JP4909901B2 - リン化合物およびその用途ならびに難燃性ポリエステル繊維 - Google Patents
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Description
例えば、ポリエステル繊維は、その優れた力学特性、易加工性から衣類、インテリア、詰め綿、不織布、産業用資材などの様々な分野で使用されている。より具体的には、ポリエステル繊維は、例えば、ホテル、病院、映画館などにおけるインテリア材料として使用されている。しかしながら、ポリエステル繊維は易燃性であり、前記用途においては、マッチやタバコなどを出火源とする火災の被害を最小限に抑えるため、消防法により厳しい規制が設けられている。近年、防災意識の高まりの中で、安全性が高く快適な生活環境をつくる上で、難燃性を備えたポリエステル繊維の開発が望まれている。
すなわち、難燃剤としてリン含有率の高いリン化合物を用いてポリエステル繊維を難燃化処理しても、リン化合物が繊維の奥深くまで入らず、繊維の表面に付着している状態であれば、リン化合物は繊維から脱落し易く、目的とする難燃性の持続は期待できない。例えば、処理済みのポリエステル繊維を衣類などに用いた場合には、洗濯により繊維からリン化合物が容易に脱落する。逆に、難燃剤としてリン含有率の低いリン化合物を用いてポリエステル繊維を難燃化処理しても、繊維へのリン化合物の浸透性および繊維とリン化合物との物理的密着力が大きければ、目的とする難燃性の持続は期待できる。
しかしながら、このリン化合物は、規制の対象になりつつある、難分解性の物質であり、また染料が繊維に固着するのを妨げる傾向があり、かつ難燃染色処理後の繊維は耐光性に劣るという問題がある。
しかしながら、このRDPは、液体であるがために摩擦堅牢度が低く、かつその化合物自身の特性として耐加水分解性に劣るために、難燃剤としてRDPを含む分散液は保存安定性に劣り、難燃染色処理後の繊維は耐久性に劣り、染色性に劣るため使用用途がかなり限定されるという問題がある。
しかしながら、さらに、繊維の難燃化において、洗濯性試験後も優れた難燃性能を付与し得る難燃剤が望まれている。
また、本発明は、前記リン化合物からなる難燃剤、その難燃剤を含む難燃加工剤、その難燃加工剤を用いた難燃加工方法、およびそれにより得られる難燃性ポリエステル繊維を提供することを課題とする。
なお、本発明は、ポリエステル繊維のみならず、一般的な樹脂に対しても優れた難燃性を付与することができるリン化合物を提供することを課題とする。
(1)難燃剤を配合した樹脂は、燃焼時に発泡炭化によりチャーを形成し、このチャーが酸素を遮断して樹脂に難燃効果を与えること(イントメッセント)
(2)(1)の効果は、難燃剤のリン含有率のみに依存するのではなく、難燃剤の分子構造によって左右される場合が多いこと
(3)(1)の効果と、難燃剤中のリンによる難燃効果との相乗作用により、さらに樹脂の難燃性能が高まること
(4)繊維、特にポリエステル繊維に対して固着性の高い官能基は、一般的に染料と同様の分子骨格であり、特に芳香環が好ましいこと、
(5)しかしながら、フェニル基のような一般的な芳香環を有するリン化合物は、ポリエステル繊維に対する固着性が不十分であること、および
(6)一方、特定の芳香族置換基とホスホリナン骨格とを併せもつリン化合物は、ポリエステル繊維にする固着性が飛躍的に向上すること
で表されるリン化合物が提供される。
また、本発明によれば、前記リン化合物からなる難燃剤、その難燃剤を含む難燃加工剤、その難燃加工剤を用いた難燃加工方法、およびそれにより得られる難燃性ポリエステル繊維を提供することができる。
本発明のリン化合物は、ポリエステル繊維のみならず、一般的な樹脂に対しても優れた難燃性を付与することができる。
本発明のリン化合物は、式(I)で表される。
式(I)におけるR1およびR2は、互いに同一または異なって、水素原子、直鎖状も
しくは分岐鎖状のC1-6アルキル基、またはC1-4アルキル基で置換されていてもよいC6-12アリール基である。
