阻燃性聚乳酸树脂组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大大降低了燃烧时产生的烟产生量的阻燃性聚乳酸树脂组合物。
【背景技术】
[0002] 不仅仅是包含石油的化石燃料资源会在某一时刻枯竭，而且在使用其的过程中产 生引起地球温暖化的二氧化碳。因此，由石油资源得到的燃料油及石油化学基的高分子 原材料正在替换为生物质基的原材料。这种生物质基的原材料中的聚乳酸（polylactic acid,PLA)在以植物性淀粉为原料且为碳中性（carbonneutral)方面备受关注，作为来自 石油的树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， 但为了适用于电子设备领域和汽车用零件等，追加性地需要阻燃性，在被燃烧时也必须考 虑烟产生量。实际上，产生火灾时，也有由于火没有被扑灭而死亡的情况，但报道了作为燃 烧的副产物的烟和毒性气体造成更大的影响。
[0003] 在韩国专利KR10-1038466中，将阻燃剂和聚酯进行共聚而制造阻燃性脂肪族聚 酯树脂之后，将所制造的阻燃性聚酯树脂和聚乳酸树脂以一定比率进行混合而对聚乳酸纤 维赋予阻燃性。但是，还可能存在聚乳酸和阻燃性聚酯树脂的相溶性低的情况，阻燃性评价 仅评价了L0I(极限氧指数，LimitedOxygenIndex)，不能准确地得知阻燃效果。
[0004] 在韩国公开专利KR10-2011-0032183中提出了含有阻燃性聚酯树脂的阻燃性聚 乳酸树脂组合物，但同样地，阻燃性评价仅评价了L0I，不能准确地得知阻燃效果。
[0005] 在日本专利JP5273646B9中提出了含有磷系阻燃剂和防滴落成分的阻燃性聚乳 酸，但阻燃性评价仅进行了UL94。
[0006] 在日本专利JP5378904B9中，提出了除聚乳酸之外还含有热塑性树脂、磷系或氮 系或金属氧化物系阻燃剂和阻燃助剂的聚乳酸树脂组合物，但阻燃性仅评价了UL94。
【发明内容】
[0007] 发明所要解决的课题
[0008] 本发明用于提供一种大大降低了烟产生量的对环境温和的阻燃性聚乳酸树脂组 合物，以有用地用于现有的正在适用石油化学基的阻燃性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、阻 燃性聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)的电气电子零件的内外装材料、壳（^一只）类等那样 的成形品制造。
[0009] 用于解决课题的方案
[0010] 为了解决所述课题，本发明提供一种阻燃性聚乳酸树脂组合物，其含有：(A)聚乳 酸树脂85~95重量％、（B)磷系阻燃剂3~10重量％、及（C)氮系阻燃助剂2~5重量％。
[0011] 发明效果
[0012] 本发明的阻燃性聚乳酸树脂组合物有着大大减少了烟产生量的特征，同时阻燃性 也非常优异，因此，可以适用于电气电子零件的内外装材料、壳类等。
[0013] 在环境方面，通过含有作为对环境温和的原材料的聚乳酸而替代石油化学基的塑 料的情况下，具有可以降低二氧化碳的效果。
【具体实施方式】
[0014] 本发明的阻燃性聚乳酸树脂组合物的特征在于，含有：(A)聚乳酸树脂85~95重 量％、（B)磷系阻燃剂3~10重量％、及（C)氮系阻燃助剂2~5重量％。
[0015] 以下，对本发明的一具体例的阻燃性聚乳酸树脂组合物中所含的各成分进一步详 细地进行说明。
[0016] (A)聚乳酸树脂（polylacticacid,PLA)
[0017] 聚乳酸为典型的脂肪族聚酯系树脂，为使用由玉米及马铃薯的淀粉等100%可再 生的资源得到的单体合成的生物分解性高分子。
[0018] 所述聚乳酸通过作为单体的乳酸（lacticacid)的聚合来制造。乳酸可以利用化 学性地合成的方法和谷物资源的发酵法进行生产。由化石原料化学性地合成的乳酸由混合 有L-型及D-型乳酸各50重量％的外消旋混合物来制作，另一方面，在利用淀粉发酵的方 法中，可得到99. 5重量％以上的L-型乳酸，因此，优选利用食物资源的发酵的生产方法。目 前，乳酸使用由最便宜、丰富的玉米淀粉得到的葡萄糖而制造。
[0019] 在本发明中，作为所述聚乳酸树脂，可以使用聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-Φ， L)_乳酸、或它们的组合。所述聚乳酸优选使用乳酸的光学纯度高的聚乳酸。光学纯度越 高，耐热性和结晶化速度越快，因此，优选光学纯度为95%以上的聚乳酸。
