TW201920417A - 用於聚合物組成物之阻燃劑組合物及其用途 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於阻燃劑組合物，其包含 - 式(I)之二烴基膦酸鹽(phosphinic salt)作為組分A,其中，R1
及R2
為乙基， M為Al、Fe、TiOp
或Zn， m為2至3，及 p=(4-m)/2 - 選自下列群組之化合物作為組分B：乙基丁基膦酸(ethylbutylphosphinic acid)、二丁基膦酸、乙基己基膦酸、丁基己基膦酸及/或二己基膦酸之Al、Fe、TiOp
及Zn鹽類 - 式(II)之一烴基膦酸鹽(phosphonic salt)作為組分C,其中，R3
為乙基， Met為Al、Fe、TiOq
或Zn， n為2至3，及 q=(4-n)/2， - 三聚氰酸三聚氰胺(melamine cyanurate)作為組分D，其中 該阻燃劑組合物之X射線粉末繞射圖含有下列反射： 在角度範圍2θ從9.099°至9.442°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°、從18.619°至18.984°及從26.268°至26.679°，及/或 在角度範圍2θ從5.112°至5.312°、從6.097°至6.297°、從10.082°至10.282°、從10.350°至10.550°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°及從12.308°至12.508°，及/或 在角度範圍2θ從9.117°至9.317°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°及從18.537°至18.737°，及/或 在角度範圍2θ從8.300°至8.500°、從10.802°至11.004°及從11.775°至11.990°。 該聚合物組成物可用於纖維、膜及模製品的製造，尤其是用於電氣及電子領域(electricals and electronics sector)。
Description
本發明係關於新穎阻燃劑之組合物及包含彼等之聚合物組成物，以及關於其用途。
可燃塑料通常必須配備有阻燃劑以便能夠達到由塑料加工者及在某些情況下由立法者提出的高阻燃性要求。較佳而言-也為了環境原因-使用僅形成低水平煙氣(如果有的話)的非鹵化阻燃劑系統。
在這些阻燃劑中，已發現膦酸(phosphinic acid)的鹽(膦酸鹽(phosphinates))對熱塑性聚合物特別有效(DE 2 252 258 A及DE 2 447 727 A)。
此外，已發現有膦酸鹽與特定含氮化合物之已知的協同組合物在一整個系列的聚合物中作為阻燃劑比單獨的膦酸鹽更為有效(WO 2002/28953 A1、以及還有DE 197 34 437 A1及DE 197 37 727 A1)。
US 7,420,007 B2揭露含有少量經選擇的短鏈聚合物之二烷基膦酸鹽作為阻燃劑係適用於聚合物，該聚合物在阻燃劑併入聚合物基質時僅經受相當小程度的降解。
依據國際標準，經常必須以高劑量添加阻燃劑以確保足夠的塑料的阻燃性。由於他們在高溫下阻燃性所需要的化學反應性，阻燃劑，特別是在較高劑量下，會損害塑料的加工安定性。此可導致增加的聚合物降解、交聯反應、除氣或變色。
WO 98/03515 A1揭露高溫改質的膦酸之鋁鹽的x射線反射。這些膦酸鹽係在高溫下製備。
WO 2014/135256 A1揭露具有明顯改進的熱安定性、降低的移動傾向及良好電氣及機械性質之聚醯胺模塑料(molding compounds)。
然而，至今缺乏同時賦予聚合物組成物所有需要的性質，例如良好電氣值(electrical value)及有效阻燃性，的含膦酸鹽之阻燃劑組合物。
因此，本發明的目的係提供含膦酸鹽之阻燃劑系統，其同時賦予用其改質之聚合物所有前述性質，尤其是良好電氣值和以最小殘燄時間(afterflame time)為特徵之高阻燃性。
因此，本發明的目的係提供具有上述性質特徵之含膦酸鹽之阻燃劑系統，其意指彼等具有良好電氣值(例如GWFI、CTI)和以最小殘燄時間(UL-94)為特徵之高阻燃性。
本發明提供阻燃劑組合物，其包含 - 式(I)之二烴基膦酸鹽(phosphinic salt)作為組分A其中，R1
及R2
為乙基， M為Al、Fe、TiOp
或Zn， m為2至3，較佳為2或3，及 p=(4-m)/2 - 選自下列群組之化合物作為組分B：乙基丁基膦酸(ethylbutylphosphinic acid)、二丁基膦酸、乙基己基膦酸、丁基己基膦酸及/或二己基膦酸之Al、Fe、TiOp
及Zn鹽類 - 式(II)之一烴基膦酸鹽(phosphonic salt)作為組分C其中，R3
為乙基， Met為Al、Fe、TiOq
或Zn， n為2至3，較佳為2或3，及 q=(4-n)/2，以及 - 三聚氰酸三聚氰胺(melamine cyanurate)作為組分D，其中 該阻燃劑組合物之X射線粉末繞射圖含有下列反射： 在角度範圍2θ從9.099°至9.442°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°、從18.619°至18.984°及從26.268°至26.679°， 及/或 在角度範圍2θ從5.112°至5.312°、從6.097°至6.297°、從10.082°至10.282°、從10.350°至10.550°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°及從12.308°至12.508°， 及/或 在角度範圍2θ從9.117°至9.317°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°及從18.537°至18.737°， 及/或 在角度範圍2θ從8.300°至8.500°、從10.802°至11.004°及從11.775°至11.990°。
x射線光譜係以粉末x射線繞射儀，例如以來自Philips的X`Pert-MPD儀記錄。此處樣本係以Cu-K-α輻射照射及步進時間(step time)為1秒。
本發明之較佳阻燃劑組合物為具有含有下列反射之X射線粉末繞射圖的那些組合物：在角度範圍2θ從9.099°至9.442°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°、從18.619°至18.984°及從26.268°至26.679°。
在本發明之阻燃劑中，組分A的比例典型地為5重量%至85重量%，較佳為10重量%至60重量%。
在本發明之阻燃劑中，組分B的比例典型地為0.01重量%至10重量%，較佳為0.1重量%至2.5重量%。
在本發明之阻燃劑中，組分C的比例典型地為0.01重量%至10重量%，較佳為0.1重量%至2.5重量%。
在本發明之阻燃劑中，組分D的比例典型地為5重量%至50重量%，較佳為10重量%至30重量%。
關於組分A至D之比例的這些百分比係以阻燃劑組合物之總量為基準計。
