JP2008511590A - １、３、５−トリアジン化合物のポリリン酸塩誘導体、同品の製造方法及びその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、処理温度において耐熱性のある、メラニンポリリン酸塩が、好適な１、３、５−トリアジン化合物のポリリン酸塩誘導体の製造方法に関わる。
【解決手段】この目的のため、２０より大きい平均縮合係数ｎ（数平均）、２５℃の水中において５以上のｐＨのポリリン酸塩誘導体の１０％スラリー、１、３、５−トリアジン化合物のリンに対する１．１より大きいモル比（ＭＰ）、及び３２０℃より高い分解温度を有する化合物を選択する。これらの化合物は、オルトリ酸塩又は２０未満の平均縮合係数ｎ（数平均）を有する縮合リン酸塩を、３００℃〜４００℃の温度範囲のアンモニア雰囲気中において、平均縮合係数が２０より大きく、且つ１、３、５−トリアジン化合物のリンに対するモル比（Ｍ／Ｐ）が１．１より小さくなるまで、熱処理をすることにより製造する。
【選択図】なし

Description

本発明は、１、３、５−トリアジン化合物のポリリン酸塩誘導体、同品の製造方法及びその用途に関する

ＷＯ ００／０２８６９は、２０より大きい平均縮合係数ｎ（数平均）及びメラニンのようなトリアジン化合物のリンに対する１．１より大きいモル比（Ｍ／Ｐ）を有する１、３、 ５−トリアジン化合物ポリリン酸塩を開示する。このＷＯ明細書は、オルトリ酸塩を用いて１、３、５−トリアジン化合物を対応するオルトリ酸塩に転換すると同様に、そのオルトリ酸塩を１、３、５−トリアジン化合物のポリリン酸塩に転換するための熱処理による、これらの塩の製造のための2段階工程をも開示する。オルトリ酸塩に加えて、ピロリン酸塩をも使用することが出来る。この公開において記述されるポリリン酸塩は、火炎抑制剤として使用するのが好ましい。

ＷＯ明細書ＷＯ ９７／４４３７７は、２５℃の水中における０．０１〜０．１０ｇ／１００ｍｌの溶解度、２．５〜４．５のｐＨ値、２５℃における１０％水性スラリーの形、及びリン１モル当たり１．０〜１．１モルのメラニン含有量のメラミンポリメタリン酸塩を記述する。このメラミンポリメタリン酸塩も2段階工程で得られ、第1段階でのメラミン、尿素、及びオルトリ酸水溶液は、メラミンのオルトリ酸に対するモル比が１．０〜１．５、尿素のオルトリ酸に対するモル比が０．１〜１．５の比率で共に混合される。反応は、水の除去を伴って０〜１４０℃の温度において行われ、オルトリ酸塩、メラミン及び尿素の粉末複塩が得られる。第2段階において、これを２４０〜３４０℃でか焼すると、この場合はメラミンポリメタリン酸塩が得られる。この公開も、メラミンポリメタリン酸塩に関する使用分野として火炎抑制剤に言及する。

ＷＯ ００／０２８６９は、ＷＯ ９７／４４３７７によるメラミンポリメタリン酸塩について、ここに記述する工程にしたがって製造するメラミンポリメタリン酸塩は、ポリマーの中、特に一般的には高温で処理するポリアミド及びポリエステルの中で、火炎抑制剤として使用するには適さないという不都合に言及する。ＷＯ ００／０２８６９が提示する情報によると、これらのメラミンポリメタリン酸塩の有する耐熱性、衝撃強さ、引張り強さ、及び破壊強度は不十分である。したがって、当業者がＷＯ ００／０２８６９によってポリリン酸塩を改良するなどのための指針を、ＷＯ ９７／４４３７７に見出す根拠はなかった。

欧州公開出願１ ３８６ ９４２号は、ホスフィン酸塩又はジホスフィン酸塩を１、３、５−トリアジン化合物と共に、含有する火炎抑制剤を開示する。これは個別物質全体に渡る効果を改善することを目的とする。