水素原子、もしくはC1-4アルキル基で置換されていてもよいC6-12アリール基であるか、またはR3とR4、R4とR5、R5とR6またはR6とR7は、これらが結合するベンゼン環の炭素原子と共に6員環を形成してもよい、但し、R3、R4、R5、R6およびR7は同時に水素原子ではない。
本発明のリン化合物は、公知のリン化合物の合成プロセスを適宜組み合わせることにより製造できる。例えば、オキシ三ハロゲン化リンとジオール類とを反応させてジ置換ホスホロハリデートを得る工程(工程(I))、および得られたジ置換ホスホロハリデートと置換されていてもよいフェノール類あるいはナフトール類とを、ハロゲン化水素捕捉剤および必要であれば触媒の存在下で反応させて本発明のリン化合物を得る工程(工程(II))により製造することができる。また、その他の方法として、オキシ三ハロゲン化リンと、置換されていてもよいフェノール類あるいはナフトール類とを、必要であれば触媒の存在下で反応させた後、続けてジオール類と脱ハロゲン化水素反応を行う方法などがあるが、これらの方法に限定されるものではない。それらの一例について以下に説明する。
この工程では、オキシ三ハロゲン化リンとジオール類とを反応させてジ置換ホスホロハリデートを得る。
このような溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、1,2−ジクロロエタンなどが挙げられる。
この工程では、工程(I)で得られたジ置換ホスホロハリデートと置換されていてもよいフェノール類あるいはナフトール類とを、ハロゲン化水素捕捉剤および必要であれば触媒の存在下で反応させて本発明のリン化合物を得る。
ハロゲン化水素捕捉剤の使用量は、フェノール類あるいはナフトール類1モルに対して1〜1.5モルが好ましく、1.02〜1.2モルがより好ましい。
触媒の使用量は、ジ置換ホスホロハリデート1モルに対して0.001〜0.1モルが好ましく、0.002〜0.05モルがより好ましい。
このような溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、1,2−ジクロロエタンなどが挙げられる。
本発明の難燃剤は、本発明のリン化合物からなることを特徴とする。
本発明のリン化合物は、リン含有率が高く、対象材料の諸物性に影響を与えることなしに、対象材料に優れた難燃性を付与することができ、しかも塩素や臭素といったハロゲンを含有しないために、燃焼時や廃棄時の環境汚染がなく、リサイクル性にも優れている。
したがって、本発明の難燃剤は、各種材料用、特に樹脂用の難燃剤として有用である。
合成樹脂としては、例えば、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などのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、PPE樹脂およびそれらの混合樹脂などの熱可塑性樹脂、ならびに不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの合成樹脂の中でも、本発明の難燃剤は、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などのポリエステル樹脂に特に有用である。樹脂の形態は特に限定されない。
本発明の難燃剤の使用量は、樹脂に対して、0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上であり、かつ30重量%以下、好ましくは20重量%以下である。
リン化合物の使用量が0.1重量%未満である場合には、樹脂に十分な難燃性を付与することができないことがあるので好ましくない。一方、リン化合物の使用量が30重量%を超える場合には、樹脂の諸物性、特に機械的特性に悪影響を及ぼすことがあるので好ましくない。
本発明のポリエステル繊維用の難燃加工剤は、本発明のリン化合物からなる難燃剤を含むことを特徴とする。以下では、ポリエステル繊維の難燃加工剤について説明するが、これに限定されず、本発明のリン化合物は、一般的な樹脂に対しても有用である。
ポリエステル繊維の形態では、レギュラーポリエステル繊維、カチオン可染性ポリエステル繊維などのいずれにも適用できる。
