JPH0826228B2 - 難燃性樹脂組成物 - Google Patents
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレートの如き熱可塑性ポリエステル樹脂、ナイ
ロン6、ナイロン66の如き熱可塑性ポリアミド樹脂、ア
クリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂
(ABS樹脂)、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂
に特定の難燃剤及び三酸化アンチモンを必須成分として
含有してなる難燃性樹脂組成物を提供するものである。
テレフタレートの如き熱可塑性ポリエステル樹脂、ナイ
ロン6、ナイロン66の如き熱可塑性ポリアミド樹脂、ア
クリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂
(ABS樹脂)、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂
に特定の難燃剤及び三酸化アンチモンを必須成分として
含有してなる難燃性樹脂組成物を提供するものである。
「従来の技術」 ポリエチレンテレフタレート(以下PETと略記する)
又はポリブチレンテレフタレート(以下PBTと略記す
る)などの如きテレフタル酸系ポリエステル樹脂は優れ
た物性および成形加工性、機械特性を示すことによりエ
ンジニアリングプラスチツクスとして近年機械部品、電
気部品、その他の分野に広く利用されてきた。これらの
熱可塑性樹脂はそれ自身単独でも使用されるが、ガラス
繊維や無機強化充填剤、難燃剤を配合し諸特性の強化を
はかり応用している。繊維、建築材料、電気及び電子部
品の分野では火災に対する安全性の要求は近年ますます
高まり、かかる樹脂組成物の難燃化が急がれ、米国UL規
格に代表される難燃化に関する各種規制が強化あるいは
義務づけられている。
又はポリブチレンテレフタレート(以下PBTと略記す
る)などの如きテレフタル酸系ポリエステル樹脂は優れ
た物性および成形加工性、機械特性を示すことによりエ
ンジニアリングプラスチツクスとして近年機械部品、電
気部品、その他の分野に広く利用されてきた。これらの
熱可塑性樹脂はそれ自身単独でも使用されるが、ガラス
繊維や無機強化充填剤、難燃剤を配合し諸特性の強化を
はかり応用している。繊維、建築材料、電気及び電子部
品の分野では火災に対する安全性の要求は近年ますます
高まり、かかる樹脂組成物の難燃化が急がれ、米国UL規
格に代表される難燃化に関する各種規制が強化あるいは
義務づけられている。
PET、PBT等のテレフタル酸系ポリエステル樹脂やナイ
ロン6、ナイロン66等のポリアミド樹脂、ABS樹脂のご
とき熱可塑性樹脂はそれ自体可燃性であり、UL規格によ
る難燃性はそれぞれ順にUL94HB、UL94HB、UL94V−2、U
L94V−2、UL94HBでありUL94V−0を達成させるために
種々の難燃剤を使用する必要がある。従来よりこれらの
樹脂に種々のハロゲン化有機化合物を添加して難燃性を
付与する技術が提案されており、例えばヘキサブロモベ
ンゼン、デカブロモビフエニールエーテル、テトラブロ
モビスフエノールAに代表される熱安定性の比較的高い
芳香族ハロゲン化合物、さらに三酸化アンチモンなどの
無機化合物を難燃助剤として併用したりしている。又ハ
ロゲン化ビスフエノールA型エポキシ樹脂を難燃剤とし
て用いる方法については、該、樹脂の一末端のエポキシ
基とハロゲン化フエノールと反応させて、分子中に1個
のエポキシ基を有する一末端封鎖エポキシ樹脂(特公昭
53−18068号、特開昭62−15256号、特開昭56−32538
号)及び重合度の高い高分子ハロゲン化ビスフエノール
A型エポキシ樹脂を用いる方法(特開昭58−118849号、
同60−171713号、同61−293257号、USP4605708)等が知
られている。
ロン6、ナイロン66等のポリアミド樹脂、ABS樹脂のご
とき熱可塑性樹脂はそれ自体可燃性であり、UL規格によ
る難燃性はそれぞれ順にUL94HB、UL94HB、UL94V−2、U
L94V−2、UL94HBでありUL94V−0を達成させるために
種々の難燃剤を使用する必要がある。従来よりこれらの
樹脂に種々のハロゲン化有機化合物を添加して難燃性を
付与する技術が提案されており、例えばヘキサブロモベ
ンゼン、デカブロモビフエニールエーテル、テトラブロ
モビスフエノールAに代表される熱安定性の比較的高い
芳香族ハロゲン化合物、さらに三酸化アンチモンなどの
無機化合物を難燃助剤として併用したりしている。又ハ
ロゲン化ビスフエノールA型エポキシ樹脂を難燃剤とし
て用いる方法については、該、樹脂の一末端のエポキシ
基とハロゲン化フエノールと反応させて、分子中に1個
のエポキシ基を有する一末端封鎖エポキシ樹脂(特公昭
53−18068号、特開昭62−15256号、特開昭56−32538
号)及び重合度の高い高分子ハロゲン化ビスフエノール
A型エポキシ樹脂を用いる方法(特開昭58−118849号、
同60−171713号、同61−293257号、USP4605708)等が知
られている。
「発明が解決しようとする問題点」 従来、難燃剤として用いられているヘキサブロモベン
ゼン、デカブロモビフエニールエーテル、テトラブロモ
ビスフエノールAは熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリア
ミド樹脂、ABS樹脂等の成形温度230℃以上では蒸発分解
しやすく、成形品においてブリードアウトするため外観
を損う他、長期間には成形品からの逃散により難燃性が
低下する重大な問題が生じていた。又、これらは低分子
化合物であるため素材の軟化をきたすとともに、元の素
材の物性を極端に低下してしまう事が避けられなかつ