ＷＯ ００／０２８６９に基づいてポリリン酸塩を、プラスチック材料の中、特に通常は比較的高温（具体的には３２０℃より高い）で処理するポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートのような、ガラス繊維強化ポリアミド、ポリエステルの中で火炎抑制剤として使用するときは、時期尚早の部分的分解も認められ、これが一方では、使用する成形型上での分解生成物による侵襲作用を生じさせ、それは、後に、例えば銅線上の絶縁塗料などとして使用するとき、銅線に対する侵襲作用を生じさせる。

本発明の目的はしたがって、ＷＯ ００／０２８６９から公知の１、３、５−トリアジン化合物のポリリン酸塩をさらに改良して、３２０℃より高い処理温度においてでさえも耐熱性であるようにすること、及びその目的のため低レベルの水溶度及び低レベルの伝導度を有するようにすることである。意外にも、この目的は本発明により達成され、それに関する限りではＷＯ ００／０２８６９の２頁及び１１頁にある情報と一部衝突する。１、３、 ５−トリアジン化合物の本発明に従うポリリン酸塩誘導体、特にメラミンポリリン酸塩は、２０より大きい平均縮合係数ｎ（数平均）及び２５℃におけるポリリン酸塩誘導体の１０％水性スラリーの５以上のｐＨを有し、１、３, ５−トリアジン化合物のリンに対する１．１より小さいモル比、Ｍ／Ｐ及び、３２０℃より高い分解温度を有することを特徴とする。

これらのポリリン酸塩誘導体は、任意のプラスチック材料、好適には熱可塑性材料及び熱硬化性材料において、特に高温で処理するガラス繊維強化ポリアミド及びポリエステルにおいても、火炎抑制剤として使用することが出来る。ＷＯ ００／０２８６９の１頁及び２頁と同様に、１１頁１５−２０行目にある情報を考慮すると、この結果を期待すべきではなかったので、当業者はむしろ、１．１より小さいＭ／Ｐを用いるとメラミンポリリン酸塩の５より高いｐＨ値は得られないこと、及びこのように低いＭ／Ｐでは、耐熱性のレベルが過剰に低いため、ガラス繊維強化ポリアミド及びポリエステルのようなプラスチック材料のための火炎抑制剤としては不適格であるという事実を、信じなければならなかった。

本発明によるポリリン酸塩誘導体の意外な耐熱性のため、メラミンポリリン酸塩及び、プラスチック材料、特に熱可塑性材料における火炎抑制剤として対応するトリアジン誘導体の使用に関しては、もはや何の制約も存在しない。本発明によるポリリン酸塩誘導体を組み込むことの出来る一連のプラスチック材料は、ＷＯ ００／０２８６９の６頁及び７頁に見出すことが出来るので、その理由から、これらの頁の内容をここに本発明の主題とする。

本発明のポリリン酸塩は、下記の一般式による単純形式で再現することが出来る。

ここで、Ｍは１、３、 ５−トリアジン化合物を表し、ｎは平均縮合係数を表す。高度及び中度縮合係数nに関しては、加算化学式を（ＭＨＰＯ_３）_ｎと変形することが出来る。ここでも、Ｍは１、３、 ５−トリアジン化合物を表し、ｎは平均縮合係数を表す。

検討すべき１、３、 ５−トリアジン化合物は、たとえば、２、４、６−トリアミン−１、３、５−トリアジン（メラミン）及び、メラム、メレム、メロン、アンメライン及びアンメライドだけでなく２−ウレイドメラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン及びジアミノフェニールトリアジンなどのような、その誘導体、縮合生成物である。これらの１、３、５−トリアジン化合物の混合物の使用が可能であることも理解されるであろう。メラミン、その誘導体及び縮合生成物、特にメラミンは、本発明において好適である。

