JP2009114016A - 水酸化マグネシウム難燃剤及びその製造方法並びに難燃性組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃性に優れ、樹脂やゴムなどのポリマー中に容易に分散させることができる水酸化マグネシウム難燃剤及びその製造方法を得る。
【解決手段】水酸化マグネシウムに、高級脂肪酸類、アニオン系界面活性剤、リン酸エステル類、脂肪酸と多価アルコールとのエステル、及びカップリング剤からなる群より選ばれた少なくとも１種の表面処理剤を表面処理した水酸化マグネシウム難燃剤であって、１００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で圧縮成型したサンプルについて測定したＸ線回折において、水酸化マグネシウムの（００１）面／（０１１）面のＸ線回折ピーク強度比が０．６〜１．５であり、（００１）面の結晶子径が３００Å以下であり、かつ（１１０）面の結晶子径が４００Å以下であって、ＢＥＴ比表面積が１０〜５０ｍ^２／ｇの範囲であり、かつ吸油量が４０ｍｌ／１００ｇ以下であることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水酸化マグネシウム難燃剤及びその製造方法並びに該水酸化マグネシウム難燃剤を用いた難燃性組成物に関するものである。

水酸化マグネシウムは、古くから知られており、医薬用、工業用として広い分野で知られている。例えば、医薬用としては、制酸剤、瀉下剤及び動物用薬剤などがあり、工業用としては、熱可塑性樹脂に配合して樹脂に難燃性を付与する難燃剤、マグネシアクリンカーの原料、含油廃水用吸着剤、排煙脱硫剤、排水中和剤、及び土質改良剤として用いられている。

水酸化マグネシウム難燃剤は、樹脂に配合したとき、燃焼時の発煙量が少なく、無毒である。また、水酸化マグネシウム粒子は、水酸化アルミニウム粒子にみられるような樹脂の加工温度で、それ自体の一部が脱水分解し、樹脂成型体を発泡させるようなことがないため、適応する樹脂の範囲は広い。

難燃剤として使用されている水酸化マグネシウム粒子は、一般に水熱処理工程を経て製造されているため、粒子が大きく、板状結晶のため、配向しやすい。水酸化マグネシウムを難燃剤として使用するためには、マトリックス中へ均一に分散させる必要があり、そのために粒子径を大きくし、分散しやすい状態にしている。

粒子径が大きい水酸化マグネシウムは、原料に苦汁を用いており、水熱反応を利用して生産する方法で製造されている。この方法における特徴は、生成される水酸化マグネシウムの純度が高いこと（不純物が少ないこと）、板状の結晶であること（配向すること）である。しかしながら、生産コストがかかり、原料となる苦汁の数量も限定されている。

粒子が大きい水酸化マグネシウムについては、水熱反応で得た粒子にシリコーンなどで表面処理する方法が提案されている（特許文献１など）。実際に、難燃剤として使用されている大半の水酸化マグネシウムは、粒子が大きい水酸化マグネシウムである。

粒子が小さい水酸化マグネシウムについては、リン酸塩、ホウ酸塩などを用いて水酸化マグネシウムを水熱処理して、微細な水酸化マグネシウムを得る方法（特許文献２）や、高純度の酸化マグネシウムを水和して微細な水酸化マグネシウムを生成させる方法（特許文献３）や、塩化マグネシウム溶液にアルカリを加えて粒子を生成させる方法（特許文献４）などがある。

しかしながら、このような粒子の小さい水酸化マグネシウムは、樹脂中での分散が良好でないという問題がある。
特開２００２−２８５１６２号公報 特開２００３−１２９０５６号公報 特開２００２−２５５５４４号公報 特開平０２−２７９５１５号公報

本発明の目的は、難燃性に優れ、樹脂やゴムなどのポリマー中に容易に分散させることができる水酸化マグネシウム難燃剤及びその製造方法並びにそれを用いた難燃性組成物を提供することにある。