ポリエステル繊維以外の繊維としては、例えば、ナイロン、アクリル、ポリウレタンなどの合成繊維、アセテートなどの半合成繊維、レーヨンなどの再生繊維、綿、麻、絹、羊毛などの天然繊維が挙げられる。
また、本発明の難燃剤は、ポリエステル繊維以外の単独材料の繊維についても有用である。
繊維の断面形状は特に限定されず、丸形、その他の異形のいずれであってもよいが、丸形が特に好ましい。
繊維の太さは特に限定されないが、ポリエステル繊維の場合、例えば、0.001〜3000D(デニール:長さ9000mあたりのグラム数)が好ましく、0.01〜200Dが特に好ましい。
繊維の用途は特に限定されず、例えば、インテリア用、自動車用、被服用、工業用、漁網用などが挙げられる。
例えば、本発明の難燃剤をポリエステル繊維に用いる場合、難燃剤の使用量、すなわち理論固着量は、難燃剤で処理する前のポリエステル繊維の重量に対して、0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上であり、かつ30重量%以下、好ましくは20重量%以下である。
リン化合物の使用量が0.1重量%未満である場合には、ポリエステル繊維に十分な難燃性を付与することができないことがあるので好ましくない。一方、リン化合物の使用量が30重量%を超える場合には、繊維表面にブリードアウトが生じ易くなり、風合いが劣化し易くなり、難燃加工と同時に染色する場合には、染色性が低下して所望の色が得られ難くなり、処理後の繊維の摩擦堅牢度が低下し易くなるといった繊維としての諸物性に悪影響を及ぼすことがあるので好ましくない。
本発明のリン化合物は、本発明の難燃加工剤中、5〜80重量%、好ましくは10〜70重量%である。
グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミドなどの多価アルコール型などの非イオン界面活性剤;
高級アルコールリン酸エステル塩などのリン酸エステル塩のようなアニオン界面活性剤が挙げられる。
乳化剤の配合量が0.05重量部未満の場合には、リン系化合物の凝集や沈降を十分に抑制できないので好ましくない。一方、乳化剤の配合量が15重量部を超える場合には、分散液の粘性が増大し、繊維への難燃加工剤の付与性が低下する傾向にあるので好ましくない。
分散剤の配合量が0.05重量部未満の場合には、リン系化合物の凝集や沈降を十分に抑制できないので好ましくない。一方、分散剤の配合量が15重量部を超える場合には、分散液の粘性が増大し、繊維への難燃加工剤の付与性が低下する傾向にあるので好ましくない。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系などが挙げられる。
また、キャリヤーについては、難燃加工方法の方法3で説明する。
本発明の難燃加工方法は、上記のリン化合物からなる難燃剤を含むポリエステル繊維用の難燃加工剤でポリエステル繊維を処理して、該ポリエステル繊維に難燃性を付与することを特徴とする。具体的な難燃加工方法について以下に説明する。以下では、ポリエステル繊維の難燃加工方法について説明するが、これに限定されず、本発明のリン化合物は、一般的な樹脂に対しても有用である。
熱処理工程では、ポリエステル繊維の分子骨格が弛緩または膨潤し、そこに取り込まれたリン化合物がその分子骨格内に拡散し定着する。
本発明のリン化合物は、特定の芳香族置換基を有する構造を有するので、ポリエステル繊維の分子骨格内に固着し易く、固着量が多く、その固着が強固である。
本発明の難燃加工方法としては、以下の方法1〜3が特に好ましい。
方法1は、難燃加工剤に接触させたポリエステル繊維を、温度100〜220℃に加熱する方法であり、スプレー処理−ドライ−キュア方式、パッド−ドライ−スチーム方式、パッド−スチーム方式、パッド−ドライ−キュア方式などの乾熱または湿熱法が適用できる。
方法2は、難燃加工剤またはその希釈液にポリエステル繊維を浸漬させながら、高温常圧下もしくは高温加圧下(例えば、90〜150℃、常圧〜0.4MPa)で熱処理する方法である。すなわち、固着工程と熱処理工程とを同時に実施する方法である。
