JP3483152B2 - 有機りん化合物及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な有機りん化合物及
びその製造方法に関する。本発明に係わる化合物は、有
機化合物、特に有機高分子化合物、潤滑油、熱媒等の難
燃化剤、安定化剤として高度の有用性が期待される。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機高分子化合物に難燃性、安定
性を付与する添加剤としては、比較的低分子量のりん酸
エステル類、例えばトリフェニルホスフェート、トリク
レジルホスフェート等、有機ハロゲン化合物、例えばテ
トラブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェ
ノールＡ、トリ（ジクロロプロピル）ホスフェート、ト
リ（ジブロモプロピル）ホスフェート等、金属酸化物、
例えば酸化アンチモン、アルミナ等、が使用されている
が、これらは単独の使用では効果が不十分であり、通常
混合使用される。しかしながら、混合使用においても特
に難燃化効果においては、なお満足すべきものでなく、
さらに揮発性、昇華性、耐熱性の点、燃焼時の有害ガス
の発生、配合基材の物理的性質の劣化等改善すべき問題
点が多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の主たる
目的は、有機化合物特に有機高分子化合物に少量配合す
ることにより、基材の本来の機械的、電気的特性や耐熱
性等を損なうことなく、難燃性を付与し、しかも燃焼時
に有害ガスの発生が少ない難燃化剤、安定化剤を提供す
ることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を実現すべく、鋭意研究の結果、本発明を達成した。

【０００５】すなわち本発明に従って、一般式（２）

【０００６】

【化学式６】 （式中、Ｒは低級アルキレン基を表す。）で示される
（９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフ
ェナントレン−１０−オキシド−１０−イル）アルカノ
ール（１，３，７−置換基は略する）（以下ＨＯＡＣＡ
と称する）と、一般式（３）、 （Ａ−Ｏ）₃Ｐ （３） （式中、Ａは置換基を有していてもよいアルキル基又は
アリール基を表す。）で示されるトリアルキル又はトリ
アリールホスファイトとをエステル交換反応させて、反
応式（１）に従って一般式（１−Ａ）、

【０００７】

【化学式７】 〔式中、Ａ及びＲは前記式（２）及び式（３）における
定義に同じ。〕で示される〔トリス（９，１０−ジヒド
ロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０
−オキシド−１０−イル）アルキル〕ホスファイト（以
下ＴＣＡＰＩと称する）を得る。

【０００８】次いで一般式（１−Ａ）のＴＣＡＰＩを酸
素化剤又は硫黄と反応させれば、一般式（１−ＢＣ）

【０００９】

【化学式８】 〔式中、Ｒは低級アルキレン基を、Ｘは酸素原子又はい
おう原子を、表す。〕で示される〔トリス（９，１０−
ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン
−１０−オキシド−１０−イル）アルキル〕（チオ）ホ
スフェートが得られる。

【００１０】一般式（２）で示される有機りん化合物
（ＨＯＡＣＡ）は、例えば特公昭５０−１７９７９号公
報に記載されているように、一般式（４）

【００１１】

【化学式９】 で示される有機りん化合物とアルデヒド化合物、エポキ
シ化合物或いはカルボニル化合物との付加反応により得
られる。

【００１２】

【化学式１０】 一般式（２）のＨＯＡＣＡと一般式（３）のトリアルキ
ル又はトリアリールホスファイトとのエステル交換反応
による一般式（１−Ａ）のＴＣＡＰＩの製造は、例えば
アルカリ触媒の存在下、好ましくは不活性有機溶剤中
で、４０℃ないし約３００℃、好ましくは１８０℃ない
し約２００℃の温度で、常圧又は減圧下、脱アルコール
化合物又は脱フェノール化合物反応を行なうことにより
実施され、反応終了はアルコール又はフェノール化合物
の発生終了によって判断される。

【００１３】一般式（１−Ａ）のＴＣＡＰＩの酸素化反
応による一般式（１−Ｂ）のＴＣＡＰＡの製造は、常圧
又は約２０ｋｇ／ｃｍ² までの加圧下、４０℃ないし約
２５０℃、好ましくは１５０℃ないし約２００℃の温度
で、必要ならば触媒例えば五酸化バナジウム、ナフテン
酸コバルト、酸化銅、酸化クロム等の金属化合物、或い
は各種有機金属化合物の存在下、酸素、酸素含有ガス又
は過酸化化合物と接触させることにより実施でき、酸素
ガスの吸収の終了により、或いは液体クロマトグラフ分
析により、反応終了を知ることができる。好ましくは加
圧反応機中で、常圧〜２０ｋｇ／ｃｍ² の酸素圧又は酸
素含有ガス圧下で、酸素化反応を行なう。一般式（１−
Ａ）のＴＣＡＰＩと硫黄との反応による一般式（１−
Ｃ）のＴＣＡＰＳの製造は、好ましくは不活性雰囲気中
で、５０℃ないし約２５０℃、好ましくは１５０℃ない
し約２００℃で反応させることにより実施できる。一般
式（１−Ａ）のＴＣＡＰＩは、一般式（２）のＨＯＡＣ
Ａと三塩化りんとの反応で、また一般式（１−Ｂ）のＴ
ＣＡＰＡはＨＯＡＣＡとオキシ塩化りんとの反応で、そ
れぞれ公知の方法により製造できるが、得られる目的物
の収率、品質、工場管理、産廃物処理等から、現在工業
的に有利に入手できる一般式（３）特にトリフェニルホ
スファイトとＨＯＡＣＡとのエステル交換反応による本
発明方法がもっとも有利である。しかして収率は殆んど
定量的に得られる。一般式（１−Ｃ）のＴＣＡＰＳをＨ
ＯＡＣＡとチオ塩化りんとから製造することについても
前述と同様のことがいえる。

