JP6401238B2 - 難燃性ポリアミド、前記難燃性ポリアミドの製造方法、及び前記難燃性ポリアミドの使用 - Google Patents
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Description
HB:(自己消火性を有する)水平にクランプされたサンプルの遅い燃焼、
V−2:30秒以内の垂直にクランプされたサンプルの消火、
V−1:溶融プラスチック材料の燃焼滴下物のない、30秒以内の垂直にクランプされたサンプルの消火、
V−0:10秒以内の垂直にクランプされたサンプルの消火。
本発明に従って改質された形態の各場合において、
PA6.9(ヘキサメチレンジアミン/アゼライン酸)、
PA6.12(ヘキサメチレンジアミン/ドデカン酸)、
PA4.6(テトラメチレンジアミン/アジピン酸)、
PA12.12(ドデカンジアミン/ドデカン二酸)、又は
PA6.6(ヘキサメチレンジアミン/アジピン酸)。
式中、R2及びR3は、互いに独立して、直鎖状、環状又は分枝状のC1〜C6のアルキル基、より特にはC1〜C3のアルキル基、アリール基、より特には3つまでの縮合又は非縮合環を有し、より特にはフェニル、ベンジル、ナフチル、フェナントリル、メシチル又はトリル基、アルキルアリール基、より特にはトリフェニルメチル基、及び/又はアリールアルキル基、より特にはi−プロピルフェニル、t.ブチルフェニル又はノニルフェニル基の形態であり、かつ
R4は、二価の有機基、より特には直鎖状、環状又は分枝状のC1〜C10のアルキレン、より特にはC1〜C4のアルキレン基、C1〜C10のアルケニレン、より特にはC1〜C6のアルケニレン基、又はC6〜C10のアリーレン、より特には1,4−フェニレン基の形態である。
3−ヒドロキシフェニルホスフィニルプロピオン酸(HPP)を40℃の温度で10〜20倍の量の水に溶解する。その後、1,6−ジアミノヘキサン(HDMA)の等モル量を分割して添加し、水溶液のpHはpH2からpH7に上昇する。水溶媒を除去した後、改質されたAH塩は、メタノールから再結晶化され得る白色残渣として残存する。この操作で達成される収率は97.4%である。DSC測定から決定されるAH塩の融点は226〜227℃である。
25バールに格付けされた圧力安定性を有するスチール製オートクレーブを、実施例1に従う改質AH塩と、1:9の重量比で1,6−ジアミノヘキサン及びアジピン酸から形成された通常の市販のAH塩と、また、約4倍モル量の水とで充填し、この初期の充填を窒素下に置く。次いで、反応器を密封し、その内容物を3時間にわたって223℃に加熱する。この時間の間、反応器内の圧力は20.5バールまで上昇する。この後、45分間にわたるゆっくりとした減圧が続き、同時間276℃までさらに加熱される。反応の間に遊離した水を、上昇凝縮器及び下降凝縮器を経由して反応生成物から除去する。反応器内の減圧及び排出段階の終わりに向かって、攪拌機のトルクは急激な増大を受け、反応器からのポリマーの排出の時間を伝える一定値に達する。反応器からの溶融物の排出をストランドの形態で窒素圧を適用することによって達成し、これは、氷浴の吐出弁の直下で直接的に凝固させ、氷浴から除去した後、ペレタイザー内で直接処理されて、押し出されたペレットを形成する。次いで、製造されたペレットを引き続き水で煮沸し、減圧下、100℃で250ppmの残留水分含量へ更に処理するために乾燥する。完成したポリマーのリン含有量は、最大レベルで約1%に達する。ポリマーの融点は252℃であり、25.00℃、96%の強硫酸中で測定された、1%の強度ポリマー溶液の相対粘度は2.48である。ペレットに対して測定される測色値は、L*=59.16、a*=+1.23、及びb*=+18.99として決定される。