本発明は、水酸化マグネシウムに、高級脂肪酸類、アニオン系界面活性剤、リン酸エステル類、脂肪酸と多価アルコールとのエステル、及びカップリング剤からなる群より選ばれた少なくとも１種の表面処理剤を表面処理した水酸化マグネシウム難燃剤であって、１００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で圧縮成型したサンプルについて測定したＸ線回折において、水酸化マグネシウムの（００１）面／（０１１）面のＸ線回折ピーク強度比が０．６〜１．５であり、（００１）面の結晶子径が３００Å以下であり、かつ（１１０）面の結晶子径が４００Å以下であって、ＢＥＴ比表面積が１０〜５０ｍ^２／ｇの範囲であり、かつ吸油量が４０ｍｌ／１００ｇ以下であることを特徴としている。

本発明の水酸化マグネシウム難燃剤は、難燃性に優れ、樹脂やゴムなどのポリマー中に容易に分散することができる。

本発明の水酸化マグネシウム難燃剤は、水酸化マグネシウムに、上記の表面処理剤を表面処理したものである。このような表面処理を行うことにより、樹脂やゴムなどのポリマー中に容易に分散させることができる。

表面処理量としては、水酸化マグネシウム１００重量部に対し、０．５〜２０重量部の範囲であることが好ましく、０．５〜１０重量部の範囲であることがさらに好ましい。表面処理量が少な過ぎると、ポリマー中で良好に分散させることができない場合がある。また、表面処理量が多過ぎると、ポリマー中の分散状態が処理量に対応して向上せず、経済的に不利なものとなる場合がある。

本発明の水酸化マグネシウム難燃剤は、１００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で圧縮成型したサンプルについて測定したＸ線回折において、水酸化マグネシウムの（００１）面／（０１１）面のＸ線回折ピーク強度比が０．６〜１．５の範囲であり、さらに好ましくは、０．６〜１．０の範囲である。

Ｘ線回折ピーク強度比が、上記の範囲よりも小さくなると、水酸化マグネシウム粒子がコロイド状の粒子となり、粒子径が小さくなりすぎる。また逆に、Ｘ線回折ピーク強度比が上記の範囲よりも大きくなると、水酸化マグネシウム粒子が板状に発達し、粒子径が大きくなりすぎる。

本発明においては、１００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で圧縮成型したサンプルについてＸ線回折を測定している。これは、板状結晶である水酸化マグネシウムのような配向性を有する試料を再現性良く測定するためである。一般に、Ｘ線回折用セルにおいては、セルに試料を入れて、試料の上からガラス板を押し付けて測定用サンプルを作製している。しかしながら、このような方法によれば、セルへの試料の充填が一定の状態とならず、再現性良く測定することが困難である。配向性を有する試料を再現性良く測定する方法としては、例えば、（１）試料表面を治具で波形に成形する方法、（２）試料粉末をセル上に落下させ、押し固めずにそのまま測定する方法、（３）試料板の上に粉末を振りかける方法、（４）希釈剤を混合して測定する方法などがある。

本発明においては、より簡易に、かつ再現性良く測定する方法として、試料を１００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で圧縮成型し、圧縮成型したサンプルについてＸ線回折を測定している。

また、本発明においては、上記のＸ線回折測定において、（００１）面の結晶子径が３００Å以下である。（００１）面の結晶子径が３００Åを超えると、粒子が大きくなりすぎるため、良好な難燃性が得られない。（００１）面の結晶子径は、さらに好ましくは、５０〜１５０Åの範囲である。

また、（１１０）面の結晶子径は、４００Å以下である。（１１０）面の結晶子径が４００Åを超えると、（００１）面の結晶子径の場合と同様に、粒子が大きくなりすぎるため、良好な難燃性が得られない。（１１０）面の結晶子径のさらに好ましい範囲は、２５０〜３５０Åの範囲である。

上記の結晶子径は、P.Scherrerの式から算出することができる。具体的には、結晶子の大きさ（結晶子径）Ｌは、以下の式から求めることができる。

Ｌ＝Ｋλ／（βｃｏｓθ）
ここで、Ｋは定数であり、P.Scherrerは０．９を用いている。λは、使用したＸ線管球の波長であり、βは、β＝ｂ−Ｂで求められる。ｂは“完全でよく結晶成長した”結晶による半価幅であり、Ｂは実際の半価幅である。θは回折角２θにおけるθである。

