of cooling time during injection molding, resulting in poor productivity.
It is difficult to release from the mold because the shrinkage during cooling is small. In addition, brominated epoxy resin, which is one of the polymer type flame retardants, has been designated as a highly practical
It is added to PBT as shown in No. 53-18068. However, such brominated epoxy resins
Since the molding temperature of PBT is generally 230 to 260°C, the brominated epoxy resin used in combination with PBT becomes crosslinked three-dimensionally, and when the PBT containing the epoxy resin is retained in the cylinder of the molding machine. The disadvantage is that the melt viscosity of the resin increases, making molding difficult. As a result of extensive research by the present inventors in order to improve the above-mentioned drawbacks, blending a copolymerized polyester with a high reaction ratio of the halogen-containing glycol to polyalkylene terephthalate not only improves the above-mentioned drawbacks, but also The present inventors have discovered that mechanical strength can be further improved when an epoxy compound or a polyfunctional isocyanate compound is used as a third component. That is, in the present invention, the following (a) and (b) are added to 100 parts by weight of polyalkylene terephthalate obtained using glycol having 2 to 4 carbon atoms.
5 to 6 parts by weight of a halogen-containing polyester flame retardant with a halogen content of 10% by weight or more obtained by reacting (c) or/and (d) as necessary; (a) R: Alkylene group SO 2 - group (b) dicarboxylic acid (c) glycol (d) at least one selected from tricarboxylic acid, tetracarboxylic acid, triol, and tetraol 0.5 to 30 parts by weight of an inorganic flame retardant aid and an epoxy compound or Polyfunctional isocyanate compound 0.1
~30 parts by weight of a high strength composition. To explain the present invention in detail, the polyalkylene terephthalate used in the present invention is a polyester consisting of terephthalic acid or a terephthalic acid alkyl ester and a glycol having 2 to 4 carbon atoms. Such glycols include ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,
Examples include glycols having 2 to 4 carbon atoms such as 4-butanediol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butanediol, and 1,2-butanediol. It is also possible to copolymerize a part of this polyester with other dicarboxylic acids or/and diols, each containing 40% of the acid component and the glycol component.
Substitution may be made up to mol%. Examples of other dicarboxylic acids include phthalic acid, isophthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, adipic acid, and sebacic acid. Examples of other glycols include glycols other than those mainly used among the above-mentioned glycols, or 1, These include 6-hexanediol, cyclohexane dimethanol, etc. Also, it is manufactured from terephthalic acid or its alkyl ester and glycol such as ethylene glycol or 1,4-butanediol, and most of the terminal groups are hydroxyl groups, molecular weight 3000-20000, hydroxyl value 40-40.
A polyester urethane obtained by reacting the polyester of No. 5 with a polyfunctional isocyanate can also be used. Next, the halogen-containing polyester flame retardant in the present invention is obtained by copolymerizing the following components (a) and (b), or (a), (b), (c), or/and (d). ) and has a halogen content of 10% by weight or more. This component (a) has the general formula (The symbols in the formula are as described above.) Specifically, TBA・BO, 2,2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)-3,5-dichlorophenyl]propane, 2, 2-bis [4-
(2-hydroxypropoxy)-3,5-dibromophenyl]propane, 2,2-bis[4-(3
-hydroxypropoxy)-3,5-dibromophenyl]propane, 2,2-bis[4-(2-hydroxypropoxy)-3,5-dichlorophenyl]propane, 2,2-bis[4-3-hydroxypropoxy )-3,5-dichlorophenyl]propane, 2,2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)-3-bromophenyl]propane, 2,
2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)-
2,3,5,6-tetrabromophenyl]propane, 2,2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)-3,5-dibromophenyl]sulfone,
2,2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)
-3,5-dibromophenyl]ether and the like. Particularly preferred are TBA·EO and 2,2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)-3,5-dibromophenyl]sulfone. Component (b) includes terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, adipic acid, sedicic acid, and the like. (c) Ingredients include ethylene glycol, 1,
3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,
3-butanediol, 1,2-butanediol,
Examples include 1,6-hexanediol and cyclohexanedimethanol. Particularly preferred are ethylene glycol and 1,4-butanediol. Ingredients (d) include trimethic acid, trimethic anhydride, pyromellitic anhydride, benzenetetracarboxylic acid, trimethylolpropane, glycerin,
Examples include pentaerythritol. Also, the molar ratio of (a) and (b) is usually (a):(b)=1:0.5
-2, preferably 1:0.7-1.4. When (c) or/and (d) are used together, hydroxyl group: carboxyl group = 1:0.5-2, preferably 1:0.6-1.4
(a), (b), (c), and (d) are used so that the halogen content of the flame retardant produced is
Component (d) is used in an amount of 10% by weight or more of the hydroxyl group- or carboxyl group-containing component. Such flame retardants are generally used at temperatures below the decomposition temperature of the halogen compound (a), e.g. 150°C.
