JP2013531615A - アルキル亜ホスホン酸塩の製造方法 - Google Patents

アルキル亜ホスホン酸塩の製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明はアルキル亜ホスホン酸塩の製造方法において、a)ホスフィン酸源(I)をオレフィン(IV)と、触媒Aの存在下で反応させて、アルキル亜ホスホン酸、その塩またはエステル(II)にするステップと、b)そうして生じたアルキル亜ホスホン酸、その塩またはエステル(II)を、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、Kの金属化合物および/またはプロトン化窒素塩基と反応させて、これらの金属および/または窒素化合物の対応するアルキル亜ホスホン酸塩(III)にするステップ[式中、R、R、R、Rは同じか、または異なり、互いに独立に、H、C〜C18−アルキル、C〜C18−アリール、C〜C18−アリールアルキル、C〜C18−アルキルアリールを意味し、Yは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、Kおよび/または窒素化合物を表し、nは1/4、1/3、1/2、1を表し、触媒Aは、遷移金属ならびに/または遷移金属化合物ならびに/または、遷移金属および/もしくは遷移金属化合物および少なくとも1つの配位子から構成される触媒系である]とを特徴とする方法に関する。

Description

本発明は、アルキル亜ホスホン酸塩の製造方法、およびこの方法によって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩の使用に関する。
アルキル亜ホスホン酸の塩は、ポリエステル中の有効な難燃剤として公知である(欧州特許第0794189号(特許文献1))。
PCT/US2006/045770号(特許文献2)は、ジアルキルホスフィン酸およびアルキル亜ホスホン酸の金属塩からなる混合物を含有する不燃性熱可塑性ポリマーを記載している。
アルキル亜ホスホン酸は従来技術では、ホスフィン酸から出発してオレフィンのラジカル付加、Michael系の付加またはアルキルハロゲン化物の付加によって、非常に不十分にのみか、または迂回して、例えば保護基経路を介してのみ製造することができる。
長鎖またはアリール置換されたオレフィンを用いるアルキル亜ホスホン酸の製造は、確かに遷移金属触媒の存在下では可能であるが、この場合には、非経済的な過剰のリン含有成分が必要である(Montchamp,J.−L.ら、J.Am.Chem.Soc.2002年、124、9386〜9387頁(非特許文献1)およびOrg.Lett.2004年、6、3805〜3808頁(非特許文献2)および2006年、8、4169〜4171頁(非特許文献3);さらにJ.Org.Chem.2005年、70、4064〜4072頁(非特許文献4))。
さらなる合成経路は、アルキル亜ホスホン酸のエステルを介し、これ自体は、対応する亜ホスホン酸二ハロゲン化物から、アルコールとの反応によって製造される。この場合に使用されるホスフィンおよび亜ホスホン酸二ハロゲン化物は、複雑な合成で製造される(Houben−Weyl、第12/1巻、306頁(非特許文献5))。この際に生じる副生成物、さらに前記の出発生成物も部分的には毒性、自然発火性、かつ/または腐食性であり、したがって非常に都合が悪く、回避すべきである。
欧州特許第0794189号 PCT/US第2006/045770号 ドイツ特許第19614424号 ドイツ特許第19734437号 ドイツ特許第19737727号 WO−A第96/16948号 WO−A第98/39306号
Montchamp,J.−L.ら、J.Am.Chem.Soc.2002年、124、9386〜9387頁 Org.Lett.2004年、6、3805〜3808頁 Org.Lett.2006年、8、4169〜4171頁 J.Org.Chem.2005年、70、4064〜4072頁 Houben−Weyl、第12/1巻、306頁
したがって本発明の課題は、アルキル亜ホスホン酸塩と、特に簡単かつ経済的な方法で、ならびに対応する高い収率で、所望のアルキル亜ホスホン酸塩を製造することができるその製造方法とを提供することである。特に、短い側鎖を有するアルキル亜ホスホン酸塩は、妨害となるハロゲン化合物を原料として用いずに、かつ良好な収率で再現可能に製造することができるべきである。加えて、新たな方法の出発生成物および副生成物は毒性、自然発火性、かつ腐食性ではないものとする。
この課題は、
a)ホスフィン酸源(I)
Figure 2013531615
をオレフィン(IV)
Figure 2013531615
と、触媒Aの存在下で反応させて、アルキル亜ホスホン酸、その塩またはエステル(II)
Figure 2013531615
[式中、R、R、R、Rは互いに独立に、H、C〜C18−アルキル、C〜C18−アリール、C〜C18−アリールアルキル、C〜C18−アルキルアリールを意味し、XはH、C〜C18−アルキル、C〜C18−アリール、C〜C18−アリールアルキル、C〜C18−アルキルアリール、C〜C18−アルケニル、(CHOH、CH−CHOH−CHOH、−(CH−CHO)Hまたは(CH−CHO)−アルキルを意味し、ここで、kは0〜10の整数であり、かつ/またはXは、H、Mg、Ca、Ba、Al、Pb、Fe、Zn、Mn、Ni、Li、Na、Kおよび/またはプロトン化窒素塩基であり、ここで、mは、1/3、1/2、1を表し、触媒Aは、遷移金属ならびに/または遷移金属化合物ならびに/または、遷移金属および/もしくは遷移金属化合物および少なくとも1つの配位子から構成される触媒系である]にするステップと、
b)そうして生じたアルキル亜ホスホン酸、その塩またはエステル(II)をMg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、Kの金属化合物および/またはプロトン化窒素塩基と反応させて、これらの金属および/または窒素化合物の対応するアルキル亜ホスホン酸塩(III)
Figure 2013531615
[式中、R、R、R、Rは、a)においてと同じ意味を有し、Yは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、Kおよび/または窒素化合物を意味し、nは1/4、1/3、1/2、1を表す]にするステップ
とを特徴とするアルキル亜ホスホン酸塩の製造方法によって解決される。
好ましくは、R、R、R、Rは同じか、または異なり、互いに独立にH、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert.ブチルおよび/またはフェニルを意味する。
好ましくは、オレフィン(IV)は、エチレン、プロピレン、n−ブテンおよび/またはスチレンである。
好ましくは、ホスフィン酸源(I)は、ホスフィン酸、そのナトリウム−、カリウム−、カルシウム−、マグネシウム−、アルミニウム−および/もしくはアンモニウム塩、ならびに/またはメチル−、エチル−、プロピル−、i−プロピル−、ブチル−、t−ブチル−および/もしくはグリコールエステルである。
好ましくは、遷移金属および/または遷移金属化合物は、第7および第8亜族からのようなものである。
好ましくは、遷移金属および/または遷移金属化合物は、ロジウム、ニッケル、パラジウム、ルテニウムおよび/または白金である。
好ましくは、製造されるべきアルキル亜ホスホン酸塩(III)は、エチル−、プロピル−、i−プロピル−、ブチル−、sec−ブチル−、i−ブチル−、1−フェニルエチル−および/または2−フェニルエチル亜ホスホン酸のアルミニウム(III)−、カルシウム(II)−、マグネシウム(II)−、Cer(III)−、Ti(IV)−および/または亜鉛(II)塩である。
好ましくは、生じる本発明によるアルキル亜ホスホン酸塩(III)は、混合物の全重量に基づいて0〜5重量%の、アルキルホスホン酸塩および/またはジアルキルホスフィン酸塩などのさらなる成分を含有する。
本発明は、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)を、0.5〜99.5重量%のアルキル亜ホスホン酸塩および0.5〜99.5重量%の少なくとも1種のさらなる防炎加工剤を含有するアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションとして使用することにも関する。
さらなる防炎加工剤として例えば、ジアルキルホスフィン酸塩、アリールホスフェート、ホスホネート、次亜リン酸の塩および赤リン、臭素化芳香族または脂環式炭化水素、フェノールまたはエーテル、クロロパラフィンならびにヘキサクロロシクロペンタジエン付加物が適している。
特別な一実施形態では、本発明によるアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションは、0.5〜30重量%のエチル亜ホスホン酸アルミニウム塩および70〜99.5重量%のジエチルホスフィン酸アルミニウム塩を含有する。
本発明は、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)および請求項9〜11のいずれか一つに記載のアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションを、防炎加工剤として、または熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、クリヤラッカー、熱膨張性コーティング、木材および他のセルロース含有製品用の防炎加工剤を製造するための中間体として、防炎加工されたポリマー成形材料を製造するために、防炎加工されたポリマー成形体を製造するために、かつ/または含浸によってポリエステル−およびセルロースの純粋テキスタイルおよび混合テキスタイルを難燃加工するために使用することにも関する。
好ましくは、熱可塑性ポリマーは、ポリエステル、ポリスチレンおよび/またはポリアミドであり、熱硬化性ポリマーは、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタンおよび/またはアクリレートである。
本発明はさらに、熱可塑性または熱硬化性ポリマーに基づいて2〜50重量%の、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)または請求項9〜11のいずれか一つに記載のアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションを含有する、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形材料に関する。
加えて、本発明は、熱可塑性または熱硬化性ポリマーに基づいて2〜50重量%の、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)または請求項9〜11のいずれか一つに記載のアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションを含有する、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形体、−膜、−フィラメントおよび−繊維に関する。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー−成形体、−膜、−フィラメントおよび−繊維は、熱可塑性または熱硬化性ポリマーに基づいて3〜40重量%の、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)または請求項9〜11のいずれか一つに記載のアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションを含有する。
好ましくは、ホスフィン酸源(I)は、ホスフィン酸(次亜リン酸、HPO)、ホスフィン酸の塩、ホスフィン酸のエステル、またはそれらの混合物である。
好ましくは、ホスフィン酸(I)の塩は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩および/またはアンモニウム塩である。
好ましくは、ホスフィン酸(I)のエステルは、アルキル−、ヒドロキシアルキル−、アルキルアリール−、アリール−および/またはアルケニルエステルである。
好ましくは、アルキル亜ホスホン酸(II)のエステルは、対応するメチル−、エチル−、プロピル−、i−プロピル、ブチル−、t−ブチル−、グリコールエステルである。
好ましくは、Yは、Mg、Ca、Al、Ti、Fe、Zr、Zn、Ceおよび/または窒素化合物である。好ましくは、触媒系Aを、遷移金属および/または遷移金属化合物および少なくとも1つの配位子を反応させることによって形成する。
ステップa)におけるホスフィン酸源(I)がホスフィン酸である場合、エステル化を実施して、そのエステル(I)を得ることができる。
ステップa)におけるホスフィン酸源(I)が塩である場合、酸加水分解を実施して、遊離のホスフィン酸(I)を得ることができる。
ステップa)による化合物(II)がアルキル亜ホスホン酸のエステルである場合、酸またはアルカリ加水分解を実施して、遊離のアルキル亜ホスホン酸(II)またはその塩を得ることができる。
ステップa)による化合物(II)がアルキル亜ホスホン酸の塩である場合、酸加水分解を実施して、遊離のアルキル亜ホスホン酸(II)を得ることができる。
好ましくは、遷移金属および遷移金属化合物の源として、その金属塩を使用し;それらには、当業者に知られているとおりの無機酸の塩および有機塩が属する。
適切な塩は、1個または複数の遷移金属イオンからなる複塩および錯塩も含み、互いに独立に1個または複数のアルカリ金属−、アルカリ土類金属−、アンモニウム−、有機アンモニウム−、ホスホニウム−および有機ホスホニウムイオン、および互いに独立に1個または複数の前記のアニオンを含む。
好ましくは、遷移金属の源は、元素としての遷移金属および/またはその0価の状態の遷移金属化合物である。
好ましくは、遷移金属を金属で使用するか、またはさらなる金属(この場合、ホウ素、ジルコニウム、タンタル、タングステン、レニウム、コバルト、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金および/または金が好ましい)との合金として使用する。その際、使用される合金中の遷移金属含有率は、好ましくは45〜99.95重量%である。好ましくは、遷移金属を微粒分散物状で(mikrodispers)(粒径0.1mm〜100μm)使用する。
好ましくは、遷移金属を担持された状態で使用する。担持材料として、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属リン酸塩、金属炭化物、金属窒化物、金属アルミン酸塩、金属ケイ酸塩、官能化ケイ酸塩またはシリカゲル、官能化ポリシロキサン、炭、活性炭、ヘテロポリアニオン、イオン交換体、官能化ポリマー、ポリエチレンイミン/二酸化ケイ素および/またはデンドリマーが適している。
金属塩および/または遷移金属の適切な源は好ましくは、その錯体化合物である。金属塩および/または遷移金属の適切な錯体化合物は、前記の担体材料上に担持されていてよい。