本発明の水酸化マグネシウム難燃剤のＢＥＴ比表面積は、１０〜５０ｍ^２／ｇの範囲であり、さらに好ましくは、２０〜４０ｍ^２／ｇの範囲である。ＢＥＴ比表面積が小さ過ぎると、樹脂内で分散しやすいが、良好な難燃性が得られない。ＢＥＴ比表面積が大き過ぎると、樹脂内で凝集しやすく、粒子１つずつに表面処理をすることが難しくなる。

また、本発明の水酸化マグネシウム難燃剤の吸油量は４０ｍｌ／１００ｇ以下である。吸油量が４０ｍｌ／１００ｇを超えると、水酸化マグネシウムが凝集状態で表面処理されており、樹脂内での分散性が悪く、また良好な難燃性が得られない。

本発明において、吸油量のより好ましい範囲は、１５〜３５ｍｌ／１００ｇの範囲である。

本発明において、表面処理剤として用いることができるものは、上述のように、高級脂肪酸類、アニオン系界面活性剤、リン酸エステル類、脂肪酸と多価アルコールとのエステル類、及びカップリング剤からなる群より選ばれる少なくとも１種である。具体的なものとしては、以下のものが挙げられる。

ステアリン酸、エルカ酸、パルミチン酸、ラウリン酸、ベヘン酸等の炭素数１０以上の高級脂肪酸類；上記高級脂肪酸のアルカリ金属塩；ステアリルアルコール、オレイルアルコール等の高級アルコールの硫酸エステル塩；ポリエチレングリコールエーテルの硫酸エステル塩、アミド結合硫酸エステル塩、エステル結合硫酸エステル塩、エステル結合スルホネート、アミド結合スルホン酸塩、エーテル結合スルホン酸塩、エーテル結合アルキルアリールスルホン酸塩、エステル結合アルキルアリールスルホン酸塩、アミド結合アルキルアリールスルホン酸塩等のアニオン系界面活性剤類；オルトリン酸とオレイルアルコール、ステアリルアルコール等のモノまたはジエステルまたは両者の混合物であって、それらの酸型またはアルカリ金属塩またはアミン塩等のリン酸エステル類；ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤；イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロフォスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルホニルチタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、ビス（ジオクチルパイロフォスフェート）オキシアセテートチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス−（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス−（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート等のチタネート系カップリング剤類；アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系カップリング剤類、トリフェニルホスファイト、ジフェニル・トリデシルホスファイト、フェニル・ジトリデシルホスファイト、フェニル・イソデシルホスファイト、トリ・ノニルフェニルホスファイト、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル）−ジトリデシルホスファイト、トリラウリルチオホスファイト等、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノオレエート等の多価アルコールと脂肪酸のエステル類。

本発明の水酸化マグネシウム難燃剤に用いる水酸化マグネシウムは、マグネシウム塩及び水酸化マグネシウム種結晶を含むスラリーに、水酸化カルシウムなどのアルカリを添加することにより生成した水酸化マグネシウム凝集粒子を、湿式分散させたものであることが好ましい。このように湿式分散させることにより、水酸化マグネシウムの凝集体ではなく、微粒子状態の水酸化マグネシウムに表面処理することができ、難燃性を向上させることができる。

本発明の製造方法は、上記本発明の水酸化マグネシウム難燃剤を製造することができる方法であり、マグネシウム塩及び水酸化マグネシウム種結晶を含むスラリーに、アルカリを添加することにより、水酸化マグネシウム凝集粒子を生成させる工程と、水酸化マグネシウム凝集粒子を湿式分散させる工程と、湿式分散させた後の水酸化マグネシウム粒子を表面処理剤で表面処理する工程とを備えることを特徴としている。

本発明の製造方法によれば、上記本発明の水酸化マグネシウム難燃剤を容易に製造することができる。

水酸化マグネシウムの粒子の表面には、水酸基が多く存在しており、水酸基同士の結合が強いため、水酸化マグネシウムは凝集しやすい。本発明においては、上記のように、マグネシウム塩及び水酸化マグネシウム種結晶を含むスラリーに、水酸化カルシウムなどのアルカリを添加することにより、水酸化マグネシウムを生成させている。このような水酸化マグネシウム凝集粒子は、微細な水酸化マグネシウムの凝集体であり、従来難燃剤として用いられている水酸化マグネシウムよりも微細な粒子である。本発明によれば、このような水酸化マグネシウム粒子を湿式分散させた後、表面処理剤で表面処理している。これにより、微細な水酸化マグネシウム粒子に表面処理することができ、微細な水酸化マグネシウム粒子の状態で樹脂やゴムなどのポリマー中に分散させることができる。