方法3は、方法2の難燃化処理剤にキャリヤーをさらに配合した難燃加工剤またはその希釈液にポリエステル繊維を浸漬し、次いで例えば、温度80〜130℃、常圧〜0.2MPaの高温常圧下もしくは高温加圧下で、数分〜数十分間熱処理する方法である。ここで、キャリヤーとは、ポリエステル繊維を膨潤させて、リン化合物がポリエステル繊維の分子配列中に良好に固着することを促進する物質を意味する。
キャリヤーの配合量が少ないと、ポリエステル繊維へのリン化合物(I)あるいはリン化合物(II)の固着が十分に促進され難くなり、その結果、ポリエステル繊維に難燃性を付与し難くなるので好ましくない。一方、キャリアーの配合量が多すぎると、キャリヤーが難燃加工剤またはその希釈液中に乳化または分散され難くなるので好ましくない。
このソーピング処理に用いられる洗浄剤としては、通常の陰イオン系、非イオン系、両性系の界面活性剤およびこれらが配合された洗剤を用いることができる。
上記の処理方法の一例として、アクリル樹脂や高分子ラテックスなどを用いたバックコーティング法が挙げられる。すなわち、本発明のリン化合物を含むアクリル樹脂や高分子ラテックスのバックコーティング剤をポリエステル繊維表面に塗布することで、ポリエステル繊維に難燃性を付与する方法である。
リン原子の含有量が0.05質量%未満の場合には、難燃性が不十分になる傾向にあるので好ましくない。一方、リン原子の含有量が3.0質量%を超える場合には、難燃効果が飽和状態になると共に、ポリエステル繊維本来の諸特性が低下するおそれがあるので好ましくない。
本発明の難燃性ポリエステル繊維は、本発明の式(I)で表されるリン化合物がポリエステル繊維に固着されてなる。
本発明の難燃性ポリエステル繊維は、本発明のリン化合物からなる難燃剤を含むポリエステル繊維用の難燃加工剤でポリエステル繊維を処理することにより得られる。
本発明の難燃性ポリエステル繊維は、式(I)のリン化合物の固着量が、難燃性ポリエステル繊維の0.1〜30重量%であるのが好ましい。
本発明を以下の合成例、比較合成例、実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明の範囲が限定されるものではない。
(反応)
攪拌器、温度計、滴下装置、塩酸回収装置および還流管を備えた1リットルの四つ口フラスコに、ネオペンチルグリコール104.0g(1モル)およびクロロベンゼン114.4gを充填した。得られた混合溶液を攪拌しながら45〜55℃に加温し、この混合溶液にオキシ塩化リン153.5g(1モル)を1時間かけて滴下により添加した。添加終了後、混合溶液を75℃まで1時間かけて加熱昇温し、同温度(75℃)で1時間反応させて、発生する塩化水素65.7gを回収した。その後、同温度(75℃)、26.6kPaで2時間減圧して、残存する塩化水素をガスとして回収した。このようにして反応混合物298.9gを得た。この反応混合物のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)による純度は95.6面積%であった。
得られた反応混合物を室温まで冷却し、これに2−フェニルフェノール(オルトフェニルフェノール)161.5g(0.95モル)、塩化マグネシウム0.9gおよびクロロベンゼン145.6gを加えた。この混合溶液を攪拌しながら65〜75℃に加温し、この混合溶液にトリエチルアミン106.1g(1.05モル)を1時間かけて滴下により添加した。その後、同温度(75℃)で1時間反応させて、5,5−ジメチル−2−(2’−フェニルフェノキシ)−1,3,2−ジオキサホスホリナン−2−オキシドの混合溶液を得た。
得られた混合溶液に、過剰分のトリエチルアミンに相当する塩酸水溶液を加えて85℃にて中和処理し、静置して油相を抽出した。次いで、得られた油相を85℃程度の水で洗浄し、脱水した。得られた油相を徐々に冷却して、白色針状結晶259.8gを晶出させた。得られた結晶のGPCによる純度は99.0面積%であった。また、結晶のすべてが目的化合物であると仮定した場合の粗収率は86.0%であった。
また、微量融点測定装置(株式会社ヤナコ機器開発研究所製、型式:MP−J3)により、結晶の融点を測定した。
