JPH06172641A - 難燃性ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

難燃性ポリアミド樹脂組成物

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JPH06172641A
JPH06172641A JP33058092A JP33058092A JPH06172641A JP H06172641 A JPH06172641 A JP H06172641A JP 33058092 A JP33058092 A JP 33058092A JP 33058092 A JP33058092 A JP 33058092A JP H06172641 A JPH06172641 A JP H06172641A
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structural unit
formula
polyamide resin
flame
unit
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Application number
JP33058092A
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English (en)
Inventor
Yoshio Miyajima
芳生 宮島
Kunio Matsuki
邦夫 松木
Tadashi Takeda
正 武田
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 優れた耐熱性,難燃性,成形性,機械的強
度,靱性,低吸水性を有する、特に湿潤時の機械的特性
が優れた難燃性ポリアミド樹脂組成物。 【構成】 (A)ポリアミド樹脂α(p−キシリレンジ
アミン単位とヘキサメチレンジアミン単位のモル比が5
0:50ないし90:10)または、ポリアミド樹脂β
(p−キシリレンジアミン単位と1,4−ビス(アミノ
メチル)シクロヘキサン単位のモル比が20:80ない
し90:10)30〜90重量%,(B)ハロゲン含有
率50〜70重量%のハロゲン化ポリスチレンまたはハ
ロゲン化ポリフェニレンエーテルを含む難燃剤、5〜3
0重量%,(C)三酸化アンチモン, アンチモン酸ナト
リウム, 酸化鉄, 酸化亜鉛の中から選ばれた少なくとも
一種の難燃助剤、1〜8重量%,(D)酸化マグネシウ
ムまたはハイドロタルサイト類、0〜10重量%およ
び、(E)無機質補強材、0〜50重量%。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子・電気分野のコネ
クター等の部品、自動車分野の電装部品、その他に用い
られる難燃性ポリアミド樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリアミドは、1930年代にDu P
ont社のW.H.Carothersが発見して以
来、繊維を中心に発展してきた。一方、繊維以外のポリ
アミド樹脂用途としては、工業部品分野などがあった
が、その発展は繊維分野に較べると比較的遅かった。し
かし、近年の電子・電気産業、自動車産業、航空・宇宙
産業等の成長に支えられ、工業部品としての需要を急速
に拡大しつつある。特に、ポリアミド樹脂の優れた耐熱
性・機械的特性・成形加工性等が、エンジニアリングプ
ラスチックスへの用途展開を可能にしている。ポリアミ
ド樹脂として現在までに工業化されたきたものとして
は、例えば、Nylon6、Nylon6. 6、Nyl
on11、Nylon12、Nylon6. 10、Ny
lonMXD−6等が挙げられる。
【0003】一方、各種製品の高機能化・高集積化に伴
い、より高耐熱性、高強度、低吸水性、易成形加工性の
特性を持ち、かつ湿潤時の機械的特性が優れたポリアミ
ド樹脂が望まれている。特に、ポリアミド樹脂は優れた
耐熱性、機械的特性、成形加工性を有する反面、吸水性
が高く、乾燥時と吸水時の成形品の寸法変化が大きい、
吸水時の機械的強度低下が著しいという成形材料上重大
な問題点を有する。また、最近では地球環境問題が大き
な問題として取り上げられ熱可塑性樹脂のリサイクル性
が重要視されてきている。
【0004】高耐熱性を目指したポリアミド樹脂として
最近、Nylon46が工業化されたが、高吸水性で寸
法変化が大きい上、吸水時の強度低下が著しいという欠
点がある。また、低吸水性、高強度ポリアミド樹脂とし
てNylonMXD−6が知られているが、耐熱性が不
十分であるという欠点がある。高耐熱性、低吸水性樹脂