従って、従来の水酸化マグネシウム難燃剤においては、粒子を大きくすることにより、ポリマー中での分散を良好な状態にしているが、本発明においては、微細なマグネシウムの状態で表面処理することにより、微細な水酸化マグネシウムをポリマー中に良好な状態で分散させることができる。

本発明においては、マグネシウム塩及び水酸化マグネシウム種結晶を含むスラリーに、アルカリを添加することにより、水酸化マグネシウム凝集粒子を生成させている。マグネシウム塩としては、例えば、海水や苦汁などの水溶液中に溶存したマグネシウムイオンの塩が挙げられる。また、硝酸、塩酸、硫酸などの鉱酸、蟻酸、酢酸、プロピオン酸などの有機酸、またはそれらの混合物と、マグネシアと反応させた塩であってもよい。

スラリー中のマグネシウム塩の濃度は、０．０１〜１０重量％の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．１〜５．０重量％の範囲である。スラリーは、炭酸マグネシウムが生成しないように、脱炭酸した溶液であることが好ましい。このような溶液を、反応槽に供給し、アルカリ溶液をこれに添加してアルカリを反応させることができる。好ましくは、生成した水酸化マグネシウムスラリーをシックナーに回収し、その一部を反応槽にフィードバックし、循環して使用することが好ましい。このようにして、フィードバックした水酸化マグネシウムの結晶を種結晶として用いることが好ましい。循環させる割合は、反応系に循環する水酸化マグネシウムと、反応系で生成する水酸化マグネシウムの循環比（循環する水酸化マグネシウム：生成する水酸化マグネシウム）が、７〜２０：１の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、９〜１８：１の範囲である。

スラリーに添加するアルカリしては、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどの水酸化物やアンモニア水など、水酸化マグネシウムより強いアルカリであればよい。アルカリの使用量は、マグネシウムイオンに対して、当量点を１００％として９０〜１２０％の範囲であることが好ましい。

水酸化マグネシウム凝集粒子を湿式分散させるための装置としては、ローラーミル、ビーズミル、ハンマーミルなどの高速回転衝撃せん断粉砕機、振動ミル、遊星型ミルなどのボールミル、湿式ジェットミルなどの装置が挙げられる。特に、ビーズミル、ボールミル、サンドミルなどの媒体を用いた攪拌ミルが好ましく用いられる。媒体としては、アルミナ、ジルコニア、ガラスなどを用いることができる。特に、平均粒子径が０．００１〜５．０ｍｍのジルコニアを媒体として用いることが好ましい。

溶媒としては、水系が好ましく用いられるが、水系に限定されるものではなく、有機溶媒を用いても良好に分散させることが可能である。また、分散時に分散媒などを併用してもよい。

本発明においては、湿式分散させた後の水酸化マグネシウム粒子を、表面処理剤で表面処理している。表面処理の方法としては、湿式法であってもよいし、乾式法であってもよい。例えば、湿式法としては、水酸化マグネシウム粒子のスラリーに、表面処理剤を液状またはエマルジョン状態で添加し、約１００℃までの温度で機械的に十分混合することが好ましい。

また、乾式法としては、水酸化マグネシウムスラリーを乾燥して粉末状にし、この粉末状の水酸化マグネシウム粒子をヘンシェルミキサー等の混合機により、十分攪拌しながら、表面処理剤を、液状、エマルジョン状、または固形状の状態で加え、加熱または非加熱下で十分混合すればよい。表面処理剤の処理量としては、上述のように、水酸化マグネシウム粒子１００重量部に対して、０．５〜２０重量部とすることが好ましく、さらに好ましくは、０．５〜１０重量部である。

表面処理した水酸化マグネシウム粒子は、必要により、例えば水洗、脱水、造粒、乾燥、粉砕、分級等を行い、最終製品の形態とすることができる。

本発明の難燃性組成物は、上記の本発明の水酸化マグネシウム難燃剤を、樹脂またはゴムに対し含有させたことを特徴としている。

配合量としては、樹脂またはゴム１００重量部に対し、１〜２００重量部の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、６７〜１５０重量部である。