It can be synthesized by a general method of polycondensation after transesterification in the presence of a transesterification catalyst at a temperature of ~300°C. Incidentally, the carboxyl groups of the alkyl esters or anhydrides of components (b) and (c) are calculated using the carboxyl groups constituting them. In the present invention, the flame retardant is added in an amount of 5 to 60 parts by weight, preferably 10 to 50 parts by weight, per 100 parts by weight of polyalkylene terephthalate (referred to as polyester). If the amount of such flame retardant is less than 5 parts by weight, sufficient flame retardancy will not be imparted, and if it exceeds 60 parts by weight, the strength of the composition will decrease. In particular, the effect on flame retardancy is most dependent on the proportion of halogen in the composition. In the case of bromine, the amount of halogen in the composition is usually 2 to 30% by weight, particularly preferably 3 to 30% by weight.
It is 20% by weight. In the present invention, an inorganic flame retardant aid is used in combination to increase the flame retardant effect. Such an auxiliary agent is Vb
Inorganic compounds of the group are suitable, for example compounds of antimony, arsenic, phosphorus, bismuth. Preferred for use are antimony trioxide, antimony tetroxide, antimony pentoxide, sodium pyroantimonate, arsenic oxide, bismuth oxide,
Phosphorus compounds are used. Furthermore, tin compounds such as zirconium oxide and tin oxide, boric acid compounds, and molybdenum compounds are also used. In particular, antimony compounds such as antimony trioxide are preferable because they have a large effect as an auxiliary agent. The amount of inorganic flame retardant aid used is 0.5 per 100 parts by weight of polyester.
~30 parts by weight, especially 2 to 20 parts by weight are preferred. As the epoxy compound that can be used in the present invention, a compound having one or more epoxy groups is used.
Since the mechanical strength of the present composition is improved when an epoxy compound is used in combination, it is highly effective in improving the decrease in strength of the composition caused by the addition of a flame retardant. Of these epoxy compounds, 1 epoxy group
Examples of the compounds that have these properties include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyl-triethoxysilane, β-(3,4
-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, glycidylphenol, etc.
Particularly preferred are γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane or γ-glycidoxypropyltriethexilane. Examples of compounds having two or more epoxy groups include bisphenol A
type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, resorcin type epoxy resin, novolak type epoxy resin, vinyl cyclohexene dioxide,
Halogenated epoxy resins substituted with dicyclopentadiene dioxide, bromine or chlorine (halogenated bisphenol A type epoxy resin, halogenated bisphenol F type epoxy resin, halogenated resorcinol type epoxy resin, halogenated novolac type epoxy resin, etc.) Particularly preferred are bisphenol A type epoxy resins and halogenated bisphenol A type epoxy resins.