炭素:64.3%(64.2%)
水素: 5.9%( 6.0%)
リン: 9.7%( 9.7%)
融点:127〜130℃
2992,2352,1584,1514,1485,1430,1373,1306,1251,1104,1158,1120,1050,1004,980,947,922,877,701,624cm-1
1H−NMR(CDCl3;300MHz);δ7.71(1H,d,J=8Hz,o−PP),7.55−7.26(8H,m,o−PP),3.62(1H,d,J=10Hz,POCH 2C(CH3)2−),3.53(2H,dd,JHH=10Hz,POCH 2C(CH3)2−),3.48(1H,d,JHH=10Hz,POCH 2C(CH3)2−),1.17(3H,s,POCH 2C(CH3)2−),0.42(3H,s,POCH 2C(CH3)2−)ppm
(反応)
ネオペンチルグリコール104.0g(1モル)の代わりに2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール160.0g(1モル)を使用し、反応混合物に加えるクロロベンゼンを使用しないこと以外は合成例1と同様にして、混合溶液を得た。
得られた混合溶液に、過剰分のトリエチルアミンに相当する塩酸水溶液を加えて85℃にて中和処理し、静置して油相を抽出した。次いで、得られた油相を85℃程度の水で洗浄し、脱水したのちに100℃、2.7kPaにて溶媒を除去した。得られた液体は、淡黄色液体312.6gであった。得られた液体のGPCによる純度は96.6面積%であった。また、結晶のすべてが目的化合物であると仮定した場合の粗収率は88.0%であった。
炭素:67.3%(67.4%)
水素: 7.2%( 7.2%)
リン: 8.3%( 8.3%)
3072,2960,2896,1606,1584,1510,1480,1440,1386,1322,1261,1216,1110,1088,1040,941,874,813,774,707,624cm-1
1H−NMR(CDCl3;300MHz);δ7.70−7.23(9H,m,o−PP),3.75(2H,dd,JHH=10Hz,JPH=23Hz,POCH 2C(Et)(Bu)−),3.46(2H,d,JHH=10Hz,POCH 2C(Et)(Bu)−),1.65−0.55(14H,m,Et,Bu)ppm
クロロベンゼン114.4gの代わりにトルエン114.4gを使用し、2−フェニルフェノール(オルトフェニルフェノール)161.5g(0.95モル)の代わりに4−フェニルフェノール(パラフェニルフェノール)161.5g(0.95モル)を使用し、反応混合物に加えるクロロベンゼン145.6gの代わりにトルエン127.5gを使用すること以外は合成例1と同様にして、混合溶液を得た。
得られた混合溶液を室温まで冷却し、これに過剰分のトリエチルアミンに相当する塩酸水溶液を加えて中和処理し、静置して油相を抽出した。次いで、得られた油相を85℃程度の水で洗浄し、遠心濾過装置により脱液した。得られた固形物を100℃の真空乾燥器で乾燥し、白色固体253.7gを得た。得られた固体のGPCによる純度は98.7面積%であった。また、固体のすべてが目的化合物であると仮定した場合の粗収率は84.0%であった。
また、合成例1と同様にして、固体の融点を測定した。
炭素:64.3%(64.2%)
水素: 6.1%( 6.0%)
リン: 9.7%( 9.7%)
融点:165〜167℃
1H−NMR(CDCl3;300MHz);δ7.57−7.31(9H,m,o−PP),4.27(2H,d,JHH=11Hz,POCH 2C(CH3)2−),4.01(2H,dd,JHH=11Hz,JPH=22Hz,POCH 2C(CH3)2−),1.34(3H,s,POCH 2C(CH3)2−),0.92(3H,s,POCH 2C(CH3)2−)ppm