上記で製造された改質ポリアミドを1:9の重量比で市販のPA6ペレット(例えば、BASFからのUltramid BS24N03)と混合し、ドライブレンドの形態で処理する。これは、単軸押出機、溶融紡糸ポンプ、紡糸口金パック、及び製造されたフィラメント糸が4000m/分の引取速度でリールに巻き取られる、高速ワインダーを備える溶融紡糸ユニットを用いて行われる。フィラメント糸は24本の個々のフィラメントからなり、約63dtexの線密度を有する。引張試験で測定される機械的な糸のデータは、引張強度38.4cN/tex、破断伸び54%、及び初期モジュラス283.4cN/texである。約25%の残留伸びに引き伸ばされた後のフィラメント糸から製造されたループニットの燃焼挙動の試験に関し、ループニットは数秒間適用されるブンゼンバーナーの炎でさえ着火され得ないということが水平燃焼試験において見出された。
[項目1]
ジアミン及び難燃性リン化合物とジカルボン酸との縮合生成物としての難燃性ポリアミドであって、前記難燃性ポリアミドFRが、その主鎖に、式(I)のアミド構造単位だけでなく、
[項目2]
前記有機基のR 1 が、直鎖状、環状又は分枝状のC 1 〜C 6 のアルキル基、より特にはC 1 〜C 3 のアルキル基、アリール基、より特には3つまでの縮合又は非縮合環を有し、より特にはフェニル、ベンジル、ナフチル、フェナントリル、メシチル又はトリル基、アルキルアリール基、より特にはトリフェニルメチル基、及び/又はアリールアルキル基、より特にはi−プロピルフェニル、t.ブチルフェニル又はノニルフェニル基の形態であることを特徴とする、項目1に記載の難燃性ポリアミド。
[項目3]
C 1 〜C 3 のアルキル基が、メチル、エチル及び/又は2−プロピル基であることを特徴とする、項目2に記載の難燃性ポリアミド。
[項目4]
ホスフィンアミド構造単位に基づき、かつ、難燃性ポリアミドFRに対し、少なくとも0.01及び/又は10.0質量%以下のリンを含むことを特徴とする、項目1〜3の何れか一項に記載の難燃性ポリアミド。
[項目5]
前記ポリアミドFRは、0.01〜8質量%、より特には0.01〜4.0質量%のリンを含むことを特徴とする、項目4に記載の難燃性ポリアミド。
[項目6]
0.01〜1.5質量%のリンを含むことを特徴とする、項目5に記載の難燃性ポリアミド。
[項目7]
特性改善添加剤、より特には、UV安定剤、熱安定剤及び/又はつや消し剤を含むことを特徴とする、項目1〜6の何れか一項に記載の難燃性ポリアミド。
[項目8]
ポリアミドFRに基づき、0.01〜1.0質量%の添加剤を含むことを特徴とする、項目7に記載の難燃性ポリアミド。
[項目9]
ポリアミドFRに基づき、0.5〜0.7質量%の添加剤を含むことを特徴とする、項目8に記載の難燃性ポリアミド。
[項目10]
UL94 V.0のプロトコルの規制を満足する難燃性を有することを特徴とする、項目1〜9の何れか一項に記載の難燃性ポリアミド。
[項目11]
相対粘度(DIN 51562に従って測定される)が少なくとも2.4を達成することを特徴とする、項目1〜10の何れか一項に記載の難燃性ポリアミド。
[項目12]
相対粘度(DIN 51562に従って測定される)が少なくとも2.4及び/又は4.0以下を達成することを特徴とする、項目1〜11の何れか一項に記載の難燃性ポリアミド。
[項目13]
本発明に従って改質された形態の各場合において、
PA6.9(ヘキサメチレンジアミン/アゼライン酸)、
PA6.12(ヘキサメチレンジアミン/ドデカン酸)、
PA4.6(テトラメチレンジアミン/アジピン酸)、
PA12.12(ドデカンジアミン/ドデカン二酸)、又は
PA6.6(ヘキサメチレンジアミン/アジピン酸)、に基づくことを特徴とする、項目1〜12の何れか一項に記載の難燃性ポリアミド。
[項目14]
非難燃性ポリアミドの形態の更なるポリアミド、より特にはポリアミド6(ポリカプロラクタム)との混合物中で混合され、前記混合物のリン含有量が、少なくとも0.01質量%及び/又は10.0質量%以下、より特には8.0質量%以下まで含まれる難燃性ポリアミドFRにより調整されることを特徴とする、項目1〜13の何れか一項に記載の難燃性ポリアミド。
[項目15]
リン含有量が、0.01〜4.0質量%、より特には0.01〜1.5質量%に調整されることを特徴とする、項目14に記載の難燃性ポリアミド。
[項目16]
難燃性ポリアミドFRと非難燃性ポリアミドとの混合物が、少なくとも2.0、より特には少なくとも2.4及び/又は4.0以下の相対粘度(DIN 51562に従う)を達成することを特徴とする、項目14又は15に記載の難燃性ポリアミド。
