JP6630767B2 - 低減された吸湿性を有するポリ（アルキレンホスフェート） - Google Patents

Description

本発明は、低減された吸湿性を有するポリ（アルキレンホスフェート）の混合物、難燃剤としてのそれらの使用、およびまたさらに本発明のポリ（アルキレンホスフェート）を含むポリウレタンに関する。

ポリ（アルキレンホスフェート）は、各種の技術的用途において、たとえば潤滑剤（（特許文献１）参照）、作動液（（特許文献２）参照）、可塑剤（（特許文献３）参照）、および難燃剤（（特許文献４）参照）などとして使用することができる。ポリ（アルキレンホスフェート）は、同様に上述の用途に適している相当するアルキルホスフェートよりも技術的優位性を提供し、その例は、低粘度でありながらも低揮発性であることである。

しかしながら、それらの用途での問題点は、ポリ（アルキレンホスフェート）が極めて吸湿性であることである。吸湿性は、空気中の水蒸気から水分を吸収する物質の性質である。そのため、ポリ（アルキレンホスフェート）の水分含量の増大は制御することが不可能であり、これは、上述の用途において課題をもたらし得る。作動液中の水分含量が高くなると、蒸気の泡が生成する可能性があり、その結果、圧縮性に望ましくない結果を与える可能性がある。望ましくない水分含量を有する難燃剤は、マトリックス（たとえばプラスチック）の加水分解の原因となり、これは防止しなければならない。ポリウレタン製造の場合、使用する難燃剤中の水分含量は常に望ましくなく、なぜなら、それにより発泡の制御が困難となるからである。水発泡のポリウレタンフォームの場合でも、原料物質のすべての水分含量を最低かつ一定にしなければならず、なぜなら、発泡剤としての水分を精密に計量することによってそのフォームの物性が調節されるからである。水分含量が高いと、一般的に金属材料の腐食が促進される可能性がある。

さらに、水分含量により、ポリ（アルキレンホスフェート）自体の加水分解がもたらされる可能性もある。同時に、酸性であるリン酸の部分エステルも形成される。このように酸が生成することは、上述の用途において望ましいものではなく、ポリ（アルキレンホスフェート）使用の妨げとなっている。

上述の理由から、ポリ（アルキレンホスフェート）を使用するには、保護のための手段が必要であり、それにより、製品供給チェーン全体にわたって空気中の湿分を製品から排除しなければならない。たとえば、貯蔵タンクは、不活性ガスでシールする必要がある。これは、処理工程をより困難とし、製造コストの増大を招く。

（特許文献５）には、ポリ（アルキレンホスフェート）とリン酸エステルとの混合物が記載されており、それらの２５℃での水中への溶解度は、３．０ｇ／Ｌ未満である。それらの混合物は、その中に存在しているポリ（アルキレンホスフェート）より吸湿性が低いことを特徴とし、たとえば難燃剤として好適である。これらの混合物は欠点も有しており、それらの製造が高コストを招き、また、その混合物のリン酸エステル成分が純粋なポリ（アルキレンホスフェート）の利点、たとえば揮発性の低さに対して悪影響を与える可能性がある。

（特許文献６）には、ハロゲンフリーのポリ（アルキレンホスフェート）の混合物が開示されており、それは、ポリウレタンのためのハロゲンフリーの難燃剤として適しており、かつポリエーテルポリオールのみならずポリエステルポリオールと共に加工することが可能であり、フォギング値が低いことを特徴とする。この文献では、ポリ（アルキレンホスフェート）の吸湿性の問題について触れられていない。

米国特許第２，６３２，７６７号明細書 米国特許第４，０５６，４８０号明細書 米国特許第２，７８２，１２８号明細書 欧州特許第２ ６８７ ５３５Ｂ１号明細書 欧州特許出願公開第２ ８４８ ６４０Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第Ａ２ ６８７ ５３４号明細書

従って、本発明の目的は、公知のポリ（アルキレンホスフェート）の利点を保持しながらも、より低い吸湿性を特徴とし、より容易に加工することが可能な製品を提供することであった。

この目的は、特定の選択されたポリ（アルキレンホスフェート）の混合物により達成される。

従って、本発明は、式（Ｉ）

［式中、
Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、それぞれ相互に独立して、ｎ−ブチル残基または２−メチルプロピル残基であり、
Ａは、式−ＣＨＲ^５−ＣＨＲ^６−（Ｏ−ＣＨＲ^７−ＣＨＲ^８）_ａ−
（式中、
ａは、１〜５の整数であり、
Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、およびＲ^８は、相互に独立して、水素またはメチルである）
の残基であり、かつ、
ｎは、０〜１００、好ましくは０〜５０、特に好ましくは０〜３０の整数である］
の少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）を含む混合物であって、
ただし、その混合物中に存在する式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）の少なくとも３種が、相互に、少なくとも繰り返し単位の数ｎにおいて異なり、かつ、
式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）中の繰り返し単位の数の加重平均

が、１．１０〜４．００の範囲である、混合物を提供する。

本発明の混合物中に存在する式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）は、ａの数が１であるものであることが好ましい。

本発明の混合物中に存在する式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）は、残基Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、およびＲ^８が、すべて同一であり、かつ水素であるものであることが同様に好ましい。

本発明の混合物中に存在する式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）は、残基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４が、すべて同一であり、かつｎ−ブチル残基であるものであることが同様に好ましい。本発明の代替的な同様に好ましい実施形態では、その残基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４が、すべて同一であり、かつ２−メチルプロピル残基である。