ネオペンチルグリコール104.0g(1モル)の代わりに2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール160.0g(1モル)を使用し、クロロベンゼン114.4gの代わりにトルエン267.2gを使用し、2−フェニルフェノール(オルトフェニルフェノール)161.5g(0.95モル)の代わりに4−フェニルフェノール(パラフェニルフェノール)161.5g(0.95モル)を使用すること以外は合成例1と同様にして、混合溶液を得た。
得られた混合溶液に、過剰分のトリエチルアミンに相当する塩酸水溶液を加えて85℃にて中和処理し、静置して油相を抽出した。次いで、得られた油相を85℃程度の水で洗浄し、遠心濾過装置により脱液した。得られた固形物を90℃の真空乾燥器で乾燥し、白色固体248.7gを得た。得られた固体のGPCによる純度は98.5面積%であった。また、固体のすべてが目的化合物であると仮定した場合の粗収率は70.0%であった。
また、合成例1と同様にして、固体の融点を測定した。
炭素:67.4%(67.4%)
水素: 7.2%( 7.2%)
リン: 8.3%( 8.3%)
融点:104〜110℃
2960,1610,1517,1485,1386,1299,1226,1181,1082,1027,941,864,806,762,698,634cm-1
1H−NMR(CDCl3;300MHz);δ7.57−7.30(9H,m,o−PP),4.26−4.11(4H,m),1.81−1.66(2H,m,CH2),1.43−1.17(6H,m,Et,Bu),0.97−0.83(6H,m,Et,Bu)ppm
クロロベンゼン114.4gの代わりにトルエン114.4gを使用し、2−フェニルフェノール(オルトフェニルフェノール)161.5g(0.95モル)の代わりに2−ナフトール(β−ナフトール)137.0g(0.95モル)を使用し、反応混合物に加えるクロロベンゼンを使用しないこと以外は合成例1と同様にして、混合溶液を得た。
得られた混合溶液に、過剰分のトリエチルアミンに相当する塩酸水溶液を加えて85℃にて中和処理し、静置して油相を抽出した。次いで、得られた油相を85℃程度の水で洗浄し、遠心濾過装置により脱液した。得られた固形物を100℃の真空乾燥器で乾燥し、白色固体227.5gを得た。得られた固体のGPCによる純度は99.0面積%であった。また、固体のすべてが目的化合物であると仮定した場合の粗収率は82.0%であった。
また、合成例1と同様にして、固体の融点を測定した。
炭素:61.6%(61.6%)
水素: 5.9%( 5.8%)
リン:10.6%(10.6%)
融点:151〜155℃
2992,2896,1632,1600,1513,1466,1374,1357,1306,1251,1210,1171,1123,1053,973,938,915,867,826,784,755,675,627cm-1
1H−NMR(CDCl3;300MHz);δ7.85−7.78(3H,m,β−Np),7.72(1H,s,β−Np),7.51−7.37(m,3H,β−Np),4.29(2H,d,J=11Hz,POCH 2C(CH3)2−),4.01(2H,dd,JHH=11Hz,POCH 2C(CH3)2−),1.35(3H,s,POCH 2C(CH3)2−),0.92(3H,s,POCH 2C(CH3)2−)ppm
クロロベンゼン114.4gの代わりにトルエン114.4gを使用し、2−フェニルフェノール(オルトフェニルフェノール)161.5g(0.95モル)の代わりにフェノール89.3g(0.95モル)を使用し、反応混合物に加えるクロロベンゼンを使用しないこと以外は合成例1と同様にして、混合溶液を得た。
得られた混合溶液に、過剰分のトリエチルアミンに相当する塩酸水溶液を加えて85℃にて中和処理し、静置して油相を抽出した。次いで、得られた油相を85℃程度の水で洗浄し、遠心濾過装置により脱液した。得られた固形物を100℃の真空乾燥器で乾燥し、白色固体210.0gを得た。得られた固体のGPCによる純度は99.2面積%であった。また、固体のすべてが目的化合物であると仮定した場合の粗収率は86.8%であった。
実施例および比較例において用いた難燃剤としてのリン化合物およびポリエステル繊維を以下に示す。
(a)リン化合物成分
リン化合物1:(合成例1参照)