When a polyfunctional isocyanate compound is added to the present composition, effects similar to those of an epoxy compound are exhibited. Specifically, polyfunctional isocyanates include, for example, aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate; tolylene-2,4-diisocyanate, tolylene-2,6-diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, m-
and aromatic diisocyanates such as p-phenylene diisocyanate and naphthalene-1,5-diisocyanate; and alicyclic diisocyanates such as dicyclohexylmethane diisocyanate. Furthermore, compounds having two or more isocyanate groups in one molecule such as crude diphenylmethane diisocyanate, dimers of tolylene diisocyanate, dimers of diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, isocyanurate compounds, etc. can also be used.
The appropriate amount of the epoxy compound or polyfunctional isocyanate compound to be added is 0.1 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the polyester. Preferably 1~
20 parts by weight is good. One reason why the strength of the composition is improved by adding such an epoxy compound or polyfunctional isocyanate is that it promotes chain elongation of the polyester whose molecular weight has been reduced due to thermal deterioration of the polyester during molding. In particular, when antimony trioxide is used as a flame retardant aid, it has a great effect on lowering the molecular weight of polyester because antimony trioxide is a transesterification catalyst for polyester. Second, when reinforcing materials such as glass fibers, glass beads, and inorganic fillers are used together, they have the effect of improving the adhesion between polyester and these reinforcing materials, so the performance as a reinforcing material is fully demonstrated. It is thought that this is because the It is also possible to substitute less than 50% by weight of the polyester of the present invention with other polymers.
Examples of such other polymers include polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer,
Ethylene-propylene copolymer, polystyrene,
AS resin, ABS resin, nylon, polyacetal, polycarbonate, thermoplastic polyester such as polyethylene terephthalate, polysulfone,
Examples include polyphenylene sulfide and thermoplastic polyester. In the present invention, glass fiber, carbon fiber,
Reinforcing materials such as glass powder, glass beads, talc, mica, calcium carbonate, calcium silicate, fillers, crystal nucleating agents, application materials, plasticizers, mold release agents, lubricants, heat stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers , blowing agents, other flame retardants, etc. can be added. The glass fiber in the present invention is, for example, vinyl silane,
Those treated with an aminosilane or epoxysilane type coupling agent are used, and roving glass and chopped strands are used, and it is preferable that glass powder and glass beads are also treated with the same coupling agent. The amount of the above-mentioned reinforcing material and filler added is suitably 2 to 60% by weight, preferably 5 to 50% by weight. If this amount exceeds 60% by weight, molding processability will be poor;
If it is less than % by weight, it will not be effective as a reinforcing material or filler. This composition is prepared by a known manufacturing method. For example, all the raw materials are uniformly mixed in advance, then fed into a single-screw or twin-screw extruder, melted at 200 to 300°C, kneaded, and then cooled to prepare pellets. Examples are given below to explain the present invention in more detail. The flow rate in the example is according to ASTMD-1238,
As a guideline for measuring the viscosity of the amount of molten resin, it was expressed as the amount of resin (g per 10 minutes) that passed through a constant orifice, at a constant temperature (265°C), and under a constant load (2160 g). The larger this value is, the smaller the melt viscosity is. Furthermore, if the flow rate increases due to a long residence time, it means that the melt viscosity decreases. In the examples, % and parts clearly indicate weight % and parts by weight. Reference example 1 TBA/EO 1.1 mol, 1,4-butanediol
Pour 0.2 mol and 1 mol of dimethyl terephthalate into a flask with a stirrer and heat to 150℃ to uniformly dissolve.
Tetraisopropyl titanate catalyst was added at 200 ppm based on the total feedstock. As the by-product methanol was distilled off, the temperature of the system was gradually raised to 180°C. When the distillation of methanol has stopped approximately 6 hours after the introduction of the catalyst, the inside of the system is maintained at a vacuum of approximately 100 mmHg.
