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TW201431948A - 難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物及其成形品 - Google Patents

難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物及其成形品 Download PDF

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TW201431948A
TW201431948A TW102143173A TW102143173A TW201431948A TW 201431948 A TW201431948 A TW 201431948A TW 102143173 A TW102143173 A TW 102143173A TW 102143173 A TW102143173 A TW 102143173A TW 201431948 A TW201431948 A TW 201431948A
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acid
resin composition
polybutylene terephthalate
group
terephthalate resin
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TW102143173A
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Inventor
Nobuyuki Sueyasu
Original Assignee
Wintech Polymer Ltd
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Abstract

本發明提供單獨使用聚對苯二甲酸丁二酯樹脂作為樹脂成分,難燃性、灼熱絲引燃溫度(GWIT)、耐電痕性及耐滲出性優良之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物及其成形品。其為一種難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,包括(A)聚對苯二甲酸丁二酯樹脂、(B)次膦酸鹽、(C)磷氮烯化合物,以及(D)含氮環狀化合物的難燃性樹脂組成物,且特徵為:根據UL94燃燒實驗,難燃性為V-0;根據IEC60695-2-13規格,灼熱絲引燃溫度(GWIT)為775℃以上;根據IEC60112標準,比較性漏電指數(CTI)為400V以上;在110℃下處理20小時之際沒有滲出現象。

Description

難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物及其成形品
本發明係關於使用聚對苯二甲酸丁二酯樹脂作為基礎樹脂的難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,以及由該難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物成形而成之成形品。
聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(以下,亦稱為「PBT樹脂」)由於熱變形溫度高,且具有良好的電特性、機械特性、耐氣候性、耐化學性等,故應用於電力.電子零件、汽車零件等各種用途上。在這樣的用途中,難燃性為重要的特性,故為了使PBT樹脂具有難燃性而進行了各式各樣的研究。並且,傳統上採用藉由對PBT樹脂添加鹵系阻燃劑來賦予難燃性之方法。然而,鹵系阻燃劑若因燃燒而分解則會產生戴奧辛系化合物,憂心會對環境會產生不好的影響,故在使用上進行管制,而進展至開發非鹵系阻燃劑作為替代品。作為非鹵系阻燃劑,已知有機磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、氫氧化鎂等無機水合物系阻燃劑、矽系阻燃劑等。
在此之中,作為使用PBT樹脂作為基礎樹脂的難燃性樹脂組成物,提出了包括PBT樹脂與磷系阻燃劑及氮系阻燃劑之樹脂組成物(例如,參照特許文獻1~4)。在這樣的樹脂組成物中,作為磷系阻燃劑,使用可使灼熱絲(glow wire)特性 向上提升之磷氮烯化合物或次膦酸鹽。然而,氮烯化合物在高溫高濕時會有向外部滲出、亦即所謂滲出現象(Bleed out)的問題。因此,圖謀以其他的樹脂將基礎樹脂合金化以防止滲出現象。又,由於為了降低滲出現象而抑制磷氮烯化合物添加量時,為了確保難燃性,雖然有併用次膦酸鹽等其他的阻燃劑之方法,不過因為次膦酸鹽的難燃性雖優良但其自身價格昂貴,而有成本上的問題及容易發生橋接現象等處理性的問題,更且多量含有阻燃劑之樹脂組成物亦有機械特性容易降低的問題,故尚未積極進行併用,過去從未得到能夠滿足這些條件者。
另一方面,作為例如繼電器、開關、連接器等在電力.電子製品的電源週邊使用的零件用途,為了確保安全性等,除了難燃性、灼熱絲特性(GWIT)以外,要求耐電痕性。作為賦予耐電痕性的添加劑,含氮環狀化合物由於亦具有難燃性故適合地使用。然而,含氮環狀化合物的難燃性程度並沒有那麼高,為提高難燃性必須與其他阻燃劑併用。
如上,作為上述零件用途之難燃性樹脂組成物所要求的性能,雖然認為可藉由併用磷氮烯化合物、次膦酸鹽與含氮環狀化合物而達成,但至今尚未發現使用這種組合之阻燃劑樹脂組成物。
又,雖然在使用一定量以上之磷氮烯化合物時,必須要圖謀防止滲出現象,但若如上所述以其他的樹脂將基礎樹脂合金化,則可以藉由所使用之樹脂的種類,來影響各種特性。
[先前技術文獻]
[特許文獻]
特許文獻1:特開2003-342482號公報
特許文獻2:特開2010-24324號公報
特許文獻3:特開2009-292897號公報
特許文獻4:特開2003-82211號公報
本發明有鑑於上述之傳統的問題點,目的為提供在單獨使用聚對苯二甲酸丁二酯樹脂作為樹脂成分的情況下,難燃性、灼熱絲特性(GWIT)、耐電痕性,以及耐滲出性亦優良的難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物及其成形品。
解決前述課題之本發明係如下所述。
(1)一種難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,包括:(A)聚對苯二甲酸丁二酯樹脂;(B)次膦酸鹽;(C)磷氮烯化合物;以及(D)含氮環狀化合物,根據UL94燃燒實驗,難燃性為V-0;根據IEC60695-2-13規格,灼熱絲引燃溫度(GWIT)為775℃以上;根據IEC60112標準,比較性漏電指數(CTI,comparative tracking index)為400V以上;並且,在110℃下處理20小時之際沒有滲出現象。
