JP3852139B2 - ピロリン酸金属塩からなる難燃剤及びそれを配合してなる難燃性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はピロリン酸金属塩からなる難燃剤及びそれを配合してなる難燃性樹脂組成物に関するものである。本発明の難燃性樹脂組成物は難燃性、低発煙性に優れ、有害ガスが発生しない高性能なものであり、各種電気部品をはじめとして、自動車部品、建材、ケーブル等の材料として広範に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
各種プラスチック材料（樹脂）は、電線・ケーブルの絶縁材料やシース材料、電気・電子・ＯＡ機器のパッケージ材や内部部品、車両の内装材、建築材料等に多く使用されているが、プラスチック材料は可燃性であるため、通常は難燃剤を配合した樹脂組成物が用いられている。
【０００３】
従来から使用されている難燃剤としては、リン酸エステル、ポリリン酸アンモニウム、赤リン等のリン系難燃剤、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジフェニルオキサイド、塩素化パラフィン等のハロゲン系難燃剤、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の無機系難燃剤等がある。これらのうち、ハロゲン系難燃剤は難燃性に優れ、広く使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらハロゲン系難燃剤を配合した樹脂は、燃焼時に有害なハロゲン含有ガスや煙を多く発生するため、火災時の人身災害を増大させる危険性を有していた。
【０００５】
またポリリン酸アンモニウム等は、熱分解で有害なガスが放出しない材料であるが、難燃効果、耐水性等の点で必ずしも満足されていない。
【０００６】
更に水酸化マグネシウム等は、熱分解で有害なガスが放出せず、低発煙効果に優れた材料であるが、難燃効果の点で必ずしも満足されていない。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、難燃効果、発煙抑制効果に優れ、有害ガスが発生しない新たな高性能な難燃剤、及びそれを用いた新たな難燃性樹脂組成物を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明者等は、難燃性、低発煙性に優れ、有害ガスが発生しない難燃性樹脂組成物を開発するため、特に高性能な難燃剤の開発に注力して鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、一般式がＭＨx（ＮＨ4）y（Ｐ2Ｏ7）z（式中、Ｍはｎ価の金属カチオンを表し、ｎ、ｘ、ｙ、ｚはｎ＋ｘ＋ｙ−４ｚ＝０を満たす任意の数を表す。）で表され、ｎ≦２ｚであるピロリン酸金属塩からなる難燃剤及びそれを配合してなる難燃性樹脂組成物である。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
ピロリン酸金属塩とはピロリン酸イオンＰ2Ｏ7 4-と金属カチオンからなる化合物のことをいうが、本発明において難燃剤として使用するピロリン酸金属塩は、一般式がＭＨx（ＮＨ4）y（Ｐ2Ｏ7）z（式中、Ｍはｎ価の金属カチオンを表し、ｎ、ｘ、ｙ、ｚはｎ＋ｘ＋ｙ−４ｚ＝０を満たす任意の数を表す。）で表され、金属カチオンＭの価数ｎとｚの関係がｎ≦２ｚである化合物である。詳細な理由については不明であるが、金属カチオンＭの価数ｎとｚの関係がｎ＞２ｚであるピロリン酸金属塩は難燃効果が低く、難燃剤としての使用が著しく困難となる。
【００１２】
ピロリン酸金属塩の金属カチオンとしては特に限定されないが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属や、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等が好適なものとして例示される。本発明において難燃剤として使用されるピロリン酸金属塩としては、例えば、ＣａＨ4（ＮＨ4）2（Ｐ2Ｏ7）2、ＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3、ＭｇＨ4（ＮＨ4）2（Ｐ2Ｏ7）2、Ｍｇ（ＮＨ4）6（Ｐ2Ｏ7）2、Ｆｅ（ＮＨ4）6（Ｐ2Ｏ7）2、ＺｎＨ4（ＮＨ4）2（Ｐ2Ｏ7）2、Ｚｎ（ＮＨ4）6（Ｐ2Ｏ7）2等が挙げられる。
【００１３】
次に本発明において難燃剤として使用されるピロリン酸金属塩の製造方法について説明する。
【００１４】
本発明において難燃剤として使用されるピロリン酸金属塩の製造方法は特に限定されないが、例えば金属を含有するピロリン酸水溶液をアンモニア水溶液等のアルカリで目的とするｐＨに調整し、晶析させて製造する方法、あるいは原料のピロリン酸金属塩をアンモニア含有水溶液中で分解、晶析させて製造する方法等が挙げられる。
