CN1304531C - 塑料用阻燃剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种塑料用阻燃剂,在类萜化合物中所含的碳-碳双键上加成溴的溴化类萜化合物,作为可燃性塑料材料的阻燃剂比较有用。这些溴化合物没有令人不快的气味,在阻燃效果上例如可以与四溴环辛烷相媲美。

Description

塑料用阻燃剂
技术领域
本发明涉及在可燃性塑料中配合而用于阻燃化的塑料用阻燃剂。
背景技术
在电气/电子设备、汽车、建筑材料、土木工程等各种领域内使用种类繁多的塑料。在这些塑料当中,从通用性、成本方面来看,苯乙烯类树脂、烯烃类树脂是被最多使用的树脂。对于这些材料,分别确定在使用领域中的阻燃规格,有必要对易燃的塑料进行阻燃化。在苯乙烯类树脂、烯烃类树脂的阻燃化中使用各种各样的阻燃剂,但最容易阻燃化且树脂物性受损少的阻燃剂是含有溴等卤素原子的化合物。这些化合物分为溴原子结合在芳香族的碳原子上的类型、和结合在(环状)烷基的碳原子上的类型。通常,结合在(环状)烷基的碳原子上的溴,其阻燃性能好于结合在芳香族上的溴。代表性化合物有六溴环十二烷(HBCD)或四溴环辛烷(TBCO),一直以来都被用于建筑材料、土木工程、电气设备。其中,在建筑材料用发泡聚苯乙烯用途中大多使用HBCD,即便在最近的特开平2002-194130或特开平2002-30174中也使用HBCD作为阻燃剂。另一方面,限于TBCO的专利有特开平7-179647等。但是,HBCD的缺点是阻燃性还不充分,且比TBCO差,TBCO的缺点是该化合物具有令人不快的气味。
发明内容
因此,本发明的课题是提供一种因溴原子结合在脂肪族或脂环族烃基的碳原子上而具有高阻燃效果且不产生令人不快的气味的塑料用阻燃剂。
本发明提供一种溴化类萜化合物在塑料用阻燃剂中的应用,其中,所述类萜化合物是单萜、倍半萜或二萜烃,或者它们的醇、醛或酮衍生物,所述塑料是可燃性塑料材料。
另外,本发明还提供一种阻燃性塑料组合物,是在可燃性塑料材料中加入溴化类萜化合物,所述溴化类萜化合物的添加量是相对于100重量份可燃性塑料材料为0.1~20重量份,所述类萜化合物是单萜、倍半萜或二萜烃,或者它们的醇、醛或酮衍生物,所述可燃性塑料材料是苯乙烯类或烯烃类塑料。
另外本发明还提供一种可燃性塑料材料的阻燃化方法,在可燃性塑料材料100重量份中配合0.1~20重量份的溴化类萜化合物,所述类萜化合物是单萜、倍半萜或二萜烃,或者它们的醇、醛或酮衍生物,所述可燃性塑料材料是苯乙烯类或烯烃类塑料。
萜除了指广义上用通式(C5H8)n表示的萜烃之外,还指包含由其衍生的醇、醛、和酮的含氧化合物。在上述的通式中,n=2的化合物称为单萜、n=3的化合物称为倍半萜、n=4的化合物称为二萜。
在本说明书中的使用的“萜化合物”的用语是指广义的“萜”或“类萜”,为了进行溴化而作为阻燃剂,优选例如桂叶烯、罗勒烯、柠檬烯、萜品二烯、水芹烯、桧烯、萜品烯、枞油烯、蒈烯等单萜,甜没药萜、法呢烯、姜黄烯、杜松烯、倍半扁柏烯等倍半萜,以及樟脑烯、罗汉松萜烯、陶塔烯等二萜。也可以是类似松节油的萜的混合物。
萜化合物具有不饱和双键,其每个双键上加成两个溴原子。溴的加成反应能够按照公知方法进行,例如使用类似异丁醇的醇类溶剂,类似二氯甲烷、氯仿、四氯化碳的卤化烃溶剂,向溴溶液中滴下搅拌下理论量的萜化合物,或者向上述溶剂中分开同时滴下萜化合物和理论量的溴使其发生反应。对反应没有限制,但最好能够在室温或者其以下的温度下进行。反应结束后,根据需要中和反应液,过滤反应产物并收集,水洗,干燥,能够得到目的溴化萜化合物。
如此获得的溴化萜化合物具有与TBCO相媲美的高阻燃性能,其中,还不具有类似TBCO那样的令人不快的气味。
对于本发明的阻燃剂,配合足以对可燃性塑料材料进行阻燃化的量,由此而可以广泛用于在要求阻燃化的领域中使用的塑料产品。对于作为对象的塑料,特别适合于只由类似苯乙烯、乙烯、丙烯、丁烯那样的碳和氢构成的烃单体的均聚物和共聚物的阻燃化。其添加量根据阻燃剂的溴含量、要求的阻燃化水平、是否和类似三氧化锑的阻燃助剂的合用等进行变动,但塑料原料100重量份优选0.1~20重量份,更优选0.5~10重量份,最优选1~5重量份。
具体实施方式
[实施例]
下面,举出不限于以下的实施例和比较例,例证本发明。
实施例中的溴含量通过基于JIS K 7229(含氯树脂中的氯的定量方法)的方法进行定量。另外,熔点是使用熔点测定器(FP 90/HT:メトラ一·トレド制),以升温速度3℃/min实施。
实施例1
在添加了异丁醇35g并具备温度计、滴下漏斗(2处)、搅拌装置的100ml的四口烧瓶中,在20℃以下同时滴下柠檬烯13.1g和溴32.1g。滴下结束后,在20~30℃下进行1小时的反应。反应后,用单乙醇胺中和至pH7~8,过滤固体成分,水洗,干燥,得到下面称为化合物B-1的溴化柠檬烯。B-1的溴含量为70.6%,熔点为112℃。
