JP3226984B2 - 新規なポリエステル樹脂用反応型難燃剤 - Google Patents

新規なポリエステル樹脂用反応型難燃剤

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JP3226984B2 JP27791992A JP27791992A JP3226984B2 JP 3226984 B2 JP3226984 B2 JP 3226984B2 JP 27791992 A JP27791992 A JP 27791992A JP 27791992 A JP27791992 A JP 27791992A JP 3226984 B2 JP3226984 B2 JP 3226984B2
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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、繊維又はフィルム用に
利用される新規なポリエステル樹脂用反応型難燃剤に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、安全性の追求が重視され、この意
味から繊維、フィルムなどの種々の成形物の難燃化の必
要性が増大している。線状ポリエステル樹脂から誘導さ
れる成形品においても種々検討が行われており、いくつ
かの提案がなされて来た。
【0003】とりわけ、効果の持続性、生産性などの観
点から、ポリエステル樹脂の重合時に添加して共重合さ
せる反応型が有利であると考えられるため、リン酸トリ
フェニル、又はベンゼンホスホン酸などのリン系化合物
が用いられてきた。しかしこのような化合物は、ポリエ
ステル重縮合反応の触媒を失活させたり、エーテル結合
が多く生成するため、ポリエステル樹脂の融点を低下さ
せたり、高温における重縮合反応中にこれら化合物自身
が揮散するなど種々の問題があった。
【0004】上記の問題を解決するため、ポリエステル
中に特定の構造のホスフィン酸エステルを共重合させる
もの(西独公開No.2346787号公報)、特定構
造のホスホン酸エステルと環状のホスフィン酸エステル
を併用するもの(特開昭52−141860号公報)な
どが提案され実用化されているが、ポリエステル重合時
の反応速度を遅延させたり、反応中にゲル化を起こした
り、製品色相を悪くしたり、P−O−C結合に由来する
耐加水分解性の低下をまねいたりと問題が数多く残され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリエステ
ル樹脂の反応型難燃剤として前記のような欠点のない環
状のホスフィンオキサイドを含有する二塩基性カルボン
酸を提供することを課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明、下記一般式
(1)で示される環状ホスフィン酸化合物(以下、環状
ホスフィン酸化合物と略す)と二塩基性不飽和カルボン
酸又はその低級アルキルエステルを付加反応させて得た
環状ホスフィンオキサイド含有二塩基性カルボン酸を主
成分とする新規なポリエステル樹脂用反応型難燃剤であ
る。
【0007】
【化2】
【0008】 (式中、R1 及びR2 は、H、Cl、B
r又は炭素数1〜4の炭化水素基を示し、XはN−H、
N−R4 、O、CH2 、CO、SO2 、S、SO又はC
(CH32 を示し、かつR4 は炭素数1〜4のアルキ
ル基又はベンジル基を示す。以下、同じ)
【0009】本発明のポリエステル樹脂用反応型難燃剤
において使用する、前記環状ホスフィン酸化合物として
は、例えば下記の化3、化4、化5、化6、化7、化
8、化9、化10などが挙げられる。
【0010】
【化3】
【0011】
【化4】
【0012】
【化5】
【0013】
【化6】
【0014】
【化7】
【0015】
【化8】
【0016】
【化9】
【0017】
【化10】
【0018】また、二塩基性不飽和カルボン酸又はその
低級アルキルエステルとしては、例えばイタコン酸、ク