較佳者為其中 - 組分A的比例為5重量%至85重量%， - 組分B的比例為0.01重量%至10重量%， - 組分C的比例為0.01重量%至10重量%，及 - 組分D的比例為5重量%至50重量% 之阻燃劑組合物，其中該等百分比係以組分A至D之總量為基準計。
特佳者為其中 - 組分A的比例為10重量%至60重量%， - 組分B的比例為0.1重量%至2.5重量%， - 組分C的比例為0.1重量%至2.5重量%，及 - 組分D的比例為10重量%至30重量% 之阻燃劑組合物。
較佳使用的組分A之鹽是其中Mm+
為Zn2+
、Fe3+
或尤其是Al3+
的鹽。
較佳使用的組分B之鹽是鋅鹽、鐵鹽或尤其是鋁鹽。
較佳使用的組分C之鹽是其中Metn+
為Zn2+
、Fe3+
或尤其是Al3+
的鹽。
非常特佳者為其中M及Met為Al、m及n為3、且其中組分B之化合物採取鋁鹽之形式的阻燃劑組合物。
根據本發明用作組分A的二乙基膦酸的鹽為用於聚合型模塑料的已知阻燃劑。
二乙基膦酸的鹽與一定比例的根據本發明用作組分B及C之二烴基膦酸鹽及一烴基膦酸鹽亦為已知之阻燃劑。此物質之組合物的製造係描述於，例如，US 7,420,007 B2。
根據本發明使用的組分A之二乙基膦酸的鹽可含有少量組分B的鹽及/或組分C的鹽，例如高至其10重量%的組分B，較佳為0.01重量%至6重量%，且尤其是0.2重量%至2.5重量%，以及高至其10重量%的組分C，較佳為0.01重量%至6重量%，且尤其是0.2重量%至2.5重量%，以組分A、B及C之量為基準計。
根據本發明用作組分C的乙基膦酸之鹽同樣已知作為聚合型模塑料的阻燃劑中之二乙基膦酸鹽的添加物，例如來自WO 2016/065971 A1。
根據本發明用作組分D的三聚氰酸三聚氰胺已知為與聚合型模塑料的阻燃劑中之二乙基膦酸鹽有關的增效劑，例如來自WO 97/39053 A1。
在另一較佳具體態樣中，組分A、B、C及D係呈顆粒形式，其中中值粒度(d50
)為1至100 µm。
在較佳之具體態樣中，上述阻燃劑組合物包含無機磷酸鹽(inorganic phosphonate)作為另一組分E。
根據本發明用作組分E之無機磷酸鹽或是其他的亞磷酸(phosphorous acid)的鹽(亞磷酸鹽(phosphites))作為阻燃劑的用途是已知的。例如WO 2012/045414 A1揭露阻燃劑組合物，其除了二烴基膦酸鹽外，也包含亞磷酸的鹽(=亞磷酸鹽)。
較佳而言，無機磷酸鹽(組分E)係符合通式(IV)或(V) 其中，Kat為p-價陽離子，尤其是鹼金屬或鹼土金屬之陽離子、銨陽離子及/或Fe、Zn或尤其是Al之陽離子，其包含陽離子Al(OH)或Al(OH)2
，以及p為1、2、3或4。
較佳而言，無機磷酸鹽(組分E)為亞磷酸鋁[Al(H2
PO3
)3
]、二級亞磷酸鋁[Al2
(HPO3
)3
]、鹼式亞磷酸鋁[Al(OH)(H2
PO3
)2
*2aq]、亞磷酸鋁四水合物[Al2
(HPO3
)3
*4aq]、磷酸鋁、Al7
(HPO3
)9
(OH)6
(1,6-己二胺)1.5
*12H2
O、 Al2
(HPO3
)3
*xAl2
O3
*nH2
O，其中x=2.27-1及/或Al4
H6
P16
O18
。
無機磷酸鹽(組分E)較佳亦包含式(VI)、(VII)及/或(VIII)之亞磷酸鋁其中q為0至4，其中，M表示鹼金屬陽離子，z為0.01至1.5及y為2.63至3.5且v為0至2且w為0至4；其中，u為2至2.99及t為2至0.01且s為0至4， 及/或 亞磷酸鋁[Al(H2PO3
)3
]、二級亞磷酸鋁[Al2
(HPO3
)3
]、鹼式亞磷酸鋁[Al(OH)(H2
PO3
)2
*2aq]、亞磷酸鋁四水合物[Al2
(HPO3
)3
*4aq]、磷酸鋁、Al7
(HPO3
)9
(OH)6
(1,6-己二胺)1.5
*12H2
O、Al2
(HPO3
)3
*xAl2
O3
*nH2
O，其中x=2.27-1及/或Al4
H6
P16
O18
。
較佳之無機磷酸鹽(組分E)為不溶或微溶於水的鹽。
特佳之無機磷酸鹽為鋁、鈣及鋅鹽類。
更佳而言，組分E為亞磷酸與鋁化合物的反應產物。
特佳之組分E為具有CAS編號15099-32-8、119103-85-4、220689-59-8、56287-23-1、156024-71-4及71449-76-8的亞磷酸鋁。
較佳使用的亞磷酸鋁係由鋁源與磷源及任意的模板於溶劑中在20-200℃下反應一段高至4天的時間而製備。為此目的，將鋁源與磷源混合1-4 h，在熱液條件或回流下加熱，濾出，清洗並乾燥(例如在110℃下)。
較佳之鋁源為異丙氧化鋁、硝酸鋁、氯化鋁、氫氧化鋁(例如假軟水鋁石)。
較佳之磷源為亞磷酸、(酸式)亞磷酸銨、鹼金屬亞磷酸鹽或鹼土金屬亞磷酸鹽。
較佳之鹼金屬亞磷酸鹽為亞磷酸二鈉、亞磷酸二鈉水合物、亞磷酸三鈉、亞磷酸氫鉀。
較佳之亞磷酸二鈉水合物為來自Brüggemann的Brüggolen®
H10。
較佳之模板為1,6-己二胺、胍碳酸鹽或氨。
較佳之鹼土金屬亞磷酸鹽為亞磷酸鈣。
鋁與磷與溶劑的較佳比例為1：1：3.7至1：2.2：100 mol。鋁與模板的比例為1：0至1：17 mol。反應溶液的較佳pH為3至9。較佳之溶劑為水。
在本申請案中，特佳者為使用與亞磷酸的鹽相同的膦酸的鹽，即例如，二乙基膦酸鋁與亞磷酸鋁一起或二乙基膦酸鋅與亞磷酸鋅一起。
在較佳之具體態樣中，上述阻燃劑組合物包含作為組分E之式(III)之化合物其中，Me為Fe、TiOr
、Zn或尤其是Al， o為2至3，較佳為2或3，及 r=(4-o)/2。
較佳使用的式III之化合物為其中Meo+
為Zn2+
、Fe3+
或尤其是Al3+
的化合物。
組分E較佳係以0.01重量%至10重量%的量、尤其是以0.1重量%至2.5重量%的量存在，以組分A至E之總量為基準計。
本發明亦係關於將本發明之阻燃劑組合物用於使熱塑性及熱固性聚合物阻燃的用途，以及關於已藉由此等阻燃劑組合物致使阻燃的聚合物組成物。
包含本發明之阻燃劑組合物以及任意的填充劑及增強劑及/或其他添加物(如以下所界定)之熱塑性及/或熱固性聚合物(下文中之組分F)在下文中被稱為聚合物組成物。
於其中可有效使用本發明之阻燃劑組合物的熱塑性聚合物為非晶質熱塑性聚合物或半晶質熱塑性聚合物，較佳為具有不高於290℃、更佳為不高於280℃且最佳為不高於250℃之熔點的那些。此類聚合物已詳細地描述於文獻中並且為熟習此項技藝者所知。
根據本發明使用的熱塑性聚合物的熔點係用微差掃描熱量法(DSC)以10 K/秒的加熱速率測定。
根據本發明使用的熱塑性聚合物包括，例如：
1. 單-和二烯烴之聚合物，例如聚丙烯、聚異丁烯、聚丁烯、聚丁烯-1、聚異戊二烯或聚丁二烯，及環烯烴(如環戊烯或降莰烯)之加成聚合物；以及還有可任意地已交聯之聚乙烯；例如高密度聚乙烯(HDPE)、高莫耳質量高密度聚乙烯(HDPE-HMW)、超高莫耳質量高密度聚乙烯(HDPE-UHMW)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、支鏈低密度聚乙烯(BLDPE)。
2. 前述聚合物之混合物，例如聚丙烯與聚異丁烯之混合物、聚丙烯與聚乙烯之混合物(例如PP/HDPE、PP/LDP)以及各種聚乙烯類型之混合物，例如LDPE/HDPE。