Distillation of methanol was promoted, and the pressure was returned to normal after 2 hours. The produced resin was put into a cooling vat, cooled, and then ground into powder. The resulting resin has a bromine content
40.7%, an acid value of 0.6, and a softening point of 102 to 115°C, and the diluted solution viscosity of 2 parts of resin diluted with 1 part of toluene showed J in terms of Gardner viscosity at 25°C. still,
This resin is called flame retardant FR-A. Reference example 2 TBA・EO 1.5 mol, 1,4-butanediol
Pour 0.4 mol and 1 mol of dimethyl terephthalate into a flask with a stirrer and heat to 150℃ to uniformly dissolve.
Tetraisopropyl titanate catalyst was added at 200 ppm based on the total feedstock. As the by-product methanol was distilled off, the temperature of the system was gradually increased to 180°C after 3 hours, and the process was continued at that temperature for an additional 2 hours. Thereafter, 0.1 mol of trimellitic acid was added and the reaction was continued for 2 hours. The resulting resin had a bromine content of 39.4%, an acid value of 3.0, a softening point of 105 to 110°C, and a solution dilution viscosity of UV.
This resin is referred to as flame retardant FR-B. Reference example 3 Same as reference example 2, TBA・EO 1 mol, 1,4
-0.4 mol of butanediol, 1 mol of dimethyl terephthalate, and 0.15 mol of trimellitic acid were reacted. The resulting resin has a bromine content of 37.6% and a softening point of 121~
It exhibited a temperature of 126°C, an acid value of 5, and a solution dilution viscosity of Z2 . still,
This resin is called flame retardant FR-C. Comparative example 1 100 parts of PBT with intrinsic viscosity [η] 0.8, flame retardant FR―
A23 parts, antimony trioxide 11 parts, Glassron
After uniformly mixing 58 parts of MA-03-419 (chopped strand glass fiber manufactured by Asahi Glass Fiber), it was put into a 50 mm single-screw vented extruder with a cylinder heated to 240°C, and the temperature was increased to 80 rpm. The mixture was kneaded and cooled to obtain pellets. Using a 3-ounce injection molding machine, this pellet was subjected to tensile testing using a cylinder temperature of 250°C and a mold temperature of 80°C.
638 Type I dumbbell specimens, ASTM D-256 specimens for Nottsu Izotsu impact testing, ASTM D-648 specimens for heat distortion temperature measurement, and Subject 94 of the U.S. Undan Lighters Laboratories (UL) standard. Samples with a thickness of 1/16 inch were prepared for each combustion test. When these specimens were subjected to physical property tests according to their respective standards, the tensile strength (hereinafter abbreviated as TS) was 1000Kg/cm 2 and the notched isot impact strength (hereinafter abbreviated as II) was 5Kg/cm 2 .
cm/cm, heat distortion temperature (hereinafter abbreviated as HDT) 210
℃, flammability V-O performance. Comparative Example 2 In Comparative Example 1, when the flame retardant FR-A was changed to FR-B, TS: 1100Kg/cm 2 , HDT: 210
℃, showed the properties of combustible V-O. Also, ASTM
D-1238, the resin at 265°C/5 minutes and at 265°C.
After heating and residence for 15 minutes, the flow rate was measured. 265℃
The flow rate after 5 minutes of residence at 265°C (hereinafter referred to as FR 5 ) was 80 g/10 minutes, and the flow rate after 15 minutes of residence at 265°C (hereinafter referred to as FR 15 ) was 150 g/10 minutes. . Comparative Example 3 A polymer obtained by polycondensing TBA/EO, 1,4-butanediol and dimethyl terephthalate by transesterification contained 7.4% bromine,
[η]; 123 parts of copolyester of 0.8, 11 parts of antimony trioxide, glass fiber (Glasron MA-03
-419) 58 parts were kneaded and pelletized in the same manner as in Comparative Example 1. The resulting resin composition is TS; 900Kg/cm 2 , II;
It showed 6Kg·cm/cm, HDT: 180°C, and flammability V-O. Comparative Example 4 In Comparative Example 1, when the flame retardant was changed to FR-C, TS: 1200 Kg/cm 2 , II: 7 Kg·cm/cm, and combustibility VO was shown. Example 1 In Comparative Example 2, a part of the flame retardant FR-B was brominated with an epoxy equivalent of 1654 and a bromine content of 51% obtained by the reaction of tetrabromobisphenol A diglycidyl ether and tetrabromobisphenol A. It was carried out by replacing it with an epoxy resin (hereinafter referred to as X). That is, FR-B was 16 parts and X was 7 parts.