た。これらの問題を解決するためにハロゲン化ビスフエ
ノールA型エポキシ樹脂が知られており、低分子量タイ
プから高分子量タイプのものが広く用いられている。し
かしこれらのエポキシ樹脂はPET、PBTの成形加工温度が
一般に230〜270℃と高温のため、添加されているハロゲ
ン化エポキシ樹脂が架橋三次元化して成形機のシリンダ
ー内で溶融粘度が上昇したりゲル化を起し、ストランド
切れ及び成形物中に異物として混入し問題の多いもので
ある。又、これらのハロゲン化エポキシ樹脂中には低分
子量体が多く存在しており溶融混練時において、スクリ
ユー付近での巻きつきや不均一化が起りブリード物の発
生を完全に防止することができず、熱的にも不安定で当
該ポリエステル樹脂本来の特性をも低下させる原因とな
つている。
ゼン、デカブロモビフエニールエーテル、テトラブロモ
ビスフエノールAは熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリア
ミド樹脂、ABS樹脂等の成形温度230℃以上では蒸発分解
しやすく、成形品においてブリードアウトするため外観
を損う他、長期間には成形品からの逃散により難燃性が
低下する重大な問題が生じていた。又、これらは低分子
化合物であるため素材の軟化をきたすとともに、元の素
材の物性を極端に低下してしまう事が避けられなかつ
た。これらの問題を解決するためにハロゲン化ビスフエ
ノールA型エポキシ樹脂が知られており、低分子量タイ
プから高分子量タイプのものが広く用いられている。し
かしこれらのエポキシ樹脂はPET、PBTの成形加工温度が
一般に230〜270℃と高温のため、添加されているハロゲ
ン化エポキシ樹脂が架橋三次元化して成形機のシリンダ
ー内で溶融粘度が上昇したりゲル化を起し、ストランド
切れ及び成形物中に異物として混入し問題の多いもので
ある。又、これらのハロゲン化エポキシ樹脂中には低分
子量体が多く存在しており溶融混練時において、スクリ
ユー付近での巻きつきや不均一化が起りブリード物の発
生を完全に防止することができず、熱的にも不安定で当
該ポリエステル樹脂本来の特性をも低下させる原因とな
つている。
又、ハロゲン化エポキシ樹脂中の低分子量体を低減す
るために、低分子ハロゲン化エポキシ樹脂とハロゲン化
フエノールと反応させ、さらに高分子量化したハロゲン
化エポキシ樹脂やハロゲン化フエノキシ樹脂を用いる方
法が提案されている。しかしながらこれらの高分子量ハ
ロゲン化エポキシ樹脂でも満足すべき分子量まで到達し
ていなく、さらに重合度を上げるために触媒を多量に使
用したり単軸ベント付押出機にて高温熱処理して分子量
を上げている。又トレーなどに移し不純物の存在したま
ま熱処理する等の方法を行つている。従つて分子内分枝
の反応が進み溶融特性を悪化させたり変色したりしてし
まい、種々の問題が発生していた。さらに樹脂組成物の
伸びや衝撃強度が低下することは避けられないものであ
る。従つて実質的に線状であり、かつ低分子量体が少な
く熱的に安定な、実質的にエポキシ基をもたない高分子
ハロゲン化ポリヒドロキシポリエーテル樹脂を必要とし
ていた。
るために、低分子ハロゲン化エポキシ樹脂とハロゲン化
フエノールと反応させ、さらに高分子量化したハロゲン
化エポキシ樹脂やハロゲン化フエノキシ樹脂を用いる方
法が提案されている。しかしながらこれらの高分子量ハ
ロゲン化エポキシ樹脂でも満足すべき分子量まで到達し
ていなく、さらに重合度を上げるために触媒を多量に使
用したり単軸ベント付押出機にて高温熱処理して分子量
を上げている。又トレーなどに移し不純物の存在したま
ま熱処理する等の方法を行つている。従つて分子内分枝
の反応が進み溶融特性を悪化させたり変色したりしてし
まい、種々の問題が発生していた。さらに樹脂組成物の
伸びや衝撃強度が低下することは避けられないものであ
る。従つて実質的に線状であり、かつ低分子量体が少な
く熱的に安定な、実質的にエポキシ基をもたない高分子
ハロゲン化ポリヒドロキシポリエーテル樹脂を必要とし
ていた。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、下記〔A〕〔B〕〔C〕を含有することを
特徴とする難燃性組成物に関するもので、特に〔B〕成
分による効果に関するもので、 〔A〕熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリアミド
樹脂、アクリルニトリル・ブダジエン・スチレン共重合
体樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂100重
量部 〔B〕ハロゲン化ビスフエノール類とハロゲン化ビスフ
エノール類ジグリシジルエーテルとの実質的等モル反
応、又はハロゲン化ビスフエノール類とハロゲン化ビス
フエノール類ジグリシジルエーテルとビスフエノール類
ジグリシジルエーテルの混合物との実質的等モル反応に
よって得られる還元粘度が0.2以上、ハロゲン含有量が2
0〜62重量%、フエノール性酸価1mgKOH/g以下、エポキ
シ価2mgKOH/g以下、平均分子量1800以下の低分子量化合
物の含量が0.5重量%以下であり、分子量が2万以上の
実質的にエポキシ基を含有しない線状のハロゲン含有ポ
リヒドロキシポリエーテル樹脂3〜40重量部 〔C〕三酸化アンチモン2〜10重量部 から成る難燃性組成物である。本発明で用いる〔A〕成
分の熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリアミド樹
脂、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹
脂、ポリカーボネート樹脂は通常一般に市販されている
エンジニアリングプラスチツクスであり、代表的にはポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
