JP3077345B2 - 含リン難燃剤の製造方法 - Google Patents
含リン難燃剤の製造方法Info
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Description
燃性を付与することのできる含リン難燃剤の製造方法に
関するものである。
する種々の成型品において難燃化が要求特性として挙げ
られ、様々な研究が行なわれている。線状ポリエステル
から製造される成型品においても、難燃剤をポリマー製
造時に添加して共重合あるいはブレンドさせる方法や、
成型時にポリエステル中に練り込む方法、さらには成型
品を後加工して耐炎性を付与する方法等が提案されてい
る。
場合、最も簡便でしかも得られる成型品の諸性能を損な
わないという点で、ポリマー製造時に難燃剤を添加して
共重合させる方法が有利であり、この難燃剤としてはリ
ン化合物が多く用いられている。
エステルの重縮合における高温、減圧下という条件で
は、熱分解を起こしたり、系外に飛散したり、ポリエス
テル生成反応中にゲル化を引き起こす等の問題があっ
た。
9−22717号公報において、新規な含リン難燃剤が
開示された。このリン化合物は、ポリエステルに共重合
することができ、揮発性もなく、しかも熱安定性に優れ
たものである。該公報の製法によると、9,10−ジヒドロ
-9- オキサ-10-ホスファフェナンスレン-10-オキシド
(以下HCAと省略する)とイタコン酸もしくはその無
水物との反応をエチレングリコール中で行ない、反応終
了後に反応生成物のエチレングリコールエステルを単離
している。しかしながら、この単離操作には多大な時間
と労力が必要であり、収率も良くないことが多いため、
この方法は、難燃性ポリエステルの製造を繁雑化させ、
コストを上昇させる要因となっていた。
液は、上記反応の後期に濁り始め、反応完結時にはかな
り白濁した溶液となる。このためこの溶液のままでは、
難燃性ポリエステルの製造に利用することができない。
なぜなら、生成ポリエステルに濁りを与えるだけでな
く、繊維やフィルムに加工する際にノズル詰まりを起こ
して、製品物性にも悪影響を及ぼすためである。そこで
ろ過工程が必要となるが、濁りの原因の粒子が非常に微
細であり、反応溶液が粘稠なことから、ろ過が困難であ
るという問題があった。
決するためになされたものであって、単離やろ過を必要
としない含リン難燃剤の安価な製造方法を提供すること
にある。
の本発明は、有機リン化合物と不飽和カルボン酸もしく
はその無水物をエチレングリコール中で反応させて含リ
ン難燃剤を製造する方法において、反応完結間際または
完結後にアルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化
合物よりなる群から選択される1種以上の化合物を、有
機リン化合物に対して0.1〜10モル%添加するとこ
ろに要旨を有する。
ン酸もしくはその無水物のエチレングリコール中での反
応において、均一透明な含リン難燃剤エチレングリコー
ル溶液とするために、アルカリ金属化合物またはアルカ
リ土類金属化合物を上記反応完結間際または完結後に特
定量添加することが有用であることを見出し、本発明に
至ったものである。以下本発明を詳述する。
合物とは、具体的に例示すると、ジメチルホスフィンオ
キシド、ジエチルホスフィンオキシド、ジプロピルホス
フィンオキシド、ジブチルホスフィンオキシド、ジフェ
ニルホスフィンオキシド等のホスフィンオキシド;メチ
ルメタンホスフィネート、エチルメタンホスフィネー
ト、メチルエタンホスフィネート、エチルエタンホスフ
ィネート、メチルプロパンホスフィネート、エチルプロ
パンホスフィネート、メチルブタンホスフィネート、エ
チルブタンホスフィネート、メチルベンゼンホスフィネ
ート、エチルベンゼンホスフィネート等のホスフィン酸
誘導体;9,10- ジヒドロ-9- オキサ-10-ホスファフェナ
ンスレン-10-オキシド(以後HCAと省略する)等が挙
げられる。これらの中でもHCAが好ましく使用され
る。
酸もしくはその無水物とは、重合性不飽和結合を有する
モノカルボン酸または多価カルボン酸もしくはそれらの
無水物であって、具体的には、(メタ)アクリル酸、
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチ
ル、クロトン酸、クロトン酸メチル、クロトン酸エチ
ル、マレイン酸、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエ
チル、無水マレイン酸、フマル酸、フマル酸ジメチル、
フマル酸ジエチル、メサコン酸、メサコン酸ジメチル、
メサコン酸ジエチル、シトラコン酸、シトラコン酸ジメ
チル、シトラコン酸ジエチル、無水シトラコン酸、イタ
コン酸、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、無
水イタコン酸等が挙げられ、これらの中でも、イタコン
酸もしくはその無水物が好ましく使用される。
