DE69819457T2

DE69819457T2 - Phosphorsäureester, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung davon

Info

Publication number: DE69819457T2
Application number: DE69819457T
Authority: DE
Inventors: Noriaki Ikoma-shi Tokuyasu; Tadanori Higashiosaka-shi Matsumura
Original assignee: Daihachi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Daihachi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: TW460563B; DE69819457D1; JP3645078B2; KR100501222B1; EP0924249A1; EP0924249B1; CN1226558A; KR19990062995A; CN1130367C; US6127464A; JPH11181428A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Phosphorsäureester (nachfolgend der Einfachheit halber als Phosphat bezeichnet), ein Verfahren zur Herstellung desselben und dessen Verwendung. Ausdrücklicher betrifft die Erfindung ein Nicht-Halogenid-Phosphat mit einer Phosphorinan-Struktur und einer Hydroxylgruppe, ein Verfahren zur Herstellung desselben, und ein Flamm-Verzögerungsmittel und eine Flamm-verzögerte Harzzusammensetzung, die dasselbige enthält.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Thermoplastische Harze wie Polypropylen, Polystyrol oder Acrylnitril-Butadien-Styrol(ABS)-Harz und hitzehärtbare Harze wie Polyurethan oder Phenolharz haben hervorragende Merkmale, um zu relativ geringen Kosten hergestellt werden zu können, um leicht geformt werden zu können und dergleichen. Entsprechend werden diese Harze verbreitet eingesetzt für allgemeine täglichen Güter einschließlich Elektronikteile und Automobilteile. Jedoch fangen diese thermoplastischen Harze und hitzehärtbaren Harze (nachfolgend als Harze bezeichnet) schnell Feuer, und deshalb verbrennen sie leicht oder brennen leicht aus, sobald sie Feuer gefangen haben. Besonders ein Feuer bei öffentlichen Einrichtungen wie elektrischen Anlagen und Kommunikationskabel kann einen großen Schaden an Funktionen einer Gemeinschaft verursachen.
Aus diesem Grund ist eine Flamm-Verzögerung auf einigen Gebieten wie elektrische Geräte, Automobilinnenräume und Textilgewebe, für welche solche Harze verwendet werden, gesetzlich erforderlich. Solche Flamm-Verzögerungsregelungen sind zum Bei spiel bekannt als der UL-Standard für elektrische Geräte und als MVSS-302 für Automobil-bezogene Produkte in den Vereinigten Staaten von Amerika.
Um Flamm-Verzögerung für ein Harz bereitzustellen wird ein Flamm-Verzögerungsmittel im Allgemeinen bei der Herstellung von Harzprodukten hinzugegeben. Als Flamm-Verzögerungsmittel verwendet werden anorganische Verbindungen, organische Phosphorverbindungen, organische Halogenverbindungen, organische Phosphorverbindungen, die Halogene enthalten, und dergleichen.
Unter den oben genannten Verbindungen zeigen Halogenverbindungen wie organische Halogenverbindungen und organische Phosphorverbindungen, die Halogene enthalten, eine hervorragende Flamm-verzögernde Wirkung. Diese Verbindungen können jedoch ein Halogenwasserstoff durch Pyrolyse erzeugen, wenn Harzprodukte geformt werden. Halogenwasserstoffe verursachen Probleme wie Korrosion von Metallformen, Verschlechterung und Färbung des Harzes selbst. Außerdem, da Halogenwasserstoffe toxisch sind, ändern sie nicht nur die Arbeitsumgebung zum Schlechten, sondern erzeugen auch toxische Gase wie Halogenwasserstoff und Dioxine, wenn sie verbrennen, zum Beispiel in einem Feuer, so dass sie üble Wirkungen auf Menschen hervorrufen.
Anorganische Verbindungen wie Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid sind als Flamm-Verzögerungsmittel bekannt, die keine Halogene enthalten. Jedoch haben diese Flamm-Verzögerungsmittel nur signifikant kleine Flamm-verzögernde Wirkung. Sie müssen Harzen in großen Mengen zugesetzt werden, um eine ausreichende Wirkung zu zeigen, und als ein Ergebnis zerstören sie die Eigenschaften des Harzes selbst.
Aus den obigen Gründen werden organische Phosphorverbindungen allgemein als Flamm-Verzögerungsmittel verwendet, die eine relativ gute Flamm-verzögernde Wirkung zeigen, aber keine Halogene enthalten. Typische Beispiele für organische Phosphorverbindungen umfassen aromatische Phosphorverbindungen wie Triphenylphosphat (TPP), Tricresylphosphat (TCP) und Cresyldiphenylphosphat (CDP). Diese werden als Flamm-Verzögerungsmittel für eine Vielzahl von technischen Kunststoffen verwendet wie Phenolharz, Epoxidharz und Polyurethan.
Diese organischen Phosphorverbindungen, besonders TPP, haben einen geringen Gehalt an Phosphor, dem ihre Flamm-Verzögerung zuzuschreiben ist, und deshalb werden sie normalerweise als eine Mischung mit Halogenverbindungen verwendet, um zufriedenstellende Flamm-Verzögerung für Harze bereitzustellen. In dem Fall, wo TPP allein verwendet wird, muss TPP zu Harzen in großer Menge hinzugegeben werden und kann deshalb die Eigenschaften der Harze selbst zerstören.
Japanische Patentanmeldung Offenbarungsschrift Nr. SHO 55 (1980)-110175 offenbart die folgende Verbindung als ein Additiv, das F1amm-Verzögerung für Harze bereitstellt:
Japanische Patentanmeldung Offenbarungsschrift Nr. HEI 6 (1994)-321974 offenbart die folgende Verbindung als ein Additiv, das Flamm-Verzögerung für Harze bereitstellt:
Die oben genannten Verbindungen (IV) und (V) sind jedoch fest. Deshalb ist es schwierig, diese Verbindungen zu Harzen, besonders zu Polyurethanschaum, in einer gewünschten Menge bei einem Formungsprozess hinzuzugeben. Diese Verbindungen werden, wenn sie verwendet werden, in Polyol vordispergiert, was ein Rohmaterial für Harz in einigen Fällen ist. Jedoch ist die Dispersion der Verbindungen wegen ihrer Sedimentation nicht zufriedenstellend. Außerdem müssen diese Verbindungen zu Polyurethanschaum in großer Menge hinzugegeben werden, um für diesen ausreichende Flamm-Verzögerung bereitzustellen, und deshalb zerstören sie die Eigenschaften dieses Harzes merklich.
Japanische Patentanmeldung Offenbarungsschrift Nr. SHO 58 (1983)-117272 offenbart ein Flammenschutzmittel, das zusammengesetzt ist aus Poly(oxyorganophosphat/phosphonat). Diese Verbindung hat einen hohen Phosphoranteil (P%) und ist hervorragend bei Flamm-Verzögerung, hat aber weder bei thermischer Beständigkeit noch bei Beständigkeit gegen Hydrolyse genügend Leistung. Weiter hat die Verbindung Nachteile, zum Beispiel insofern, als dass sie die natürlichen Eigenschaften von Harzen nachteilig beeinträchtigt und dass sie Schwierigkeiten für den Formprozess mit sich bringt.
