難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品
【課題】０．５ｍｍ以下の薄い肉厚においても難燃性に優れ、薄肉成形品に対応可能な、導電性、耐衝撃性、成形品外観のバランスに優れた難燃性ポリカーボネート樹脂組成物を提供する。
【解決手段】（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対し、（Ｂ）カーボンナノチューブを０．１〜５質量部、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を０．１〜１０質量部含む難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品である。
【解決手段】（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対し、（Ｂ）カーボンナノチューブを０．１〜５質量部、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を０．１〜１０質量部含む難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品に関する。より詳しくは、優れた難燃性を有するとともに、導電性、耐衝撃性、成形品外観のバランスに優れ、自動車用部品、電気・電子用部品、通信機器用部品及び光学部品等の薄肉の成形品や、フィルム又はシート用等として好適な難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリカーボネート樹脂は、ＯＡ機器、電気・電子用部品、光学部品、家庭用品、建築部品、自動車用部品等の材料等として広く用いられているが、ＯＡ機器、電気・電子部品等の分野を中心に、より高い難燃性が要求され、各種難燃剤の添加によりその改善が図られている。
例えば、有機ハロゲン系化合物や有機リン系化合物が従来から添加されている。しかし、これらの難燃剤の多くは毒性面で問題があり、特に有機ハロゲン系化合物は、燃焼時に腐食性ガスを発生するという問題があった。そのため、近年、非ハロゲン・非リン系難燃剤による難燃化の要求が高まっている。
【０００３】
非ハロゲン・非リン系難燃剤によりポリカーボネート樹脂の難燃性を高める技術として、シリコーン化合物や金属塩を添加することが知られている（特許文献１参照）。しかし、これら難燃剤の添加によって、該難燃剤の二次凝集が生じやすくなり、その結果、難燃性や耐衝撃性が低下するおそれがある。また、カーボンファイバー等を添加したポリカーボネート樹脂組成物に関しては、熱伝導性に優れた材料の検討がなされているが、非ハロゲン・非リン系での薄肉難燃化技術は確立されていない（特許文献２参照）。
さらに、カーボン繊維複合ポリカーボネート樹脂組成物は、有機金属塩化合物を添加することで０．８ｍｍ厚におけるＶ−０化の難燃性が可能と報告されており（特許文献３参照）、またカーボンナノチューブを複合化した難燃性ポリカーボネート樹脂組成物についても検討されている（特許文献４参照）。しかし、いずれの技術においても、難燃フィルム及び難燃シート分野で要求される薄肉（特に０．５ｍｍ厚以下）での難燃性の記載はなく、さらに上記の難燃技術では薄肉化の達成が困難であり、難燃化の技術躍進が必要とされる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６３９０９号公報
【特許文献２】特開２００７−３１６１１号公報
【特許文献３】特開２００７−１０００２３号公報
【特許文献４】特許第３８９２３０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、０．５ｍｍ以下の薄い肉厚においても難燃性に優れ、各種用途に用いられる薄肉成形品に対応可能な、導電性、耐衝撃性、成形品外観のバランスに優れた難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、芳香族ポリカーボネート樹脂に、難燃性成分として、カーボンナノチューブ及びポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
１．（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対し、（Ｂ）カーボンナノチューブを０．１〜５質量部、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を０．１〜１０質量部含むことを特徴とする難燃性ポリカーボネート樹脂組成物、
２．さらに（Ｄ）フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンを０．０５〜２質量部含む上記１に記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物、
３．カーボンナノチューブの非晶カーボン粒子の含有量が１０質量％以下である上記１又は２に記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物、
４．上記１〜３のいずれかに記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品、
５．自動車用部品、電気・電子用部品又は通信用機器用部品に用いられる上記４に記載の成形品、
６．フィルム又はシートである上記４に記載の成形品、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、０．５ｍｍ以下の薄肉化においても難燃性に優れ、導電性、耐衝撃性及び成形品外観に優れた難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品を得ることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について、詳細に説明する。
［（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂]
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂（以下、単に「（Ａ）成分」ということがある）を含む組成物である。
（Ａ）成分としては、特に制限はなく種々のものが挙げられる。通常、二価フェノールとカーボネート前駆体とを溶液法あるいは溶融法により反応させて製造された芳香族ポリカーボネートを用いることができる。具体的には、二価フェノールとホスゲンの反応、二価フェノールとジフェニルカーボネート等とのエステル交換法により反応させて製造されたものを使用することができる。
【０００９】
二価フェノールとしては、様々なものが挙げられるが、特に２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン〔ビスフェノールＡ〕、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、４，４’−ジヒドロキシジフェニル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロアルカン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）オキシド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフィド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホキシド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）エーテル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ケトン等が挙げられる。特に好ましい二価フェノールとしては、ビス（ヒドロキシフェニル）アルカン系、特にビスフェノールＡを主原料としたものである。