【００１５】
なお、本発明において難燃剤として使用されるピロリン酸金属塩の粉体物性としては特に限定されないが、通常ＢＥＴ比表面積が０．１〜２０ｍ2／ｇ、２次粒径が２０μｍ以下程度である。
【００１６】
更に、本発明の難燃性樹脂組成物について説明する。
【００１７】
本発明の難燃性樹脂組成物は、樹脂１００重量部に対して本発明の難燃剤を１０〜２００重量部、特に好ましくは３０〜１５０重量部配合した組成物である。本発明の難燃剤の配合量が１０重量部よりも少ない場合、難燃効果が不十分で好ましくなく、また、２００重量部を超える場合、樹脂の機械物性が低下するために好ましくない。
【００１８】
樹脂は、用途に応じて特に限定されることなく使用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー三元共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のオレフィン系モノマーの単独重合体又は共重合体であるポリオレフィン、スチレンの単独重合体、ゴム変性ポリスチレン、ゴムとアクリロニトリル又は（メタ）アクリレートとスチレンとのグラフト重合体等のビニル芳香族モノマーを主体とする単独重合体又は共重合体であるポリスチレン、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、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、ポリアリレート等のポリエステル、６−ナイロン、６，６−ナイロン、１２−ナイロン、４６−ナイロン、芳香属ポリアミド等のポリアミド、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリオキシメチレン等のポリエーテル、ポリカーボネート、スチレン−共役ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリクロロプレン等のゴム、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。また、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂も挙げられる。これらの樹脂は単独で用いても複数を混合して用いてもよい。
【００１９】
樹脂に難燃剤を配合する方法としては、ロール混練、ニーダ混練、押出し混練、バンバリー混練等が挙げられるが、特に限定されるものでなく、使用する樹脂に合った方法で行えばよい。
【００２０】
上述の方法で本発明の難燃樹脂組成物が製造できる。
【００２１】
本発明の難燃性樹脂組成物は、必要に応じてその他の添加剤を配合しても何等差し支えない。添加剤としてはその他の難燃剤、難燃助剤、可塑剤、潤滑剤、充填剤、酸化防止剤、熱安定化剤、架橋剤、架橋助剤、帯電防止剤、相溶化剤、耐光剤、顔料、発泡剤、防カビ剤等が挙げられる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のピロリン酸金属塩からなる難燃剤は難燃効果に優れ、これを配合してなる本発明の難燃性樹脂組成物は難燃性、低発煙性に優れ、有害ガスが発生しない高性能なものである。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２４】
実施例１
塩化アンモニウム１８０ｇを水６００ｇに溶解させて調製した塩化アンモニウム水溶液にピロリン酸二水素カルシウム１５０ｇを添加し、温度３０℃で３時間反応させてＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3を晶析させた。
【００２５】
晶析物はヌッチェろ過にて固液分離後、エタノールで洗浄し、温度１１０℃で乾燥させてＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3を得た。
【００２６】
低密度ポリエチレン（東ソー製、商品名「ペトロセン２０２」）１００重量部に対してＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3を６０重量部配合し、１０５℃の温度でロール混練後、１５０℃の温度でプレス成形し、難燃性樹脂組成物を調製した。
【００２７】
難燃性の評価はＪＩＳ Ｋ ７２０１に規格化されている酸素指数法による高分子材料の燃焼試験方法に従って行った。酸素指数は２４であった。
【００２８】
実施例２
低密度ポリエチレン（東ソー製、商品名「ペトロセン２０２」）１００重量部に対して実施例１で調製されたＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3を１００重量部配合し、実施例１と同様の方法で難燃性樹脂組成物を調製した。