3. 單-和二烯烴彼此或與其他乙烯基單體之共聚物，例如乙烯-丙烯共聚物、線型低密度聚乙烯(LLDPE)及其與低密度聚乙烯(LDPE)之混合物、丙烯-丁烯-1共聚物、丙烯-異丁烯共聚物、乙烯-丁烯-1共聚物等。還有乙烯-丙烯酸烷酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及其與一氧化碳之共聚物、或乙烯-丙烯酸共聚物及其鹽(離子聚合物)、以及還有乙烯與丙烯及二烯(諸如己二烯、二環戊二烯或亞乙基降莰烯(ethylidenenorbornene))之三元聚合物；以及還有此等共聚物彼此及與在1. 所提到的聚合物之混合物，例如聚丙烯/乙烯-丙烯共聚物、LDPE/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、LDPE/乙烯-丙烯酸共聚物、LLDPE/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、LLDPE/乙烯-丙烯酸共聚物以及交替或無規聚烯(polyalkylene)/一氧化碳共聚物及其與其他聚合物(例如聚醯胺)之混合物。
4. 聚苯乙烯、聚(對甲基苯乙烯)、聚-(α-甲基苯乙烯)。
5. 苯乙烯或α-甲基苯乙烯與二烯或丙烯酸系衍生物之共聚物，例如苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-甲基丙烯酸烷酯、苯乙烯-丁二烯-丙烯酸烷酯和甲基丙烯酸烷酯、苯乙烯-順丁烯二酐、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸酯；苯乙烯共聚物與另一聚合物(例如聚丙烯酸酯、二烯聚合物或乙烯-丙烯-二烯三元聚合物)之高耐衝擊性混合物；以及苯乙烯之嵌段共聚物，例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯。
6. 苯乙烯或α-甲基苯乙烯之接枝共聚物，例如苯乙烯接在聚丁二烯上、苯乙烯接在聚丁二烯-苯乙烯或聚丁二烯-丙烯腈共聚物上、苯乙烯及丙烯腈(或甲基丙烯腈)接在聚丁二烯上；苯乙烯、丙烯腈及甲基丙烯酸甲酯接在聚丁二烯上；苯乙烯及順丁烯二酐接在聚丁二烯上；苯乙烯、丙烯腈及順丁烯二酐或順丁烯二醯亞胺接在聚丁二烯上；苯乙烯及順丁烯二醯亞胺接在聚丁二烯上；苯乙烯及丙烯酸烷酯/甲基丙烯酸烷酯接在聚丁二烯上、苯乙烯及丙烯腈接在乙烯-丙烯-二烯三元聚合物上；苯乙烯及丙烯腈接在聚丙烯酸烷酯或聚甲基丙烯酸烷酯上；苯乙烯及丙烯腈接在丙烯酸酯-丁二烯共聚物上、及其與在5. 所提到的聚合物之混合物，如已知為，例如，ABS、MBS、ASA或AES聚合物。
7. 鹵化聚合物，例如聚氯平、氯橡膠、氯化及溴化之異丁烯-異戊二烯的共聚物(鹵化丁基橡膠)、氯化或氯磺化聚乙烯、乙烯與氯化乙烯之共聚物、表氯醇均-及共聚物，尤其是鹵化乙烯基化合物之聚合物，例如聚氯乙烯、聚二氯亞乙烯、聚氟乙烯、聚二氟亞乙烯；及其共聚物，諸如氯乙烯-二氯亞乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯或二氯亞乙烯-乙酸乙烯酯。
8. 由α,β-不飽和酸及其衍生物衍生的聚合物，諸如聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯、以丙烯酸丁酯衝擊改質的聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯醯胺及聚丙烯腈。
9. 在8. 所提到的單體彼此或與其他不飽和單體之共聚物，例如丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丙烯酸烷酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸烷氧基烷酯共聚物、丙烯腈-鹵乙烯共聚物或丙烯腈-甲基丙烯酸烷酯-丁二烯三元聚合物。
10. 由不飽和醇和胺或由醯基衍生物或其縮醛衍生之聚合物，諸如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚硬脂酸乙烯酯、聚苯甲酸乙烯酯或聚順丁烯二酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚酞酸烯丙酯(polyallyl phthalate)、聚烯丙基三聚氰胺(polyallylmelamine)；及其在與1. 所提到的烯烴之共聚物。
11. 聚縮醛，諸如聚甲醛、及含有共聚單體(例如環氧乙烷)的那些聚甲醛；以熱塑性聚胺甲酸酯、丙烯酸酯或MBS改質之聚縮醛。
12. 聚苯醚及聚苯硫醚以及其與苯乙烯聚合物或聚醯胺之混合物。
13. 由二胺與二羧酸及/或由胺基羧酸或對應之內醯胺衍生的聚醯胺及共聚醯胺，諸如耐綸-4、耐綸-6、耐綸-6/6、6/10、6/9、6/12、4/6、12/12、耐綸-11、耐綸-12；前述聚醯胺與聚烯烴、烯烴共聚物、離子聚合物、或化學鍵結或接枝彈性體之嵌段共聚物；或與聚醚，例如與聚乙二醇、聚丙二醇或聚四亞甲基二醇之嵌段共聚物。此外，EPDM-或ABS-改質之聚醯胺或共聚醯胺；以及在處理期間縮合之聚醯胺("RIM聚醯胺系統")。
14. 聚脲、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚酯醯亞胺、聚乙內醯脲及聚苯并咪唑。
15. 由二羧酸與二醇及/或由羥基羧酸或對應之內酯衍生的聚酯，諸如聚對酞酸乙二酯、聚對酞酸丁二酯、聚-1,4-二羥甲基環己烷對酞酸酯、及由具有羥端基之聚醚衍生的嵌段聚醚酯；以及還有以聚碳酸酯或MBS改質的聚酯。
16. 聚碳酸酯及聚酯碳酸酯。
17. 聚碸、聚醚碸及聚醚酮。
18. 前述聚合物之混合物(聚合物摻混物)，例如PP/EPDM、聚醯胺/EPDM或ABS、PVC/EVA、PVC/ABS、PVC/MBS、PC/ABS、PBTP/ABS、PC/ASA、PC/PBT、PVC/CPE、PVC/丙烯酸酯、POM/熱塑性PUR、PC/熱塑性PUR、POM/丙烯酸酯、POM/MBS、PPO/HIPS、PPO/耐綸-6,6及共聚物。
19. 熱塑性彈性體(TPEs)，諸如基於苯乙烯之嵌段共聚物(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物)、基於熱塑性聚酯彈性體之嵌段共聚物、由二異氰酸酯與短鏈二醇及二異氰酸酯與長鏈二醇之交替嵌段所組成的醚基及/或酯基嵌段共聚物、聚醚嵌段醯胺、共聚醯胺及/或聚醚醯胺。
較佳之TPEs為彈性體摻合物，諸如含有聚丙烯及聚乙烯嵌段共聚物之熱塑性烯烴；聚丙烯及乙烯-丙烯橡膠、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯、聚烯烴-乙烯-丙烯-二烯、聚烯烴-乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及/或聚烯烴-聚芳醚。
較佳之TPEs為熱塑性硫化橡膠，例如於聚丙烯基質中之乙烯-丙烯-二烯橡膠顆粒。
於其中可有效使用本發明之阻燃劑組合物的熱固性聚合物同樣已詳細地描述於文獻中並且為熟習此項技藝者所知。
較佳而言，熱固性聚合物包含由飽和及不飽和二羧酸或其酸酐與多元醇之共聚酯衍生的不飽和聚酯樹脂(UP樹脂)，及作為交聯劑之乙烯基化合物。UP樹脂係藉由利用引發劑(如過氧化物)和加速劑之自由基聚合而固化。