Japanische JP 57 125 259 offenbart die folgende Verbindung (39) als einen Stabilisator, welcher Witterungsbeständigkeit und thermische Stabilität für Halogen-haltige Harze bereitstellt, obwohl diese Verbindung kein Flamm-Verzögerungsmittel ist. Diese Veröffentlichung bespricht keine Flamm-Verzögerungsmittel für die Harze.
EP 779 332 handelt von Flamm-Verzögerungsmittel-Phosphaten, die mit Phenylgruppen oder Derivaten davon verestert sind.
US 3.652.743 lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylphosphaten, die als wasserklare bis gelbe Öle, sirupartige Flüssigkeiten oder wachsartige Produkte gewonnen werden, die für nicht angegebene Anwendungen geeignet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Flamm-Verzögerungsmittel bereit, das ein Phosphat enthält, das erhalten wird durch Reaktion einer Verbindung, die dargestellt wird durch die allgemeine Formel (II):
worin R¹ und R², gleich oder unterschiedlich, eine gerade- oder verzweigt-kettige Alkylgruppe sind, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome hat, eine Alkenylgruppe, die 2 bis 8 Kohlenstoffatome hat, eine wahlweise substituierte Arylgruppe, die 6 bis 12 Kohlenstoffatome hat, eine alizyklische Kohlenwasserstoffgruppe, die 3 bis 12 Kohlenstoffatome hat, oder eine Aralkylgruppe, die 7 bis 12 Kohlenwasserstoffe hat,
mit mindestens einer Verbindung, die dargestellt wird durch die allgemeine Formel (III):
worin R³ und R⁴, gleich oder unterschiedlich, ein Wasserstoffatom oder eine gerade- oder verzweigt-kettige Alkylgruppe sind, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome hat,
worin das erhaltene Flamm-Verzögerungsmittel ein Phosphat enthält, das dargestellt wird durch die allgemeine Formel (I):
worin R¹ und R² dieselbe Bedeutung haben, wie in der allgemeinen Formel (II) definiert, R³ und R⁴ dieselbe Bedeutung haben, wie in der allgemeinen Formel (III) definiert, und x eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist, vorausgesetzt, dass x nicht 2 ist, wenn sowohl R¹ als auch R² Methyl sind und sowohl R³ als auch R⁴ ein Wasserstoffatom sind.
Weiter stellt die vorliegende Erfindung eine Harzzusammensetzung bereit, die ein thermoplastisches oder hitzehärtbares Harz und das oben genannte Phosphat in einer wirksamen Menge als ein Verzögerungsmittel enthält.
Weiter stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit zur Herstellung eines Phosphates, wobei das Verfahren die Umsetzung einer Verbindung umfasst, die dargestellt wird durch die allgemeine Formel (II):
worin R¹ und R² dieselbe Bedeutung wie oben definiert haben,
mit einer Verbindung, die dargestellt wird durch die allgemeine Formel (III):
worin R³ und R⁴ dieselbe Bedeutung wie oben definiert haben,
um ein Phosphat zu erhalten, das dargestellt wird durch die allgemeine Formel (I):
worin R¹, R², R³, R⁴ und x dieselbe Bedeutung wie oben definiert haben.
Weiter stellt die vorliegende Erfindung ein Phosphat bereit, das dargestellt wird durch die allgemeine Formel (II):
worin R¹ und R² dieselbe Bedeutung wie oben definiert haben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Ergebnis von GPC von einem Phosphat (Verbindung 1) gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Ergebnis von IR von dem Phosphat (Verbindung 1) der vorliegenden Erfindung;
3(a) und 3(b) zeigen ein Ergebnis von GC-MS von dem Phosphat (Verbindung 1) der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt ein Ergebnis von GPC von einem Phosphat (Verbindung 2) gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein Ergebnis von IR von dem Phosphat (Verbindung 2) der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt ein Ergebnis von GPC von einem Phosphat (Verbindung 3) gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt ein Ergebnis von IR von dem Phosphat (Verbindung 3) der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung ist, die oben beschriebenen Mängel der herkömmlichen Technik zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, neuartige Verbindungen bereitzustellen, die kein Halogen enthalten, welche in der Lage sind, als ein Flamm-Verzögerungsmittel verwendet zu werden, um hervorragende Flamm-Verzögerung für viele verschiedene Arten von Harzen bereitzustellen, und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Die neuartigen Verbindungen haben außerdem eine hervorragende thermische Beständigkeit und verursachen wenig Verschlechterung der innewohnenden Eigenschaften der Harze, mit denen die Verbindung verwendet wird, z. B. bei der Formung der Harze.
Eine andere Aufgabe der Erfindung, ist ein Flamm-Verzögerungsmittel bereitzustellen, das die oben genannte neuartige Verbindung enthält, und eine Flamm-verzögerte Harzzusammensetzung, die die neuartige Verbindung und ein Harz enthält. Die Flamm-verzögerte Harzzusammensetzung ist hervorragend in der thermischen Beständigkeit, hat eine hervorragende lang anhaltende Flamm-Verzögerung und kann Gegenstände formen, die beim Verbrennen keine Tropfnasen von geschmolzenem Harz bilden.
Nach intensiver Studie haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass es möglich ist, Harzen eine hervorragende thermische Beständigkeit und Flamm-Verzögerung zu verleihen, ohne dass die Eigenschaften der Harze beeinträchtigt werden, indem zu den Harzen ein Phosphat hinzugegeben wird, das durch die unten beschriebene Reaktion erhalten wird, insbesondere ein Phosphat, das durch die folgende Formel (I) dargestellt wird. Da es kein Halogen enthält, produziert das Phosphat kein gefährliches oder toxisches Gas wie Halogenwasserstoff, hat keine üble Wirkung auf Menschen oder verursacht keine Korrosion an einer Metallform. Weiter können Gegenstände aus Harzen frei von Verschlechterung gebildet werden. Aus diesen Erkenntnissen haben die Erfinder die vorliegende Erfindung geschaffen.
Das Phosphat, das in dem Flamm-Verzögerungsmittel der vorliegenden Erfindung enthalten ist, wird erhalten durch Reaktion einer Verbindung der allgemeinen Formel (II) mit mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel (III). Diese Reaktion wird ausführlich später in dieser Beschreibung beschrieben.