として開発が進められているアーレン(商品名)は結晶
融点が320℃と高いため成形温度と分解温度が近く着
色・成形性に難点があり、リサイクル性にも問題がある
という欠点を有する。このように、高耐熱性、高強度、
低吸水性、易成形加工性の特性を持ち、かつ湿潤時の機
械的特性が優れリサイクル性が良好なポリアミド樹脂と
して、本発明者等は、p−キシリレンジアミン(以後、
PXDと称す。)−ヘキサメチレンジアミン(以後、H
MDAと称す。)−アジピン酸(以後、AAと称す。)
からなるポリアミド(特願平3−339053)、1,
4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(以後、1,
4−BAMCと称す。)−PXD−AAからなるポリア
ミド(特願平3−80909)を提案した。ところで、
近年、電気・電子部品用途においては、難燃性に対する
要求が強く、本来自己消火性であるポリアミド樹脂にも
さらに難燃性を付与することが必要となってきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
従来の技術の問題点に鑑み、特に電気・電子部品用途向
けに、諸特性に優れた難燃性ポリアミド樹脂を提供する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは優れた機械
的強度,靱性,成形性,耐熱性かつ低吸水性ポリアミド
であるPXD−HMDA−AAからなるポリアミドおよ
び、1,4−BAMC−PXD−AAからなるポリアミ
ドに難燃性を付与すべく種々検討した結果、特定のポリ
アミド樹脂組成物,難燃剤,難燃助剤を用いることによ
り上記の諸問題が一挙に解決し、有用な難燃性ポリアミ
ド樹脂組成物が得られることを見出し本発明に到達し
た。
【0007】すなわち本発明の課題は、(A)ポリアミ
ド樹脂αまたはβ、ただし、ポリアミド樹脂αは構造式
(I)
【化6】 で表わされる構成単位(a)と構造式(II)
【化7】 で表わされる構成単位(b)とからなるポリアミド樹脂
であって、構成単位(a)と構成単位(b)のモル比が
50:50ないし90:10の範囲にあることを特徴と
するポリアミド樹脂である。ポリアミド樹脂βは構造式
(III)
【化8】 で表わされる構成単位(c)と構造式(IV)
【化9】 (式中、X1 はトランス1,4−シクロヘキサン環残基
を表す。)で表される構成単位(d)と構造式(V)
【化10】 (式中、X2 はシス1,4−シクロヘキサン環残基を表
す。)で表される構成単位(e)とからなるポリアミド
樹脂であって、構成単位(c)と[構成単位(d)+構
成単位(e)]のモル比が20:80ないし90:10
の範囲にありかつ、構成単位(d)と構成単位(e)の
モル比が10:90ないし90:10の範囲にあること
を特徴とするポリアミド樹脂である。(B)ハロゲン含
有率50〜70重量%のハロゲン化ポリスチレンまたは
ハロゲン化ポリフェニレンエーテルを含む難燃剤、
(C)三酸化アンチモン, アンチモン酸ナトリウム, 酸
化鉄, 酸化亜鉛の中から選ばれた少なくとも一種の難燃
助剤、(D)酸化マグネシウムまたはハイドロタルサイ
ト類、および、(E)無機質補強材とからなる難燃性ポ
リアミド樹脂組成物であって、構成単位(A)が30〜
90重量%,構成単位(B)が5〜30重量%,構成単
位(C)が1〜8重量%,構成単位(D)が0〜10重
量%,構成単位(E)が0〜50重量%,の範囲にある
ことを特徴とする難燃性ポリアミド樹脂組成物によって
解決することができる。
【0008】本発明で用いられる熱可塑性ポリアミド樹
脂(α)の構成単位(a)は、PXDとAAとから得ら
れるポリアミド骨格を、構成単位(b)は、HMDAと
AAとから得られるポリアミド骨格を表す。本発明で用
いられる熱可塑性ポリアミド樹脂の構成単位(a)と構
成単位(b)のモル比は、50:50ないし90:10
の範囲が好ましい。構成単位(a)と構成単位(b)の
モル比が50:50以下になると得られるポリアミドの
結晶融点が280℃より低くなり、目的とする高耐熱性
及び優れた湿潤時の機械的強度、寸法安定性等が得られ
にくい。また、構成単位(a)と構成単位(b)のモル
比が90:10を越えると、結晶融点が高くなり耐熱性
は向上するが、加工温度が高くなりポリマーが熱分解を
起こしやすく好ましくない。
【0009】本発明で用いられる高分子量熱可塑性ポリ
アミド樹脂( β) の構成単位(c)は、PXDとAAと
から得られるポリアミド骨格を、構成単位(d)は、ト
ランス1,4−BAMCとAAとから得られるポリアミ
ド骨格を、構成単位(e)は、シス1,4−BAMCと
