JPS6019327B2 - Flame-resistant and optionally self-extinguishing polyamide, polyolefin, polyacrylate or epoxy compositions - Google Patents

Flame-resistant and optionally self-extinguishing polyamide, polyolefin, polyacrylate or epoxy compositions

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Publication number
JPS6019327B2
JPS6019327B2 JP52023700A JP2370077A JPS6019327B2 JP S6019327 B2 JPS6019327 B2 JP S6019327B2 JP 52023700 A JP52023700 A JP 52023700A JP 2370077 A JP2370077 A JP 2370077A JP S6019327 B2 JPS6019327 B2 JP S6019327B2
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flame
complex
polymer
resistant
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クラウス・ゲルラツハ
ヴオルフガンク・ランゲ
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Akzo NV
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Publication of JPS6019327B2 publication Critical patent/JPS6019327B2/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098Metal salts of carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

鍵炎性の繊維及び他の重合体組成物を製造する方法は既
に多種多様の形式が公知である。 この分野における多数の開発に関するものとして、例え
ば次の文献が挙げられる:ハンス・フオーゲル(比ns
Vogel)著“フラムフェストマッヘン・フオン・ク
ンストシユトツフエン(Flamm企stmachen
vonKunsPtoffen)”、ドクトル・アルフ
レッド・ヒュチッヒ出版社(Dr.NfredHuth
ig、Verlag)、ハイデルベルク在、1966年
;ジョン・W・ライオンズ(JohnW.Lyons)
著“ザ・ケミストリー・アンド・ューズス・オブ・フア
イヤ・リターダンツ(TheChemisVy and
Uses of Fire Retardants)
”、ウイリーインターサイエンス(Wiley‐lnt
e岱clence)、ニューヨーク、ロンドン、トロン
ト在、197世王;アレック・ウィリアム(AIlec
WIlljam)著、“フレーム・レジスタント・フア
ブリックス(FlameResisねntFabric
s)’’、ノィェス・データ社(NoyesDaねCo
rporation)、パーク・リッジ、ニュージャー
ジー、ロンドン在、197幻王。定期刊行物“テキスタ
イルフェルェデルング(Textilveredlun
g)’’第10巻、第 号、1975年5月出版の分冊
“フラムヘムメンデ−テキスタィレン(Flammhe
mmendeTextilien)”も挙げられる。公
知の市販の防炎剤は大部分が元素の燐、ハロゲン及び窒
素を含有する。 大抵の場合、防炎作用効果を高めるためには防炎剤にな
おアンチモンが、例えばSb203の形で加えられる、
従って一般には防炎処理された重合体は比較的高パーセ
ントの添加物を含有する。 この量及び品質の防火処理剤を重合体に配合することは
、多数の不利な作用効果と結びついている。有効量で添
加されたものは、この種の防炎剤は重合体の物理的特性
及び使用特性の少なくとも1つの不都合な不利な影響を
及ぼす。例えば、これらは一般に曲げ強さ、伸長率、初
期モジュラス、弾性率の著しい劣化及び色の粗悪化を引
起す。更に、特に糸の場合には、重合体内の防炎剤の量
が比較的多いにもかかわらず屡々不満足な防炎作用効果
が達成されずにすぎず、従ってこうして耐炎処理された
重合体の極く一部が自己消火性を有しているにすぎない
。公知技術水準の公知の防炎剤は、大抵の場合また殆ん
ど皮膚に合わずかつ屡々有害物質となる。 例えば多数の臭素含有化合物の多くは皮膚炎を引起す。
更に、多くの燐化合物、特にハロゲン化燐酸ェステルは
強毒性である。燃焼過程で分解する、公知技術水準の防
炎剤は、更に毒性のかつ一部は劇ガス、例えばハロゲン
化水素酸、元素ハロゲン、ハロゲン酸素化合物、窒素酸
化物、窒素水素化合物、場合によってはその上シアン化
水素及びジシアンを発生する。合成物の場合には、更に
一連の公知防炎剤は、燃焼の際に重合体溶融物の分解を
促進する。これによって、一部は燃焼する重合体溶融物
の滴下が高められる。防炎剤を糸及び繊維に使用する際
には、一般の市販の製品は一時点防炎作用効果を示すに
すぎない、それというのもこれらは多数回の洗たく又は
ドライクリーニングによって変性するからである。 市販の防炎剤、特に臭素含有製品は比較的高価である。
この種の防炎剤の多くのためには、更に重合体に配合す
るために、特殊な技術、例えば混合機、配量ポンプを介
する特殊な配量法が開発されねばならない、この場合に
臭素化合物の化学的攻撃性が腐食問題を惹起する。とこ
ろで驚異的にも、シュウ酸の錆化合物はシュウ酸の簡単
な塩に比較して、ポリアミド、ポリオレフイン、ポリア
クリレート及びェポキシ樹脂にとって優れた防炎剤とな
ることが判明した。 オクサラト鈴体の使用は、従来は特殊な場合においての
み、実際には専ら防炎剤の溶液で後処理することにより
ポリアミドの防炎加工と縄合せて行われた。西ドイツ国
特許出願公開第194118計号明細書記載の、充填物
含有ポリァミド成形材料又は塊状グラフト重合体を防炎
加工する方法によれば、防炎剤として強臭素化されたポ
リェーテル及び三酸化アンチモン又はアソチモニィル化
合物から成る混合物が使用される。 アンチモニル化合物の例としては、水酸化アンチモン(
m)、亜アンチモンナトリウム、塩化アンチモニル及び
酒石酸アンチモン・カリウムの他にまた錆体のアンチモ
ンオクサラト、例えばNaSb(C204)2が挙げら
れる。この場合のオクサラト錯体は、可能なアンチモン
担体の1つにあるにすぎない。シュウ酸一緒体の自明の
防炎作用効果については、この公開公報には何ら言及さ
れていない。西ドイツ国特許出願公開第2,152,1
96号明細書から、天然及び合成ポリアミド繊維の耐炎
性をチタン−鍔化合物を用いて改良する方法が公知であ
り、この場合には鍔体は有機キレート形成剤又は弗素イ
オンで形成される。 この場合にもまた、オクサラト鍔体は専ら可能な重金属
担体の1つとして記載されているにすぎないが、クエン
酸−及び酒石酸錆体が有利である。防炎剤は一般に水落
液の形で加工すべき繊維材料に施される。この方法は特
に羊毛及び羊毛と合成繊維の混合物にとって特に有利で
あり、この場合にも同様に防炎剤は処理液から施される
べきである。この方法は、全部が合成繊維である場合、
特に疎水性ポリアミドの防炎加工の場合には、もちろん
適当でない。羊毛と完全合成繊維から成る混合物の場合
には、もちろん羊毛成分のみが防炎加工される。従って
、この明細書記載も、ポリアミド、ポリオレフイン、ポ
リアクリレート及びェポキシ樹脂用の防炎剤としてオク
サラト緒体を使用することは言及していない。前述と同
じことが、西ドイツ国技許出願公告第2,212,71
8号明細書記載の方法についても該当する、この方法で
は天然及び合成ポリアミド繊維がジルコニウムと有機キ
レート形成体又は弗化物イオンの陰イオン性鈴体によっ
て0.5〜4のpH範囲の水溶液から施される。 この場合にも、オクサラト錆体は純粋に無機化合物の他
にジルコンのための可能な担体の1つとして挙げられて
おり、完全合成繊維における方法は言及されていない。
本発明の目的は、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリフ
クリレート及びェポキシ樹脂から成る、永久的に耐炎性
のかつ場合により自己消火性の組成物であり、該組成物
は耐炎性加工添加物として1種以上のオクサラト鍔体を
均質に含有することを特徴とする。オクサラト錆体とし
ては、特に式: 〔Z(C204)n〕−e 〔式中Zは1つ以上の中心原子であり、nは配位子の数
でかつ一eは鎖陰イオンの負の電荷を表わす〕の鍔陰イ
オンを含有するものが挙げられる。 この種のオクサラト銭体は、K.V.クリッシュナムル
テイ(Krishnammツ)及びG.M.ハリス(比
ms)著、“ケミカル・レビューズ(ChemiaIR
eviews)”第61巻(1961年)、第213〜
246頁に詳細に記載されている。配位子の数は一般に
1,2,3又は4であり、錯陰イオンの電荷は−1,−
2,一3,一4又は−5でありかつ中心原子の数は1で
ある、この場合に配位子の数及び鍔陰イオンの電荷は配
位数及び中心原子の電荷によって決定される。本発明の
範囲内で、〔Z(C204)n〕‐e型の錯陰イオンを
有するオクサラト錆体とは、その組成が正確に化学量論
的である化合物だけではな、n及び−eの値が整数から
上下にずれている化合物も理解されるべきである。この
ことは、例えばオクサラト配位子の小さな部分が他の配
位子によって変換されている場合に生じる。この種の化
合物は、オクサラト錯体の合成の際又はその後異種配位
子が錯陰イオンに導入されるかないいま変換されること
により生成する。これと同じことは、相応して中心原子
についても言える、即ち本発明の範囲内に、陽イオン構
成分が強度には化学論的に組合せられてし、ないオクサ
ラト鍵体も包含される。即ち、この場合にも、中心原子
に関する値が整数からずれることがある。このことは、
中心原子の一部が他の配位数又は原子価を有する他の中
心原子によって置換される際に生じる。この種の正確な
化学量論からのずれは、錯化学において周知の如く屡々
生じかつ当業者にとっては自明なことである。本発明で
使用されるオクサラト鈴体には、また中心原子の化学量
論的量の代りに異なった中心原子の相応する量を含有す
る混合されたオクサラト鍔体も教えられる。 もちろん、種々の単一の又は混合されたオクサラト錯体
の混合物も該当する。特に〔Z(C204)n〕‐e型
の銭陰イオンを有する有利な化合物における、オクサラ
ト銭体の中心原子としては、金属:Mg,Ca,Sr,
舷,Zr,Hf,Ce,V,Cr,Mn,Fe,Co,
Ni,Cu Zn,Cd,B,AI,Ga,ln,Sn
,Pb及びSbが挙げられる。オクサラト錆体の陽イオ
ン成分は、有利にはイオン:Li,Na,K,Rb,C
s又はNH4の少なくとも1つ又は前記イオンと母の1
つを包含する。一般式:Me軍Me草〔Z(C204)
m〕 (1)〔式中MelはLi,Na,K,
Rb,Cs又はNH4を表わし、Me瓜ま前記陽イオン
の1つ又はBaを表わし、Zは中心原子:Mg,Ba,
Zr,Fe,Co,CりZn,AI,Sn,Cr及びS
bの1つを表わしかつkら0,1,2,3又は4、1ら
0又は1及びm22,3又は4を表わす〕のオクサラト
鏡体を使用するのが有利である(前記符号らは、k,1
及びmの値が整数からずれていてもよいことを表わす。 実施例1〜14参照)。特に有利なものは、一般式:M
e31〔AI(C204)3〕又はMel〔AI(C2
04)2〕のアルカリーアルミニウムーオクサラト鍔体
及びオクサラト鎖体:K4〔Zn(C204)3〕,&
〔Zr(C204)4〕,K3〔Cr(C204)3〕
,K3〔Fe(C204)3〕,K3〔Sb(C204
)3〕,KBa〔C204)3〕,KBa〔N(C20
4)3〕,K2〔Mg(C204)2〕,K2〔Fe(
C204)2〕K2〔Zn(C204)2〕,K2〔C
u(C204)2〕,母〔Mg(C204)2〕である
。 上記オクサラト錯体を用いて、今やポリアミド、ポリオ
レフイン、ポリアクリレート及びェポキシ樹脂のための
防炎剤として極めて適当である新規部類の化合物が見出
された。一般にセシウム錯体が最も優れた作用効果を有
し、次いでルビジウム−、カリウム−、及びナトリウム
鎖体が続き、最後に比較的に最も低い作用効果を有する
リチウム鍔体が続く。混合されたアルカリ金属/バリウ