トなどのポリアルキレンテレフタレート樹脂、ナイロン
6、ナイロン66のポリアミド樹脂、ABS樹脂であり、ポ
リオレフイン、ポリスチレン、AS樹脂、MBS樹脂、ASA樹
脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、ポリアセタール、もしくは変成PPO樹脂
の如き他のポリマー類、アクリルゴム、グラフトマーの
如きエラストマー類又はゴム成分などの各種有機重合体
の単独又は混合物を併用してもよい。前記したハロゲン
化ポリヒドロキシポリエーテル樹脂は、本発明組成物の
難燃化剤成分として用いられるものであつて、以下に示
される製造法によつて得られる高純度でしかも低分子量
化合物の少ないハロゲン化ポリヒドロキシポリエーテル
樹脂でなければならない。低分子量化合物の測定方法は
以下の方法によつて測定される。試料0.25gを10mlテト
ラヒドロフランにとかし東洋曹達(株)製のHLC−802
A、G.P.C装置にて流量1.1ml/min、カラム温度38℃、圧
力57Kg/cm2の条件で試料1mlを注入して測定した。得ら
れたデータを東洋曹達(株)製のクロマトプロセツサー
CP−8000で処理し面積百分比で示す。かかる製造方法は
本出願人が特願昭62−24231号として出願しているもの
で、ハロゲン化ビスフエノール類とハロゲン化ビスフエ
ノール類ジグリシジルエーテルとの実質的等モル反応、
又はハロゲン化ビスフエノール類と、ハロゲン化ビスフ
エノール類とハロゲン化ビスフエノール類ジグリシジル
エーテルとビスフエノール類ジグリシジルエーテルの混
合物との実質的等モル反応において、触媒の存在下原料
及び生成物を溶解する非反応性高沸点溶媒を用いて100
℃〜220℃で還元粘度が0.20以上になるまで反応せしめ
た後、反応混合物に反応生成物が難溶の低沸点溶媒を添
加して反応生成物を分離精製することにより得られる。
本製法によつて得られた生成物はフエノール性酸価1mgK
OH/g以下、エポキシ価2mgKOH/g以下のものであり従来技
術では得られなかつた実質的にエポキシ基を含有しな
い、しかも高純度且つ高分子量のハロゲン化ポリヒドロ
キシポリエーテル樹脂である。本製法に使用されるハロ
ゲン化ビスフエノール類の例は、一般式 (式中Xi、Xi′は同一又は異なつていても良く、ハロゲ
ン原子、すなわち塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は
フツ素原子であり、R2は −CH2−、−SO2−基であり、i及びiは1〜4の整数で
ある。)代表的には2,2−ビス{4−ヒドロキシ−2,3,
5,6テトラブロモフエニル)プロパン、2,2ビス(4−ヒ
ドロキシ−2,3,5,6テトラブロモフエニル)メタン、2,2
ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5,6テトラブロモフエニ
ル)スルフイド等があげられる。ハロゲン化ビスフエノ
ール類のジクリシジルエーテルの例は一般式〔I〕で示
されるハロゲン化ビスフエノール類とエピクロルヒドリ
ンから公知の方法によつて製造されるジグリシジルエー
テル及び、該ジグリシジルエーテルとハロゲン化ビスフ
エノール類と公知の方法で高分子化したジグリシジルエ
ーテルである。代表的には臭素化ビスフエノールAジグ
リシジルエーテル(例えばYDB−400東都化成製造品)で
あり、他の2官能のエポキシ樹脂例えばビスフエノール
Aジグリシジルエーテル、ジフエニルスルホンジグリシ
ジルエーテル、テトラブロモジフエニルスルホンジグリ
シジルエーテルを0〜66重量部範囲で併用しても良い。
本製造法において使用する反応溶媒は非反応性の高沸点
の脂肪族環状ケトン類、高沸点の芳香族炭化水素類、又
はエチレングリコール低級アルキルエーテルエステル類
の単独又は上記溶媒の混合物として使用し、反応生成物
の濃度が25重量部乃至80重量部範囲で用いられる。混合
溶媒組成は反応生成物に溶解可能範囲で選択する必要が
ある。高沸点脂肪族環状ケトン類としてシクロヘキサノ
ン、メチルシクロヘキサノンが挙げられる。高沸点芳香
族炭化水素としてはトリまたはテトラメチルベンゼン、
アルキル(C=2〜4)トルエン、分枝アルキルベンゼ
ン(C=3〜36)、ジエチルベンゼン、エチレングリコ
ール低級アルキルエーテルエステル類としてはエチレン
グリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレング
リコールモノブチルエーテル等が挙げられる。好ましく
は沸点が100〜220℃の範囲のものが有効である。本反応
で使用される触媒は有機化合物及びその塩で、通常フエ
ノール性OHとエポキシ基との反応で用いられる公知の触
媒を使用することができる。例えば3級アミン、4級ア
ンモニウム塩、トリフエニルホスフイン等のホスフイン
化合物及びその塩があり、代表的にはテトラメチルアン
モニウムクロライド、トリフエニルホスフイン、トリフ
エニルホスホニウムブロマイド、ブトキシル−2−ヒド
ロキシプロピルトリフエニルホスホニウムブロマイド等
が挙げられる。本製法において高純度且つ高分子量のハ
ロゲン化ポリヒドロキシポリエーテル樹脂を得るために
は、上記溶媒中でハロゲン化ビスフエノール類1モルに
対してジグリシジルエーテルが0.96〜1.05モルの範囲に
おいて、より好ましくは0.985〜1.015モル範囲で実質的
に等モルで反応し、反応温度は反応溶媒の沸点近くの温
度110℃〜220℃の範囲に於て行い、還元粘度が0.20以上
になるまで反応継続する。還元粘度は0.20〜0.4の範囲
までに管理する必要があり、好ましくは0.25〜0.35の範
囲である。実質的に反応時間は5時間以上を必要とす
る。還元粘度が0.2以上に達したら反応終了とするがこ