[項目17]
項目1〜16の何れか一項に記載の難燃性ポリアミドの製造方法であって、ポリアミド合成において、少なくとも16バールの圧力、より特には20.0バール〜25バールの圧力下、高温、より特には295℃未満、より特には230℃〜280℃で、水の存在下(選択された反応温度で必要とされる反応器内の圧力を構築するために、反応混合物に基づいて、水の量はより特には25質量%以下及び/又はより特には少なくとも10質量%である)、1つ又はそれよりも多くのジアミンが、1つ又はそれよりも多くのジカルボン酸と、並びに式(III)の1つ又はそれよりも多くのジホスフィン酸と
以下の定義が式(III)及び(IV)に適用される、ことを特徴とする難燃性ポリアミドの製造方法。
式中、R 2 及びR 3 は、互いに独立して、直鎖状、環状又は分枝状のC 1 〜C 6 のアルキル基、より特にはC 1 〜C 3 のアルキル基、アリール基、より特には3つまでの縮合又は非縮合環を有し、より特にはフェニル、ベンジル、ナフチル、フェナントリル、メシチル又はトリル基、アルキルアリール基、より特にはトリフェニルメチル基、及び/又はアリールアルキル基、より特にはi−プロピルフェニル、t.ブチルフェニル若しくはノニルフェニル基の形態であり、かつ
R 4 は、二価の有機基、より特には直鎖状、環状又は分枝状のC 1 〜C 10 のアルキレン、より特にはC 1 〜C 4 のアルキレン基、C 1 〜C 10 のアルケニレン、より特にはC 1 〜C 6 のアルケニレン基、又はC 6 〜C 10 のアリーレン、より特には1,4−フェニレン基の形態である。
[項目18]
圧力は、1〜100ミリバール、より特には1〜50ミリバールまで下げられることを特徴とする、項目17に記載の方法。
[項目19]
圧力は、100ミリバール未満、より特には1〜10ミリバールまで下げられることを特徴とする、項目18に記載の方法。
[項目20]
ジアミン、ジカルボン酸、ジホスフィン酸、及びカルボキシ−ホスフィン酸の形態における反応物の割合は、得られる難燃性ポリアミド法の生成物のリン含有量が、ポリアミドFRに基づき、少なくとも0.01質量%及び/又は10.0質量%以下となるように調整されることを特徴とする、項目17〜19の何れか一項に記載の方法。
[項目21]
式(III)のジホスフィン酸及び/又は式(IV)のカルボキシ−ホスフィン酸のAH塩から製造される難燃性ポリアミドは、ブレンドすることなく、又は更なる、非リン含有、非難燃性のポリアミドとのブレンド物中で混合され、さらなる使用に回されることを特徴とする、項目17〜20の何れか一項に記載の方法。
[項目22]
押出法による成形品を製造するため、より特にはフィルム、構成部品、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸又は短繊維糸を製造するための、項目1〜16の何れか一項に記載の難燃性ポリアミドの使用。
[項目23]
押出法は、ブロー成形法、射出成形法、又は溶融法の形態で採用されることを特徴とする、項目22に記載の使用。
Claims (17)
- ジアミン及び難燃性リン化合物とジカルボン酸との縮合生成物としての難燃性ポリアミドと、非リン含有非難燃性ポリアミドとを含む混合物であって、前記難燃性ポリアミドが、その主鎖に、式(I)のアミド構造単位だけでなく、
前記難燃性ポリアミドの粘度平均分子量が、15000g/mol〜65000g/molであり、かつ
前記混合物の前記難燃性ポリアミド中のリン元素含有量が、0.01質量%〜10.0質量%である、混合物。 - 前記有機基のR1が、直鎖状、環状又は分枝状のC1〜C6のアルキル基であることを特徴とする、請求項1に記載の混合物。
- 前記有機基のR1が、メチル、エチル及び/又は2−プロピル基であることを特徴とする、請求項2に記載の混合物。
- 前記難燃性ポリアミドは、0.01〜8質量%のリン元素を含むことを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の混合物。