配合する樹脂及びゴムの具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、ポリ４−メチルペンテン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブテン−１共重合体、エチレン・４−メチルペンテン共重合体、プロピレン・ブテン−１共重合体、プロピレン・４−メチルペンテン−１共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体等のようなオレフィンの重合体または共重合体；ポリスチレン、ＡＢＳ、ＡＡ、ＡＥＳ、ＡＳ等のようなスチレンの重合体または共重合体、；塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、エチレン・塩化ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体のような塩化ビニル、酢酸ビニル系の重合体または共重合体；フェノキシ樹脂、ブタジエン樹脂、フッソ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリケトン樹脂、メタクリル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、またＳＢＲ、ＢＲ、ＣＲ、ＣＰＥ、ＣＳＭ、ＮＢＲ、ＩＲ、ＩＩＲ、フッ素ゴム等のゴム類を例示できる。

また、合成樹脂の中では、熱可塑性樹脂に配合することが好ましい。熱可塑性樹脂に配合することにより、水酸化マグネシウム粒子による難燃効果、熱劣化防止効果、及び機械的強度保持の効果を得ることができる。熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリプロピレンホモポリマー、エチレンプロピレン共重合体のようなポリプロピレン系樹脂、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート樹脂）、ＥＥＡ（エチレンエチルアクリレート樹脂）、ＥＭＡ（エチレンアクリル酸メチル共重合樹脂）、ＥＡＡ（エチレンアクリル酸共重合樹脂）、超高分子量ポリエチレンのようなポリエチレン系樹脂、およびポリブテン、ポリ４−メチルペンテン−１等のＣ２〜Ｃ６のオレフィン（α−エチレン）の重合体もしくは共重合体などが挙げられる。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、尿素樹脂などが挙げられる。

合成ゴムとしては、ＥＰＤＭ、ブチルゴム、イソプレンゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、クロロスルホン化ポリエチレン、ＮＩＲ、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴムを例示することができる。

また、本発明の難燃性組成物においては、難燃助剤を添加してもよい。難燃助剤としては、リン系化合物や炭素粉末、あるいはこれらの混合物であることが好ましい。リン系化合物としては、赤リンやリン酸エステルなど成分としてリンが含まれている物質であれば使用できる。また炭素粉末としては、活性炭や黒鉛、カーボンブラックを用いることできる。また、これら以外にも、ペンタエリストールや三酸化アンチモンなどを使用することができる。

難燃助剤の配合量は、樹脂またはゴム１００重量部に対し、０．５〜２０重量部であることが好ましく、さらに好ましくは、１〜１５重量部の範囲内である。

また、本発明の難燃性組成物には、酸化防止剤、銅害防止剤、可塑剤などを添加してもよい。また、本発明の水酸化マグネシウム難燃剤は、微粒子であり、かつ配向性が少ないため、透明な難燃性組成物とすることができる。樹脂として、光学材料として用いられているポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＥＡ）などの透明プラスチックやゴムを用いることにより、その透明性を損なうことなく、難燃性を高めることができる。

また、本発明の水酸化マグネシウム難燃剤は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂や、その他の樹脂及びゴムに配合して、難燃性及び透明性に優れた難燃性樹脂組成物とすることができる。

本発明の水酸化マグネシウム難燃剤は、難燃性に優れ、樹脂やゴムなどのポリマー中に容易に分散させることができる。

以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
マグネシウムイオンを０．１２重量％含有する、脱炭酸した海水を、攪拌機及びｐＨメータを備えた４０リットルの反応容器に、８０リットル／時間の速度で導入した。この反応容器に、Ｃａ（ＯＨ）_２を５重量％となるように調製したアルカリ液を、マグネシウムイオンに対して９５％当量となるように６リットル／時間の速度で導入した。

この反応液を、２３０リットルのシックナーに回収し、濃縮した水酸化マグネシウム液の一部を反応容器へ戻し、循環させた。循環比は１２．３：１となるようにし、反応系内の固形分濃度を６．０重量％になるようにした。ここで、循環比は、反応系に循環する水酸化マグネシウムと反応系で生成する水酸化マグネシウムの重量比のことである。