【００２９】
難燃性の評価は実施例１と同様の方法で行い、酸素指数は２６であった。
【００３０】
比較例１
低密度ポリエチレン（東ソー製、商品名「ペトロセン２０２」）１００重量部に対して、水酸化マグネシウム（協和化学製、商品名「キスマー５Ａ−１」）１００重量部を配合し、実施例１と同様の方法で難燃性樹脂組成物を調製した。
【００３１】
難燃性の評価は実施例１と同様の方法で行った。酸素指数は２４であり、本発明のピロリン酸金属塩より難燃効果に劣っていた。
【００３２】
比較例２
低密度ポリエチレン（東ソー製、商品名「ペトロセン２０２」）１００重量部に対して、ピロリン酸カルシウムＣａ（Ｐ2Ｏ7）1/2（キシダ化学製）を１００重量部配合し、実施例１と同様の方法で難燃性樹脂組成物を調製した。
【００３３】
難燃性の評価は実施例１と同様の方法で行った。酸素指数は１９であり、本発明のピロリン酸金属塩より難燃効果に劣っていた。
【発明の属する技術分野】
本発明はピロリン酸金属塩からなる難燃剤及びそれを配合してなる難燃性樹脂組成物に関するものである。本発明の難燃性樹脂組成物は難燃性、低発煙性に優れ、有害ガスが発生しない高性能なものであり、各種電気部品をはじめとして、自動車部品、建材、ケーブル等の材料として広範に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
各種プラスチック材料（樹脂）は、電線・ケーブルの絶縁材料やシース材料、電気・電子・ＯＡ機器のパッケージ材や内部部品、車両の内装材、建築材料等に多く使用されているが、プラスチック材料は可燃性であるため、通常は難燃剤を配合した樹脂組成物が用いられている。
【０００３】
従来から使用されている難燃剤としては、リン酸エステル、ポリリン酸アンモニウム、赤リン等のリン系難燃剤、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジフェニルオキサイド、塩素化パラフィン等のハロゲン系難燃剤、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の無機系難燃剤等がある。これらのうち、ハロゲン系難燃剤は難燃性に優れ、広く使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらハロゲン系難燃剤を配合した樹脂は、燃焼時に有害なハロゲン含有ガスや煙を多く発生するため、火災時の人身災害を増大させる危険性を有していた。
【０００５】
またポリリン酸アンモニウム等は、熱分解で有害なガスが放出しない材料であるが、難燃効果、耐水性等の点で必ずしも満足されていない。
【０００６】
更に水酸化マグネシウム等は、熱分解で有害なガスが放出せず、低発煙効果に優れた材料であるが、難燃効果の点で必ずしも満足されていない。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、難燃効果、発煙抑制効果に優れ、有害ガスが発生しない新たな高性能な難燃剤、及びそれを用いた新たな難燃性樹脂組成物を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明者等は、難燃性、低発煙性に優れ、有害ガスが発生しない難燃性樹脂組成物を開発するため、特に高性能な難燃剤の開発に注力して鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、一般式がＭＨx（ＮＨ4）y（Ｐ2Ｏ7）z（式中、Ｍはｎ価の金属カチオンを表し、ｎ、ｘ、ｙ、ｚはｎ＋ｘ＋ｙ−４ｚ＝０を満たす任意の数を表す。）で表され、ｎ≦２ｚであるピロリン酸金属塩からなる難燃剤及びそれを配合してなる難燃性樹脂組成物である。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
ピロリン酸金属塩とはピロリン酸イオンＰ2Ｏ7 4-と金属カチオンからなる化合物のことをいうが、本発明において難燃剤として使用するピロリン酸金属塩は、一般式がＭＨx（ＮＨ4）y（Ｐ2Ｏ7）z（式中、Ｍはｎ価の金属カチオンを表し、ｎ、ｘ、ｙ、ｚはｎ＋ｘ＋ｙ−４ｚ＝０を満たす任意の数を表す。）で表され、金属カチオンＭの価数ｎとｚの関係がｎ≦２ｚである化合物である。詳細な理由については不明であるが、金属カチオンＭの価数ｎとｚの関係がｎ＞２ｚであるピロリン酸金属塩は難燃効果が低く、難燃剤としての使用が著しく困難となる。
【００１２】
ピロリン酸金属塩の金属カチオンとしては特に限定されないが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属や、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等が好適なものとして例示される。本発明において難燃剤として使用されるピロリン酸金属塩としては、例えば、ＣａＨ4（ＮＨ4）2（Ｐ2Ｏ7）2、ＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3、ＭｇＨ4（ＮＨ4）2（Ｐ2Ｏ7）2、Ｍｇ（ＮＨ4）6（Ｐ2Ｏ7）2、Ｆｅ（ＮＨ4）6（Ｐ2Ｏ7）2、ＺｎＨ4（ＮＨ4）2（Ｐ2Ｏ7）2、Ｚｎ（ＮＨ4）6（Ｐ2Ｏ7）2等が挙げられる。