好ましくは、前記の担持されている遷移金属の含有率は、担体材料の総質量に基づいて0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜10重量%、特に0.2〜5重量%である。
遷移金属および遷移金属化合物の適切な源は例えば、パラジウム、白金、ニッケル、ロジウム;アルミナ、シリカ、炭、活性炭上のパラジウム、白金、ニッケルまたはロジウム;塩化、臭化、酸化、硫酸、硝酸、水酸化、プロピオン酸、酢酸、ステアリン酸、2−エチルヘキサン酸、アセチルアセトン酸、ヘキサフルオロアセチルアセトン酸、テトラフルオロホウ酸、トリフルオロ酢酸、メチル、シクロペンタジエニル、メチルシクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニルパラジウム(II)、ニッケル(II)、白金(II)、ロジウムならびにそれらの1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、2−(2’−ジ−tert−ブチルホスフィン)ビフェニル、アセトニトリル、ベンゾニトリル、エチレンジアミン、クロロホルム、2−(ジメチルアミノメチル)フェロセン、アリル、2−メチルアリル、ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、ジメチルフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、1,5−シクロオクタジエン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、トリフェニルホスフィン、トリ−o−トリルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリエチルホスフィン、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、N−メチルイミダゾール、2,2’−ビピリジン、(ビシクロ[2.2.1]−ヘプタ−2,5−ジエン)、2−メトキシエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(N,N−ジエチルエチレンジアミン)、1,2−ジアミノシクロヘキサン、ピリジン、エチレンおよび/またはアミンの錯体;(2−メチルアリル)パラジウム(II)クロリドダイマー、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、テトラキス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム(0)、ビス[1,2−ビス(ジフェニルホスフィン)エタン]−パラジウム(0)、ビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム(0)、テトラキス(メチルジフェニルホスフィン)パラジウム(0)およびそれらのクロロホルム錯体;アリルニッケル(II)クロリドダイマー、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)、ビス(トリフェニルホスフィン)ジカルボニルニッケル(0)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(0);塩化、酸化白金(IV)、ヘキサクロロ白金(IV)酸カリウム、ナトリウム、アンモニウム、テトラクロロ白金(II)酸カリウム、アンモニウム、トリメチル(メチルシクロペンタジエニル)白金(IV)、cis−ジアミンテトラクロロ白金(IV)、エチレンビス(トリフェニルホスフィン白金(0)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)白金(0)、クロロ白金酸;クロロビス(エチレン)ロジウムダイマー、ヘキサロジウムヘキサデカカルボニル、クロロ(1,5−シクロオクタジエン)ロジウムダイマー、クロロ(ノルボマジエン(norbomadien))−ロジウムダイマー、クロロ(1,5−ヘキサジエン)ロジウムダイマーである。
好ましくは、配位子は、式(V)のホスフィンである
PR (V)
[式中、残基Rは互いに独立に、水素、直鎖、分岐もしくは環式C〜C20−アルキル、C〜C20−アルキルアリール、C〜C20−カルボキシレート、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−アルコキシカルボニル、C〜C20−アルキルチオ、C〜C20−アルキルスルホニル、C〜C20−アルキルスルフィニル、シリルおよび/またはそれらの誘導体、および/または少なくとも1個のRによって置換されているフェニル、または少なくとも1個のRによって置換されているナフチルである。Rは互いに独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、NH、ニトロ、ヒドロキシ、シアノ、ホルミル、直鎖、分岐もしくは環式C〜C20−アルキル、C〜C20−アルコキシ、HN(C〜C20−アルキル)、N(C〜C20−アルキル)、−CO−(C〜C20−アルキル)、−CON(C〜C20−アルキル)、−OCO(C〜C20−アルキル)、NHCO(C〜C20−アルキル)、C〜C20−アシル、−SOM、−SON(R)M、−COM、−PO、−AsO、−SiOM、−C(CFOM(M=H、Li、NaまたはK)を表し、ここでRは、水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、直鎖、分岐もしくは環式C〜C20−アルキル、C〜C20−カルボキシレート、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−アルコキシカルボニル、C〜C20−アルキルチオ、C〜C20−アルキルスルホニル、C〜C20−アルキルスルフィニル、シリルおよび/またはその誘導体、C〜C20−アリール、C〜C20−アリールアルキル、C〜C20−アルキルアリール、フェニルおよび/またはビフェニルを意味する。好ましくは、R基は全て同一である]。
適切なホスフィン(V)は例えば、トリメチル−、トリエチル−、トリプロピル−、トリブチル−、トリシクロヘキシル−、トリフェニル−、ジフェニルメチル−、フェニルジメチル−、トリ(o−トリル)−、トリ(p−トリル)−、エチルジフェニル−、ジシクロヘキシルフェニル−、トリ−(p−メトキシフェニル)ホスフィン、トリメチルホスフィットおよび/またはトリフェニルホスフィット;ジフェニル(2−スルホナトフェニル)−ホスフィン、ジフェニル(3−スルホナトフェニル)−ホスフィン、ビス(4,6−ジメチル−3−スルホナトフェニル)(2,4−ジメチルフェニル)ホスフィン、ビス(3−スルホナトフェニル)フェニルホスフィン、トリス(4,6−ジメチル−3−スルホナトフェニル)ホスフィン、トリス(2−スルホナトフェニル)ホスフィン、トリス(3−スルホナトフェニル)ホスフィン、2’−ジシクロヘキシルホスフィノ−2,6−ジメトキシ−3−スルホナト−1,1’−ビフェニルのカリウム、ナトリウムおよびアンモニウム塩である。
特に好ましくは、配位子は、一般式RM−Z−MR(VI)の二座配位子である。この式中、Mは互いに独立に、N、P、AsまたはSbを表す。好ましくは、両方のMは同じであって、特に好ましくは、Mはリン原子を表す。それぞれのR基は互いに独立に、式(V)のもと記載された残基を表す。好ましくは、R基は全て同一である。Zは好ましくは、少なくとも1個の架橋原子を含有する二価架橋基を表し、その際、好ましくは2〜6個の架橋原子が含有されている。
架橋原子は、C−、N−、O−、Si−およびS−原子から選択することができる。好ましくは、Zは、少なくとも1個の炭素原子を含有する有機架橋基である。好ましくは、Zは、1〜6個の架橋原子を含有する有機架橋基であって、その架橋原子のうちの少なくとも2個は、非置換であるか、または置換されていてよい炭素原子である。
好ましい基Zは、−CH−、−CH−CH−、−CH−CH−CH−、−CH−CH(CH)−CH−、−CH−C(CH−CH−、−CH−Si(CH−CH−、−CH−O−CH−、−CH−CH−CH−CH−、非置換または置換1,2−フェニル−、1,2−シクロヘキシル−、1,1’−または1,2−フェロセニル残基、2,2’−(1,1’−ビフェニル)−、4,5−キサンテン−および/またはオキシジ−2,1−フェニレン残基である。
適切な二座ホスフィン配位子(VI)は例えば、1,2−ビス(ジメチル−)、1,2−ビス(ジエチル−)、1,2−ビス(ジ−tert.−ブチル−)、1,2−ビス(ジシクロヘキシル−)および1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン;1,3−ビス(ジシクロヘキシル−)、1,3−ビス(ジ−tert.−ブチル−)および1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン;1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン;1,2−ビス(ジ−tert.−ブチル−)、1,2−ビス(ジフェニル−)、1,2−ビス(ジシクロヘキシル−)、1,3−ビス(ジ−tert.−ブチル−)、1,3−ビス(ジフェニル−)、1,3ビス(ジシクロヘキシル−)ベンゼン;9,9−ジメチル−4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)キサンテン、9,9−ジメチル−4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)−2,7−ジ−tert.−ブチルキサンテン、9,9−ジメチル−4,5−ビス(ジ−tert.−ブチルホスフィノ)−キサンテン、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−フェロセン、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、2,2’−ビス(ジ−p−トリルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、(オキシジ−2,1−フェニレン)ビス(ジフェニルホスフィン)、2,2’−ビス(ジ−tert.−ブチルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル、2,2’−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル;1,2−ビス(ジ−4−スルホナトフェニルホスフィノ)ベンゼン、(2,2’−ビス[[ビス(3−スルホナトフェニル)ホスフィノ]メチル]−4,4’,7,7’−テトラスルホナト−1,1’−ビナフチル、(2,2’−ビス[[ビス(3−スルホナトフェニル)ホスフィノ]メチル]−5,5’−テトラスルホナト−1,1’−ビフェニル、(2,2’−ビス[[ビス(3−スルホナトフェニル)ホスフィノ]メチル]−1,1’−ビナフチル、(2,2’−ビス[[ビス(3−スルホナトフェニル)ホスフィノ]メチル]−1,1’−ビフェニル、9,9−ジメチル−4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)−2,7−スルホナトキサンテン、9,9−ジメチル−4,5−ビス(ジ−tert.−ブチルホスフィノ)−2,7−スルホナトキサンテン、1,2−ビス(ジ−4−スルホナトフェニルホスフィノ)ベンゼンのカリウム、ナトリウムおよびアンモニウム塩である。
式(V)および(VI)の配位子は、残基Rおよび/または架橋基によって、ポリマーまたは無機基板に結合されていてよい。
触媒系は、1:0.01〜1:100、好ましくは1:0.05〜1:10、特に1:1〜1:4の遷移金属−配位子モル比を有する。
好ましくは、ステップa)およびb)での反応を溶剤または溶剤系中で、かつさらなる気体成分、例えば窒素、酸素、アルゴン、二酸化炭素などを含有する雰囲気中で行い;温度は−20〜340℃、特に20〜180℃であり、1〜100barの全圧である。
好ましくは、ステップa)において、ホスフィン酸源(I)を反応させて、対応するアルキル亜ホスホン酸、その塩またはエステル(II)にする。
好ましくは、ステップa)において、ホスフィン酸源(I)をホスフィン酸(I)に変換し、これを反応させて、対応するアルキル亜ホスホン酸(II)にする。
好ましくは、ステップa)において、ホスフィン酸源(I)をホスフィン酸エステル(I)に変換し、これを反応させて、対応するアルキル亜ホスホン酸エステル(II)にする。
ステップa)およびb)の後の、生成物および/または成分および/または遷移金属および/または遷移金属化合物および/または触媒系および/または配位子および/または原料の単離は、任意選択で蒸留もしくは精留によって、結晶化もしくは沈殿によって、濾過もしくは遠心分離によって、吸着もしくはクロマトグラフィーによって、または他の公知の方法によって行う。
好ましくは、ステップa)およびb)における反応を、任意選択で吸着カラム、噴霧塔、気泡塔、撹拌タンク、流動床反応器、流管、ループ型反応器および/または混練機中で行う。
好ましくは、反応溶液/反応混合物をこの場合、1〜1000000、好ましくは100〜100000の回転レイノルズ数に対応する混合強度に掛け、各反応物などの強力混合を、0.080〜10kW/m、好ましくは0.30〜1.65kW/mのエネルギー入力下で行う。
好ましくは、触媒Aは反応の間に、均一および/または不均一に作用する。したがって、それぞれ不均一に作用する触媒は、反応の間、懸濁液として、または固相に結合して作用する。
好ましくは、それぞれの反応を溶剤中で単相系として、均一または不均一な混合物状態で、かつ/または気相中で行う。
多相系を使用する場合には、追加的に相転移触媒を使用することができる。
ステップa)およびb)の適切な溶剤は、水、アルコール、グリコール、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン炭化水素、脂環式炭化水素、エーテル、グリコールエーテル、ケトン、エステルおよび/またはカルボン酸である。
適切な溶剤は、使用されるオレフィンおよびホスフィン酸源でもある。これらは、より高い空時収率の形態で利点をもたらす。
好ましくは、オレフィンおよび/または溶剤の自己蒸気圧下で反応を実施する。
好ましくは、オレフィン(IV)のR、R、R、Rは同じか、または異なり、互いに独立に、H、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert.−ブチルおよび/またはフェニルを意味する。
好ましくは、0.01〜100barのオレフィンの分圧で、特に好ましくは0.1〜10barのオレフィンの分圧で反応を行う。
好ましくは、1:10000〜1:0.001のホスフィン酸−オレフィンモル比で、特に好ましくは1:30〜1:0.01の比で反応を行う。
好ましくは、1:1〜1:0.00000001のホスフィン酸−触媒モル比で、特に好ましくは1:0.01〜1:0.000001で反応を行う。
好ましくは、1:10000〜1:0のホスフィン酸−溶剤モル比で、特に好ましくは1:50〜1:1で反応を行う。