Das Phosphat, das durch die oben genannte Reaktion erhalten wird, wird zum Beispiel durch die allgemeine Formel (I) dargestellt. In der allgemeinen Formel (I) sind die Substituenten R¹ und R², gleich oder unterschiedlich, eine gerade- oder verzweigtkettige Alkylgruppe, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome hat, eine Alkenylgruppe, die 2 bis 8 Kohlenstoffatome hat, eine wahlweise substituierte Arylgruppe, die 6 bis 12 Kohlenstoffatome hat, eine alizyklische Kohlenwasserstoffgruppe, die 3 bis 12 Kohlenstoffatome hat, oder eine Aralkylgruppe, die 7 bis 12 Kohlenwasserstoffe hat, R³ und R⁴, gleich oder unterschiedlich, sind ein Wasserstoffatom oder eine gerade- oder verzweigt-kettige Alkylgruppe, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome hat, und x ist eine ganze Zahl von 1 bis 9, vorausgesetzt, dass x nicht 2 ist, wenn sowohl R¹ als auch R² Methyl sind und sowohl R³ als auch R⁴ ein Wasserstoffatom sind.
Beispiele für die gerade- oder verzweigt-kettige Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen schließen gerade-kettige Alkylgruppen wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl und n-Octyl ein; und verzweigte Alkylgruppen wie Isopropyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Isopentyl, tert-Pentyl, Neopentyl, Isohexyl, Methylhexyl, Methylheptyl, Dimethylhexyl und 2-Ethylhexyl, worunter Niederalkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, Isopropyl, Isobutyl, sec-Butyl und tert-Butyl bevorzugt sind, und Methyl und Ethyl besonders bevorzugt sind.
Beispiele für die Alkenylgruppen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen schließen Vinyl, Allyl, Isopropenyl, Butenyl, Pentenyl, Hexenyl, Heptenyl und Octenyl ein, worunter Allyl besonders bevorzugt ist.
Beispiele für die wahlweise substituierten Arylgruppen mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen schließen Phenyl, (o-, m-, p-)Cresyl, (o-, m-, p-)Tolyl, (2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-, 3,5-)Xylyl, Mesityl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Propylphenyl, Butylphenyl, Nitrophenyl, Methoxyphenyl und Naphthyl ein, worunter Phenyl, Cresyl und Xylyl besonders bevorzugt sind.
Die alizyklischen Kohlenwasserstoffgruppen mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen schließen gesättigte und ungesättigte alizyklische Kohlenwasserstoffgruppen ein, wovon die gesättigten alizyklischen Kohlenwasserstoffgruppen bevorzugt sind. Bevorzugte Beispiele für die gesättigten alizyklischen Kohlenwasserstoffgruppen schließen Cyclopentyl, Cyclohexyl und Cycloheptyl ein, worunter Cyclohexyl besonders bevorzugt ist.
Bevorzugte Beispiele für Aralkylgruppen mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen schließen Benzyl und Phenethyl ein, wovon Benzyl besonders bevorzugt ist.
In der allgemeinen Formel (I) sind die Substituenten R³ und R⁴, gleich oder unterschiedlich, ein Wasserstoffatom oder eine gerade- oder verzweigt-kettige Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen. Beispiele für die gerade- oder verzweigt-kettige Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen schließen die gleichen Gruppen ein, die für die Substituenten R¹ und R² aufgeführt sind. Was die Substituenten R³ und R⁴ anbetrifft, so sind Wasserstoffatom, Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, Isopropyl, Isobutyl, sec-Butyl und tert-Butyl bevorzugt, worunter Wasserstoffatom, Methyl und Ethyl besonders bevorzugt sind.
In der allgemeinen Formel (I) zeigt x die Zahl der Wiederholungen der Teileinheit in der Klammer an, und x ist zum Beispiel eine ganze Zahl von 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 5, am besten 1 bis 2, vorausgesetzt, dass x nicht 2 ist, wenn sowohl R¹ als auch R² Methyl sind und sowohl R³ als auch R⁴ ein Wasserstoffatom sind.
Das Phosphat von der allgemeinen Formel (I) kann eine Mischung von Verbindungen mit unterschiedlichen Teileinheiten in der Klammer sein. In solchen Fällen zeigt x einen Mittelwert an.
Bevorzugte Beispiele für die Phosphate der allgemeinen Formel (I) schließen die folgenden Verbindungen (1) bis (39) ein, worunter die Verbindungen (1) bis (16), (23) bis (31) und (39) geeignet verwendet werden können. Diese Verbindungen können einzeln oder als eine Mischung von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Das Phosphat der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch Umsetzung der Verbindung der allgemeinen Formel (II) mit der Verbindung der allgemeinen Formel (III).
In der allgemeinen Formel (II) haben die Substituenten R¹ und R² dieselbe Bedeutung, wie in der allgemeinen Formel (I) definiert, und sind vorzugsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, Isopropyl, Isobutyl, sec-Butyl oder tert-Butyl, und besser Methyl oder Ethyl.
Die Verbindungen (II) sind neuartige Verbindungen. Sie können erhalten werden durch Umsetzung eines Phosphor(V)-oxidhalogenids mit einer Diolverbindung, äquimolar in einem organischen Lösungsmittel, und Zugabe von Wasser zu dem resultierenden Reaktionsgemisch in einem Verhältnis von 2 Molen Wasser in Bezug auf 1 Mol des Phosphor(V)-oxidhalogenids zur Hydrolyse bei etwa 50 bis 100°C für 0,5 bis 6 Stunden.
Die Phosphor(V)-oxidhalogenide, die hier verwendet werden, schließen Phosphor(V)-oxidchlorid, Phosphor(V)-oxidbromid usw. ein, worunter Phosphor(V)-oxidchlorid von dem Standpunkt Bearbeitbarkeit und Verfügbarkeit her bevorzugt wird.
Beispiele für die Diolverbindungen schließen folgendes ein: 2,2-Diethyl-1,3-propandiol, 2,2-Dibutyl-1,3-propandiol, 2-Ethyl-2-butyl-1,3-propandiol, Neopentylglykol, 2,2-Di-n-pentyl-1,3-propandiol, 2,2-Di-n-octyl-1,3-propandiol, 2,2-Diphenyl-1,3-propandiol, 2,2-Di(2,6-dimethylphenyl)-1,3-propandiol, 2,2-Dicyclohexyl-1,3-propandiol, 2,2-Diallyl-1,3-propandiol und 2,2-Dibenzyl-1,3-propandiol, worunter 2-Ethyl-2-butyl-1,3-propandiol und Neopentylglykol von dem Standpunkt Preis und Verfügbarkeit her besonders bevorzugt sind.
In den anderen Materialverbindungen (III) haben die Substituenten R³ und R⁴ dieselbe Bedeutung, wie in der allgemeinen Formel (I) definiert, und sind vorzugsweise ein Wasserstoffatom, Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, Isopropyl, Isobutyl, sec-Butyl oder tert-Butyl, und besser ein Wasserstoffatom, Methyl oder Ethyl.
Bevorzugte Beispiele für die Verbindungen (III) schließen Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid.