シックナーから水酸化マグネシウムを抜き出し、１５倍量の脱炭酸した淡水で水洗し、水酸化マグネシウム原料スラリーを調製した。

この水酸化マグネシウム原料スラリーを、４０リットルの容器内に入れ、２０リットルで２０重量％となるように濃度調整した後、直径２ｍｍのジルコニアボ―ルを２０ｋｇ投入して、回転数８００ｒｐｍで２０分間攪拌し、湿式分散した。

その後、ジルコニアボールを取り除き、得られた水酸化マグネシウム分散スラリーを８０℃に加温した。その後、加熱溶融したオレイン酸とリン酸エステルを、水酸化マグネシウム１００重量部に対し、それぞれ５重量部となるように添加し、３０分間攪拌して、水酸化マグネシウムをオレイン酸とリン酸エステルで表面処理した。

その後、脱水、乾燥、粉砕し、表面処理水酸化マグネシウム粉末を得た。

なお、リン酸エステルとしては、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸を用いた。

（実施例２）
実施例１と同様にして、オレイン酸及びリン酸エステルで表面処理した水酸化マグネシウム粉末を調製した後、この表面処理水酸化マグネシウム粉末を攪拌しながら、チタネートを水酸化マグネシウム１００重量部に対して２重量部となるように乾式処理して、表面処理水酸化マグネシウム粉末を得た。なお、チタネートとしては、味の素ファインテクノ株式会社製プレンアクトＴＴＳを用いた。

（実施例３）
実施例１と同様にして、オレイン酸及びリン酸エステルで表面処理した水酸化マグネシウム粉末を調製した後、この表面処理水酸化マグネシウム粉末を攪拌しながら、アミノシランを水酸化マグネシウム１００重量部に対して２重量部となるように乾式処理して、表面処理水酸化マグネシウム粉末を得た。なお、アミノシランはとして、３−アミノプロピルトリエトキシシランを用いた。

（実施例４）
実施例１と同様にして、水酸化マグネシウム分散スラリーを調製した後、８０℃に加温し、加温後、溶融したステアリン酸を、水酸化マグネシウム１００重量部に対し５重量部となるように添加して、３０分間攪拌した。攪拌後、脱水、乾燥、粉砕し、表面処理水酸化マグネシウム粉末を得た。

（比較例１）
実施例１と同様にして、水酸化マグネシウム原料スラリーを調製した後、湿式分散せずに、これを脱水、乾燥、粉砕し、表面処理していない水酸化マグネシウム粉末を得た。

（比較例２）
実施例１と同様にして、水酸化マグネシウム原料スラリーを調製し、これを実施例１と同様にして湿式分散した後、脱水、乾燥、粉砕して、表面処理していない水酸化マグネシウム粉末を得た。

（比較例３）
実施例１と同様にして、水酸化マグネシウム分散スラリーを調製し、湿式分散せずに、これを８０℃に加温し、加温した後、実施例１と同様にして、溶融したオレイン酸とリン酸エステルを、水酸化マグネシウム１００重量部に対してそれぞれ５重量部となるように添加し、３０分間攪拌した。攪拌した後、脱水、乾燥、粉砕し、表面処理水酸化マグネシウムを得た。

（比較例４）
市販の表面処理水酸化マグネシウム（協和化学社製、商品名「キスマ５ＡＬ」）を用いた。

（比較例５）
市販の表面処理水酸化マグネシウム（協和化学社製、商品名「キスマ５Ｂ」）を用いた。

（比較例６）
市販の表面処理水酸化マグネシウム（神島化学社製、商品名「マグシーズＮ−４」）を用いた。

〔水酸化マグネシウム粒子の粉体特性の評価〕
水酸化マグネシウム粒子の粉体特性を以下のようにして評価した。

（１）水酸化マグネシウムのＸＲＤによるピーク強度比の算出及び結晶子径の測定
内部のシリンダー部が直径０．７１３ｃｍ、断面積０．４ｃｍ^２である錠剤成形型を用いて、成形圧１００ｋｇ／ｃｍ^２で上記の水酸化マグネシウムを圧縮成形し、ＸＲＤ測定用サンプルを作製した。このサンプルを用いて、以下の装置及び条件でＸＲＤを測定した。