較佳之用於製備UP樹脂的不飽和二羧酸及衍生物為順丁烯二酐及反丁烯二酸。
較佳之飽和二羧酸為酞酸、異酞酸、對酞酸、四氫酞酸、己二酸。
較佳之二醇為丙-1,2-二醇、乙二醇、二乙二醇及新戊二醇、乙氧基化或丙氧基化雙酚A。
較佳之用於交聯的乙烯基化合物為苯乙烯。
較佳之硬化劑系統為過氧化物和金屬共引發劑，例如氫過氧化物和辛酸鈷及/或過氧化苯甲醯和芳胺及/或UV光和光敏劑，如安息香醚。
較佳之氫過氧化物為過氧化二-三級丁基、過辛酸三級丁酯(tert-butyl peroctoate)、過新戊酸三級丁酯(tert-butyl perpivalate)、過2-乙基己酸三級丁酯(tert-butyl per-2-ethylhexanoate)、過順丁烯二酸三級丁酯(tert-butyl permaleate)、過異丁酸三級丁酯(tert-butyl perisobutyrate)、過氧化苯甲醯、過氧化二乙醯、過氧化琥珀醯、過氧化對氯苯甲醯及過氧二碳酸二環己酯(dicyclohexyl peroxodicarbonate)。
較佳之金屬共引發劑為鈷、錳、鐵、釩、鎳或鉛之化合物。
較佳之芳胺為二甲基苯胺、二甲基對甲苯、二乙基苯胺及苯基二乙醇胺。
另外較佳之熱固性聚合物為環氧樹脂，其係衍生自脂族、環脂族、雜環或芳族縮水甘油基化合物，例如衍生自雙酚A二縮水甘油醚及雙酚F二縮水甘油醚，其係利用慣用硬化劑及/或加速劑交聯。
合適的縮水甘油基化合物為雙酚A二縮水甘油酯、雙酚F二縮水甘油酯、酚甲醛樹脂及甲酚-甲醛樹脂之聚縮水甘油酯、酞酸、異酞酸及對酞酸之聚縮水甘油酯及偏苯三甲酸之聚縮水甘油酯、芳胺及雜環氮鹼之N-縮水甘油基化合物、以及多元脂族醇之二-及多縮水甘油基化合物。
合適的硬化劑為脂族、環脂族、芳族及雜環胺類或多胺類，諸如伸乙二胺、二伸乙三胺、三伸乙四胺、丙-1,3-二胺、六亞甲二胺、胺乙基哌□、異佛酮二胺、聚醯胺基胺(polyamidoamine)、二胺二苯甲烷、二胺二苯基醚、二胺二酚碸、苯胺甲醛樹脂、2,2,4-三甲基己-1,6-二胺、間二甲苯二胺、雙(4-胺基環己基)甲烷、2,2-雙(4-胺基環己基)丙烷、3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己胺(異佛酮二胺)、聚醯胺基胺、氰胍及二氰二胺、以及同樣多元酸或其酸酐，例如酞酐、順丁烯二酐、四氫酞酐、甲基四氫酞酐、六氫酞酐及甲基六氫酞酐、以及還有酚類，例如酚-酚醛清漆樹脂、甲酚-酚醛清漆樹脂、二環戊二烯-酚加成樹脂、酚芳烷基樹脂、甲酚芳烷基樹脂、萘酚芳烷基樹脂、聯苯酚改質之酚芳烷基樹脂、酚-三羥甲基甲烷樹脂、四羥苯基乙烷樹脂(tetraphenylolethane resin)、萘酚-酚醛清漆樹脂、萘酚-酚共縮合樹脂、萘酚-甲酚共縮合樹脂、聯苯酚改質之酚樹脂及胺基三□改質之酚樹脂。硬化劑可單獨使用或彼此組合使用。
於聚合中用於交聯的合適的催化劑或加速劑為三級胺、苯甲基二甲胺、N-烷基吡啶、咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十七基咪唑、有機酸之金屬鹽、路易斯酸及胺錯鹽。
熱固性聚合物較佳為一方面由醛類衍生，而另一方面由酚類、脲或三聚氰胺衍生的熱固性聚合物，諸如酚-甲醛、脲-甲醛及三聚氰胺-甲醛樹脂。
同樣較佳的是，熱固性聚合物為由經取代丙烯酸酯，例如由環氧基丙烯酸酯、胺甲酸乙酯丙烯酸酯、或聚酯丙烯酸酯衍生的丙烯酸樹脂。
較佳使用的另外的熱固性聚合物為已與三聚氰胺樹脂、脲樹脂、異氰酸酯、三聚異氰酸酯、聚異氰酸酯或環氧樹脂交聯的醇酸樹脂、聚酯樹脂及丙烯酸酯樹脂。
較佳使用的另外的熱固性聚合物為已藉由將聚異氰酸酯或脲與多元醇或多胺反應所得到的聚胺甲酸酯或聚脲。
較佳的多元醇為乙二醇、丙-1,2-二醇、雙酚A、三羥甲基丙烷、甘油、新戊四醇、山梨醇、糖類或降解澱粉的氧化烯加成物。其亦可能使用聚酯多元醇。此等可藉由多元醇(諸如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、甲基戊二醇、1,6-己二醇、三羥甲基丙烷、甘油、新戊四醇、二甘油、葡萄糖及/或山梨醇)與二元酸(諸如草酸、丙二酸、琥珀酸、酒石酸、己二酸、癸二酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、酞酸及/或對酞酸)的聚縮合而獲得。
合適的聚異氰酸酯為具有不少於二個異氰酸酯基團的芳族、脂環族或脂族聚異氰酸酯及其混合物。較佳者為芳族聚異氰酸酯，諸如甲苯基二異氰酸酯(tolyl diisocyanate)、亞甲基二苯基二異氰酸酯(methylene diphenyl diisocyanate)、伸萘基二異氰酸酯(naphthylene diisocyanates)、伸茬基二異氰酸酯(xylylene diisocyanate)、參(4-異氰酸基苯基)甲烷(tris(4-isocyanatophenyl)methane)及聚亞甲基聚伸苯基二異氰酸酯(polymethylenepolyphenylene diisocyanates)；脂環族聚異氰酸酯，諸如亞甲基二苯基二異氰酸酯、甲苯基二異氰酸酯；脂族聚異氰酸酯及六亞甲基二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、二聚二異氰酸酯(dimeryl diisocyanate)、1,1-亞甲基雙(4-異氰酸基環己烷-4,4’-二異氰酸基二環己基甲烷異構物混合物、1,4-環己基二異氰酸酯、Desmodur®
產品(Bayer)及離胺酸二異氰酸酯及其混合物。
合適的聚異氰酸酯亦為由聚異氰酸酯與多元醇、脲、碳二亞胺及/或縮二脲反應所得到的經改質產物。
根據本發明用作組分G之聚合物較佳為熱塑性聚合物，更佳為HI聚苯乙烯、聚苯醚、聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯以及ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)或PC/ABS (聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)或PPE/HIPS (聚苯醚/HI聚苯乙烯)型之摻合物或聚合物摻合物。HI聚苯乙烯為具有提高的耐衝擊性之聚苯乙烯。
特佳使用的熱塑性聚合物為聚醯胺、聚酯及PPE/HIPS摻合物。
根據本發明使用的阻燃劑組合物給予聚合物(組分F)非常好的安定性以防止熱降解。此顯現在本發明之聚合物組成物配混及成形時熱塑性聚合物比黏度的改變上。於其中發生的熱應力導致聚合物鏈的部分降解，其表現在平均分子量的減少及相關聯的聚合物溶液黏度的降低。
例如，聚對酞酸丁二酯之比黏度的典型值(其使用毛細管黏度計根據ISO 1628在25℃作為在酚/二氯苯(1：1)中的0.5重量%的溶液測量)為約130 cm3
/g。在本發明之聚對酞酸丁二酯組成物配混及成形後，經處理的聚對酞酸丁二酯的比黏度典型值(如以上具體說明所測定)係在介於110和129 cm3
/g的範圍內。
對於前面提到的用途，較佳者為使用總濃度為1重量%至40重量%，尤其是3重量%至30重量%的阻燃劑組分A至D或A至E，以聚合物組成物為基準計。