Bei der Reaktion der Verbindung (II) mit der Verbindung (III) werden 1 bis 9, 5 Mol, vorzugsweise 1, 1 bis 2 Mol der Verbindung (III) in Bezug auf 1 Mol der Verbindung (II) verwendet. Falls die Verbindung (III) in einer molaren Menge von weniger als ein Mol verwendet wird, bleibt nicht umgesetzte Verbindung (II) zurück, welche die Leistung des Harzes nachträglich beeinträchtigt. Falls die Verbindung (III) in einer molaren Menge verwendet wird, die 9,5 Mol übersteigt, wird eine große Menge von Phosphaten von der allgemeinen Formel (I) produziert, bei denen x einen Wert von 9 übersteigt, und folglich sinkt der Phosphorgehalt in dem erhaltenen Phosphatprodukt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Phosphat mit einem gewünschten Phosphorgehalt und Molekulargewicht erhalten werden, indem die Arten und das Molverhältnis von den Verbindungen (II) und (III) nach Bedarf gewählt werden. Die Reaktion der Verbindung (II) mit der Verbindung (III) ist normalerweise eine quantitative Reaktion. Falls zum Beispiel erwünscht ist, eine Verbindung von der allgemeinen Formel (I) mit x gleich eins zu erhalten, werden die Verbindungen (II) und (III) in einem Verhältnis von 1 : 1 umgesetzt.
Die Reaktionstemperatur ist 25 bis 120°C, vorzugsweise 40 bis 100°C, besser 60 bis 90°C. Die Reaktionszeit kann variiert werden abhängig von anderen Reaktionsbedingungen, z.B. der Reaktionstemperatur, beträgt aber normalerweise 2 bis 10 Stunden, vorzugsweise 4 bis 7 Stunden.
Diese Reaktion kann in einem organischen Lösungsmittel ausgeführt werden. Das organische Lösungsmittel ist vorzugsweise inert gegenüber der Reaktion. Beispiele für solche organischen Lösungsmittel umfassen Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Hexan, Cyclohexan, Heptan, Octan, Benzol, Toluol, Xylol und Lösungsbenzin, Halogen-haltige Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Chlorethan und Chlorbenzol, Etherlösungsmittel wie Diethylether, Diisopropylether, Dibutylether, Dioxan und Trioxan, und Stickstoff-haltige Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Acetonitril, Benzonitril, worunter Toluol besonders bevorzugt ist.
Ein flüssiges Phosphatprodukt kann erhalten werden durch Entfernen des organischen Lösungsmittels aus dem somit erhal tenen Reaktionsgemisch.
In manchen Fällen enthält das erhaltene Phosphatprodukt als Verunreinigungen nicht umgesetzte Materialen und/oder Nebenprodukte wie Diphosphatverbindungen. In solchen Fällen kann das Phosphatprodukt gereinigt werden durch ein bekanntes Verfahren wie Destillation, Waschen oder Chromatographie. Jedoch hat das Phosphatprodukt, das eine kleine Menge von Verunreinigungen enthält, wenn es als ein Flamm-Verzögerungsmittel verwendet wird praktisch kaum eine nachteilige Wirkung auf die thermische Beständigkeit und Flamm-Verzögerung der Harzzusammensetzung. Reinigung kann in gewöhnlichen Fällen unnötig sein.
Falls das Phosphat der vorliegenden Erfindung durch das Verfahren zur Herstellung der Verbindung (IV) hergestellt wird, das offenbart wurde durch Japanische Patentveröffentlichung Offenlegungsschrift Nr. SHO 55 (1980)-110175, d. h. durch Mischen eines Alkohols und eines Amins in Toluol und Zugabe von Phosphor(V)-oxidchlorid zu dem resultierenden Gemisch, ist das erhaltene Phosphorprodukt fest, da Verbindungen wie Diphosphitverbindungen und Diphosphatverbindungen als Nebenprodukte gebildet werden. Gemäß dem Phosphat-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung andererseits wird die Bildung von Nebenprodukten gehemmt, und deshalb wird das Phosphatprodukt in flüssiger Form erhalten.
Das Flamm-Verzögerungsmittel der vorliegenden Erfindung ist bezeichnet dadurch, dass es eine Verbindung oder eine Mischung von zwei oder mehr Verbindungen enthält, die durch Reaktion der Verbindung (II) mit einer oder mehreren der Verbindungen (III) erhalten wurden, besonders ein oder eine Vielzahl von Phosphaten der allgemeinen Formel (I). Das Flamm-Verzögerungsmittel kann bei der Verwendung zu einem Material hinzugegeben werden, dem Flamm-Verzögerung zu verleihen ist.
Beispiele für Materialien, denen Flamm-Verzögerung zu verleihen ist, schließen folgendes ein: eine Vielzahl von Harzen, Gummis wie Naturkautschuk, welche zum Überziehen von Kabeln verwendet werden, Styrol-Butadien-Kautschuk, Polyisopropylenkautschuk, Nitrilkautschuk und Chloroprenkautschuk, Fasern wie Naturfasern, Proteinfasern und synthetische Fasern, Holz, Farben, Klebstoffe, Beschichtungsmaterialien und verschiedene Arten von Tinten. Besonders geeignet ist das Flamm-Verzögerungsmittel für Harze anzuwenden. Eine detaillierte Besprechung des Flamm-Verzögerungsmittels der vorliegenden Erfindung, das für Harze verwendet wird, wird unten in einem Teil vorgenommen, der sich auf Flamm-verzögerte Harzzusammensetzungen bezieht.
Das Flamm-Verzögerungsmittel der vorliegenden Erfindung kann andere Flamm-Verzögerungsmittel und/oder verschiedene Additive bei Bedarf in solcher Menge enthalten, dass sie die Eigenschaften der Materialien, denen Flamm-Verzögerung zu verleihen ist, nicht beeinträchtigen.
Beispiele für andere Flamm-Verzögerungsmittel sind Flamm-Verzögerungsmittel aus Nicht-Halogen-Verbindungen, Halogenverbindungen oder anorganischen Verbindungen, und Beispiele für die Additive sind Antioxidanzien und Füllstoffe. Weiter kann das Flamm-Verzögerungsmittel der vorliegenden Erfindung auch Additive enthalten wie ein Gleitmittel, einen Stabilisator, einen Farbstoff, ein Antistatikmittel, ein keimbildendes Mittel und einen Ausblühungshemmer.
Die Flamm-verzögerte Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält ein thermoplastisches oder hitzehärtbares Harz und ein Phosphat der allgemeinen Formel (I).