リン化合物4:(合成例2参照)
リン化合物3:(合成例3参照)
リン化合物6:(合成例4参照)
リン化合物7:(合成例5参照)
比較リン化合物1:フェニル基とホスホリナン骨格をもつリン化合物
(比較例合成例1参照)
比較リン化合物2:10−ベンジル−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
(三光株式会社製、商品名:BCA)
比較リン化合物3:トリフェニルホスフェート
(大八化学工業株式会社製、商品名:TPP)
比較リン化合物4:縮合系リン酸エステル(次式参照)
(大八化学工業株式会社製、商品名:CR−733S)
液体(25℃)
ポリエチレンテレフタレート100%のポリエステル繊維織物(目付250g/m2)
(1)難燃加工剤1の調製
リン化合物1の5gと、分散安定化剤として、伯東株式会社製、商品名:Alcaseagumの0.5gとをめのう乳鉢で粉砕・混合した。次いで、得られた混合物に水を数滴ずつ約20g加え、なじませることを繰り返してペーストを得た。そのペーストを高速攪拌機で攪拌しながら、さらに少しずつ約80gの水を加え、白色分散液状の難燃加工剤1を得た。
リン化合物4の10gと、分散安定化剤として、明成化学工業株式会社製、商品名:Disper N-700 1.5gとを混合した。次いで、得られた混合物に水を数滴ずつ約20g加え、なじませることを繰り返してペーストを得た。そのペーストを高速攪拌機で攪拌しながら、さらに少しずつ約80gの水を加え、白色分散液状の難燃加工剤2を得た。
リン化合物1の代わりに、リン化合物3を用いること以外は、難燃加工剤1の調製と同様にして、白色分散液状の難燃加工剤3を得た。
(4)難燃加工剤4の調製
リン化合物1の代わりに、リン化合物6を用いること以外は、難燃加工剤1の調製と同様にして、白色分散液状の難燃加工剤4を得た。
(5)難燃加工剤5の調製
リン化合物1の代わりに、リン化合物7を用いること以外は、難燃加工剤1の調製と同様にして、白色分散液状の難燃加工剤5を得た。
リン化合物1の代わりに、比較リン化合物1を用いること以外は、難燃加工剤1の調製と同様にして、白色分散液状の難燃加工剤6を得た。
(7)難燃加工剤7の調製
リン化合物1の代わりに、比較リン化合物2を用いること以外は、難燃加工剤1の調製と同様にして、白色分散液状の難燃加工剤7を得た。
(8)難燃加工剤8の調製
リン化合物1の代わりに、比較リン化合物3を用いること以外は、難燃加工剤1の調製と同様にして、白色分散液状の難燃加工剤8を得た。
(9)難燃加工剤9の調製
リン化合物2の代わりに、比較リン化合物4を用いること以外は、難燃加工剤2の調製と同様にして、白色分散液状の難燃加工剤9を得た。
分散染料(三菱化成工業株式会社製、商品名:Dianix Blue AC-E)4%o.w.f.の染浴中に、リン化合物濃度8%o.w.f.になるように難燃加工剤を添加した。難燃加工剤を含む染浴と浴比1:30のポリエステル繊維織物とをミニカラー試験機(テクサム技研社製)にセットし、ポリエステル繊維織物を130℃で60分間処理した。処理したポリエステル繊維織物を70℃で20分間還元洗浄し、湯洗いし、乾燥した。その後、ポリエステル繊維織物を150℃で3分間熱処理した。
(1)吸尽性試験
ポリエステル繊維織物の加工上がりの各試験片を、硫酸、硝酸および過塩素酸を加えて加熱分解し、蒸留水で希釈後、一定量の硝酸、バナジン酸アンモニウム溶液およびモリブデン酸アンモニウム溶液を加えて発色させた後、分光光度計を用いて吸光度を測定した。
得られた吸光度とリン標準溶液の吸光度との比較から、試験片中のリン分(P%)を求め、このリン分が総て難燃剤に由来するものと仮定して、試験片中の難燃剤固着量を求めた。得られた結果を表1に示す。
難燃加工したポリエステル繊維織物の加工上がりのもの、JIS L 1018の8.58.4b)6.2)のF−2法で規定される洗濯を5回行ったもの、およびJIS L 1018の8.58.4b)5.2)のE−2法で規定されるドライクリーニング(DLC)を5回行ったものについて、JIS L 1091に規定されるD法に準拠して防炎性能試験を行った。得られた結果を表1に示す。