の点における反応生成物中には、まだ未反応低分子化合
物が1〜5%残存している。本製造法の最も特徴的な点
は次のことにある。反応終了後の反応液は粘稠な透明液
体であるが、この反応液を撹拌しながら反応溶媒で希釈
降温し不揮発分濃度を20〜60重量%範囲に調節する。次
に反応生成物に難溶の低沸点溶媒である芳香族炭化水
素、ケトン類、アルコール類、脂肪族炭化水素類を全溶
媒量の20〜200重量%範囲に達する量を冷却しながら反
応液に添加すると、高分子反応生成物のみが選択的に析
出分離してくる。全量を添加終了すると反応溶媒中には
未反応の低分子化合物及び反応に使用した触媒の大部分
が選択的に溶解しており、この析出物は反応終了後に添
加した同一溶媒又はアルコール類で洗浄後60〜100℃の
温度で乾燥室真空下乾燥する。得られた白色の生成物は
ハロゲンが20〜62重量%の範囲で含有するものであり、
しかも低分子化合物及び不純物イオンが極めて少ない。
又フエノール性酸価1mgKOH/g以下、エポキシ価2mgKOH/g
以下を示し、実質的にエポキシ基を含有しない線状で熱
安定性のすぐれたハロゲン化ポリヒドロキシポリエーテ
ルである。生成物を析出させるための低沸点溶媒である
芳香族炭化水素、ケトン類、アルコール類、脂肪族炭化
水素のうち代表的にはベンゼン、トルエン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタ
ノール、ノルマルヘキサン等が挙げられる。本発明にお
ける〔B〕成分には低分子量含有が非常に少なく、かつ
実質的にエポキシ基を含まないため、本発明に係る難燃
性組成物はブリードアウト、及び異物の発生(ゲル化)
の欠点がなく、熱安定性が良く、長期間の難燃効果を保
持するものであり本発明における顕著な効果である。
〔C〕成分として三酸化アンチモンを添加することによ
り難燃効果をより高めるものである。〔C〕成分として
三酸化アンチモンの他に四酸化もしくは五酸化アンチモ
ン、ピロアンチモン酸ソーダ、二酸化錫、メタほう酸亜
鉛、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムまたは酸化
モリブデン等を併用しても良い。本発明による難燃性樹
脂組成物は最も基本的組成物であるが、さらにこの組成
物に強化充填剤としてガラス繊維、炭素繊維、炭酸カル
シウム、チタン酸カリ繊維、硅酸カルシウム、硅酸マグ
ネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化鉄、雲
母、アスベスト、ガラスピーズまたはガラスパウダー
等、さらに顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、
滑剤等の添加剤を適宜添加しても良く、本発明に包含さ
れるものである。本発明において〔A〕成分の熱可塑性
樹脂、〔B〕成分の難燃剤及び〔C〕成分の難燃助剤は
〔A〕成分100重量部に対して〔B〕成分3〜40重量
部、好ましくは5〜30重量及び〔C〕成分は2〜10重量
部好ましくは、4〜9重量部使用される。〔A〕成分10
0重量部に対して〔B〕成分が3重量部未満では難燃効
果が低下し、40重量部を超えると耐衝撃性が低下する。
又〔A〕成分100重量部に対し〔C〕成分が2重量部未
満では難燃効果が低下し、10重量部を超えると耐衝撃性
が低下しやすくなる。本発明に係る難燃性組成物にはよ
く用いられる方法として、ガラス繊維を含有する方法が
あるがこの場合、繊維の長さ0.4〜6mmのもの好ましく各
種処理がされている市販品をそのまま使用できる。ガラ
ス繊維は〔A〕成分に対して5〜60重量部であるのが好
ましい。5重量部未満ではガラス繊維の補強効果が十分
でなく、60重量部を超えると流動性が低下し成形加工が
困難になりやすい。〔B〕成分はそれ自身熱可塑性樹脂
であり機械的特性がすぐれているものである。
特徴とする難燃性組成物に関するもので、特に〔B〕成
分による効果に関するもので、 〔A〕熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリアミド
樹脂、アクリルニトリル・ブダジエン・スチレン共重合
体樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂100重
量部 〔B〕ハロゲン化ビスフエノール類とハロゲン化ビスフ
エノール類ジグリシジルエーテルとの実質的等モル反
応、又はハロゲン化ビスフエノール類とハロゲン化ビス
フエノール類ジグリシジルエーテルとビスフエノール類
ジグリシジルエーテルの混合物との実質的等モル反応に
よって得られる還元粘度が0.2以上、ハロゲン含有量が2
0〜62重量%、フエノール性酸価1mgKOH/g以下、エポキ
シ価2mgKOH/g以下、平均分子量1800以下の低分子量化合
物の含量が0.5重量%以下であり、分子量が2万以上の
実質的にエポキシ基を含有しない線状のハロゲン含有ポ
リヒドロキシポリエーテル樹脂3〜40重量部 〔C〕三酸化アンチモン2〜10重量部 から成る難燃性組成物である。本発明で用いる〔A〕成
分の熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリアミド樹
脂、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹
脂、ポリカーボネート樹脂は通常一般に市販されている
エンジニアリングプラスチツクスであり、代表的にはポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
トなどのポリアルキレンテレフタレート樹脂、ナイロン
6、ナイロン66のポリアミド樹脂、ABS樹脂であり、ポ
リオレフイン、ポリスチレン、AS樹脂、MBS樹脂、ASA樹
脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、ポリアセタール、もしくは変成PPO樹脂