本発明の混合物には、少なくとも３種、好ましくは４種以上の異なる一般式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）が含まれ、その混合物中に存在している少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）は、相互に、少なくとも繰り返し単位の数ｎ、従ってそれらのモル質量の点で異なっている。当業者は、このような混合物を表すのに適切な平均値を使用し、その例を挙げれば、数平均モル質量Ｍ_ｎ、およびその混合物中に存在している式（Ｉ）の分子中の繰り返し単位の数の加重平均

である。

本発明の混合物中に存在する式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）中の繰り返し
単位の数の加重平均

は、１．２〜３．０の範囲であることが好ましく、特に好ましくは１．３〜２．０の範囲、極めて特に好ましくは１．３０〜１．９０の範囲である。

本発明の混合物中に存在する式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）の数平均モル質量Ｍ_ｎは、本発明の場合、ゲル浸透クロマトグラフィーにより、溶出液としてテトラヒドロフランを用い、ポリスチレン標準と対比させることにより求める。この方法は、たとえばＤＩＮ ５５６７２−１：２００７−０８から当業者に公知である。その混合物中に存在しているポリ（アルキレンホスフェート）中の繰り返し単位の数の加重平均

は、式（Ｉ）の化学量論を考慮に入れてＭ_ｎから容易に計算することができる（実施例を参照されたい）。

式（Ｉ）
［式中、ａの数は１であり、
Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、およびＲ^８は、すべて同一であり、かつ水素であり、および
ｎは、０〜１００、好ましくは０〜５０、特に好ましくは０〜３０の整数である］
の少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）を含む混合物であって、
ただし、その混合物中に存在する式（Ｉ）の少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）が、相互に、少なくとも繰り返し単位の数ｎにおいて異なり、かつ、
式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）中の繰り返し単位の数の加重平均

が、１．１０〜４．００、好ましくは１．２〜３．０、特に好ましくは１．３〜２．０、極めて特に好ましくは１．３０〜１．９０の範囲である、混合物が極めて特に好ましい。

式（Ｉ）
（式中、ａの数は１であり、
Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、すべて同一であり、かつｎ−ブチル残基であり、
Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、およびＲ^８は、すべて同一であり、かつ水素であり、かつ、
ｎは、０〜１００、好ましくは０〜５０、特に好ましくは０〜３０の整数である］
の少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）を含む混合物であって、
ただし、その混合物中に存在する式（Ｉ）の少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）が、相互に、少なくとも繰り返し単位の数ｎにおいて異なり、かつ、
式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）中の繰り返し単位の数の加重平均

が、１．１０〜４．００、好ましくは１．２〜３．０、特に好ましくは１．３〜２．０、極めて特に好ましくは１．３０〜１．９０の範囲である、混合物も同様に極めて特に好ましい。

式（Ｉ）
［式中、ａの数は１であり、
Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４は、すべて同一であり、かつ２−メチルプロピル残基であり、
Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、およびＲ^８は、すべて同一であり、かつ水素であり、かつ、
ｎは、０〜１００、好ましくは０〜５０、特に好ましくは０〜３０の整数である］
の少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）を含む混合物であって、
ただし、その混合物中に存在する式（Ｉ）の少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）が、相互に、少なくとも繰り返し単位の数ｎにおいて異なり、かつ、
式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）中の繰り返し単位の数の加重平均

が、１．１０〜４．００、好ましくは１．２〜３．０、特に好ましくは１．３〜２．０、極めて特に好ましくは１．３０〜１．９０の範囲である、混合物も同様に極めて特に好ましい。

本発明の混合物は、原理的には、当業者に公知のアルキル−ホスフェートの製造方法、たとえば欧州特許出願公開第Ａ２ ６８７ ５３４号明細書に記載の方法によって製造することが可能である。

本発明は、本発明の混合物を製造するためのプロセスであって、
第一の工程において、式（ＩＩ）：
ＨＯ−Ａ−ＯＨ （ＩＩ）
（式中、Ａが、先に述べた一般的および好ましい定義を有する）
のジヒドロキシ化合物がオキシ塩化リンＰＯＣｌ_３と反応され、ここで、式（ＩＩ）のジヒドロキシ化合物１モルあたりに使用されるＰＯＣｌ_３の量が１．０ｍｏｌを超えかつ２．０ｍｏｌ未満であり、かつ、
結果として得られる式（ＩＩＩ）：

（式中、ｎが、０〜１００、好ましくは０〜５０、特に好ましくは０〜３０の整数である）
のクロロホスフェートの混合物が、第二の工程において、ｎ−ブタノールもしくは２−メチルプロパノールまたはそれらの混合物と反応されることを特徴とするプロセスをさらに提供する。

本発明の混合物を製造するために式（ＩＩ）のジヒドロキシ化合物１モルあたりに使用されるＰＯＣｌ_３の量は、１．４〜１．８ｍｏｌであることが好ましい。

１．１０〜４．００の範囲の繰り返し単位の数の加重平均

を有する本発明の混合物を製造するための、上述した範囲における式（ＩＩ）のジヒドロキシ化合物対オキシ塩化リンＰＯＣｌ_３の最も有利なモル比は、当業者に公知のこのタイプの一連の実験により容易に求めることができる。

本発明のプロセスは、幅広い温度範囲で実施することができる。本発明のプロセスは、一般的には、０〜１００℃の温度範囲で実施される。第一の工程では５〜４０℃の温度、第二の工程では一般的には５〜３０℃の温度で実施するのが好ましい。

本発明のプロセスは、幅広い圧力範囲で実施することができる。第一の工程を１０〜１０００ｍｂａｒの圧力で実施し、第二の工程を大気圧で実施するのが好ましい。

本発明の混合物は、約２３℃で液状である物質であることが好ましい。

２３℃における本発明の混合物の動的粘度は、好ましくは２０〜５００ｍＰａｓである。２３℃での動的粘度が３０〜２００ｍＰａｓであれば特に好ましい。

本発明の混合物は、難燃剤として使用するのに適しており、難燃剤として使用される調製物を製造するのに適している。本発明は、難燃剤としての本発明の混合物の使用をさらに提供する。