在本發明之聚合物組成物中，組分F的比例典型地為25重量%至95重量%，較佳為25重量%至75重量%。
在本發明之聚合物組成物中，組分A的比例典型地為1重量%至35重量%，較佳為5重量%至20重量%。
在本發明之聚合物組成物中，組分B的比例典型地為0.01重量%至3重量%，較佳為0.05重量%至1.5重量%。
在本發明之聚合物組成物中，組分C的比例典型地為0.001重量%至1重量%，較佳為0.01重量%至0.6重量%。
在本發明之聚合物組成物中，組分D的比例典型地為1重量%至25重量%，較佳為4重量%至10重量%。
在本發明之聚合物組成物中，組分E的比例典型地為0重量%至10重量%，較佳為1重量%至8重量%。
關於組分A至F之比例的這些百分比係以聚合物組成物之總量為基準計。
較佳者為具有不小於500伏特之根據國際電工委員會標準(International Electrotechnical Commission Standard) IEC-60112/3所測量的相對漏電起痕指數(comparative tracking index)的本發明之阻燃聚合物組成物。
同樣較佳的本發明之阻燃聚合物組成物達到根據UL94之V-0評級，尤其是在厚度3.2 mm至0.4 mm的模製品上測量。
進一步較佳的本發明之阻燃聚合物組成物具有不小於960℃之根據IEC-60695-2-12的灼熱絲可燃性指數，尤其是在厚度0.75-3 mm的模製品上測量。
組分F之特佳的聚醯胺通常為均-或共聚醯胺，其係由(環)脂族二羧酸或其形成聚醯胺的衍生物(諸如其鹽)衍生，以及由(環)脂族二胺或由(環)脂族胺基羧酸或其形成聚醯胺的衍生物(諸如其鹽)衍生。
根據本發明用作組分F之聚醯胺可藉由各種方法製備並且可由非常不同的起始材料合成，而且，在特定應用情況中，可單獨或合併加工助劑、安定劑或其他聚合型合金伴體(polymeric alloy partners)(較佳為彈性體)改質以提供具有特別既定的性質組合的材料。
已知許多製備聚醯胺的程序，其根據所欲終產物使用不同的單體單元、供建立所欲分子量的各種鏈轉移劑、或具有反應基供預期的以後後處理的其他單體。
用於製備聚醯胺之工業相關的方法通常於熔體中通過聚縮合進行。在本上下文中，內醯胺的水解聚合亦被視為聚縮合。
較佳之用作組分F的聚醯胺為具有不高於290℃，較佳為不高於280℃之熔點的半晶質脂肪族聚醯胺。這些可由脂族二胺與脂族二羧酸及/或具有至少5個環原子的環脂族內醯胺或對應的胺基酸開始進行。
通常的反應物包括脂族二羧酸，較佳為己二酸、2,2,4-及2,4,4-三甲基己二酸、壬二酸及/或癸二酸、脂族二胺，較佳為四亞甲二胺、六亞甲二胺、壬-1,9-二胺、2,2,4-及2,4,4-三甲基六亞甲二胺、異構二胺基二環己基甲烷、二胺基二環己基丙烷、雙胺基甲基環己烷、胺基羧酸，較佳為胺基己酸、或對應的內醯胺。包括由二或多種所提到的單體形成的共聚醯胺在內。特佳者為使用己內醯胺，非常特佳者為使用ε-己內醯胺。
較佳而言，根據本發明使用的脂族均-或共聚醯胺為耐綸-12、耐綸-4、耐綸-4,6、耐綸-6、耐綸-6,6、耐綸-6,9、耐綸-6,10、耐綸-6,12、耐綸-6,66、耐綸-7,7、耐綸-8,8、耐綸-9,9、耐綸-10,9、耐綸-10,10、耐綸-11或耐綸-12。這些，例如，通過下列商標名為已知：來自DuPont之耐綸®
、來自BASF之Ultramid®
、來自DSM之Akulon®
K122、來自DuPont之Zytel®
7301；來自Bayer之Durethan®
B 29以及來自Ems Chemie之Grillamid®
。
另外特別合適的為基於PA 6、PA 6,6及其他脂族均-或共聚醯胺(其中，在該聚合物鏈中每一個聚醯胺基團有3至11個亞甲基)之化合物。
較佳者為，其中一或多種選自由PA 6、PA 6,6、PA 4,6、PA 12、PA 6,10所組成之群組的聚醯胺用作為組分F的阻燃聚醯胺組成物。
特佳者為，其中耐綸-6,6或耐綸-6,6和耐綸-6之聚合物混合物用作為組分F的阻燃聚醯胺組成物。
非常特佳者為，其中組分F係由達到至少75重量%之程度的耐綸-6,6和達到至多25重量%之程度的耐綸-6所組成的阻燃聚醯胺組成物。
組分F之特佳的聚酯通常為(環)脂族或芳族-脂族聚酯，其係由(環)脂族及/或芳族二羧酸或其形成聚酯之衍生物(諸如其烷基酯或酸酐)衍生，以及由(環)脂族及/或芳脂族二醇或由(環)脂族及/或芳族羥基羧酸或其形成聚酯之衍生物(諸如其烷基酯或酸酐)衍生。術語"(環)脂族"包含環脂族及脂族化合物。
組分F之熱塑性聚酯較佳係選自芳族及/或脂族二羧酸之聚伸烷基酯(polyalkylene esters)或其二烷基酯之群組。
較佳使用的組分F為芳族-脂族熱塑性聚酯，而且在這些當中，較佳為由芳族二羧酸或其形成聚酯之衍生物與脂族C2
-C10
二醇，尤其是與C2
-C4
二醇之反應所衍生的熱塑性聚酯。
根據本發明較佳使用的組分F為聚對酞酸烷二酯(polyalkylene terephthalate)，而且在這些當中更佳的是聚對酞酸乙二酯或聚對酞酸丁二酯。
聚對酞酸烷二酯較佳含有以二羧酸為基準計之至少80 mol%，尤其是90 mol%的衍生自對酞酸的單元。
根據本發明較佳之用作組分F的聚對酞酸烷二酯，除了對酞酸基團外，也可含有高至20 mol%的具有8至14個碳原子的其他芳族二羧酸基團或具有4至12個碳原子的脂族二羧酸基團，諸如酞酸、異酞酸、萘-2,6-二羧酸、4,4'-二苯基二羧酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸或壬二酸、環己烷二乙酸或環己烷二羧酸基團。
根據本發明較佳之用作組分F的聚對酞酸烷二酯可藉由併入相對少量的三-或四元醇或或三-或四元羧酸而支化，例如，如DE-A 19 00 270中所描述。較佳之支化劑的例子為均苯三甲酸、偏苯三甲酸、三羥甲基乙烷和-丙烷及新戊四醇。
特佳之組分F為僅由對酞酸及其反應性衍生物(例如其二烷基酯)與乙二醇及/或丙-1,3-二醇及/或丁-1,4-二醇所製備的聚對酞酸烷二酯(聚對酞酸乙二酯及聚對酞酸丙二酯及聚對酞酸丁二酯)以及這些聚對酞酸烷二酯的混合物。
較佳之聚對酞酸丁二酯含有以二羧酸為基準計之至少80 mol%，較佳為90 mol%的對酞酸基團，以及以二醇組分為基準計之至少80 mol%，較佳為至少90 mol%的丁-1,4-二醇基團。
較佳之聚對酞酸丁二酯，除了丁-1,4-二醇基團外，可另含有高至20 mol%的其他具有2至12個碳原子之脂族二醇或具有6至21個碳原子之環脂族二醇，例如乙二醇；丙-1,3-二醇；2-乙基丙-1,3-二醇；新戊二醇；戊-1,5-二醇；己-1,6-二醇；環己-1,4-二甲醇；3-甲基戊-2,4-二醇；2‑甲基戊-2,4-二醇；2,2,4-三甲基戊-1,3-二醇；2-乙基己-1,3-二醇；2,2‑二乙基丙-1,3-二醇；己-2,5-二醇；1,4-二([b]-羥乙氧基)苯；2,2‑雙(4-羥基環己基)丙烷；2,4-二羥基-1,1,3,3-四甲基環丁烷；2,2‑雙(3-[b]-羥乙氧基苯基)丙烷及2,2-雙(4-羥丙氧基苯基)丙烷之基團。