(2)如前述(1)所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,其中,前述(C)磷氮烯化合物之含量為4質量%以上20質量%以下。
(3)如前述(1)或(2)所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,其中,對於前述(A)聚對苯二甲酸丁二酯樹脂100質量份,前述(B)次膦酸鹽為20~60質量份、前述(C)磷氮烯化合物為10~60質量份、前述(D)含氮環狀化合物為5~45質量份。
(4)如前述(1)~(3)中任一者所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,在140℃下處理20小時之際沒有滲出現象。
(5)如前述(1)~(4)中任一者所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,其中,前述(D)含氮環狀化合物為三聚氰胺氰尿酸系。
(6)如前述(1)~(5)中任一者所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,其比較性漏電指數(CTI)為600V以上。
(7)一種成形品,由前述(1)~(6)中任一者所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物成形而成,直接支持流通0.2A以上額定電流之連接部,或在自這些連接部3mm以內的距離中使用。
(8)如前述(7)所述之成形品,前述成形品為洗碗機、冰箱、暖器、空調機(air conditioner)、洗衣機、微波爐,或電動工具的電源週邊零件。
(9)如前述(8)所述之成形品,前述電源週邊零件為 繼電器、開關、連接器、引動器或感應器。
根據本發明,在單獨使用聚對苯二甲酸丁二酯樹脂作為樹脂成分的情況下,亦可以提供難燃性、灼熱絲特性(GWIT)、耐電痕性及耐滲出性優良的聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物及其成形品。
第1圖為顯示用於測定平整度的試樣片之平面圖。
<難燃性樹脂組成物>
本發明之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物(以下,亦稱為「難燃性PBT樹脂組成物」)係包括(A)聚對苯二甲酸丁二酯樹脂、(B)次膦酸鹽、(C)磷氮烯化合物,以及(D)含氮環狀化合物之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,根據UL94燃燒實驗,難燃性為V-0,根據IEC60695-2-13規格,灼熱絲引燃溫度(GWIT)為775℃以上,根據IEC60112標準,比較性漏電指數(CTI)為400V以上,且在110℃下處理20小時之際沒有滲出現象。。
如上所述,傳統上在使用磷氮烯化合物的情況下,為了防止滲出現象必須要將樹脂合金化。本發明之難燃性PBT樹脂組成物,在使用磷氮烯化合物時,不用將樹脂合金化,並可藉由組合預定阻燃劑來抑制滲出現象。
以下首先就本發明之難燃性PBT樹脂組成物的各種成分 來說明。
[(A)聚對苯二甲酸丁二酯樹脂]
聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(PBT)係將至少包括對苯二甲酸或其酯形成性衍生物(C1-6烷基酯及酸鹵化物等)之二羧酸成分,與至少包括碳原子數為4之亞烷基二醇(1,4-丁二醇)或其酯形成性衍生物(乙醯化衍生物等)之二醇成分聚縮合而得到的樹脂。聚對苯二甲酸丁二酯樹脂不僅限於單聚對苯二甲酸丁二酯,亦可以是含有對苯二甲酸丁二酯單元60莫耳%以上(特別是75莫耳%以上95莫耳%以下)的共聚物。
聚對苯二甲酸丁二酯樹脂的末端羧基量在不妨礙本發明效果時並無特別限制。聚對苯二甲酸丁二酯樹脂的末端羧基量為30meq/kg以下為佳,25meq/kg以下較佳。
聚對苯二甲酸丁二酯樹脂的固有黏度(IV)在不妨礙本發明效果之範圍內並無特別限制。聚對苯二甲酸丁二酯樹脂的固有黏度以0.80~1.20dL/g為佳。由避免破裂及為了提高加熱冷卻耐久性之韌度提升的觀點而言,更佳為0.85~1.15dL/g。在使用此範圍之固有黏度的聚對苯二甲酸丁二酯樹脂時,得到之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物特別在成形性會變得優良。又,亦可將具有不同固有黏度的聚對苯二甲酸丁二酯樹脂混合來調整固有黏度。例如,藉由將固有黏度1.0dL/g之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂與固有黏度0.8dL/g之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂混合,可以調製出固有黏度為0.9dL/g之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂。聚對苯二甲酸丁二酯樹脂的固有黏度(IV)例如可以在鄰氯苯酚中、35℃的條件下測定。
在聚對苯二甲酸丁二酯樹脂中,作為對苯二甲酸及其酯形成性衍生物以外的二羧酸成分(共聚單體成分),可列舉例如間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、4,4’-二羧酸二苯基醚等C8-14之芳香族二羧酸;琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等C4-16之鏈烷二羧酸;環己烷二羧酸等C5-10之環烷二羧酸;這些二羧酸成分的酯形成性衍生物(C1-6之烷基酯衍生物或酸鹵化物等)。這些二羧酸成分可以單獨或組合兩種以上而使用。
在這些二羧酸成分中,間苯二甲酸等C8-12之芳香族二羧酸,以及己二酸、壬二酸、癸二酸等C6-12之鏈烷二羧酸較佳。
在聚對苯二甲酸丁二酯樹脂中,作為1,4-丁二醇以外的二醇類成分(共聚單體成分),可列舉例如乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、六亞甲二醇、新戊二醇、1,3-辛二醇等C2-10之亞烷基二醇;二伸乙甘醇、三伸甘醇、二丙烯甘醇等之聚氧化亞烷基二醇;環己烷甲二醇、氧化雙酚A等之脂環式二醇;雙酚A、4,4’-二羥基聯苯等之芳香族二醇;加入2莫耳環氧乙烷的雙酚A加成物、加入3莫耳環氧丙烷的雙酚A加成物等之加入C2-4環氧亞烷的雙酚A加成物;或者是這些二醇類的酯形成性衍生物(乙醯化物等)。這些二醇類成分可以單獨或組合兩種以上而使用。
在這些二醇類成分中,乙二醇、1,3-丙二醇等之C2-6之亞烷基二醇,二伸乙甘醇等聚氧化亞烷基二醇,還有環己烷二甲醇等之脂環式二醇較佳。
作為可在二羧酸成分與二醇類成分之外使用之共聚單體成分,可列舉例如4-羥基苯甲酸、3-羥基苯甲酸、6-羥基-2-萘酸、4-羥基-4’-羥基聯苯等之芳香族羥基羧酸;乙醇酸、羧基己酸等之脂肪族羧基羧酸;丙內酯、丁內酯、戊內酯、己內酯(ε-己內酯)等之C3-12內酯;這些共聚單體的酯形成性衍生物(C1-6之烷基酯衍生物、酸鹵化物、乙醯化物等)。
[(B)次膦酸鹽]