AAとから得られるポリアミド骨格を表す。また、[構
成単位(d)+構成単位(e)]は、構成単位(d)と
構成単位(e)を加えたものを意味し、1,4−BAM
CとAAとから得られるポリアミド骨格を表す。構成単
位(c)と[構成単位(d)+構成単位(e)]は、2
0:80ないし90:10の範囲が好ましく、さらに好
ましくは30:70ないし90:10の範囲である。構
成単位(d)と構成単位(e)とのモル比は、10:9
0ないし90:10の範囲が好ましく、さらに好ましく
は25:75ないし90:10の範囲である。本発明で
用いられるポリアミド樹脂は、98%濃硫酸中に溶解
し、実質的にゲル分を含まないものが好ましい。また、
本発明で用いられる熱可塑性ポリアミド樹脂の還元粘度
(η)は添加剤等他の組成にも依存するが、0.3以上
3.0以下の範囲のものが好ましい。更に好ましくは,
0.95以上3.0以下の範囲のものである。本発明で
用いられるポリアミド樹脂は、DSC(示差走査型熱量
計)で測定した結晶融解熱量(△Hm)が、6cal/
g以上のものが好ましい。本発明で用いられるポリアミ
ド樹脂は、通常のポリアミド合成に使用される方法が適
用でき、特に限定されない。例えば、溶融重合法、溶液
重合法等が挙げられる。
【0010】本発明でいう難燃剤(B) とは、ハロゲン含
有率50〜70重量%のハロゲン化ポリスチレンまたは
ハロゲン化ポリフェニレンエーテルを含む難燃剤であり
添加量は5〜30重量%が適している。添加量が5重量
%よりも少ないと目的とする難燃性が得られず、30重
量%を越えて添加すると衝撃強度などの機械的強度が低
下するので好ましくない。難燃剤の効果は、難燃助剤
(C) を組成物中に含有させることによって改良される。
難燃助剤としては三酸化アンチモン,アンチモン酸ナト
リウム,酸化鉄,酸化亜鉛の中から選ばれた少なくとも
1種の難燃助剤を使用することができ、特に三酸化アン
チモン,アンチモン酸ナトリウムが本発明に有効であ
る。また、本発明の難燃助剤の添加量は1〜8重量%が
適しており、好ましくは2〜6重量%が適している。
【0011】本発明の酸化マグネシウムまたはハイドロ
タルサイト類(D)のハイドロタルサイト類とは一般式
(I)で表される。 M1-x M’x (OH)2 Ax/n ・mH2 O (I) ただしMはMg、Mn、Fe、Co、Ni、Cuおよび
Znからなる群から選ばれ、M’はAl、Fe、Cr、
CoおよびInから選ばれ、AはOH、F、Cl、B
r、No3 、CO3 、Fe、(CN)6 およびCH3 C
OOから選ばれる。mは正の数であり、xは0<x≦
0.5の範囲の数、nはAのアニオン価数に等しい。か
かるハイドロタルサイトには天然および人工のものがあ
り、いずれも本発明に用いることができる。本発明の無
機質充填材(E) とは、ガラス製の繊維あるいはビーズ,
タルク,カオリン,マイカなどの無機フィラー、炭素繊
維などであり、好ましくはガラス繊維である。ガラス繊
維としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などの補強材
として一般に用いられているガラス繊維が用いられる。
特に好ましいのは直径3〜20μm程度の連続長繊維の
ストランドから造られたガラスロービング,ガラスチョ
ップドストランド,ガラス糸などである。添加量は成形
品の用途によって0〜50重量%の範囲で任意に添加す
ることができる。本発明の難燃性ポリアミド樹脂組成物
にはその物性を損なわない範囲で、他の成分、例えば酸
化防止剤,耐候剤,滑剤,結晶核剤,離型剤,可塑剤,
帯電防止剤等の各種添加剤を一種または二種以上添加す
ることができる。
【0012】本発明の難燃性ポリアミド樹脂組成物は上
記ポリアミド樹脂および難燃剤を溶融状態に維持しなが
ら必要により上記難燃助剤,各種添加剤を配合して混練
するなどの方法により調製することができる。この際、
押出機,ニーダー等の通常の混練装置を用いることがで
きる。特に、ポリアミドをメインフィードとして溶融状
態で流しながら前記難燃剤をサイドフィードとして、こ
のメインフィードと合流させる方法を採用することが好
ましい。このように調製された本発明の難燃性ポリアミ
ド樹脂組成物は、粉末,ペレット状,その他の形状にし
て、射出成形法,押出成形法,圧縮成形法などを利用す
ることにより各種成形品にすることができる。このよう
にして得られた難燃性ポリアミド樹脂組成物は、優れた
成形性,機械的強度,靱性,耐熱性,難燃性を有し、か
つ低吸水性であることから電子・電気分野のコネクター
等の部品、自動車分野の電装部品、その他に用いられる
有用な成形材料である。次に、実施例を挙げて本発明を