根據本發明較佳之用作組分F的聚對酞酸烷二酯亦為由至少二種上述酸組分及/或由至少二種上述醇組分及/或丁-1,4-二醇製備的共聚酯。
根據本發明用作組分F的熱塑性聚酯亦可以與其他聚酯及/或另外的聚合物之混合物使用。
本發明之聚合物組成物亦可包含另外的添加劑作為組分G。在本發明之上下文中，較佳之組分G為抗氧化劑、UV安定劑、γ射線安定劑、水解安定劑、抗氧化劑之共安定劑、抗靜電劑、乳化劑、成核劑、塑化劑、加工助劑、衝擊改質劑、染料、顏料、填充劑、增強劑及/或除組分A、B、C、D及E之外的另外阻燃劑。
在本發明之聚合物組成物中，組分G的比例通常高至60重量%，較佳在介於10重量%和50重量%之間，以聚合物組成物之總量為基準計。
特佳者為包含填充劑及/或尤其是增強劑，較佳為玻璃纖維的本發明之聚合物組成物。其亦可能使用二或多種不同填充劑及/或增強劑之混合物。
較佳之填充劑為基於滑石、雲母、矽酸鹽、石英、二氧化鈦、矽灰石、高嶺土、非晶質矽石、奈米級礦物，更佳為蒙脫石或奈米水鋁石、碳酸鎂、白堊、長石、玻璃珠及/或硫酸鋇之礦物顆粒填充劑。特佳者為基於滑石、矽灰石及/或高嶺土之礦物顆粒填充劑。
另還有特佳者為使用針狀礦物填充劑。根據本發明，針狀礦物填充劑被理解為意指具有非常明顯的針狀特性之礦物填充劑。較佳者為針狀矽灰石。較佳而言，該礦物具有長度直徑比為2：1至35：1、更佳為3：1至19：1、尤佳為4：1至12：1。根據本發明用作組分B之針狀礦物填充劑的平均粒度，以CILAS粒度計測定，較佳為小於20 µm、更佳為小於15 µm、尤佳為小於10 µm。
根據本發明較佳使用的增強劑可為碳纖維及/或玻璃纖維。
在較佳之具體態樣中，填充劑及/或增強劑可已經過表面改質，較佳是用助黏劑或助黏劑系統，更佳為一基於矽烷者。尤其是在使用玻璃纖維的情況下，除了矽烷以外，其亦可能使用聚合物分散體、成膜劑、支化劑及/或玻璃纖維加工助劑。
根據本發明較佳使用的玻璃纖維可為短玻璃纖維及/或長玻璃纖維。所使用的短或長玻璃纖維可為短纖(chopped fibers)。短玻璃纖維亦可以磨碎的玻璃纖維的形式使用。此外，玻璃纖維亦可以連續絲的形式使用，例如以粗紗、單絲纖維、絲紗(filament yarns)或線(threads)的形式，或者玻璃纖維可以紡織物的形式使用，例如作為玻璃編織(glass weave)、玻璃編帶(glass braid)或玻璃氈(glass mat)。
在併入到聚醯胺基質前，短玻璃纖維典型的纖維長度在0.05至10 mm，較佳在0.1至5 mm的範圍內變化。在併入到聚醯胺基質後，玻璃纖維的長度已縮短。在併入到聚醯胺基質後，短玻璃纖維典型的纖維長度在0.01至2 mm，較佳在0.02至1 mm的範圍內變化。
個別纖維的直徑可在廣泛範圍內變化。個別纖維的典型直徑係在5至20 µm的範圍內變化。
玻璃纖維可具有任何所欲的截面形式，例如圓形、橢圓形、n-角形或不規則截面。其可能使用具有單或多葉形截面的玻璃纖維。
玻璃纖維可以連續絲的形式或以切斷的或磨碎的玻璃纖維的形式使用。
玻璃纖維本身，不分其截面積和長度，可選自，例如，下列之群組：E玻璃纖維、A玻璃纖維、C玻璃纖維、D玻璃纖維、M玻璃纖維、S玻璃纖維、R玻璃纖維及/或ECR玻璃纖維，特佳者為E玻璃纖維、R玻璃纖維、S玻璃纖維及ECR玻璃纖維。玻璃纖維較佳已配有膠料，較佳的是其含有聚胺甲酸酯作為成膜劑及胺基矽烷作為助黏劑。
特佳使用的E玻璃纖維具有下列化學組成：SiO2
50-56%；Al2
O3
12-16%；CaO 16-25%；MgO≤6%；B2
O3
6-13%；F≤0.7%；Na2
O 0.3-2%；K2
O 0.2-0.5%；Fe2
O3
0.3%。
特佳使用的R玻璃纖維具有下列化學組成：SiO2
50-65%；Al2
O3
20-30%；CaO 6-16%；MgO 5-20%；Na2
O 0.3-0.5%；K2
O 0.05-0.2%；Fe2
O3
0.2-0.4%；TiO2
0.1-0.3%。
特佳使用的ECR玻璃纖維具有下列化學組成：SiO2
57.5-58.5%；Al2
O3
17.5-19.0%；CaO 11.5-13.0%；MgO 9.5-11.5%。
在本發明之聚合物組成物中，填充劑及/或增強劑的比例典型地為1重量%至45重量%，較佳為20重量%至40重量%。
另外的添加劑G本身作為聚合物組成物的添加物是已知的，且可單獨或以混合物或以母料形式使用。
前述組分A、B、C、D、F及任意的E及/或G可以廣泛多樣的不同組合加工來得到本發明之阻燃聚合物組成物。例如，其可能，在聚縮合開始和結束時，或是在隨後的配混操作中，將該等組分混入聚合物熔體中。此外，存在有直到後期才添加個別組分的加工操作。此尤其是在使用顏料或添加劑母料的情況下實施。亦有可能藉由鼓式應用將該等組分(特別是呈粉狀形式的組分)施加到聚合物丸粒，其可因為乾燥操作而是溫熱的。
亦可能在將本發明之聚合物組成物的二或多種組分導入到聚合物基質之前，藉由混合將他們合併。在此可能使用習用混合單元，其中，該等組分在合適的混合器中混合，例如在0至300℃混合0.01至10小時。
亦可能使用本發明之聚合物組成物的二或多種組分來製造之後可導入到聚合物基質中的丸粒。
為此目的，可將本發明之聚合物組成物的二或多種組分在合適的混合器或碟形造粒機中以造粒助劑及/或黏合劑處理來得到丸粒。
可將最初形成的粗產物在合適的乾燥器中乾燥或是熱處理以進一步增加粒度。
在一具體態樣中，本發明之聚合物組成物或其二或多種組分可藉由輥軋壓實而製造。
在一具體態樣中，本發明之聚合物組成物或其二或多種組分可藉由使該等成分經受混合、擠出、切碎(及任意的壓碎和分級)以及乾燥(及任意的塗覆)而製造。
在一具體態樣中，本發明之聚合物組成物或其二或多種組分可藉由噴霧造粒製造。
本發明之阻燃聚合物模塑組成物較佳係呈丸粒形式，例如呈擠出物或複合物的形式。丸粒化材料較佳係呈具有圓形、橢圓形或不規則空間的圓柱形形式、呈珠粒形式、呈墊形形式、呈立方體形式、呈長方體形式或呈稜柱體形式。
丸粒化材料的典型長度直徑比為1：50至50：1，較佳為1：5至5：1。
丸粒化材料較佳具有直徑0.5至15 mm，更佳為2至3 mm，且較佳之長度為0.5至15 mm，更佳為2至5 mm。
在使用經處理以得到熱固性聚合物組成物的聚合物或其前驅物的情況下，可使用不同的製造方法。
在一種製造阻燃熱固性組成物的方法中，將熱固性樹脂與包含以上所定義的組分A、B、C、D及任意的E之本發明之阻燃劑組合物混合，並且任意地與另外的阻燃劑、增效劑、安定劑、添加劑及填充劑或增強劑混合，以及使所得到的混合物在提高的壓力，例如在3至10巴的壓力下，及在中溫，例如在20至60℃的溫度下，經受濕壓(冷壓)。
在另一製造阻燃熱固性組成物的方法中，將熱固性樹脂與包含以上所定義的組分A、B、C、D及任意的E之本發明之阻燃劑組合物混合，並且任意地與另外的阻燃劑、增效劑、安定劑、添加劑及填充劑或增強劑混合，以及使所得到的混合物在提高的壓力，例如在3至10巴的壓力下，及在提高的溫度，例如在80至150℃的溫度下，經受濕壓(溫或熱壓)。
本發明亦提供由上述包含組分A、B、C、D及F以及任意的組分E及/或G之阻燃聚合物組成物所製造的模製品。
本發明之模製品可呈任何所欲的形狀和形式。其等的例子為可由本發明之阻燃聚合物模塑料藉由任何所欲之成形法，尤其是藉由射出成型或擠出獲得的纖維、膜或成型體。