この混合物は、当業者に公知の各種の難燃用途において難燃剤として使用することができる。本発明の混合物は、
− 合成ポリマー、たとえばポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、スチレンベースの（コ）ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、エラストマー、ならびに熱硬化性樹脂、たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、およびフェノール−ホルムアルデヒド樹脂、
− 植物由来の物質、たとえば木材、木材−プラスチック複合材料、セルロースベースの物質、およびセルロース誘導体、紙、および板紙、ならびに
− 動物由来の物質、たとえば皮革
に対する難燃剤として使用するのが好ましい。

ポリウレタンのための難燃剤として本発明の混合物を使用するのが特に好ましい。ポリウレタンフォームのための難燃剤としてその混合物を使用するのが極めて特に好ましい。

本発明は、難燃剤として使用される調製物も提供する。それらの調製物には、本発明の混合物の他に、このオリゴマー混合物と異なる難燃剤、抗酸化剤および安定剤、ポリオール、触媒、ならびにまた着色剤からなる群から選択される少なくとも１種の助剤が含まれる。

本発明の混合物と異なる難燃剤の例は、
− 有機リン化合物、たとえばトリエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、トリクレジルホスフェート、イソプロピル化もしくはブチル化アリールホスフェート、芳香族ビスホスフェート、ネオペンチルグリコールビス（ジフェニルホスフェート）、クロロ化リン酸エステル、たとえばトリス（クロロイソプロピル）ホスフェートもしくはトリス（ジクロロプロピル）ホスフェート、ジメチルメタンホスホネート、ジエチルエタンホスホネート、ジメチルプロパンホスホネート、ジエチルホスフィン酸誘導体および対応する塩、他のオリゴマー性ホスフェートもしくはホスホネート、ヒドロキシ基含有リン化合物、たとえばジエチルヒドロキシメタンホスホネート、５，５−ジメチル−１，３，２−ジオキサホスホリナン２−オキシド誘導体、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（ＤＯＰＯ）およびその誘導体、
− 無機リン化合物、たとえば、アンモニウムホスフェート、アンモニウムポリホスフェート、メラミンホスフェート、メラミンポリホスフェート、
− 窒素化合物、たとえば、メラミン、メラミンシアヌレート、
− 臭素化合物、たとえば、テトラブロモ安息香酸のアルキルエステル、テトラブロモフタル酸無水物から製造された臭素含有ジオール、臭素含有ポリオール、臭素含有ジフェニルエーテル、または
− 無機化合物、たとえば、水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウム、発泡性グラファイト、粘土鉱物
である。

抗酸化剤および安定剤は、たとえば、
− 立体障害トリアルキルフェノール、３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸のアルキルエステル、ベンゾフラン−２−オン、二級芳香族アミン、ホスファイト、フェノチアジン、トコフェロール、または
− エポキシ化合物およびカルボジイミド
である。

ポリオールは、たとえば、
− ２〜８個のヒドロキシ基および４００〜８０００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有するポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、またはポリエステルアミド、または
− ２〜８個のヒドロキシ基および３２〜３９９ｇ／ｍｏｌのモル質量を有する化合物
である。

触媒は、たとえば、
− アミン、アミジン、およびアルキル基で置換されたグアニジン、
− 有機スズ化合物、または
− 有機リン化合物
である。

着色剤は、たとえば、
− 可溶性有機染料、
− 顔料、たとえば有機顔料、酸化鉄顔料、またはカーボンブラック
である。

それらの混合物がポリウレタンフォームのための難燃剤として使用される場合、それらのポリウレタンフォームは、軟質ポリウレタンフォームまたは硬質ポリウレタンフォームである。それらの混合物は、好ましくは、ポリエーテルポリオールから製造される軟質ポリウレタンフォーム、すなわち軟質ポリエーテル−ポリウレタンフォームのための難燃剤として使用される。本発明の代替的な同様に好ましい実施形態では、それらの混合物は、ポリエステルポリオールから製造される軟質ポリウレタンフォーム、すなわち軟質ポリエステル−ポリウレタンフォームのための難燃剤として使用される。

本発明は、本発明の混合物を含むポリウレタンもさらに提供する。それらのポリウレタンには、存在させる混合物の量を適切に選択することによって難燃性を付与することができる。

本発明の難燃性ポリウレタンは、少なくとも１種の有機ポリイソシアネートを、イソシアネートに対して反応性である少なくとも２個の水素原子を有する少なくとも１種の化合物を含むポリオール成分と、本発明の混合物の存在下かつ任意選択的に従来の発泡剤、安定剤、触媒、活性化剤ならびに／または他の従来の助剤および添加剤の存在下で反応させることによって製造することができる。

本発明の混合物の使用量は、１００重量部のポリオール成分を基準にして０．５〜３０重量部、好ましくは３〜２５重量部である。

ポリウレタンは、イソシアネートをベースとし、主としてウレタン基、および／またはイソシアヌレート基、および／またはアロファネート基、および／またはウレトジオン基、および／またはウレア基、および／またはカルボジイミド基を有するポリマーである。イソシアネートをベースとするポリマーの製造は、それ自体公知であり、たとえば以下の文献に記載されている：独国特許出願公開第Ａ１６ ９４ １４２号明細書、独国特許出願公開第Ａ１６ ９４ ２１５号明細書、および独国特許出願公開第Ａ１７ ２０ ７６８号明細書、ならびにＫｕｎｓｔｓｔｏｆｆ−Ｈａｎｄｂｕｃｈ［Ｐｌａｓｔｉｃｓ ｈａｎｄｂｏｏｋ］，Ｖｏｌｕｍｅ ＶＩＩ，Ｐｏｌｙｕｒｅｔａｈａｎｅ［Ｐｏｌｙｕｒｅｔａｈａｎｅｓ］，ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｇ．Ｏｅｒｔｅｌ，Ｃａｒｌ−Ｈａｎｓｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｍｕｎｉｃｈ，Ｖｉｅｎｎａ，１９９３。