次膦酸鹽係發揮賦予難燃性的作用。作為次膦酸鹽,可列舉例如次膦酸、二次膦酸,或其聚合物(或縮合物,例如多次膦酸等)等之鹽類[金屬鹽以外;硼鹽(硼化合物等)、銨鹽、包含胺基之含氮化合物的鹽類等]。次膦酸鹽可以單獨或組合兩種以上而使用。尚且,次膦酸鹽類亦可以具有鏈狀及環狀任一結構。
作為形成鹽類的次膦酸、二次膦酸或其聚合物,雖然亦可以是不具有機基的次膦酸、二次膦酸等,但通常為有機次膦酸、有機二次膦酸、有機二次膦酸之聚合物(或縮合物)等的情況較多。前述鹽類可以包含有這些次膦酸的其中一種,也可以包含有兩種以上的組合。
在上述次膦酸鹽中,特別以金屬鹽類為佳。作為形成鹽類的金屬,可列舉鹼金屬(鉀、鈉等)、鹼土金屬(鎂、鈣等)、過渡金屬(鐵、鈷、鑷、銅等)、週期表第12族金屬(鋅等)、週期表第13族金屬(鋁等)等。前述金屬鹽類可以包含有這些金屬中的其中一種,也可以包含有兩種以上的組合。在前述金屬中,鹼土金屬(鎂、鈣等)以及週期表第13族金屬(鋁等)為佳。
金屬的價數並無特別限制,可以是例如1~4價程度,較佳為2~4價,更佳為2或3價。
作為前述次膦酸金屬鹽,具體而言,可列舉以下列式(1)表示的化合物,二次膦酸金屬鹽則可列舉以下列式(2)表示的化合物。
(式中,R1、R2、R3以及R4係表示彼此相同或相異之烷基、環烷基、芳基或芳烷基,R5係表示亞烷基、脂環族二價基或芳香族二價基。R1與R2可互相結合而與相鄰的磷原子一起形成環。Mm+係表示價數為m的金屬,m為2~4的整數。Mn+係表示價數為n的金屬,n為2~4的整數。)
作為R1~R4所表示的烴基,可列舉烷基(例如甲基、乙基、異丙基、正丁基、三級丁基等之直鏈狀或支鏈狀的C1-6烷基)、環烷基(環己基等之C5-8環烷基等)、芳基(苯基等之C6-10芳基等)、芳烷基(芐基等之C5-10芳-C1-4烷基等)等。在這些基之中,通常以烷基(較佳為C1-4烷基等)、芳基(苯基等)等為佳。
R1與R2互相結合並與相鄰的磷原子一起形成的 環,作為構成環的雜原子具有前述磷原子的雜環(包含有磷原子的雜環),通常可列舉4~20成員之雜環,較佳為5~16成員之雜環。又,包含前述磷原子的雜環可以是雙環。前述包含有磷原子的雜環可具有取代基。
作為以R5所表示的二價烴基,可列舉亞烷基(Alkylene)(或Alkylidene(亞烷基),例如可以是具有亞甲基、乙烯、苯乙烯、丙烯、環丙烷、1,4-丁二基、1,3-丁二基等之C6-10芳基等取代基的直鏈狀或支鏈狀C1-10亞烷基等)、脂環族二價基(伸環己基、環己二亞甲基等之C5-8脂環族二價基等)、芳香族二價基[可具有伸苯基、甲伸苯基等之C1-4烷基等取代基的C6-10亞芳基;二甲苯基等芳烴環上可具有甲基等C1-4烷基的C6-10亞芳雙C1-4亞烷基;芳烴環上可具有甲基等C1-4烷基的雙芳基(例如,亞聯苯基;甲基亞聯苯基等之直鏈狀或支鏈狀的C1-4烷烴-雙C6-10亞芳基;對應二苯醚等C6-10芳醚之二價基;對應二苯基酮等雙C6-10芳基酮之二價基;對應硫化二苯基等雙C6-10芳基硫化物之二價基等)等]等。在這些二價烴基中,以亞烷基(特別是C1-6亞烷基等)為佳。
較佳之金屬鹽(1)及(2)為金屬M的價數(m及n)分別為2~3之多價金屬鹽。
作為次膦酸之金屬鹽(1)的具體例子,可列舉例如雙甲基次膦酸鈣、甲基乙基次膦酸鈣、雙乙基次膦酸鈣等之雙烷基次膦酸鈣鹽(雙C1-10烷基次膦酸鈣鹽等);苯基次膦酸鈣、雙苯基次膦酸鈣等之芳基次膦酸鈣鹽(單或雙C6-10芳基次膦酸鈣鹽等);甲基苯基次膦酸鈣等之烷基芳基次膦酸鈣鹽(C1-4烷 基-C6-10芳基次膦酸鈣鹽等);1-羥基-1H-膦烷-1-氧化鈣鹽、2-羧基-1-羥基-1H-膦烷-1-氧化鈣鹽等之可具有取代基的亞烷基次膦酸之鈣鹽(C3-5亞烷基次膦酸鈣鹽等);對應這些鈣鹽的鋁鹽以外、其他的金屬鹽等。
作為二次膦酸之金屬鹽(2)的具體例子,可列舉例如乙烷-1,2-雙(次膦酸)鈣鹽等之烷烴雙(次膦酸)鈣鹽[C1-10烷烴雙(次膦酸)鈣鹽等];乙烷-1,2-雙(甲基次膦酸)鈣鹽等之烷烴雙(C1-6烷基次膦酸)鈣鹽等;對應這些鈣鹽的鋁鹽以外、其他的金屬鹽等。
關於次膦酸之金屬鹽,亦包括這些次膦酸的多價金屬鹽及/或二次膦酸的多價金屬鹽之聚合物或縮合物。
作為次膦酸鹽,以選自次膦酸之多價金屬鹽、二次膦酸之多價金屬鹽,以及二次膦酸的聚合物(或縮合物)之多價金屬鹽之中至少一種為佳。
較佳之次膦酸鹽,在以上述式(1)或(2)中所示的金屬鹽中,特別為雙烷基次膦酸金屬鹽(鈣鹽、鋁鹽等)、烷烴雙次膦酸金屬鹽(鈣鹽、鋁鹽等)等。
次膦酸鹽的平均粒徑以100μm以下為佳,以80μm以下較佳,以50μm以下更佳。平均粒徑若超過100μm,不只會成為成形品表面粗糙度惡化的原因,韌性及難燃性的改善效果也有不足之虞。
次膦酸鹽的平均粒徑係作為由雷射繞射/散射式粒度分布測定裝置等之中值粒徑而得到。
在本發明之難燃性PBT樹脂組成物中,對於PBT 樹脂100質量份,次膦酸鹽含有20~60質量份為佳,含有25~55質量份較佳。
[(C)磷氮烯化合物]
磷氮烯化合物係為了提高灼熱絲引燃溫度(GWIT)及耐電痕性而使用。關於磷氮烯化合物,包括環狀磷氮烯化合物、鏈狀磷氮烯化合物等。
作為環狀磷氮烯化合物,可列舉以下列式(3)表示的化合物。
(式中,m表示3~25的整數。R1為相同或相異之芳基或烷基芳基。但是,烷基芳基的百分比,相對於R1總量,為0.1~100莫耳%)。
作為鏈狀磷氮烯化合物,包括以下列式(4)表示的化合物。
[式中,n表示3~10,000的整數。X係表示-N=P(OR1)3基或-N=P(O)OR1基,Y係表示-P(OR1)4基或 -P(O)(OR1)2基。R1為相同或相異之芳基或烷基芳基。但是,烷基芳基的百分比,相對於R1總量,為0.1~100莫耳%]。
在式(3)及式(4)中,作為以R1所表示的烷基芳基,可例示甲苯基(鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基等)、二甲苯基(3,4-二甲苯基、3,5-二甲苯基、2,3-二甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基等)、乙苯基、異丙苯基(鄰異丙苯基、間異丙苯基、對異丙苯基、苯基異丙苯基等)、丁苯基(2-三級丁苯基、4-三級丁苯基、2,4-雙三級丁苯基、2,6-雙三級丁苯基、3-甲基-6-三級丁苯基、2,6-雙三級丁基-4-甲苯基等)、戊苯基(2,4-雙三級戊苯基、2,6-雙三級戊苯基等)、環己苯基、三甲苯基、甲萘基等之C1-10烷基C6-20芳基等,較佳為C1-3烷苯基(例如鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基、2,4-二甲苯基、2,6-二甲苯基、3,5-二甲苯基)等。
作為以R1所表示的芳基,可例示苯基、萘基、聯苯基(鄰聯苯基、間聯苯基、對聯苯基等)、烷氧苯基(鄰甲氧苯基、間甲氧苯基、對甲氧苯基等)、羥基苯基(鄰羥基苯基、間羥基苯基、對羥基苯基、對-(對’-羥基苯基)苯基等)、(羥基芳基)烷基芳基(對-[2-(對’羥基苯基)異丙基]苯基等)、(羥基芳基磺醯基)芳基(對-(對’-羥基苯基磺醯基)苯基)、(羥基芳基氧基)芳基(對-(對’-羥基苯基氧基)苯基等)之C6-20芳基等,通常為苯基。