ム−鍵体並びにバリウム/マグネシウム−銭体も極めて
良好な防炎作用を呈する。1=0及びZ=AIである前
Methods for producing key-flame fibers and other polymeric compositions are already known in a wide variety of ways. Regarding the numerous developments in this field, mention may be made, for example, of the following references: Hans Vogel (n.s.
"Flammfestmächen Von Kunstschutsfuen" (Flammfestmachen)
vonKunsPtoffen)”, Dr. Alfred Huthig Publishers (Dr.NfredHuth
ig, Verlag), Heidelberg, 1966; John W. Lyons.
Author: “The Chemistry and Uses of Fire Retardants”
Uses of Fire Retardants)
”, Wiley-Int.
King Alec William (AIlec), New York, London, Toronto, 197th King;
Willjam), “FlameResistant Fabrics”
s)'', Noyes Data Co.
poration), Park Ridge, New Jersey, London, 197 Phantom King. Periodical “Textilveredrun”
g) ''Volume 10, No. 1, published in May 1975
Known commercial flame retardants mostly contain the elements phosphorus, halogens and nitrogen. In most cases, antimony is also added to the flame retardant in order to increase the flame retardant effect. For example, added in the form of Sb203,
Therefore, flame-retardant polymers generally contain relatively high percentages of additives. Incorporation of this amount and quality of fire retardant treatments into polymers is associated with a number of adverse effects. When added in effective amounts, flame retardants of this type adversely affect at least one of the physical and use properties of the polymer. For example, they generally cause significant deterioration in flexural strength, elongation, initial modulus, modulus of elasticity, and poor color. Furthermore, especially in the case of threads, only an unsatisfactory flameproofing effect is often achieved despite the relatively high amount of flameproofing agent in the polymer, and therefore the extremes of flameproofing of polymers treated in this way are Only some of them have self-extinguishing properties. The known flame retardants of the state of the art are mostly and mostly harmful to the skin. For example, many bromine-containing compounds cause dermatitis.
Furthermore, many phosphorus compounds, especially halogenated phosphate esters, are highly toxic. The flame retardants of the state of the art, which decompose during the combustion process, also contain toxic and sometimes toxic gases, such as hydrohalic acids, elemental halogens, halogen-oxygen compounds, nitrogen oxides, nitrogen-hydrogen compounds, and in some cases their Generates hydrogen cyanide and dicyanide. In the case of composites, a further series of known flame retardants promote the decomposition of polymer melts during combustion. This increases the dripping of the partially combustible polymer melt. When flame retardants are used in yarns and fibers, common commercially available products only exhibit a temporary flame retardant effect because they are denatured by multiple washings or dry cleanings. be. Commercially available flame retardants, especially bromine-containing products, are relatively expensive.
For many flame retardants of this type, special techniques, e.g. mixers, special dosing methods via dosing pumps, have to be developed in order to further incorporate the bromine into the polymer. The chemical aggressiveness of the compounds causes corrosion problems. Surprisingly, it has now been found that rust compounds of oxalic acid are superior flame retardants for polyamides, polyolefins, polyacrylates and epoxy resins compared to simple salts of oxalic acid. The use of Oxalato resin has hitherto been carried out only in special cases and in practice exclusively in connection with the flameproofing of polyamides by post-treatment with solutions of flameproofing agents. According to the method for flameproofing a filled polyamide molding material or a bulk graft polymer described in German Patent Application No. 194118, strongly brominated polyether and antimony trioxide or A mixture of asothymonyl compounds is used. Examples of antimonyl compounds include antimony hydroxide (
In addition to sodium antimonite, antimony chloride and antimony potassium tartrate, mention may also be made of antimony oxalate in the rust form, such as NaSb(C204)2. The oxalato complex in this case is only one of the possible antimony carriers. This publication makes no mention of the obvious flame-retardant effect of oxalic acid together. West German Patent Application Publication No. 2,152,1
From No. 96, a method is known for improving the flame resistance of natural and synthetic polyamide fibers using titanium-brim compounds, in which case the brim bodies are formed with organic chelating agents or fluoride ions. Here too, citric and tartaric bodies are preferred, although oxalato bodies are only mentioned as one of the possible heavy metal carriers. Flame retardants are generally applied to the textile material to be processed in the form of droplets. This method is particularly advantageous for wool and mixtures of wool and synthetic fibers, in which case the flame retardant should likewise be applied from the treatment liquid. This method works if all synthetic fibers are used.
This is of course not suitable, especially in the case of flameproofing of hydrophobic polyamides. In the case of mixtures of wool and fully synthetic fibers, only the wool component is of course flameproofed. Therefore, this specification also does not mention the use of oxalate compounds as flame retardants for polyamides, polyolefins, polyacrylates and epoxy resins. The same thing as mentioned above is stated in West German National Technical Patent Application Publication No. 2,212,71.