難燃加工したポリエステル繊維織物の加工上がりのものについて、目視で評価した。染色性に応じて良好、やや良好、やや不良、不良で判定した。得られた結果を表1に示す。
「染色性」は、染色剤(染料)がいかにうまく、想定通りの色で生地(繊維)にのるかを評価するものある。
難燃加工したポリエステル繊維織物の加工上がりのものについて、手触りで評価した。風合いに応じて良好、やや良好、不良で判定した。得られた結果を表1に示す。
難燃加工したポリエステル繊維織物の加工上がりのものについて、150℃で熱処理したときの難燃剤に由来する発煙の有無を確認した。低分子量タイプの難燃剤を含む難燃加工剤で加工したものでは、激しい発煙が確認された。得られた結果を表1に示す。
難燃加工したポリエステル繊維織物の加工上がりのものについて、JIS L 0842に規定される紫外線カーボンアーク灯光による染色堅牢度試験法に準拠して評価した。露光時間を20時間とし、一般的に標準である4級の判定を行った。得られた結果を表1に示す。
難燃加工したポリエステル繊維織物の加工上がりのものについて、JIS L 0849に規定される摩擦に対する染色堅牢度試験法に準拠して評価した。摩擦試験機II形により乾燥・湿潤の両方における試験を行った。試験結果の摩擦堅牢度は5級が最もが高く、1級が最も低い。得られた結果を表1に示す。
(1)実施例1〜5のポリエステル繊維織物は、比較例1〜4のポリエステル繊維織物と比較して、洗濯前、洗濯後およびドライクリーニング後のいずれの状態においても、はるかに優れた難燃性を示し、染色性、風合いなどの繊維としての諸物性も良好であることがわかる。
(2)比較例1〜4のポリエステル繊維織物は、難燃性能が低かったり(比較例1,4)、染色性が悪かったり、耐光堅牢度が悪く繊維が退色したりするため繊維特有の性能を発揮できなかったり(比較例2)、あるいは低分子量のリン化合物を含有するがために処理中で発煙したりする(比較例3,4)ことがわかる。
また、難燃剤として本発明のリン化合物を含むポリエステル繊維用の難燃加工剤を用いて、リン化合物を繊維に固着させるポリエステル繊維の難燃加工方法は、染色と同時に難燃性を付与する処理が可能であることがわかる。しかも、染色性、風合いなどの繊維としての諸物性を低下させることがなく、堅牢度も良好であることからあらゆる性能に長けていることがわかる。また、本発明のリン化合物は、非ハロゲン系化合物であり、ハロゲン系化合物の弊害の解消できる。
以上の実施例では、ポリエステル繊維の難燃加工について説明したが、本発明のリン化合物は、一般的な樹脂に対しても有用であることは言うまでもない。
Claims (13)
- R1およびR2が、直鎖状もしくは分岐鎖状のC1-6アルキル基である請求項1〜3のいずれか1つに記載のリン化合物。
- R1およびR2が、メチル基とメチル基との組み合わせ、またはエチル基とn−ブチル基との組み合わせである請求項1〜3のいずれか1つに記載のリン化合物。
- R3、R4、R5、R6およびR7のいずれか1つが置換されていないアリール基であり、その他が水素原子である請求項1、2、4および5のいずれか1つに記載のリン化合物。
- R3、R4、R5、R6およびR7のいずれか1つがフェニル基である請求項1、2、4および5のいずれか1つに記載のリン化合物。
- 請求項1〜8のいずれか1つに記載のリン化合物からなることを特徴とする難燃剤。
- 請求項1〜8のいずれか1つに記載のリン化合物からなる難燃剤を含むことを特徴とするポリエステル繊維用の難燃加工剤。
- 請求項1〜8のいずれか1つに記載のリン化合物からなる難燃剤を含むポリエステル繊維用の難燃加工剤でポリエステル繊維を処理して、該ポリエステル繊維に難燃性を付与することを特徴とする難燃加工方法。
- 式(I):
で表されるリン化合物がポリエステル繊維に固着されてなる難燃性ポリエステル繊維。 - 式(I)のリン化合物の固着量が、難燃性ポリエステル繊維の0.1〜30重量%である請求項12に記載の難燃性ポリエステル繊維。
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