作為式(3)及式(4)中表示之環狀及/或鏈狀磷氮烯化合物,可例示(聚)甲苯氧基磷氮烯(例如鄰-甲苯氧基磷氮烯、間-甲苯氧基磷氮烯、對-甲苯氧基磷氮烯、鄰,間-甲苯氧 基磷氮烯、鄰,對-甲苯氧基磷氮烯、間,對-甲苯氧基磷氮烯、鄰,間,對-甲苯氧基磷氮烯等)、(聚)二甲苯氧基磷氮烯、(聚)甲萘氧基磷氮烯等之環狀及/或鏈狀C1-6烷基C6-20芳基氧基磷氮烯,或是(聚)苯氧基甲苯氧基磷氮烯(例如苯氧基鄰-甲苯氧基磷氮烯、苯氧基間-甲苯氧基磷氮烯、苯氧基對-甲苯氧基磷氮烯、苯氧基鄰,間-甲苯氧基磷氮烯、苯氧基鄰,對-甲苯氧基磷氮烯、苯氧基間,對-甲苯氧基磷氮烯、苯氧基鄰,間,對-甲苯氧基磷氮烯等)、(聚)苯氧基二甲苯氧基磷氮烯、(聚)苯氧基甲苯氧基二甲苯氧基磷氮烯、(聚)苯氧基甲萘氧基磷氮烯等之環狀及/或鏈狀C5-20芳基C1-10烷基C6-20芳基氧基磷氮烯等,較佳為環狀及/或鏈狀之C1-3烷基C6-20芳基氧基磷氮烯、C6-20芳基氧基C1-3烷基C6-20芳基氧基磷氮烯(例如環狀及/或甲苯氧基磷氮烯、環狀及/或鏈狀苯氧基甲苯基苯氧基磷氮烯等,特別是環狀甲苯氧基磷氮烯、環狀苯氧基甲苯氧基磷氮烯)。
又,在本發明中,作為磷氮烯化合物,亦包括選自前述之環狀磷氮烯化合物(1)及鏈狀磷氮烯化合物(2)中至少一種磷氮烯化合物,藉由交聯基進行交聯的交聯磷氮烯化合物。並且,在透過前述之交聯基來交聯一組前述之磷氮烯化合物的情況下,導入二價的交聯基而取代一組的R1基。作為交聯基,雖然可以是亞烷、環亞烷基等,不過通常為亞芳基。作為亞芳基,伸苯基(1,2-伸苯基、1,3-伸苯基、1,4-伸苯基等)、伸萘基、聯苯基(4,4’-聯苯基、3,3’-聯苯基等)、雙酚殘基[1,4-伸苯基亞異丙基-1,4-伸苯基(雙酚A殘基)、1,4-伸苯基亞甲基-1,4-伸苯基(雙酚F殘基)、1,4-伸苯基磺醯基-1,4-伸苯基(雙酚 S殘基)、1,4-伸苯基硫基-1,4-伸苯基、1,4-伸苯基氧基-1,4-伸苯基等]等為佳。交聯基的百分比對於R1總量為0.01~50莫耳%,較佳為0.1~30莫耳%。作為交聯磷氮烯化合物,例示了例如以選自前述之伸苯基、伸萘基及雙酚殘基中至少一種的亞芳基來交聯之交聯苯氧基磷氮烯、交聯甲苯氧基磷氮烯、交聯二甲苯氧基磷氮烯、交聯甲苯氧基二甲苯氧基磷氮烯、交聯苯氧基甲苯氧基磷氮烯、交聯苯氧基二甲苯氧基磷氮烯、交聯苯氧基甲苯氧基二甲苯氧基磷氮烯等。
並且,交聯苯氧基磷氮烯化合物,雖然可具有游離之羥基,不過通常分子內實質上不具有自由(游離)的羥基。
在環狀磷氮烯化合物中,重複數m較佳為3~20,更佳為3~15。在鏈狀磷氮烯化合物中,聚合度n較佳為3~7000,更佳為3~5000。尚且,環狀及/或鏈狀苯氧基甲苯氧基磷氮烯之甲苯氧基的含量少的情況下,亦可包含苯氧基磷氮烯。在磷氮烯化合物中,對於苯氧基及烷基芳基氧基的總量,烷基芳基氧基的百分比為0.1~100莫耳%,較佳為0.1~50莫耳%,更佳為0.1~30莫耳%(特別是0.1~10莫耳%)程度。
更且,磷氮烯化合物中包含之氯含量雖然沒有特別的限制,但通常是低氯含量,例如1000ppm以下(例如,0~1000ppm),適佳為0~500ppm,較佳為0~100ppm以下,更佳為0~50ppm。
磷氮烯化合物之酸值雖然沒有特別的限制,但為例如0.5mg KOH/g以下,適佳為0.4mg KOH/g以下(例如,0.01~0.4mg KOH/g),更佳為0.3mg KOH/g以下(例如,0.01~0.3 mg KOH/g)。
這些磷氮烯化合物可以單獨或組合兩種以上而使用。
以式(3)及式(4)表示之環狀及鏈狀磷氮烯化合物,可以是透過例如H.R.Allcock著之“Phosphorus-Nitrogen Compounds”,Academic Press,(1972)、J.E.Mark,H.R.Allcock,R.West著之“InorganicPolymers”,Prent ice-HallInternational,Inc.,(1992)、特開2001-192392號公報、特開2001-64292號公報等記載之方法進行合成。
例如,透過將氯化磷(三氯化磷、五氯化磷等)、氯化銨、以及視需要之氯(特別是以三氯化磷用作氯化磷的情況)在氯系溶劑中(氯苯、四氯乙烷等)進行反應,而得到式(3)中之OR1基被置換成氯原子(Cl)、並且m以3~25之整數表示的化合物(環狀二氯磷氮烯低聚物),與式(4)中之OR1基被置換成氯原子、並且n以3~25之整數表示的化合物(鏈狀二氯磷氮烯低聚物)之混合物。透過以鹼金屬烷基酚鹽(鈉甲基酚鹽等)或鹼金屬醇化物等將此二氯磷氮烯低聚物混合物的氯原子置換成羥基化合物(烷基酚鹽或醇等),可以得到以式(3)及式(4)表示之環狀及鏈狀磷氮烯化合物。
作為構成鹼金屬鹽的鹼金屬,可例示鈉、鉀、鋰等,較佳者為鈉、鋰。
氯化磷與氯化胺的反應溫度為例如120~130℃程度。
二氯磷氮烯低聚物混合物可以視需要而純化(蒸 餾、再結晶等)或聚合(環狀二氯磷氮烯低聚物之開環聚合)。透過純化二氯磷氮烯低聚物混合物,可以取出環狀二氯磷氮烯低聚物之單一物(六氯環三磷氮烯、八氯環四磷氮烯、十氯環戊磷氮烯等)。因此,透過用羥基化合物(例如甲酚)置換此單一物,可以得到六甲苯氧基環三磷氮烯、八甲苯氧基環四磷氮烯、十甲苯氧基環戊磷氮烯等之環狀磷氮烯化合物。
另一方面,若將環狀二氯磷氮烯低聚物開環聚合,可得到式(4)中之OR1基被置換成氯原子、並且n以3~10,000之整數表示的化合物。因此,透過用前述之羥基化合物置換此化合物,可以得到以式(4)表示之鏈狀磷氮烯化合物。
環狀二氯磷氮烯低聚物之開環聚合可透過例如加熱至220~250℃來進行。
作為如此之磷氮烯化合物,為例如「KEMIDANT 302S」[CHEMIPRO KASEI股份有限公司製]等而可取得。
在本發明之難燃性PBT樹脂組成物中,對於PBT樹脂100質量份,磷氮烯化合物含有10~60質量份為佳,含有10質量份以上40質量份以下較佳,含有15~30質量份更佳。
又,對於整體的組成物,磷氮烯化合物含有4質量%以上20質量%以下為佳,含有5質量%以上15質量%以下較佳,含有6質量%以上10質量%以下更佳。
[(D)含氮環狀化合物]
含氮環狀化合物係達到賦予難燃性、耐電痕性、耐滲出性的作用。作為含氮環狀化合物,可列舉(a)具有胺基之含氮環狀化合物、(b)具有胺基之含氮環狀化合物與含氧酸之鹽、(c)具 有胺基之含氮環狀化合物與有機磷酸之鹽、(d)三聚氰胺氰尿酸類、(e)四唑化合物等。
(a)具有胺基之含氮環狀化合物
關於具有胺基之含氮環狀化合物,包括具有至少一個胺基、至少一個氮原子作為環之雜原子的雜環化合物,雜環除了氮以外,亦可以具有硫、氧等其他雜原子。關於如此之含氮雜環,包括具有咪唑、噻二唑、噻二唑啉、呋咱(furazan)、三唑、噻二嗪、吡嗪、嘧啶、嗒嗪、三嗪、嘌呤等將複數的氮原子作為環之組成原子的5或6成員不飽和含氮雜環等。在如此之含氮雜環中,以具有將複數的氮原子作為環之組成原子之5或6成員不飽和含氮環為佳,特別是三唑及三嗪為佳。