8, in which natural and synthetic polyamide fibers are treated with anionic compounds of zirconium and organic chelate formers or fluoride ions from an aqueous solution in the pH range of 0.5 to 4. be done. In this case too, oxalato rust bodies are mentioned as one of the possible carriers for zircon in addition to purely inorganic compounds, and no method is mentioned for fully synthetic fibers.
The object of the present invention is a permanently flame-resistant and optionally self-extinguishing composition of polyamides, polyolefins, polyphacrylates and epoxy resins, which compositions are used as one or more flame-resistant processing additives. It is characterized by homogeneously containing oxalato tsuba bodies. Oxalato rust bodies are particularly suitable for the formula: [Z(C204)n]-e, where Z is one or more central atoms, n is the number of ligands, and 1e is the negative chain anion. Examples include those containing a tsuba anion (representing electric charge). This kind of Oxalato coin body is known as K. V. Krishnamurti and G. M. Harris (Mrs.), “Chemical Reviews (ChemiaIR)
61 (1961), No. 213~
It is described in detail on page 246. The number of ligands is generally 1, 2, 3 or 4, and the charge of the complex anion is -1, -
2, 13, 14 or -5 and the number of the central atom is 1, in which case the number of ligands and the charge of the collar anion are determined by the coordination number and the charge of the central atom. Within the scope of the present invention, oxalato rust bodies with complex anions of the [Z(C204)n]-e type are understood not only to be compounds whose composition is precisely stoichiometric, but also to compounds with n and -e complexes. Compounds whose values deviate above or below integer numbers should also be understood. This occurs, for example, when a small portion of the oxalato ligand is converted by another ligand. Compounds of this type are formed during or after the synthesis of the oxalato complex by introducing or converting a foreign ligand into the complex anion. The same applies correspondingly to the central atom, ie also oxalato key bodies in which the cationic constituents are not strongly schematically combined are also included within the scope of the invention. That is, in this case as well, the value regarding the central atom may deviate from an integer. This means that
It occurs when a part of the central atom is replaced by another central atom having a different coordination number or valence. Deviations from exact stoichiometry of this type occur frequently in complex chemistry, as is well known, and are obvious to those skilled in the art. The oxalato bell bodies used in the present invention are also taught as mixed oxalato bell bodies containing, instead of stoichiometric amounts of central atoms, corresponding amounts of different central atoms. Of course, mixtures of various single or mixed oxalato complexes are also relevant. In particular, the central atom of the oxalato in preferred compounds with anion of the [Z(C204)n]-e type is metals: Mg, Ca, Sr,
Ship, Zr, Hf, Ce, V, Cr, Mn, Fe, Co,
Ni, Cu Zn, Cd, B, AI, Ga, ln, Sn
, Pb and Sb. The cationic components of the oxalato rust body are preferably ions: Li, Na, K, Rb, C
at least one of s or NH4 or the mother ion and the above ion
Includes one. General formula: Me army Me grass [Z (C204)
m] (1) [In the formula, Mel is Li, Na, K,
Rb, Cs or NH4, Me or one of the above cations or Ba, Z is the central atom: Mg, Ba,
Zr, Fe, Co, CrZn, AI, Sn, Cr and S
b and k = 0, 1, 2, 3 or 4, 1 = 0 or 1 and m = 22, 3 or 4] (said symbols are ,k,1
This indicates that the values of and m may deviate from integers. (See Examples 1 to 14). Particularly advantageous is the general formula: M
e31 [AI (C204) 3] or Mel [AI (C2
04)2] alkali aluminum-oxalato body and oxalato chain body: K4 [Zn(C204)3], &
[Zr(C204)4], K3[Cr(C204)3]
, K3[Fe(C204)3], K3[Sb(C204)
)3], KBa[C204)3], KBa[N(C20
4)3], K2[Mg(C204)2], K2[Fe(
C204)2]K2[Zn(C204)2], K2[C