Beispiele für die thermoplastischen Harze schließen folgendes ein: Harze wie Polyethylen, chloriertes Polyethylen, Polypropylen, Polybutadien, Polymethylpenten, Po1y-1-buten, Polystyrol, schlagfestes Polystyrol, Polymethacrylstyrol, Polymethylmethacrylat, Polyphenylenether, Polyphenylensulfid, Polyphenylenoxid, modifiziertes Polyphenylenoxid, Polyacrylonitril, Polyamid (Nylon), Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polycarbonat, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetal, Polyacetal, Polyacrylat, Polysulfon, Polyester, Hydroxybenzoesäure-Polyester, Polyvinylchlorid, Polyvinylbromid, Polyvinylfluorid, Polyvinylacetat, Polyvinylidenchlorid, Acrylnitril-Styrol(AS)-Harz, Acrylnitril-Butadien-Styrol(RBS)-Harz und Acrylnitril-chloriertes Polyethylen-Styrol(ACS)-Harz, Fluorkunststoffe, Methacrylatharz, Acrylharz, Polycarbonat-ABS-Harz (legiertes Harz), Vinylchlorid-Styrol-Copolymer, Vinylchlorid-Ethylen-Copolymer, Vinyl chlorid-Propylen-Copolymer, Vinylchlorid-Isobutylen-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Copolymer, Vinylchlorid-chloriertes Propylen-Copolymer, Vinylchlorid-Butadien-Copolymer, Vinylchlorid-Isopren-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Acrylnitril-Butadien-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Ethylen-Propylen-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, Vinylchlorid-Ethylen-Vinylacetat-Terpolymer, Vinylchlorid-Styrol-Maleinsäureanhydrid-Terpolymer, Vinylchlorid-Styrol-Acrylnitril-Terpolymer, Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Vinylacetat-Terpolymer, Vinylchlorid-Acrylsäureester-Copolymer, Vinylchlorid-Maleinsäureester-Copolymer, Vinylchlorid-Methacrylsäureester-Copolymer, Vinylchlorid-Acrylnitril-Copolymer, Acrylsäurester-Butadien-Styrol-Terpolymer und Methacrylsäureester-Butadien-Styrol-Terpolymer.
Unter den oben aufgeführten Beispielen sind Harze wie Polyethylen, chloriertes Polyethylen, Polypropylen, Polybutadien, Polystyrol, schlagfestes Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyphenylenoxid, modifiziertes Polyphenylenoxid, Polyamid, Polycarbonat, Polyester und Polyvinylchlorid, AS-Harz, ABS-Harz und ACS-Harz besonders bevorzugt.
Beispiele für hitzehärtbare Harze schließen Harze wie Polyurethan, Phenolharz, Melaminharz, Diallylphthalatharz, Polyimid, ungesättigtes Polyester, Harnstoffharz, Epoxidharz und Silikonharz ein.
Unter den oben aufgeführten Beispielen sind Polyurethan, Phenolharz, Melaminharz, Harnstoffharz, Epoxidharz und ungesättigtes Polyester besonders bevorzugt.
Vorzugsweise enthalten die thermoplastischen und hitzehärtbaren Harze, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kein Halogen. Anders ausgedrückt, es wird eine Kombination von einem Harz, das kein Halogen enthält, und dem Flamm-Verzögerungsmittel aus einer Nicht-Halogen-Verbindung bevorzugt, da sie das Risiko der Bildung eines gefährlichen, toxischen Halogen-haltigen Gases vollständig vermeidet.
Weiter können diese Harze als eine Mischung von zwei oder mehr davon verwendet werden. Zum Beispiel kann Polyurethan vorzugsweise mit einem Melaminharz oder einem Harnstoffharz kombiniert werden in Hinblick darauf, gut ausgeglichene Flamm-Verzögerung, mechanische Eigenschaften und Ausblutungscharakteristik zu erhalten.
Unter den oben aufgeführten thermoplastischen und hitzehärtbaren Harzen sind schlagfestes Polystyrol, ABS-Harz und Polyurethan bevorzugter, und Polyurethan wird am meisten bevorzugt.
In dem Fall, wo Polyurethan als das Harz für die Flamm-verzögerte Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, reagieren bei der Synthese von Polyurethan, d. h. bei der Polyadditionsreaktion von einem Polyol und einem Diisocyanat, welche Materialien für Polyurethan sind, Hydroxylgruppen in dem Phosphat der vorliegenden Erfindung mit Diisocyanat und das Phosphat wird in das Polyurethan eingelagert. Das resultierende Polyurethan hat eine glatte Oberfläche ohne Ausscheidung der Additive wie dem Phosphat auf der Oberfläche, ist hervorragend bei Beschlageigenschaften, Beständigkeit gegen Hydrolyse und Scorchcharakteristik, und kann eine lang anhaltende Flamm-Verzögerung beibehalten.
Die Flamm-verzögerte Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ein Antioxidanz und andere Arten von Additiven bei Bedarf in solchen Mengen enthalten, dass sie die Eigenschaften der Zusammensetzung nicht beeinträchtigen. Die Additive können der Harzzusammensetzung höhere zusätzliche Werte verleihen. Unter diesen Additiven ist das Antioxidanz besonders wirksam.
Beispiele für die Additive schließen Flamm-Verzögerungsmittel aus Nicht-Halogen-Verbindungen, Halogenverbindungen oder anorganischen Verbindungen, Antioxidanzien und Füllstoffe ein. Weiter kann die Flamm-verzögerte Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung außerdem Additive enthalten wie ein Gleitmittel, einen Stabilisator, einen Farbstoff, ein Antistatikum, ein keimbildendes Mittel und einen Ausblühungshemmer.
Beispiele für Nicht-Halogen-Verbindungen schließen Phosphate wie Triphenylphosphat, Trixylylphosphat, Trimethylphosphat, Tributylphosphat und deren Kondensate (z. B. CR-733S, CR-741, CR-747 und PX-200 ein, hergestellt von Daihachi Chemical Industries Co., Ltd.).
Beispiele für die Halogenverbindungen schließen Halogenhaltige Phosphate wie Tris(β-chlorethyl)phosphat und Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat, Halogenverbindungen wie Tetrabromethan und Hexabromcyclodecan, Dechloran plus (Handelsname eines organischen Flamm-Verzögerungsmittels hergestellt von Occidental Chemical Co.) und Hexabromcyclododecan ein.
Beispiele für die anorganischen Verbindungen schließen Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid und Antimonoxid ein. Diese anorganischen Verbindungen werden vorzugsweise in Kombination mit der organischen Phosphorverbindung der vorliegenden Erfindung verwendet, besonders wenn das Harz ein modifiziertes Polyphenylenoxid, Polystyrol oder ABS-Harz ist.
Beispiele für Antioxidanzien schließen dreiwertige Phosphorverbindungen, Hydrochinonverbindungen, Phenolverbindungen, Aminverbindungen und Schwefelverbindungen ein, worunter Hydrochinonverbindungen und dreiwertige Phosphorverbindungen bevorzugt sind. Diese Antioxidanzien können einzeln oder als eine Mischung von zwei oder mehr davon verwendet werden. Die Antioxidanzien können eine gute thermische Beständigkeit und gute Beschlagungseigenschaften für die Harzzusammensetzung bereitstellen.