テル主鎖中に導入できないため、不飽和カルボン酸類と
反応させて難燃剤を生成させることが必要であり、この
反応はエチレングリコール中、不活性ガス雰囲気下で加
熱撹拌することによって行なわれる。この反応は、 100
℃以上に加熱することによって進行するが、あまり低い
温度では反応の完結に時間がかかり、逆に高すぎると有
機リン化合物や不飽和カルボン酸が熱分解してしまうた
め、 120〜200 ℃が好ましい。有機リン化合物と不飽和
カルボン酸もしくはその無水物の反応比は実質的には等
モルで行なうことが好ましいが、いずれかがやや過剰と
なっても構わない。またエチレングリコールの使用量
は、不飽和カルボン酸もしくはその無水物に対して 1.5
〜20倍モル、好ましくは 2〜5 倍モルの範囲である。エ
チレングリコールの使用量が 1.5倍モルより少ない場
合、不飽和カルボン酸もしくはその無水物によるカルボ
キシル基とのエステル化が不充分となることと、反応溶
液の粘度が高くなるため好ましくない。一方、20倍モル
を超えて使用すると、反応溶液の粘度が低くなり取扱い
が容易となるが、不経済である。
和カルボン酸もしくはその無水物の反応完結間際かまた
は完結後に、反応溶液中にアルカリ金属もしくはアルカ
リ土類金属化合物を添加することによって、反応溶液の
濁りを防ぎ、そのまま使用可能な含リン難燃剤を製造す
ることができる。この濁りの消滅は、反応中に生成した
不溶物が金属化合物と反応することによってエチレング
リコールに可溶となったためであると考えられる。
ルカリ土類金属化合物としては、水酸化リチウム、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ(土類)金
属水酸化物;酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリ
ウム、酸化マグネシウム等のアルカリ(土類)金属酸化
物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭
酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウ
ム、炭酸バリウム等のアルカリ(土類)金属炭酸塩;酢
酸リチウム、プロピオン酸ナトリウム、酢酸カリウム、
酢酸マグネシウム、安息香酸カルシウム、酢酸ストロン
チウム、酢酸バリウム等のアルカリ(土類)金属カルボ
ン酸塩;リチウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、
カリウムブトキシド、マグネシウムエトキシド、カルシ
ウムプロポキシド、ストロンチウムブトキシド、バリウ
ムプロポキシド等のアルカリ(土類)金属アルコキシド
類が挙げられる。
るが、エチレングリコールに溶解した溶液として添加し
ても構わない。これらのアルカリ(土類)金属化合物の
使用量は、前記リン化合物に対して 0.1〜10モル%、特
に好ましくは 0.2〜2 モル%である。使用量が 0.1モル
%より少ないと、反応生成物溶液の濁りを完全に消すこ
とができない。また、10モル%を超えて使用しても効果
はなく、逆にこの難燃剤を導入した後のポリエステルの
耐加水分解性や耐熱安定性を悪化させる原因となるので
好ましくない。
(土類)金属化合物を添加することにより、その製造が
完成する。この含リン難燃剤は、濁りが全くなく、エチ
レングリコール溶液のまま使用可能であり、ポリエステ
ルに難燃性を付与するものとして非常に有用である。
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
1リットルの4つ口反応フラスコに、エチレングリコー
ル 300g、HCA 187g、イタコン酸 113gを仕込み、
窒素ガス雰囲気下、加熱撹拌した。反応温度は約6時間
で室温から 190℃とし、この温度でさらに4時間反応を
続けた。加熱を開始して約5時間で濁りが生じ、反応の
終了時には完全に白濁していた。この間、反応温度が 1
70℃近くになったころからエステル下によって生成した
水が留出を始め、最終的には約32mlの留出があった。次
いで、HCAに対し 0.5モル%となるように1モルの水
酸化ナトリウム−エチレングリコール溶液 4.3mlを加え
190℃で30分間撹拌を続けた。反応溶液の濁りは消滅
し、若干黄色に着色した含リン難燃剤が得られた。表1
に水酸化ナトリウム以外の実施例2〜5を実施例1の結
果と共に併記した。
g、HCA 198g、イタコン酸無水物 102gを仕込み、
実施例1と同様に反応を行なった。反応終了時の溶液は
完全に白濁していた。次いで、HCAに対し1モル%と
なるように1モルの安息香酸ナトリウム−エチレングリ
コール溶液 8.7mlを加え 190℃で30分間撹拌を続けた。
反応溶液の濁りは消滅し、淡黄色の透明均一な含リン難
燃剤が得られた。表2に安息香酸ナトリウム以外の実施
例7〜9を実施例6の結果と共に併記した。
g、HCA 187g、イタコン酸 118gを仕込み、加熱撹
拌した。30分後に反応温度を室温から 190℃へと昇温
