[发明专利]阻燃树脂组合物和模塑产品

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃树脂组合物和模塑产品，它们具有优异的阻燃性并且可适合用于图像输出设备如复印机和打印机以及电/电子设备如家用器具的部件中。

背景技术

许多树脂部件用于例如图像输出设备如复印机和打印机、电/电子设备如家用器具以及汽车的内部部件中。对于这些树脂部件，为了防止火势蔓延的目的，要求树脂材料具有阻燃性。

具体地，复印机在它们的内部具有变为升高温度状态的定影单元，并且树脂材料也按部分用于该定影单元周围。进一步地，复印机配备有用于产生高电压的单元如充电单元和供电单元如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，并且由利用100V和15A的电力系统的单元构成。

此类复印机，主要是以多功能打印机为代表的多功能外围设备，是固定的电/电子设备，并且在关于树脂材料的阻燃性的国际标准（IEC60950）——产品设备的安全标准之一——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.（安全检测实验室公司），标准）中规定的“5V”阻燃等级的封闭部件来覆盖。用于UL94标准中的“5V”的测试方法被定义为国际标准IEC60695-11-20中的“通过500-W测试火焰进行的燃烧测试”（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，要求该封闭内的内部部件也达到UL94标准中的“V-2”或更高等级。用于UL94标准中的“V-2”或更高等级的测试方法被定义为国际标准IEC60695-11-10，方法B中的“A20-mm垂直燃烧测试”（ASTM D3801）。

可以被添加到树脂材料中的阻燃剂被划分为几种类型，并且通常使用的那些是溴阻燃剂、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在数个文献中已经是已知的，并且尤其频繁采用的三种阻燃机制将在此进行描述。

第一种阻燃机制是使用卤素化合物的机制，以溴阻燃剂为代表。例如，允许卤素化合物在燃烧火焰上用作氧化反应中的负催化剂，以降低燃烧速度。

第二种阻燃机制是使用磷阻燃剂或有机硅阻燃剂的机制。在燃烧过程中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该树脂的表面上产生碳化物（炭），形成使燃烧终止的隔热膜。

第三种阻燃机制是使用无机阻燃剂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因树脂燃烧而分解时发生的吸热反应、或由所产生的水具有的蒸发潜热来冷却整个树脂而终止燃烧。

另一方面，常规的树脂材料是由使用石油作为起始材料的塑料材料制成的。然而，近年来，注意力已经被吸引至使用例如植物作为起始材料的生物质衍生的树脂。生物质资源是指将有机体如植物或动物用作资源。该生物质资源的实例包括木材、谷物、来自大豆或动物的脂肪和油、以及原生垃圾。使用这些生物质资源作为起始材料来生产这些生物质衍生的树脂。可生物降解的树脂也是通常已知的。生物降解是指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。

一些可生物降解的树脂为不是生物质衍生的树脂而是石油衍生的树脂并且具有生物降解活性的树脂。

这些生物质衍生的树脂包括使用由发酵糖类如马铃薯、甘蔗和谷物产生的乳酸作为单体通过化学聚合产生的聚乳酸（PLA）、主要由淀粉组成的酯化淀粉、在微生物体内产生的聚酯类的微生物产树脂（PHA；聚羟基链烷酸酯）；以及使用1,3-丙二醇和石油衍生的对苯二酸作为起始材料通过发酵方法产生的PTT（聚对苯二甲酸亚丙基酯）。

目前，使用石油衍生的起始材料。然而，研究发展瞄准将目前采用的使用石油衍生的起始材料生产的树脂在未来转移至生物质衍生的树脂。例如，使用植物衍生的起始材料来生产用于PBS（聚丁二酸丁二醇酯）的主要起始材料之一的琥珀酸。在此类生物质衍生的树脂中，通过应用具有大约180℃的高熔点、具备优异的可模塑性、并且可稳定供应至市场的聚乳酸生产的产品正在实现。

然而，聚乳酸具有56℃的低玻璃化点，并且由于这个原因，具有大约55℃的低热变形温度，表明聚乳酸具有低耐热性。另外，由于聚乳酸是一种结晶树脂，所以抗冲击性也低并且就悬臂梁式冲击强度而言为1kJ/m²至2kJ/m²，这使得在耐久的构件如电/电子设备产品中难以采用聚乳酸。