式(II)の化合物を製造するための本発明による方法は、ホスフィン酸源(I)をオレフィンと、触媒の存在下で反応させ、生成物(II)(アルキル亜ホスホン酸または−塩、−エステル)から場合によって、触媒、遷移金属または遷移金属化合物、配位子、錯化剤、塩、溶剤、オレフィン、ホスフィン酸、その塩またはエステル、および副生成物を除去することを特徴とする。
アルキル亜ホスホン酸、その塩またはエステル(II)はこの場合、全重量に基づいて0〜10重量%の、アルキル亜ホスホン酸、その塩および/またはエステルのアルキルホスホン酸塩および/またはジアルキルホスフィン酸塩などのさらなるリン含有成分を含有してよい。
アルキル亜ホスホン酸またはその塩(II)をその後に反応させて、さらなる金属塩にすることができる。
好ましくは、使用される、ステップb)の金属化合物は、金属Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K、特に好ましくはMg、Ca、Al、Ti、Zr、Zn、Sn、Ce、Feの化合物である。
好ましくは、ステップb)では、ステップa)によって得られたアルキル亜ホスホン酸、そのエステルおよび/またはアルカリ金属塩(II)を、Mg、Ca、Al、Zn、Ti、Sn、Zr、CeまたはFeの金属化合物と反応させて、これらの金属のアルキル亜ホスホン酸塩(III)にする。
その場合、8:1〜1:3のアルキル亜ホスホン酸/−エステル/−塩(II)と金属とのモル比で反応を行う。
好ましくは、ステップa)によって得られた生成物混合物をさらに精製することなく、金属化合物と反応させる。
方法のさらなる一実施形態では、ステップa)によって得られた生成物混合物をワークアップする。
好ましくは、アルキル亜ホスホン酸、そのエステルおよび/またはアルカリ金属塩(II)を単離することによって、生成物混合物をワークアップする。
好ましくは、単離ステップを、溶剤系を例えば蒸発によって除去することによって行う。
好ましくは、単離ステップを、溶剤系およびそこに溶解している副成分を例えば固液分離法によって除去することによって行う。
好ましくは、不溶性の副生成物を例えば固液分離法によって分離することによって、生成物混合物をワークアップする。
好ましいのは、ステップb)における、変性されている所定の溶剤系中での反応である。このために、酸性成分、溶解仲介剤、抑泡剤などを加える。
好ましくは、ステップa)で得られたアルキル亜ホスホン酸エステル/−塩(II)を対応するアルキル亜ホスホン酸(II)に変換し、ステップb)で、これをMg、Ca、Al、Zn、Ti、Sn、Zr、CeまたはFeの金属化合物と反応させ、これらの金属のアルキル亜ホスホン酸塩(III)にする。
好ましくは、ステップa)で得られたアルキル亜ホスホン酸/−エステル(II)をアルキル亜ホスホン酸−アルカリ金属塩(II)に変換し、ステップb)において、これをMg、Ca、Al、Zn、Ti、Sn、Zr、CeまたはFeの金属化合物と反応させて、これらの金属のアルキル亜ホスホン酸塩(III)にする。
好ましくは、ステップb)のための、Mg、Ca、Al、Zn、Ti、Sn、Zr、CeまたはFeの金属化合物は、金属、金属酸化物、−水酸化物、−酸化物水酸化物、−ホウ酸塩、−炭酸塩、−ヒドロキソ炭酸塩、混合された−ヒドロキソ炭酸塩、−リン酸塩、−硫酸塩、−ヒドロキソ硫酸塩、混合−ヒドロキソ硫酸塩、−オキシ硫酸塩、−酢酸塩、−硝酸塩、フッ化物、−塩化物、−オキシ塩化物、−臭化物、−ヨウ化物、−カルボン酸誘導体、例えば−酢酸塩、−ギ酸塩、−シュウ酸塩、−酒石酸塩、−安息香酸塩など、および/または−アルコキシド、例えば−n−プロポキシド、−n−ブトキシド、−tert.−ブトキシド、−イソプロポキシド、−エトキシドなど、ならびにそれらの水和物である。
アルミニウム化合物では、金属アルミニウム、および第7主族のアニオンを有するアルミニウム塩、例えばフッ化アルミニウム、フッ化アルミニウム三水和物、塩化アルミニウム(無水、結晶化;無水、昇華)、塩化アルミニウム六水和物、ヒドロキシ塩化アルミニウム、Hardman Australien製のALCHLOR(登録商標)−AC、塩基性塩化アルミニウム溶液、塩化アルミニウム溶液、Lurgi Lifescience製の硫酸処理された(sulfatkonditionierte)ポリ塩化アルミニウム溶液(PACS)、Oker Chemie GmbH製のOBRAFLOC 18(登録商標)、Sachtleben製のAlkaflock(登録商標)、Ekocid(登録商標)60タイプ、Sachtoklar(登録商標)タイプ、Ekofloc(登録商標)タイプ、Ekozetタイプ、Clariant製のLocron(登録商標)タイプ、Parimal(登録商標)タイプ、無水臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム六水和物などが好ましい。
第6主族のアニオンを有するアルミニウム、例えば硫化アルミニウム、セレン化アルミニウムなどが好ましい。
第5主族のアニオンを有するアルミニウム塩、例えばリン化アルミニウム、次亜リン酸アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、窒化アルミニウムなど、および第4主族のアニオンを有するアルミニウム塩、例えば炭化アルミニウム、ヘキサフルオロケイ酸アルミニウムなど;同様に第1主族のアニオンを有するアルミニウム塩、例えば水素化アルミニウム、水素化アルミニウム−カルシウム、ホウ水素化アルミニウムなど、または第7主族のオキソ酸のアルミニウム塩、例えば塩素酸アルミニウムなどが好ましい。
第6主族のオキソ酸のアルミニウム塩、例えば硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウム水和物、硫酸アルミニウム六水和物、硫酸アルミニウムヘキサデカスルフェート(hexadekasulfat)、硫酸アルミニウムオクタデカスルフェート(octadekasulfat)、Ekachemicals製の硫酸アルミニウム溶液、Oker Chemie GmbH製の硫酸アルミニウム液、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸ナトリウムアルミニウム十二水和物、硫酸アルミニウムカリウム、硫酸アルミニウムカリウム十二水和物、硫酸アルミニウムアンモニウム、硫酸アルミニウムアンモニウム十二水和物、マガルドレート(AlMg10(OH)31(SO×nHO)などが好ましい。
第5主族のオキソ酸のアルミニウム塩、例えば、硝酸アルミニウム九水和物、メタリン酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、軽量リン酸アルミニウム水和物、一塩基性リン酸アルミニウム、一塩基性リン酸アルミニウム溶液など;同様に、第4主族のオキソ酸のアルミニウム塩、例えばケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム水和物(アルマシラート)、炭酸アルミニウム、ハイドロタルサイト(MgAl(OH)16CO・nHO)、炭酸ジヒドロキシアルミニウムナトリウム、NaAl(OH)COなど、および第3主族のオキソ酸のアルミニウム塩、例えばホウ酸アルミニウムまたは擬ハロゲン化物のアルミニウム塩、例えばチオシアン酸アルミニウムなども好ましい。
酸化アルミニウム(プルム(purum)、プリスム(purissum)、工業用、塩基性、中性、酸性)、酸化アルミニウム水和物、水酸化アルミニウムまたは混合酸化水酸化アルミニウム、および/または好ましくは9〜40重量%のアルミニウム含有率を有するポリアルミニウムヒドロキシ化合物が好ましい。
好ましいアルミニウム塩は、有機アニオンを有するようなもの、例えばモノ−、ジ−、オリゴ−、ポリカルボン酸のアルミニウム塩、例えば、二酢酸アルミニウム、酢酸アルミニウム(塩基性)、塩基性酢酸アルミニウム、アセト酒石酸アルミニウム、ギ酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、酒石酸アルミニウム、オレイン酸アルミニウム、パルミチン酸アルミニウム、モノステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、トリフルオロメタンスルホン酸アルミニウム、安息香酸アルミニウム、サリチル酸アルミニウム、硫酸ヨウ化アルミニウム六尿素、8−オキシキノリン酸アルミニウムなどである。
亜鉛化合物では、元素の金属亜鉛、および無機アニオンを有する亜鉛塩、例えば亜鉛ハロゲン化物(フッ化亜鉛、フッ化亜鉛四水和物、塩化亜鉛(亜鉛バター)、ブロミド ヨウ化亜鉛)などが好ましい。
第3主族のオキソ酸の亜鉛塩(ホウ酸亜鉛、例えばFirebrake(登録商標)ZB、Firebrake(登録商標)415、Firebrake(登録商標)500)、および第4主族のオキソ酸の亜鉛塩((塩基性)炭酸亜鉛、水酸化炭酸亜鉛、無水の炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛水和物、(塩基性)ケイ酸亜鉛、ヘキサフルオロケイ酸亜鉛、ヘキサフルオロケイ酸亜鉛六水和物、スズ酸亜鉛、水酸化スズ酸亜鉛、水酸化炭酸亜鉛−マグネシウム−アルミニウム)、および第5主族のオキソ酸の亜鉛塩(硝酸亜鉛、硝酸亜鉛六水和物、亜硝酸亜鉛、リン酸亜鉛、ピロリン酸亜鉛);同様に第6主族のオキソ酸の亜鉛塩(硫酸亜鉛、硫酸亜鉛一水和物、硫酸亜鉛七水和物)、および第7主族のオキソ酸の亜鉛塩(ハイポハロゲナイト(hypohalogenite)、ハロゲナイト(halogenite)、ハロゲン酸塩、例えばヨウ素酸亜鉛、過ハロゲン酸塩、例えば過塩素酸亜鉛)が好ましい。
擬ハロゲン化物の亜鉛塩(チオシアン酸亜鉛、シアン酸亜鉛、シアン化亜鉛)が好ましい。
酸化亜鉛、亜鉛過酸化物(例えば過酸化亜鉛)、水酸化亜鉛または混合酸化水酸化亜鉛(例えばGrillo製の標準酸化亜鉛、例えばRheinchemie製の活性化酸化亜鉛、紅亜鉛鉱、Calamin(登録商標))が好ましい。
遷移金属のオキソ酸の亜鉛塩(水酸化クロム酸(VI)亜鉛(亜鉛黄色)、亜クロム酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、例えばKemgard(商標)911B、過マンガン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛−ケイ酸マグネシウム、例えばKemgard(商標)911C)が好ましい。
好ましい亜鉛塩は、有機アニオンを有するようなものであり、これには、モノ−、ジ−、オリゴ−、ポリカルボン酸の亜鉛塩、ギ酸の塩(ギ酸亜鉛)、酢酸の塩(酢酸亜鉛、酢酸亜鉛二水和物、ガルジン(Galzin))、トリフルオロ酢酸の塩(トリフルオロ酢酸亜鉛水和物)、プロピオン酸亜鉛、酪酸亜鉛、吉草酸亜鉛、カプリル酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、シュウ酸の塩(シュウ酸亜鉛)、酒石酸の塩(酒石酸亜鉛)、クエン酸の塩(三塩基性クエン酸亜鉛二水和物)、安息香酸の塩(安息香酸塩)、サリチル酸亜鉛、乳酸の塩(乳酸亜鉛、乳酸亜鉛三水和物)、アクリル酸、マレイン酸、コハク酸、アミノ酸(グリシン)の塩、酸性ヒドロキソ官能基の塩(亜鉛フェノキシドなど)、パラ−フェノールスルホン酸亜鉛、パラ−フェノールスルホン酸亜鉛水和物、アセチルアセトン酸亜鉛水和物、タンニン酸亜鉛、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛が属する。
リン化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛が好ましい。
チタン化合物では、金属のチタン、同様に、無機アニオン、例えば塩化物−、硝酸−または硫酸イオンなど、および有機アニオン、例えばギ酸イオンまたは酢酸イオンなどを有するチタン塩である。二塩化チタン、セスキ硫酸チタン、臭化チタン(IV)、フッ化チタン(IV)、塩化チタン(III)、塩化チタン(IV)、塩化チタン(IV)−テトラヒドロフラン錯体、オキシ塩化チタン(IV)、オキシ塩化チタン(IV)−塩酸溶液、オキシ硫酸チタン(IV)、オキシ硫酸チタン(IV)−硫酸溶液または酸化チタンも特に好ましい。好ましいチタンアルコキシドは、チタン−(IV)−n−プロポキシド(Tilcom(登録商標)NPT、Vertec(登録商標)NPT)、チタン−(IV)−n−ブトキシド、チタンクロリドトリイソプロポキシド、チタン−(IV)−エトキシド、チタン−(IV)−2−エチルヘキシルオキシド(Tilcom(登録商標)EHT、Vertetec(登録商標)EHT)である。
スズ化合物では、金属のスズ、およびスズ塩(塩化スズ(II)、塩化スズ(II)二水和物、塩化スズ(IV))、同様に酸化スズが好ましく、かつ好ましいスズ−アルコキシドとしてはスズ−(IV)−tert−ブトキシドである。
ジルコニウム化合物では、金属のジルコニウム、および塩化ジルコニウム(IV)、硫酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム四水和物、酢酸ジルコニル、塩化ジルコニル、塩化ジルコニル八水和物などのジルコニウム塩が好ましい。さらに酸化ジルコニウムが好ましく、好ましいジルコニウム−アルコキシドとしてはジルコニウム−(IV)−tert−ブトキシドである。
好ましくは、金属化合物は、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸チタン、チタンテトラブトキシド、硝酸亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛および/または硫酸亜鉛である。
好ましくは、金属化合物は、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸チタン、チタンテトラブトキシド、硝酸亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛および/または硫酸亜鉛である。
ステップb)における反応を、0.1〜70重量%、好ましくは5〜40重量%のアルキル亜ホスホン酸塩の固体含有率で行う。
好ましくは、ステップb)における反応を、20〜250℃の温度で、好ましくは80〜120℃の温度で行う。
好ましくは、ステップb)における反応を、0.01から1000bar、好ましくは0.1〜100barの圧力で行う。
好ましくは、ステップb)における反応を、アルキル亜ホスホン酸(II)および/またはそのアルカリ金属塩とMg、Ca、Al、Zn、Ti、Zr、CeまたはFeの金属化合物とを反応させて、これらの金属のアルキル亜ホスホン酸塩(III)にする反応時間が1×10−7〜1〜10時間の間であるように行う。
好ましくは、ステップb)の後に濾過および/または遠心分離によって反応混合物から分離されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)を乾燥させる。
好ましくは、ステップb)におけるアルキル亜ホスホン酸塩(III)を、加圧吸引フィルター、真空吸引フィルター、撹拌吸引フィルター、加圧カートリッジフィルター、スクリュー葉状フィルター、円形葉状フィルター、遠心円板フィルター、チャンバー−/フレームフィルタープレス、自動チャンバーフィルタープレス、真空ドラムセルフィルター、真空ディスクセルフィルター(Vakuum−Scheibenzellenfilter)、真空−内部セルフィルター、真空プレーンセルフィルター(Vakuum−Planzellenfilter)、回転圧力フィルター、真空ベルトフィルターを用いて分離する。