の如き他のポリマー類、アクリルゴム、グラフトマーの
如きエラストマー類又はゴム成分などの各種有機重合体
の単独又は混合物を併用してもよい。前記したハロゲン
化ポリヒドロキシポリエーテル樹脂は、本発明組成物の
難燃化剤成分として用いられるものであつて、以下に示
される製造法によつて得られる高純度でしかも低分子量
化合物の少ないハロゲン化ポリヒドロキシポリエーテル
樹脂でなければならない。低分子量化合物の測定方法は
以下の方法によつて測定される。試料0.25gを10mlテト
ラヒドロフランにとかし東洋曹達(株)製のHLC−802
A、G.P.C装置にて流量1.1ml/min、カラム温度38℃、圧
力57Kg/cm2の条件で試料1mlを注入して測定した。得ら
れたデータを東洋曹達(株)製のクロマトプロセツサー
CP−8000で処理し面積百分比で示す。かかる製造方法は
本出願人が特願昭62−24231号として出願しているもの
で、ハロゲン化ビスフエノール類とハロゲン化ビスフエ
ノール類ジグリシジルエーテルとの実質的等モル反応、
又はハロゲン化ビスフエノール類と、ハロゲン化ビスフ
エノール類とハロゲン化ビスフエノール類ジグリシジル
エーテルとビスフエノール類ジグリシジルエーテルの混
合物との実質的等モル反応において、触媒の存在下原料
及び生成物を溶解する非反応性高沸点溶媒を用いて100
℃〜220℃で還元粘度が0.20以上になるまで反応せしめ
た後、反応混合物に反応生成物が難溶の低沸点溶媒を添
加して反応生成物を分離精製することにより得られる。
本製法によつて得られた生成物はフエノール性酸価1mgK
OH/g以下、エポキシ価2mgKOH/g以下のものであり従来技
術では得られなかつた実質的にエポキシ基を含有しな
い、しかも高純度且つ高分子量のハロゲン化ポリヒドロ
キシポリエーテル樹脂である。本製法に使用されるハロ
ゲン化ビスフエノール類の例は、一般式 (式中Xi、Xi′は同一又は異なつていても良く、ハロゲ
ン原子、すなわち塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は
フツ素原子であり、R2は −CH2−、−SO2−基であり、i及びiは1〜4の整数で
ある。)代表的には2,2−ビス{4−ヒドロキシ−2,3,
5,6テトラブロモフエニル)プロパン、2,2ビス(4−ヒ
ドロキシ−2,3,5,6テトラブロモフエニル)メタン、2,2
ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5,6テトラブロモフエニ
ル)スルフイド等があげられる。ハロゲン化ビスフエノ
ール類のジクリシジルエーテルの例は一般式〔I〕で示
されるハロゲン化ビスフエノール類とエピクロルヒドリ
ンから公知の方法によつて製造されるジグリシジルエー
テル及び、該ジグリシジルエーテルとハロゲン化ビスフ
エノール類と公知の方法で高分子化したジグリシジルエ
ーテルである。代表的には臭素化ビスフエノールAジグ
リシジルエーテル(例えばYDB−400東都化成製造品)で
あり、他の2官能のエポキシ樹脂例えばビスフエノール
Aジグリシジルエーテル、ジフエニルスルホンジグリシ
ジルエーテル、テトラブロモジフエニルスルホンジグリ
シジルエーテルを0〜66重量部範囲で併用しても良い。
本製造法において使用する反応溶媒は非反応性の高沸点
の脂肪族環状ケトン類、高沸点の芳香族炭化水素類、又
はエチレングリコール低級アルキルエーテルエステル類
の単独又は上記溶媒の混合物として使用し、反応生成物
の濃度が25重量部乃至80重量部範囲で用いられる。混合
溶媒組成は反応生成物に溶解可能範囲で選択する必要が
ある。高沸点脂肪族環状ケトン類としてシクロヘキサノ
ン、メチルシクロヘキサノンが挙げられる。高沸点芳香
族炭化水素としてはトリまたはテトラメチルベンゼン、
アルキル(C=2〜4)トルエン、分枝アルキルベンゼ
ン(C=3〜36)、ジエチルベンゼン、エチレングリコ
ール低級アルキルエーテルエステル類としてはエチレン
グリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレング
リコールモノブチルエーテル等が挙げられる。好ましく
は沸点が100〜220℃の範囲のものが有効である。本反応
で使用される触媒は有機化合物及びその塩で、通常フエ
ノール性OHとエポキシ基との反応で用いられる公知の触
媒を使用することができる。例えば3級アミン、4級ア
ンモニウム塩、トリフエニルホスフイン等のホスフイン
化合物及びその塩があり、代表的にはテトラメチルアン
モニウムクロライド、トリフエニルホスフイン、トリフ
エニルホスホニウムブロマイド、ブトキシル−2−ヒド
ロキシプロピルトリフエニルホスホニウムブロマイド等
が挙げられる。本製法において高純度且つ高分子量のハ
ロゲン化ポリヒドロキシポリエーテル樹脂を得るために
は、上記溶媒中でハロゲン化ビスフエノール類1モルに
対してジグリシジルエーテルが0.96〜1.05モルの範囲に
おいて、より好ましくは0.985〜1.015モル範囲で実質的
に等モルで反応し、反応温度は反応溶媒の沸点近くの温
度110℃〜220℃の範囲に於て行い、還元粘度が0.20以上
になるまで反応継続する。還元粘度は0.20〜0.4の範囲
までに管理する必要があり、好ましくは0.25〜0.35の範
囲である。実質的に反応時間は5時間以上を必要とす
る。還元粘度が0.2以上に達したら反応終了とするがこ
の点における反応生成物中には、まだ未反応低分子化合
物が1〜5%残存している。本製造法の最も特徴的な点
は次のことにある。反応終了後の反応液は粘稠な透明液
体であるが、この反応液を撹拌しながら反応溶媒で希釈
降温し不揮発分濃度を20〜60重量%範囲に調節する。次
に反応生成物に難溶の低沸点溶媒である芳香族炭化水