【００１４】本発明に係わる化合物を難燃剤として使用
しうる高分子化合物としては、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリ
カーボネート、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、
ポリアクリルエステル、ポリアクリルアミド、ポリアク
リルニトリル、ポリビニルクロリド、ポリアミド、ポリ
ウレタン、合成及び天然ゴム、フェノール樹脂、キシレ
ン樹脂等及びそれらの共重合体やアロイ等が挙げられ
る。その添加量としては、樹脂１００重量部に対し、本
発明化合物０．０５〜１０重量部、通常０．１〜５重量
部である。混合方法としては、通常採用されている方
法、例えばヘンシェルミキサーや押出機等で溶融混合す
ることができる。

【００１５】熱媒や潤滑油等に対しても同様の添加量で
使用される。添加に際しては、必要により、撹拌、加熱
等通常の手段が選ばれる。

【００１６】

【実施例】次に本発明の製造方法についての実施例につ
いて述べる。

【００１７】（実施例１）攪拌機、温度計及び還流冷却
器を付設した５００ｍｌ容反応フラスコに９，１０−ジ
ヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−
１０−オキサイド（ＨＣＡ）２１６ｇ（１．０モル）を
仕込み約１３０℃に昇温した。撹拌下同温度に保ちなが
らパラホルム３０ｇ（１．０モル）を徐々に添加し、熟
成保温して（９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−
ホスファフェナントレン−１０−オキシド−１０−イ
ル）メタノール（ＨＯＭＣＡ）を生成せしめた。その後
還流冷却器を流出冷却器に切り換え、トリフェニルホス
ファイト（ＴＰＰ）１０４ｇ（０．３３５モル）を添加
して減圧下１８０℃まで昇温し、フェノールの流出がな
くなるまで反応させた。さらに約２００℃に昇温し、熟
成反応させた後反応生成物を取り出し、冷却して淡黄色
樹脂状物を粉砕して微黄色粉末２２０ｇｒを得た。軟化
点７７〜８９℃。このものの元素分析値は次のとおりで
あり、またその赤外線吸収スペクトログラムは図１に示
すとおりで、縦軸は透過率（％）を、横軸は波数（ｃｍ
^-1）を、示す： Ｃ（％） Ｈ（％） Ｐ（％） 測定値 ６１．４ ４．０ １６．０ 計算値 ６１．１１ ３．９４ １６．１６ （Ｃ₃₉Ｈ₃₀Ｏ₉ Ｐ₄ として） これらの結果から得られた生成物は式（１−Ａ′）で示
される化合物（ＴＣＭＰＩ）であることが確認された。

【００１８】

【化１１】 （実施例２）攪拌機、温度計及び流出冷却器を備えた５
００ｍｌ容反応フラスコにＨＯＭＣＡ２５８ｇｒ（０．
３５モル）とＴＰＰ１１１ｇｒ（０．３６モル）を仕込
み、撹拌しながら減圧下に約１８０℃に昇温し、同温度
でフェノールの流出がなくなるまで反応させた。さらに
約２００℃で熟成反応を行なった後、淡黄色油状の反応
生成物をオートクレーブに移し、温度を１５０〜１６０
℃に保持しながら、撹拌下徐々にオートクレーブ中に酸
素を圧入して内圧を１５ｋｇ／ｃｍ² とした。内圧の低
下がなくなったら再び酸素を圧入して１５ｋｇ／ｃｍ²
とした。内圧の低下がなくなってから常圧に戻し、反応
生成物を取り出して冷却し、淡黄色樹脂状物を粉砕して
微黄色粉末２３５ｇｒを得た。軟化点１００〜１１５
℃。

【００１９】このものの元素分析値は次のとおりであ
り、またその赤外線吸収スペクトログラムは図２に示す
とおりで、縦軸は透過率（％）を、横軸は波数（ｃ
ｍ^-1）を、示す： Ｃ（％） Ｈ（％） Ｐ（％） 実測値 ６０．１ ３．９ １５．３ 計算値 ５９．８６ ３．８６ １５．８３ （Ｃ₃₉Ｈ₃₀Ｏ₁₀Ｐ₄ として） これらの結果から得られた生成物は式（１−Ｂ′）で示
される化合物（ＴＣＭＰＡ）であることが確認された。

