JP3026377B2 - 有機リン化合物およびそれを含有する難燃性熱安定性樹脂組成物 - Google Patents

有機リン化合物およびそれを含有する難燃性熱安定性樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規有機リン化合物、お
よび該有機リン化合物を添加型難燃剤として含有し、難
燃性、熱安定性に優れた難燃性熱安定性樹脂組成物に関
する。特に、燃焼したときに溶融した樹脂の滴下(ドリ
ッピング)が生じることのない成形体を形成し得る難燃
性熱安定性樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリ
ロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂など
の熱可塑性樹脂のような有機重合体は比較的安価に得ら
れかつ成形が容易であるなどの優れた特性を有するた
め、電子部品や自動車部品をはじめ生活用品全般にわた
り広く使用されている。しかしこれらの有機重合体は易
燃性であるため、ひとたび火災が発生すると簡単に燃焼
・消失する。ケーブルの火災などは特に社会に大きな影
響を与える。今日では電気製品、自動車内装品、繊維製
品などこれら有機重合体の利用分野の一部では法律で難
燃化が義務づけられている。
【0003】有機重合体に難燃性を付与するためには、
樹脂成形品の調整時に難燃剤を添加する方法が採用され
ている。難燃剤としては無機化合物、有機リン化合物、
有機ハロゲン化合物、ハロゲン含有有機リン化合物など
がある。上記化合物のうち優れた難燃効果を発揮するの
は有機ハロゲン化合物およびハロゲン含有有機リン化合
物である。しかし、これらハロゲンを含有する化合物
は、樹脂成形時に熱分解してハロゲン化水素を発生し金
型を腐食させたり、樹脂自身を劣化させ着色が起こる。
さらに作業環境を悪化させるという問題もある。また火
災などによる燃焼に際して、人体に有害なハロゲン化水
素などの有毒ガスを発生するという問題もある。
【0004】ハロゲンを含まない難燃剤としては、水酸
化マグネシウムなどの無機系の化合物がある。しかし、
これらの無機系の化合物は難燃効果が著しく低く、充分
な効果を得るためには多量に添加する必要がある。それ
によって樹脂本来の物性が損なわれるという欠点がある
【0005】ハロゲンを含まず、比較的良好な難燃効果
が得られる難燃剤として、有機リン化合物が汎用されて
いる。代表的な有機リン化合物としてトリフェニルホス
フェート(TPP)がよく知られている。しかし、トリ
フェニルホスフェートは耐熱性に劣り、揮発性が高いと
いう欠点がある。
【0006】揮発性の低い有機リン化合物としては公告
昭51−19858や公告平2−18336に記載され
ている縮合リン酸エステルがある。しかし、これらのも
のもトリフェニルホスフェートよりは耐熱性は優れるも
のの、近年、開発が進んでいるエンジアリングプラスチ
ック、さらにスーパーエンジニアリングプラスチックな
どの高機能プラスチックでは成形に300℃前後の高い
温度が必要とされ、このような高温には耐えられない。
また、これら特許記載の縮合リン酸エステルは液体状の
化合物であるため、樹脂組成物の熱変形温度を低下させ
るなど、樹脂物性の低下が著しい。
【0007】各種成形体の難燃性試験や難燃性規格とし
ては、ASTM,UL,MIL,JIS などの各種の規格が知られてお
り、成形体の用途に応じてそれぞれの試験法が適用され
ている。例えば、UL-94 のV-0 もしくはV-1 グレードの
判定基準を満たす樹脂としては、燃焼したときに溶融し
た樹脂が滴下(ドリッピング)しないような樹脂であ
る。上記有機リン化合物を使用した場合には、燃焼した
ときに該樹脂が溶融して滴下しやすくなる。このよう
に、上記有機リン化合物を難燃剤とした場合には、UL-9
4 のV-0 もしくはV-1 の規格を充分に満たす難燃性を有
する製品が得られない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
先行技術の欠点を解決するものであり、その目的とする
ところは、各種樹脂に優れた難燃性を付与し得る難燃剤
として使用することが可能であり、耐食性に優れ、樹脂
と混合して成形加工を行うときに該樹脂を劣化させたり
腐食させることがなく、樹脂物性の低下の極めて少ない
化合物を提供することにある。本発明の他の目的は、上
記化合物と樹脂とを含有し、耐熱性および難燃性に優
れ、かつ燃焼したときに溶融した樹脂の滴下(ドリッピ
ング)が生じることのない成形体を形成し得る難燃性熱
安定性樹脂組成物を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、特定の構造を有する有機リン化合物が低揮発性で
熱安定性に優れ、樹脂の物性を損なわずに樹脂に難燃性
を付与し、そして燃焼したときに溶融した樹脂の滴下が
生じることのない成形体を形成し得ることを見いだし本
発明を完成する至った。本発明の有機リン化合物は下記
式(1)で示され、そのことにより上記目的が達成され
る。
【0010】
【化2】 ここでR1 ,R2 ,R3 ,R4 はそれぞれ独立して炭素
数1〜5のアルキル基であり、R5 ,R6 は水素または
炭素数1〜5のアルキル基である。式(1)と類似の環
構造を持つ有機リン化合物は数多く知られており、例え
ば米国特許3,090,799、米国特許4,178,
281などがある。これらには下記一般式(2)に示さ
れる化合物が開示されている。
【0011】
【化3】 ここでRはアルキル、アリールなどである。
