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在某一時刻枯竭，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，在被燃燒時也必須考 慮煙產(chǎn)生量。實際上，產(chǎn)生火災(zāi)時，也有由于火沒有被撲滅而死亡的情況，但報道了作為燃 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，阻燃性評價 僅評價了L0I(極限氧指數(shù)，LimitedOxygenIndex)，不能準確地得知阻燃效果。
[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，阻燃性評價僅評價了L0I，不能準確地得知阻燃效果。
[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，但阻燃性評價僅進行了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，但阻燃性僅評價了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基的塑 料的情況下，具有可以降低二氧化碳的效果。
【具體實施方式】
[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一步詳 細地進行說明。
[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 學性地合成的方法和谷物資源的發(fā)酵法進行生產(chǎn)。由化石原料化學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)選使用乳酸的光學純度高的聚乳酸。光學純度越 高，耐熱性和結(jié)晶化速度越快，因此，優(yōu)選光學純度為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，為了進一步提高成形品的機 械強度，進一步優(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 重量基準計優(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、在高分子化合物的末端或側(cè)鏈上化學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， 可以使用下述化學式1所示的化合物。下述化學式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 物的重量基準計優(yōu)選為3~10重量％。所述磷系阻燃劑的含量低于3重量％時，阻燃劑的 效果差，當其超過10重量％時，在阻燃性方面是有效的，但是煙產(chǎn)生量不怎么降低、機械物 性降低、經(jīng)濟性方面也不優(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 合物的重量基準計優(yōu)選為2~5重量％。所述氮系阻燃助劑的含量低于2重量％時，與阻 燃劑的協(xié)同效果差，當其超過5重量％時，聚乳酸樹脂組合物的機械物性差，因此不優(yōu)選。
[0032] 追加性地，本發(fā)明的組合物為了提高機械物性可以進一步含有無機填料。作為代 表的無機填料，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、拉伸強度及彎 曲彈性模量之類的機械物性提高而添加的無機填料。特別優(yōu)選所述玻璃纖維為短切（chop) 形態(tài)，更詳細而言，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或后處理工序時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?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、胺基等有機官能團的硅烷系物質(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、沖擊加強劑、水解防止劑、穩(wěn)定劑及潤滑劑中的1種以上。