本発明の難燃性ポリウレタンは、熱硬化性のポリウレタン、ポリウレタンフォーム、ポリウレタンエラストマー、熱可塑性のポリウレタン、ポリウレタンコーティング、ポリウレタンラッカー、ポリウレタン接着剤、ポリウレタンバインダー、またはポリウレタン繊維である。

本発明の好ましい実施形態では、本発明の難燃性ポリウレタンは難燃性ポリウレタンフォームである。

ポリウレタンフォームは、大きく分けて軟質フォームと硬質フォームとに分類される。軟質フォームと硬質フォームとは、原理的にほぼ同じ密度および組成を有することができるが、軟質ポリウレタンフォームは、架橋度が極めて低く、圧力をかけたときにごくわずかな変形抵抗のみを示す。それとは対照的に、硬質ポリウレタンフォームの構造は、高度に架橋された単位からなっており、硬質ポリウレタンフォームは圧力をかけたときに極めて高い変形抵抗を示す。典型的な硬質ポリウレタンフォームは、独立気泡フォームであり、かつ低い熱伝導率を有する。ポリオールをイソシアネートと反応させることによってポリウレタンを製造する際、得られるフォームの構造およびフォームの性質に影響を与えるために使用される主たる変量は、ポリオールの構造およびモル質量、ならびにまたそのポリオール中に存在するヒドロキシ基の反応性および数（官能価）である。硬質フォームおよび軟質フォーム、それらを製造するために使用可能な出発物質、さらにはそれらを製造するためのプロセスについてのさらなる詳細は、次の文献に見出すことができる：Ｎｏｒｂｅｒｔ Ａｄａｍ，Ｇｅｚａ Ａｖａｒ，Ｈｅｒｂｅｒｔ Ｂｌａｎｋｅｎｈｅｉｍ，Ｗｏｌｆｇａｎｇ Ｆｒｉｅｄｅｒｉｃｈｓ，Ｍａｎｆｒｅｄ Ｇｉｅｒｓｉｇ，Ｅｃｋｅｈａｒｄ Ｗｅｉｇａｎｄ，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｈａｌｆｍａｎｎ，Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ−Ｗｉｌｈｅｌｍ Ｗｉｔｔｂｅｃｋｅｒ，Ｄｏｎａｌｄ−Ｒｉｃｈａｒｄ Ｌａｒｉｍｅｒ，Ｕｄｏ Ｍａｉｅｒ，Ｓｖｅｎ Ｍｅｙｅｒ−Ａｈｒｅｎｓ，Ｋａｒｌ−Ｌｕｄｗｉｇ Ｎｏｂｌｅ ａｎｄ Ｈａｎｓ−Ｇｅｏｒｇ Ｗｕｓｓｏｗ：”Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ”，Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｌｅａｓｅ ２００５，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒｅｌｅａｓｅ，７ｔｈ Ｅｄｎ．，Ｃｈａｐｔｅｒ ７（”Ｆｏａｍｓ”），Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ ２００５。

本発明のポリウレタンフォームの密度は、好ましくは１０〜１５０ｋｇ／ｍ^３である。それらの密度は、特に好ましくは２０〜５０ｋｇ／ｍ^３である。

イソシアネートをベースとするフォームを製造するために使用される出発成分としては、以下のものが挙げられる：
１）脂肪族、脂環族、芳香脂肪族、芳香族、および複素環式ポリイソシアネート（たとえば、Ｗ．Ｓｉｅｆｋｅｎ，Ｊｕｓｔｕｓ Ｌｉｅｂｉｇｅ Ａｎｎａｌｅｎ ｄｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ，５６２，ｐｐ．７５〜１３６）、たとえば式：Ｑ（ＮＣＯ）_ｎのもの（ここで、ｎ＝２〜４、好ましくは２〜３であり、Ｑは、２〜１８個のＣ原子、好ましくは６〜１０個のＣ原子を有する脂肪族炭化水素残基、４〜１５個のＣ原子、好ましくは５〜１０個のＣ原子を有する脂環族炭化水素残基、６〜１５個のＣ原子、好ましくは６〜１３個のＣ原子を有する芳香族炭化水素残基、または８〜１５個のＣ原子、好ましくは８〜１３個のＣ原子を有する芳香脂肪族炭化水素残基である）、特に好ましいのは、一般的に、工業的に容易に入手可能なトリレン２，４−および／もしくは２，６−ジイソシアネート、またはジフェニルメタン４，４’−および／もしくは２，４’−ジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネートである。
２）イソシアネートに対して反応性である少なくとも２個の水素原子を有し、モル質量が４００〜８０００ｇ／ｍｏｌである化合物（「ポリオール成分」）。それらは、アミノ基、チオ基またはカルボキシ基を有する化合物だけではなく、好ましくはヒドロキシ基を有する化合物、特に２〜８個のヒドロキシ基を有する化合物である。そのポリウレタンフォームを軟質フォームにしようとする場合、２０００〜８０００ｇ／ｍｏｌのモル質量、および１分子あたり２〜６個のヒドロキシ基を有するポリオールを使用するのが好ましい。それとは対照的に、硬質フォームを製造しようとする場合、４００〜１０００ｇ／ｍｏｌのモル質量および１分子あたり２〜８個のヒドロキシ基を有する、高度に分岐したポリオールを使用するのが好ましい。それらのポリオールは、ポリエーテルおよびポリエステル、さらにはポリカーボネートおよびポリエステルアミドであり、それらは、均質な発泡ポリウレタンを製造するのにそれ自体公知のタイプのものであり、たとえば独国特許出願公開第２７ ３２ ２９２号明細書に記載されている。本発明では、少なくとも２個のヒドロキシ基を有するポリエーテルおよびポリエステルが好ましい。