また、カーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カルボニルエステル、ハロホルメート等であり、具体的にはホスゲン、二価フェノールのジハロホーメート、ジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等である。この他、二価フェノールとしては、ハイドロキノン、レゾルシン、カテコール等が挙げられる。これらの二価フェノールは、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
なお、（Ａ）成分は、分岐構造を有していてもよく、分岐剤としては、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α’，α”−トリス（４−ビドロキシフェニル）−１，３，５−トリイソプロピルベンゼン、フロログリシン、トリメリット酸、イサチンビス（ｏ−クレゾール）等がある。また、分子量の調節のためには、フェノール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｐ−ｔ−オクチルフェノール、ｐ−クミルフェノール等が用いられる。
【００１０】
本発明の（Ａ）成分としては、ポリカーボネート部とポリオルガノシロキサン部を有する共重合体、あるいはこの共重合体を含有するポリカーボネート樹脂であってもよい。また、テレフタル酸等の２官能性カルボン酸、またはそのエステル形成誘導体等のエステル前駆体の存在下でポリカーボネートの重合を行うことによって得られるポリエステル−ポリカーボネート樹脂であってもよい。また、種々のポリカーボネート樹脂の混合物を用いることもできる。
さらに、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、機械的強度および成形性の点から、１０，０００〜１００，０００のものが好ましく、特に１４，０００〜４０，０００のものが好適である。
【００１１】
［（Ｂ）カーボンナノチューブ］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、（Ｂ）カーボンナノチューブ（以下、単に「（Ｂ）成分」ということがある）を含む組成物である。
（Ｂ）成分は、ポリカーボネート樹脂組成物の難燃性、導電性、耐衝撃性を向上させるために添加される成分であり、カーボンナノチューブの該特性を発揮させるためにはポリカーボネート樹脂組成物中で十分に分散させる必要がある。本発明の（Ｂ）成分は、炭素からなる、平均繊維径が５〜８０ｎｍで、平均繊維長が１〜５０μｍの円筒状の中空繊維状物質であり、好ましくは、平均繊維径が５〜２０ｎｍ、平均繊維長が１〜１０μｍである。カーボンナノチューブの平均繊維径が５ｎｍ未満では、分散が困難であり、導電性が低下し、直径が８０ｎｍを超えると、成形品の外観が不良で、導電性も低下する。また、カーボンナノチューブの長さが１μｍ未満では、導電性が低下し、５０μｍを超えると、分散が困難となり、成形品の外観が不良となる。
さらに、燃焼残渣の増量、ドリップの防止の観点より、カーボンナノチューブに不純物として含まれる非晶カーボン粒子は１０質量％以下が好ましい。非晶カーボン粒子を１０質量％以下にすることにより、燃焼残渣量が増加するとともに、ドリップの防止に効果がある。
【００１２】
本発明の（Ｂ）成分としては、公知の種々のカーボンナノチューブ及びカーボンマイクロコイルを用いることができる。
カーボンナノチューブは、ゼオライトの細孔に鉄やコバルト系触媒を導入した触媒化学気相成長法（ＣＣＶＤ法）、気相成長法（ＣＶＤ法）、レーザーアブレーション法、炭素棒・炭素繊維等を用いたアーク放電法等によって製造することができる。
カーボンナノチューブの末端形状は、必ずしも円筒状である必要はなく、例えば、円錐状等変形していても差し支えない。また、カーボンナノチューブの末端が閉じた構造でも、開いた構造のどちらでも用いることができるが、好ましくは末端が開いた構造のものが良い。カーボンナノチューブの末端が閉じた構造のものは、硝酸等化学処理をすることにより開口することができる。さらに、カーボンナノチューブの構造は、多層でも単層でも良い。
また、カーボンマイクロコイルは、機械的強度・弾性力等に優れた特性を有し、特異な二重らせん構造のマイクロメートルサイズの非晶質コイル状炭素繊維である。
【００１３】
（Ｂ）カーボンナノチューブの配合量は、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、通常０．１〜５質量部であり、好ましくは０．５〜３質量部、さらに好ましい配合量は、０．７〜１．５質量部である。配合量が、０．１質量部未満では難燃性、導電性が不十分であり、５質量部を超えると燃焼時にドリップを生じ、難燃性が低下するほか、耐衝撃性が低下する。
【００１４】
［（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体（以下、単に「（Ｃ）成分」ということがある）を含む組成物である。
（Ｃ）成分は、ポリカーボネート樹脂組成物に難燃性を付与するために難燃剤として添加される成分である。本発明の（Ｃ）成分には特に制限はないが、好ましい具体例としては、（Ｅ）ポリオルガノシロキサン粒子４０〜９０質量部の存在下に、（Ｆ）多官能性単量体（ｆ−１）１００〜５０質量％及びその他の共重合可能な単量体（ｆ−２）０〜５０質量％からなるビニル系単量体０．５〜１０質量部を重合し、さらに（Ｇ）ビニル系単量体５〜５０質量部［（Ｅ）、（Ｆ）及び（Ｇ）合わせて１００質量部に対し］を重合して得られるポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体が挙げられる。
さらに、好ましい（Ｃ）成分は、（Ｅ）ポリオルガノシロキサン粒子６０〜８０質量部の存在下に、（Ｆ）ビニル系単量体１〜５質量部を、さらに（Ｇ）ビニル系単量体１５〜３９質量部を合計量が１００質量部になるように重合して得られるものである。
【００１５】
前記多官能性単量体（ｆ−１）は、分子内に重合性不飽和結合を２つ以上含む化合物であり、具体例として、メタクリル酸アリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、フタル酸ジアリル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸１，３−ブチレングリコール、ジビニルベンゼン等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく２種以上を併用してもよい。これらの中では、経済性及び効果の点で、メタクリル酸アリルの使用が好ましい。
【００１６】
前記共重合可能な単量体（ｆ−２）の具体例としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、パラメチルスチレン、パラブチルスチレン等の芳香族ビニル系単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸ヒドロキシエチル等の（メタ）アクリル酸エステル系単量体、イタコン酸、（メタ）アクリル酸、フマル酸、マレイン酸等のカルボキシル基含有ビニル系単量体等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく２種以上を併用してもよい。
【００１７】
前記（Ｇ）ビニル系単量体は、ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を得るために使用される成分であり、さらに該グラフト共重合体を芳香族ポリカーボネート樹脂に配合して難燃性及び耐衝撃性を改良する場合に、グラフト共重合体と芳香族ポリカーボネート樹脂との相溶性を確保して芳香族ポリカーボネート樹脂にグラフト共重合体を均一に分散させるために使用される成分でもある。このため、（Ｇ）ビニル系単量体としては、該ビニル系単量体の重合体の溶解度パラメーターが９．１５〜１０．１５［（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2］であり、さらには９．１７〜１０．１０［（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2］、特には９．２０〜１０．０５［（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2］であるように選ばれることが好ましい。溶解度パラメーターが前記範囲にあると難燃性が向上する。かかる溶解度パラメーターの詳細については、特開２００３−２３８６３９号公報に記載されている。