The resulting resin composition is TS: 1350Kg/cm 2 , II: 9Kg・
cm/cm, HDT: 210°C, showed flammability V-O.
Further, the decrease in melt viscosity due to retention was small, with FR 5 : 60 g/10 minutes and FR 15 : 75 g/10 minutes (the larger the FR number, the lower the melt viscosity of the resin). Comparative Example 5 In Example 4, when all flame retardants were changed to X, TS: 1200Kg/cm 2 , II: 7Kg・cm/cm,
HDT: 208°C, showed flammability V-O. or,
The initial melt viscosity was very high at FR 5 ; 14 g/10 min, and the FR 15 after residence was 1 g/10 min, which is presumed to be due to a three-dimensional crosslinking reaction of the brominated epoxy resin, making injection molding very difficult. It became difficult. Example 2 In Comparative Example 2, 0.3 part of silane coupling agent A-187 (γ-glycidoxy propyltrimethoxysilane) from Nippon Unicar Co., Ltd. was used.
TS: 1300Kg/cm 2 , II: 8Kg・cm/cm, Flammability V
- Showed O. Example 3 In Comparative Example 2, when 4 parts of flaky diphenylmethane-4,4'-diisocyanate was used in combination, TS: 1340 Kg/cm 2 , II: 8 Kg cm/cm, and flammability V-O was shown. . Comparative Example 6 In Example 3, when carried out without adding the flame retardant FR-B, TS: 1450Kg/cm, II: 9Kg・
cm/cm, showed flammability HB.
【表】【table】
Claims (1)
て得られるポリアルキレンテレフタレート100重
量部に対し、下記の(a)及び(b)を、必要に応じて(e)
又は/及び(d)を併用して反応して得られるハロゲ
ン含有率10重量%以上のハロゲン含有ポリエステ
ル系難燃剤5〜60重量部、無機系の難燃助剤0.5
〜30重量部及び、エポキシ化合物或いは多官能性
イソシアネート化合物0.1〜30重量部を配合して
なる強度、耐熱性が高く、成形性の良い難燃性ポ
リエステル樹脂組成物。 記 〔R:アルキレン基 X:ハロゲン原子 l及びm:1〜4の数 p及びq:1〜10の数 Z:アルキレン基、カルボニル基、エーテル
基、―S―又は―SO2― (b) ジカルボン酸 (c) グライコール (d)トリカルボン酸、テトラカルボン酸、トリオー
ル、テトラオール、から選ばれる少なくとも1
種[Scope of Claims] 1. The following (a) and (b) are added to 100 parts by weight of polyalkylene terephthalate obtained using a glycol having 2 to 4 carbon atoms, and (e) as necessary.
5 to 60 parts by weight of a halogen-containing polyester flame retardant with a halogen content of 10% by weight or more obtained by reacting with or/and (d) in combination, and 0.5 parts by weight of an inorganic flame retardant aid.
30 parts by weight and 0.1 to 30 parts by weight of an epoxy compound or a polyfunctional isocyanate compound. A flame-retardant polyester resin composition having high strength, heat resistance, and good moldability. Record [R: Alkylene group Acid (c) Glycol (d) At least one selected from tricarboxylic acid, tetracarboxylic acid, triol, and tetraol.
seed
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