Bevorzugte Beispiele für die Hydrochinonverbindungen schließen Hydrochinon, 2,5-Di-tert-butylhydrochinon, 2,5-tert-Amylhydrochinon und Oktylhydrochinon ein, worunter 2,5-tert-Amylhydrochinon besonders bevorzugt ist insofern, als dass es die thermische Beständigkeit der Flamm-verzögerten Harzzusammensetzung verbessert.
Bevorzugte Beispiele für die dreiwertigen Phosphorverbindungen schließen Triphenylphosphit, Tris(nonylphenyl)phosphit, Diphenylisodecylphosphit, Bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit und Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4-diphenylenphosphonit ein.
Die verwendete Menge des Antioxidanz kann variieren abhängig von der Art und Menge des Harzes. und anderer Bestandteile, ist aber vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew-% gegenüber dem Phosphat. Falls das Antioxidanz in einer Menge innerhalb des oben genan nten Bereichs verwendet wird, kann eine gute antioxidative Wirkung erhalten werden.
Beispiele für die Füllstoffe schließen Kieselgel, Talk, Graphit, Ruß, Titanoxid und Aluminiumoxid ein.
Beispiele für die Gleitmittel schließen flüssiges Paraffin, natürliches Paraffin, Fluorkohlenstoff, höhere Fettsäuren, fette Amide, Ester und Fettalkohole ein.
Die Art und Menge der Phosphate in der Flamm-verzögerten Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann bei Bedarf gewählt werden abhängig von dem zu verwendenden Harz, der beabsichtigten Verwendung, den erforderlichen Eigenschaften und dem erforderlichen Ausmaß der Flamm-Verzögerung eines Gegenstandes, der aus der Zusammensetzung hergestellt werden soll.
Die Phosphate, als Flamm-Verzögerungsmittel, werden in einem Verhältnis von 0,1 Gewichtsteilen oder mehr, vorzugsweise 0,1 bis 50 Gewichtsteile, besser 3 bis 50 Gewichtsteile, am besten 5 bis 15 Gewichtsteile in Bezug auf 100 Gewichtsteile des Harzes verwendet. Wenn die Menge des Phosphates kleiner ist als 0,1 Gewichtsteile, kann eine zufriedenstellende Flamm-Verzögerung nicht erhalten werden.
Die Flamm-verzögerte Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird erhalten durch Mischen und Kneten des oben beschriebenen Harzes, der Verbindung, die durch die Reaktion der Verbindung (II) mit einer oder mehreren der Verbindungen (III) erhalten wird, besonders das Phosphat mit der allgemeinen Formel (I), und einem oder mehreren der oben genannten Additive nach einem bekannten Verfahren. Zum Kneten brauchbar ist ein Apparat wie ein Einschneckenextruder, ein Doppelschneckenextruder, ein Banbury-Mischer oder ein Knetmischer.
Die Reihenfolge der Zugabe der Komponenten und die Art, sie zu mischen, ist nicht besonders beschränkt, aber zum Beispiel kann die Flamm-Verzögerung der Harzzusammensetzung verliehen werden durch

(1) Zugabe des Phosphates der vorliegenden Erfindung zu Monomeren, die eingespeist werden, wenn das Harz durch Massepolymerisation hergestellt wird,
(2) Zugabe des Phosphates im letzten Stadium der Reaktion bei der Massepolymerisation des Harzes, oder
(3) Zugabe, wenn das Harz gebildet ist.

Die Harzzusammensetzung kann in einer Vielzahl von gewünschten Formen durch bekannte Verfahren geformt werden, das heißt die Zusammensetzung kann in Flamm-verzögerte Gegenstände in der Form von Tafel, Platte, Folie oder dergleichen geformt werden.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird jetzt ausführlich durch die folgenden Beispiele erklärt, welche nicht aufgefasst werden sollten, dass sie den Umfang der Erfindung begrenzen. In den Beispielen bedeutet der Ausdruck "Teil(e)" "Gewichtsteil(e)", sofern nichts anderes angegeben wird.
Beispiel 1
In einen Ein-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Kondensator, der an einen Wasserwäscher angeschlossen ist, wurden 104 g (1 Mol) Neopentylglykol und 100 g Toluol eingespeist und unter Rühren erhitzt. Dann wurden, während die Mischung bei 50°C mit einem Thermostat gehalten wurde, 153,5 g (1 Mol) Phosphor(V)-oxidchlorid zu der Mischung in einer Stunde hinzugegeben. Nach der Zugabe von Phosphor(V)-oxidchlorid wurde die resultierende Mischung bei der gleichen Temperatur vier Stunden lang gerührt für eine Vollständigkeit der Dehydrochlorierung. Dann wurden 36 g (2 Mol) Wasser zu der resultierenden Mischung hinzugegeben, welche dann bei 80°C etwa 4 Stunden lang gerührt wurde. Dann wurde überschüssiges Wasser aufgefangen. Während das Reaktionsgemisch bei 80°C gehalten wurde, wurden 72 g (1,24 Mol) Propylenoxid zu der Mischung in 2 Stunden hinzugegeben. Nach der Zugabe von Propylenoxid wurde die resultierende Mischung bei der gleichen Temperatur 4 Stunden lang gerührt. Dann wurde Toluol unter reduziertem Druck aufgefangen und somit wurde das Zielprodukt erhalten.
Das erhaltene Produkt (nachfolgend als Verbindung 1 bezeichnet) war eine transparente Flüssigkeit, und die Ausbeute davon betrug 235 g (in einer 98%igen Ausbeute). Tabelle 1 zeigt das Ergebnis der Elementaranalyse von Verbindung 1 zusammen mit deren theoretischen Werten, und 1 zeigt das Ergebnis von deren Gelpermeationschromatographie (GPC).
In 1 ist die gemessene Intensität auf der Ordinate aufgetragen, und Peaks n1, n2 und n3 entsprechen Verbindungen der allgemeinen Formel (I), worin x 1, 2 bzw. 3 ist. 1 zeigt, dass Verbindung 1 64,9%, 19,2% bzw. 5,5% von den Verbindungen entsprechend den Peaks n1, n2 bzw. n3 enthält.
2, 3(a) und 3(b) zeigen die Ergebnisse von Infrarotspektroskopie (IR) und Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) von Verbindung 1.
In einem GC-Diagramm von 3(a) entspricht der Peak von 15,264 Min. der Verbindung, die den Peak n1 in der obigen GPC zeigt. In einem MS-Diagramm von 3(b) entspricht der Peak von 225 (m⁺ + 1) der Verbindung, die den Peak n1 in der obigen GPC zeigt, und der Peak von 165 (M⁺) entspricht einer Verbindung der folgenden Formel:
Tabelle 1
Verbindung 1 wird als eine Mischung von Verbindungen mit der folgenden Formel betrachtet. Der Zahlenwert "1.2" in der Formel stellt einen Mittelwert für x dar.