リン酸塩の平均縮合係数ｎは、ＮＭＲ、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．７８，５７１５（１９５６年）の手段によるなど公知の方法によって確認することが出来る。平均縮合係数ｎは、最低３０であるのが好適で、４０〜１５０の範囲にあるのがさらに好適である。この平均縮合係数は、リン酸塩誘導体の平均鎖長とも解釈される。

本発明によるポリリン酸塩誘導体は、３２０〜３７０℃において強化された耐熱性を有する。これは、重量損失が２％である温度により決定される。Ｍ／Ｐ比が低い結果、Ｐ含有量が大きくなるので、１５％優れた極めて低レベルの水溶解度の工程に至る。このことは、プラスチック製品の観点から、特に屋外領域において、非常に重要な意義を持つことである。本発明によるポリリン酸塩誘導体の水溶解度は、０．１ｇ／１００ｍｌより小さいのが好ましく、０．０１ｇ／１００ｍｌより小さいのがさらに好ましい。この程度の大きさであると、製品は実質的には水に溶けないと言うことが出来る。

記述したように、モル比Ｍ／Ｐは、１．０より小さいのが好適で、０．８と１．０の間がさらに好適である。

ｐＨ値は、本発明によるポリリン酸塩誘導体の１０％水性スラリーにおいて、２５ｇのポリリン酸塩誘導体と２２５ｇの純水を２５℃で容器の中で撹拌し、生成する水性スラリーのｐＨ値を在来の方法で測ることにより、測定される。好適なｐＨ値は、ほぼ５．１〜６．９の範囲内にある。

本発明によるポリリン酸塩誘導体は、３６０℃より高く、特に３８０℃より高く、格別には４００℃より高い分解温度を有するのが好ましい。

本発明による請求項１〜６に規定するポリリン酸塩誘導体の製造のための方法は、２０未満の平均縮合係数ｎを有する好適なメラミンが、１、３、５−トリアジン化合物のオルトリ酸塩又は縮合リン酸塩を、３００〜４００℃、好ましくは３４０〜３８０℃、格別に好ましくは３７０〜３８０℃の温度範囲のアンモニア雰囲気中において、熱処理をすることを備えており、この場合、２０より大きい平均縮合係数ｎ（数平均）を有する縮合生成物が得られる。

関係する出発原料は、通常メラミンオルトリ酸塩であるが、ピロリン酸塩及び縮合度の低いポリリン酸塩などのような縮合リン酸塩によって補完又は置換することが出来る。熱処理は、使用する出発リン酸塩それぞれに応じ、種々の温度で種々の時間実行して、如何なる場合にも平均縮合係数が２０より大きくなるようにしなければならない。熱処理領域における気体雰囲気中のアンモニア濃度は、質量比で０．１〜１００％の範囲内、特に１〜３０％の範囲内、格別に３〜５％の範囲内にあるのが望ましい。使用する出発原料は、出来るだけ微細な粒子サイズ、望ましくは平均粒子サイズが１５μｍ、好適には１０μｍを有する、１、３、５−トリアジン化合物、好適にはメラミン化合物であるのが特に望ましい。粗い粒子サイズを用いるときは、規定の平均粒子サイズの１５μｍ、好適には１０μｍを作るため、熱処理に先立って出発原料を粉砕するのが望ましい。

１、３、５−トリアジン化合物の本発明によるポリリン酸塩誘導体の火炎抑制特性は、そのポリリン酸塩誘導体を最低一つのホスフィン酸塩及び／又はジホスフィン酸塩と結合させると、その性質を増すことが出来る。

そのホスフィン酸塩又はジホスフィン酸塩は、それぞれ次の化学式I及びIIのものである。
ここで
Ｒ^１、Ｒ^２ は、同一又は不同で、Ｃ_１―Ｃ_６−アルキル、直鎖又は分鎖、Ｃ_１―Ｃ_７−ヒドロキシアルキル、直鎖又は分鎖、又はアリール、
Ｒ^３ は、Ｃ_１―Ｃ_１０−アルキル、直鎖又は分鎖、Ｃ_６―Ｃ_１０−アリール、アルキルアリール、又はアリールアルキル、
Ｍ は、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ及び／又はプロトン化窒素塩基、好適にはＣａ、Ｍｇ、Ａｌ及びＺｎ、
ｍ は、１〜４
ｎ は、１〜４、及び
ｘ は、１−４
である。

