[发明专利]热膨胀性石墨及其制造方法和包含所述热膨胀性石墨的阻燃材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种起始膨胀温度高、而且1000℃下膨胀度大的热膨胀性石墨（以下也称Thermally Expandable Graphite的简称“TEG”）以及包含所述TEG的阻燃材料。

本发明中，所谓“阻燃材料”，是指包含在某个部件中时，对含有其阻燃剂的部件赋予阻燃性的材料。所述“阻燃性”，意思是含有所述阻燃材料的部件在UL94燃烧测试（1/8”）中判定难以燃烧的程度至少是V-2。

背景技术

热硬化性树脂、热可塑性树脂等的聚合物（以下称“树脂”）广泛用于电化制品、汽车零部件、建筑材料、日常用品等。这些产品，从安全性的观点出发要求具有高度的阻燃性。

作为赋予树脂阻燃性的方法，广泛使用的是添加卤素化合物以及/或者锑化合物等方法。然而，包含含有所述化合物的阻燃材料的树脂组合物虽然具有阻燃性，但是容易形成环境负荷物质，很难除去。因此，规制这种树脂组合物的使用的活动以欧洲为中心正在扩散开来。

作为这种现有的环境负荷大的阻燃材料的代替方式，包含TEG的阻燃材料开始得到采用。包含这种阻燃材料的阻燃性树脂组合物，暴露在高温下时其中的TEG膨胀并覆盖在树脂表面，可以通过和树脂的挥发物以及氧的反应来防止树脂组合物的燃烧。此外，所述TEG的膨胀由于进行吸热反应，所以吸收了周围了热量，可以使燃烧平息。而且，可以向由于热膨胀而在TEG中产生的石墨结晶间的空隙部吸进受热融化的树脂。在所述空隙部吸进去的树脂由于氧不充分而难以燃烧。

这样作为优异的阻燃材料的TEG的基本特性，可以通过膨胀度和起始膨胀温度进行评价。

所谓膨胀度，是指定量显示加热至TEG充分膨胀的温度（例如1000℃）时的膨胀体积，习惯使用cc/g。所述膨胀度对包含作为阻燃材料的TEG的树脂组合物（以下，如没有特别注明“树脂组合物”是指包含作为阻燃材料的TEG的树脂组合物）的阻燃性以及其他特性带来很大的影响。例如，TEG的膨胀度过低时，树脂组合物为得到规定的阻燃性必须包含大量的TEG。这种情况下，树脂组合物的机械特性（抗拉强度、延伸等）降低，或者树脂组合物的表面形状降低。

所谓起始膨胀温度，是指在一定条件下加热TEG时达到原体积的1.1倍以上的温度。现在，市场上流通的TEG，由于起始膨胀温度多在200℃左右，所以作为树脂组合物可以适用的树脂种类受到限制。

树脂组合物，多使用混炼机以及/或者成形机在加热状态下进行所述材料调整以及/或者形状加工，此时的加热温度依存于树脂的热和机械特性。因此，起始膨胀温度为约200℃时，对于有些树脂的种类（例如工程塑料），在材料调整以及/或者形状加工中进行加热时，热膨胀性石墨的膨胀就已开始。即，在进行与树脂的混炼时等，会发生一部分石墨的层间剥离，导致热膨胀性石墨的热膨胀性降低。配制了这样的热膨胀石墨的树脂组合物不能发挥出期望的阻燃性。

此外，热膨胀性石墨由于在膨胀时放出气体，所以在树脂内部产生气泡，可能不能充分地进行混炼、成形等步骤。

基于以上的理由，现有的包含TEG的阻燃材料，只能对熔点在200℃以下的聚乙烯、聚丙烯、在常温下呈液状的聚氨酯进行适用，而无法适用于高熔点的工程塑料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS树脂）。

作为构成能够与具有高熔点树脂的树脂组合物配合的阻燃材料的TEG，本发明者曾提出了一种具备如下特征的热膨胀性石墨：1000℃下的膨胀度为超过150cc/g低于250cc/g，而且起始膨胀温度为270℃以上，硫磺成分的含有量为3重量%以上7重量%以下。（专利文献1）

（现有技术文献）

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/013931号

发明内容

（发明要解决的课题）

近来，追求阻燃性的树脂组合物中包含工程塑料等高熔点（例如超过200℃）的树脂的情况越来越多了。为了对这种高熔点的树脂组合物稳定地赋予工业水平的阻燃性，追求具备比专利发明1中公开的TEG更优异的特性的TEG的可能性是存在的。

因此，本发明的课题就是提供一种可以对包含工程塑料等的高熔点的树脂组合物稳定地赋予阻燃性的能成为无卤素阻燃材料的主要成分的热膨胀性石墨及其制造方法，并进一步提供包含所述热膨胀性石墨的阻燃材料。

（解决课题的方法）

为解决上述课题，本发明者进行了深入的研究并得出了结果，即本发明的一种方式是具备260℃以上的起始膨胀温度，以及180cc/g以上的1000℃下膨胀度的热膨胀性石墨。