【００１８】
（Ｃ）成分の平均粒子径は、電子顕微鏡観察から求めた値で０．１〜１．０μｍであり、この平均粒子径が０．１〜１．０μｍであると、十分な難燃性、剛性及び衝撃強度が得られる。
上記（Ｃ）成分は、単独で又は２種以上を組合せて使用することができる。
【００１９】
（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体の配合量は、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であり、好ましくは１〜５質量部であり、より好ましくは１〜４質量部である。配合量が、０．１質量部未満では、難燃性、耐衝撃性が不十分であり、１０質量部を超えると（Ｃ）成分の分散性が低下し難燃性が低下する。
【００２０】
［（Ｄ）フィビリル形性能を有するポリテトラフルオロエチレン］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物には、難燃性を向上させるために、（Ｄ）フィビリル形性能を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（以下、単に「（Ｄ）成分」ということがある）を配合することができる。この（Ｄ）成分は、本発明の樹脂組成物に溶融滴下防止効果を付与し、優れた難燃性を発現させる。
（Ｄ）成分は、フィブリル形成能を有するものであれば特に制限はない。ここで、「フィブリル形成能」とは、せん断力等の外的作用により、樹脂同士が結合して繊維状になる傾向を示すことをいう。本発明の（Ｄ）成分としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン系共重合体（例えば、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体等）等を挙げることができる。これらの中では、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
フィブリル形成能を有するＰＴＦＥは、極めて高い分子量を有し、標準比重から求められる数平均分子量で、通常５０万以上、好ましくは５０万〜１５００万、より好ましく１００万〜１０００万である。具体的には、テトラフルオロエチレンを水性溶媒中で、ナトリウム、カリウムあるいはアンモニウムパーオキシジスルフィドの存在下で、７〜７００ｋＰａ程度の圧力下、温度０〜２００℃程度、好ましくは２０〜１００℃で重合することによって得ることができる。
【００２１】
また、固体形状の他、水性分散液形態のものも使用可能であり、ＡＳＴＭ規格によりタイプ３に分類されるものを用いることができる。このタイプ３に分類される市販品としては、例えば、テフロン６−Ｊ（商品名、三井デュポンフロロケミカル株式会社製）、ポリフロンＤ−１及びポリフロンＦ−１０３（商品名、ダイキン工業株式会社製）等が挙げられる。また、タイプ３以外では、アルゴフロンＦ５（商品名、モンテフルオス社製）及びポリフロンＭＰＡＦＡ−１００（商品名、ダイキン工業株式会社製）等が挙げられる。
上記フィブリル形成能を有するＰＴＦＥは、単独で又は２種以上を組合せて使用することができる。
【００２２】
（Ｄ）フィブリル形成能を有するＰＴＦＥの配合量は、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、通常０．０５〜２質量部であり、好ましくは０．０５〜１質量部、より好ましくは０．０５〜０．５質量部である。その配合量が０．０５質量部未満では、十分な溶融滴下防止効果が得られにくく、２質量部を超えると、樹脂組成物の耐衝撃性、成形性（成形品の外観）に悪影響を及ぼすおそれがあるだけでなく、混練押出し時にストランドの吐出が脈動し、安定したペレット製造が困難となり好ましくない。
【００２３】
［難燃性ポリカーボネート樹脂組成物］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物には、上記（Ａ）〜（Ｄ）成分以外に、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じ、その他の合成樹脂やエラストマー、さらには各種添加剤、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、他の難燃性剤、滑剤、各種無機充填剤等を適宜含有させることができる。
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、上記（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂、（Ｂ）カーボンナノチューブ及び（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体、必要に応じて用いられる、（Ｄ）フィブリル形性能を有するポリテトラフルオロエチレンや各種の添加剤を常法により配合し、溶融混練することにより得ることができる。例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等を用いて行うことができる。溶融混練における加熱温度は、通常２５０〜３００℃が適当である。
【００２４】
［難燃性ポリカーボネート樹脂組成物を用いた成形品］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、公知の成形方法、例えば、中空成形、射出成形、押出成形、真空成形、圧空成形、熱曲げ成形、圧縮成形、カレンダー成形、回転成形等を適用することにより、難燃性の優れた薄肉の成形品とすることができる。
とりわけ、本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、使用時に薄い肉厚（０．５ｍｍ以下）で難燃性が要求される部位に用いられる成形品、例えば、自動車用部品、電気・電子用部品、通信機器用部品等あるいは薄い肉厚（０．５ｍｍ以下）のフィルム及びシートの製造に好適に使用される。
【実施例】
【００２５】
本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
なお、樹脂組成物の物性測定及び評価は、以下の方法により行った。
（１）難燃性
ＵＬ規格９４に準じて作製した厚さ１／６４インチ（０．４ｍｍ）の試験片を用いて垂直燃焼試験を行った。試験の結果に基づいてＵＬ９４Ｖ−０、Ｖ−１、又はＶ−２の等級に評価し、Ｖ−２に達しないものをＶ−２ｏｕｔとした。
なお、ＵＬ規格９４とは、鉛直に保持した所定の大きさの試験片にバーナーの炎を１０秒間接炎した後の残炎時間から難燃性を評価する方法である。
（２）ノッチ付きアイゾット衝撃強度（ＩＺＯＤ）
射出成形機で作製した厚さ３．２ｍｍ（１／８インチ）の試験片を用いて、ＡＳＴＭ規格Ｄ−２５６に準拠して、測定温度２３℃及び−３０℃にて衝撃強度を測定した。
（３）曲げ弾性率
射出成形機で作製した厚さ４ｍｍ、長さ１３０ｍｍの試験片を用いて、ＡＳＴＭ規格Ｄ−７９０に準拠し、支点間距離９０ｍｍ、荷重速度２０ｍｍ／ｍｉｎで３点曲げ試験を行い、その荷重―歪曲線の勾配より、曲げ弾性率を算出した。
（４）体積固有抵抗値
ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠して測定した（試験平板：８０×８０×３ｍｍ）。
（５）成形品外観
１００×１００×２ｍｍ角板を成形し、目視観察した。評価基準は、成形体表面に凝集体を確認できるものをブツ、成形体表面に気泡が確認できるものをシルバー、上記いずれも無いものを良とした。
【００２６】
製造例＜ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体＞
（ポリオルガノシロキサン粒子の製造）