より具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない
限りこれらの例に何ら制限されるものではない。
【0013】
【実施例】本発明における難燃性ポリアミド樹脂組成物
の評価方法を次に示す。 (1)溶液粘度 得られたポリアミドの還元粘度(η)は、98%濃硫酸
中,0.5dl/gの濃度で30℃で測定し、以下の算
出式で求めた。
【数1】 但し、t0 ;粘度計中の溶媒の流出時間 t ;粘度計中のポリマ−溶液の流出時間 C ;ポリマ−溶液濃度、0.5g/dl
【0014】(2)熱的性質(DSC) PERKIN−ELMER社製7型シリ−ズを用いDS
C測定を行なった。精秤した約10mgのサンプルをD
SC装置に装填し、不活性ガス中20℃/分の昇温速度
で340℃まで加熱し、その後20℃/分の降温速度で
冷却する。この操作を2回繰り返した後、2回目のDS
C曲線より結晶融点(Tm)、融解熱量(△Hm)、結
晶化温度(Tc)を測定した。Tmは融解ピ−ク温度、
△Hmは融解ピ−クより求めた単位重量当りの融解熱
量、Tcは結晶化ピ−ク温度を示す。
【0015】(3)成形品外観 試験片を射出成形し成形品表面の肌荒れ,気泡,色等を
みた。結果を次の記号で記した。 〇;良好 △;やや悪い ×;悪い
【0016】(4)吸水率 成形したサンプルを50℃精製水中に24時間浸漬し、
その重量変化率を以下の算出式で求めた。
【数2】 但し、W1 :浸漬前の重量 W2 :50℃水中に24時間浸漬後の重量
【0017】(5)機械特性 東洋ボールドウイン社製、TENSILON/UTM−
1−2500を用い、機械的強度試験測定を行なった。
【0018】(6)燃焼試験 厚さ1/32in.の試験片を射出成形し、米国アンダ
ーライターラボラトリー社の定める方法(UL94)に
より接炎時の燃焼時間よりクラスを評価した。
【0019】(7)熱変形温度 東洋精機社製HDT&VSPT TESTER(形式H
−8502−6A)を用いて、ASTM D648に準
拠(荷重18.6kg/cm2 )して測定した。
【0020】(1)ポリアミドの製造 参考例1 撹拌機、温度計、窒素導入口を付した50Lオ−トクレ
−ブに、p−キシリレンジアミン(PXD)とアジピン
酸(AA)の塩8470g(30モル)、ヘキサメチレ
ンジアミンとAAの塩7870g(30モル)、および
精製水16.4Lを仕込み、窒素下で加圧−脱気を数回
繰り返し、窒素置換を十分に行った。密閉系にした後、
撹拌しながらゆっくり昇温を開始した。205℃、15
kg/cm2 で保持しながら水を留去し、3.5時間反
応させた。その後常圧に戻し、更に310℃まで昇温し
た。この温度で5分間反応させた後、系内を3mmHg
以下の減圧に保ち、更に10分間反応を行った。反応終
了後、白色のポリマ−13.8kg(収率 97%)が
得られた。得られたポリマーの還元粘度は、1.72d
l/gであった。表1にポリマーの組成,結晶融点(T
m),融解熱容量(△Hm),結晶化温度(Tc),還
元粘度(η)を示した。
【0021】参考例2 撹拌機、温度計、窒素導入口を付した50Lオ−トクレ
−ブに、p−キシリレンジアミン(PXD)とアジピン
酸(AA)の塩12705g(45モル)、トランス体
55%,シス体45%からなる1,4−ビス(アミノメ
チル)シクロヘキサン(1,4−BAMC)とAAの塩
4325g(15モル)、および精製水17.1Lを仕
込み、窒素下で加圧−脱気を数回繰り返し、窒素置換を
十分に行った。密閉系にした後、撹拌しながらゆっくり
昇温を開始した。205℃、15kg/cm2 で保持し
ながら水を留去し、3.5時間反応させた。その後常圧
に戻し、更に310℃まで昇温した。この温度で5分間
反応させた後、系内を3mmHg以下の減圧に保ち、更
に10分間反応を行った。反応終了後、白色のポリマー
14.5kg(収率 97%)が得られた。得られたポ
リマーの還元粘度は、1.74dl/gであった。表1
にポリマーの組成,結晶融点(Tm),融解熱容量(△
Hm),結晶化温度(Tc),還元粘度(η)を示し
た。
【0022】(2)難燃性ポリアミド樹脂組成物の製造 実施例1〜3,比較例1,2 表2に示した配合比でポリアミド,難燃剤,難燃助剤,
その他の添加剤をタンブラーで混合した後、120℃で
12時間真空乾燥を行った。ついで40mmφベント式
二軸押出機を用いて295℃の温度で溶融混練し、これ
を切断して樹脂組成物のペレットを得た。なお、ガラス
繊維(旭ファイバーグラス社製、チョップドストランド
JAFT−2)は、サイドフィーダーにより混練した。
このペレットを射出成形機(住友重機社製射出成形機MO
DEL SYCAP )によって295〜315℃の温度で成形し
