[发明专利]阻燃树脂组合物和模制产品

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃树脂组合物和模制产品，其具有优异的阻燃性并可用于图像输出设备诸如复印机和打印机以及电/电子设备诸如家用电器的部件。

背景技术

许多树脂部件用于例如图像输出设备诸如复印机和打印机、电/电子设备诸如家用电器和汽车的内部部件。对于这些树脂部件，为了防止火蔓延的目的，树脂材料需要阻燃性。

特别地，复印机在它们的内部具有变为升高温度状态的固定单元，并且树脂材料也用在固定单元周围的部分。进一步地，复印机提供有产生高电压的单元诸如电气化单元和100-V交流电供电单元。这些单元具有几百瓦特至500瓦特的最大功率消耗并由利用100V和15A的电力系统的单元构成。

这样的复印机——主要是由多功能打印机为代表的多功能复印机，是固定的电/电子设备，并且在关于为产品设备的安全标准之一的树脂材料阻燃性国际标准(IEC60950)中，要求着火源或位于着火危险中的部分由具有如UL94标准(Underwriters Laboratories Inc.，标准)规定的“5V”阻燃性水平的封闭式部件覆盖。UL94标准中的“5V”的测试方法被定义为国际标准IEC60695-11-20中“通过500-W测试火焰进行的火焰测试”(ASTM D5048)。

对于构造复印机主体的部件，除了用于封闭的部件以外，还要求封闭内的内部部件也达到UL94标准中的“V-2”或更高水平。UL94标准中的“V-2”或更高水平的测试方法被定义为国际标准IEC60695-11-10，方法B中的“A20-mm垂直火焰测试”(ASTM D3801)。

可被添加至树脂材料的阻燃剂被分为数种类型，并且在本文中通常使用的那些为溴阻燃剂、磷阻燃剂、氮化合物阻燃剂、有机硅阻燃剂和无机阻燃剂。这些阻燃剂的阻燃机制已经在数个文献中已知，并且特别频繁采用的三种阻燃机制将在此描述。

第一种阻燃机制是利用卤素化合物的机制，以氮阻燃剂为代表。例如，允许卤素化合物用作在燃烧火焰上的氧化反应中的负催化剂，以降低燃烧速度。

第二种阻燃机制是利用磷阻燃剂或有机硅阻燃剂的机制。在燃烧期间树脂表面上的有机硅阻燃剂的渗出(bleeding)或树脂内的磷阻燃剂的脱水反应导致在树脂表面上产生碳化物(碳(char))，形成阻止燃烧的隔热膜。

第三种阻燃机制是利用无机阻燃剂诸如氢氧化镁或氢氧化铝的机制。

例如通过利用在这些化合物被树脂燃烧分解后发生的吸热反应或由所产生的水具有的蒸发潜热冷却整个树脂而阻止燃烧。

在另一方面，常规的树脂材料由利用石油作为起始材料的塑料材料组成。然而，近年来，注意力已经被吸引至利用例如植物作为起始材料的生物质源的树脂。生物质资源表示有机体诸如植物或动物被用作资源。生物质资源的例子包括木材、谷物、从大豆或动物获得的脂肪和油以及原始垃圾。生物质源的树脂利用这些生物质资源作为起始材料而生产。生物可降解树脂也是通常已知的。生物降解指的是例如在就温度和湿度而言的某些环境下由微生物降解的功能。

一些生物可降解树脂为非生物质源的树脂而是石油源的树脂并且是生物可降解的树脂。

生物质源的树脂包括聚乳酸(PLA)，其通过化学聚合利用通过发酵糖类诸如马铃薯、甘蔗和谷物、主要由淀粉组成的酯化淀粉产生的乳酸作为单体产生；微生物在它们体内产生的、为聚酯类的微生物生产的树脂(聚羟基链烷酸酯)；和PTT(聚对苯二甲酸丙二酯)，其通过发酵方法利用1，3-丙二醇和石油源的对苯二酸作为起始材料产生。

目前，使用石油源的起始材料。然而，研究发展瞄准将目前采用的利用石油源的起始材料生产的树脂未来转移至生物质源的树脂。例如，用于PBS(聚丁二酸丁二醇酯)的主要起始材料之一的琥珀酸使用植物源的起始材料生产。在这类生物质源的树脂中，通过应用具有180℃左右高熔点、具备优异的模制能力并可稳定供应至市场的聚乳酸生产的产品正在被实现。

然而，聚乳酸具有56℃的低玻璃化点，并且因为该原因，具有大约55℃的低热变形温度，说明聚乳酸具有低耐热性。另外，因为聚乳酸是结晶树脂，所以耐冲击性也低，并且就Izod冲击强度而言为1kJ/m²至2kJ/m²，这使得在耐用构件诸如电/电子设备产品中难以采用聚乳酸。