作為三唑化合物,可以例示1,2,3-三唑類(1H-1,2,3-三唑類、2H-1,2,3-三唑類等),以及1,2,4-三唑類(胍唑等之1H-1,2,4-三唑類;胍等之4H-1,2,4-三唑類等),也可以用胺基對三唑環之合適的位置(氮原子及碳原子,特別是碳原子)進行取代作用。胺基的個數並無特別的限制,為1~3個、特別是1~2個程度。
作為三嗪化合物,可列舉1,3,5-三嗪類[三聚氰胺、取代三聚氰胺(2-甲基三聚氰胺等之烷基三聚氰胺、鳥苷酸三聚氰胺等)、三聚氰胺縮合物(蜜白胺、蜜勒胺、三聚二氰乙腈等)、三聚氰胺之共縮合樹脂(三聚氰胺-甲醛樹脂、酚-三聚氰胺樹脂、苯胍胺-三聚氰胺樹脂、芳香族多胺-三聚氰胺樹脂等)等之三聚氰胺或其衍生物;三聚氰胺二醯胺、三聚氰胺一醯胺等之氰尿酸醯胺類;胍胺、甲基胍胺、乙醯胍胺、苯胍胺、 琥珀醯胍胺、CTU-胍胺等之胍胺或其衍生物等]、含有胺基之1,2,3-三嗪類(以胺基取代5-位、4,5-位、4,5,6-位等之1,2,3-三嗪、4-胺基-苯並-1,2,3-三嗪等)、含有胺基之1,2,4-三嗪類(以胺基取代3-位、5-位、3,5-位等之1,2,4-三嗪等)等之各種胺基三嗪類。可用胺基對三嗪環之合適的位置(氮原子及碳原子,特別是碳原子)進行取代。胺基的個數沒有特別的限制,為1~4個、特別是1~3個(例如1~2個)程度。
在這些之中,以含有胺基之三嗪化合物,特別是含有胺基之1,3,5-三嗪類為佳。
(b)具有胺基之含氮環狀化合物與含氧酸之鹽
具有胺基之含氮環狀化合物,可以使用與前述(a)相同的含氮環狀化合物。
具有胺基之含氮環狀化合物,雖然可以透過組成環之氮原子部分(亞胺基)與含氧酸形成鹽,不過通常以由環上被取代的至少一個胺基與含氧酸來形成鹽為佳。在具有複數個胺基的情況下,可以是由全部的胺基與含氧酸形成鹽類。又,也可以是由複數個同種類或不同種類的含氮化合物(前述之含氮環狀化合物,或其他含胺基含氮化合物)與一個聚合酸形成鹽類而形成聚合酸之複鹽。
(含氧酸)
含氧酸包括硝酸、氯酸(過氯酸、氯酸、亞氯酸、次氯酸等)、磷酸、硫酸、磺酸、硼酸、鉻酸、銻酸、鉬酸、鎢酸、錫酸、矽酸等。較佳之含氧酸包括有磷酸(聚磷酸)、硫酸、磺酸、硼酸。
(1)具有胺基之含氮環狀化合物之磷酸鹽
磷酸包括有過氧磷酸、正磷酸、偏磷酸、亞磷酸(膦酸)、次磷酸(次膦酸)等之非縮合磷酸;聚偏磷酸((HPO3)s,式中之s表示2以上的整數)、連二磷酸、磷酸酐(五氧化二磷)等之縮合磷酸。又,前述之聚磷酸,亦包括下列以式(5)表示之縮合磷酸類。
(式中,t表示2以上的整數)。
在前述式中,t以2~200的整數為佳,以3~100的整數更佳。
又,關於前述之聚磷酸,亦包括焦磷酸、三磷酸、四磷酸等。
具有可形成複數鹽類的位置的磷酸,可形成至少一些位置為胺或尿素等其他含胺基化合物與偏鹽(聚磷酸銨、聚磷酸尿素等之縮合酸的偏鹽;正磷酸尿素等之非縮合酸的偏鹽等)。
作為具有胺基的含氮環狀化合物之磷酸鹽,可例示含胺基之三嗪化合物之磷酸鹽,例如,非縮合磷酸鹽(三聚氰胺正磷酸鹽、三聚氰胺膦酸鹽等之非縮合磷酸的三聚氰胺鹽;對應前述之三聚氰胺鹽的蜜勒胺鹽、蜜白胺鹽、三聚二氰乙腈鹽、胍胺鹽等)、聚磷酸鹽[三聚氰胺焦磷酸鹽(焦磷酸三聚 氰胺、焦磷酸雙三聚氰胺)、對應這些三聚氰胺焦磷酸鹽的三磷酸鹽、四磷酸鹽等之三聚氰胺聚磷酸鹽類;對應前述之三聚氰胺聚磷酸鹽的蜜勒胺鹽、蜜白胺鹽、三聚二氰乙腈鹽、胍胺鹽等]等。又,聚磷酸鹽可以包含來自硫酸之硫原子。亦可使用對應前述之三嗪鹽的三唑鹽等。
關於聚磷酸鹽,包括聚磷酸三聚氰胺.蜜白胺.蜜勒胺之複鹽,偏磷酸三聚氰胺.蜜白胺.蜜勒胺之複鹽,以及前述之包含有硫原子的聚合酸(除了磷原子外,還包含有硫原子、氧原子等的聚合酸)之三聚氰胺.蜜白胺.蜜勒胺的複鹽等。關於這些複鹽的細節,可以參考特開平10-306081號公報、特開平10-306082號公報。
(2)具有胺基之含氮環狀化合物之硫酸鹽
作為硫酸,可列舉過氧硫酸、硫酸、亞硫酸等之非縮合硫酸,過氧二硫酸或焦硫酸等之縮合硫酸。
作為具有胺基的含氮環狀化合物之硫酸鹽,可例示含胺基之三嗪化合物之硫酸鹽,例如,縮合硫酸鹽[硫酸三聚氰胺類(硫酸三聚氰胺、硫酸雙三聚氰胺、硫酸甲脒基三聚氰胺等)、對應硫酸三聚氰胺的亞硫酸三聚氰胺等之非縮合硫酸三聚氰胺類;對應前述之非縮合三聚氰胺硫酸鹽的蜜勒胺鹽、蜜白胺鹽、三聚二氰乙腈鹽、胍胺鹽等]、縮合硫酸鹽[焦硫酸三聚氰胺類(焦硫酸三聚氰胺、焦硫酸雙三聚氰胺等)、對應三聚氰胺焦硫酸鹽的蜜勒胺鹽、蜜白胺鹽、三聚二氰乙腈鹽、胍胺鹽等]等。又,亦可使用對應前述之三嗪鹽的三唑鹽。
並且,硫酸三聚氰胺可以透過例如特開平 8-231517號公報記載之方法等而得到。焦硫酸雙三聚氰胺可以透過例如,A.C.S SymposiumSeries No.425“Fire and Polymers”,第15章,211~238頁(American Chemical Society,Washington D.C.,1990)、特開平10-306082號公報記載之方法等而得到。作為如此之含氮環狀化合物(三嗪化合物)的硫酸鹽,為例如來自三和化學股份有限公司之「Apinon 901」等而可取得。
(3)具有胺基之含氮環狀化合物之磺酸鹽
作為磺酸,可列舉C1-10鏈烷磺酸(例如,甲磺酸、乙磺酸、乙二磺酸等)、C6-20芳基磺酸(例如,苯磺酸、甲苯磺酸等)等之有機磺酸。
作為具有胺基的含氮環狀化合物之磺酸鹽,可例示含胺基之三嗪化合物(例如,三聚氰胺、蜜白胺、蜜勒胺、三聚二氰乙腈、胍胺、乙醯胍胺、苯胍胺等)的磺酸鹽[磺酸三聚氰胺類(甲磺酸三聚氰胺、甲磺酸蜜白胺、甲磺酸蜜勒胺、甲磺酸三聚氰胺.蜜白胺.蜜勒胺複鹽、甲磺酸胍胺等)]。作為如此之含氮環狀化合物(三嗪化合物)的有機磺酸鹽,為例如來自日產化學工業股份有限公司之「甲磺酸蜜白胺MMS-200」等而可取得。
(4)具有胺基之含氮環狀化合物之硼酸鹽
作為硼酸,可列舉正硼酸、偏硼酸等之非縮合硼酸;四硼酸、硼酐等之縮合硼酸。
作為具有胺基的含氮環狀化合物之硼酸鹽,可例示含胺基之三嗪化合物之硼酸鹽,例如,非縮合硼酸鹽[三聚 氰胺正硼酸鹽(正硼酸單至三三聚氰胺等之三聚氰胺正硼酸鹽)、對應前述之三聚氰胺鹽的蜜勒胺鹽、蜜白胺鹽、三聚二氰乙腈鹽、胍胺鹽等之正硼酸鹽;對應前述正硼酸鹽的偏硼酸鹽]、聚硼酸鹽[縮合三聚氰胺硼酸鹽(硼酐三聚氰胺、四硼酸三聚氰胺等)、對應前述之三聚氰胺鹽的蜜勒胺鹽、蜜白胺鹽、三聚二氰乙腈鹽、胍胺鹽]等。
作為如此之含氮環狀化合物(三嗪化合物)的硼酸鹽,為來自BASF公司之「melapur」、來自Joseph Storey & Co LTD公司之「STORFL AM MLB」、來自Budenheim Iberica Comercial公司之「BUDIT 313」等而可取得。
前述之氧酸鹽可以單獨或組合兩種以上而使用。
具有胺基的含氮環狀化合物與氧酸鹽的比例雖然沒有特別限制,但為例如前者/後者(莫耳比)=1/20~20/1,較佳為1/10~10/1(例如1/5~10/1),特別是1/2~8/1程度。含氮環狀化合物所具有的胺基與氧酸之可以形成鹽的位置的當量比亦沒有特別限制,但為例如10/1~1/2,較佳為5/1~1/1,特別是4/1~1/1程度。
(c)具有胺基之含氮環狀化合物與有機磷酸之鹽