实施例2
在添加了异丁醇35g并具备温度计、滴下漏斗(2处)、搅拌装置的100ml的四口烧瓶中,在20℃以下同时滴下水芹烯13.6g、溴32.1g。滴下结束后,在20~30℃下进行1小时的反应。反应后,用单乙醇胺中和至pH7~8,过滤固体成分,水洗,干燥,得到下面称为化合物B-2的溴化水芹烯。B-2的溴含量为70.8%,熔点为92℃。
实施例3
在添加了异丁醇35g并具备温度计、滴下漏斗(2处)、搅拌装置的100ml的四口烧瓶中,在20℃以下同时滴下甜没药萜14.3g、溴35.2g。滴下结束后,在20~30℃下进行1小时的反应。反应后,用单乙醇胺中和至pH7~8,蒸馏除去溶剂。然后,用二氯甲烷100ml再次溶解,水洗,蒸馏除去溶剂,得到下面称为化合物B-3的溴化甜没药萜。B-3是黄色粘稠液体,溴含量为52.3%。
实施例4
在添加了异丁醇35g并具备温度计、滴下漏斗(2处)、搅拌装置的100ml的四口烧瓶中,在20℃以下同时滴下法呢烯14.3g、溴46.3g。滴下结束后,在20~30℃下进行1小时的反应。反应后,用单乙醇胺中和至pH7~8,蒸馏除去溶剂。然后,用二氯甲烷100ml再次溶解,水洗,蒸馏除去溶剂,得到下面称为化合物B-4的法呢烯。B-4是黄色粘稠液体,溴含量为64.1%。
使用上述合成溴化萜和公知的阻燃剂对聚苯乙烯进行阻燃化,进行阻燃性评价和气味试验。使用的原料如下所示。
(A)聚苯乙烯
东洋スチロ一ルG220(东洋苯乙烯(株))
(B)阻燃剂
B-1:上述实施例1所述的化合物B-1
B-2:上述实施例2所述的化合物B-2
B-3:上述实施例3所述的化合物B-3
B-4:上述实施例4所述的化合物B-4
B-5:六溴环十二烷
B-6:四溴环辛烷
B-7:四溴双苯酚-A-双(2,3-二溴丙基醚);ピロガ一ドSR-720(第一工业制药(株))
B-8:双(五溴苯基)乙烷;SAYTEX8010(アルベマ一ル)
B-9:溴化环氧树脂化合物:YDB-409(东都化成(株))
(C)树脂添加剂
C-1:阻燃化树脂稳定剂;スタンBM(N)(三共有机合成(株))
C-2:防氧化剂;アデカスタブPEP-36(旭电化工业(株))
阻燃性评价用试验片制作方法:相对(A)聚苯乙烯100重量份,添加(B)阻燃剂3重量份,C-10.05重量份,C-20.01重量份,利用热辊在200℃下进行5分钟的混炼,利用热压力机在200℃下施压3分钟,然后利用树脂切刀切出规定的试验片。
燃烧试验:以JIS K 7201为基准,求出氧指数(LOI)。
气味试验:气味试验是准备在50ml的样品瓶中分别放入上述阻燃剂(B-1~B-9)各10g的器具,用监视器对20人进行气味试验。根据20人当中感觉令人不快气味的人数进行评价。
16人以上:×
6~15人:△
0~5人:○
结果如下表所示。
  实施例5   实施例6   实施例7   实施例8   比较例1   比较例2   比较例3   比较例4   比较例5
  阻燃剂   B-1   B-2   B-3   B-4   B-5   B-6   B-7   B-8   B-9
  燃烧试验(LOI)(%)   26.9   26.6   25.3   25.8   23.0   25.8   22.3   19.6   18.4
  气味试验   ○   ○   ○   ○   △   ×   ○   ○   ○
讨论
化合物B-1~B-4的阻燃性出色,且不具有令人不快的气味。在比较例使用的溴化合物当中,化合物B-6虽满足阻燃效果,但具有令人不快的气味。其他化合物B-5、B-7至B-9都不满足阻燃性。
需要说明的是本说明书中的“以上、以下”均包括端点。

Claims (3)

1.一种溴化类萜化合物在塑料用阻燃剂中的应用,其中,所述类萜化合物是单萜、倍半萜或二萜烃,或者它们的醇、醛或酮衍生物,所述塑料是可燃性塑料材料。
2.一种阻燃性塑料组合物,其特征在于,
是在可燃性塑料材料中加入溴化类萜化合物,所述溴化类萜化合物的添加量是相对于100重量份可燃性塑料材料为0.1~20重量份,
所述类萜化合物是单萜、倍半萜或二萜烃,或者它们的醇、醛或酮衍生物,
所述可燃性塑料材料是苯乙烯类或烯烃类塑料。
3.一种可燃性塑料材料的阻燃化方法,其特征在于,
在可燃性塑料材料100重量份中配合0.1~20重量份的溴化类萜化合物,
所述类萜化合物是单萜、倍半萜或二萜烃,或者它们的醇、醛或酮衍生物,
所述可燃性塑料材料是苯乙烯类或烯烃类塑料。
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