本發明之阻燃成型聚合物體可由任何所欲的成形法製造。其等的例子為在相對高溫用阻燃聚醯胺模塑料射出成型、壓製、發泡射出成型(foam injection molding)、內部氣壓射出成型(internal gas pressure injection molding)、吹氣成型、膜鑄造、壓延、積層或塗布。
模製品較佳為射出模製品或擠出物。
本發明之阻燃聚醯胺組成物適用於纖維、膜及成型體的製造，尤其是應用於電氣和電子領域(electricals and electronics sector)。
本發明較佳係關於本發明之阻燃聚醯胺組成物用在或用於下列之用途：插頭連接器、電源分配器中之電流承載組件(剩餘電流保護)、印刷電路板、封裝化合物、電源連接器、斷路器、燈殼、LED外殼、電容器外殼、線圈元件和通風器、接地觸頭、插頭、印刷電路板中/上、插頭之外殼、纜線、撓性電路板、行動電話之充電電纜、馬達蓋或織物塗層。
本發明同樣較佳係關於本發明之阻燃聚合物組成物用於製造電體(electrics)/電子領域呈組件形式之成型體的用途，尤其是用於印刷電路板之零件、外殼、膜、電線、開關、分配器、繼電器、電阻器、電容器、線圈、燈、二極體、LED、電晶體、連接器、調節器、存儲元件和感測器；呈大面積組件的形式，尤其是開關設備箱之外殼組件的形式；以及呈具有所需幾何形狀的複雜配置之組件的形式。
本發明之成型體的壁厚典型地可高至10 mm。特別合適的成型體為具有小於1.5 mm之壁厚、更佳為小於1 mm之壁厚、以及尤佳為小於0.5 mm之壁厚的成型體。
下面的例子闡明了本發明而不對其加以限制。
1. 所使用的組分
阻燃劑FM 1 (組分A)： 類似於DE 196 07 635 A1實施例1製備的二乙基膦酸之鋁鹽
阻燃劑FM 2 (組分A及B)： 類似於DE 10 2014 001 222 A1實施例1製備的含有0.9 mol%乙基丁基膦酸鋁的二乙基膦酸之鋁鹽
阻燃劑FM 3 (組分A、B及C)： 根據US 7,420,007 B2實施例3製備的含有0.9 mol%乙基丁基膦酸鋁及0.5 mol%乙基膦酸鋁的(aluminum ethylphosphonate)的二乙基膦酸之鋁鹽
阻燃劑FM 4 (組分A、B及C)： 根據US 7,420,007 B2實施例4製備的含有2.7 mol%乙基丁基膦酸鋁及0.8 mol%乙基膦酸鋁的二乙基膦酸之鋁鹽
阻燃劑FM 5 (組分A、B及C)： 藉由根據US 7,420,007 B2之方法製備的含有0.5 mol%乙基丁基膦酸鋁及0.05 mol%乙基膦酸鋁的二乙基膦酸之鋁鹽
阻燃劑FM 6 (組分A、B及C)： 藉由根據US 7,420,007 B2之方法製備的含有10 mol%乙基丁基膦酸鋁及5 mol%乙基膦酸鋁的二乙基膦酸之鋁鹽
阻燃劑FM 7 (組分E)： 根據DE 102011120218 A1實施例1製備的磷酸(phosphonic acid)之鋁鹽
阻燃劑FM 8 (組分D)： 三聚氰酸三聚氰胺，Melapur®
MC (BASF)
商業聚合物(組分F)： 耐綸-6,6 (PA 6,6-GV；熔化範圍為255-260℃)：Ultramid®
A27 (BASF) 耐綸-6 (熔化範圍為217-222℃)：Durethan®
B29 (Lanxess) 耐綸-6T/6,6 (熔化範圍為310-320℃)：Vestamid®
HAT plus 1000 (Evonik) 聚對酞酸丁二酯(PBT)：Ultradur®
4500 (BASF)
玻璃纖維(組分G)： PPG HP 3610玻璃纖維，直徑10 µm，長度4.5 mm (來自PPG，NL)
2. 阻燃熱塑性模塑料之製造、處理及測試
2.1 聚醯胺模塑料
將阻燃劑組分以具體說明於表格中的比例混合，並且通過雙螺桿擠出機(Leistritz ZSE 27/44D)側入口在260至310℃的溫度下併入PA 6,6中，或是在250至275℃下併入PA 6中，或是在310至330℃下併入PA 6T/6,6中。通過第二側入口加入玻璃纖維。將均質化聚合物股條抽出，於水浴中冷卻然後造粒。
在充分乾燥後，將該模塑組成物在250至320℃的熔體溫度下於射出成型機(Arburg 320 C Allrounder)上處理成試樣，然後用UL 94試驗(Underwriter Laboratories)測試並分級阻燃性。除了分級外，亦報告殘燄時間。
根據國際電工委員會標準IEC-60112/3測定模製品的相對漏電起痕指數。
根據標準IEC-60695-2-12測定灼熱絲可燃性指數(GWFI指數)。
用粉末x射線繞射儀(X`Pert-MPD儀，來自Philips)記錄聚合物組成物之x射線光譜(X射線粉末繞射圖，"XRD值")。此處樣本係以Cu-K-α輻射照射以及步進時間為1秒。
除非另有說明，在各自系列中的所有測試均係在相同條件下(諸如溫度程序、螺桿幾何形狀及射出成型參數)進行以進行比較。
2.2 聚酯模塑料
此程序與聚醯胺模塑料一樣。唯一的例外是在240至280℃的溫度下將阻燃劑組分併入在雙螺桿擠出機中的聚合物中。
將乾燥的模塑料在260至280℃的熔體溫度下於射出成型機上處理成試樣。
使用PA 6,6的實施例1-5及比較例C1-C4
使用PA 6,6模塑料實驗的結果列示於下表舉出的例子中。所有的量均係以重量%報告，且係以包含阻燃劑和增強劑的聚醯胺模塑料為基準計。
實施例1至5的本發明聚醯胺組成物為在0.4 mm達到UL 94 V-0防火等級並且同時具有CTI 500伏特及GWFI 960℃的模塑料。在實施例5中添加組分E導致阻燃性的另一項改進，其表現在減少的殘燄時間。
與實施例2相比，在比較例C1中省略組分B及C導致延長的殘燄時間。
與實施例2相比，在比較例C2中省略組分C導致延長的殘燄時間。
與實施例2相比，在比較例C3中省略組分D導致延長的殘燄時間。
與實施例C3相比，在比較例C4中，增加組分A、B及C的濃度導致殘燄時間的縮短。然而，與實施例2相比，此聚醯胺組成物仍顯示延長的殘燄時間。
使用PA 6,6/PA 6的實施例6-10及比較例C5-C8
使用PA 6/PA 6,6模塑料實驗的結果列示於下表舉出的例子中。所有的量均係以重量%報告，且係相關於包含阻燃劑和增強劑的聚醯胺模塑料。
實施例6至10的本發明聚醯胺組成物為在0.4 mm達到UL 94 V-0防火等級，並且同時具有CTI 500伏特及GWFI 960℃的模塑料。在實施例10中添加組分E導致阻燃性的另一項改進，其表現在減少的殘燄時間。
與實施例7相比，在比較例C5中省略組分B及C導致延長的殘燄時間。
與實施例7相比，在比較例C6中省略組分C導致延長的殘燄時間。
與實施例7相比，在比較例C7中省略組分D導致延長的殘燄時間。
與實施例C7相比，在比較例C8中，增加組分A、B及C的濃度確實達到殘燄時間的縮短。然而，與實施例7相比，此聚醯胺組成物仍展現延長的殘燄時間。
使用PBT的實施例11-15及比較例C9-C12
使用PBT模塑料實驗的結果列示於下表舉出的例子中。所有的量均係以重量%報告，且係以包含阻燃劑和增強劑的聚酯模塑料為基準計。
實施例11至15的本發明聚酯組成物為在0.4 mm達到UL 94 V-0防火等級，並且同時具有CTI 500伏特及GWFI 960℃的模塑料。在實施例15中添加組分E導致阻燃性的另一項改進，其表現在減少的殘燄時間。