ロトン酸、コハク酸、マレイン酸、無水マレイン酸又は
これらの低級アルキル(メチル、エチル、プロピル、ブ
チルなど)エステルなどが挙げられる。
【0019】前記の環状ホスフィン酸化合物と二塩基性
不飽和カルボン酸又はその低級アルキルエステルの付加
反応は、具体的化合物に基づいて一例を示せば、次の反
応式となる。
【0020】
【化11】
【0021】環状ホスフィン酸化合物と二塩基性不飽和
カルボン酸又はその低級アルキルエステルの反応割合
は、通常、環状ホスフィン酸化合物1モル当量に対し
0.8〜1.2モル当量の二塩基性不飽和カルボン酸又
はその低級アルキルエステルを加え、必要に応じて溶媒
及び触媒を添加し、温度30〜150℃、好ましくは5
0〜120℃にて30分〜10時間行うものである。
【0022】前記の溶媒としては、例えばキシレン、ト
ルエン、ジメチルホルムアルデヒド(DMF)、ジメチ
ルスルホキシド(DMSO)などが、また触媒として
は、例えば三級アミン類(たとえば、トリエチルアミ
ン、ピリジンなど)、ラジカル開始触媒(たとえば過酸
化ベンゾイル、t−ブチルパーオキサイド、アゾビスイ
ソブチロニトリルなど)などが挙げられる。なお、触媒
の添加量は0.01〜1重量%である。
【0023】本発明は、前記のようにして得られた環状
ホスフィンオキサイド含有二塩基性カルボン酸を、ポリ
エステル樹脂に、反応型難燃剤として添加するものであ
るが、その添加量は、ポリエステル樹脂中にリン原子の
含量が500〜50000PPMになるようにポリエス
テル樹脂製造時に添加するものであり、特に耐炎性の繊
維を得るためには1000〜20000PPMのリン原
子含量になるように添加することが望ましい。上記の範
囲より外れた場合、すなわちリン原子の含有量が少ない
場合、十分な難燃性が得られず、また多ければポリエス
テル樹脂の物性低下が大きく好ましくない。
【0024】本発明の反応型難燃剤の添加時期は、難燃
性ポリエステル樹脂の製造における、エステル化反応
時、エステル交換反応時、重縮合反応時など、いずれの
時期でもかまわない。また、ポリエステル樹脂の製造条
件は、従来の公知の方法及び条件に準じて行うものであ
る。
【0025】一例を挙げれば、二塩基性カルボン酸成分
にテレフタル酸、ジオール成分にエチレングリコールを
用いる場合は、エステル交換であれば常圧下150℃〜
240℃の温度で、エステル化であれば常圧下もしくは
5kg/cm2 までの加圧下220〜300℃の温度で
反応させるものである。
【0026】また、このとき使用する反応触媒も従来公
知、例えば亜鉛、マンガン、コバルト、チタンなどの金
属系化合物を用いるものである。そしてこのようにして
得られた反応生成物は、さらに0.1〜1mmHgの高
真空下、250〜300℃の温度で重縮合を行い所定の
ポリエステル樹脂が得られる。なお、重縮合反応も従来
公知のアンチモン、ゲルマニウム、チタンなどの金属化
合物を触媒として利用するものである。
【0027】
【作用】本発明に従って得られる、環状ホスフィンオキ
サイド含有二塩基性カルボン酸を主成分とする反応型難
燃剤は、分子中にまったくP−O−C結合を有しないホ
スフィンオキサイドであるため、耐熱性に優れ、従来の
リン化合物のような色相悪化をもたらさず、また反応性
であるがゆえに反応中における揮散という問題も発生す
ることなく、さらに耐水性及び耐洗濯性にも優れてい
る。
【0028】
【実施例】
製造例1.化12の環状ホスフィン酸化合物(融点21
4〜216℃)215.2g(1モル当量)を加え、さ
らにトルエン500g、トリエチルアミンを前記環状ホ
スフィン酸化合物に対し1重量%加えた。次にイタコン
酸156.1g(1.2モル当量)を加え、還流温度で
5時間反応させて環状ホスフィンオキサイド含有二塩基
性カルボン酸317.9gを得た。
【0029】
【化12】
【0030】製造例2.化13の環状ホスフィン酸化合
物458.4g(2モル当量)を加え、さらにトルエン
1000g、トリエチルアミンを前記環状ホスフィン酸
化合物に対し1重量%加えた。次にイタコン酸312.