純水２５１質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＳＤＢＳ）１質量部、オクタメチルシクロテトラシロキサン９５質量部、メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン５質量部からなる水溶液をミキサーにより１００００ｒｐｍで５分間撹拌してエマルジョンを調製した。このエマルジョンを撹拌機、還流冷却器、窒素吹込口、単量体追加口、温度計を備えた５口フラスコに一括して仕込んだ。系を撹拌しながら、１０質量％ドデシルベンゼンスルホン酸水溶液１質量部（固形分）を添加し、約４０分かけて８０℃に昇温後、さらに６時間反応させた。その後、２５℃に冷却して、２０時間放置後、系内のｐＨを水酸化ナトリウムで６．５として重合を終了させ、ポリオルガノシロキサン粒子を含むラテックスを得た。
重合転化率は８８％、ポリオルガノシロキサン粒子のラテックスの平均粒子径は、０．１４μｍであり、トルエン不溶分量（ラテックスから乾燥させて得られたポリオルガノシロキサン粒子の固体０．５ｇを室温にてトルエン８０ｍｌに２４時間浸漬し、１２０００ｒｐｍにて６０分間遠心分離してポリオルガノシロキサン粒子のトルエン不溶分の重量分率（％）を測定したもの。）は０％であった。
【００２７】
（ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体の製造）
撹拌機、還流冷却器、窒素吹込口、単量体追加口および温度計を備えた５口フラスコに、純水３００質量部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート（ＳＦＳ）０．２質量部、エチレンジアミン４酢酸２ナトリウム（ＥＤＴＡ）０．０１質量部、硫酸第一鉄０．００２５質量部及び上記の製造で得られたポリオルガノシロキサン粒子７０質量部を仕込み、系を撹拌しながら窒素気流下、６０℃まで昇温させた。６０℃到達後、ビニル系単量体としてメタクリル酸アリル３質量部とラジカル重合開始剤としてクメンハイドロパーオキサイド０．０１質量部の混合物を、一括で追加したのち、６０℃で１時間撹拌を続けた。
その後、さらにビニル系単量体のメタクリル酸メチル及びラジカル重合開始剤のクメンハイドロパーオキサイド０．０６質量部を３時間かけて滴下追加し、追加終了後１時間撹拌を続けることによってグラフト共重合体のラテックスを得た。つづいて、ラテックスを純水で希釈し、固形分濃度を１５質量％にした後、１０質量％塩化カルシウム水溶液２質量部（固形分）を添加して、凝固スラリーを得た。凝固スラリーを８０℃まで加熱した後、５０℃まで冷却して脱水、乾燥させてポリオルガノシロキサン系グラフト共重合体の粉体を得た。
得られたグラフト共重合体の重合転化率は９９％であり、平均粒子径は０．５μｍ、アセトン不溶分量は８８質量％であった。
【００２８】
＜実施例１〜１５＞
表１に示した難燃性ポリカーボネート樹脂組成物の各成分（Ａ）〜（Ｄ）をそれぞれ乾燥した。次に、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、（Ｂ）カーボンナノチューブ、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体及び（Ｄ）フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンを表１に示した割合で配合し、タンブラーを用いて均一ブレンドした後、径３５ｍｍのベント付き二軸押出成形機（東芝機械株式会社、機種名：ＴＥＭ３５）に供給し、温度３００℃で混練し、ペレット化した。
得られたペレットを、１００℃で１０時間乾燥した後、射出成形機を用いて、シリンダー温度２８０℃、金型８０℃で射出成形し、所望の試験片を得た。この試験片を用いて、上記（１）〜（４）の物性測定及び評価を行い、結果を表１に示した。
＜比較例１〜２４＞
表２及び表３に示した割合で各成分を配合し、実施例と同様に試験片を成形し、物性測定及び評価を行い、結果を表２及び表３に示した。
【００２９】
表１〜３において、用いた成分（Ａ）〜（Ｄ）は以下の通りである。
（Ａ）成分
Ａ−１：粘度平均分子量17,500のビスフェノールＡポリカーボネート(商品名：A1700、出光興産株式会社製)
Ａ−２：分岐構造を有する芳香族ポリカーボネート（商品名：FB2500、出光興産株式会社製）
（Ｂ）成分
Ｂ−１：マルチウォールカーボンナノチューブ、平均繊維径１０〜３０ｎｍ、平均繊維長１〜１０μｍ（透過型電子顕微鏡、日立H-600、電圧75kVにて観察）、両端開口、非晶カーボン粒子量５質量％未満（サンナノテック社製）
Ｂ−２：マルチウォールカーボンナノチューブ、平均繊維径７〜１３ｎｍ、平均繊維長５〜１５μｍ、両端開口、非晶カーボン粒子量２質量％未満（商品名：Aligned-MWNTs-10、ＮＴＰ社製）
Ｂ−３：カーボンファイバー、平均繊維径６μｍ、平均繊維長１．３ｍｍ（商品名：HTA-C6-SRS、東邦テナックス株式会社製）
（Ｃ）成分
Ｃ−１：ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体型難燃剤（商品名：MR-01、株式会社カネカ製）
Ｃ−２：製造例により製造されたポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体
Ｃ−３：パーフルオロブチルスルホン酸塩（商品名：メガファックF-114、大日本インキ化学工業株式会社製）
Ｃ−４：ビスフェノールＡビスジフェニルホスフェート（商品名：PX-200、大八化学工業株式会社製）
（Ｄ）成分
Ｄ（ＰＴＦＥ）：フィブリル形成能を有するＰＴＦＥ（商品名：CD-076、旭硝子株式会社製）
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
表１〜３より下記のことが判明した。
〈１〉実施例１〜１５より、厚さ０．４ｍｍで、難燃性（Ｖ−０）、衝撃強度、剛性、導電性に優れた材料となることが分かった。また、（Ｂ）カーボンナノチューブを用いることで難燃性、導電性、耐衝撃性に優れた成形品が得られた。
〈２〉比較例１〜６より、（Ｂ）カーボンナノチューブの添加量が、０．１質量部よりも少ないと、難燃性がＶ−０とならず、体積抵抗値が低下しないことが分かった。
〈３〉比較例７〜１０より、（Ｂ）カーボンナノチューブの添加量が、５質量部よりも多いと、難燃性がＶ−２ｏｕｔとなり、耐衝撃性が低いことが分かった。
〈４〉比較例１１〜１７より、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体の添加量が０．１質量部よりも少ないと、難燃性がＶ−２ｏｕｔとなり、耐衝撃性が低いことが分かった。一方、１０質量部よりも多いと、（Ｃ）成分の分散不良が生じ、成形品表面にブツが発現し、さらに難燃性がＶ−２ｏｕｔとなり耐衝撃性も低いことが分かった。
〈５〉比較例１８〜２０より、（Ｂ）カーボンナノチューブの代わりにカーボンファイバーを用いると、難燃性、耐衝撃性が低下することが分かった。
〈６〉比較例２１〜２４より、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体の代わりに、難燃剤としてパーフルオロブチルスルホン酸塩やリン酸エステルを用いると、厚さ０．４ｍｍのＶ−０が困難であり耐衝撃性も低下することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、０．５ｍｍ以下の薄肉においてもＶ−０を可能とする高い難燃性を有し、導電性、耐衝撃性、成形品外観のバランスに優れている。このため、薄肉の成形品として、ＯＡ機器、電気・電子部品等の分野を中心に薄肉軽量化と高い難燃性を要求される分野に有効に利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品に関する。より詳しくは、優れた難燃性を有するとともに、導電性、耐衝撃性、成形品外観のバランスに優れ、自動車用部品、電気・電子用部品、通信機器用部品及び光学部品等の薄肉の成形品や、フィルム又はシート用等として好適な難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリカーボネート樹脂は、ＯＡ機器、電気・電子用部品、光学部品、家庭用品、建築部品、自動車用部品等の材料等として広く用いられているが、ＯＡ機器、電気・電子部品等の分野を中心に、より高い難燃性が要求され、各種難燃剤の添加によりその改善が図られている。