與實施例12相比，在比較例C9中省略組分B及C導致延長的殘燄時間。
與實施例12相比，在比較例C10中省略組分C導致延長的殘燄時間。
與實施例12相比，在比較例C11中省略組分D導致延長的殘燄時間。
與實施例C11相比，在比較例C12中，增加組分A、B及C的濃度導致殘燄時間的縮短。然而，與實施例12相比，此聚酯組成物仍顯示延長的殘燄時間。
Claims (20)
- 一種阻燃劑組合物，其包含 - 式(I)之二烴基膦酸鹽(phosphinic salt)作為組分A其中，R1 及R2 為乙基， M為Al、Fe、TiOp 或Zn， m為2至3，及 p=(4-m)/2 - 選自下列群組之化合物作為組分B：乙基丁基膦酸(ethylbutylphosphinic acid)、二丁基膦酸、乙基己基膦酸、丁基己基膦酸及/或二己基膦酸之Al、Fe、TiOp 及Zn鹽類 - 式(II)之一烴基膦酸鹽(phosphonic salt)作為組分C其中，R3 為乙基， Met為Al、Fe、TiOq 或Zn， n為2至3，及 q=(4-n)/2，以及 - 三聚氰酸三聚氰胺(melamine cyanurate)作為組分D，其中 該阻燃劑組合物之X射線粉末繞射圖含有下列反射： 在角度範圍2θ從9.099°至9.442°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°、從18.619°至18.984°及從26.268°至26.679°，及/或 在角度範圍2θ從5.112°至5.312°、從6.097°至6.297°、從10.082°至10.282°、從10.350°至10.550°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°及從12.308°至12.508°，及/或 在角度範圍2θ從9.117°至9.317°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°及從18.537°至18.737°，及/或 在角度範圍2θ從8.300°至8.500°、從10.802°至11.004°及從11.775°至11.990°。
- 如申請專利範圍第1項之阻燃劑組合物，其中該X射線粉末繞射圖含有下列反射：在角度範圍2θ從9.099°至9.442°、從10.802°至11.004°、從11.775°至11.990°、從18.619°至18.984°及從26.268°至26.679°。
- 如申請專利範圍第1及2項中至少一項之阻燃劑組合物，其中M及Met為Al，m及n為3，以及組分B為鋁鹽。
- 如申請專利範圍第1至3項中至少一項之阻燃劑組合物，其中 - 組分A的比例為5重量%至85重量%， - 組分B的比例為0.01重量%至10重量%， - 組分C的比例為0.01重量%至10重量%，以及 - 組分D的比例為5重量%至50重量%， 其中，該等百分比係以組分A至D的總量為基準計。
- 如申請專利範圍第4項之阻燃劑組合物，其中 - 組分A的比例為10重量%至60重量%， - 組分B的比例為0.1重量%至2.5重量%， - 組分C的比例為0.1重量%至2.5重量%，以及 - 組分D的比例為10重量%至30重量%。
- 如申請專利範圍第1至5項中至少一項之阻燃劑組合物，其中組分A、B、C及D係呈顆粒形式，其中，這些組分之中值粒度d50 為1至100 µm。
- 如申請專利範圍第1至6項中至少一項之阻燃劑組合物，其包含無機磷酸鹽(inorganic phosphonate)作為另一組分E。
- 如申請專利範圍第7項之阻燃劑組合物，其中該無機磷酸鹽為式(III)之化合物其中，Me為Fe、TiOr 、Zn或尤其是Al， o為2至3，較佳為2或3，及 r=(4-o)/2，其中 該式(III)之化合物係以0.01重量%至10重量%的量、尤其是以0.1重量%至2.5重量%的量存在，以組分A至E之總量為基準計。
- 一種聚合物組成物，其包含熱塑性及/或熱固性聚合物作為組分F以及包含如申請專利範圍第1至8項中任一項之組分A、B、C、D及任意的E的阻燃劑組合物。
- 如申請專利範圍第9項之聚合物組成物，其具有不小於500伏特之由國際電工委員會標準(International Electrotechnical Commission Standard) IEC-60112/3所測量的相對漏電起痕指數(comparative tracking index)。
- 如申請專利範圍第9至10項中至少一項之聚合物組成物，其達到根據UL94之V-0評級，尤其是在厚度3.2 mm至0.4 mm的模製品上測量。
- 如申請專利範圍第9至11項中至少一項之聚合物組成物，其具有不小於960℃之根據IEC-60695-2-12的灼熱絲可燃性指數，尤其是在厚度0.75-3 mm的模製品上測量。
- 如申請專利範圍第9至12項中至少一項之聚合物組成物，其中組分F為具有不高於290℃，較佳為不高於280℃之熔點的半晶質脂肪族聚醯胺。
- 如申請專利範圍第13項之聚合物組成物，其中組分F係選自由下列所組成之群組：PA 6、PA 6,6及基於脂肪族均-或共聚醯胺之其他化合物，其中，在該聚合物鏈中每一個聚醯胺基團有3至11個亞甲基，尤其是選自由下列所組成之群組：PA 6、PA 6,6、PA 4,6、PA 12及PA 6,10。
- 如申請專利範圍第9項之聚合物組成物，其中組分F為聚對酞酸烷二酯(polyalkylene terephthalate)，較佳為聚對酞酸乙二酯或聚對酞酸丁二酯。
- 如申請專利範圍第9至15項中至少一項之聚合物組成物，其中 - 組分A的比例為1重量%至35重量%， - 組分B的比例為0.01重量%至3重量%， - 組分C的比例為0.001重量%至1重量%， - 組分D的比例為1重量%至25重量%， - 組分E的比例為0重量%至10重量%，以及 - 組分F的比例為25重量%至95重量%， 其中該等百分比係以該聚合物組成物之總量為基準計。
- 如申請專利範圍第16項之聚合物組成物，其中 - 組分A的比例為5重量%至20重量%， - 組分B的比例為0.05重量%至1.5重量%， - 組分C的比例為0.01重量%至0.6重量%， - 組分D的比例為4重量%至10重量%， - 組分E的比例為1重量%至8重量%，以及 - 組分F的比例為25重量%至75重量%。
- 如申請專利範圍第9至17項中至少一項之聚合物組成物，其包含另外的添加劑作為組分G，其中該等另外的添加劑係選自由下列所組成之群組：抗氧化劑、UV安定劑、γ射線安定劑、水解安定劑、抗氧化劑之共安定劑、抗靜電劑、乳化劑、成核劑、塑化劑、加工助劑、衝擊改質劑、染料、顏料、填充劑、增強劑及/或除組分A、B、C、D及E之外的另外阻燃劑。
- 如申請專利範圍第9至18項中至少一項之聚合物組成物，其包含玻璃纖維。
- 一種如申請專利範圍第9至19項中之一項的聚合物組成物的用途，其係用於纖維、膜及模製品的製造，尤其是用於電氣和電子領域(electricals and electronics sector)。
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