【００１３】
次に本発明において難燃剤として使用されるピロリン酸金属塩の製造方法について説明する。
【００１４】
本発明において難燃剤として使用されるピロリン酸金属塩の製造方法は特に限定されないが、例えば金属を含有するピロリン酸水溶液をアンモニア水溶液等のアルカリで目的とするｐＨに調整し、晶析させて製造する方法、あるいは原料のピロリン酸金属塩をアンモニア含有水溶液中で分解、晶析させて製造する方法等が挙げられる。
【００１５】
なお、本発明において難燃剤として使用されるピロリン酸金属塩の粉体物性としては特に限定されないが、通常ＢＥＴ比表面積が０．１〜２０ｍ2／ｇ、２次粒径が２０μｍ以下程度である。
【００１６】
更に、本発明の難燃性樹脂組成物について説明する。
【００１７】
本発明の難燃性樹脂組成物は、樹脂１００重量部に対して本発明の難燃剤を１０〜２００重量部、特に好ましくは３０〜１５０重量部配合した組成物である。本発明の難燃剤の配合量が１０重量部よりも少ない場合、難燃効果が不十分で好ましくなく、また、２００重量部を超える場合、樹脂の機械物性が低下するために好ましくない。
【００１８】
樹脂は、用途に応じて特に限定されることなく使用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー三元共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のオレフィン系モノマーの単独重合体又は共重合体であるポリオレフィン、スチレンの単独重合体、ゴム変性ポリスチレン、ゴムとアクリロニトリル又は（メタ）アクリレートとスチレンとのグラフト重合体等のビニル芳香族モノマーを主体とする単独重合体又は共重合体であるポリスチレン、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、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、ポリアリレート等のポリエステル、６−ナイロン、６，６−ナイロン、１２−ナイロン、４６−ナイロン、芳香属ポリアミド等のポリアミド、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリオキシメチレン等のポリエーテル、ポリカーボネート、スチレン−共役ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリクロロプレン等のゴム、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。また、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂も挙げられる。これらの樹脂は単独で用いても複数を混合して用いてもよい。
【００１９】
樹脂に難燃剤を配合する方法としては、ロール混練、ニーダ混練、押出し混練、バンバリー混練等が挙げられるが、特に限定されるものでなく、使用する樹脂に合った方法で行えばよい。
【００２０】
上述の方法で本発明の難燃樹脂組成物が製造できる。
【００２１】
本発明の難燃性樹脂組成物は、必要に応じてその他の添加剤を配合しても何等差し支えない。添加剤としてはその他の難燃剤、難燃助剤、可塑剤、潤滑剤、充填剤、酸化防止剤、熱安定化剤、架橋剤、架橋助剤、帯電防止剤、相溶化剤、耐光剤、顔料、発泡剤、防カビ剤等が挙げられる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のピロリン酸金属塩からなる難燃剤は難燃効果に優れ、これを配合してなる本発明の難燃性樹脂組成物は難燃性、低発煙性に優れ、有害ガスが発生しない高性能なものである。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２４】
実施例１
塩化アンモニウム１８０ｇを水６００ｇに溶解させて調製した塩化アンモニウム水溶液にピロリン酸二水素カルシウム１５０ｇを添加し、温度３０℃で３時間反応させてＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3を晶析させた。
【００２５】
晶析物はヌッチェろ過にて固液分離後、エタノールで洗浄し、温度１１０℃で乾燥させてＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3を得た。
【００２６】