Beispiel 2
Eine Objektverbindung wurde erhalten durch Befolgung des Verfahrens von Beispiel 1, außer dass 53 g (1,24 Mol) Ethylenoxid anstelle von 72 g Propylenoxid verwendet wurden. Das erhaltene Produkt wurde durch GPC und IR identifiziert.
Das erhaltene Produkt (nachfolgend als Verbindung 2 bezeichnet) war eine transparente Flüssigkeit, und die Ausbeute davon betrug 210 g (in einer 96%igen Ausbeute). Tabelle 1 zeigt auch die Ergebnisse der Elementaranalyse, die an Verbindung 2 auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, zusammen mit deren theoretischen Werten. 4 und 5 zeigen jeweils die Ergebnisse von GPC und IR.
Beispiel 3
Ein Zielprodukt wurde erhalten durch Befolgung des Verfahrens von Beispiel 1, außer dass. 160 g (1 Mol) Ethylbutylpropandiol anstelle von 104 g Neopentylglykol verwendet wurden. Das erhaltene Produkt wurde durch GPC und IR identifiziert.
Das erhaltene Produkt (nachfolgend als Verbindung 3 bezeichnet) war eine transparente Flüssigkeit, und die Ausbeute davon betrug 270 g (in einer 98%igen Ausbeute). Tabelle 1 zeigt auch die Ergebnisse der Elementaranalyse, die an Verbindung 3 auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, zusammen mit deren theoretischen Werten. 6 und 7 zeigen jeweils die Ergebnisse von GPC und IR.
Einige der Phosphatprodukte, die in den oben beschriebenen Beispielen erhalten wurden, enthielten Nebenprodukte, aber sie wurden in der folgenden Bewertung der Leistung verwendet, ohne dass sie gereinigt wurden, da die Nebenprodukte angesehen wurden, dass sie die thermische Beständigkeit oder Flamm-Verzögerung von Harzzusammensetzungen, in denen die Phosphatprodukte als Flamm-Verzögerungsmittel verwendet wurden, nicht beeinträchtigen.
In den folgenden Beispielen wurden, zusätzlich zu den obigen Verbindungen 1 bis 3, herkömmliche Flamm-Verzögerungsmittel A bis F, wie unten gezeigt, zum Vergleich auf ihre Leistung bewertet:
Verbindung A
Verbindung B
Verbindung C
Verbindung D
Verbindung E
Verbindung F

Beispiel 4 (Verbindungen von Flamm-verzögerten Harzzusammensetzungen)

Polyol (Handelsname: MN-3050 ONE, hergestellt durch Mitsui Toatsu Chemicals Inc., Japan)	100 Teile
Diisocyanat (Handelsname: TDI 80/20, hergestellt durch Mitsui Toatsu Chemicals Inc., Japan)	55,1 Teile
Polyolsilikonöl (Handelsname: L-520, hergestellt durch Nippon Unicar Co., Ltd. Japan)	1,2 Teile
Katalysator auf Zinn-Basis (Dibutylzinndilaurat)
0,25 Teile
Katalysator auf Amin-Basis (Handelsname: Kaolizer Nr. 1, hergestellt durch Kao Corp., Japan)	0,15 Teile
Wasser	4,5 Teile
Methylenchlorid	3,0 Teile
Flamm-Verzögerungsmittel (in einer Menge, die in Tabelle 2 gezeigt ist)

Die oben genannten Zusammensetzungen wurden verwendet, um flexiblen Urethanschaum durch ein Ein-Schuss-Verfahren wie unten beschrieben herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt wurden Hydrochinon (HQ) und Triphenylphosphit (TP-I) als Antioxidanzien zu dem Flamm-Verzögerungsmittel hinzugegeben.
Zuerst wurden von den oben genannten Komponenten Polyol, Silikonöl, Katalysator, Methylenchlorid, Wasser und das Flamm-Verzögerungsmittel gemischt und mit einem Rührer bei 3.000 Upm eine Minute lang gerührt, um eine gleichmäßige Mischung zu erhalten. Dann wurde Diisocyanat zu der Mischung hinzugegeben, welche weiter bei 3.000 Upm 5 bis 7 Sekunden lang gerührt wurde, und dann wurde die Mischung schnell in eine Pappkartonschachtel mit rechteckigem Querschnitt geschüttet. Ausdehnung fand unmittelbar sofort statt und der Schaum erreichte sein maximales Volumen in mehreren Minuten. Dann wurde der Schaum in einem Ofen bei 120°C 30 Minuten lang aushärten gelassen. Der erhaltene Schaum war weiß, flexibel und hatte offene Zellen.
Proben wurden von Schäumen genommen, die auf die oben beschrieben Art und Weise erhalten wurden, und einem Verbrennungstest von MVSS-302 unterworfen. Es wurden erneut Proben genommen, 3 Minuten lang unter Verwendung eines 500-W-Mikrowellenofens mit Mikrowellen behandelt und dann bei 140°C 2 Stunden lang erhitzt. Farbänderungen der Proben (die Anwesenheit oder das Fehlen von Brandflecken) wurden beobachtet.
Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt. In der Spalte "Brandfleck" in der Tabelle 2 zeigt das Zeichen 0 an, dass Änderungen in der Farbe kaum beobachtet wurden, und das Zeichen × zeigt an, dass die Proben braun geworden waren. Das Zeichen "SE" in dem Element mittlere Verbrennungsstrecke zeigt "selbstverlöschend" an und das Zeichen "NB" zeigt "nicht brennend" an. Das Element (YI) stellt den Grad von Gelb in der Mitte der Schäume dar, gemessen durch ein Chromoskop.
Tabelle 2
Wie aus der Tabelle 2 klar zu ersehen ist, zeigen die Harzzusammensetzungen, die die Phosphate der vorliegenden Erfindung enthalten, im Vergleich zu den Harzzusammensetzungen, die die herkömmlichen Halogen-haltigen Flamm-Verzögerungsmittel enthalten, eine bessere Flamm-Verzögerung und sind frei von Brandflecken.
Die Flamm-verzögerten Harzzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden bei 80°C 14 Tage lang stehen gelassen. Es wurden keine Änderungen in ihrer Flamm-Verzögerung beobachtet.
Beispiel 5
Verbindung, die in der Tabelle 3 gezeigt sind (10 Teile); wurden jeweils zu 100 Teilen einer Mischung von schlagfestem Polystyrol/PPO-Harz (45/55) hinzugegeben. Die resultierenden Mischungen wurden etwa 15 Minuten lang in einem 10-Liter-V-Typ-Mischer gleichmäßig gemischt. Die Mischungen wurden in Pellets durch einen Extruder mit einem Innendurchmesser von 40 mm geformt. Die Pellets wurden in Testproben geformt durch eine Formmaschine mit einem Volumen von 4 oz. (1 oz. = 28,3495 g).