格別に好適なＭは、Ａｌと同一である。火炎抑制性混合物は、本発明によるポリリン酸塩誘導体（Ａ）及びジホスフィン酸塩（Ｂ）を、Ａ：Ｂ＝３：７〜７：３、好適には３：４〜４：３で、出来るだけ多く含むのが望ましい。

１、３、５−トリアジン化合物の本発明によるポリリン酸塩誘導体の火炎抑制特性は、ポリリン酸塩誘導体を一般式（I）のリン酸アルミニウムと混合することにより、格別に極めて好適に増大することも出来る。
ここで
Ｒ^１ は、−ＣＨ_３、−ＣＨ_２ＯＨ、−Ｃ_２Ｈ_５、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_３、又は−Ｃ（ＯＨ）（ＣＨ_３）_２
Ｒ^２ は、−ＣＨ_２ＯＨ、−Ｃ_２Ｈ_４ＯＨ、−Ｃ_３Ｈ_６ＯＨ、又は−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_３
Ｍ は、Ａｌ及び
ｍ は、１〜４
である。

リン酸アルミニウム混合物は、リン酸アルカリ混合物から公知の方法で水溶液中に得られる自由リン酸により、次いで、これを水中で水酸化アルミニウム又オキシ水酸化アルミニウムと共に煮沸して反応させることによって、得ることが出来る。しかし、この中和反応には何倍も長い反応時間を要することに気付く。したがって、リン反応から得られるリン酸アルカリに関しては、水溶液中の塩化物、ヒドロキシクロライド、硫酸塩、硝酸塩又は蟻酸エステルなどのような水溶性アルミニウム塩の必要量と反応させるのが、より適切で、この観点で、混合物を少量の鉱酸添加により完全に溶解し、次いで、ｐＨ値を４〜７に上げることによりリン酸アルミニウム混合物を沈澱させる必要がある。続いて、水性懸濁液を圧力容器の中で１０５℃と１５０℃との間の温度で加熱すると、溶解困難な沈殿物の後の分離が容易になる。次いで、リン酸アルミニウム沈殿物を濾過、洗浄して乾燥する。

本発明のさらなる有利な実施例は、火炎抑制剤、換言すれば単数又は複数のポリリン酸塩誘導体及び／又は単数又は複数のホスフィン酸塩及び／又は単数又は複数のジホスフィン酸塩及び／又は追加して含む本来公知の火炎抑制剤の全体又は一部を、シリコン含有被覆剤で被覆すること及び／又は何か別の方法で変更することを特徴とする。このような変更は、それを参照することにより本出願の主題に組み込まれた内容であるＤＥ １９８ ３０ １２８ Ａ１などから公知である。変更処理によって、有機官能性シラン又は有機官能性シラン混合物又はオリゴマーオルガノシロキサン又はオリゴマーオルガノシロキサン混合物又はモノオルガノシラン及び／又はオリゴマーオルガノシロキサンに基づく溶媒沈澱物、又は水溶性オルガノポリシロキサンに基づく沈殿物は、粉末状で火炎抑制剤に塗布されるので、被覆作業の間はその火炎抑制剤を運動するままに保つ。

火炎抑制剤の量に関し重量比で０．０５〜１０％のシリコン含有被覆剤を使用する。被覆剤は、０〜２００℃の温度で１０秒から２時間の経過で塗布するのが望ましい。被覆剤を塗布する火炎抑制剤に、２００℃迄の温度の熱の影響下及び／又は減圧下で後処理を施すと、さらに有利である。使用する有機官能性シランは、アミノアルキル又はエポキシアルキル又はアクリロキシアルキル又はメタクリロキシアルキル又はメルカプトアルキル又はアルケニル又はアルキル機能アルコキシシランが有効である。