従って、本発明のポリウレタンフォームは、従来技術で容易に見出すことが可能な方法で出発物質を適切に選択することにより、硬質フォームまたは軟質フォームとして製造することができる。

他の出発成分としては、任意選択的に、イソシアネートに対して反応性である少なくとも２個の水素原子および３２〜３９９ｇ／ｍｏｌのモル質量を有する化合物が挙げられる。この場合にも、それらは、ヒドロキシ基、および／またはアミノ基、および／またはチオ基、および／またはカルボキシ基を有する化合物、好ましくはヒドロキシ基および／またはアミノ基を有する化合物であり、連鎖延長剤または架橋剤として機能する。これらの化合物は、通常、２〜８個、好ましくは２〜４個の、イソシアネートに対して反応性である水素原子を有する。この場合の例も同様に独国特許出願公開第２８ ３２ ２５３号明細書に記載されている。
３）発泡剤としての水および／または揮発性有機物質、たとえば、ｎ−ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、アセトン、ハロゲン含有アルカン、たとえばトリクロロメタン、塩化メチレンまたはクロロフルオロアルカン、ＣＯ_２など。
４）任意選択的に、助剤および添加剤が付随して使用され、それらの例として以下のものが挙げられる：それ自体公知のタイプの触媒、表面活性添加剤、たとえば、乳化剤および発泡安定剤、反応抑制剤、たとえば、酸性の反応性を有する物質、たとえば塩酸または有機アシルハライド、ならびにまたそれ自体公知のタイプのセル調節剤、たとえば、パラフィンまたは脂肪族アルコールおよびジメチルポリシロキサン、ならびにまた顔料または染料、およびさらなる難燃剤、ならびにまた老化性および耐候性に関する安定剤、スコーチ抑制剤、可塑剤、制真菌性および制菌性物質、ならびにまた充填剤、たとえば、硫酸バリウム、けい藻土、カーボンブラック、沈降チョーク（独国特許出願公開第２８ ３２ ２５３号明細書）。存在させることが可能な特定のスコーチ抑制剤は、立体障害トリアルキルフェノール、３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸のアルキルエステル、ベンゾフラン−２−オン、二級芳香族アミン、ホスファイト、フェノチアジン、またはトコフェロールである。

本発明のポリウレタン中に、本発明の混合物に加えて、以下の化合物をさらなる難燃剤として存在させてもよい：
− 有機リン化合物、たとえばトリエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、トリクレジルホスフェート、イソプロピル化もしくはブチル化アリールホスフェート、芳香族ビスホスフェート、ネオペンチルグリコールビス（ジフェニルホスフェート）、クロロ化リン酸エステル、たとえばトリス（クロロイソプロピル）ホスフェートもしくはトリス（ジクロロプロピル）ホスフェート、ジメチルメタンホスホネート、ジエチルエタンホスホネート、ジメチルプロパンホスホネート、ジエチルホスフィン酸誘導体および対応する塩、他のオリゴマー性ホスフェートもしくはホスホネート、ヒドロキシ基含有リン化合物、たとえばジエチルヒドロキシメタンホスホネート、５，５−ジメチル−１，３，２−ジオキサホスホリナン２−オキシド誘導体、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（ＤＯＰＯ）およびその誘導体、
− 無機リン化合物、たとえば、アンモニウムホスフェート、アンモニウムポリホスフェート、メラミンホスフェート、メラミンポリホスフェート、
− 窒素化合物、たとえばメラミン、メラミンシアヌレート、
− 臭素化合物、たとえば、テトラブロモ安息香酸のアルキルエステル、テトラブロモフタル酸無水物から製造された臭素含有ジオール、臭素含有ポリオール、臭素含有ジフェニルエーテル、
− 無機難燃剤、たとえば水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウム、発泡性グラファイト、粘土鉱物。

本発明において任意選択的に付随的に使用することが可能な表面活性添加剤および発泡安定剤と、またセル調節剤、反応抑制剤、安定剤、難燃性物質、可塑剤、染料および充填剤と、また制真菌性および制菌性物質とのさらなる例、ならびにまたそれらの添加剤の使用モードおよび作用モードについての詳細は、Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ−Ｈａｎｄｂｕｃｈ［Ｐｌａｓｔｉｃｓ ｈａｎｄｂｏｏｋ］，Ｖｏｌｕｍｅ ＶＩＩ，Ｃａｒｌ−Ｈａｎｓｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｍｕｎｉｃｈ，１９９３，ｐ．１０４〜１２３に記載されている。

本発明は、有機ポリイソシアネートを、イソシアネートに対して反応性である少なくとも２個の水素原子を有する少なくとも１種の化合物を含むポリオール成分と、従来の発泡剤、安定剤、触媒、活性化剤ならびに／または他の従来の助剤および添加剤と共に２０〜８０℃で反応させることによる、ポリウレタンを製造するためのプロセスであって、１００重量部のポリオール成分を基準にして０．５〜３０重量部の量の少なくとも１種の本発明の混合物が使用される、プロセスをさらに提供する。１００重量部のポリオール成分を基準にして３〜２５重量部の量でそれらの混合物を使用するのが好ましい。