好ましくは、濾過圧力は5×10−6〜60barであり、濾過温度は0〜400℃であり、比フィルター性能は10〜200kg×h−1×m−2であり、得られるフィルターケーキの残留湿気は5〜60%である。
好ましくは、ステップb)におけるアルキル亜ホスホン酸塩(III)を、オーバーフロー型遠心分離機などのデカンター型遠心分離機、ピーラー型遠心分離機(Schael−Zentrifugen)、チャンバー型遠心分離機、スクリューコンベヤ型遠心分離機、ディスク型遠心分離機、管型遠心分離機、吊下型(Haenge)および振り子型遠心分離機などのスクリーン型遠心分離機、スクリーンコンベヤ型遠心分離機、スクリーンピーラー型(Siebschael)遠心分離機またはプッシャー型(Schub)遠心分離機を用いて分離する。
好ましくは、加速比(Beschleunigungsverhaeltnis)は300〜15000であり、懸濁処理量は2〜400m×h−1であり、固体処理量は5〜80t×h−1であり、得られたケーキの残留湿気は5〜60%である。
乾燥のための本発明によるユニットは、チャンバー式乾燥機、チャネル式乾燥機、ベルト式乾燥機(空気速度2〜3m/秒)、パン式乾燥機(温度20〜400℃)、ドラム式乾燥機(熱風温度100〜250℃)、パドル式乾燥機(温度50〜300℃)、フロー式乾燥機(空気速度10〜60m/秒、排気温度50〜300℃)、流動床式乾燥機(空気速度0.2〜0.5m/秒、排気温度50〜300℃、ローラー式乾燥機、チューブ式乾燥機、温度20〜200℃、パドル式乾燥機、真空乾燥キャビネット(温度20〜300℃、圧力0.001〜0.016MPa)、真空ローラー乾燥機(温度20〜300℃、圧力0.004〜0.014MPa、真空パドル式乾燥機(温度20〜300℃、圧力0.003〜0.02MPa)、真空円錐式乾燥機(温度20〜300℃、圧力0.003〜0.02MPa)である。
好ましくは、金属Mg、Ca、Al、Zn、Ti、Sn、Zr、CeまたはFeのアルキル亜ホスホン酸塩(III)は、任意選択で0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜1重量%の残留湿気、0.1〜2000μm、好ましくは10〜500μmの平均粒径、80〜800g/l、好ましくは200〜700g/lの嵩密度、0.5〜10、好ましくは1〜5の、Pfrengleによる流動性を有する。
金属Mg、Ca、Al、Zn、Ti、Sn、Zr、CeまたはFeのアルキル亜ホスホン酸塩(III)はこの場合、全重量に基づいて0〜5重量%の、金属Mg、Ca、Al、Zn、Ti、Sn、Zr、CeまたはFのアルキルホスホン酸塩および/またはジアルキルホスフィン酸塩などのさらなる成分を含有してよい。
本発明はまた、10〜99重量%の、アルキル亜ホスホン酸(II)および/またはそのエステルおよび/またはアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩と1〜90重量%の溶剤とを含有する、アルキル亜ホスホン酸(II)および/またはそのエステルおよび/またはアルカリ金属塩の溶液にも関し、その際、合計は100重量%である。
a)ホスフィン酸および/またはその塩をオレフィンと、触媒Aの存在下、溶剤系中で反応させて、アルキル亜ホスホン酸(II)および/またはそのアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩にし、
b)a)によって得られたアルキル亜ホスホン酸(II)および/またはアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を、Mg、Ca、Al、Zn、Sn、Ti、Ce、ZrまたはFeの金属化合物と反応させて、これらの金属のアルキル亜ホスホン酸塩(III)にする、アルキル亜ホスホン酸塩(III)の製造方法によって得られた、金属Mg、Ca、Al、Zn、Sn、Ti、Ce、ZrまたはFeのアルキル亜ホスホン酸塩(III)が好ましい。
本発明の対象は特に、次亜リン酸ナトリウムをエチレンと、触媒Aの存在下、酢酸中で反応させて、主生成物としてのアルキル亜ホスホン酸(II)のナトリウム塩にし、この生成物を引き続き、硫酸アルミニウムと反応させて、アルキル亜ホスホン酸(III)のアルミニウム塩にする方法も包含する。
本発明の対象は特に、ホスフィン酸をエチレンと、触媒Aの存在下、水中で反応させて、主生成物としてのアルキル亜ホスホン酸(II)にし、この生成物を引き続き、水酸化アルミニウムと反応させて、アルキル亜ホスホン酸(III)のアルミニウム塩にする方法も包含する。
同様に、ホスフィン酸および/またはその塩をオレフィンと、触媒Aの存在下、溶剤系中で反応させて、アルキル亜ホスホン酸(II)および/またはそのアルカリ金属塩からなる混合物にし、引き続き、単一の生成物が得られるように、得られたアルキル亜ホスホン酸(II)誘導体をそれぞれ他の化合物群に変換することによって得られた、アルキル亜ホスホン酸(II)および/またはそのアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩も好ましい。
同様に、
a)ホスフィン酸および/またはそのアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩をオレフィンと、触媒Aの存在下、溶剤系中で反応させて、アルキル亜ホスホン酸(II)および/またはそのアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩にし、次いで、
a1)単一の生成物が得られるように、a)によって得られたアルキル亜ホスホン酸(II)誘導体をそれぞれ他の化合物群に変換し、次いで、
b)a1)によって得られたアルキル亜ホスホン酸(II)誘導体をMg、Ca、Al、Zn、Sn、Ti、Ce、ZrまたはFeの金属化合物と反応させて、これらの金属のアルキル亜ホスホン酸塩(III)にすることによって得られたアルキル亜ホスホン酸塩(III)が好ましい。
同様に、ステップa)で得られたアルキル亜ホスホン酸塩(II)をアルキル亜ホスホン酸(II)に変換し、続いて、このアルキル亜ホスホン酸(II)を、Mg、Ca、Al、Zn、Sn、Ti、Ce、ZrまたはFeの金属化合物と反応させて、この金属のアルキル亜ホスホン酸塩(III)にすることによって得られたアルキル亜ホスホン酸塩(II)が好ましい。
本発明の対象は特に、次亜リン酸ナトリウムをエチレンと、触媒の存在下、酢酸中で反応させて、主生成物としてのアルキル亜ホスホン酸(II)のナトリウム塩にし、この生成物を引き続き、硫酸を用いてアルキル亜ホスホン酸(II)に変換し、水酸化アルミニウムと反応させて、アルキル亜ホスホン酸(III)のアルミニウム塩にする方法も包含する。
本発明の対象は特に、ホスフィン酸をエチレンと、触媒の存在下、水中で反応させて、主生成物としてのアルキル亜ホスホン酸(II)にし、この生成物を引き続き、苛性ソーダ溶液を用いてアルキル亜ホスホン酸(II)のナトリウム塩に変換し、硫酸アルミニウムと反応させて、アルキル亜ホスホン酸(III)のアルミニウム塩にする方法も包含する。
同様に、ステップa)で得られたアルキル亜ホスホン酸(II)をアルキル亜ホスホン酸塩(II)に変換し、続いて、このアルキル亜ホスホン酸塩(II)を、Mg、Ca、Al、Zn、Sn、Ti、Ce、ZrまたはFeの金属化合物と反応させて、これらの金属のアルキル亜ホスホン酸塩(III)にすることによって得られたアルキル亜ホスホン酸塩(III)が好ましい。
本発明による方法によって製造されるアルキル亜ホスホン酸塩(III)は特に、防炎加工剤として、または防炎加工剤を製造するための中間体として、かつアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションとして使用することができる。
好ましくは、本発明によるアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションは、0.5〜99.5重量%のアルキル亜ホスホン酸塩と、0.5〜99.5重量%の少なくとも1種のさらなる防炎加工剤を含有する。
アルキル亜ホスホン酸の特に好ましい塩は、C〜C−アルキル亜ホスホン酸のアルミニウム−、カルシウム−および亜鉛塩である。
さらなる防炎加工剤として例えば、ジアルキルホスフィン酸塩、アリールホスフェート、ホスホネート、次亜リン酸の塩および赤リン、臭素化芳香族または脂環式炭化水素、フェノールまたはエーテル、クロロパラフィン、ヘキサクロロシクロペンタジエン付加物が適している。
ジアルキルホスフィン酸の特に好ましい塩は、ジ−C〜C−アルキルホスフィン酸のアルミニウム−、カルシウム−および亜鉛塩である。
特別な一実施形態では、本発明によるアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションは、0.5〜99.5重量%のエチル亜ホスホン酸アルミニウム塩と、0.5〜99.5重量%のジエチルホスフィン酸アルミニウム塩とを含有する。
特別な一実施形態では、本発明によるアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションは、0.5〜30重量%のエチル亜ホスホン酸アルミニウム塩と、70〜99.5重量%のジエチルホスフィン酸アルミニウム塩とを含有する。
さらに、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料、または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に少なくとも1種の協力剤またはリン−窒素−防炎加工剤を加えることができる。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に基づいて0〜40重量%の協力剤またはリン−窒素−防炎加工剤を加える。
好ましくは、協力剤またはリン−窒素−防炎加工剤は、メラミンの縮合生成物および/またはメラミンとリン酸との反応生成物および/またはメラミンの縮合生成物とポリリン酸との反応生成物および/または酸化アンチモン、またはそれらの混合物である。
好ましくは、協力剤またはリン−窒素−防炎加工剤は、メラム、メレム、メロン、ジメラミンピロホスフェート、メラミンポリホスフェート、メラムポリホスフェート、メロンポリホスフェートおよびメレムポリホスフェート、またはそれらの混合ポリ塩(Polysalze)である。
好ましくは、リン−窒素−防炎加工剤は、yが1〜3に等しく、zが1〜10000に等しい式(NH3−yPOまたは(NHPOの窒素含有ホスフェートでもある。
好ましくは、リン−窒素−防炎加工剤は、水素リン酸アンモニウム、二水素リン酸アンモニウムおよび/またはポリリン酸アンモニウムである。
好ましくは、窒素含有協力剤は、ベンゾグアナミン、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、アラントイン、グリコウリル(Glycouril)、メラミン、メラミンシアヌレート、ジシアンジアミドおよび/またはグアニジンでもある。
前記ホスフィン酸塩と窒素含有化合物(ドイツ特許第19614424号(特許文献3)、ドイツ特許第19734437号(特許文献4)およびドイツ特許第19737727号(特許文献5))との相乗的組合せも、本発明による。
適切な協力剤は特に、カルボジイミド、ホウ酸亜鉛、メラミンの縮合生成物(WO−A第96/16948号(特許文献6))、メラミンとリン酸もしくは縮合リン酸との反応生成物、またはメラミンの縮合生成物とリン酸もしくは縮合リン酸との反応生成物、および前記生成物の混合物(WO−A第98/39306号(特許文献7))でもある。
さらに、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に、少なくとも1種の安定剤、例えば亜鉛塩、塩基性または両性酸化物、水酸化物、炭酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、スズ酸塩、混合酸化物−水酸化物、酸化物−水酸化物−炭酸塩、水酸化物−ケイ酸塩もしくは水酸化物−ホウ酸塩、亜ホスホン酸塩、亜リン酸塩、もしくは亜ホスホン酸塩/亜リン酸塩混合物、またはC14〜C40の鎖長を典型的には有する長鎖脂肪族カルボン酸(脂肪酸)のエステルもしくは塩などを加えることができる。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に基づいて0〜15重量%の安定剤を加えることができる。
好ましくは、これらは、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化スズ、水酸化アルミニウム、ベーマイト、ジハイドロタルサイト(Dihydrotalcit)、ハイドロカルマイト、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、酸化スズ水和物、水酸化マンガン、ホウ酸亜鉛、塩基性ケイ酸亜鉛および/またはスズ酸亜鉛である。
好ましくは、安定剤は、14〜40個の炭素原子を有する長鎖脂肪酸のアルカリ金属−、アルカリ土類金属−、アルミニウム−および/もしくは亜鉛塩、ならびに/または14〜40個の炭素原子を有する長鎖脂肪酸とエチレングリコール、グリセロール、トリメチロールプロパンおよび/もしくはペンタエリトリトールなどの多価アルコールとの反応生成物でもある。
好ましくは、これらは、ステアリン酸のエステルもしくは塩、例えばモノステアリン酸グリセリンもしくはステアリン酸カルシウムなど、またはモンタンワックス酸とエチレングリコールとの反応生成物、例えばエチレングリコールモノモンタンワックス酸エステル、エチレングリコールジモンタンワックス酸エステル、モンタンワックス酸およびエチレングリコールからなる混合物など、またはモンタンワックス酸とカルシウム塩との反応生成物である。
好ましくは、これらの反応生成物は、1,3−ブタンジオール−モノ−モンタンワックス酸エステル、1,3−ブタンジオール−ジ−モンタンワックス酸エステル、モンタンワックス酸、1,3−ブタンジオール、モンタン酸カルシウムおよびカルシウム塩の混合物である。
防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に、さらなる添加剤、例えば酸化防止剤、UV吸収剤および遮光剤、金属不活性化剤、過酸化物破壊性化合物(Peroxidzerstoerende Verbindung)、ポリアミド安定剤、塩基性補助安定剤、成核剤ならびに他の添加剤などを加えることができる。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に基づいて0〜15重量%のさらなる添加剤を加える。