装置：ＲＩＧＡＫＵ製Ｘ線回折装置 Ｍｕｌｔｉ Ｆｌｅｘ、
条件：Ｘ線管球 ：Ｃｕ
Ｘ−Ｒａｙ出力 ：４０ｋＶ／３０ｍＡ
Ｓｃａｎ Ｓｐｅｅｄ：２ｄｅｇ．／ｍｉｎ．
走査範囲 ：５〜６０°
発散スリット ：１ｄｅｇ．
散乱スリット ：１ｄｅｇ．
受光スリット ：０．１５ｍｍ

（２）ＢＥＴ比表面積の測定
流動式比表面積自動測定装置（島津製作所製、フローソーブII２３００型）を用い、窒素ガス吸着法（一点法）により、水酸化マグネシウムのＢＥＴ比表面積を測定した。

（３）水酸化マグネシウムの吸油量の測定
ＪＩＳ Ｋ ５１０１顔料試験方法に準拠して、煮アマニ油を用いて吸油量を測定した。

表１に、ＸＲＤピークの（００１）面及び（０１１）面のカウント数及び（００１）／（０１１）のピーク強度比を示す。

また、表２には、水酸化マグネシウムの（００１）面及び（１１０）面の結晶子径を示す。

表３には、水酸化マグネシウムのＢＥＴ比表面積及び吸油量を示す。

表１に示すように、比較例４及び６の水酸化マグネシウムのピーク強度比は、本発明の範囲外となっている。

表２に示すように、比較例４〜６の（００１）面及び（１１０）面の結晶子径は、本発明の範囲外となっている。

表３に示すように、比較例３〜６の水酸化マグネシウムのＢＥＴ比表面積は、本発明の範囲よりも小さくなっている。また、比較例１〜２及び５の水酸化マグネシウムの吸油量は本発明の範囲外となっている。

〔樹脂組成物の作製〕
上記の実施例１〜４及び比較例１〜６の水酸化マグネシウムを用い、表４に示す配合となるように樹脂ポリプロピレン（樹脂ＰＰ）に、水酸化マグネシウムを添加した樹脂組成物を作製した。具体的には、以下に示す加工条件で混練した後、樹脂成形して試験片を作製した。

加工条件（押出機）
（１）コンパウンド：装置：東芝機械社製 同方向２軸押出機
ＴＥＭ−３５Ｂ （φ：３７ｍｍ Ｌ／Ｄ：３１．９）
温度：２１０℃〜１９５℃、スクリュ回転数：３００ｒｐｍ、
吐出量：２０．０７９ ｋｇ／ｈ
（２）成形 ：装置：東芝機械社製 射出成形機 ＩＳ ３０ＥＰＮ−１Ａ
温度：２２０℃、射出圧力：１８５４ ｋｇｆ／ｃｍ^２
射出速度：３３．６ ｃｍ^３／ｓｅｃ、 型締力：２８ｔｏｎ

〔樹脂組成物の評価〕
（１）酸素指数
ＪＩＳ Ｋ ７２０１プラスチック酸素指数による燃焼法の試験方法に準拠して、水酸化マグネシウムを配合した樹脂組成物の酸素指数を測定した。試験片は、ＩＳＯ多目的試験片とし、試験片１０〜１５個を測定し、平均値を求めた。なお、シーズニングは、特に行わなかった。

（２）ＭＦＲの測定
メルトインデクサーを用い、試験温度２３０℃、予熱６分、測定１分の条件で、水酸化マグネシウムを配合した樹脂組成物のＭＦＲを測定した。

酸素指数及びＭＦＲの測定結果を表４に示す。

表４に示すように、本発明に従う表面処理水酸化マグネシウムを用いた樹脂組成物は、酸素指数が高く、良好な難燃性を示すことが確認された。

また、表５に示すように、実施例４と比較例５の水酸化マグネシウムについてポリプロピレンに対する配合割合を変化させて、上記と同様にして、酸素指数及びＭＦＲを測定し、測定結果を表５に示した。

表５に示すように、本発明に従う実施例４の水酸化マグネシウムを配合した樹脂組成物は、樹脂の配合量を変化させた場合にも、良好な難燃性が得られている。

次に、ポリプロピレン１５０重量部に対し、水酸化マグネシウム１００重量部を配合させたポリプロピレン組成物のＸＲＤ測定を行った。試験片としては、インジェクション成形したＩＳＯ多目的試験片を用いた。