本発明のポリウレタンを製造するためのプロセスは、それ自体公知の単一段プロセス、プレポリマープロセス、または半プレポリマープロセスにおいて、多くの場合、米国特許第２，７６４，５６５号明細書に記載されているような機器を使用して上述の反応成分を反応させることにより実施される。本発明において使用することが可能な加工装置に関する詳細は、Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ−Ｈａｎｄｂｕｃｈ［Ｐｌａｓｔｉｃｓ ｈａｎｄｂｏｏｋ］，Ｖｏｌｕｍｅ ＶＩＩ，Ｐｏｌｙｕｒｅｔａｈａｎｅ［Ｐｏｌｙｕｒｅｔａｈａｎｅｓ］，ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｇ．Ｏｅｒｔｅｌ，Ｃａｒｌ−Ｈａｎｓｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｍｕｎｉｃｈ，Ｖｉｅｎｎａ，１９９３，ｐ．１３９〜１９２に記載されている。

本発明のプロセスは、コールドキュアフォームを製造するためにも使用することができる（英国特許明細書第１１ ６２ ５１７号明細書、独国特許出願公開第２１ ５３ ０８６号明細書）。しかし、当然ながら、ブロック発泡法によるか、またはそれ自体公知のツインコンベヤベルトプロセスによってもフォームを製造することができる。ポリイソシアヌレートフォームは、その目的のためのプロセスおよび条件下で製造される。

本発明のプロセスにより、連続法もしくはバッチ法での硬質フォームもしくは軟質フォームとして、または発泡成形物としてポリウレタンフォームを製造することが可能となる。好ましいのは、ブロック発泡プロセスによって製造される軟質フォームを製造する本発明のプロセスである。

本発明によって得ることが可能なポリウレタンは、好ましくは、家具のクッション、織物インサート、マットレス、自動車のシート、アームレスト、部品、シートおよびインストルメントパネルトリム、ケーブル外装、シール、コーティング、ペイント、接着剤、接着促進剤、ならびに繊維に採用される。

本発明の混合物を含む本発明の調製物は、公知の成分から公知の方法によって製造することができる。本発明の調製物は液状であり、良好な計量性を有するため、極めて容易に加工することができる。吸湿性が低いことから、空気と接触した状態でも、望ましくない水混入の危険性が低い。

以下の実施例を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明するが、それらによって本発明が限定されることは意図されていない。

製造実施例
本発明の混合物のための一般的な合成の詳細（合成例Ｓ１〜Ｓ５）
撹拌器、滴下ロート、還流冷却器および真空機器を取り付けた反応器に、表１に記載された量（重量部）のオキシ塩化リンを仕込んだ。オキシ塩化リンの温度を調節して１０〜２０℃とした。５００〜７００ｍｂａｒの範囲の真空下において、表１に記載された量のジエチレングリコールを滴下により添加した。滴下が完了したら、圧力をさらに低下させて最終圧力を５〜１５ｍｂａｒとし、温度を２０〜３０℃にまで上昇させた。その残渣は、ほとんど無色の液体であった。

表１に記載された量の２−メチルプロパノールおよびそれぞれｎ−ブタノールを、撹拌器、滴下ロート、および還流冷却器を取り付けたさらなる反応器に２０〜３０℃で仕込み、上で得られた残渣をそれに混ぜ込んだ。２０〜３０℃の範囲の温度でその混合物の撹拌を続けてその反応を終了させ、次いで水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりその混合物を中和させた。その結果、透明な２層の液相が得られた。それらを分離し、蒸留により、その有機相から過剰な反応剤から分離した。水を用いてその蒸留残渣を洗浄し、残存している水を蒸留により最終的に除去した。

その残渣は、無色の液体の形態の本発明の混合物であった。得られた反応生成物の粘度が市販の落球粘度計を用いて２３℃で測定され、表１に示されている。

欧州特許出願公開第Ａ２ ６８７ ５３４号明細書に従った、本発明ではない比較例物質の合成の詳細（合成例ｃｏｍｐＳ１）
撹拌器、滴下ロート、還流冷却器および真空機器を取り付けた反応器に、表１に記載された量（重量部）のオキシ塩化リンを仕込んだ。オキシ塩化リンの温度を調節して１０〜２０℃とした。５００〜７００ｍｂａｒの範囲の真空下において、表１に記載された量のジエチレングリコールを滴下により添加した。滴下が完了したら、圧力をさらに低下させて最終圧力を５〜１５ｍｂａｒとし、温度を２０〜３０℃にまで上昇させた。その残渣は、ほとんど無色の液体であった。表１に記載された量のエタノールを、撹拌器、滴下ロート、および還流冷却器を取り付けたさらなる反応器に２０〜３０℃の範囲の温度で仕込み、上で得られた残渣をそれに混ぜ込んだ。２０〜３０℃でその混合物の撹拌を続けてその反応を終了させ、次いで水酸化ナトリウム濃厚水溶液を添加することによりその混合物を中和させた。次いで、ジクロロメタンおよび水を、２層の透明な液相が形成されるのに十分な量で添加した。それらを分離し、蒸留により、その有機相からジクロロメタン、過剰のエタノール、および水を分離した。その残渣は、無色の液体の形態の、本発明ではないオリゴマーであった。得られた反応生成物の粘度が市販の落球粘度計を用いて２３℃で測定され、表１に示されている。

