阻燃性聚乳酸樹脂組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大大降低了燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙產(chǎn)生量的阻燃性聚乳酸樹脂組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 不僅僅是包含石油的化石燃料資源會(huì)在某一時(shí)刻枯竭，而且在使用其的過程中產(chǎn) 生引起地球溫暖化的二氧化碳。因此，由石油資源得到的燃料油及石油化學(xué)基的高分子 原材料正在替換為生物質(zhì)基的原材料。這種生物質(zhì)基的原材料中的聚乳酸（polylactic acid,PLA)在以植物性淀粉為原料且為碳中性（carbonneutral)方面?zhèn)涫荜P(guān)注，作為來自 石油的樹脂的替代材料而被期待。聚乳酸由于生物分解性特性，因此被用于一次性用品等， 但為了適用于電子設(shè)備領(lǐng)域和汽車用零件等，追加性地需要阻燃性，在被燃燒時(shí)也必須考 慮煙產(chǎn)生量。實(shí)際上，產(chǎn)生火災(zāi)時(shí)，也有由于火沒有被撲滅而死亡的情況，但報(bào)道了作為燃 燒的副產(chǎn)物的煙和毒性氣體造成更大的影響。
[0003] 在韓國專利KR10-1038466中，將阻燃劑和聚酯進(jìn)行共聚而制造阻燃性脂肪族聚 酯樹脂之后，將所制造的阻燃性聚酯樹脂和聚乳酸樹脂以一定比率進(jìn)行混合而對聚乳酸纖 維賦予阻燃性。但是，還可能存在聚乳酸和阻燃性聚酯樹脂的相溶性低的情況，阻燃性評(píng)價(jià) 僅評(píng)價(jià)了L0I(極限氧指數(shù)，LimitedOxygenIndex)，不能準(zhǔn)確地得知阻燃效果。
[0004] 在韓國公開專利KR10-2011-0032183中提出了含有阻燃性聚酯樹脂的阻燃性聚 乳酸樹脂組合物，但同樣地，阻燃性評(píng)價(jià)僅評(píng)價(jià)了L0I，不能準(zhǔn)確地得知阻燃效果。
[0005] 在日本專利JP5273646B9中提出了含有磷系阻燃劑和防滴落成分的阻燃性聚乳 酸，但阻燃性評(píng)價(jià)僅進(jìn)行了UL94。
[0006] 在日本專利JP5378904B9中，提出了除聚乳酸之外還含有熱塑性樹脂、磷系或氮 系或金屬氧化物系阻燃劑和阻燃助劑的聚乳酸樹脂組合物，但阻燃性僅評(píng)價(jià)了UL94。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明所要解決的課題
[0008] 本發(fā)明用于提供一種大大降低了煙產(chǎn)生量的對環(huán)境溫和的阻燃性聚乳酸樹脂組 合物，以有用地用于現(xiàn)有的正在適用石油化學(xué)基的阻燃性聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、阻 燃性聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)的電氣電子零件的內(nèi)外裝材料、殼（^一只）類等那樣 的成形品制造。
[0009] 用于解決課題的方案
[0010] 為了解決所述課題，本發(fā)明提供一種阻燃性聚乳酸樹脂組合物，其含有：(A)聚乳 酸樹脂85~95重量％、（B)磷系阻燃劑3~10重量％、及（C)氮系阻燃助劑2~5重量％。
[0011] 發(fā)明效果
[0012] 本發(fā)明的阻燃性聚乳酸樹脂組合物有著大大減少了煙產(chǎn)生量的特征，同時(shí)阻燃性 也非常優(yōu)異，因此，可以適用于電氣電子零件的內(nèi)外裝材料、殼類等。