u(C204)2], mother [Mg(C204)2]. Using the oxalate complexes described above, a new class of compounds has now been found which is highly suitable as flame retardants for polyamides, polyolefins, polyacrylates and epoxy resins. In general, cesium complexes have the best effectiveness, followed by rubidium, potassium, and sodium chains, and finally lithium complexes, which have relatively the lowest effectiveness. Mixed alkali metal/barium keys as well as barium/magnesium keys have a very good flameproofing effect. 1=0 and Z=AI

【1}式の化合物は、配位的に4ないし6価のアルミ
ニウム原子を有するリチウム−、ナトリウム−、カリウ
ム一、ルビジウム一、セシウム一、アンモニウム一、ア
ルミニウムジオクサラート−ないしアルミニウムトリオ
クサラト錯塩である。 これらは公知でありかつ簡単に、例えば硫酸アルミニウ
ムをシュウ酸リチウム、一ナトリウム、ーカリウム、ー
ルビジウム、一セシウムないし−アンモニウム溶液と反
応させることにより、それらの成分の水溶液から沈殿さ
せることにより得られる。これら鰭塩の製造法及び特性
に関しては、“ゲミリンス・ハンドブツホ・デア・アン
オルガニツシエン・ケミ−(Gmelins Han
dbuch der Amorganischen
Chemie)”第8版、“アルミニウム”、B分冊1
、ケミーGmbH出版社、ワイン/・ィム/ベルクスト
ラーセ在、1933主に記載されている。新たに沈殿し
た水酸化アルミニウムをシュウ酸水素カリウムの水溶液
で処理することによる、カリウムーアルミニウムトリオ
クサラト塩を製造するためのもう1つの方法は、“ィン
オルガニック・シンテーゼ(InorganicS肌比
ese)’’第1巻、マックグローヒル出版社(McG
rawHilIBookComp.)、Inc.ニュー
ヨーク及びロンドン、1933年、第36頁に記載され
ている。他の中心原子を有するオクサラト錯体の内で、
本発明で使用される化合物の大抵のものは、同様に公知
でありかつ開示されている。これは中心原子の塩をアル
カリ金属シュウ酸塩を反応させることにより得ることが
できる。中心原子の適当な化合物は、硫酸塩、塩化物、
水酸化物、酢酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩である。これ
ら錯体の製法の詳細については、次の文献に記載されて
いる:D.P.グラドン(Graddon)馨、“ジャ
ーナル・オブ・インオルガニツク・アンド・ニュークリ
アー・ケミストリ−(J.lnoでg.&Nucl.C
hem.)”1956王、第3巻、第308〜322頁
、D.P.グラッドン著、“ィンオルガニック・シンテ
ーゼス”、第1巻、第36頁、K.V.クリシュナムル
ティ池著“ケミカル・レビューズ”61(1961年)
、第213〜246頁。 製法が引用文献には明確に記載されていないオクサラト
錨体は類似した方法で製造することができる(下記実施
例参照)。もちろんこの場合にも、アルカリ金属及びア
ルカリ士類金属原子の数、即ちk及び】の大きさ並びに
mの大きさは、中心原子の原子価によって決定されかつ
本発明はまた、組成が前記{1ー式の意味において正確
には化学量論的でない化合物、即ちk、1及びmの値が
整数から僅かに上下にずれている化合物を使用すること
も包含する。本発明による防炎剤は特にポリアミドのた
めに適当である。 ポリアミドの例としては、y−ブチロラクトン(ナイロ
ン4)、6−アミノ−力プロン酸又はどーカプロラクタ
ム(ナイロン6)、7ーアミノーェナント酸(ナイロン
7)、11−アミノーゥンデカン酸(ナイロン11)、
2−ラウリンラクタム(ナイロン12)をベースとする
もの、更に2塩基性カルボン酸及びジアミンをベースと
するもの、例えばポリへキサメチレンアジピンアミド(
ナイロン66)及びポリへキサメチレン−セバシンアミ
ド(ナイロン610)並びに芳香族ポリアミド、例えば
ポリーp−ペンズアミド、ポリーm−ペンズァミド等が
挙げられる。更にオクサラト錆体は、特にポリアクリレ
ート、例えばポリアクリルニトリル、ポリメタクリルェ
ステル及びポリアクリルェステル及びポリオレフイン、
例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、
ポリーイソプチレン、ポリスチロール、ポリビニルアル
コール、ポリ塩化ピニル、ポリ塩化ピニリデン「ポリ酢
酸ビニル及びポリピニルヱーテル並びにェポキシ樹脂の
ための防炎剤として適当である。これらは、最も広い意
味で理解されるべきである、即ち例えば変性された重合
体、共重合体及び共重縮合物も包含される。本発明の防
炎剤は前記重合体の全ての通常の成形材料にとって好適
である。 これらは、顎粒、ベレット又はストランドの形、プレー
ト、シート、フィルム及び繊維のような成形体又はャー
ン、織物、編物、フリース、カンヴァス及びカーペット
等の繊維製品であってよい。本発明により防炎剤として
使用されるオクサラト鎧体の機構及び作用原理に関して
は殆んど知られていない。 しかしながら、これらの化合物は、例えばハロゲン化さ
れた防炎剤がラジカル鎖に介入することにより燃焼を遅
延させるように、一段階に燃焼過程に介入するのではな
く、本発明による防炎作用効果は燃焼過程の種々の段階
で複数の個々の炎抑制プロセスの結果であると見なされ
る。本発明により使用される防炎剤は不活性ガス分離物
質の群類に教えられる。これらは、出発物質1モル当り
二酸化炭素4モルまでを分離する利点を有する。むしろ
、根本的な作用原理は下記の現象であると思われる:防
炎剤の解離及び不活性ガスの加熱による溶融物からの熱
エネルギーの吸収、酸化物及び塩層の形成による燃焼せ
る重合体燃焼過程におけるC02n分離、溶融物表面で
の酸素の迫出及び希薄化並びにラジカル捕獲体例えばア
ルカリ金属原子の気相への移行促進。一方では本発明に
よる防燃剤の分解温度及び作用効果と、他方では耐炎性
加工される重合体との間に、オクサラト錯体の選択の際
に配慮されるべき関係が生じることは明らかである。 例えば、分解温度が燃焼せる重合体の熔融温度より低い
ことは、オクサラト錨体の有効性によって重要な前提条
件である。他面、オクサラト錆体は、成形が行われる温
度まで化学的に完全に不活性であるべきである。従って
、ポリへキサメチレンアジパミドにとって好適なオクサ
ラト鈴体は、約280qoのポリへキサメチレンジアジ
パミドの加工温度を上回り、但し約49000の燃焼せ
るポリへキサメチレンジアジパミドー溶融物の温度を上
回らない分解温度を有しているべきである。オクサラト
鈴体の分解温度は、文献に記載されていない場合には、
熱重量分析(TGA)によって容易に知ることができる
。TGA−実施法については、“ウルマンズ・エンサク
ロベデア・デル・テヒニツシエン・ケミ−(UI1ma
nnSEnCyklopadieder にchnis
chenChemie)’’第3版(1961年)、ゥ
ルバン・アンド・シュバルッェンベルク出版社(Ver
lagUr舷n & Sch職rZen氏rg)、ミュ
ンヘン−ベルリン在、2/1巻、第65刀割こ記載され
ている。下記表に、種々のオクサラト錯体の分解温度を
記載する。燃焼せる重合体の溶融温度、即ち空気中で燃
焼する重合体の溶融時の温度は、例えば熱電池を使用し
て測定することができる。 この測定は、熱電池の接合個所が測定時に常に滴下せる
溶融物に被われるようにして実施するのが有利である。
燃焼せる重合体の温度の例としては、次のものが挙げら
れる、ナイロン66:約490℃;ベルロン:約400
℃:ポリエチレン:約410oo。分解温度を調査する
ための極めて有利な方法は、示差熱分析法(DTA)で
ある、それというのもオクサラト鍔体のDTAーサーモ
グラフに吸熱最大効果の位置が分解温度を示すからであ
る。 示差熟分析に関しては関係参考文献、例えば“ゥルマン
ス.・エンサイクロベデイア・デル・テヒニッシェン・
ケミー”、1.c.第656〜65刀員並びにフランケ
(Franke)著、“レクシコン・デル・フィジイク
(い×ikonderPh$ik)、フラングシエ出版
社(Franckh′scheVerla鮮handl
肌g)シュトットガルト在、第3版に記載されている。
前記重合体のための防炎剤として適当なオクサラト錆体
を選択する際には、オクサラト麓体の分解温度及び燃焼
する重合体の熔融温度をできるだけ最適に同調させるの
が有利である。 当業者が極めて特殊な重合体を耐燃性加工しようとし、
DTA−値が公知でなくかつ更に燃焼せる重合体の溶融
温度の測定及びDTA−測定のために必要な器具が提供