作為具有胺基之含氮環狀化合物,可例示與前述(a)相同的具有胺基之含氮環狀化合物。
作為有機磷酸,可例示例如,前述(b)項中舉例之非縮合磷酸[磷酸(正磷酸等)、膦酸等]之酯類,以及被有機基取代之膦酸或次膦酸等。有機磷酸只要具有至少一個可以與具有胺基之含氮環狀化合物產生鹽的位置即可。
關於磷酸酯(有機正磷酸),包括醇類(一價或多價醇、一價或多價酚類)之磷酸單或雙酯。關於前述之醇類,除了前述聚芳酯類樹脂項中例示的一價醇(特別是C1-10脂肪族一元醇)以及脂肪族多元醇,還包括有甘油、新戊四醇等之C1-10脂肪族多元醇;氨基三甲醇等之具有雜原子的C2-10脂肪族多元醇;環戊醇、環己醇等之C5-8脂環族一元醇(較佳者為C5-6環烷醇);環己二醇等之C5-8脂環族二醇(較佳者為C5-6環烷二醇);酚、烷基酚(例如對-或鄰-甲酚、3,5-二甲苯酚、三甲苯酚、三級-丁苯酚、對-辛苯酚、壬苯酚等之單至三C1-20烷基酚)、芳基酚(例如鄰苯基苯酚、芐苯酚、異丙苯基苯酚)、萘酚、羥基聯苯酚等之一價酚類;前述聚芳酯類樹脂項中舉例之一價芳烷醇以及芳香族環二醇等。
作為如此之磷酸酯,包括甲基磷酸酯、二丁基磷酸酯等之單或雙C1-10烷基磷酸酯;乙二醇單磷酸酯、新戊四醇二磷酸酯等之C2-10脂肪族多價醇類的單至四磷酸酯;單苯基磷酸酯、單甲苯基磷酸酯、單二甲苯基磷酸酯、單三甲苯基磷酸酯、雙苯基磷酸酯、雙甲苯基磷酸酯、雙二甲苯基磷酸酯、雙三甲苯基磷酸酯等之可具有取代基(C1-4烷基等)的一價酚類之磷酸酯(例如,可具有C1-4烷基的單或雙C6-14芳基磷酸酯);伸苯基二磷酸酯等之可具有取代基(C1-4烷基等)的多價酚類之單或雙磷酸酯(例如,可具有C1-4烷基的C6-14亞芳基單或雙磷酸酯)等]、烷基-芳基磷酸酯[甲基苯基磷酸酯等之C1-10烷基C6-14芳基磷酸酯(較佳者為C1-6烷基C6-10芳基磷酸酯)等]等。
關於有機膦酸,包括對應前述磷酸酯的膦酸單 酯、直接鍵結在膦酸之磷原子上的氫原子被有機基(脂肪族烴基、脂環族烴基、芳香族烴基等之有機基)取代之有機膦酸、前述醇類的有機膦酸單酯等。
關於前述之有機膦酸,包括有脂肪族膦酸[甲基膦酸、乙基膦酸、丙基膦酸、丁基膦酸等之烷基膦酸;1-羥基亞乙基-1-膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-雙膦酸等之脂肪族多元醇的單或雙膦酸酯;膦醯基乙酸、3-膦醯基丙酸等之膦醯基C1-10脂肪族羧酸或其羧酸酯(膦醯基乙酸乙酯、3-膦醯基丙酸乙酯等之膦醯基羧酸的羧酸酯類等)等之可具有膦醯基羧酸類等之取代基(羥基、羧基、酯基等)的被C1-10烷基取代之膦酸(較佳者為C1-6烷基取代膦酸);亞乙基雙膦酸等之C1-10亞烷基雙膦酸;氨基三(亞甲基膦酸)等被具有雜原子的脂肪族多價基取代之膦酸等]、芳香族膦酸[苯膦酸、甲苯基膦酸等之C6-10芳基膦酸;膦醯基苯甲酸等之膦醯基C7-15芳香族羧酸或其羧酸酯(膦醯基苯甲酸乙酯等之膦醯基芳香族羧酸的羧酸酯類等)等之膦醯基羧酸;被可具有伸苯基雙膦酸等之取代基(C1-4烷基等)的芳香族多價基取代之膦酸等]等。又,前述之有機膦酸亦可以是與聚合物結合之膦酸(聚乙烯基膦酸等)。
關於有機膦酸單酯,包括與前述有機膦酸與前述磷酸酯的項目中所舉例的醇類組合之單酯,例如,甲基膦酸單甲酯等之C1-10烷基膦酸單C1-6烷基酯;膦醯基羧酸之雙酯(乙氧羰基甲基膦酸單乙酯、乙氧羰基乙基膦酸單乙酯等之C2-6烷氧基羰基C1-6烷基膦酸單C1-6烷基酯等);甲基膦酸單苯酯等之C1-10烷基膦酸單C6-10芳基酯;苯膦酸單甲酯等之C6-10 芳基膦酸C1-6烷基酯;苯膦酸單苯酯等之C6-10芳基膦酸單C6-10芳基酯等。並且,前述之膦酸酯亦可以是環狀膦酸酯(9,10-二氫-10-羥基-10-氧基-9-氧雜-10-磷菲等)。
關於有機次膦酸,包括有機基(脂肪族烴基、脂環族烴基、芳香族烴基等之烴基)結合在次膦酸之磷原子上的有機次膦酸。作為如此之有機次膦酸,可列舉對應前述取代膦酸的取代次膦酸,例如甲基乙基次膦酸、雙乙基次膦酸等之單或雙C1-10烷基次膦酸;甲基苯基次膦酸等之C1-10烷基C6-10芳基次膦酸;苯基次膦酸等之C6-10芳基次膦酸;膦酸亞基羧酸[膦酸亞基雙醋酸等之膦酸亞基雙C1-6脂肪族羧酸;3-(甲基膦酸亞基)丙酸等之C1-6烷基膦酸亞基-單C1-6脂肪族羧酸、3-(苯基膦酸亞基)丙酸等之C6-10芳基膦酸亞基-單C1-6脂肪族羧酸、這些膦酸亞基羧酸的羧酸酯等;膦酸亞基單或雙C6-10芳基羧酸或其羧酸酯];羥基膦氧化物(1-羥基二氫膦醯基氧化物、1-羥基正膦氧化物等)等。
前述之有機磷酸鹽可與在能夠形成鹽的位置之一部分或全部具有胺基之含氮環狀化合物來形成鹽,亦可使用任一者之鹽。作為如此之有機磷酸鹽,可列舉含胺基三嗪化合物之鹽,例如,有機磷酸酯之三聚氰胺鹽(新戊四醇二磷酸.三聚氰胺、新戊四醇二磷酸.雙三聚氰胺等)、C1-6烷基取代膦酸之三聚氰胺鹽、C1-6脂肪族二元醇之單或雙膦雙酯之三聚氰胺鹽(1-羥基亞乙基-1,1-雙膦酸.雙三聚氰胺、1-羥基亞乙基-1,1-雙膦酸.四三聚氰胺等)、以具有雜原子的脂肪族多價基取代之膦酸的三聚氰胺鹽[氨基三(亞甲基膦酸).四三聚氰胺鹽、氨 基三(亞甲基膦酸).六三聚氰胺鹽等],以及C6-10芳基膦酸.三聚氰胺(苯膦酸.三聚氰胺、苯膦酸.雙三聚氰胺等)、膦酸亞基羧酸.三聚氰胺鹽[3-(苯膦酸亞基)丙酸.三聚氰胺、3-(苯膦酸亞基)丙酸.雙三聚氰胺等之芳基膦酸亞基羧酸.三聚氰胺鹽];對應前述三聚氰胺鹽的蜜勒胺鹽、蜜白胺鹽、三聚二氫乙腈鹽、胍胺鹽;以及新戊四醇二磷酸.蜜白胺.蜜勒胺等之對應前述三聚氰胺鹽的複鹽等。又,亦可使用對應前述三嗪化合物鹽的三唑鹽。如此之有機磷酸鹽可以單獨或組合兩種以上地使用。
如此之具有胺基的含氮化合物(特別是含胺基之三嗪化合物)的有機磷酸鹽之製造方法,雖然沒有特別的限制,但可透過例如將含有前述含氮化合物與有機磷酸的溶液或分散液(水-丙酮混合液、水-酒精混合液等之水溶液或懸浮液等),在適合的溫度(例如50~100℃)下攪拌、混合,並將產生的沉澱物分離、乾燥之方法等製造。
(d)三聚氰胺氰尿酸類
三聚氰胺氰尿酸類列舉了下述例示者,並可以單獨或組合兩種以上而使用。又,在本發明中,透過使用三聚氰胺氰尿酸類,可以最有效果地抑制磷氮烯化合物的滲出作用。
三聚氰胺氰尿酸類是三聚氰胺化合物與氰尿酸或異氰尿酸或其衍生物之加成物(三聚氰胺化合物與氰尿酸、異氰尿酸或其衍生物之鹽),前者與後者的比例(莫耳比)並無特別的限制,例如為前者/後者=3/1~1/2,較佳為1/1~2/1。
關於三聚氰胺化合物,包括三聚氰胺或取代三聚 氰胺(2-甲基三聚氰胺等之烷基三聚氰胺、鳥苷酸三聚氰胺等)、三聚氰胺縮合物(蜜白胺、蜜勒胺、三聚二氫乙腈等)、三聚氰胺之共縮合樹脂(三聚氰胺-甲醛樹脂、苯酚-三聚氰胺樹脂、苯胍胺-三聚氰胺樹脂、芳香族多胺-三聚氰胺樹脂等)、胍胺或其衍生物(胍胺、甲基胍胺、乙醯胍胺、苯胍胺、琥珀醯胍胺、CTU-胍胺等)等。關於氰尿酸或其衍生物,包括有氰尿酸、異氰尿酸、三聚氰酸二醯胺、三聚氰酸一醯胺等。
作為三聚氰胺氰尿酸類,可例示例如三聚氰胺氰尿酸等之氰尿酸的三聚氰胺鹽,或對應三聚氰胺鹽的蜜勒胺鹽、蜜白胺鹽、三聚二氫乙腈鹽、胍胺鹽等。三聚氰胺氰尿酸類可以單獨或組合兩種以上地使用。在這些之中,三聚氰胺氰尿酸為佳。