素、ケトン類、アルコール類、脂肪族炭化水素類を全溶
媒量の20〜200重量%範囲に達する量を冷却しながら反
応液に添加すると、高分子反応生成物のみが選択的に析
出分離してくる。全量を添加終了すると反応溶媒中には
未反応の低分子化合物及び反応に使用した触媒の大部分
が選択的に溶解しており、この析出物は反応終了後に添
加した同一溶媒又はアルコール類で洗浄後60〜100℃の
温度で乾燥室真空下乾燥する。得られた白色の生成物は
ハロゲンが20〜62重量%の範囲で含有するものであり、
しかも低分子化合物及び不純物イオンが極めて少ない。
又フエノール性酸価1mgKOH/g以下、エポキシ価2mgKOH/g
以下を示し、実質的にエポキシ基を含有しない線状で熱
安定性のすぐれたハロゲン化ポリヒドロキシポリエーテ
ルである。生成物を析出させるための低沸点溶媒である
芳香族炭化水素、ケトン類、アルコール類、脂肪族炭化
水素のうち代表的にはベンゼン、トルエン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタ
ノール、ノルマルヘキサン等が挙げられる。本発明にお
ける〔B〕成分には低分子量含有が非常に少なく、かつ
実質的にエポキシ基を含まないため、本発明に係る難燃
性組成物はブリードアウト、及び異物の発生(ゲル化)
の欠点がなく、熱安定性が良く、長期間の難燃効果を保
持するものであり本発明における顕著な効果である。
〔C〕成分として三酸化アンチモンを添加することによ
り難燃効果をより高めるものである。〔C〕成分として
三酸化アンチモンの他に四酸化もしくは五酸化アンチモ
ン、ピロアンチモン酸ソーダ、二酸化錫、メタほう酸亜
鉛、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムまたは酸化
モリブデン等を併用しても良い。本発明による難燃性樹
脂組成物は最も基本的組成物であるが、さらにこの組成
物に強化充填剤としてガラス繊維、炭素繊維、炭酸カル
シウム、チタン酸カリ繊維、硅酸カルシウム、硅酸マグ
ネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化鉄、雲
母、アスベスト、ガラスピーズまたはガラスパウダー
等、さらに顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、
滑剤等の添加剤を適宜添加しても良く、本発明に包含さ
れるものである。本発明において〔A〕成分の熱可塑性
樹脂、〔B〕成分の難燃剤及び〔C〕成分の難燃助剤は
〔A〕成分100重量部に対して〔B〕成分3〜40重量
部、好ましくは5〜30重量及び〔C〕成分は2〜10重量
部好ましくは、4〜9重量部使用される。〔A〕成分10
0重量部に対して〔B〕成分が3重量部未満では難燃効
果が低下し、40重量部を超えると耐衝撃性が低下する。
又〔A〕成分100重量部に対し〔C〕成分が2重量部未
満では難燃効果が低下し、10重量部を超えると耐衝撃性
が低下しやすくなる。本発明に係る難燃性組成物にはよ
く用いられる方法として、ガラス繊維を含有する方法が
あるがこの場合、繊維の長さ0.4〜6mmのもの好ましく各
種処理がされている市販品をそのまま使用できる。ガラ
ス繊維は〔A〕成分に対して5〜60重量部であるのが好
ましい。5重量部未満ではガラス繊維の補強効果が十分
でなく、60重量部を超えると流動性が低下し成形加工が
困難になりやすい。〔B〕成分はそれ自身熱可塑性樹脂
であり機械的特性がすぐれているものである。
「作用」 本発明における難燃性組成物は特に前記製造法によつ
て得られる難燃剤〔B〕成分の作用によるもので、従来
なし得なかつた難燃性樹脂組成物の特性を得ることがで
きる。すなわち難燃剤〔B〕成分は従来にはみられなか
つた高純度且つ高分子量ハロゲン化ポリヒドロキシポリ
エーテル樹脂であり、この樹脂中に含有する低分子化合
物は0.1〜0.3重量%と非常に少なく実質的にエポキシ基
の含まない線状のポリエーテル樹脂であり、不純物も非
常に少ないものである。このものはそれ自身熱可塑性樹
脂であり、他のエンジニアリングプラスチツクスと同様
の方法で射出成形加工することができるものである。こ
の成形物の性質は機械的強度にすぐれ吸水率が非常に小
さく、すぐれた性能を保有し、しかも難燃性である。又
他のエンジニアリングプラスチツクスともよくまじりあ
り成形加工しやすいのである。従つて従来問題となつて
いた熱分解による難燃剤の逃散や素材のすぐれている物
性の極端な低下や熱時の軟化現象、成形機のシリンダー
内でのブリード発生、エポキシ樹脂の三次元架橋による
ゲル化による異物の混入や押出工程におけるストランド
切れ、外観不良等は難燃剤〔B〕を用いる事により解決
することができたわけである。以下本発明を実施例をも
つて詳細に説明するがこれらに限定されるものでない。
て得られる難燃剤〔B〕成分の作用によるもので、従来
なし得なかつた難燃性樹脂組成物の特性を得ることがで
きる。すなわち難燃剤〔B〕成分は従来にはみられなか
つた高純度且つ高分子量ハロゲン化ポリヒドロキシポリ
エーテル樹脂であり、この樹脂中に含有する低分子化合
物は0.1〜0.3重量%と非常に少なく実質的にエポキシ基
の含まない線状のポリエーテル樹脂であり、不純物も非
常に少ないものである。このものはそれ自身熱可塑性樹
脂であり、他のエンジニアリングプラスチツクスと同様
の方法で射出成形加工することができるものである。こ
の成形物の性質は機械的強度にすぐれ吸水率が非常に小
さく、すぐれた性能を保有し、しかも難燃性である。又
他のエンジニアリングプラスチツクスともよくまじりあ
り成形加工しやすいのである。従つて従来問題となつて
いた熱分解による難燃剤の逃散や素材のすぐれている物
性の極端な低下や熱時の軟化現象、成形機のシリンダー
内でのブリード発生、エポキシ樹脂の三次元架橋による