測定結果を表６に示す。

表６に示すように、本発明に従う実施例４の水酸化マグネシウムを用いた場合、（００１）／（０１１）ピーク強度比は７．２であり、比較例５の２９．５よりも低い値となっている。これは、大きな板状粒子である比較例５の水酸化マグネシウムに比べ、本発明に従う実施例４の水酸化マグネシウムの配向性が低く、良好に分散していることを示している。

〔ポリエチレン樹脂組成物の作製〕
実施例４及び比較例５の水酸化マグネシウムを用いて、ポリエチレン樹脂組成物を作製した。具体的には、以下の条件で、二軸ロールを用いて混練した後、プレス成形機で成形し、試験片を作製した。

加工条件（ロール混練）
（１）ロール混練 ：装置：８インチロール
温度：１５０〜１６０℃
（２）プレス ：装置：プレス機
温度：１５０〜１６０℃ プレス圧力：１００ｋｇ／ｃｍ^２

なお、ポリエチレン樹脂に対する水酸化マグネシウムの配合量は、表７に示すように変化させた。

得られたポリエチレン樹脂組成物について、上記と同様にして、酸素指数を測定した。測定結果を表７に示す。

表７に示すように、本発明に従う実施例４の水酸化マグネシウムを用いた樹脂組成物においては、比較例５の水酸化マグネシウムを用いた樹脂組成物に比べ、良好な難燃性が得られている。

また、ポリエチレン樹脂組成物の光透過性を評価した。光透過性は、島津製作所製の分光光度計（ＵＶ−１６００型）を用い、測定波長２００〜１０００ｎｍで測定した。また、樹脂組成物としては、ポリエチレン１５０重量部に対し、水酸化マグネシウム１００重量部を配合したものを用いた。

図１は、得られたポリエチレンフィルムの光透過率を示す図である。

図１に示すように、本発明に従う実施例４の水酸化マグネシウムを配合したポリエチレン樹脂組成物は、比較例５のものに比べ、高い透過率が得られており、良好な透明性が得られることがわかる。

水酸化マグネシウム配合ポリエチレン樹脂組成物の光透過率を示す図。

Claims (5)

1. 水酸化マグネシウムに、高級脂肪酸類、アニオン系界面活性剤、リン酸エステル類、脂肪酸と多価アルコールとのエステル、及びカップリング剤からなる群より選ばれた少なくとも１種の表面処理剤を表面処理した水酸化マグネシウム難燃剤であって、
   １００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で圧縮成型したサンプルについて測定したＸ線回折において、水酸化マグネシウムの（００１）面／（０１１）面のＸ線回折ピーク強度比が０．６〜１．５であり、（００１）面の結晶子径が３００Å以下であり、かつ（１１０）面の結晶子径が４００Å以下であって、
   ＢＥＴ比表面積が１０〜５０ｍ^２／ｇの範囲であり、かつ吸油量が４０ｍｌ／１００ｇ以下であることを特徴とする水酸化マグネシウム難燃剤。
2. 水酸化マグネシウム１００重量部に対し、表面処理剤０．５〜２０重量部表面処理したことを特徴とする請求項１に記載の水酸化マグネシウム難燃剤。
3. 請求項１または２に記載の水酸化マグネシウム難燃剤を製造する方法であって、
   マグネシウム塩及び水酸化マグネシウム種結晶を含むスラリーに、アルカリを添加することにより、水酸化マグネシウム凝集粒子を生成させる工程と、
   前記水酸化マグネシウム凝集粒子を湿式分散させる工程と、
   湿式分散させた後の水酸化マグネシウム粒子を前記表面処理剤で表面処理する工程とを備えることを特徴とする水酸化マグネシウム難燃剤の製造方法。
4. 添加するアルカリが、水酸化カルシウムであることを特徴とする請求項３に記載の水酸化マグネシウム難燃剤の製造方法。
5. 請求項１または２に記載の水酸化マグネシウム難燃剤を、樹脂またはゴム１００重量部に対し、１〜２００重量部含有させたことを特徴とする難燃性組成物。
   

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