混合物Ｓ１〜Ｓ５およびｃｏｍｐＳ１中の繰り返し単位の数の加重平均の測定
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）の分析から、合成例Ｓ１〜Ｓ５およびｃｏｍｐＳ１で得られた反応生成物が混合物であることが分かった。その混合物の数平均モル質量Ｍｎは、ＤＩＮ ５５６７２−１：２００７−０８の方法に基づき、溶出液としてテトラヒドロフランを用いたＧＰＣにより、ポリスチレン標準と対比させることにより求めた。その混合物中に存在している式（Ｉ）に対応するポリ（アルキレンホスフェート）中の繰り返し単位の数の加重平均

は、測定された数平均モル質量Ｍ_ｎから次式：

（式中、

：その混合物中に存在している式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）における繰り返し単位の数の加重平均であり、
Ｍ_ｎ：ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定された数平均モル質量（ｇ／ｍｏｌ）であり、
Ｍ_Ｅ：末端基のモル質量の合計（ｇ／ｍｏｌ）であり、
Ｍ_Ｒ：繰り返し単位のモル質量（ｇ／ｍｏｌ）である）
により計算した。

Ｒ^１＝Ｒ^２＝Ｒ^３＝Ｒ^４＝ｎ−ブチルまたは２−メチルプロピルであり、およびＡ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ_２−である式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）の混合物Ｓ１〜Ｓ５では、Ｍ_Ｅ＝２６６．３１ｇ／ｍｏｌ、Ｍ_Ｒ＝２２４．１９ｇ／ｍｏｌであった。Ｒ^１＝Ｒ^２＝Ｒ^３＝Ｒ^４＝エチルであり、およびＡ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ_２−である式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）の混合物の、本発明ではない比較例物質ｃｏｍｐＳ１では、Ｍ_Ｅ＝１８２．１６ｇ／ｍｏｌ、Ｍ_Ｒ＝１９４．１４ｇ／ｍｏｌであった。それらの結果を表１に示す。

水吸収量の測定
これらの実験では、本発明の混合物Ｓ３および比較例物質のｃｏｍｐＳ１を使用した。水吸収量は、それぞれの場合、１００ｍＬの試験混合物を２５０ｍＬのガラスビーカー（高さ１２ｃｍ、直径６ｃｍ）に仕込み、およびそれを、温度および湿度を調節した条件下（２３℃、５０％相対湿度）にあるキャビネット内において、蓋をせずに７日間保存することにより測定した。その混合物の水分含量は、ＤＩＮ ５１７７７に従い、Ｋａｒｌ−Ｆｉｓｃｈｅｒ滴定法により測定した。それぞれの場合に試料を撹拌して均質化させてから、水分を測定した。それらの結果を表２に示す。

水吸収量の結果の評価
表２に記された結果によれば、本発明ではない比較例物質ｃｏｍｐＳ１は、この試験条件下でかなり高い水吸収量を示す。複雑な予防手段を用いない限り、その製品は急速に大量の水を吸収し、それは技術的用途で問題を起こす可能性がある。本発明の混合物Ｓ３は、比較例物質ｃｏｍｐＳ１より顕著に低い水吸収量のみを示す。従って、それは、吸湿性がより低いという特徴を有しており、これは水の影響を受けやすい技術的用途で利点となる。

加水分解抵抗性の測定
本発明の混合物Ｓ３の酸価および比較例ｃｏｍｐＳ１の酸価を、０．１モル水酸化ナトリウム水溶液を用いた滴定により求めた。そのために、それらの２つの物質の試料を１０重量％の水道水と混合し、その混合物を６０℃で１週間保存した。次いで、上述のような滴定法により酸価を測定した。それらの結果を表３に示す。

加水分解抵抗性についての結果の評価
表３に記された結果によれば、水の存在下でそれらの物質を保存すると酸価が増大する。この増大は、トリアルキルホスフェートの部分加水分解に帰することができ、対応するアルコールおよび酸性のリン酸部分エステルが生成する。加水分解の程度と共に、形成された酸の量が多くなる。

本発明ではない比較例物質ｃｏｍｐＳ１の酸価は、０．３０ｍｇＫＯＨ／ｇと大幅に増加している。それとは対照的に、本発明の混合物Ｓ３では、わずか０．０１ｍｇＫＯＨ／ｇのみ増大している。従って、同一の試験条件下では、本発明の混合物Ｓ３は、比較例物質ｃｏｍｐＳ１よりも高い加水分解抵抗性を示す。

より低い吸湿性とより高い加水分解抵抗性とが組み合わさって、本発明の混合物では、大気中の湿分との接触による有害作用に対する感受性がより低くなっている。各種の技術的用途において、ポリ（アルキレンホスフェート）が大気中の湿分に暴露され、そのため、たとえば潤滑剤、作動液、可塑剤、または難燃剤としてこれらを使用するのが容易となる。

軟質ポリウレタンフォームの製造

軟質ポリエーテル−ポリウレタンフォームの製造
軟質ポリエーテル−ポリウレタンフォームを製造するための原料物質を表４に示す。ジイソシアネート（成分Ｇ）以外の表５にタイプおよび量を示した成分を混合して、均質な混合物を得た。次いでジイソシアネートを添加し、激しい撹拌を短時間与えて混合した。１５〜２０秒のクリームタイム、１６０〜１８０秒のフルライズタイム後に得られた軟質ポリエーテル−ポリウレタンフォームの密度は、３３ｋｇ／ｍ^３であった。これらの実験すべてにおいて、均質で微細な細孔のフォームが得られた。