し、この温度で3時間反応を行なった。反応終了時の溶
液は完全に白濁していた。次いで、HCAに対し 0.2モ
ル%となるように1モルのカルシウムエトキシド−エチ
レングリコール溶液 1.7mlを加え30分間撹拌を続けた。
反応溶液の濁りは消滅し、透明均一な含リン難燃剤が得
られた。表3にカルシウムエトキシド以外の実施例11
〜15を実施例10の結果と共に併記した。
g、HCA 198g、イタコン酸無水物 104gを仕込み、
実施例10と同様に反応を行なった。反応終了時の溶液
は完全に白濁していた。次いで、HCAに対し 0.3モル
%となるように1モルの酢酸ストロンチウム−エチレン
グリコール溶液 5.9mlを加え30分間撹拌を続けた。反応
溶液の濁りは消滅し透明均一な含リン難燃剤が得られ
た。表4に酢酸ストロンチウム以外の実施例17〜20
を実施例16の結果と共に併記した。
応溶液に、HCAに対し0.05モル%となるように1モル
の水酸化ナトリウム−エチレングリコール溶液0.5mlを
加え30分間撹拌を続けたが、反応溶液は白濁したままで
あった。
使用しなかった点を除いて、実施例1と全く同様にして
反応を行なった。反応後の白濁した溶液を室温まで冷却
し、東洋ろ紙(株)社製のNo.5のろ紙を利用して、減圧
下で吸引ろ過を行なった。濁りのない溶液が得られた
が、ろ過には3時間以上を要した。
例13で得られた反応溶液 188g、トリエチルアミン
3.8gおよび三酸化アンチモンの混合物をオートクレー
ブ中 2.5kg/cm2の加圧下、約 240℃で2時間エステル化
反応を行なった。続いて昇温して反応温度を70分間で 2
75℃としながら、同時に反応系の圧力を徐々に減じて
0.1mmHgとし、この条件で 100分間重縮合反応を行なっ
た。得られたポリエステルは着色もなくきれいなもので
あった。
の混合溶媒(重量比3:2)中30℃で測定したポリエ
ステルの極限粘度は0.66であった。また、得られたポリ
エステルを常法によって紡糸延伸した糸をメリヤス編み
として、その1gを長さ10cmに丸めて径10mmφの針金コ
イル中に挿入し、45°の角度に保持したまま下端から点
火して火源を遠ざけ、消火した場合には再点火を繰り返
し、全試料を燃焼するのに要した点火回数の5個の試料
についての平均値は 5.3回と優れたものであった。ま
た、得られた繊維の強度は 5.6g/d 、伸度は37%であっ
た。
ングリコール溶液にアルカリもしくはアルカリ土類金属
化合物を特定量添加することによって、濁りの全くない
含リン難燃剤を提供できる。従ってポリエステルに優れ
た難燃性を付与し得る含リン難燃剤を生産効率よくしか
も経済的に製造することが可能となった。また、本発明
の含リン難燃剤を共重合したポリエステルは難燃性能に
優れた繊維、フィルム、成型品を提供できるものであ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 有機リン化合物と不飽和カルボン酸もし
くはその無水物をエチレングリコール中で反応させて含
リン難燃剤を製造する方法において、反応完結間際また
は完結後にアルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属
化合物よりなる群から選択される1種以上の化合物を、
有機リン化合物に対して0.1〜10モル%添加するこ
とを特徴とする含リン難燃剤の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の有機リン化合物が、9,10
−ジヒドロ-9- オキサ-10-ホスファフェナンスレン-10-
オキシドである請求項1記載の含リン難燃剤の製造方
法。 - 【請求項3】 請求項1記載の不飽和カルボン酸がイタ
コン酸である請求項1または2に記載の含リン難燃剤の
製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP03360592A JP3077345B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | 含リン難燃剤の製造方法 |
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JP03360592A JP3077345B2 (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | 含リン難燃剤の製造方法 |
Publications (2)
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JPH05179244A JPH05179244A (ja) | 1993-07-20 |
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JP (1) | JP3077345B2 (ja) |
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