適切な酸化防止剤は例えば、アルキル化モノフェノール、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール;1,2−アルキルチオメチルフェノール、例えば2,4−ジオクチルチオメチル−6−tert−ブチルフェノール;ヒドロキノンおよびアルキル化ヒドロキノン、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メトキシフェノール;トコフェロール、例えばα−トコフェロール、β−トコフェロール、γ−トコフェロール、δ−トコフェロールおよびそれらの混合物(ビタミンE);ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、例えば2,2’−チオ−ビス(6−tert−ブチル−4−メチルフェノール)、2,2’−チオ−ビス(4−オクチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス−(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス−(6−tert−ブチル−2−メチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス−(3,6−ジ−sec.−アミルフェノール)、4,4’−ビス(2,6−ジ−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−ジスルフィク(disulfic);アルキリデン−ビスフェノール、例えば2,2’−メチレン−ビス−(6−tert−ブチル−4−メチルフェノール);O−、N−およびS−ベンジル化合物、例えば3,5,3’,5’−テトラ−tert−ブチル−4,4’−ジヒドロキシジベンジルエーテル;ヒドロキシベンジル化マロネート、例えばジオクタデシル−2,2−ビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシベンジル)−マロネート;ヒドロキシベンジル芳香族化合物、例えば1,3,5−トリス−(3,5−ジ−tert−ブチル)−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼン、1,4−ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,3,5,6−テトラメチルベンゼン、2,4,6−トリス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−フェノール;トリアジン化合物、例えば2,4−ビスオクチルメルカプト−6(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシアニリノ)−1,3,5−トリアジン;ベンジルホスホネート、例えばジメチル−2,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネート;アシルアミノフェノール、4−ヒドロキシラウリン酸アミド、4−ヒドロキシステアリン酸アニリド、N−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)カルバミン酸オクチルエステル;β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオン酸と一価または多価アルコールとのエステル;β−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−プロピオン酸と一価または多価アルコールとのエステル;β−(3,5−ジシクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸と一価または多価アルコールとのエステル;3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル酢酸と一価または多価アルコールとのエステル;β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸のアミド、例えばN,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオニル)ヘキサメチレンジアミン、N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオニル)トリメチレンジアミン、N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオニル)ヒドラジンなどである。
適切なUV吸収剤および遮光剤は例えば、2−(2’−ヒドロキシフェニル)−ベンゾトリアゾール、例えば2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾールなど;2−ヒドロキシベンゾフェノン、例えば4−ヒドロキシ、4−メトキシ、4−オクトキシ、4−デシルオキシ−、4−ドデシルオキシ−、4−ベンジルオキシ−、4,2’,4−トリヒドロキシ−、2’−ヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ誘導体など;置換されていてもよい安息香酸のエステル、例えばサリチル酸4−tert−ブチルフェニル、サリチル酸フェニル、サリチル酸オクチルフェニル、ジベンゾイルレソルシノール、ビス(4−tert−ブチルベンゾイル)−レソルシノール、ベンゾイルレソルシノール、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸−2,4−ジ−tert−ブチルフェニルエステル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシルエステル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸オクタデシルエステル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸−2−メチル−4,6−ジ−tert−ブチルフェニルエステルなど;アクリレート、例えばα−シアン−β,β−ジフェニルアクリル酸−エチルエステルまたは−イソオクチルエステル、α−カルボメトキシケイ皮酸メチルエステル、α−シアノ−β−メチル−p−メトキシケイ皮酸メチル−エステルまたは−ブチルエステル、α−カルボメトキシ−p−メトキシケイ皮酸メチルエステル、N−(β−カルボ−メトキシ−β−シアノビニル)−2−メチルインドリンなどである。
さらに、ニッケル化合物、例えば場合によって、n−ブチルアミン、トリエタノールアミンまたはN−シクロヘキシルジエタノールアミンなどの追加的な配位子を有する1:1または1:2錯体などの2,2’−チオビス−[4(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール]のニッケル錯体など、ニッケルジブチルジチオカルバメート、メチルもしくはエチルエステルのものなどの4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルベンジルホスホン酸モノアルキルエステルのニッケル塩、2−ヒドロキシ−4−メチル−フェニル−ウンデシルケトキシムなどのケトキシムのニッケル錯体、場合によって追加的な配位子を有する1−フェニル−4−ラウロイル−5−ヒドロキシ−ピラゾールのニッケル錯体;立体障害アミン、例えばビス(2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジル)セバケートなど;シュウ酸ジアミド、例えば4,4’−ジオクチルオキシ−オキサニリドなど;2−(2−ヒドロキシ−フェニル)−1,3,5−トリアジン、例えば2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジンなど。
適切な金属不活性化剤は例えば、N,N’−ジフェニルシュウ酸ジアミド、N−サリチラル−N’−サリチロイルヒドラジン、N,N’−ビス(サリチロイル)−ヒドラジン、N,N’−ビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオニル)−ヒドラジン、3−サリチロイルアミノ−1,2,4−トリアゾール、ビス(ベンジリデン)シュウ酸ジヒドラジド、オキサニリド、イソフタル酸ジヒドラジド、セバシン酸−ビス−フェニルヒドラジド、N,N’−ジアセチル−アジピン酸−ジヒドラジド、N,N’−ビス−サリチロイル−オキサル酸−ジヒドラジド、N,N’−ビス−サリチロイル−チオプロピオン酸ジヒドラジドである。
適切なペルオキシド破壊性化合物は例えば、β−チオジプロピオン酸のエステル(ラウリル−、ステアリル−、ミリスチル−またはトリデシルエステル)、メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾールの亜鉛塩、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、二硫化ジオクタデシル、ペンタエリトリトールテトラキス−(β−ドデシルメルカプト)プロピオネートである。
適切な塩基性補助安定剤は、メラミン、ポリビニルピロリドン、ジシアンジアミド、トリアリルシアヌレート、尿素誘導体、ヒドラジン誘導体、アミン、ポリアミド、ポリウレタン、高級脂肪酸のアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩、例えばステアリン酸Ca、ステアリン酸Zn、ベヘン酸Mg、ステアリン酸Mg、リシノール酸Na、パルミチン酸K、カテコール酸アンチモン(Antimonbrenzcatechinat)またはカテコール酸スズである。
適切な成核剤は例えば、4−tert−ブチル安息香酸、アジピン酸およびジフェニル酢酸である。
他の添加剤として、例えば軟化剤、発泡性グラファイト、滑剤、乳化剤、顔料、蛍光増白剤、帯電防止剤、発泡剤、熱安定剤、耐衝撃性改良剤、加工助剤、滴下防止剤(Antidrippingmittel)、相溶化剤、造核剤、レーザーマーキング用の添加剤、加水分解安定剤、鎖延長剤および/または可塑剤が挙げられる。
防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体にさらに、充填剤および補強剤を加えることができる。充填剤および補強剤には例えば、炭酸カルシウム、ケイ酸塩、ガラス繊維、アスベスト、タルク、カオリン、マイカ、硫酸バリウム、金属酸化物および金属水酸化物、カーボンブラック、グラファイトなどが属する。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に、防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形材料または防炎加工された熱可塑性もしくは熱硬化性ポリマー成形体に基づいて0〜70重量%の充填剤および/または補強剤を加える。
好ましくは、金属酸化物は、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マンガンおよび/または酸化スズである。
好ましくは、水酸化物は、水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、ハイドロカルマイト、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、酸化スズ水和物および/または水酸化マンガンである。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形材料および成形体は、50〜98重量%のポリマー、2〜50重量%のアルキル亜ホスホン酸塩(III)またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーション、0〜40重量%の協力剤、0〜15重量%の安定剤、0〜15重量%のさらなる添加剤、および0〜60重量%の充填剤を含有する。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形材料および成形体は、70〜97重量%のポリマー、3〜30重量%のアルキル亜ホスホン酸塩(III)またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーション、0〜10重量%の協力剤、0〜5重量%の安定剤、0〜5重量%のさらなる添加剤、および0〜60重量%の充填剤を含有する。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形材料および成形体は、20〜67重量%のポリマー、3〜20重量%のアルキル亜ホスホン酸塩(III)またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーション、0〜10重量%の協力剤、0〜3重量%の安定剤、0〜3重量%のさらなる添加剤、および30〜60重量%の充填剤を含有する。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形材料および成形体は、20〜67重量%のポリマー、5〜10.5重量%のアルキル亜ホスホン酸塩(III)またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーション、0.1〜8重量%の協力剤、0.1〜1重量%の安定剤、0.1〜1.5重量%のさらなる添加剤、および30〜60重量%の充填剤を含有する。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形材料および成形体は、40〜96.9重量%のポリマー、3〜30重量%のアルキル亜ホスホン酸塩(III)またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーション、0〜10重量%の協力剤、0〜3重量%の安定剤、0〜3重量%のさらなる添加剤、および0.1〜30重量%の充填剤を含有する。
好ましくは、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形材料および成形体は、40〜67重量%のポリマー、5〜17.5重量%のアルキル亜ホスホン酸塩(III)またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーション、0.1〜10重量%の協力剤、0.1〜1重量%の安定剤、0.1〜1.5重量%のさらなる添加剤、および0.1〜30重量%の充填剤を含有する。
これらの追加的な協力剤、リン−窒素−防炎加工剤、安定剤、さらなる添加剤および充填剤は、アルキル亜ホスホン酸塩またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションを加える前に、一緒に、または加えた後に、ポリマーに加えることができる。これらの協力剤、リン−窒素−防炎加工剤、安定剤、さらなる添加剤および充填剤の配量も、さらに防炎加工剤の配量もその場合、固体として、溶液で、または溶融物で、さらに固体もしくは液体混合物の形態で、またはマスターバッチ/濃縮物としても行うことができる。