難燃性の測定
それらの軟質ポリウレタンフォームは、Ｆｅｄｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ＦＭＶＳＳ−３０２の規格に従って試験し、その燃焼等級に従ってＳＥ（自己消火性）、ＳＥ／ＮＢＲ（自己消火性／燃焼速度なし）、ＳＥ／ＢＲ（自己消火性／燃焼速度あり）、ＢＲ（燃焼速度あり）、およびＲＢ（急速燃焼）に分類した。それぞれの実施例について火炎試験を５回実施した。それぞれ５回のシリーズ内で最も悪い結果を表５に示した。

軟質ポリエーテル−ポリウレタンフォームについての結果の評価
難燃剤が存在しないと（例Ｖ１）、その軟質ポリウレタンフォームは、燃焼により急速に燃え尽きる（ＭＶＳＳ燃焼等級、ＲＢ）。本発明ではない難燃剤Ｆ１を用いた例Ｖ２のフォームおよび本発明の難燃剤Ｆ２を用いた例Ｖ３のフォームのいずれもが最善のＭＶＳＳ燃焼等級のＳＥ（自己消火性）を達成している。

結論：
表２および３の結果からも明らかなように、本発明の混合物は、驚くべきことには、より低い吸湿性と共により高い加水分解抵抗性を特徴とする。上記の結果をまとめると、本発明の混合物は、大気中の湿分との接触による悪影響を受けにくい。特にポリウレタンの製造において使用される難燃剤中の水分含量は、発泡の制御が困難となるために常に望ましくない。従って、本発明の混合物の吸湿性が低いことは、大きい技術的優位性を表している。表５に見られるように、吸湿性が改良された本発明のポリウレタンフォームの混合物における難燃性の効果はさらに一段と優れており、従来技術から公知の難燃剤の場合と同等である。

Claims (15)

1. 式（Ｉ）：
   

   

   ［式中、
   Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４が、２−メチルプロピル残基であり、
   Ａが、式：−ＣＨＲ^５−ＣＨＲ^６−（Ｏ−ＣＨＲ^７−ＣＨＲ^８）_ａ−
   （式中、
   ａは、１〜５の整数であり、
   Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、およびＲ^８は、相互に独立して、水素またはメチルである）
   の残基であり、かつ、
   ｎは、０〜１００の整数である］
   に対応する少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）を含むことを特徴とする混合物であって、
   ただし、前記混合物中に存在する前記式（Ｉ）のポリ（アルキレンホスフェート）の少なくとも３種が、相互に、少なくとも繰り返し単位の数ｎにおいて異なり、かつ、
   前記式（Ｉ）の前記ポリ（アルキレンホスフェート）中の繰り返し単位の数の加重平均
   

   

   が、１．１０〜４．００の範囲である、混合物。
2. ａの数が、１であることを特徴とする、請求項１に記載の混合物。
3. Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、およびＲ^８が、すべて同一であり、かつ水素であることを特徴とする、請求項１または２に記載の混合物。
4. 前記式（Ｉ）の前記少なくとも３種のポリ（アルキレンホスフェート）中の前記繰り返し単位の数の前記加重平均
   

   

   が、１．２〜３．０の範囲であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の混合物。
5. 前記混合物の動的粘度が、２３℃において２０〜５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の混合物。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の混合物を製造するためのプロセスであって、
   第一の工程において、式：
   ＨＯ−Ａ−ＯＨ （ＩＩ）
   （式中、Ａは、請求項１において定義された通りである）
   のジヒドロキシ化合物がオキシ塩化リンＰＯＣｌ_３と反応され、ここで、前記式（ＩＩ）のジヒドロキシ化合物１モルあたりに使用されるＰＯＣｌ_３の量は、１．０ｍｏｌを超えかつ２．０ｍｏｌ未満であり、かつ、
   結果として得られる式（ＩＩＩ）：
   

   

   （式中、ｎは、０〜１００の整数であり、かつ、Ａは、請求項１において定義された通りである）
   のクロロホスフェートの混合物が、第二の工程において、２−メチルプロパノールと反応されることを特徴とする、プロセス。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の混合物と、
   ａ）本発明の前記混合物とは異なる難燃剤、
   ｂ）抗酸化剤および安定剤、
   ｃ）ポリオール、
   ｄ）触媒、ならびに
   ｅ）着色剤
   からなる群から選択される少なくとも１種の他の成分と
   を含む、調製物。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の混合物または請求項７に記載の調製物の、難燃剤としての使用。
9. ポリウレタンのための難燃剤としての使用に関することを特徴とする、請求項８に記載の使用。
10. 前記ポリウレタンが、ポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールをベースとする軟質ポリウレタンフォームであることを特徴とする、請求項９に記載の使用。
11. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の混合物または請求項７に記載の調製物を含む、難燃性ポリウレタン。
12. ポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールをベースとする軟質ポリウレタンフォームであることを特徴とする、請求項１１に記載の難燃性ポリウレタン。
13. 請求項１１に記載の難燃性ポリウレタンを製造するためのプロセスであって、少なくとも１種の有機ポリイソシアネートが、イソシアネートに対して反応性である少なくとも２個の水素原子を有する少なくとも１種の化合物を含むポリオール成分と、請求項１〜５のいずれか一項に記載の混合物の存在下、かつ、任意選択的に従来の発泡剤、安定剤、触媒、活性化剤ならびに／または他の従来の助剤および添加剤の存在下において、２０〜８０℃で反応されることを特徴とする、プロセス。
14. 家具のクッション、織物インサート、マットレス、自動車のシート、アームレスト、部品、シートおよびインストルメントパネルトリム、ケーブル外装、シール、コーティング、ペイント、接着剤、接着促進剤、ならびに繊維における請求項１１に記載の難燃性ポリウレタンの使用。
15. 請求項１１または１２に記載の難燃性ポリウレタンをベースとする、成形物、ペイント接着剤、コーティング、接着促進剤、および繊維。