- 前記難燃性ポリアミドが、0.01〜1.5質量%のリン元素を含むことを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の混合物。
- 前記混合物が、UV安定剤、熱安定剤及び/又はつや消し剤を含むことを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載の混合物。
- 前記難燃性ポリアミドが、UL94 V.0のプロトコルの規制を満足する難燃性を有することを特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載の混合物。
- 相対粘度(DIN 51562に従って測定される)が2.4〜4.0であることを特徴とする、請求項1〜7の何れか一項に記載の混合物。
- 前記難燃性ポリアミドが、次のジアミン及びジカルボン酸の組み合わせ:
ヘキサメチレンジアミン及びアゼライン酸、ヘキサメチレンジアミン及びドデカン二酸、テトラメチレンジアミン及びアジピン酸、ドデカンジアミン及びドデカン二酸、又はヘキサメチレンジアミン及びアジピン酸、
の重縮合物である、請求項1〜8の何れか一項に記載の混合物。 - 非リン含有非難燃性ポリアミドが、ポリアミド6(ポリカプロラクタム)であることを特徴とする、請求項1〜9の何れか一項に記載の混合物。
- 前記混合物中のリン元素含有量が、0.01〜4.0質量%に調整されることを特徴とする、請求項1〜3及び6〜10の何れか一項に記載の混合物。
- 請求項1〜11の何れか一項に記載の難燃性ポリアミドの製造方法であって、ポリアミド合成において、16バール〜25バールの圧力下、230〜280℃で、選択された反応温度で必要とされる反応器内の圧力を構築するために、水の存在下、1つ又はそれよりも多くのジアミンが、1つ又はそれよりも多くのジカルボン酸と、並びに式(III)の1つ又はそれよりも多くのジホスフィン酸と
前記ジカルボン酸は、前記ジホスフィン酸(III)によって、又は前記カルボキシ−ホスフィン酸(IV)によって、又は式(III)のジホスフィン酸及び式(IV)のカルボキシ−ホスフィン酸の混合物によって部分的に置換され、前記ジカルボン酸、前記ジホスフィン酸、及び前記カルボキシ−ホスフィン酸は、使用されるジアミンと塩の形態で重縮合に供され、重縮合後の反応空間の圧力は、250ミリバール未満まで下げられて、2.0〜4.0の前記相対粘度(DIN 51562に従う)並びに15000g/mol〜65000g/molの前記粘度平均分子量を有する前記難燃性ポリアミドをもたらし、かつ、
以下の定義:
式中、R 2 及びR 3 は、互いに独立して、直鎖状、環状又は分枝状のC 1 〜C 6 のアルキル基であり、かつ
R 4 は、二価の有機基である、
が式(III)及び(IV)に適用される、ことを特徴とする難燃性ポリアミドの製造方法。 - 重縮合後の反応空間の前記圧力は、100ミリバール未満まで下げられることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 重縮合後の反応空間の前記圧力は、1〜50ミリバールまで下げられることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- ジアミン、ジカルボン酸、ジホスフィン酸、及びカルボキシ−ホスフィン酸の形態における反応物の割合は、得られる難燃性ポリアミドのリン元素含有量が、0.01質量%〜10.0質量%となるように調整されることを特徴とする、請求項12〜14の何れか一項に記載の方法。
- 式(III)のジホスフィン酸の塩、又は式(IV)のカルボキシ−ホスフィン酸の塩、又は式(III)のジホスフィン酸及び式(IV)のカルボキシ−ホスフィン酸の混合物の塩から製造される難燃性ポリアミドは、ブレンドすることなくさらなる使用に回される、又は非リン含有非難燃性ポリアミドとのブレンド物として混合されて、さらなる使用に回されることを特徴とする、請求項12〜15の何れか一項に記載の方法。
- 押出法、ブロー成形法、射出成形法、又は溶融法による成形品を製造するための、請求項1〜11の何れか一項に記載の混合物の使用。
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