シリコン含有被覆剤を用いて火炎抑制剤を変更する格別な利点は、火炎抑制剤が湿気のような外界の影響に対していっそう耐久性があることである。この変更は、時間の経過とともに火炎抑制剤が洗い流されるのを防止又は軽減することに役立つ。

以下の実施例を参照して、本発明をさらに記述する。
実施例１と比較例１
ａ． ８７６．９６ｋｇのメラミンをブレードミキサーの中で混合した。散布により７８４ｋｇの７５％リン酸をメラミンと接触させると、反応が生じた。形成されるメラミンオルトリ酸塩を、ＡＣＭミルの中で微細に粉砕した。
ｂ． このメラミンオルトリ酸塩をオーブンの中で熱処理した。オーブン温度は、メラミンオルトリ酸塩をオーブンの中に入れる前に３８０℃に設定した。オーブン雰囲気中の温度及びアンモニア濃度をそれぞれ設定して、実験全体を通じてほぼ定常に保った。アンモニア雰囲気中のアンモニア濃度を可変にして、オーブン内に、アンモニア雰囲気を作成した。

実施例１においては、本発明により比較的高い、即ち−３ｍｍ水柱に相当するアンモニア濃度を設定した。１つの結果は、ｐＨ値が５．５２４であって、明らかに５より高いことである。同時に、０．０３２ｇ／１００ｍｌにある溶解度は、後の比較例と比べて約３分の１まで減少した。後の処理作業において成形型に対する化学的侵襲作用を見出すことは不可能であった。実施例１の製品の耐熱性は、約３７３℃−ＴＧＡ（２％重量損失）で、換言すると３７３℃において２％の重量損失を達成した。

比較例１においては、オーブン雰囲気中におけるアンモニア濃度のレベルを変更することにより、実例１より低いアンモニア濃度を設定した。これは、−１００ｍｍ水柱に相当する。その効果は、ここでｐＨ値が突然降下して、懸濁液中で約３．７５になったことであった。耐熱性は、約３５３℃−ＴＧＡ（２％重量損失）であった。

この実験の条件と結果を表１に示す。

実施例２と比較例２
本発明による（実施例２）と本発明の請求項１を外れる（比較例２）メラミンオルトリ酸塩を、実施例１のように処理した。実施例１のような対応するパラメータを確認すると以下の結果を示す。

この実験の条件と結果を表２に示す。

この場合、耐熱性は両方のテストで事実上同一であったが、本発明による実施例２におけるｐＨ値は、比較例２の場合より、著しく高い。

Claims (18)