[0013] 在環(huán)境方面，通過含有作為對環(huán)境溫和的原材料的聚乳酸而替代石油化學(xué)基的塑 料的情況下，具有可以降低二氧化碳的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明的阻燃性聚乳酸樹脂組合物的特征在于，含有：(A)聚乳酸樹脂85~95重 量％、（B)磷系阻燃劑3~10重量％、及（C)氮系阻燃助劑2~5重量％。
[0015] 以下，對本發(fā)明的一具體例的阻燃性聚乳酸樹脂組合物中所含的各成分進(jìn)一步詳 細(xì)地進(jìn)行說明。
[0016] (A)聚乳酸樹脂（polylacticacid,PLA)
[0017] 聚乳酸為典型的脂肪族聚酯系樹脂，為使用由玉米及馬鈴薯的淀粉等100%可再 生的資源得到的單體合成的生物分解性高分子。
[0018] 所述聚乳酸通過作為單體的乳酸（lacticacid)的聚合來制造。乳酸可以利用化 學(xué)性地合成的方法和谷物資源的發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)。由化石原料化學(xué)性地合成的乳酸由混合 有L-型及D-型乳酸各50重量％的外消旋混合物來制作，另一方面，在利用淀粉發(fā)酵的方 法中，可得到99. 5重量％以上的L-型乳酸，因此，優(yōu)選利用食物資源的發(fā)酵的生產(chǎn)方法。目 前，乳酸使用由最便宜、豐富的玉米淀粉得到的葡萄糖而制造。
[0019] 在本發(fā)明中，作為所述聚乳酸樹脂，可以使用聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-Φ， L)_乳酸、或它們的組合。所述聚乳酸優(yōu)選使用乳酸的光學(xué)純度高的聚乳酸。光學(xué)純度越 高，耐熱性和結(jié)晶化速度越快，因此，優(yōu)選光學(xué)純度為95%以上的聚乳酸。
[0020] 本發(fā)明中使用的聚乳酸的分子量只要可以進(jìn)行注射成形，則對分子量、分子量分 布沒有特別限制，優(yōu)選重均分子量為50, 000~400, 000g/m〇l，為了進(jìn)一步提高成形品的機(jī) 械強(qiáng)度，進(jìn)一步優(yōu)選100, 〇〇〇~400, 000g/mol。
[0021] 在本發(fā)明的阻燃性聚乳酸樹脂組合物中，所述聚乳酸的含量以全體樹脂組合物的 重量基準(zhǔn)計(jì)優(yōu)選為85~95重量％。在以上述范圍含有所述聚乳酸樹脂的情況下，可以確 保加工性及機(jī)械物性的平衡優(yōu)異的聚乳酸樹脂組合物。
[0022] ⑶磷系阻燃劑
[0023] -般而言，磷系阻燃劑通過熱分解而生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸，通過由利用磷 酸層的保護(hù)層的形成和利用聚偏磷酸的脫水作用生成的炭化（char)引起的遮斷效果發(fā)揮 阻燃性。
[0024] 阻燃劑根據(jù)賦予阻燃性的方法可以區(qū)分為添加型和反應(yīng)型阻燃劑。添加型阻燃劑 在配合（compounding)工序中作為添加劑被投入并簡單地混合，反應(yīng)型阻燃劑在高分子化 合物的主鏈上導(dǎo)入可以賦予阻燃性的單體而制造阻燃性高分子化合物，或在高分子化合物 中導(dǎo)入反應(yīng)性基團(tuán)、在高分子化合物的末端或側(cè)鏈上化學(xué)性地鍵合阻燃性物質(zhì)而賦予阻燃 性。