【0012】しかし上記特許は主に式(2)のRがフェ
ニル基についてのものであり、オルト位に立体障害基を
有する芳香族基については記載されていない。発明者ら
は上記環構造を持つ各種の有機リン化合物を検討した結
果、オルト位に立体障害基を有する芳香族基を有する式
(1)の有機リン化合物が、オルト位に立体障害基を持
たないものに比べ、熱安定性に優れていることを見いだ
した。亦、本発明の有機リン化合物は酸化防止剤として
の効果も発揮することを見い出した。また該化合物は有
機重合体に添加された場合も熱変形温度等の樹脂物性の
低下が極めて少なく、さらにこの有機重合体組成物から
形成された成形体は、燃焼したときに溶融した樹脂の滴
下(ドリッピング)が生じることがない等の優れた性能
を有することを見いだした。
【0013】本発明の難燃性組成物は、有機重合体と、
難燃剤として上記有機リン化合物を含有し、そのことに
より上記目的が達成される。本発明の有機リン化合物は
公知の方法により製造できる。例えば米国特許3,09
0,799に記載の方法によれば、ペンタエリスリトー
ルとオキシ塩化リンとを反応させ、次いで一価フェノー
ル類とを反応させることにより製造できる。この反応は
次の反応式によって説明される。
【0014】
【化4】 式中Rは芳香族基である。他の方法として、アリールホ
スホスロジクロリデートとペンタエリスリトールとを反
応させることによっても製造できる。この反応は次の反
応式によって説明される。
【0015】
【化5】 式中、Rは芳香族基である。
【0016】本発明の有機リン化合物においては、Rは
オルト位に炭素数1〜5のアルキル基を有する芳香族基
であり、例えば2,6−ジメチルフェニル、2,4,6
−トリメチルフェニル、2,6−ジ−tert−ブチル
フェニル、2,4,6−トリ−tert−ブチルフェニ
ルなどである。
【0017】本発明により難燃性を与えることのできる
有機重合体としては、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂
がある。熱可塑性樹脂としては、塩素化ポリエチレン、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、スチ
レン系樹脂、耐衝撃性ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、
ACS樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、変性ポリフェニレ
ンオキシド、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、
ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリ
カーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリサル
ホン、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルケト
ン類、ポリエーテルニトリル、ポリチオエーテルスルホ
ン、ポリベンズイミダゾール、ポリカルボイミド、液晶
樹脂、複合化プラスチックなどがある。熱硬化性樹脂と
しては、ポリウレタン、フェノール樹脂、メラミン樹
脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレー
ト樹脂などがある。上記樹脂は1種または2種以上が混
合されて用いられてもよい。本発明の難燃性組成物は、
上記有機重合体、有機リン化合物、および必要に応じて
各種添加剤が含有される。各種添加剤には例えば、ハロ
ゲン系難燃剤、無機系難燃剤、酸化防止剤、充填剤、滑
剤などがある。使用される有機リン化合物の種類および
量は、使用される有機重合体、必要とされる難燃性の度
合に応じて適宜決定される。有機リン化合物は、通常、
有機重合体100重量部に対して、0.1〜100重量部
の割合で用いられる。有機重合体、有機リン化合物およ
び必要に応じて上記添加剤を公知の方法により混練し、
成形することにより、難燃性の成形体が得られる。有機
リン化合物は、例えば、有機重合体を塊状重合により製
造するときに仕込まれる単量体とともに添加され;有機
重合体の塊状重合の反応終期に添加され;有機重合体の
成形時に添加され;あるいは、フィルム、繊維などの重
合体製品の表面に溶液もしくは分散液として塗布される
ことにより付与される。このようにして得られた樹脂組
成物はプラスチック、発泡体、接着剤、塗料等として使
用される。
【0018】
【発明の効果】本発明の新規有機リン化合物は、各種有
機重合体と混合したときに該有機重合体に優れた難燃性
を付与し得る。この有機リン化合物は低揮発性であり、
また熱安定性にも優れ、成形加工時の熱分解による樹脂
の着色および劣化が大巾に改善され、さらに有機重合体
の物性を低下させることが極めて少ない。特に、本発明
の有機重合体は、燃焼したときに溶融した樹脂の滴下
(ドリッピング)が生じることのない成形体を形成し得
る。
【0019】
【実施例】以下の実施例により本発明を説明する。これ
らの実施例は本発明の範囲を限定するものではない。以
下の実施例においては、特に指示のない限り、部はすべ
て重量を基準とし、温度は全て摂氏で示される。
【0020】(実施例1)4つ口フラスコに攪拌機、温
度計、および水スクラバーを連結したコンデンサーを取
り付け、このフラスコにペンタエリスリトール136g
(1モル)、2,6−キシリルホスホロジクロリデート
478g(2モル)、塩化アルミニウム3g、トルエン