されない場合には、若干の実験によって、いかなるオク
サラト銭体が主として該当するか及び最適な防炎効果が
得られるかということに関する回答が即座に見出される
。このことはもちろん、予期されない何らかの原因によ
りオクサラト錆体の分解温度及び重合体の溶融温度の位
置が適当であるにもかかわらず満足な防燃効果を達成す
ることができなかった場合にも該当することである。本
発明により得られる耐燃性重合体は通常の成形体、例え
ば繊維、シート、フィルム、プレート、射出成形品等に
加工することができる。 本発明による全ての錯塩は優れた防燃剤である。ポリア
ミドの場合に特に有効なものは、オクサラト鍔体:K2
〔Mg(C204)2〕,Rb3〔AI(C204)3
〕及びKBa〔Fe(C204)3〕である。通常の錯
塩に比較して、特に後者の2つの化合物は、燃焼の際の
溶融物の滴下を十分に阻止することによって優れている
。本発明で使用されるシュウ酸鈴体は既に比較的僅かな
酌量で顕著な防炎作用効果を有する。 これらは、耐炎性のかつ場合により自己消火性の重合体
に対して1〜4の重量%、特に5〜15重量%の量で使
用するのが有利である。水不含の形で鍔塩を使用するの
が有利である。本発明によれば永続的に耐炎性のかつ場
合により自己消火性の成形材料が、1種以上の本発明に
よるシュウ酸鈴塩を常法で重合体物質に配合することに
より製造される。 この場合にはなかんずく、防炎剤を既に重付加、重合な
いし重縮合中に単量体に加えかつこうして生成する重合
体中に均一に分散させる処理法が挙げられる。もう1つ
の可能な配合法は、重合体物質を溶融させ、防炎剤と混
合し、引続きべレットに加工するか又は直接的に成形す
ることである。耐炎性ないし自己消火性成形材料の用途
に適合させ、当業者が難なく選択することができる。成
形体が大きいか又は厚壁のものである場合にも、問題な
く防炎剤の分配が行われる、即ちこの目的のために防炎
剤を適当な粒度で製造することは容易に行われる。それ
に対して、本発明方法に基いて耐燃性のないし自己消火
性の繊維を製造する際には、重合体の紡糸を可能ならし
めかつ目的製品の良好な物理的特性を保証するために、
防炎剤を極めて小さく粉砕された形で使用することが所
望される。この場合にも、適当な粒度は所望の用途に基
いて決定されかつ当業者によって容易に選択される。例
えば繊維の場合には、粒度は繊維のティーテル及び最終
製品の所望の物理的特性に左右される。繊維の場合には
、約2mAまでの粒度を有する鍔塩を使用することがで
きる。 本発明で使用される鍔塩の粉砕は、容易に行われる。 例えば極めて容易にミリングすることができる、この場
合には付着水及び結晶水を予め除去する。鍔塩の乾燥も
問題ない、例えば150こ0及び1仇舷Hgで数時間処
理すればよい。乾式並びに湿式ミリングを行ってもよい
。湿式ミリングの際には、適当な分散液体の選択は同様
に防炎剤の用途及び適用法に基いて決定される。重合体
をガラス繊維を用いて補強する場合には、アルカリ士類
金属含有、特にカルシウム含有ガラス繊維類の場合には
本発明の防炎剤の防炎作用効果が幾分が妨害されること
に留意すべきである。 この作用効果の妨害はガラス繊維を介して重合体中に包
理されたアルカリ士類金属、例えばカルシウムの存在に
起因すると見なされる。明らかに、カルシウムは酸化物
の形で溶融条件下でオクサラト錯体と反応しカルシウム
オクサラト及びオクサラト配位子が減少せしめられた錆
体を形成する。この反応は溶融物内の防炎剤の漸次的分
解をもたらし、従って防炎剤の極〈一部が有効であるに
すぎなくなると思われる。アルカリ士類金属、特にカル
シウムを所定の条件下に安定なカルシウム化合物の形成
下に捕獲することができる添加物が防炎効果の妨害を阻
止することが判明した。添加物としては、第一にMgC
03,MgS04,K2C204,K2C03,AI2
(S04)3及びK2S04のような化合物が適当であ
る。添加物は、重合体、ガラス繊維、防炎剤及び添加物
の総重量に対して1〜1の重量%、有利には5〜1の重
量%の量で使用する。しかし、前記の付加的な添加物を
用いないでも、前記のガラス繊維を使用する際に防炎効
果はなお顕著でありかつ多くの用途にとっては既に十分
である。もちろん、前記添加物の併用は他のアルカリ士
類金属含有補強材の場合にも並びに他のアルカリ士類金
属含有添加物が存在する場合にも実施することができる
。 本発明の目的は、前記方法に基いて得られる全ての耐熱
性のかつ場合により自己消火性の重合体組成物であり、
これらは前記オクサラト錆体を使用して得られ、特にオ
クサラト錆体を1〜4の重量%、有利には5〜15重量
%含有するものである。 本発明で使用される錆塩は公知の防炎剤に比較して多く
の利点を有している。まず、これらは極めて簡単に原料
物質、シュウ酸、無機金属塩又は金属水酸化物及び場合
により簡単な無機アルカリ金属塩から入手される、この
場合の製造は水溶液中で行う。カルシウム及びルビジウ
ム鍔塩は例外として、従来のハロゲン、燐、窒素及び/
又はSQ03を含有する製品よりは著しく廉価である。
本発明による錯塩の作用効果は公知技術水準の防炎剤に
比較して良好であるので、比較可能な防炎作用効果を得
るには、重合体に対して極く低い重量%の添加を行えば
十分である。従って、処理される材料の特性は殆んど変
化せしめられない。本発明の化合物は皮膚に対する相客
‘性が極めて良好である。また、燃焼過程で叢性ガスを
発生しない。これら物質の唯一のガス状燃焼生成物とし
ては、C02が形成される。重合体溶融物の滴下は、本
発明による錯塩の配合により更に阻止される。実施例
1〜14 耐燃性のポリアミドを製造するために、ナイロン−ない
しベルロンーベレットを押出機内でオクサラト錯体10
ないし20重量%と混合した。 押出し物を、厚さ2柳のポリアミドフィルムに加工した
:当該の△LOI−値は第2表に記載する。 このLOI−値はASTM−D2863に基いてスタン
トン・レッドクロフト商会(StanのnRedcro
n)イギリス在、の測定器を用いて測定した。 LOI−値(極限酸素指数)は、垂直に立てた試料の上
端部が燃え続けることができる酸素−窒素混合物の酸素
濃度として決定される。 △LOI−値は防炎処理された試のLOI−測定値と防
炎処理されていない試料のし01一値の差に一致する。 下記オクサラト鍔体を使用した:K2〔Mg(C2〇4
)2〕 D.P.グラツドン著、“J.lnorg & Nu
cl.Chem.’’1956年、第3巻、第321頁
、方法1により製造:シュウ酸カリウム・一水和物斑夕
(0.206モル)を水5ルポ‘こ溶かし、この溶液を
加熱沸騰させかつ水100地中の塩化マグネシウム20
.3夕(0.1モル)の溶液を加えた。 なお約1時間加熱した。室温に冷却した後、沈殿物を吸
引炉遇し、水で塩素不含に洗浄しかつ最後に真空中15
0℃で乾燥させた。収量は20夕(理論値の72%)で
あった。K2〔Zn(C204)2〕/K4〔Zn(C
204)3〕D.P.Graddon著、“J1nor
g.& NucIChem.’’1956羊、第3巻、
第321頁、方法1に基いて製造:水200地中の硫酸
亜鉛・七水和物57.5夕(0.2モル)の溶液を櫨梓
下に水100地中のシュウ酸カリウム・一水和物36.
8夕(0.2モル)の熱溶液中に装入した。 生成したシュウ酸亜鉛を熱時に吸収炉週しかつ冷水で洗
浄した。こうして得られたシュウ酸亜鉛を引続きシュウ
酸カリウム・一水和物75夕(0.47モル)の沸騰溶
液中に装入した。得られた清澄な溶液を約30分間乾燥
させ、水で約150洲に希釈しかつ冷却した。ガラス棒
を用いて磨砕する際に、沈殿物が析出した。これを吸収
炉過し、真空中でまず10000でかつ最後に150o
oで乾燥させた。収量は54夕(理論値の55%)であ
った。この物質はK4〔Zn(C204)3〕とK2〔
Zn(C204)2〕の混合物から成っておりかつ39
5〜43000の分解点を有していた。K〔Zr(C2
04)4〕 塩化ジルコン23.3夕(0.1モル)をメタノール1
50地に溶かした。 溶液を炉過しかつ室温及び縄梓下にメタノール100地
中の無水シュウ酸20夕(0.22モル)から成る溶液
中に装入した。この場合に、沈殿物が析出した。このバ
ッチを約2拍時間室温で放置し、引続き炉遇した。沈殿
物を十分にメタノールで洗浄し、次いで水100c虎に
溶かし、引続き炉過しかつ最後に濃伴下に水100地中
のシュウ酸カリウム・一水和物40夕(0.24モル)
の熱溶液中に装入した。この際に析出した沈殿物を吸引
炉過し、メタノールで洗浄しかつ真空中150℃で乾燥
させた。収量は43夕(理論値の72%)であつた。K
Ba〔AI(C204)3〕 K3〔AI(C204)3〕40.8夕(0.1モル)
を熱水200の中に溶かした。 この溶液を約30こCに冷却しかつ蝿梓下に滴下式に塩
化バリウム・二水和物22.4夕(0.1モル)の溶液
を加えた。この場合に、沈殿物が析出した。バッチをな
お約1時間鷹拝しかつ更に2時間放置した。最後に、沈
殿物を炉則し、水で塩素不含に洗浄しかつ150℃で乾
燥させた。収量は46.6夕(理論値の46.7%)で
あった。K3〔AI(C204)3〕この錯塩は、J.