2g(2.4モル当量)を加え、還流温度で5時間反応
させて環状ホスフィンオキサイド含有二塩基性カルボン
酸640.3gを得た。
【0031】
【化13】
【0032】製造例3.化14の環状ホスフィン酸化合
物369.3g(1.5モル当量)を加え、さらにキシ
レン500g、過酸化ベンゾイルを前記環状ホスフィン
酸化合物に対し1重量%加えた。次に無水マレイン酸1
76.5g(1.8モル当量)を加え、120℃で10
時間反応させて環状ホスフィンオキサイド含有二塩基性
カルボン酸490.7gを得た。
【0033】
【化14】
【0034】製造例4.化15の環状ホスフィン酸化合
物214.2g(1モル当量)を加え、さらにキシレン
500g、過酸化ベンゾイルを前記環状ホスフィン酸化
合物に対し1重量%加えた。次に無水マレイン酸11
7.7g(1.2モル当量)を加え、120℃で10時
間反応させて環状ホスフィンオキサイド含有二塩基性カ
ルボン酸285.2gを得た。
【0035】
【化15】
【0036】製造例5.化16の環状ホスフィン酸化合
物228.2g(1モル当量)を加え、さらにキシレン
500g、トリエチルアミンを前記環状ホスフィン酸化
合物に対し1重量%加えた。次にイタコン酸156.1
g(1.2モル当量)を加え、120℃で5時間反応さ
せて環状ホスフィンオキサイド含有二塩基性カルボン酸
344.4gを得た。
【0037】
【化16】
【0038】製造例6.化17の環状ホスフィン酸化合
物528.5g(2モル当量)を加え、さらにキシレン
1000g、トリエチルアミンを前記環状ホスフィン酸
化合物に対し0.5重量%加えた。次にイタコン酸31
2.2g(2.4モル当量)を加え、120℃で5時間
反応させて環状ホスフィンオキサイド含有二塩基性カル
ボン酸765.5gを得た。
【0039】
【化17】
【0040】製造例7.化18の環状ホスフィン酸化合
物232.2g(1モル当量)を加え、さらにトルエン
500g、過酸化ベンゾイルを前記環状ホスフィン酸化
合物に対し0.5重量%加えた。次に無水マレイン酸1
17.7g(1.2モル当量)を加え、還流温度で5時
間反応させて環状ホスフィンオキサイド含有二塩基性カ
ルボン酸298.5gを得た。
【0041】
【化18】
【0042】製造例8.化19の環状ホスフィン酸化合
物496.5g(2モル当量)を加え、さらにトルエン
1000g、過酸化ベンゾイルを前記環状ホスフィン酸
化合物に対し0.5重量%加えた。次に無水マレイン酸
235.3g(2.4モル当量)を加え、還流温度で5
時間反応させて環状ホスフィンオキサイド含有二塩基性
カルボン酸610.3gを得た。
【0043】
【化19】
【0044】実施例1〜10.ジメチルテレフタレ−ト
2500g、エチレングリコ−ル1600g、前記ジメ
チルテレフタレ−トに対し0.04重量%の酢酸亜鉛を
常圧下で150〜230℃の温度で120分間加熱し反
応させた。次いで反応系に製造例1〜8に示される環状
ホスフィンオキサイド含有二塩基性カルボン酸をそれぞ
れ所定量添加した後、系の温度を100分間で275℃
に昇温させつつ系の圧力を徐々に減じて最終的に0.1
mmHgとし、さらに275℃、0.1mmHgで54
分間重合を続け、難燃性ポリエステル樹脂を得た。これ
らの性状、物性を測定し、結果を表1に示す。
【0045】
【表1】
【0046】
【発明の効果】本発明の反応型難燃剤は、分子中にまっ
たくP−O−C結合を有しないホスフィンオキサイドで
あるため、ポリエステル樹脂製造時の高い反応温度にも
十分に耐え、色相悪化をもたらさず、また反応性である
がゆえに反応中における揮散という問題も発生すること
もなく、更に加水分解性のPーOーC結合をまったく含
まないためポリエステル繊維に使用した場合、耐洗濯性
にも優れている。従ってポリエステル樹脂の繊維及びフ
ィルムの使用拡大に多いに貢献しうるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08G 63/692 C08G 63/692 63/78 63/78 (56)参考文献 ”J.Chem.Soc.C”,24, p.3026−3028,1968年 ”Arch.Pharm.(Wein heim)”,Vol.304,No.11, p.842−849,1971年 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 21/12 C07F 9/6568 C07F 9/6571 C07F 9/6578 C07F 9/6584 C08G 63/692 C08G 63/78 CA(STN) CAOLD(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で示される環状ホスフ
    ィン酸化合物と二塩基性不飽和カルボン酸又はその低級
    アルキルエステルを付加反応させて得た環状ホスフィン
    オキサイド含有二塩基性カルボン酸を主成分とする新規
    なポリエステル樹脂用反応型難燃剤。 【化1】 (式中、R1 及びR2 は、H、Cl、Br又は炭素数1
    〜4の炭化水素基を示し、XはN−H、N−R4 、O、
    CH2 、CO、SO2 、S、SO又はC(CH32
    示し、かつR4 は炭素数1〜4のアルキル基又はベンジ
    ル基を示す。)
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"Arch.Pharm.(Weinheim)",Vol.304,No.11,p.842−849,1971年
"J.Chem.Soc.C",24,p.3026−3028,1968年

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