500gを入れ、トルエン還流状態で脱塩酸反応を4時
間行い反応を完結させた。反応液に10%塩酸水200
gを添加し、攪拌して残存する触媒などを除去し、さら
に水洗を行った後、攪拌しながら室温まで冷却して結晶
を析出させた。析出した結晶を濾過により分離し、メタ
ノール200gで洗浄した後100℃にて減圧乾燥し
た。得られた結晶は、白色の粉末状結晶であり、収量は
314g、収率は67%であった。この結晶は下記式に
示す構造を有している(これを化合物1とする)。化合
物1(C21268 2 )の元素分析の結果を収率と共
に表1に示す。
【化6】
【0021】
【表1】
【0022】(実施例2)2,6−キシリルホスホロジ
クロリデート478gに代えて2,4,6−トリメチル
フェニルホスホロジクロリデート506gを用いたこと
以外は、実施例1と同様にして下記式の構造を有する白
色粉末状結晶を得た(これを化合物2とする)。化合物
2(C23308 2 )の元素分析の結果を収率と共に
表1に示す。
【化7】
【0023】(実施例3)2,6−キシリルホスホロジ
クロリデート478gに代えて2,6−ジ−tert−
ブチルフェニルホスホロジクロリデート562gを用い
たこと以外は、実施例1と同様にして下記式の構造を有
する白色粉末状結晶を得た(これを化合物3とする)。
化合物3(C25388 2 )の元素分析の結果を収率
と共に表1に示す。
【化8】
【0024】(実施例4)ポリ(2、6−ジメチル−
1,4−フェニレン)オキサイド60部、ゴム変性耐衝
撃性ポリスチレン40部からなる樹脂に、実施例1〜3
で得た難燃剤10部を添加し、ミキサーで混合後、30
0℃に保持した押し出し機を通してコンパウンディング
ペレットを得た。このペレットを射出成形機にいれ、2
90〜300℃で成形し、試験片を得た。この試験片を
用いて難燃性、変色性、熱変形温度、アイゾット衝撃
値、引っ張り強度を測定した。これらの結果を表2に示
す。後述の比較例1の結果もあわせて表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】(実施例5)ポリカーボネート樹脂100
部に実施例1〜3で得た難燃剤10部を添加し、ミキサ
ーで混合後、300℃に保持した押し出し機を通してコ
ンパウンディングペレットを得た。このペレットを射出
成形機にいれ、290〜300℃で成形し、試験片を得
た。この試験片を用いて実施例4と同様にして難燃性、
変色性、熱変形温度、アイゾット衝撃値、引っ張り強度
を測定した。これらの結果を表3に示す。後述の比較例
4の結果もあわせて表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】(比較例1)TPPおよび下記構造式の化
合物を難燃剤として用いて試験片を得たこと以外は実施
例4と同様である。
【0029】
【化9】
【0030】
【化10】
【0031】
【化11】
【0032】(比較例2)TPPおよび化合物4〜5を
難燃剤として用いて試験片を得たこと以外は実施例5と
同様である。 難燃性 UL−94の試験法により、試験片の難燃性を判定し
た。難燃性V−0、V−1、V−2およびHBの4種類
に分類した。 変色性 試験片の変色を目視により判定した。 熱変形温度 ASTM規格D−648に準じ、荷重18.6Kg/c
2 で測定した。 アイゾット衝撃強度 ASTM規格D−256に準じて測定した。 引っ張り強度 ASTM規格D−638に準じて測定した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−236844(JP,A) 米国特許4600740(US,A) Chem.Pap.,第40巻,第3 号,第363−378頁(1986年) Magn.Reson.Chem., 第23巻,第2号,第122−126頁(1985 年)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1): 【化1】 (式中、R ,R ,R ,R はそれぞれ独立し
    て炭素数1〜5のアルキル基であり、R ,R は水
    素または炭素数1〜5のアルキル基である。但し、R
    ,R ,R ,R がいずれもメチル基であり、か
    つR ,Rがいずれも水素である場合を除く。)で
    示される有機リン化合物。
  2. 【請求項2】 難燃剤として一般式(1’): 【化12】 (式中、R ,R ,R ,R はそれぞれ独立し
    て炭素数1〜5のアルキル基であり、R ,R は水
    素または炭素数1〜5のアルキル基である。)で示され
    る有機リン化合物と、有機重合体とを含有する難燃性熱
    安定性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 有機重合体100重量部に対して前記有
    機リン化合物が0.1〜100重量部の割合で含有され
    る、請求項2に記載の樹脂組成物。
JP3211192A 1991-06-13 1991-08-23 有機リン化合物およびそれを含有する難燃性熱安定性樹脂組成物 Expired - Fee Related JP3026377B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Chem.Pap.,第40巻,第3号,第363−378頁(1986年)
Magn.Reson.Chem.,第23巻,第2号,第122−126頁(1985年)

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