試験片を得た。試験片は各種物性測定に供した。表2に
物性測定の結果を示す。
【0023】比較例3 ナイロン66の難燃グレード(昭和電工社製ポリアミ
ド,テクニールA20V25)を射出成形機(住友重機
社製射出成形機MODEL SYCAP )によって280℃の温度
で成形し試験片を得た。試験片は各種物性測定に供し
た。表2に物性測定の結果を示す。
【0024】比較例4 難燃性半芳香族ポリアミド組成物(三井石油化学社製ポ
リアミド,アーレンA340N)を射出成形機(住友重
機社製射出成形機MODEL SYCAP )によって325℃の温
度で成形し試験片を得た。試験片は各種物性測定に供し
た。表2に物性測定の結果を示す。
【0025】比較例5 ナイロン46の難燃グレード(日本合成ゴム社製ポリア
ミド,JSR46TE250F6)を射出成形機(住友
重機社製射出成形機MODEL SYCAP )によって305℃の
温度で成形し試験片を得た。試験片は各種物性測定に供
した。表2に物性測定の結果を示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】以上の実施例,比較例から明らかなよう
に、本発明の難燃性ポリアミド樹脂組成物は、優れた耐
熱性,難燃性,成形性,機械的強度,靱性,低吸水性を
有し、特に湿潤時の機械的特性が優れた難燃性ポリアミ
ド樹脂組成物であり、電子・電気分野のコネクター等の
部品、自動車分野の電装部品等、エンジニアリングプラ
スチックとして産業上大いに有用である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08K 7/02 KLC 7242−4J C08L 25/06 LED 9166−4J LEE 9166−4J 71/12 LQN 9167−4J LQP 9167−4J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)ポリアミド樹脂αまたはβ、 ただし、 ポリアミド樹脂αは構造式(I) 【化1】 で表わされる構成単位(a)と構造式(II) 【化2】 で表わされる構成単位(b)とからなるポリアミド樹脂
    であって、 構成単位(a)と構成単位(b)のモル比が50:50
    ないし90:10の範囲にあることを特徴とするポリア
    ミド樹脂である。ポリアミド樹脂βは構造式(III) 【化3】 で表わされる構成単位(c)と構造式(IV) 【化4】 (式中、X1 はトランス1,4−シクロヘキサン環残基
    を表す。)で表される構成単位(d)と構造式(V) 【化5】 (式中、X2 はシス1,4−シクロヘキサン環残基を表
    す。)で表される構成単位(e)とからなるポリアミド
    樹脂であって、 構成単位(c)と[構成単位(d)+構成単位(e)]
    のモル比が20:80ないし90:10の範囲にありか
    つ、構成単位(d)と構成単位(e)のモル比が10:
    90ないし90:10の範囲にあることを特徴とするポ
    リアミド樹脂である。 (B)ハロゲン含有率50〜70重量%のハロゲン化ポ
    リスチレンまたはハロゲン化ポリフェニレンエーテルを
    含む難燃剤、 (C)三酸化アンチモン, アンチモン酸ナトリウム, 酸
    化鉄, 酸化亜鉛の中から選ばれた少なくとも一種の難燃
    助剤、 (D)酸化マグネシウムまたはハイドロタルサイト類、
    および、 (E)無機質補強材 とからなる難燃性ポリアミド樹脂組成物であって、構成
    単位(A)が30〜90重量%,構成単位(B)が5〜
    30重量%,構成単位(C)が1〜8重量%,構成単位
    (D)が0〜10重量%,構成単位(E)が0〜50重
    量%,の範囲にあることを特徴とする難燃性ポリアミド
    樹脂組成物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0737226A4 (en) * 1993-12-28 1997-01-08 Du Pont FLAME RETARDANT PREPARATION BASED ON POLYAMIDE RESIN
JP2002138198A (ja) * 2000-08-21 2002-05-14 Mitsubishi Gas Chem Co Inc ポリアミド樹脂組成物
CN109337362A (zh) * 2018-09-10 2019-02-15 广东聚石化学股份有限公司 一种无卤无磷断路器专用pa66材料及其制备方法

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