[0020] 本发明中使用的聚乳酸的分子量只要可以进行注射成形，则对分子量、分子量分 布没有特别限制，优选重均分子量为50, 000~400, 000g/m〇l，为了进一步提高成形品的机 械强度，进一步优选100, 〇〇〇~400, 000g/mol。
[0021] 在本发明的阻燃性聚乳酸树脂组合物中，所述聚乳酸的含量以全体树脂组合物的 重量基准计优选为85~95重量％。在以上述范围含有所述聚乳酸树脂的情况下，可以确 保加工性及机械物性的平衡优异的聚乳酸树脂组合物。
[0022] ⑶磷系阻燃剂
[0023] -般而言，磷系阻燃剂通过热分解而生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸，通过由利用磷 酸层的保护层的形成和利用聚偏磷酸的脱水作用生成的炭化（char)引起的遮断效果发挥 阻燃性。
[0024] 阻燃剂根据赋予阻燃性的方法可以区分为添加型和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂 在配合（compounding)工序中作为添加剂被投入并简单地混合，反应型阻燃剂在高分子化 合物的主链上导入可以赋予阻燃性的单体而制造阻燃性高分子化合物，或在高分子化合物 中导入反应性基团、在高分子化合物的末端或侧链上化学性地键合阻燃性物质而赋予阻燃 性。
[0025] 本发明中，作为磷系阻燃剂，添加型和反应型这两者均可以使用。作为所述添加型 磷系阻燃剂，有磷酸酯或磷酸酯（phosphate)，作为其实例，间苯二酚双（二苯基）磷酸酯 (resorcinolbis(diphenylphosphate),RDP)是代表性的。作为所述反应型磷系阻燃剂， 可以使用下述化学式1所示的化合物。下述化学式1中，&为苯基（phenyl)、苄基（benzyl)、 甲苯基（tolyl)、二甲苯基（xylyl)之类的芳（aryl)基，R2为碳数1~10的烷基。代表性 的所述反应型磷系阻燃剂为3-(羟基苯基氧膦基）丙酸。
[0026] 【化学式1】
[0027]
[0028] 在本发明的阻燃性聚乳酸树脂组合物中，所述磷系阻燃剂的含量以全体树脂组合 物的重量基准计优选为3~10重量％。所述磷系阻燃剂的含量低于3重量％时，阻燃剂的 效果差，当其超过10重量％时，在阻燃性方面是有效的，但是烟产生量不怎么降低、机械物 性降低、经济性方面也不优选。
[0029] (C)氮系阻燃助剂
[0030] -般而言，阻燃助剂为了使阻燃剂的含量减少、并且使阻燃性极大化而使用。氮系 阻燃助剂为产生与磷系阻燃剂的协同效果、使阻燃性提高的物质。作为所述氮系阻燃助剂， 可列举选自三聚氰胺、三（羟基乙基）异氰脲酸酯（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种以上。
[0031] 在本发明的阻燃性聚乳酸树脂组合物中，所述氮系阻燃助剂的含量以全体树脂组 合物的重量基准计优选为2~5重量％。所述氮系阻燃助剂的含量低于2重量％时，与阻 燃剂的协同效果差，当其超过5重量％时，聚乳酸树脂组合物的机械物性差，因此不优选。
[0032] 追加性地，本发明的组合物为了提高机械物性可以进一步含有无机填料。作为代 表的无机填料，有玻璃纤维，玻璃纤维是为了使聚乳酸树脂组合物的耐热性、拉伸强度及弯 曲弹性模量之类的机械物性提高而添加的无机填料。特别优选所述玻璃纤维为短切（chop) 形态，更详细而言，优选直径为10~15μm、长度为3~5mm的短切原丝（choppedstrands) 形态的玻璃纤维。
[0033] 所述玻璃纤维在纤维制造时或后处理工序时可以利用玻璃纤维处理剂（sizing compositions)来处理，作为所述玻璃纤维处理剂，有润滑剂、偶联剂等。所述润润滑剂主要 为了在玻璃纤维制造时形成良好的原丝（strand)而使用。所述偶联剂用于提高玻璃纤维 和聚乳酸树脂之间的粘接力，在考虑聚乳酸树脂和玻璃纤维的种类而适当地选择使用的情 况下，可以对所述聚乳酸树脂组合物赋予优异的物性。作为所述偶联剂，优选使用具有乙烯 基、环氧基、硫醇基、胺基等有机官能团的硅烷系物质。
[0034] 另外，追加性地，本发明的组合物也可以根据所要求的特性而进一步含有添加剂。 作为所述添加剂，可以为热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、脱模剂、染料、颜料、着色剂、成核 剂、增塑剂、冲击加强剂、水解防止剂、稳定剂及润滑剂中的1种以上。