例えば、有機ハロゲン系化合物や有機リン系化合物が従来から添加されている。しかし、これらの難燃剤の多くは毒性面で問題があり、特に有機ハロゲン系化合物は、燃焼時に腐食性ガスを発生するという問題があった。そのため、近年、非ハロゲン・非リン系難燃剤による難燃化の要求が高まっている。
【０００３】
非ハロゲン・非リン系難燃剤によりポリカーボネート樹脂の難燃性を高める技術として、シリコーン化合物や金属塩を添加することが知られている（特許文献１参照）。しかし、これら難燃剤の添加によって、該難燃剤の二次凝集が生じやすくなり、その結果、難燃性や耐衝撃性が低下するおそれがある。また、カーボンファイバー等を添加したポリカーボネート樹脂組成物に関しては、熱伝導性に優れた材料の検討がなされているが、非ハロゲン・非リン系での薄肉難燃化技術は確立されていない（特許文献２参照）。
さらに、カーボン繊維複合ポリカーボネート樹脂組成物は、有機金属塩化合物を添加することで０．８ｍｍ厚におけるＶ−０化の難燃性が可能と報告されており（特許文献３参照）、またカーボンナノチューブを複合化した難燃性ポリカーボネート樹脂組成物についても検討されている（特許文献４参照）。しかし、いずれの技術においても、難燃フィルム及び難燃シート分野で要求される薄肉（特に０．５ｍｍ厚以下）での難燃性の記載はなく、さらに上記の難燃技術では薄肉化の達成が困難であり、難燃化の技術躍進が必要とされる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６３９０９号公報
【特許文献２】特開２００７−３１６１１号公報
【特許文献３】特開２００７−１０００２３号公報
【特許文献４】特許第３８９２３０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、０．５ｍｍ以下の薄い肉厚においても難燃性に優れ、各種用途に用いられる薄肉成形品に対応可能な、導電性、耐衝撃性、成形品外観のバランスに優れた難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、芳香族ポリカーボネート樹脂に、難燃性成分として、カーボンナノチューブ及びポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
１．（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対し、（Ｂ）カーボンナノチューブを０．１〜５質量部、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を０．１〜１０質量部含むことを特徴とする難燃性ポリカーボネート樹脂組成物、
２．さらに（Ｄ）フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンを０．０５〜２質量部含む上記１に記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物、
３．カーボンナノチューブの非晶カーボン粒子の含有量が１０質量％以下である上記１又は２に記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物、
４．上記１〜３のいずれかに記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品、
５．自動車用部品、電気・電子用部品又は通信用機器用部品に用いられる上記４に記載の成形品、
６．フィルム又はシートである上記４に記載の成形品、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、０．５ｍｍ以下の薄肉化においても難燃性に優れ、導電性、耐衝撃性及び成形品外観に優れた難燃性ポリカーボネート樹脂組成物及びその成形品を得ることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について、詳細に説明する。
［（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂]
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂（以下、単に「（Ａ）成分」ということがある）を含む組成物である。
（Ａ）成分としては、特に制限はなく種々のものが挙げられる。通常、二価フェノールとカーボネート前駆体とを溶液法あるいは溶融法により反応させて製造された芳香族ポリカーボネートを用いることができる。具体的には、二価フェノールとホスゲンの反応、二価フェノールとジフェニルカーボネート等とのエステル交換法により反応させて製造されたものを使用することができる。
【０００９】
二価フェノールとしては、様々なものが挙げられるが、特に２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン〔ビスフェノールＡ〕、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、４，４’−ジヒドロキシジフェニル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロアルカン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）オキシド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフィド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホキシド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）エーテル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ケトン等が挙げられる。特に好ましい二価フェノールとしては、ビス（ヒドロキシフェニル）アルカン系、特にビスフェノールＡを主原料としたものである。
また、カーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カルボニルエステル、ハロホルメート等であり、具体的にはホスゲン、二価フェノールのジハロホーメート、ジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等である。この他、二価フェノールとしては、ハイドロキノン、レゾルシン、カテコール等が挙げられる。これらの二価フェノールは、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
なお、（Ａ）成分は、分岐構造を有していてもよく、分岐剤としては、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α’，α”−トリス（４−ビドロキシフェニル）−１，３，５−トリイソプロピルベンゼン、フロログリシン、トリメリット酸、イサチンビス（ｏ−クレゾール）等がある。また、分子量の調節のためには、フェノール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｐ−ｔ−オクチルフェノール、ｐ−クミルフェノール等が用いられる。
【００１０】
本発明の（Ａ）成分としては、ポリカーボネート部とポリオルガノシロキサン部を有する共重合体、あるいはこの共重合体を含有するポリカーボネート樹脂であってもよい。また、テレフタル酸等の２官能性カルボン酸、またはそのエステル形成誘導体等のエステル前駆体の存在下でポリカーボネートの重合を行うことによって得られるポリエステル−ポリカーボネート樹脂であってもよい。また、種々のポリカーボネート樹脂の混合物を用いることもできる。
さらに、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、機械的強度および成形性の点から、１０，０００〜１００，０００のものが好ましく、特に１４，０００〜４０，０００のものが好適である。
【００１１】
［（Ｂ）カーボンナノチューブ］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、（Ｂ）カーボンナノチューブ（以下、単に「（Ｂ）成分」ということがある）を含む組成物である。