低密度ポリエチレン（東ソー製、商品名「ペトロセン２０２」）１００重量部に対してＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3を６０重量部配合し、１０５℃の温度でロール混練後、１５０℃の温度でプレス成形し、難燃性樹脂組成物を調製した。
【００２７】
難燃性の評価はＪＩＳ Ｋ ７２０１に規格化されている酸素指数法による高分子材料の燃焼試験方法に従って行った。酸素指数は２４であった。
【００２８】
実施例２
低密度ポリエチレン（東ソー製、商品名「ペトロセン２０２」）１００重量部に対して実施例１で調製されたＣａＨ2（ＮＨ4）4/3（Ｐ2Ｏ7）4/3を１００重量部配合し、実施例１と同様の方法で難燃性樹脂組成物を調製した。
【００２９】
難燃性の評価は実施例１と同様の方法で行い、酸素指数は２６であった。
【００３０】
比較例１
低密度ポリエチレン（東ソー製、商品名「ペトロセン２０２」）１００重量部に対して、水酸化マグネシウム（協和化学製、商品名「キスマー５Ａ−１」）１００重量部を配合し、実施例１と同様の方法で難燃性樹脂組成物を調製した。
【００３１】
難燃性の評価は実施例１と同様の方法で行った。酸素指数は２４であり、本発明のピロリン酸金属塩より難燃効果に劣っていた。
【００３２】
比較例２
低密度ポリエチレン（東ソー製、商品名「ペトロセン２０２」）１００重量部に対して、ピロリン酸カルシウムＣａ（Ｐ2Ｏ7）1/2（キシダ化学製）を１００重量部配合し、実施例１と同様の方法で難燃性樹脂組成物を調製した。
【００３３】
難燃性の評価は実施例１と同様の方法で行った。酸素指数は１９であり、本発明のピロリン酸金属塩より難燃効果に劣っていた。
Claims (2)
- 一般式がＭＨｘ（ＮＨ４）ｙ（Ｐ２Ｏ７）ｚ
（式中、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群より選ばれるｎ価の金属カチオンを表し、ｎ、ｘ、ｙ、ｚはｎ＋ｘ＋ｙ−４ｚ＝０を満たす任意の数を表す。）
で表され、ｎ≦２ｚであるピロリン酸金属塩からなる難燃剤。 - 樹脂１００重量部に対して請求項１に記載の難燃剤を１０〜２００重量部配合してなる難燃性樹脂組成物。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP25615696A JP3852139B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ピロリン酸金属塩からなる難燃剤及びそれを配合してなる難燃性樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25615696A JP3852139B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ピロリン酸金属塩からなる難燃剤及びそれを配合してなる難燃性樹脂組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10101313A JPH10101313A (ja) | 1998-04-21 |
| JP3852139B2 true JP3852139B2 (ja) | 2006-11-29 |
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ID=17288693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25615696A Expired - Fee Related JP3852139B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ピロリン酸金属塩からなる難燃剤及びそれを配合してなる難燃性樹脂組成物 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3852139B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP6909568B2 (ja) * | 2016-10-04 | 2021-07-28 | 旭化成株式会社 | ポリフェニレンエーテル系樹脂組成物 |
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1996
- 1996-09-27 JP JP25615696A patent/JP3852139B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10101313A (ja) | 1998-04-21 |
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|---|---|---|---|
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