1. ａ）平均縮合係数ｎ（数平均）２０より大きいこと、
   ｂ）２５℃の水中におけるポリリン酸塩誘導体の１０％スラリーの５以上のｐＨ値を有すること、
   ｃ）１、３、５−トリアジン化合物のリンに対するモル比（ＭＰ）が１．１より小さいこと、及び
   ｄ）分解温度が３２０℃より高いこと、
   を特徴とする１、３、５−トリアジン化合物のポリリン酸塩誘導体、好適にはメラミンポリリン酸塩。
2. ｅ）０．１ｇ／１００ｍｌ、好適には０．０１ｇ／１００ｍｌより小さい溶解度を有すること、
   を特徴とする請求項１に記載のポリリン酸塩誘導体。
3. １．０、好適には０．８と１．０との間の、１、３、５−トリアジン化合物のリンに対するモル比（ｃ）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のポリリン酸塩誘導体。
4. ２５℃の水中におけるポリリン酸塩誘導体の１０％スラリー（ｂ）が、５．１〜６．９のｐＨ値を有することを特徴とする請求項１〜３の１つに記載のポリリン酸塩誘導体。
5. ａ）その平均縮合係数（数平均）が３０より大きく、特に４０から１５０までであること、
   を特徴とする請求項１〜４に記載の１つに記載のポリリン酸塩誘導体。
6. ｄ）その分解温度が３６０℃より高く、好適には３８０℃より高く、特に４００℃より高いこと、
   を特徴とする請求項１〜５の１つに記載のポリリン酸塩誘導体。
7. 請求項１〜６の１つに記載の１、３、５−トリアジン化合物のポリリン酸塩誘導体を製造する方法であって、２０未満の平均縮合係数ｎ（数平均）を有する１、３、５−トリアジン化合物のオルトリ酸塩又は縮合リン酸塩を、３００〜４００℃の温度範囲のアンモニア雰囲気中において、平均縮合係数が２０を越え、且つ１、３、５−トリアジン化合物のリンに対するモル比（Ｍ／Ｐ）が１．１未満になるまで、熱処理することを特徴とする方法。
8. 熱処理を、３４０〜３８０℃、好適には３７０〜３８０℃の温度範囲において行うことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 熱処理に先立ち、ポリリン酸塩誘導体を平均粒子サイズが１５μｍ、好適には１０μｍまで粉砕することを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. 熱処理を、アンモニアを重量比で０．１〜１００％、好適には１〜３０％、特に２〜１０％、格別には３〜５％含有する、アンモニア雰囲気中において行うことを特徴とする請求項７〜９の１つに記載の方法。
11. 請求項１〜６の１つに記載の１、３、５−トリアジン化合物のポリリン酸塩誘導体を、プラスチック材料、好適には熱可塑性材料及び熱硬化性材料、格別にはガラス繊維強化ポリアミド、ポリエステル又はポリオレフィンのための、火炎抑制剤として使用すること。
12. 請求項１１に記載の１、３、５−トリアジン化合物のポリリン酸塩誘導体を少なくとも１つ含むことを特徴とする請求項１１に記載の火炎抑制剤。
13. 別の本来公知の火炎抑制剤をも含むことを特徴とする請求項１２に記載の火炎抑制剤。
14. 追加して少なくとも１つのホスフィン酸塩及び／又はジホスフィン酸塩を含むことを特徴とする請求項１２及び１３の１つに記載の火炎抑制剤。
15. 一般式Iのホスフィン酸塩及び／又は一般式IIのジホスフィン酸塩を含むことを特徴とする請求項１２〜１４の１つに記載の火炎抑制剤、
    
    ここで
    Ｒ^１、Ｒ^２ は、同一又は不同で、Ｃ_１―Ｃ_６−アルキル、直鎖又は分鎖、Ｃ_１―Ｃ_７−ヒドロキシアルキル、直鎖又は分鎖、又はアリール、
    Ｒ^３ は、Ｃ_１―Ｃ_１０−アルキル、直鎖又は分鎖、Ｃ_６―Ｃ_１０−アリール、アルキルアリール、又はアリールアルキル、
    Ｍ は、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ及び／又はプロトン化窒素塩基、好適にはＣａ、Ｍｇ、Ａｌ及びＺｎ、
    ｍ は、１〜４
    ｎ は、１〜４、及び
    ｘ は、１−４、
16. Ｍ＝Alを特徴とする請求項１５に記載の火炎抑制剤。
17. ホスフィン酸塩は一般式Iであることを特徴とする請求項１５に記載の火炎抑制剤、
    
    ここで
    Ｒ^１ は、−ＣＨ_３、−ＣＨ_２ＯＨ、−Ｃ_２Ｈ_５、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_３、又は−Ｃ（ＯＨ）（ＣＨ_３）_２
    Ｒ^２ は、−ＣＨ_２ＯＨ、−Ｃ_２Ｈ_４ＯＨ、−Ｃ_３Ｈ_６ＯＨ、又は−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_３
    Ｍ は、Ａｌ及び
    ｍ は、１〜４、
18. 単数又は複数のポリリン酸塩誘導体及び／又は単数又は複数のホスフィン酸塩及び／又は単数又は複数のジホスフィン酸塩及び／又は追加して含む本来公知の火炎抑制剤を、シリコン含有被覆剤で被覆すること及び／又は何か別の方式で変更することを特徴とする請求項１２〜１７の１つに記載の火炎抑制剤。