C.ベイラ−(Bailar)及びE.Mジョーンズ(
Jones)著、“インオルガニク・シンテーゼス(l
nor鉾nicSyntheses)1”(1939年
)、第36頁記載の方法で製造した。 種々のバッチで得られた生成物の分析結果はK公的〔A
I(C204)しの〕とK3.36〔AI(C2Q)3
.46〕の間にあった。R広〔AI(C204)3〕 ルビジウムーアルミニウムートリオクサラト錆体は次の
ようにして合成された で‘ChemRev.61”(
1961年)、第213〜246頁参照〕。 水43地中のN2(S04)3・18LO 9.65夕
(0.0144モル)の熱水溶液中で、濃投下に水15
地中の水酸化ナトリウム3.46夕(0.0864モル
)の溶液を装入した。析出した水酸化ナトリウムを炉別
し、洗浄しかつ水50地中のシュウ酸10.88夕(0
.0864モル)の沸騰溶液中に装入した。この際に、
清澄な溶液が得られた。この溶液に、10000で水1
3地中の炭酸ルビジウム10夕(0.0433モル)の
溶液を滴加しかつ引続き30分間加熱した。次いで、溶
液を軽い乳濁物(中和によって生成した未反応水酸化ア
ルミニウム)から炉過によって分離しかつ最後に冷却し
た。次いで、メタノールを加えることによりオクサラト
錆体を沈殿させ引続き吸引炉過しかつ真空中150oC
で乾燥させた。収量は13夕(理論値の82.5%)で
あった。K2〔Fe(C204)2〕文献:サッケイ(
Suchay)及びレンセン(戊nssen)著、An
n.105、255フランケ(Franke)、Ann
.491、46Gmelin,Eisen,B K2C204・日20184夕(1モル)を水200叫
と一緒に溶液になるまで加熱しかつ窒素下に水200地
中のFeC204・2LO IIO夕(0.61モル)
の懸濁液を加えた。 反応混合物を乾燥させかつその間にFeC204の不溶
分が溶解するまで付加的なK2C204・日20を加え
た。このために水は250地中に溶かしたK2C204
・日2040夕が必要であった。階赤色の溶液を冷却し
かつ更に蝿拝した、この場合に銭塩は徐々に析出した。
生成物を殆んど空気乾燥した状態で吸引炉週しかつ引続
き真空中50qoで1劉時間乾燥させた。収量は170
夕(理論値の90%)であった。KBa〔Fe(C20
4)3〕 比C204・汎2037.8夕(0.3モル)を水20
0洲に溶かした。 溶液を加熱沸騰させかつ酸化鉄(m)水和物〔リーデル
・ド・ハーン社(Fa・Riedelde比en)の製
品、鉄含有率53〜54%;Fe全1モル〕10.53
夕を加えた。酸化鉄水和物を溶かした後、まず水10の
中の炭酸カリウム6.9夕(0.05モル)を滴加し、
次いで水50の中のBa(OH)2・母L031・5夕
(0.1モル)を加えた。この場合に、褐色の物質が析
出した。緑色の炉液から、冷却の際に所望の錆塩の第1
フラクション(59)が生成した。褐色の炉過残薄を数
回水を一緒に煮沸しかつ炉適した。一緒にした同様に緑
色の炉液から、冷却の際に鈴塩の第2フラクション23
夕が生成した。この銭塩を炉昇りしかつ真空中1500
0で乾燥させた。総収量は28夕(理論値の56.5%
)であった。第2表 例 19〜23 耐炎性のプラスチックを製造するために、常法で種々の
重合体にK3〔M(C204)3〕10重量%を配合し
た。 大抵の場合には、重合体並びに防炎剤を粉砕しかつふる
いにかけ、引続き紛末を相互に混合し、数時間真空中1
50℃で乾燥させかつ最後に混合物を3×6.5×15
0側の試験板に熱圧延した。ポリカーボネートの場合に
は、ジクロルメタン中に分散させ、次いで溶剤を激しい
損梓下でかつ温度を徐々に上昇させることによって除去
した。この際に得られたフオーム材料を真空中150℃
で1時間乾燥させ、引続き同様にミリングしかつ次いで
同様に試験板に加工した。これら板のLOI−値をAS
TM D 2863に基いて測定しかつ相応する防炎剤
を加えなかった材料から成る板の△し01一値と比較し
た。 使用した・重合体材料及び得られた△LOI−値は第3
表に記載する。3
The compound of formula [1} is a lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, ammonium, aluminum dioxalate or aluminum trioxalate complex salt having a coordinatively tetravalent or hexavalent aluminum atom. It is. These are known and easily obtained, for example, by reacting aluminum sulfate with lithium oxalate, monosodium, -potassium, rubidium, monocesium or -ammonium solutions, and by precipitation from aqueous solutions of these components. Regarding the production method and properties of these fin salts, please refer to the ``Gmelins Handbutsuho der Anorganischen Chemie''.
dbuch der Amorganischen
Chemie)” 8th edition, “Aluminium”, Volume B 1
, Chemie GmbH Publishers, Wein/Im/Bergstrasse, 1933. Another method for producing potassium-aluminum trioxalate salt by treating freshly precipitated aluminum hydroxide with an aqueous solution of potassium hydrogen oxalate is called “Inorganic Synthesis”. Volume 1, McGraw-Hill Publishers (McG
rawHilIBookComp. ), Inc. New York and London, 1933, p. 36. Among the oxalato complexes with other central atoms,
Most of the compounds used in the present invention are likewise known and disclosed. This can be obtained by reacting the salt of the central atom with an alkali metal oxalate. Suitable compounds for the central atom include sulfates, chlorides,
hydroxide, acetate, carbonate and oxalate. Details of the preparation of these complexes can be found in the following document: D. P. Graddon, Kaoru, “Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry (J.lno.g. & Nucl.C.
hem. )” 1956 King, Vol. 3, pp. 308-322, D. P. Gladdon, “Inorganic Syntheses”, Vol. 1, p. 36, K. V. Krishnamurti, “Chemical Reviews” 61 (1961)
, pp. 213-246. Oxalato anchors, the method of preparation of which is not explicitly described in the cited literature, can be prepared in a similar manner (see Examples below). Of course, in this case as well, the number of alkali metal and alkali metal atoms, that is, the magnitudes of k and ] and the magnitude of m, are determined by the valence of the central atom, and the present invention also provides that the composition is {1 It also includes the use of compounds that are not exactly stoichiometric in the sense of the formula, ie compounds in which the values of k, 1 and m deviate slightly above or below integers. The flame retardants according to the invention are particularly suitable for polyamides. Examples of polyamides include y-butyrolactone (nylon 4), 6-amino-hydroproic acid or docaprolactam (nylon 6), 7-aminophenanthoic acid (nylon 7), 11-amino-undecanoic acid ( Nylon 11),
Those based on 2-laurin lactam (nylon 12) and also those based on dibasic carboxylic acids and diamines, such as polyhexamethylene adipinamide (
Examples include nylon 66) and polyhexamethylene-sebacinamide (nylon 610), as well as aromatic polyamides such as poly p-penzamide, poly m-penzamide, and the like. Furthermore, oxalato rust bodies are suitable for use in particular with polyacrylates, such as polyacrylonitrile, polymethacrylate esters and polyacrylate esters and polyolefins,
For example, polyethylene, polypropylene, polybutylene,
Polyisoptylene, polystyrene, polyvinyl alcohol, polypinyl chloride, polypinylidene chloride are suitable as flame retardants for polyvinyl acetate and polypinyl ethers and epoxy resins. It is to be understood that eg modified polymers, copolymers and copolycondensates are also included.The flame retardant according to the invention is suitable for all customary molding materials of said polymers. These may be in the form of grains, pellets or strands, shaped bodies or yarns such as plates, sheets, films and fibres, textile products such as woven, knitted, fleece, canvas and carpets. Little is known about the mechanism and principle of action of Oxalato armor bodies used as agents. However, these compounds have been shown to slow combustion by intervening in the radical chain, e.g. by halogenated flame retardants. Thus, rather than intervening in the combustion process at one stage, the flame-retardant effect according to the invention is considered to be the result of multiple individual flame suppression processes at different stages of the combustion process. Flame retardants belong to the class of inert gas separating materials. They have the advantage of separating up to 4 moles of carbon dioxide per mole of starting material. Rather, the underlying principle of action is the following phenomenon: It is thought that: absorption of thermal energy from the melt by dissociation of flame retardant and heating of inert gas, CO2n separation during burning polymer combustion process by formation of oxide and salt layers, oxygen release at the surface of the melt. extrusion and dilution and promotion of the transfer of radical traps, e.g. alkali metal atoms, into the gas phase.Between the decomposition temperature and the effect of the flame retardant according to the invention on the one hand and the polymer to be flame-resistant processed on the other hand, It is clear that there are relationships that must be taken into account when choosing the oxalato complex. For example, the decomposition temperature below the melting temperature of the burning polymer is an important prerequisite for the effectiveness of the oxalato anchor. On the other hand, the oxalato rust body should be completely chemically inert up to the temperature at which molding takes place.A suitable oxalato rust body for polyhexamethylene adipamide is therefore a It should have a decomposition temperature above the processing temperature of xamethylene diadipamide, but not above the temperature of the burning polyhexamethylene diadipamide melt of about 49,000. If it is not mentioned in the literature,
It can be easily determined by thermogravimetric analysis (TGA). For TGA-implementation instructions, please refer to the
nnSEnCyclopadieder ni chnis
chenChemie)'' 3rd edition (1961), Urban & Schwalzenberg Verlag (Ver.
Listed in lagurn & schrzenrg), Munich-Berlin, volume 2/1, No. 65. The table below lists the decomposition temperatures of various oxalato complexes. The melting temperature of a combustible polymer, ie the temperature at which a combustible polymer melts in air, can be measured using, for example, a thermal cell. This measurement is advantageously carried out in such a way that the joints of the thermal cell are always covered with dripping melt during the measurement.
Examples of burning polymer temperatures include: Nylon 66: about 490°C; Berlon: about 400°C.
°C: Polyethylene: about 410oo. A very advantageous method for investigating the decomposition temperature is differential thermal analysis (DTA), since the position of the endothermic maximum in the DTA thermograph of the Oxalato body indicates the decomposition temperature. Regarding differential proficiency analysis, please refer to related references, such as “Urmans. Encyclopedia der Technischen.