Die Testproben wurden auf ihre Flamm-Verzögerung bewertet gemäß dem Testverfahren, das in UL-94 definiert ist. Ausdrücklicher wurde die Zeit von dem Fangen von Feuer bis zum Verlöschen von Feuer gemessen und für fünf Testproben von jeder Harzzusammensetzung gemittelt. Für Saftbildung wurden Oberflächen von Gegenständen, die aus den Harzzusammensetzungen hergestellt waren, durch Augeninspektion beobachtet. Thermische Verformungstemperatur wurde gemessen gemäß dem Testverfahren, das in ASTM D648 definiert ist.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Beispiel 6
Zehn Teile (10 Teile) von Verbindungen, die in Tabelle 4 gezeigt sind, 5 Teile Tetrabrombisphenol A und 2,5 Teile Antimontrioxid wurden zu 100 Teilen ABS-Harz (Cevian-V, hergestellt durch Daicel Chemical Industries Co., Japan) hinzugegeben. Die resultierenden Mischungen wurden etwa 15 Minuten lang in einem 10-Liter-V-Typ-Mischer gleichmäßig vermischt. Die Mischungen wurden in Pellets durch einen Extruder mit einem Innendurchmesser von 40 mm geformt. Die Pellets wurden in Testproben geformt durch eine Formmaschine mit einem Volumen von 4 oz.
Die erhaltenen Testproben wurden auf ihre Flamm-Verzögerung und Saftbildung bewertet auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5. Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4
Die Phosphate der vorliegenden Erfindung können verschiedene Arten von Harzen mit einer hervorragenden Flamm-Verzögerung bereitstellen. Die Phosphate sind bei Raumtemperatur flüssig und wenig flüchtig, und sie haben eine gute Mischbarkeit mit Harzen. Wenn sie mit einer Harzverbindung im Gebrauch umgesetzt werden, ermöglichen die Phosphate, dass die Harze eine hohe Flamm-Verzögerung für eine lange Zeit beibehalten.
Weiter sind die Phosphate der vorliegenden Erfindung außerdem hervorragend bei thermischer Beständigkeit, und deshalb verursachen die Phosphate nicht die Färbung und Zerstörung der Harze durch Thermolyse bei Formung, Extrusion oder dergleichen der Harze. Weiterhin die Extrusion oder dergleichen der Harze. Außerdem hat die Flamm-verzögerte Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine bemerkenswerte Beständigkeit gegen Wärme und Hydrolyse und kann zu Gegenständen geformt werden, die keine Tropfen von geschmolzenem Harz bilden, wenn die Gegenstände Feuer fangen.

Claims

Ein Flamm-Verzögerungsmittel, dass ein Phosphat enthält, dargestellt durch die allgemeine Formel (I):
worin R¹ und R², gleich oder unterschiedlich, eine gerade oder verzweigt-kettige Alkylgruppe sind, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome hat, eine Alkenyl-Gruppe, die 2 bis 8 Kohlenstoffatome hat, eine wahlweise substituierte Aryl-Gruppe, die 6 bis 12 Kohlenstoffatome hat, eine alizyklische Kohlenwasserstoffgruppe, die 3 bis 12 Kohlenstoffatome hat oder eine Aralkylgruppe, die 7 bis 12 Kohlenstoffatome hat, R³ und R⁴ sind, gleich oder unterschiedlich, ein Wasserstoffatom oder eine gerade oder verzweigt-kettige Alkyl-Gruppe, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome hat und x ist eine ganze Zahl von 1 bis 9, vorausgesetzt, dass x nicht 2 ist, wenn sowohl R¹ als auch R² Methyl sind und sowohl R³ als auch R⁴ ein Wasserstoffatom sind.
Ein Flamm-Verzögerungsmittel gemäß Anspruch 1, erhältlich durch Reagieren einer Verbindung, die dargestellt ist, durch die algemeine Formel (II):
worin R¹ und R² dieselbe Bedeutung haben, wie in der allgemeinen Formel (I) definiert, mit mindestens einer Verbindung, dargestellt durch die allgemeine Formel (III):
worin R³ und R⁴ dieselbe Bedeutung haben, wie in der allgemeinen Formel (I) definiert.
Ein Flamm-Verzögerungsmittel gemäß Anspruch 2, worin die Verbindung, die durch die allgemeine Formel (III) dargestellt ist, gewählt ist aus Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid.
Ein Flamm-Verzögerungsmittel gemäß Anspruch 1, worin R¹ und R² jeweils eine Nieder-Alkylgruppe sind, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome hat und x ist eine ganze Zahl von 1 bis 5.
Ein Flamm-Verzögerungsmittel gemäß Anspruch 1, worin R¹ und R² jeweils Methyl oder Ethyl sind und R³ ist ein Wasserstoffatom, Methyl oder Ethyl.
Eine Flamm-verzögerte Harz-Zusammensetzung, die ein thermoplastisches oder hitzehärtbares Harz und ein Phosphat, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 bekannt gemacht, in einer wirksamen Menge als ein Verzögerungsmittel umfasst.
Eine Flamm-verzögerte Harz-Zusammensetzung gemäß Anspruch 6, worin 0,1 bis 50 Gewichtsteile des Phosphats in Bezug auf 100 Gewichtsteile des Harzes enthalten sind.
Eine Flamm-verzögerte Harz-Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin 3 bis 50 Gewichtsteile des Phosphats in Bezug auf 100 Gewichtsteile des Harzes enthalten sind.
Eine Flamm-verzögerte Harz-Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, worin das Harz kein Halogen enthält.
Eine Flamm-verzögerte Harz-Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, worin das Harz, das kein Halogen enthält, ein Polyurethan ist.
Eine Flamm-verzögerte Harz-Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 10, die weiterhin ein Antioxidanz enthält.
Eine Flamm-verzögerte Harz-Zusammensetzung, gemäß Anspruch 11, worin das Antioxidanz eine Hydrochinon-Verbindung ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydrochinon, 2,5-di-tert-Butylhydrochinon, 2,5-tert-Amylhydrochinon und Oktylhydrochinon oder eine organische Phosphor-Verbindung, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Triphenyl-Phosphat, tris(Nonylphenyl)phosphit, Diphenylisodekylphosphit, bis(2,4-di-tert-Butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit und Tetrakis(2,4-di-tert-Butylphenyl)-4,4-diphenylenphosphonit.
Ein Phosphat, dargestellt durch durch allgemeine Formel (II):
worin R¹ und R² dieselbe Bedeutung haben, wie in der allgemeinen Formel (I) definiert.
Die Verwendung von Verbindungen, die Phosphate der Ansprüche 1 bis 13 enthalten und der Verbindungen, die die Formel (I) haben, worin x eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist, auch wenn, sowohl R¹ als auch R² Methyl sind und sowohl R³ und R⁴ ein Wasserstoffatom sind, als Flamm-Verzögerungsmittel.