（Ｂ）成分は、ポリカーボネート樹脂組成物の難燃性、導電性、耐衝撃性を向上させるために添加される成分であり、カーボンナノチューブの該特性を発揮させるためにはポリカーボネート樹脂組成物中で十分に分散させる必要がある。本発明の（Ｂ）成分は、炭素からなる、平均繊維径が５〜８０ｎｍで、平均繊維長が１〜５０μｍの円筒状の中空繊維状物質であり、好ましくは、平均繊維径が５〜２０ｎｍ、平均繊維長が１〜１０μｍである。カーボンナノチューブの平均繊維径が５ｎｍ未満では、分散が困難であり、導電性が低下し、直径が８０ｎｍを超えると、成形品の外観が不良で、導電性も低下する。また、カーボンナノチューブの長さが１μｍ未満では、導電性が低下し、５０μｍを超えると、分散が困難となり、成形品の外観が不良となる。
さらに、燃焼残渣の増量、ドリップの防止の観点より、カーボンナノチューブに不純物として含まれる非晶カーボン粒子は１０質量％以下が好ましい。非晶カーボン粒子を１０質量％以下にすることにより、燃焼残渣量が増加するとともに、ドリップの防止に効果がある。
【００１２】
本発明の（Ｂ）成分としては、公知の種々のカーボンナノチューブ及びカーボンマイクロコイルを用いることができる。
カーボンナノチューブは、ゼオライトの細孔に鉄やコバルト系触媒を導入した触媒化学気相成長法（ＣＣＶＤ法）、気相成長法（ＣＶＤ法）、レーザーアブレーション法、炭素棒・炭素繊維等を用いたアーク放電法等によって製造することができる。
カーボンナノチューブの末端形状は、必ずしも円筒状である必要はなく、例えば、円錐状等変形していても差し支えない。また、カーボンナノチューブの末端が閉じた構造でも、開いた構造のどちらでも用いることができるが、好ましくは末端が開いた構造のものが良い。カーボンナノチューブの末端が閉じた構造のものは、硝酸等化学処理をすることにより開口することができる。さらに、カーボンナノチューブの構造は、多層でも単層でも良い。
また、カーボンマイクロコイルは、機械的強度・弾性力等に優れた特性を有し、特異な二重らせん構造のマイクロメートルサイズの非晶質コイル状炭素繊維である。
【００１３】
（Ｂ）カーボンナノチューブの配合量は、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、通常０．１〜５質量部であり、好ましくは０．５〜３質量部、さらに好ましい配合量は、０．７〜１．５質量部である。配合量が、０．１質量部未満では難燃性、導電性が不十分であり、５質量部を超えると燃焼時にドリップを生じ、難燃性が低下するほか、耐衝撃性が低下する。
【００１４】
［（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体（以下、単に「（Ｃ）成分」ということがある）を含む組成物である。
（Ｃ）成分は、ポリカーボネート樹脂組成物に難燃性を付与するために難燃剤として添加される成分である。本発明の（Ｃ）成分には特に制限はないが、好ましい具体例としては、（Ｅ）ポリオルガノシロキサン粒子４０〜９０質量部の存在下に、（Ｆ）多官能性単量体（ｆ−１）１００〜５０質量％及びその他の共重合可能な単量体（ｆ−２）０〜５０質量％からなるビニル系単量体０．５〜１０質量部を重合し、さらに（Ｇ）ビニル系単量体５〜５０質量部［（Ｅ）、（Ｆ）及び（Ｇ）合わせて１００質量部に対し］を重合して得られるポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体が挙げられる。
さらに、好ましい（Ｃ）成分は、（Ｅ）ポリオルガノシロキサン粒子６０〜８０質量部の存在下に、（Ｆ）ビニル系単量体１〜５質量部を、さらに（Ｇ）ビニル系単量体１５〜３９質量部を合計量が１００質量部になるように重合して得られるものである。
【００１５】
前記多官能性単量体（ｆ−１）は、分子内に重合性不飽和結合を２つ以上含む化合物であり、具体例として、メタクリル酸アリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、フタル酸ジアリル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸１，３−ブチレングリコール、ジビニルベンゼン等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく２種以上を併用してもよい。これらの中では、経済性及び効果の点で、メタクリル酸アリルの使用が好ましい。
【００１６】
前記共重合可能な単量体（ｆ−２）の具体例としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、パラメチルスチレン、パラブチルスチレン等の芳香族ビニル系単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸ヒドロキシエチル等の（メタ）アクリル酸エステル系単量体、イタコン酸、（メタ）アクリル酸、フマル酸、マレイン酸等のカルボキシル基含有ビニル系単量体等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく２種以上を併用してもよい。
【００１７】
前記（Ｇ）ビニル系単量体は、ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を得るために使用される成分であり、さらに該グラフト共重合体を芳香族ポリカーボネート樹脂に配合して難燃性及び耐衝撃性を改良する場合に、グラフト共重合体と芳香族ポリカーボネート樹脂との相溶性を確保して芳香族ポリカーボネート樹脂にグラフト共重合体を均一に分散させるために使用される成分でもある。このため、（Ｇ）ビニル系単量体としては、該ビニル系単量体の重合体の溶解度パラメーターが９．１５〜１０．１５［（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2］であり、さらには９．１７〜１０．１０［（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2］、特には９．２０〜１０．０５［（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2］であるように選ばれることが好ましい。溶解度パラメーターが前記範囲にあると難燃性が向上する。かかる溶解度パラメーターの詳細については、特開２００３−２３８６３９号公報に記載されている。
【００１８】
（Ｃ）成分の平均粒子径は、電子顕微鏡観察から求めた値で０．１〜１．０μｍであり、この平均粒子径が０．１〜１．０μｍであると、十分な難燃性、剛性及び衝撃強度が得られる。
上記（Ｃ）成分は、単独で又は２種以上を組合せて使用することができる。
【００１９】
（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体の配合量は、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であり、好ましくは１〜５質量部であり、より好ましくは１〜４質量部である。配合量が、０．１質量部未満では、難燃性、耐衝撃性が不十分であり、１０質量部を超えると（Ｃ）成分の分散性が低下し難燃性が低下する。
【００２０】
［（Ｄ）フィビリル形性能を有するポリテトラフルオロエチレン］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物には、難燃性を向上させるために、（Ｄ）フィビリル形性能を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（以下、単に「（Ｄ）成分」ということがある）を配合することができる。この（Ｄ）成分は、本発明の樹脂組成物に溶融滴下防止効果を付与し、優れた難燃性を発現させる。
（Ｄ）成分は、フィブリル形成能を有するものであれば特に制限はない。ここで、「フィブリル形成能」とは、せん断力等の外的作用により、樹脂同士が結合して繊維状になる傾向を示すことをいう。本発明の（Ｄ）成分としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン系共重合体（例えば、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体等）等を挙げることができる。これらの中では、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