ゲル化による異物の混入や押出工程におけるストランド
切れ、外観不良等は難燃剤〔B〕を用いる事により解決
することができたわけである。以下本発明を実施例をも
つて詳細に説明するがこれらに限定されるものでない。
「実施例及び比較例」 合成例1 難燃剤〔B〕の製造例 エポキシ当量401.3g/eqのテトラプロモビスフエノー
ルA−エピクロルヒドリン型エポキシ樹脂(YDB−400東
都化成(株)製Br=48.9重量%)178.1g、テトラブロモ
ビスフエノールA121.9g、溶媒としてシクロヘキサノン
とソルベントナフサの混合溶媒(混合重量比1/1)53gを
1のセパラブルフラスコに仕込み、窒素パージしなが
ら撹拌加熱した。内温が110℃になつたところで触媒ブ
トキシル2−ヒドロキシプロピルトリフエニルホスホニ
ウムブロマイドを250ppm添加した。さらに温度を徐々に
挙げ160℃±5℃で反応させる。徐々に増粘してくるの
で3時間後、混合溶媒47gと触媒ホスホニウム塩250ppm
を加えた。さらに2時間後混合溶媒62g追加した。さら
に撹拌下に合計7時間反応させた。この時の生成物の還
元粘度は0.30cstであつた。その後混合溶媒で不揮発分
を40重量%に調整しながら温度を100℃前後に下げ、メ
タノール338gを加え撹拌しながら結晶化させた。この結
晶を過しメタノールで40℃〜50℃で30分間撹拌洗浄
後、過乾燥をした。293.4gの生成物を得た。この生成
物は外観は白い微粒状の固体であり、臭素含有量52.9wt
%、低分子含有量0.29vl%、エポキシ価0.89mgKOH/g、
フエノール性酸価0.45mgKOH/g、Na+1ppm以下、Cl-1ppm
以下、Br-1ppm以下、P含有量0であつた。このもの単
独で射出成形加工すると次の特性が得られた。引張り強
度880Kg f/cm2、曲げ強度1470Kg f/cm2、ロツクウエル
硬度R−126、吸水率0.05%、熱変形温度111℃(測定方
法はJIS K 6911に準拠した。) 合成比較例1 エポキシ当量401.3g/eqのYDB−400、754g、テトラブ
ロモビスフエノールA 446g及び触媒テトラメチルアンモ
ニウムクロライドの10%水溶液0.6gをステンレススチー
ルセパラブルフラスコに仕込み、窒素置換してから150
℃で3時間反応させたのち、さらに180℃で2時間反応
させた。得られた樹脂を粉砕し1000gに上記触媒を1g加
え混合したのち、二軸押出し機にて200℃で樹脂が2分
間滞留するようにスクリユーの回転数を調節してさらに
反応を行つた。得られた樹脂を粉砕し黄色の粉末にし
た。得られた樹脂の分析結果を表1に示す。
ルA−エピクロルヒドリン型エポキシ樹脂(YDB−400東
都化成(株)製Br=48.9重量%)178.1g、テトラブロモ
ビスフエノールA121.9g、溶媒としてシクロヘキサノン
とソルベントナフサの混合溶媒(混合重量比1/1)53gを
1のセパラブルフラスコに仕込み、窒素パージしなが
ら撹拌加熱した。内温が110℃になつたところで触媒ブ
トキシル2−ヒドロキシプロピルトリフエニルホスホニ
ウムブロマイドを250ppm添加した。さらに温度を徐々に
挙げ160℃±5℃で反応させる。徐々に増粘してくるの
で3時間後、混合溶媒47gと触媒ホスホニウム塩250ppm
を加えた。さらに2時間後混合溶媒62g追加した。さら
に撹拌下に合計7時間反応させた。この時の生成物の還
元粘度は0.30cstであつた。その後混合溶媒で不揮発分
を40重量%に調整しながら温度を100℃前後に下げ、メ
タノール338gを加え撹拌しながら結晶化させた。この結
晶を過しメタノールで40℃〜50℃で30分間撹拌洗浄
後、過乾燥をした。293.4gの生成物を得た。この生成
物は外観は白い微粒状の固体であり、臭素含有量52.9wt
%、低分子含有量0.29vl%、エポキシ価0.89mgKOH/g、
フエノール性酸価0.45mgKOH/g、Na+1ppm以下、Cl-1ppm
以下、Br-1ppm以下、P含有量0であつた。このもの単
独で射出成形加工すると次の特性が得られた。引張り強
度880Kg f/cm2、曲げ強度1470Kg f/cm2、ロツクウエル
硬度R−126、吸水率0.05%、熱変形温度111℃(測定方
法はJIS K 6911に準拠した。) 合成比較例1 エポキシ当量401.3g/eqのYDB−400、754g、テトラブ
ロモビスフエノールA 446g及び触媒テトラメチルアンモ
ニウムクロライドの10%水溶液0.6gをステンレススチー
ルセパラブルフラスコに仕込み、窒素置換してから150
℃で3時間反応させたのち、さらに180℃で2時間反応
させた。得られた樹脂を粉砕し1000gに上記触媒を1g加
え混合したのち、二軸押出し機にて200℃で樹脂が2分
間滞留するようにスクリユーの回転数を調節してさらに
反応を行つた。得られた樹脂を粉砕し黄色の粉末にし
た。得られた樹脂の分析結果を表1に示す。
合成比較例2 エポキシ当量401.3g/eqのYDB−400、561.8g、テトラ
ブロモビスフエノールA 214.6gにトリブロモフエノール
201.9gを2ステンレススチールセパラブルフラスコに
仕込み窒素で置換した後、加熱溶融し140℃にトリブチ
ルアミン0.56gを加え160℃〜230℃で10時間反応させ
た。得られた樹脂を粉砕し黄色の粉末にした。得られた
樹脂の分析結果を表1に示す。
ブロモビスフエノールA 214.6gにトリブロモフエノール
201.9gを2ステンレススチールセパラブルフラスコに
仕込み窒素で置換した後、加熱溶融し140℃にトリブチ
ルアミン0.56gを加え160℃〜230℃で10時間反応させ
た。得られた樹脂を粉砕し黄色の粉末にした。得られた
樹脂の分析結果を表1に示す。
表1記載のごとく本明細書に示す製造方法によつて合
成された樹脂は、G.P.C分析(本分記載の測定方法)で