前記の協力剤、リン−窒素−防炎加工剤、安定剤、さらなる添加剤、充填剤、およびアルキル亜ホスホン酸塩またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションは、異なるステップで、プラスチックに導入することができる。例えば、ポリアミドまたはポリエステルの場合には、重合/重縮合の開始時もしくは終了時に既に、または後続の配合プロセスで、協力剤、リン−窒素−防炎加工剤、安定剤、さらなる添加剤、充填剤、およびアルキル亜ホスホン酸塩またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションをポリマー溶融物に混入することができる。さらに、協力剤、リン−窒素−防炎加工剤、安定剤、さらなる添加剤、充填剤、およびアルキル亜ホスホン酸塩またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションを後になってはじめて添加する加工プロセスが存在する。これは特に、顔料−または添加剤マスターバッチを使用する場合に実行する。その他に、特に粉末形態の協力剤、リン−窒素−防炎加工剤、安定剤、さらなる添加剤、充填剤、およびアルキル亜ホスホン酸塩またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションを、乾燥プロセスにより場合によっては温かいポリマー顆粒上にタンブリングする(auftrommeln)可能性が存在する。
好ましくは、アルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションは、顆粒、フレーク、微粒子、粉末および/または超微粉(Micronisat)として存在する。
好ましくは、アルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションは、固体の物理的混合物として、溶融混合物として、圧縮物(Kompaktat)として、押出物として、またはマスターバッチの形態で存在する。
適切なポリエステルは、ジカルボン酸およびそのエステルとジオールに、かつ/またはヒドロキシカルボン酸または対応するラクトンに由来する。特に好ましくは、テレフタル酸およびエチレングリコール、プロパン−1,3−ジオールおよびブタン−1,3−ジオールを使用する。
適切なポリエステルは特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート(Celanex(登録商標)2500、Celanex(登録商標)2002、Celanese社;Ultradur(登録商標)、BASF社)、ポリ−1,4−ジメチロールシクロヘキサンテレフタレート、ポリヒドロキシベンゾエート、およびヒドロキシル末端基を有するポリエーテルに由来するブロックポリエーテルエステル;さらに、ポリカーボネートまたはMBSで修飾されたポリエステルである。
好ましくは、成形材料を製造するためには、遊離ジカルボン酸およびジオールから出発して、先ず直接エステル化し、次いで重縮合させる。
好ましくは、ジカルボン酸エステル、特にジメチルエステルから出発して、先ずエステル交換し、次いでこのために慣用の触媒を使用して重縮合させる。
好ましくは、ポリエステルを製造する際に、通常の触媒の他に、慣用の添加剤(架橋剤、艶消剤および安定剤、成核剤、染料および充填剤など)も加えることができる。
好ましくは、ポリエステルを製造する際のエステル化および/またはエステル交換を、100〜300℃、特に好ましくは150〜250℃の温度で行う。
好ましくは、ポリエステルを製造する際の重縮合は、0.1〜1.5mbarの圧力、および150〜450℃、特に好ましくは200〜300℃の温度で行う。
本発明によって製造される防炎加工されたポリエステル成形材料を好ましくは、ポリエステル成形体で使用する。
好ましいポリエステル成形体は、ジカルボン酸成分として主にテレフタル酸を、かつジオール成分として主にエチレングリコールを含有するフィラメント、繊維、フィルムおよび成形体である。
好ましくは、防炎加工されたポリエステルから製造されたフィラメントおよび繊維中で生じるリン含有率は、0.1〜18重量%、好ましくは0.5〜15重量%であり、フィルムの場合、0.2〜15重量%、好ましくは0.9〜12重量%である。
適切なポリスチレンは、ポリスチレン、ポリ−(p−メチルスチレン)および/またはポリ−(α−メチルスチレン)である。
好ましくは適切なポリスチレンは、スチレンまたはα−メチルスチレンとジエンまたはアクリル誘導体とのコポリマー、例えばスチレン−ブタジエン、スチレン−アクリロニトリル、スチレン−アルキルメタクリレート、スチレン−ブタジエン−アルキルアクリレートおよび−メタクリレート、スチレン−マレイン酸無水物、スチレン−アクリロニトリル−メチルアクリレートなど;スチレンコポリマーと、他のポリマー、例えばポリアクリレート、ジエンポリマーまたはエチレン−プロピレン−ジエン−ターポリマーなどとからなる高耐衝撃性の混合物;ならびにスチレンのブロックコポリマー、例えばスチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−エチレン/ブチレン−スチレンまたはスチレン−エチレン/プロピレン−スチレンなどである。
好ましくは適切なポリスチレンは、スチレンまたはα−メチルスチレンのグラフトコポリマー、例えばポリブタジエン上のスチレン、ポリブタジエン−スチレン−またはポリブタジエン−アクリロニトリル−コポリマー上のスチレン、ポリブタジエン上のスチレンおよびアクリロニトリル(またはメタアクリロニトリル);ポリブタジエン上のスチレン、アクリロニトリルおよびメチルメタクリレート;ポリブタジエン上のスチレンおよびマレイン酸無水物;ポリブタジエン上のスチレン、アクリロニトリルおよびマレイン酸無水物またはマレイン酸イミド;ポリブタジエン上のスチレンおよびマレイン酸イミド、ポリブタジエン上のスチレンおよびアルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレート、エチレン−プロピレン−ジエン−ターポリマー上のスチレンおよびアクリロニトリル、ポリアルキルアクリレートまたはポリアルキルメタクリレート上のスチレンおよびアクリロニトリル、アクリレート−ブタジエン−コポリマー上のスチレンおよびアクリロニトリル、ならびに、例えばいわゆるABS−、MBS−、ASA−またはAES−ポリマーとして知られているようなこれらの混合物である。
好ましくはポリマーは、ポリアミド2,12、ポリアミド4、ポリアミド4,6、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド6,9、ポリアミド6,10、ポリアミド6,12、ポリアミド6,66、ポリアミド7,7、ポリアミド8,8、ポリアミド9,9、ポリアミド10,9、ポリアミド10,10、ポリアミド11、ポリアミド12などのように、ジアミンおよびジカルボン酸に、および/またはアミノカルボン酸または対応するラクタムに由来する、ポリアミドおよびコポリアミドである。これらは例えば、Nylon(登録商標)(DuPont社)、Ultramid(登録商標)(BASF社)、Akulon(登録商標)K122(DSM社)、Zytel(登録商標)7301(DuPont社);Durethan(登録商標)B29(Bayer社)およびGrillamid(登録商標)(Ems Chemie社)という商品名で知られている。
m−キシレン、ジアミンおよびアジピン酸から出発した芳香族ポリアミド;ヘキサメチレンジアミンおよびイソフタル酸および/またはテレフタル酸および場合により修飾剤としてのエラストマーから製造されるポリアミド、例えばポリ−2,4,4−トリメチルヘキサメチレン−テレフタルアミドまたはポリ−m−フェニレンイソフタルアミド、上記ポリアミドと、ポリオレフィン、オレフィンコポリマー、イオノマー、または化学的に結合もしくはグラフトされたエラストマーとの、またはポリエーテルとの、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはポリテトラメチレングリコールなどとのブロックコポリマーも適している。さらに、EPDMまたはABSで修飾されたポリアミドまたはコポリアミド;および加工の間に縮合されたポリアミド(「RIMポリアミド系」)も適している。
請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションを好ましくは、成形材料で使用し、これをさらに、ポリマー成形体を製造するために使用する。
本発明は、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)を含有するアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションにも関する。
加えて、本発明は、本発明によって製造された、金属Mg、Ca、Al、Zn、Ti、Sn、Zr、CeまたはFeのアルキル亜ホスホン酸塩(III)およびジアルキルホスフィン酸塩からなる混合物を含有する、ポリマー成形材料ならびにポリマー成形体、−膜、−フィラメントおよび−繊維に関する。
本発明は最後に、防炎加工されたポリマー成形体を製造する方法にも関し、これは、本発明による防炎加工されたポリマー成形材料を射出成形(例えばAarburgAllrounder型の射出成形装置)およびプレス、発泡射出成形、内部ガス圧射出成形、吹込成形、フィルムキャスティング、圧延、積層またはコーティングによって高温で加工して防炎加工されたポリマー成形体にすることを特徴とする。
好ましくは、熱硬化性ポリマーは、飽和および不飽和ジカルボン酸またはその無水物と多価アルコールとのコポリエステル、ならびに架橋剤としてのビニル化合物に由来する不飽和ポリエステル樹脂(UP樹脂)である。UP樹脂をラジカル重合によって、開始剤(例えば過酸化物)および促進剤を用いて硬化させる。
ポリエステル樹脂を製造するための好ましい不飽和ジカルボン酸および−誘導体は、マレイン酸無水物およびフマル酸である。
好ましい飽和ジカルボン酸は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、アジピン酸である。
好ましいジオールは、1,2−プロパンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコールおよびネオペンチルグリコール、ネオペンチルグリコール、エトキシル化またはプロポキシル化ビスフェノールAである。
架橋するための好ましいビニル化合物はスチレンである。
好ましい硬化系は、過酸化物および金属共開始剤(coinitiatoren)、例えば、ヒドロペルオキシドおよびオクタン酸コバルトおよび/またはベンゾイルペルオキシドおよび芳香族アミンおよび/またはUV光、および光増感剤、例えばベンゾインエーテルである。
好ましいヒドロペルオキシドは、ジ−tert.−ブチルペルオキシド、tert.−ブチルペルオクトエート、tert.−ブチルペルピバレート、tert.−ブチルペル−2−エチルヘキサノエート、tert.−ブチルペルマレイネート、tert.−ブチルペルイソブチレート、ベンゾイルペルオキシド、ジアセチルペルオキシド、スクシニルペルオキシド、p−クロロベンゾイルペルオキシド、ジシクロヘキシルペルオキシドジカルボネートである。
好ましくは開始剤を、全てのコモノマーの質量に基づいて算出して0.1〜20重量%、好ましくは0.2〜15重量%の量で使用する。
好ましい金属共開始剤は、コバルト−、マンガン−、鉄−、バナジウム−、ニッケル−または鉛化合物である。好ましくは金属共開始剤を、全てのコモノマーの質量に基づいて算出して0.05〜1重量%の量で使用する。
好ましい芳香族アミンは、ジメチルアニリン、ジメチル−p−トルエン、ジエチルアニリンおよびフェニルジエタノールアミンである。
防炎加工されたコポリマーを製造する方法は、少なくとも1種のC〜C−ジカルボン酸に由来する少なくとも1種のエチレン系不飽和ジカルボン酸無水物、少なくとも1種のビニル芳香族化合物およびポリオールを共重合させ、アルキル亜ホスホン酸誘導体およびジエステル形成性オレフィンの、本発明による付加物と反応させることを特徴とする。
不燃性熱硬化性材料を製造する方法は、熱硬化性樹脂を、本発明によるアルキル亜ホスホン酸塩またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーション、ならびにさらなる協力剤、安定剤、さらなる添加剤、および充填剤または補強剤と混合し、生じた混合物を3〜10barの圧力および20〜60℃の温度で湿式加圧(冷圧)することを特徴とする。
不燃性熱硬化性材料を製造するためのさらなる方法は、熱硬化性樹脂を、本発明によるアルキル亜ホスホン酸塩またはアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーション、ならびにさらなる協力剤、安定剤、さらなる添加剤、および充填剤または補強剤と混合し、生じた混合物を3〜10barの圧力および80〜150℃の温度で湿式加圧(温圧または熱圧)することを特徴とする。
好ましくは、ポリマーは、脂肪族、脂環式、複素環式または芳香族グリシジル化合物、例えば、ビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル、ビスフェノール−F−ジグリシジルエーテルに由来し、これらを慣用の硬化剤および/または促進剤を用いて架橋させた架橋エポキシ樹脂である。
適切なグリシジル化合物は、ビスフェノール−A−ジグリシジルエステル、ビスフェノール−F−ジグリシジルエステル、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂およびクレゾール−ホルムアルデヒド樹脂のポリグリシジルエステル、フタル酸、イソフタル酸およびテレフタル酸およびトリメリト酸のポリグリシジルエステル、芳香族アミンおよび複素環式窒素塩基のN−グリシジル化合物、ならびに多価脂肪族アルコールのジ−およびポリグリシジル化合物である。
適切な硬化剤は、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、プロパン−1,3−ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、アミノエチルピペラジン、イソホロンジアミン、ポリアミドアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェノールスルホン、アニリン−ホルムアルデヒド樹脂、2,2,4−トリメチルヘキサン−1,6−ジアミン、m−キシリレンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、3−アミノメチル−3,55−トリメチルシクロヘキシルアミン(イソホロンジアミン)、ポリアミドアミン、シアングアニジンおよびジシアンジアミドなどの脂肪族、脂環式、芳香族および複素環式アミンまたはポリアミン、同様に、多塩基酸またはその無水物、例えばフタル酸無水物、マレイン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物およびメチルヘキサヒドロフタル酸無水物など、ならびにフェノール、例えばフェノール−ノボラック樹脂、クレゾール−ノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン−フェノール付加物樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビフェノール−修飾フェノールアラルキル樹脂、フェノールトリメチロールメタン樹脂、テトラフェニロールエタン樹脂、ナフトール−ノボラック樹脂、ナフトール−フェノール共縮合樹脂、ナフトール−クレゾール共縮合樹脂、ビフェノール修飾フェノール樹脂およびアミノトリアジン修飾フェノール樹脂などである。全ての硬化剤を単独で、または互いに組み合わせて使用することができる。