【００２０】

【化１２】 （実施例３）攪拌機、温度計及び流出冷却器を備えた３
００ｍｌ容反応フラスコにＴＣＭＰＩ２０２ｇｒ（０．
３モル）を仕込み、窒素ガス雰囲気下約１５０℃に昇温
し、同温度で撹拌しながら粉末硫黄１０ｇｒ（０．３１
モル）を徐々に添加した。添加終了後温度を約２００℃
に昇温し、同温度で約５時間熟成反応後、反応生成物を
取り出して冷却し、淡黄色樹脂状物を粉砕して微黄色粉
末２０９ｇｒを得た。軟化点８６〜９７℃。このものの
元素分析値は次のとおりであり、またその赤外線吸収ス
ペクトログラムは図３に示すとおりで、縦軸は透過率
（％）、横軸は波数（ｃｍ^-1）を、示す。

【００２１】 Ｃ（％） Ｈ（％） Ｐ（％） Ｓ（％） 実測値 ５８．６ ３．８ １５．３ ４．１ 計算値 ５８．６５ ３．７９ １５．５１ ４．０２ （Ｃ₃₉Ｈ₃₀Ｏ ₉ Ｐ₄Ｓとして） これらの結果から得られた生成物は式（１−Ｃ’）の化
合物（ＴＣＭＰＳ）であることが確認された。

【００２２】

【化１３】 （実施例４）ポリエチレンテレフタレート（帝人ＴＲ１
４００ＢＨ）９６部（重量、以下同じ）に、酸化防止剤
（イルガノックス）０．１部と、実施例２又は実施例３
で得られた有機りん化合物３部を添加して、２軸押出機
（ベルストルフＺＥ４０Ａ）を用いてペレット化した。
このペレットを用いて、射出成型機（日本製鋼所 Ｎ４
０Ｂ−II）により試験片（１２７×１３×３ｍｍ）を作
成した。この試験片を使用してＵＬ−９４Ｖの試験方法
に準じて燃焼試験を行なった。比較のため酸化防止剤の
みを添加した場合についても併せ試験した。その結果を
表１に示す。

【００２３】 表１ 添加物 酸化防止剤のみ 実施例２の化合物 実施例３の化合物 燃焼時間（秒） １７７ １０ ６

【００２４】

【効果】本発明の有機りん化合物は有機化合物特に有機
高分子化合物、潤滑油、熱媒等の難燃剤、安定化剤とし
て有用であり、式（２）の含りんヒドロキシ化合物と式
（３）のトリフェニルホスファイトとのエステル交換反
応により式（１−Ａ）のトリスホスファイト化合物が、
さらにこれを酸化することにより式（１−Ｂ）のトリス
ホスフェート化合物が、また硫黄と反応させることによ
り式（１−Ｃ）のトリスチオホスフェート化合物が、そ
れぞれ工業的有利に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られた式（１−Ａ′）で示される
ＴＣＭＰＩの赤外線吸収スペクトログラムである。

【図２】実施例１で得られた式（１−Ｂ′）で示される
ＴＣＭＰＡの赤外線吸収スペクトログラムである。

【図３】実施例１で得られた式（１−Ｃ′）で示される
ＴＣＭＰＳの赤外線吸収スペクトログラムである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｎ 30:00 Ｃ１０Ｎ 30:00 30:10 30:10 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C07F 8/6574 C09K 21/12 C10M 137/12 C10M 137/14 C08K 5/527 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（１） 【化１】 （式中、Ｒは低級アルキレン基を、Ｘは酸素原子又はい
   おう原子を、ｍは０又は１を、表す。） で示される有機りん化合物。
2. 【請求項２】 一般式（２） 【化２】 〔式中、Ｒは低級アルキレン基を表す。〕 で示される環状有機りん化合物と、一般式（３） （Ａ−Ｏ）₃Ｐ （３） 〔式中、Ａは置換基を有していてもよいアルキル基又は
   アリール基を表す。〕 で示される有機ホスファイト化合物とをエステル交換反
   応させることを特徴とする、一般式（１−Ａ） 【化３】 〔式中、Ｒは低級アルキレン基を表す。〕 で示される有機りん化合物の製造方法。
3. 【請求項３】 一般式（１−Ａ）で示される有機りん化
   合物を酸化することを特徴とする、一般式（１−Ｂ） 【化４】 〔式中、Ｒは低級アルキレン基を表す。〕 で示される有機りん化合物の製造方法。
4. 【請求項４】 一般式（１−Ａ）で示される有機りん化
   合物と硫黄とを反応させることを特徴とする、一般式
   （１−Ｃ） 【化５】 〔式中、Ｒは低級アルキレン基を表す。〕 で示される有機りん化合物の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の有機りん化合物を有効成
   分とする有機化合物用難燃剤。