分析される低分子化合物含量が顕著に低く不純物イオン
も少なく、数平均分子量の高い実質的線状のポリヒドロ
キシポリエーテルが得られた。上記合成例で得られた樹
脂を成分〔B〕とし成分〔A〕をポリブチレンテレフタ
レート樹脂(三菱化成(株)商品名ノバドール5008)若
しくはポリエチレンテレフタレート樹脂(東洋紡(株)
商品名RE−500)、ナイロン6(宇部興産(株)商品名U
BEナイロン1013B)、ABS樹脂(宇部サイコン(株)商品
名サイコラツクAM−1001)、ポリカーボネート(出光石
油化学(株)商品名A−2200)、成分〔C〕として難燃
助剤三酸化アンチモンを表2に示した割合で配合しヘン
シエルミキサーで5分間混合した後、二軸押出し機によ
りシリンダー温度220〜300℃でペレツト化した。次いで
成形温度220〜320℃で射出成形しシート状とし試験片を
作成し、それぞれの難燃性組成物の引張り強度、300℃
×30分加熱減量法による熱安定性特性、難燃性テスト及
び成形品の外観について評価を行つた。以下実施例I〜
V、比較例I−1〜V−4を表2に記載のごとく、本発
明の難燃性樹脂組成物の顕著な特性が得られた。
成された樹脂は、G.P.C分析(本分記載の測定方法)で
分析される低分子化合物含量が顕著に低く不純物イオン
も少なく、数平均分子量の高い実質的線状のポリヒドロ
キシポリエーテルが得られた。上記合成例で得られた樹
脂を成分〔B〕とし成分〔A〕をポリブチレンテレフタ
レート樹脂(三菱化成(株)商品名ノバドール5008)若
しくはポリエチレンテレフタレート樹脂(東洋紡(株)
商品名RE−500)、ナイロン6(宇部興産(株)商品名U
BEナイロン1013B)、ABS樹脂(宇部サイコン(株)商品
名サイコラツクAM−1001)、ポリカーボネート(出光石
油化学(株)商品名A−2200)、成分〔C〕として難燃
助剤三酸化アンチモンを表2に示した割合で配合しヘン
シエルミキサーで5分間混合した後、二軸押出し機によ
りシリンダー温度220〜300℃でペレツト化した。次いで
成形温度220〜320℃で射出成形しシート状とし試験片を
作成し、それぞれの難燃性組成物の引張り強度、300℃
×30分加熱減量法による熱安定性特性、難燃性テスト及
び成形品の外観について評価を行つた。以下実施例I〜
V、比較例I−1〜V−4を表2に記載のごとく、本発
明の難燃性樹脂組成物の顕著な特性が得られた。
「発明の効果」 本発明は特定の物性を有し実質的にエポキシ基を含ま
ない線状のハロゲン含有ポリヒドロキシポリエーテル樹
脂を難燃剤として使用することにより、熱可塑性ポリエ
ステル等の熱可塑性樹脂自体のもつ特性を低下さすこと
なく難燃化でき、従来の難燃剤よりはるかに優れた難燃
性組成物を提供できるという効果を示すものである。
ない線状のハロゲン含有ポリヒドロキシポリエーテル樹
脂を難燃剤として使用することにより、熱可塑性ポリエ
ステル等の熱可塑性樹脂自体のもつ特性を低下さすこと
なく難燃化でき、従来の難燃剤よりはるかに優れた難燃
性組成物を提供できるという効果を示すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−4737(JP,A) 特開 昭59−149954(JP,A) 特開 昭59−206460(JP,A) 特開 昭61−261346(JP,A) 特開 昭58−118849(JP,A) 特開 昭58−21442(JP,A) 特開 昭58−101145(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】下記(A)(B)(C)を含有することを
特徴とする難燃性樹脂組成物。 (A)熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリアミド
樹脂、アクリルニトリル・ブダジエン・スチレン共重合
体樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂100重
量部 (B)ハロゲン化ビスフエノール類とハロゲン化ビスフ
エノール類ジグリシジルエーテルとの実質的等モル反応
又はハロゲン化ビスフエノール類とハロゲン化ビスフエ
ノール類ジグリシジルエーテルとビスフエノール類ジグ
リシジルエーテルの混合物との実質的等モル反応によっ
て得られ、還元粘度が0.2以上、ハロゲン含有量が20〜6
2重量%、フエノール性酸価1mgKOH/g以下、エポキシ価2
mgKOH/g以下、平均分子量1800以下の低分子量化合物の
含量が0.5重量%以下であり分子量が2万以上の実質的
にエポキシ基を含有しない線状のハロゲン含有ポリヒド
ロキシポリエーテル樹脂3〜40重量部 (C)三酸化アンチモン2〜10重量部
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| JP62161504A JPH0826228B2 (ja) | 1987-06-29 | 1987-06-29 | 難燃性樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP62161504A JPH0826228B2 (ja) | 1987-06-29 | 1987-06-29 | 難燃性樹脂組成物 |
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Family Applications (1)
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-
1987
- 1987-06-29 JP JP62161504A patent/JPH0826228B2/ja not_active Expired - Fee Related
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