重合の際の架橋に適した触媒または促進剤は、第三級アミン、ベンジルジメチルアミン、N−アルキルピリジン、イミダゾール、1−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、有機酸の金属塩、ルイス酸およびアミン錯塩である。
本発明の配合物は、顔料、染料および安定剤など、エポキシ樹脂配合物において慣用的に使用される他の添加剤も含有してよい。
エポキシ樹脂は、電気または電子構成部品を封止するために、かつ浸漬および含浸プロセスのために適している。電気工学において、エポキシ樹脂は主に不燃性にされており、プリント基板および絶縁体のために使用される。
好ましくは、ポリマーは、フェノール−ホルムアルデヒド−、尿素−ホルムアルデヒド−、およびメラミン−ホルムアルデヒド−樹脂などの、一方ではアルデヒドならびに他方ではフェノール、尿素またはメラミンに由来する架橋ポリマーである。好ましくは、ポリマーは、置換アクリル酸エステル、例えば、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートまたはポリエステルアクリレートなどに由来する、架橋性アクリル樹脂である。
好ましくは、ポリマーは、メラミン樹脂、尿素樹脂、イソシアネート、イソシアヌレート、ポリイソシアネートまたはエポキシ樹脂で架橋されているアルキド樹脂、ポリエステル樹脂およびアクリレート樹脂である。
好ましいポリオールは、開始剤として役立つ、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、ビスフェノールA、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリトロール(Pentaerythrol)、ソルビトール、糖、分解デンプン、エチレンジアミン、ジアミノトルエンおよび/またはアニリンのアルケンオキシド付加物である。好ましいオキシアルキル化剤は、好ましくは2〜4個の炭素原子を含有し、特に好ましくは、酸化エチレンおよび酸化プロピレンである。
好ましいポリエステル−ポリオールを、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、メチルペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリトリトール、ジグリセロール、グルコースおよび/またはソルビトールなどのポリアルコールを、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸および/またはテレフタル酸などの二塩基酸と重縮合させることによって得る。これらのポリエステル−ポリオールは単独で、または組み合わせて利用することができる。
適切なポリイソシアネートは、2個以上のイソシアネート基を有する芳香族、脂環式または脂肪族ポリイソシアネート、およびそれらの混合物である。好ましいのは、トリルジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリス−4−イソシアナトフェニル)メタンおよびポリメチレンポリフェニレンジイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート;メチレンジフェニルジイソシアネート、トリルジイソシアネートなどの脂環式ポリイソシアネート;脂肪族ポリイソシアネートおよびヘキサメチレンジイソシアネート、イソホレンジイソシアネート(Isophorendiisocyanat)、デメリルジイソシアネート(Demeryldiisocyanat)、1,1−メチレンビス(4−イソシアナトシクロヘキサン−4,4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン異性体混合物、1,4−シクロヘキシルジイソシアネート、Desmodur(登録商標)タイプ(Bayer)およびリシンジイソシアネート、ならびにそれらの混合物である。
適切なポリイソシアネートは、ポリイソシアネートをポリオール、尿素、カルボジイミドおよび/またはビウレットと反応させることによって得られる修飾された生成物である。
ポリウレタンを製造するために適した触媒は、強塩基、カルボン酸のアルカリ金属塩または脂肪族第三級アミンである。好ましいのは、第四級水酸化アンモニウム、アルカリ金属水酸化物またはアルコキシド、酢酸ナトリウムまたは酢酸カリウム、オクタン酸カリウム、安息香酸ナトリウム、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレン−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルプロピレンジアミン、N,N,N’,N’,N”−ペンタメチルジエチレン−トリアミン、N,N’−ジ(C〜C)−アルキルピペラジン、トリメチルアミノ−エチルピペラジン、N,N−ジメチルシクロ−ヘキシルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N−メチル−モルホリン、N−エチルモルホリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエチレンジアミン、ビス(ジメチルアミノ−アルキル)ピペラジン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレン−ジアミン、N,N−ジエチルベンジルアミン、ビス(N,N−ジエチルアミノエチル)アジペート、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、N,N−ジエチル−[β]−フェニルエチルアミン、1,2−ジメチルイミダゾール、2−メチルイミダゾールなどである。ポリオール100重量部に基づいて、170:70、好ましくは130:80のポリイソシアネートとポリオールとの重量比が好ましい。
ポリオール100重量部に基づいて、触媒0.1〜4重量部、特に好ましくは1〜2重量部の重量比が好ましい。
好ましい、ポリウレタンのための発泡剤は、水、炭化水素、クロロフルオロカーボン、フッ素化炭化水素などである。ポリウレタンのための発泡剤の量は、ポリオール100重量に基づいて、0.1〜1.8重量部、好ましくは0.3〜1.6重量部、特に0.8〜1.6重量部である。
本発明を次の例によって詳述する。
使用される薬品および略語
VE水 完全脱塩水
Deloxan(登録商標)THP II 金属捕捉剤(Evonik Industries AG社)
例1(エチル亜ホスホン酸)
室温で、撹拌機および強力冷却機を備えた三つ口フラスコに、水188gを先に装入し、撹拌および窒素の導通下で脱ガスする。次いで、窒素下で、硫酸パラジウム(II)0.2mgおよびトリス(3−スルホ−フェニル)ホスフィン三ナトリウム塩2.3mgを加え、撹拌し、次いで、水66g中のホスフィン酸66gを加える。反応溶液を2lのBuechi反応器に移し、撹拌下および圧力下にエチレンを装入し、反応混合物を80℃に加熱する。28gのエチレン吸収の後に冷却し、遊離のエチレンを排出する。反応混合物から、回転蒸発器で溶剤を除去する。残渣にVE水100gを加え、室温、窒素雰囲気下で撹拌し、次いで濾過し、濾液をトルエンで抽出し、その後、回転蒸発器で溶剤を除去し、得られたエチル亜ホスホン酸(92g(理論量の98%))を回収する。
例2〜14(アルキル亜ホスホン酸、−塩、−エステル)
例1においてと同様に、ホスフィン酸源(P)およびオレフィン(O)を、遷移金属(Ue)および配位子(L)の存在下、溶剤(LM)中で反応させる。正確な条件および収量を表1〜2に記載する。
Figure 2013531615
Figure 2013531615
Figure 2013531615
例14(フェニルエチル亜ホスホン酸)
例1においてと同様に、ホスフィン酸99g、アセトニトリル563g、スチレン167g、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム70.0mg、4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)−9,9−ジメチルキサンテン97.0mg、ジフェニルホスフィン酸9.0mgを反応させ、次いで精製のために、Deloxan(登録商標)THP IIを装入したカラムに通す。反応混合物から回転蒸発器で溶剤を除去する。残渣をトルエン500mlに取り込み、VE水で2回抽出する。その後、回転蒸発器で溶剤を除去する。こうして、1−フェニルエチル−および2−フェニルエチル亜ホスホン酸からなる2:1混合物335g(理論量の92%)が得られる。
例15(エチル亜ホスホン酸ブチルエステル)
例1においてと同様に、ホスフィン酸99g、ブタノール396g、エチレン42g、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム6.9mg、4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)−9,9−ジメチルキサンテン9.5mgを反応させ、次いで精製のために、Deloxan(登録商標)THP IIを装入したカラムに通し、その後、もう一度、n−ブタノールを加える。80〜110℃の反応温度で、形成した水を共沸蒸留によって除去する。生成物(エチル亜ホスホン酸ブチルエステル)を蒸留によって、減圧下で精製する。収量:189g(理論量の84%)。
例16(エチル亜ホスホン酸ブチルエステル)
例1においてと同様に、ホスフィン酸198g、水198g、エチレン84g、硫酸パラジウム(II)6.1mg、9,9−ジメチル−4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)−2,7−スルホナト−キサンテン二ナトリウム塩25.8mgを反応させ、次いで、精製のために、Deloxan(登録商標)THP IIを装入したカラムに通し、その後、n−ブタノールを加える。80〜140℃の反応温度で、形成した水を共沸蒸留によって除去する。生成物を蒸留によって、減圧下で精製する。こうして、エチル亜ホスホン酸ブチルエステル374g(理論量の83%)が得られる。
例17(エチル亜ホスホン酸)
エチル亜ホスホン酸ブチルエステル150g(1mol)(例15においてと同様に製造)に水200gを加え、110〜150℃の反応温度で、形成したブタノールを共沸蒸留によって除去する。こうして、水を除去した後にエチル亜ホスホン酸93g(理論量の99%)が得られる。
例18(エチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩)
エチル亜ホスホン酸564g(6mol)(例1においてと同様に製造)を水860gに溶かし、温度計、還流凝縮器、強力撹拌機および滴下漏斗を備えた5lの五つ口フラスコに先に装入し、50%の水酸化ナトリウム溶液約480g(6mol)で中和する。約90℃で、46%のAl(SO・14HO水溶液1291gの混合物を加える。続いて、得られた固体を濾別し、熱水で洗浄し、110℃で真空乾燥させる。収量:無色の塩としてのエチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩502g(理論量の82%)。
例19(ブチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩)
ブチル亜ホスホン酸1709g(14mol)(例4においてと同様に製造)を水1.5kgに溶かし、温度計、還流凝縮器、強力撹拌機および滴下漏斗を備えた5lの五つ口フラスコに先に装入し、50%の水酸化ナトリウム溶液約1120g(14mol)で中和する。約90℃で、水2254g中の酢酸アルミニウム746g(4.67Molのアルミニウム)アルミニウムを加える。続いて、得られた固体を濾別し、熱水2lで洗浄し、110℃で真空乾燥させる。収量:無色の塩としてのブチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩1530g(理論量の84%)。
例20(フェニルエチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩)
1−フェニルエチル−および2−フェニルエチル亜ホスホン酸(例14においてと同様に製造)からなる混合物2382g(14mol)を水3.0kgに溶かし、温度計、還流凝縮器、強力撹拌機および滴下漏斗を備えた5lの五つ口フラスコに先に装入し、50%の水酸化ナトリウム溶液約1120g(14mol)で中和する。約90℃で、水2350g中の塩化アルミニウム六水和物650g(4.67Molのアルミニウム)を加える。続いて、得られた固体を濾別し、熱水2lで洗浄し、110℃で真空乾燥させる。収量:無色の塩としてのフェニルエチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩2120g(理論量の85%)。
例21(エチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩)
エチル亜ホスホン酸1316g(14mol)(例1においてと同様に製造)を水1.5kgに溶かし、温度計、還流凝縮器、強力撹拌機および滴下漏斗を備えた5lの五つ口フラスコに先に装入し、50%の水酸化ナトリウム溶液約1120g(14mol)で中和する。約90℃で、水1275gに溶かした硝酸アルミニウム九水和物1725g(4.67Molのアルミニウム)を加える。続いて、得られた固体を濾別し、熱水2lで洗浄し、110℃で真空乾燥させる。収量:無色の塩としてのエチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩1091g(理論量の76%)。
例22(エチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩)
エチル亜ホスホン酸1316g(14mol)(例1においてと同様に製造)を水1.5kgに溶かし、温度計、還流凝縮器、強力撹拌機および滴下漏斗を備えた5lの五つ口フラスコに先に装入し、約90℃で、水酸化アルミニウム364g(4.67Mol)を加え、密閉した反応器中で150℃に8時間加熱する。周囲温度まで冷却した後に、得られた固体を濾別し、熱水2lで洗浄し、110℃で真空乾燥させる。収量:無色の塩としてのエチル亜ホスホン酸アルミニウム(III)塩1007g(理論量の71%)。
例23(エチル亜ホスホン酸チタン塩)
エチル亜ホスホン酸94g(1mol)(例16においてと同様に製造)およびチタンテトラブトキシド85gをトルエン500ml中で40時間還流加熱する。その際に生じるブタノールをトルエン成分と共に時々留去する。続いて、生じた溶液から溶剤を除去する。エチル亜ホスホン酸チタン塩104g(理論量の99%)が得られる。
例24(エチル亜ホスホン酸亜鉛(II)塩)