フィブリル形成能を有するＰＴＦＥは、極めて高い分子量を有し、標準比重から求められる数平均分子量で、通常５０万以上、好ましくは５０万〜１５００万、より好ましく１００万〜１０００万である。具体的には、テトラフルオロエチレンを水性溶媒中で、ナトリウム、カリウムあるいはアンモニウムパーオキシジスルフィドの存在下で、７〜７００ｋＰａ程度の圧力下、温度０〜２００℃程度、好ましくは２０〜１００℃で重合することによって得ることができる。
【００２１】
また、固体形状の他、水性分散液形態のものも使用可能であり、ＡＳＴＭ規格によりタイプ３に分類されるものを用いることができる。このタイプ３に分類される市販品としては、例えば、テフロン６−Ｊ（商品名、三井デュポンフロロケミカル株式会社製）、ポリフロンＤ−１及びポリフロンＦ−１０３（商品名、ダイキン工業株式会社製）等が挙げられる。また、タイプ３以外では、アルゴフロンＦ５（商品名、モンテフルオス社製）及びポリフロンＭＰＡＦＡ−１００（商品名、ダイキン工業株式会社製）等が挙げられる。
上記フィブリル形成能を有するＰＴＦＥは、単独で又は２種以上を組合せて使用することができる。
【００２２】
（Ｄ）フィブリル形成能を有するＰＴＦＥの配合量は、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、通常０．０５〜２質量部であり、好ましくは０．０５〜１質量部、より好ましくは０．０５〜０．５質量部である。その配合量が０．０５質量部未満では、十分な溶融滴下防止効果が得られにくく、２質量部を超えると、樹脂組成物の耐衝撃性、成形性（成形品の外観）に悪影響を及ぼすおそれがあるだけでなく、混練押出し時にストランドの吐出が脈動し、安定したペレット製造が困難となり好ましくない。
【００２３】
［難燃性ポリカーボネート樹脂組成物］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物には、上記（Ａ）〜（Ｄ）成分以外に、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じ、その他の合成樹脂やエラストマー、さらには各種添加剤、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、他の難燃性剤、滑剤、各種無機充填剤等を適宜含有させることができる。
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、上記（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂、（Ｂ）カーボンナノチューブ及び（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体、必要に応じて用いられる、（Ｄ）フィブリル形性能を有するポリテトラフルオロエチレンや各種の添加剤を常法により配合し、溶融混練することにより得ることができる。例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等を用いて行うことができる。溶融混練における加熱温度は、通常２５０〜３００℃が適当である。
【００２４】
［難燃性ポリカーボネート樹脂組成物を用いた成形品］
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、公知の成形方法、例えば、中空成形、射出成形、押出成形、真空成形、圧空成形、熱曲げ成形、圧縮成形、カレンダー成形、回転成形等を適用することにより、難燃性の優れた薄肉の成形品とすることができる。
とりわけ、本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、使用時に薄い肉厚（０．５ｍｍ以下）で難燃性が要求される部位に用いられる成形品、例えば、自動車用部品、電気・電子用部品、通信機器用部品等あるいは薄い肉厚（０．５ｍｍ以下）のフィルム及びシートの製造に好適に使用される。
【実施例】
【００２５】
本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
なお、樹脂組成物の物性測定及び評価は、以下の方法により行った。
（１）難燃性
ＵＬ規格９４に準じて作製した厚さ１／６４インチ（０．４ｍｍ）の試験片を用いて垂直燃焼試験を行った。試験の結果に基づいてＵＬ９４Ｖ−０、Ｖ−１、又はＶ−２の等級に評価し、Ｖ−２に達しないものをＶ−２ｏｕｔとした。
なお、ＵＬ規格９４とは、鉛直に保持した所定の大きさの試験片にバーナーの炎を１０秒間接炎した後の残炎時間から難燃性を評価する方法である。
（２）ノッチ付きアイゾット衝撃強度（ＩＺＯＤ）
射出成形機で作製した厚さ３．２ｍｍ（１／８インチ）の試験片を用いて、ＡＳＴＭ規格Ｄ−２５６に準拠して、測定温度２３℃及び−３０℃にて衝撃強度を測定した。
（３）曲げ弾性率
射出成形機で作製した厚さ４ｍｍ、長さ１３０ｍｍの試験片を用いて、ＡＳＴＭ規格Ｄ−７９０に準拠し、支点間距離９０ｍｍ、荷重速度２０ｍｍ／ｍｉｎで３点曲げ試験を行い、その荷重―歪曲線の勾配より、曲げ弾性率を算出した。
（４）体積固有抵抗値
ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠して測定した（試験平板：８０×８０×３ｍｍ）。
（５）成形品外観
１００×１００×２ｍｍ角板を成形し、目視観察した。評価基準は、成形体表面に凝集体を確認できるものをブツ、成形体表面に気泡が確認できるものをシルバー、上記いずれも無いものを良とした。
【００２６】
製造例＜ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体＞
（ポリオルガノシロキサン粒子の製造）
純水２５１質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＳＤＢＳ）１質量部、オクタメチルシクロテトラシロキサン９５質量部、メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン５質量部からなる水溶液をミキサーにより１００００ｒｐｍで５分間撹拌してエマルジョンを調製した。このエマルジョンを撹拌機、還流冷却器、窒素吹込口、単量体追加口、温度計を備えた５口フラスコに一括して仕込んだ。系を撹拌しながら、１０質量％ドデシルベンゼンスルホン酸水溶液１質量部（固形分）を添加し、約４０分かけて８０℃に昇温後、さらに６時間反応させた。その後、２５℃に冷却して、２０時間放置後、系内のｐＨを水酸化ナトリウムで６．５として重合を終了させ、ポリオルガノシロキサン粒子を含むラテックスを得た。
重合転化率は８８％、ポリオルガノシロキサン粒子のラテックスの平均粒子径は、０．１４μｍであり、トルエン不溶分量（ラテックスから乾燥させて得られたポリオルガノシロキサン粒子の固体０．５ｇを室温にてトルエン８０ｍｌに２４時間浸漬し、１２０００ｒｐｍにて６０分間遠心分離してポリオルガノシロキサン粒子のトルエン不溶分の重量分率（％）を測定したもの。）は０％であった。
【００２７】
（ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体の製造）
撹拌機、還流冷却器、窒素吹込口、単量体追加口および温度計を備えた５口フラスコに、純水３００質量部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート（ＳＦＳ）０．２質量部、エチレンジアミン４酢酸２ナトリウム（ＥＤＴＡ）０．０１質量部、硫酸第一鉄０．００２５質量部及び上記の製造で得られたポリオルガノシロキサン粒子７０質量部を仕込み、系を撹拌しながら窒素気流下、６０℃まで昇温させた。６０℃到達後、ビニル系単量体としてメタクリル酸アリル３質量部とラジカル重合開始剤としてクメンハイドロパーオキサイド０．０１質量部の混合物を、一括で追加したのち、６０℃で１時間撹拌を続けた。
その後、さらにビニル系単量体のメタクリル酸メチル及びラジカル重合開始剤のクメンハイドロパーオキサイド０．０６質量部を３時間かけて滴下追加し、追加終了後１時間撹拌を続けることによってグラフト共重合体のラテックスを得た。つづいて、ラテックスを純水で希釈し、固形分濃度を１５質量％にした後、１０質量％塩化カルシウム水溶液２質量部（固形分）を添加して、凝固スラリーを得た。凝固スラリーを８０℃まで加熱した後、５０℃まで冷却して脱水、乾燥させてポリオルガノシロキサン系グラフト共重合体の粉体を得た。