三聚氰胺氰尿酸類的製造方法雖然沒有特別的限制,不過以將三聚氰胺化合物與氰尿酸或其衍生物所組成的混合物調製成水漿狀,充分混合而使兩者的鹽形成微粒狀後,將此漿液進行過濾、乾燥的方法為佳。在透過如此之方法得到的粉末狀化合物中,作為部份未反應物,可殘存三聚氰胺化合物或氰尿酸、異氰尿酸等。
三聚氰胺氰尿酸類的平均粒徑為0.01~100μm,較佳為0.1~70μm,更佳為1~50μm程度。平均粒徑若太小的話容易2次凝聚而會降低對樹脂的分散性,若太大的話則會降低難燃性。
[合金樹脂]
本發明之難燃性PBT樹脂組成物,可以是作為基礎樹脂的 PBT樹脂與其他樹脂組合的合金樹脂。透過成為合金樹脂,成為成形品時可以抑制變形的發生。又,如前所述,本發明之難燃性PBT樹脂組成物,雖然樹脂未合金化也可以發揮充足的耐滲出性,但是透過成為合金樹脂當然可以使得耐滲出性更加提升。
作為用於前述合金樹脂的樹脂,可列舉聚碳酸酯樹脂、聚對酞酸乙二酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚伸苯醚樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯腈-苯乙烯共聚體、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚體等,其中,聚碳酸酯樹脂、聚對酞酸乙二酯樹脂、聚醯胺樹脂為佳。
為了成為合金樹脂而使用之PBT樹脂以外的樹脂,對於(A)PBT樹脂100質量份,以含有5~50質量份為佳,含有10~40質量份較佳。
[其他成分]
本發明之難燃性PBT樹脂組成物,可應需要包含有其他的成分。作為其他成分,可以包含無機填料、防滴落劑、受阻酚等之抗氧化劑,磷類2次抗氧化劑、硫醚類2次抗氧化劑、無機成核劑、脫模劑、著色劑等。其中,關於無機填料與防滴落劑於以下說明。
(無機填料)
無機填料是為了提升機械特性而使用,作為具體的例子,可以使用纖維填料、粒狀填料、板狀填料等任何一種。作為纖維填料,可列舉例如玻璃纖維、碳纖維、矽纖維、氧化鋁纖維、氧化鋯纖維、氧化硼纖維、氧化矽纖維、鈦酸鉀纖維,更進一 步可列舉不鏽鋼、鋁、鈦、銅、黃銅等金屬的纖維狀物等之無機纖維狀物質。作為粒狀填料,可列舉矽、石英粉末、玻璃珠、玻璃球、玻璃粉、矽酸鈣、矽酸鋁、高嶺土、滑石、黏土、矽藻土、矽灰石等之矽酸鹽,氧化鐵、氧化鈦、氧化鋅、三氧化二銻、礬土等之金屬的氧化物,碳酸鈣、碳酸鎂等之金屬的碳酸鹽,硫酸鈣、硫酸鋇等之金屬的硫酸鹽,其他還包括有鐵氧體、碳化矽、各種金屬粉末等。又,作為板狀填料,可列舉雲母、玻璃鱗片、各種金屬箔等。無機填料可以單獨或組合兩種以上而使用。
(防滴落劑)
防滴落劑是為了在燃燒時防止樹脂的滴落而使用。作為防滴落劑之具體的例子,可列舉聚四氟乙烯、聚四氟乙烯/全氟烷基乙烯醚共聚物、聚四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯/乙烯共聚物、偏二氟乙烯、聚氯三氟乙烯等之氟化聚烯,其中以聚四氟乙烯、聚四氟乙烯/全氟烷基乙烯醚共聚物、聚四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯/乙烯共聚物合適地使用。
以上組成的本發明之難燃性PBT樹脂組成物,滿足了(1)根據UL94燃燒實驗,難燃性為V-0,(2)灼熱絲引燃溫度(GWIT)為775℃以上,並且(3)比較性漏電指數(CTI)為400V以上的條件。有關於各條件於以下說明。
(1)以UL94燃燒實驗為基準之難燃性
是特定的燃燒實驗對應之難燃性的指標。具體而言,根據優力國際安全認證有限公司(Underwriters’Laboratories)之測 試標準94(UL94)的方法,使用5個條狀試樣片(厚度1.5mm)來測驗燃燒性,並按照UL94所述之評價方法,評價為V-0、V-1、V-2、HB。V-0的難燃性最高,其後依V-1、V-2、HB的順序逐個降低。本發明係規定為V-0。
(2)灼熱絲引燃溫度(GWIT)
是根據IEC60695-2-13規格的灼熱絲引燃溫度(GWIT),具體而言,在將實驗溫度的灼熱絲按壓在試樣片上之30±1秒內及其後的30秒內,不會導致起火的最高溫度。在本發明中,灼熱絲引燃溫度(GWIT)規定為775℃以上,較佳為800℃以上。
(3)比較性漏電指數(CTI)
是根據IEC60112規格的比較性漏電指數(CTI),具體而言,在試樣片的表面施加電壓的狀態下,將預定的試樣液(氯化銨0.1%水溶液)滴落時,不會發生電痕破壞的最大電壓。可以說是表示引起絕緣物漏電之難度的指標。在本發明中,比較性漏電指數(CTI)規定為400V以上,較佳為600V以上。
本發明之成形品係將以上本發明的難燃性PBT樹脂組成物成形而成。使用本發明之難燃性PBT樹脂組成物而得到成形品的方法並無特別限制,可以採用已知的方法。例如,可以將本發明之難燃性PBT樹脂組成物投入擠壓機中熔融混煉而丸粒化,並將此丸粒投入裝備有預定模具的射出成型機,以射出成型的方法來製作。
本發明之成形品為洗碗機、冰箱、暖器、空調機(air conditioner)、洗衣機、微波爐,或電動工具的電源週邊零件,作為電源週邊零件,可列舉包括有繼電器、開關、連接器、引 動器、感應器。
[實施例]
以下,依據實施例對本發明進一步具體說明,但本發明並不僅限於以下的實施例。
[實施例1~17、比較例1~12]
在各個實施例、比較例中,將PBT樹脂、次膦酸鹽、磷氮烯化合物、含氮環狀化合物、合金樹脂、溴類阻燃劑、防滴落劑,以及無機填料,依照下列表1及表2中所示之成分.份數(質量份)進行混合,在具有30mm螺絲的雙軸擠壓機(日本製鋼所股份有限公司製)中於260℃下熔融混煉,得到丸粒狀的難燃性PBT樹脂組成物。
並且,上述各成分詳細如以下所述。
PBT樹脂:WinTech Polymer股份有限公司製,DURANEX(註冊商標),固有黏度為0.88dL/g
合金樹脂(PC):帝人化成股份有限公司製,Panlite L-1225WP
合金樹脂(PET):帝人纖維股份有限公司製,TRF
次膦酸鹽:Clariant Japan股份有限公司製,EXOLITE OP1240
磷氮烯化合物:伏見製藥所股份有限公司製,Rabitle FP-110
含氮環狀化合物(三聚氰胺氰尿酸):BASF JAPAN股份有限公司製,MELUPUR MC50
含氮環狀化合物(聚磷酸三聚氰胺):日產化學工業股份有 限公司製,PHOSMEL-200
溴類阻燃劑:ICL.IP製,FR-1025
防滴落劑:旭硝子股份有限公司製,Fluon CD-076
無機填料:日本電氣硝子股份有限公司製玻璃纖維,ECS03 T-187
使用上述所得到之各實施例、比較例的難燃性PBT樹脂組成物,來進行以下的評價。
並且,在任一實施例及比較例中,均未發生次膦酸鹽的橋接現象,處理性良好。
(1)難燃性