Chemie", 1.c. 656th-65th Swordsman and Franke, "Lexicon der Ph$ik, Franckh'sche Verlasenhandl.
Skin g) Published in Stuttgart, 3rd edition.
When selecting a suitable oxalato base as a flame retardant for the polymer, it is advantageous to synchronize the decomposition temperature of the oxalato base and the melting temperature of the burning polymer as optimally as possible. A person skilled in the art attempts to make a very special polymer flame resistant,
If the DTA-value is not known and, moreover, the measurement of the melting temperature of the combustible polymer and the necessary equipment for the DTA-measurement are not provided, it can be determined by some experimentation which oxalate values are primarily relevant and Instantly find answers to questions about optimal fire protection. This also applies, of course, if, due to some unforeseen cause, it is not possible to achieve a satisfactory flame retardant effect even though the decomposition temperature of the oxalato rust and the melting temperature of the polymer are appropriate. That's true. The flame-resistant polymer obtained according to the present invention can be processed into conventional molded articles such as fibers, sheets, films, plates, injection molded articles, and the like. All complex salts according to the invention are excellent flame retardants. Particularly effective in the case of polyamide is Oxalato body: K2
[Mg(C204)2], Rb3[AI(C204)3
] and KBa[Fe(C204)3]. Compared to the usual complex salts, the latter two compounds in particular are distinguished by a sufficient prevention of dripping of the melt during combustion. The oxalic acid compounds used according to the invention have a pronounced flameproofing effect even in relatively small doses. They are advantageously used in amounts of 1 to 4% by weight, in particular 5 to 15% by weight, based on the flame-resistant and optionally self-extinguishing polymer. It is advantageous to use tsuba salt in water-free form. According to the invention, permanently flame-resistant and optionally self-extinguishing molding materials are produced by incorporating one or more oxalic acid salts according to the invention into polymeric substances in a customary manner. In this case, mention may be made, inter alia, of processes in which the flame retardant is added to the monomer already during the polyaddition, polymerization or polycondensation and is dispersed homogeneously in the polymer thus formed. Another possible compounding method is to melt the polymeric material, mix it with the flame retardant and subsequently process it into pellets or directly form it. The flame-resistant or self-extinguishing molding compound is suitable for use and can be selected without difficulty by those skilled in the art. Even if the shaped bodies are large or thick-walled, the distribution of the flame retardant takes place without problems, ie it is easy to prepare the flame retardant for this purpose in suitable particle sizes. In contrast, when producing flame-resistant or self-extinguishing fibers according to the method of the invention, in order to make the spinning of the polymer possible and to ensure good physical properties of the target product,
It is desirable to use flame retardants in very finely divided form. Again, the appropriate particle size will be determined based on the desired application and readily selected by one skilled in the art. For example, in the case of fibers, particle size depends on the fiber properties and the desired physical properties of the final product. In the case of fibers, tsuba salt with a particle size of up to about 2 mA can be used. The tsuba salt used in the present invention is easily pulverized. For example, it can be milled very easily, in which case adhering water and water of crystallization are removed beforehand. There is no problem in drying the tsuba salt, for example, it can be treated at 150 kg and 1 m Hg for several hours. Dry as well as wet milling may be performed. For wet milling, the selection of a suitable dispersion liquid will likewise be determined by the use and application of the flame retardant. When reinforcing the polymer with glass fibers, the flame retardant effect of the flame retardant of the present invention may be hindered to some extent in the case of glass fibers containing alkali metals, especially calcium. It should be kept in mind. This interference is attributed to the presence of alkali metals, such as calcium, encapsulated in the polymer via the glass fibers. Apparently, calcium in its oxide form reacts with the oxalato complex under melt conditions to form a rust body depleted of calcium oxalate and oxalato ligands. This reaction appears to result in gradual decomposition of the flame retardant within the melt such that only a small portion of the flame retardant is effective. It has been found that additives which are able to trap alkali metals, especially calcium, under certain conditions in the formation of stable calcium compounds, prevent interference with the flameproofing effect. The first additive is MgC.
03, MgS04, K2C204, K2C03, AI2
Compounds such as (S04)3 and K2S04 are suitable. The additives are used in amounts of 1 to 1% by weight, preferably 5 to 1% by weight, based on the total weight of polymer, glass fibers, flame retardant and additives. However, even without the above-mentioned additional additives, the flameproofing effect is still significant when using the above-mentioned glass fibers and is already sufficient for many applications. Of course, the combination of the additives mentioned can also be carried out in the case of other alkali metal-containing reinforcing materials as well as in the presence of other alkali metal-containing additives. The object of the invention is any heat-resistant and optionally self-extinguishing polymer composition obtainable on the basis of said method,
These are obtained using the oxalato rust bodies mentioned above and in particular contain 1 to 4% by weight, preferably 5 to 15% by weight, of oxalato rust bodies. The rust salts used in this invention have many advantages compared to known flame retardants. First of all, they are obtained very simply from the starting materials, oxalic acid, inorganic metal salts or metal hydroxides and optionally simple inorganic alkali metal salts; the preparation in this case takes place in aqueous solution. With the exception of calcium and rubidium salts, conventional halogen, phosphorus, nitrogen and/or
Or, it is significantly cheaper than products containing SQ03.
Since the effect of the complex salt according to the invention is better than that of flame retardants of the state of the art, in order to obtain a comparable flame retardant effect, very low weight % additions to the polymer are required. That's enough. Therefore, the properties of the treated material are hardly changed. The compounds of the present invention have extremely good compatibility with the skin. Also, no plexus gas is generated during the combustion process. C02 is formed as the only gaseous combustion product of these materials. Dripping of the polymer melt is furthermore prevented by incorporating the complex salt according to the invention. Example
1-14 Oxalato complex 10
% to 20% by weight. The extrudates were processed into polyamide films with a thickness of 2 willow; the corresponding ΔLOI values are listed in Table 2. This LOI-value was calculated based on ASTM-D2863 by Stanton Redcroft & Co.
n) Measured using a measuring device located in the United Kingdom. The LOI-value (Limiting Oxygen Index) is determined as the oxygen concentration of the oxygen-nitrogen mixture at which the top of the vertically erected sample can continue to burn. The ΔLOI-value corresponds to the difference between the LOI-measured value of the flame-retardant sample and the LOI-value of the non-flame-retardant sample. The following Oxalato body was used: K2 [Mg (C204
)2] D. P. Gratsdon, “J. lnorg & Nu.
cl. Chem. ''1956, Volume 3, Page 321, Produced by method 1: Potassium oxalate monohydrate Matayu (0.206 mol) was dissolved in 5 portions of water, the solution was heated to boiling, and water was added. 100 Magnesium chloride underground 20
.. A solution of 3 mol (0.1 mol) was added. The mixture was heated for about 1 hour. After cooling to room temperature, the precipitate was placed in a suction furnace, washed free of chlorine with water and finally evaporated in vacuo for 15 minutes.
It was dried at 0°C. The yield was 20 min (72% of the theoretical value). K2[Zn(C204)2]/K4[Zn(C
204)3]D. P. Graddon, “J1nor
g. & NucIChem. ''1956 Sheep, Volume 3,
Page 321, prepared according to method 1: A solution of 57.5 moles (0.2 mol) of zinc sulfate heptahydrate in 200 parts of water was added to a solution of 100 parts of potassium oxalate in 100 parts of water. Hydrate 36.
8 ml (0.2 mol) in a hot solution. The zinc oxalate produced was heated in an absorption oven and washed with cold water. The zinc oxalate thus obtained was then introduced into a boiling solution of 75 molar potassium oxalate monohydrate (0.47 mol). The resulting clear solution was dried for about 30 minutes, diluted to about 150 ml with water and cooled. A precipitate was deposited during grinding using a glass rod. This was passed through an absorption furnace, first in vacuum at 10,000 degrees, and finally at 150 degrees.