得られたグラフト共重合体の重合転化率は９９％であり、平均粒子径は０．５μｍ、アセトン不溶分量は８８質量％であった。
【００２８】
＜実施例１〜１５＞
表１に示した難燃性ポリカーボネート樹脂組成物の各成分（Ａ）〜（Ｄ）をそれぞれ乾燥した。次に、（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、（Ｂ）カーボンナノチューブ、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体及び（Ｄ）フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンを表１に示した割合で配合し、タンブラーを用いて均一ブレンドした後、径３５ｍｍのベント付き二軸押出成形機（東芝機械株式会社、機種名：ＴＥＭ３５）に供給し、温度３００℃で混練し、ペレット化した。
得られたペレットを、１００℃で１０時間乾燥した後、射出成形機を用いて、シリンダー温度２８０℃、金型８０℃で射出成形し、所望の試験片を得た。この試験片を用いて、上記（１）〜（４）の物性測定及び評価を行い、結果を表１に示した。
＜比較例１〜２４＞
表２及び表３に示した割合で各成分を配合し、実施例と同様に試験片を成形し、物性測定及び評価を行い、結果を表２及び表３に示した。
【００２９】
表１〜３において、用いた成分（Ａ）〜（Ｄ）は以下の通りである。
（Ａ）成分
Ａ−１：粘度平均分子量17,500のビスフェノールＡポリカーボネート(商品名：A1700、出光興産株式会社製)
Ａ−２：分岐構造を有する芳香族ポリカーボネート（商品名：FB2500、出光興産株式会社製）
（Ｂ）成分
Ｂ−１：マルチウォールカーボンナノチューブ、平均繊維径１０〜３０ｎｍ、平均繊維長１〜１０μｍ（透過型電子顕微鏡、日立H-600、電圧75kVにて観察）、両端開口、非晶カーボン粒子量５質量％未満（サンナノテック社製）
Ｂ−２：マルチウォールカーボンナノチューブ、平均繊維径７〜１３ｎｍ、平均繊維長５〜１５μｍ、両端開口、非晶カーボン粒子量２質量％未満（商品名：Aligned-MWNTs-10、ＮＴＰ社製）
Ｂ−３：カーボンファイバー、平均繊維径６μｍ、平均繊維長１．３ｍｍ（商品名：HTA-C6-SRS、東邦テナックス株式会社製）
（Ｃ）成分
Ｃ−１：ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体型難燃剤（商品名：MR-01、株式会社カネカ製）
Ｃ−２：製造例により製造されたポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体
Ｃ−３：パーフルオロブチルスルホン酸塩（商品名：メガファックF-114、大日本インキ化学工業株式会社製）
Ｃ−４：ビスフェノールＡビスジフェニルホスフェート（商品名：PX-200、大八化学工業株式会社製）
（Ｄ）成分
Ｄ（ＰＴＦＥ）：フィブリル形成能を有するＰＴＦＥ（商品名：CD-076、旭硝子株式会社製）
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
表１〜３より下記のことが判明した。
〈１〉実施例１〜１５より、厚さ０．４ｍｍで、難燃性（Ｖ−０）、衝撃強度、剛性、導電性に優れた材料となることが分かった。また、（Ｂ）カーボンナノチューブを用いることで難燃性、導電性、耐衝撃性に優れた成形品が得られた。
〈２〉比較例１〜６より、（Ｂ）カーボンナノチューブの添加量が、０．１質量部よりも少ないと、難燃性がＶ−０とならず、体積抵抗値が低下しないことが分かった。
〈３〉比較例７〜１０より、（Ｂ）カーボンナノチューブの添加量が、５質量部よりも多いと、難燃性がＶ−２ｏｕｔとなり、耐衝撃性が低いことが分かった。
〈４〉比較例１１〜１７より、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体の添加量が０．１質量部よりも少ないと、難燃性がＶ−２ｏｕｔとなり、耐衝撃性が低いことが分かった。一方、１０質量部よりも多いと、（Ｃ）成分の分散不良が生じ、成形品表面にブツが発現し、さらに難燃性がＶ−２ｏｕｔとなり耐衝撃性も低いことが分かった。
〈５〉比較例１８〜２０より、（Ｂ）カーボンナノチューブの代わりにカーボンファイバーを用いると、難燃性、耐衝撃性が低下することが分かった。
〈６〉比較例２１〜２４より、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体の代わりに、難燃剤としてパーフルオロブチルスルホン酸塩やリン酸エステルを用いると、厚さ０．４ｍｍのＶ−０が困難であり耐衝撃性も低下することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物は、０．５ｍｍ以下の薄肉においてもＶ−０を可能とする高い難燃性を有し、導電性、耐衝撃性、成形品外観のバランスに優れている。このため、薄肉の成形品として、ＯＡ機器、電気・電子部品等の分野を中心に薄肉軽量化と高い難燃性を要求される分野に有効に利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対し、（Ｂ）カーボンナノチューブを０．１〜５質量部、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を０．１〜１０質量部含むことを特徴とする難燃性ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項２】
さらに（Ｄ）フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンを０．０５〜２質量部含む請求項１に記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項３】
カーボンナノチューブの非晶カーボン粒子の含有量が１０質量％以下である請求項１又は２に記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品。
【請求項５】
自動車用部品、電気・電子用部品又は通信用機器用部品に用いられる請求項４に記載の成形品。
【請求項６】
フィルム又はシートである請求項４に記載の成形品。
【請求項１】
（Ａ）芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部に対し、（Ｂ）カーボンナノチューブを０．１〜５質量部、（Ｃ）ポリオルガノシロキサン含有グラフト共重合体を０．１〜１０質量部含むことを特徴とする難燃性ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項２】
さらに（Ｄ）フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレンを０．０５〜２質量部含む請求項１に記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項３】
カーボンナノチューブの非晶カーボン粒子の含有量が１０質量％以下である請求項１又は２に記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の難燃性ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品。
【請求項５】
自動車用部品、電気・電子用部品又は通信用機器用部品に用いられる請求項４に記載の成形品。
【請求項６】
フィルム又はシートである請求項４に記載の成形品。
【公開番号】特開２００９−１９０９０（Ｐ２００９−１９０９０Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８１９０７（Ｐ２００７−１８１９０７）
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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