在各實施例、比較例中,將使用得到之難燃性PBT樹脂組成物,根據優力國際安全認證有限公司(Underwriters’Laboratories)之測試標準94(UL94)的方法得到之5個試樣片(厚度1.5mm),用於測驗燃燒性,並按照UL94所載之評價方法,評價為V-0、V-1、V-2、HB。評價結果顯示於表1及表2中。若為V-0即表示難燃性優良,且難燃性依照V-1、V-2、HB的順序低下。
(2)灼熱絲引燃溫度(GWIT)實驗
在各實施例、比較例中,自得到之難燃性PBT樹脂組成物,製作出評價用試樣片(8cm×8cm×厚度3mm的平板,以及8cm×8cm×厚度1.5mm的平板,以及6cm×6cm×厚度0.75mm的平板),針對該些評價用試樣片,根據IEC60695-2-13制定的實驗法來評價。亦即,灼熱絲引燃溫度的定義係以使特定形狀的熾熱棒(使外型4mm之鎳/鉻(80/20)線成為環狀之物)與其接觸 30秒而不起火或火勢蔓延不超過5秒以上時,比前端的最高溫度高25℃的溫度來定義。該溫度顯示於表1及表2中。並且,在同標準中,作為阻燃用途要求GWIT為775℃以上。
(3)耐電痕性實驗
在各實施例、比較例中,自得到之難燃性PBT樹脂組成物,製作出評價用試樣片(8cm×8cm×厚度3mm的平板),並對該些評價用試樣片,以IEC(International electrotechnical commission)112第3版為基準,使用0.1%氯化銨水溶液、鉑電極,測定在試樣片上產生電痕的外加電壓(V),而得到比較性漏電指數。測量結果顯示於表1及表2中。
(4)耐滲出性實驗
自上述得到之難燃性PBT樹脂組成物,製作出評價用試樣片(8cm×8cm×厚度3mm的平板),在東洋精機製作所公司製造的齒輪烘箱(gear oven)中,分別針對於110℃下放置20小時的試樣片及於140℃下放置20小時的試樣片,以目測評價阻燃劑的滲出現象。評價標準以○:無滲出現象、△:些許滲出現象、×:明顯的滲出現象。評價結果顯示於表1及表2中。
(5)拉伸實驗
將上述得到之難燃性PBT樹脂組成物,在140℃下乾燥3小時後,在射出成型機中汽缸溫度260℃、模具溫度80℃之下,成形出ISO3167定義之拉伸特性評價用試樣片,並以ISO527-1,2(試樣片厚度4mm)為基準測量拉伸強度。測量結果顯示於表1及表2中。
(6)變形
將上述得到之難燃性PBT樹脂組成物,於140℃下乾燥3小時後,在射出成型機中汽缸溫度260℃、模具溫度60℃、射出壓力60MPa、射出速度17mm/s、射出時間10秒、冷卻時間10秒、全成形週期45秒的條件下,成形出長120mm、寬120mm、厚度2mm的平板狀試樣片,測定平整度。平整度係透過CNC影像測定機(三豐製)對如第1圖所示之9點進行測定,從最高點與最低點的高度差求得。變形5mm以下的情況評價為○,5~8mm的情況評價為△,8mm以上的情況評價為×。其結果,實施例3為×,實施例10~14為○。
(7)滯留後之MV保持率
將上述得到之難燃性PBT樹脂組成物的熔體黏度(MV)以ISO11443為基準,在溫度260℃、剪力速度1000s-1下進行測定。其次,在相同的條件下,測定汽缸滯留時間為30分時的熔體黏度,以前者除後者而求得滯留後之MV保持率(%)。滯留後之MV保持率達80%以上的情況評價為○,80~50%的情況評價為△,不到50%的情況評價為×。其結果,實施例3、13、14為○,實施例9、10為△,實施例11、12為×。
(8)MD
將上述得到之難燃性PBT樹脂組成物,於140℃下乾燥3小時後,在樹脂溫度260℃、模具溫度80℃、射出時間15秒、冷卻時間15秒,連續2000回成形出ISO3167拉伸試樣片,透過目測觀察模具上有無附著模具沈積物(MD)。將幾乎未看到MD附著的情況評價為○,模具上看起來些許汙濁的情況評價為△。其結果,在實施例3、13、14中因為有MD附著而看到 有些許模具汙濁,但實施例10、11中幾乎沒有看到MD的附著。
由表1、表2,可知在實施例1~17(除了實施例9~14之外)中,單獨使用PBT樹脂,所有的評價項目均得到良好的結果。相較於此,在比較例1~12中,雖然也是單獨使用PBT樹脂,但在至少一個評價中未能得到良好的結果。又,實施例9~14由於係將樹脂合金化之物,其耐滲出性無疑為優良,但可知其變形可降低。
另一方面,參考例1為將實施例3中一半的次膦酸鹽替換成溴類阻燃劑的例子,而比較例10為將實施例3中全部的次膦酸鹽替換成溴類阻燃劑的例子,由這些例子的比較,可知可併用溴類阻燃劑,但若超過一定量則耐電痕性會變差。又,若併用溴類阻燃劑,則無法滿足非鹵素化的要求。
並且,在PET合金之實施例13及14中,與其他實施例相比,發現有至得到足夠脫模性為止之固化需要時間,使成形週 期變長的傾向。

Claims (9)

  1. 一種難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,為包括:(A)聚對苯二甲酸丁二酯樹脂;(B)次膦酸鹽;(C)磷氮烯化合物;以及(D)含氮環狀化合物,的難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,其特徵在於:根據UL94燃燒實驗,難燃性為V-0;根據IEC60695-2-13規格,灼熱絲引燃溫度(GWIT)為775℃以上;根據IEC60112標準,比較性漏電指數(CTI)為400V以上;並且在110℃下處理20小時之際沒有滲出現象。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,其中,前述(C)磷氮烯化合物之含量為4質量%以上20質量%以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,其中,對於前述(A)聚對苯二甲酸丁二酯樹脂100質量份,前述(B)次膦酸鹽為20~60質量份、前述(C)磷氮烯化合物為10~60質量份、前述(D)含氮環狀化合物為5~45質量份。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,在140℃下處理20小時之際沒有滲出現象。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,其中,前述(D)含氮環狀化合物 為三聚氰胺氰尿酸系。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物,比較性漏電指數(CTI)為600V以上。
  7. 一種成形品,由申請專利範圍第1至6項中任一項所述之難燃性聚對苯二甲酸丁二酯樹脂組成物成形而成,直接支持流通0.2A以上額定電流之連接部,或在自這些連接部3mm以內的距離中使用。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之成形品,前述成形品為洗碗機、冰箱、暖器、空調機(air conditioner)、洗衣機、微波爐或電動工具的電源週邊零件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之成形品,前述電源週邊零件為繼電器、開關、連接器、引動器或感應器。
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