It was dried at o. The yield was 54 min (55% of theory). This substance is K4 [Zn(C204)3] and K2 [
Zn(C204)2] and 39
It had a decomposition point of 5-43,000. K[Zr(C2
04) 4] 23.3 ml of zirconium chloride (0.1 mol) to 1 mol of methanol
It was dissolved in 50 places. The solution was filtered and introduced at room temperature and under water into a solution consisting of 100 parts methanol and 20 parts oxalic anhydride (0.22 mol). In this case, a precipitate separated out. The batch was left at room temperature for about 2 hours and then heated. The precipitate was thoroughly washed with methanol, then dissolved in 100 g of water, then filtered and finally concentrated with 100 g of water and 40 g of potassium oxalate monohydrate (0.24 mol).
was placed in a hot solution of The precipitate deposited during this time was filtered through a suction oven, washed with methanol and dried at 150° C. in vacuo. The yield was 43 days (72% of the theoretical value). K
Ba [AI (C204) 3] K3 [AI (C204) 3] 40.8 m (0.1 mol)
was dissolved in 200 ml of hot water. This solution was cooled to about 30° C. and a solution of 22.4 molar barium chloride dihydrate (0.1 mol) was added dropwise under the pressure. In this case, a precipitate separated out. The batch was incubated for about an additional hour and allowed to stand for an additional 2 hours. Finally, the precipitate was filtered, washed chlorine-free with water and dried at 150°C. The yield was 46.6 days (46.7% of theory). K3 [AI(C204)3] This complex salt is described in J.
C. Bailar and E. M Jones (
Jones), “Inorganic Syntheses”
1'' (1939), p. 36. The analytical results of the products obtained in various batches are published in K.
I (C204) Shino] and K3.36 [AI (C2Q) 3
.. 46]. R Hiro [AI (C204) 3] Rubidium-aluminum-trioxalato rust was synthesized as follows in 'ChemRev. 61” (
(1961), pp. 213-246]. Water 43 underground N2 (S04) 3.18LO In a hot aqueous solution of 9.65 days (0.0144 mol), water 15
A solution of 3.46 molar (0.0864 mol) of underground sodium hydroxide was charged. The precipitated sodium hydroxide was separated from the furnace, washed, and mixed with 50% water and 10.88% oxalic acid (0%
.. 0864 mol) in a boiling solution. At this time,
A clear solution was obtained. Add 1 part of water to this solution at 10,000
A solution of 10 molar rubidium carbonate (0.0433 mol) was added dropwise and heating was continued for 30 minutes. The solution was then separated from the light emulsion (unreacted aluminum hydroxide formed by neutralization) by filtration and finally cooled. The oxalato rust was then precipitated by adding methanol and subsequently passed through a suction oven and heated at 150oC in vacuo.
It was dried with. The yield was 13 days (82.5% of theory). K2 [Fe(C204)2] Literature: Sacchie (
Suchay) and Rensen, An.
n. 105, 255 Franke, Ann
.. 491, 46 Gmelin, Eisen, B K2C204 20184 mol (1 mol) was heated with 200 mol of water until it became a solution and under nitrogen the FeC 204 2LO IIO 2 mol (0.61 mol) in the water 200 mol.
A suspension of was added. The reaction mixture was dried while additional K2C204 was added until the insoluble portion of FeC204 was dissolved. For this purpose, water is 250 K2C204 dissolved in the ground.
・Sunday 2040 evening was required. The red solution was cooled and further stirred, during which time salt gradually precipitated.
The product was dried in a suction oven almost air-dried for a week and then dried in vacuo at 50 qo for 1 hour. Yield is 170
It was evening (90% of the theoretical value). KBa[Fe(C20
4) 3] Ratio C204/H2037.8 (0.3 mol) to water 20
It was dissolved in 0. Heat the solution to boiling and add iron oxide (m) hydrate [product of Riedel de Haan, iron content 53-54%; total 1 mole of Fe] 10.53
Added evening. After dissolving the iron oxide hydrate, first add 6.9 moles (0.05 mol) of potassium carbonate in 10 mole of water dropwise,
Then 50% of Ba(OH)2 in water (0.1 mol) was added. In this case a brown substance precipitated out. From the green furnace liquid, the desired rust salt is added first on cooling.
Fraction (59) was produced. Boil the water together several times to get a brown furnace residue and put it in the furnace. From the combined, likewise green furnace liquid, a second fraction of Suzushio 23 was added upon cooling.
The evening was generated. This salt was heated in a furnace and heated in a vacuum for 1500 min.
It was dried at 0. The total yield was 28 evenings (56.5% of the theoretical value)
)Met. Table 2 Examples 19-23 To produce flame-resistant plastics, 10% by weight of K3 [M(C204)3] was blended with various polymers in a conventional manner. In most cases, the polymer as well as the flame retardant are ground and sieved, the powders are then mixed together and placed in a vacuum for several hours.
Dry at 50°C and finally divide the mixture into 3 x 6.5 x 15
The test plate on the 0 side was hot rolled. In the case of polycarbonate, it was dispersed in dichloromethane and the solvent was then removed under vigorous scrubbing and by gradually increasing the temperature. The foam material obtained at this time was heated at 150°C in a vacuum.
The specimens were dried for 1 hour, subsequently milled in the same way and then processed in the same way into test panels. AS the LOI-value of these boards
The Δ01 value was measured according to TMD 2863 and compared with the Δ01 value of a board made of material without the addition of a corresponding flame retardant. The polymer materials used and the ΔLOI values obtained are as follows:
Record in the table. 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 耐炎性化添加物として1種以上のオクサラト錯体を
均質に含有することを特徴とする、耐炎性のかつ場合に
より自己消火性のポリアミド、ポリオレフイン、ポリア
クリレート又はエポキシ組成物。 2 オクサラト錯体が〔Z(C_2O_4)_n〕^−
^e型の錯陰イオンを含有し、この場合にZが1個以上
の中心原子であり、nが配位子の数でありかつ−eが錯
陰イオンの負の電荷を表わす特許請求の範囲第1項記載
の組成物。 3 錯陰イオンが中心原子のMg,Ca,Sr,Ba,
Zr,Hf,Ce,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni
,Cu,Zn,Cd,B,Al,Ga,In,Sn,P
b及びSbの少なくとも1つを含有する特許請求の範囲
第1項又は第2項記載の組成物。 4 オクサラト錯体の陽イオン成分がイオンのLi,N
a,K,Rb,Cs又はNH_4の少なくとも1つ又は
前記イオン及びBaのうちの1つを含有する特許請求の
範囲第1項から第3項までのいずれか1項に記載の組成
物。 5 オクサラト錯体が一般式: Me_kIMe_lII〔Z(C_2O_4)_m〕〔式
中MeIはLi,Na,K,Rb,Cs又はNH_4を
表わし、MeIIは前記陽イオンの1つ又はBaを表わし
、Zは中心原子のMg,Ba,Zr,Fe,Co,Cu
,Zn,Al,Sn,Cr及びSbの1つを表わしかつ
k■0,1,2,3又は4、l■0又は1及びm■2,
3又は4を表わす〕を有する特許請求の範囲第1項から
第4項までのいずれか1項に記載の組成物。 6 オクサラト錯体を1〜40重量%の量で含有する、
特許請求の範囲第1項から第5項までのいずれか1項に
記載の組成物。
[Scope of Claims] 1. Flame-resistant and optionally self-extinguishing polyamide, polyolefin, polyacrylate or epoxy compositions, characterized in that they homogeneously contain one or more oxalato complexes as flame-retardant additives. . 2 The oxalato complex is [Z(C_2O_4)_n]^-
A patent claim containing a complex anion of the ^e type, where Z is one or more central atoms, n is the number of ligands, and -e represents the negative charge of the complex anion. A composition according to scope 1. 3 Mg, Ca, Sr, Ba, where the complex anion is the central atom,
Zr, Hf, Ce, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni
, Cu, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Sn, P
The composition according to claim 1 or 2, containing at least one of Sb and Sb. 4 The cation components of the oxalato complex are ions Li, N
A composition according to any one of claims 1 to 3, containing at least one of a, K, Rb, Cs or NH_4 or one of said ions and Ba. 5 The oxalato complex has the general formula: Me_kIMe_lII [Z(C_2O_4)_m], where MeI represents Li, Na, K, Rb, Cs or NH_4, MeII represents one of the above cations or Ba, and Z represents the central Atomic Mg, Ba, Zr, Fe, Co, Cu
, Zn, Al, Sn, Cr and Sb and k■0, 1, 2, 3 or 4, l■0 or 1 and m■2,
3 or 4] according to any one of claims 1 to 4. 6 Containing an oxalato complex in an amount of 1 to 40% by weight,
A composition according to any one of claims 1 to 5.
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JPS532552A (en) 1978-01-11
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