[0025] 本發(fā)明中，作為磷系阻燃劑，添加型和反應(yīng)型這兩者均可以使用。作為所述添加型 磷系阻燃劑，有磷酸酯或磷酸酯（phosphate)，作為其實(shí)例，間苯二酚雙（二苯基）磷酸酯 (resorcinolbis(diphenylphosphate),RDP)是代表性的。作為所述反應(yīng)型磷系阻燃劑， 可以使用下述化學(xué)式1所示的化合物。下述化學(xué)式1中，&為苯基（phenyl)、芐基（benzyl)、 甲苯基（tolyl)、二甲苯基（xylyl)之類的芳（aryl)基，R2為碳數(shù)1~10的烷基。代表性 的所述反應(yīng)型磷系阻燃劑為3-(羥基苯基氧膦基）丙酸。
[0026] 【化學(xué)式1】
[0027]
[0028] 在本發(fā)明的阻燃性聚乳酸樹脂組合物中，所述磷系阻燃劑的含量以全體樹脂組合 物的重量基準(zhǔn)計(jì)優(yōu)選為3~10重量％。所述磷系阻燃劑的含量低于3重量％時(shí)，阻燃劑的 效果差，當(dāng)其超過10重量％時(shí)，在阻燃性方面是有效的，但是煙產(chǎn)生量不怎么降低、機(jī)械物 性降低、經(jīng)濟(jì)性方面也不優(yōu)選。
[0029] (C)氮系阻燃助劑
[0030] -般而言，阻燃助劑為了使阻燃劑的含量減少、并且使阻燃性極大化而使用。氮系 阻燃助劑為產(chǎn)生與磷系阻燃劑的協(xié)同效果、使阻燃性提高的物質(zhì)。作為所述氮系阻燃助劑， 可列舉選自三聚氰胺、三（羥基乙基）異氰脲酸酯（THEIC)、三聚氰胺磷酸酯（MP)、三聚氰 胺聚磷酸酯（MPP)、三聚氰胺氰脲酸酯（MC)等氮系化合物中的1種以上。
[0031] 在本發(fā)明的阻燃性聚乳酸樹脂組合物中，所述氮系阻燃助劑的含量以全體樹脂組 合物的重量基準(zhǔn)計(jì)優(yōu)選為2~5重量％。所述氮系阻燃助劑的含量低于2重量％時(shí)，與阻 燃劑的協(xié)同效果差，當(dāng)其超過5重量％時(shí)，聚乳酸樹脂組合物的機(jī)械物性差，因此不優(yōu)選。
[0032] 追加性地，本發(fā)明的組合物為了提高機(jī)械物性可以進(jìn)一步含有無機(jī)填料。作為代 表的無機(jī)填料，有玻璃纖維，玻璃纖維是為了使聚乳酸樹脂組合物的耐熱性、拉伸強(qiáng)度及彎 曲彈性模量之類的機(jī)械物性提高而添加的無機(jī)填料。特別優(yōu)選所述玻璃纖維為短切（chop) 形態(tài)，更詳細(xì)而言，優(yōu)選直徑為10~15μm、長度為3~5mm的短切原絲（choppedstrands) 形態(tài)的玻璃纖維。
[0033] 所述玻璃纖維在纖維制造時(shí)或后處理工序時(shí)可以利用玻璃纖維處理劑（sizing compositions)來處理，作為所述玻璃纖維處理劑，有潤滑劑、偶聯(lián)劑等。所述潤潤滑劑主要 為了在玻璃纖維制造時(shí)形成良好的原絲（strand)而使用。所述偶聯(lián)劑用于提高玻璃纖維 和聚乳酸樹脂之間的粘接力，在考慮聚乳酸樹脂和玻璃纖維的種類而適當(dāng)?shù)剡x擇使用的情 況下，可以對所述聚乳酸樹脂組合物賦予優(yōu)異的物性。作為所述偶聯(lián)劑，優(yōu)選使用具有乙烯 基、環(huán)氧基、硫醇基、胺基等有機(jī)官能團(tuán)的硅烷系物質(zhì)。
[0034] 另外，追加性地，本發(fā)明的組合物也可以根據(jù)所要求的特性而進(jìn)一步含有添加劑。 作為所述添加劑，可以為熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、脫模劑、染料、顏料、著色劑、成核 劑、增塑劑、沖擊加強(qiáng)劑、水解防止劑、穩(wěn)定劑及潤滑劑中的1種以上。