エチル亜ホスホン酸1316g(14mol)(例1においてと同様に製造)を水1.5kgに溶かし、温度計、還流凝縮器、強力撹拌機および滴下漏斗を備えた5lの五つ口フラスコに先に装入し、50%の水酸化ナトリウム溶液約1120g(14mol)で中和する。約70℃で、水2.5kg中のZnSO・7H02013g(7Mol)の溶液を配量添加する。30分後に、得られた固体を濾別し、熱水で洗浄し、110℃で真空乾燥させる。収量:エチル亜ホスホン酸亜鉛(II)塩1020g(理論量の58%)。
例25(エチル亜ホスホン酸亜鉛(II)塩)
エチル亜ホスホン酸1316g(14mol)(例1においてと同様に製造)を酢酸1.5kgに溶かし、酸化亜鉛570g(7Mol)を加える。続いて、生じた透明な溶液から、使用された溶剤を除去する。収量:エチル亜ホスホン酸亜鉛(II)塩1743g(理論量の99%)。
本発明によるアルキル亜ホスホン酸塩を次の例では防炎加工剤として使用する:
使用される成分
市販のポリマー(顆粒):
ポリアミド6.6(PA6.6−GV):Ultramid(登録商標)A27(BASF AG社、D)
ポリブチレンテレフタレート(PBT) Ultradur(登録商標)B4500(BASF AG社、D)
ガラス繊維Vetrotex 983 EC 10 4.5mm(Saint−Gobain−Vetrotex社、D)
ガラス繊維Vetrotex 952 EC 10 4.5mm(Saint−Gobain−Vetrotex社、D)
防炎加工剤(成分A):
ジエチルホスフィン酸のアルミニウム塩(本明細書ではDEPALと記載)
防炎加工剤(成分B):
エチル亜ホスホン酸のアルミニウム塩(本発明ではEPALと記載)
協力剤(成分C):
メラミンポリホスフェート(MPPと記載)、Melapur(登録商標)200(Ciba SC社、CH)
メラミンシアヌレート(MCと記載)、Melapur(登録商標)MC50(Ciba SC社、CH)
メレム、Delacal(登録商標)420(Delamin Ltd社、UK)
成分D:
ホウ酸亜鉛 Firebrake(登録商標)ZBおよびFirebrake(登録商標)500、Borax社、USA
ジハイドロタルサイトDHT 4A、協和化学工業、日本
亜ホスホン酸塩(成分E):
Sandostab(登録商標)P−EPQ(登録商標)、Clariant社、D
ワックス成分(成分F):
Licomont(登録商標)CaV 102、Clariant、D(モンタンワックス酸のCa塩)
Licowax(登録商標)E、Clariant社、D(モンタンワックス酸のエステル)
難燃性プラスチック成形材料の製造、加工および試験:
防炎加工剤成分を表に示されている比で、亜ホスホン酸塩、滑剤および安定剤と混合し、二軸スクリュー押出機(Leistritz ZSE 27/44D型)の側面取入れ口を介して260〜310℃の温度でPA6.6に、または250〜275℃でPBTに混合した。ガラス繊維を第2の側面取入れ口を介して加えた。均質化されたポリマーストランドを取り出し、水浴中で冷却し、続いて顆粒化した。
十分に乾燥させた後に、成形材料を射出成形装置(Arburg 320C Allrounder型)で、250〜300℃の材料温度で加工して試験体にし、UL94試験(Underwriter Laboratories)により、不燃性に関して試験し、等級付けした。
成形材料の流動性を、溶融体積指数(Schmelzvolumenindex)(MVR)を275℃/2.16kgで測定することによって決定した。MVR値の著しい上昇は、ポリマー分解を示唆している。
比較可能性ゆえ、他に記載されていない限り、各シリーズの全実験を同じ条件(温度プログラム、スクリュー寸法、射出成形パラメーターなど)下で実施した。
処方V−1〜V−3は、ジエチルホスフィン酸(DEPAL)のアルミニウム塩および窒素含有協力剤のメラミンポリホスフェート(MPP)および金属の酸化物またはホウ酸塩をベースとする防炎加工剤コンビネーションが単独で使用されている比較例である。
本発明による防炎加工剤−安定剤混合物が使用された結果は、例B−1〜B−4に示されている。量は全て、重量%として記載されており、防炎加工剤混合物および添加物を含めたプラスチック成形材料に対する。
Figure 2013531615
例から、成分DEPAL、EPALおよび場合によってMPPならびにホウ酸塩またはハイドロタルサイトならびに成分EおよびFからなる本発明による混合物は、防炎効果を損ねることなく、ポリマーの加工性および射出成形体の特性を明らかに改善することが明らかである。
PA6.6への防炎加工剤DEPALおよびMPPの混合は確かにUL94 V−0をもたらすが、成形材料の灰色着色、白華および高い溶融指数(V−1)ももたらした。ホウ酸亜鉛またはハイドロタルサイトを添加することによって、灰色着色を防ぐことが可能で、白華は明らかに減少する(V−2、V−3)。
DEPAL、EPALおよび場合によって窒素協力剤、ホウ酸塩またはハイドロタルサイト滑剤ならびに安定剤からなる本発明による防炎加工剤−コンビネーション(B1−B4)を使用すると、不燃性が生じることに加えて、さらに、変色がなくなり、白華がなくなり、溶融指数が低くなり、機械的特性が良好となる。低い溶融指数(MVR)から、ポリマーが分解しないと分かる。
Figure 2013531615
DEPALおよびMCならびにさらなる添加剤(例V−4〜6)の混合は、V−1等級のみ、および低い溶液粘度で認められる明らかなポリマー分解をもたらす。機械的値も、防炎加工されていないPBTと比較して低い。DEPALとEPALおよび場合によってさらなる添加剤からなる本発明による組合せによって、ポリマー分解はほぼ完全に抑制され、燃焼クラスV−0が達成され、機械的値が改善される。
例27
不飽和ポリエステル樹脂(UP)およびエポキシ樹脂(EP)では、補強材料、例えば200g/mの坪量のテキスタイルガラス−エンドレスマットに、樹脂、促進剤、防炎加工剤成分(複数可)、硬化剤および場合によって溶剤からなる均質化された混合物(UP1、UP2、EP1、EP2)を含浸させ、室温で24時間硬化させ、さらに3時間、80℃で熱処理する。
UP1:
100部の不飽和ポリエステル樹脂Palatal(登録商標)A 400−01、0.5部のNL−49P、70部のEPAL、2部のButanox M−50。
UP2:
100部の不飽和ポリエステル樹脂Palatal(登録商標)A 400−01、0.5部のNL−49P、17.5部のEPAL、52.5部のDEPAL、2部のButanox M−50。
EP1:
100部のBeckopox EP 140、41部のBeckopox EH628、30部のEPAL
EP2:
100部のBeckopox EP140、41部のBeckopox EH628、7.5部のEPAL、22.5部のDEPAL。
燃焼挙動の試験を、Underwriters Laboratoriesの1975年5月2日版の規定「Test for Flammability of Plastics Materials − UL94」によって、長さ127mm、幅12.7mmおよび厚さ1.6mmの前記のラミネートの試験体で実施した。
混合物UP1、UP2、EP1およびEP2から得られたラミネートは、V−0と決定されたUL−94等級を有する。

Claims (16)

  1. アルキル亜ホスホン酸塩の製造方法であって、
    a)ホスフィン酸源(I)
    Figure 2013531615
    を、オレフィン(IV)
    Figure 2013531615
    と、触媒Aの存在下で反応させて、アルキル亜ホスホン酸、その塩またはエステル(II)
    Figure 2013531615
    [式中、R、R、R、Rは互いに独立に、H、C〜C18−アルキル、C〜C18−アリール、C〜C18−アリールアルキル、C〜C18−アルキルアリールを意味し、そしてXはH、C〜C18−アルキル、C〜C18−アリール、C〜C18−アリールアルキル、C〜C18−アルキル−アリール、C〜C18−アルケニル、(CHOH、CH−CHOH−CHOH、−(CH−CHO)Hまたは(CH−CHO)−アルキルを意味し、ここで、kは0〜10の整数であり、かつ/またはXは、H、Mg、Ca、Ba、Al、Pb、Fe、Zn、Mn、Ni、Li、Na、Kおよび/またはプロトン化窒素塩基であり、ここで、mは、1/3、1/2、1を表し、触媒Aは、遷移金属ならびに/または遷移金属化合物ならびに/または、遷移金属および/もしくは遷移金属化合物および少なくとも1つの配位子から構成される触媒系である]にするステップと、
    b)そうして生じたアルキル亜ホスホン酸、その塩またはエステル(II)を、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、Kの金属化合物および/またはプロトン化窒素塩基と反応させて、これらの金属および/または窒素化合物の対応するアルキル亜ホスホン酸塩(III)
    Figure 2013531615
    [式中、R、R、R、Rは、a)においてと同じ意味を有し、Yは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、Kおよび/または窒素化合物を意味し、nは1/4、1/3、1/2、1を表す]にするステップ
    とを特徴とする、アルキル亜ホスホン酸塩の製造方法。
  2. 、R、R、Rが同じか、または異なり、互いに独立にH、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert.ブチルおよび/またはフェニルを意味することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. オレフィン(IV)が、エチレン、プロピレン、n−ブテンおよび/またはスチレンであることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
  4. ホスフィン酸源(I)が、ホスフィン酸、そのナトリウム−、カリウム−、カルシウム−、マグネシウム−、アルミニウム−、アンモニウム塩、および/またはメチル−、エチル−、プロピル−、i−プロピル、ブチル−、t−ブチル−、グリコールエステルであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つに記載の方法。
  5. 遷移金属および/または遷移金属化合物が、第7および第8亜族からのものであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
  6. 遷移金属および/または遷移金属化合物が、ロジウム、ニッケル、パラジウム、ルテニウムおよび/または白金であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
  7. アルキル亜ホスホン酸塩(III)が、エチル−、プロピル−、i−プロピル−、ブチル−、sec−ブチル−、i−ブチル−、1−フェニルエチル−および/または2−フェニルエチル亜ホスホン酸の、アルミニウム(III)−、カルシウム(II)−、マグネシウム(II)−、Cer(III)−、Ti(IV)−および/または亜鉛(II)塩であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。
  8. 生じる本発明によるアルキル亜ホスホン酸塩(III)が、混合物の全重量に基づいて0〜5重量%の、アルキルホスホン酸塩および/またはジアルキルホスフィン酸塩などのさらなる成分を含有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。
  9. 0.5〜99.5重量%のアルキル亜ホスホン酸塩および0.5〜99.5重量%の少なくとも1種のさらなる防炎加工剤を含有するアルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションとしての、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)の使用。
  10. 前記さらなる防炎加工剤が、ジアルキルホスフィン酸塩、アリールホスフェート、ホスホネート、次亜リン酸の塩および赤リン、臭素化芳香族または脂環式炭化水素、フェノールまたはエーテル、クロロパラフィンおよび/またはヘキサクロロシクロペンタジエン付加物であることを特徴とする、請求項9に記載の使用。
  11. アルキル亜ホスホン酸−防炎加工剤コンビネーションが、0.5〜30重量%のエチル亜ホスホン酸アルミニウム塩および70〜99.5重量%のジエチルホスフィン酸アルミニウム塩を含有することを特徴とする、請求項9に記載の使用。
  12. 防炎加工剤としての、または熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、クリヤラッカー、熱膨張性コーティング、木材および他のセルロース含有製品用の防炎加工剤を製造するための中間体としての、防炎加工されたポリマー成形材料を製造するための、防炎加工されたポリマー成形体を製造するための、かつ/または含浸によってポリエステルおよびセルロースの純粋テキスタイルおよび混合テキスタイルを難燃加工するための、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)および請求項9〜11のいずれか一つに記載のアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションの使用。
  13. 熱可塑性ポリマーが、ポリエステル、ポリスチレンおよび/またはポリアミドであり、熱硬化性ポリマーが、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタンおよび/またはアクリレートであることを特徴とする、請求項12に記載の使用。
  14. 熱可塑性または熱硬化性ポリマーに基づいて2〜50重量%の、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)または請求項9〜11のいずれか一つに記載のアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションを含有する、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形材料。
  15. 熱可塑性または熱硬化性ポリマーに基づいて2〜50重量%の、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)または請求項9〜11のいずれか一つに記載のアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションを含有する、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形体、−膜、−フィラメントおよび−繊維。
  16. 熱可塑性または熱硬化性ポリマーに基づいて3〜40重量%の、請求項1〜8のいずれか一つによって製造されたアルキル亜ホスホン酸塩(III)または請求項9〜11のいずれか一つに記載のアルキル亜ホスホン酸塩−防炎加工剤コンビネーションを含有する、防炎加工された熱可塑性または熱硬化性ポリマー成形体、−膜、−フィラメントおよび−繊維。
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