KR0144336B1 - Polymer fire retardant - Google Patents

Polymer fire retardant

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KR0144336B1
KR0144336B1 KR1019920702379A KR920702379A KR0144336B1 KR 0144336 B1 KR0144336 B1 KR 0144336B1 KR 1019920702379 A KR1019920702379 A KR 1019920702379A KR 920702379 A KR920702379 A KR 920702379A KR 0144336 B1 KR0144336 B1 KR 0144336B1
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더블유. 그린 레이몬드
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엘리오 거글리일미
태그 인베스트먼츠 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 나일론과 같은 중합체 중의 난연제로서 유용한 신규 조성물에 관한 것이다. 합성 중합체 물질에 난영성을 제공하는데 유용한 난연제 조성물을 설페이트 또는 포스페이트 옥시산, 아민 계면활성제의 수성 혼합물로부터 침전된 고형 조성물을 포함한다.The present invention relates to novel compositions useful as flame retardants in polymers such as polyethylene, polypropylene, polystyrene and nylon. Flame retardant compositions useful for providing flame resistance to synthetic polymeric materials include solid compositions precipitated from an aqueous mixture of sulfate or phosphate oxyacids, amine surfactants.

Description

[발명의 명칭][Name of invention]

중합체용 내화제Refractory for Polymer

[발명의 분야][Field of Invention]

본 발명은 플리에틴렌, 플리프로필렌, 폴리스티렌 및 나일론 과 같은 중합체 중의 난연제로서 유용한 신규 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to novel compositions useful as flame retardants in polymers such as polyethylene, polypropylene, polystyrene and nylon.

[발명의 배경][Background of invention]

공공 안전에 대한 기대가 높아짐에 따라 정부기관은 발화된 인조 중합체성 물질과 관련된 인화성 연기 위험에 대한 규정과 법률을 제고하게 되었다. 급속 압출 제조 방법 으로 제조한 열가소성 물질에 대해 특히 단호하다. 시판되는 압출 중합체성 물질용 난연재는 주로 할로겐화 탄산수소이며 5가지 이상의 큰 단점을 나타낸다 : (1) 고유 독성이 있고, (2) 열 작용에 의해 기화된 후에야 난연성을 나타내며, (3) 부식성이 있고 독성이 높은 증기를 발생시키며, (4) 화재에 의한 사망을 초래하는 것으로 공지된 연기를 억제하지 못하며, (5) 위험한 발암 화합물로 공지된 산화안티몬의 존재를 종종 필요로 한다. 상황을 개선시키기 위해서, 미합중국 내쇼날 머티어리얼즈 어드 바이저리 보드(United States National Materials Advisory Board)는 화염에 노출시 모든 형태의 증기의 형성을 감소시키거나 제거하는 탄화물 형성 난연제의 개발을 권장하고 있다.Increasing public safety expectations have led government agencies to raise regulations and legislation on flammable smoke risks associated with ignited synthetic polymeric materials. It is particularly firm for thermoplastics produced by the rapid extrusion process. Commercially available flame retardants for extruded polymeric materials are predominantly hydrogen halides and exhibit at least five major disadvantages: (1) intrinsic toxicity, (2) flame retardant only after evaporation by thermal action, (3) corrosive and It produces highly toxic vapors, (4) does not suppress smoke known to cause death by fire, and (5) often requires the presence of antimony oxide, known as a dangerous carcinogenic compound. To improve the situation, the United States National Materials Advisory Board encourages the development of carbide-forming flame retardants that reduce or eliminate the formation of all forms of vapor upon exposure to flames. .

압출가능한 열가소송 물질용 비-할로겐화 탄화수소 형태의 난연제의 개발에 노력을 기울여 왔다. 1979년 11월 13일자로 더블유. 비. 하아디 (W. B. Hardy)등에게 허여된 미합중국 특허 제4,174,343호에는 난연제로서 디스포스포네이트와 암모늄폴리포스페이트와의 혼합물을 함유하는 폴리올레핀 조성물이 기술되어 있다. 또한, 디시아노펜타에리트리톨 디포스포네이트를 20 내지 40중량% 함유하는 폴리올레핀 조성물도 기술되어 있다. 특히, 난연제는 호모폴리프로필렌이 난연성이 되도록 하는데 사용되지만, 10 내지 15%의 에틸렌 또는 (이소)부틸렌과의 고중합체에도 적용될 수 있다.Efforts have been made to develop flame retardants in the form of non-halogenated hydrocarbons for extrudable thermoplastic materials. W. on November 13, 1979. ratio. United States Patent No. 4,174,343 to W. B. Hardy et al. Describes polyolefin compositions containing a mixture of disphosphonate and ammonium polyphosphate as flame retardant. Also described are polyolefin compositions containing 20-40% by weight of dicyanopentaerythritol diphosphonate. In particular, flame retardants are used to make the homopolypropylenes flame retardant, but can also be applied to high polymers with 10 to 15% of ethylene or (iso) butylene.

1982년 1월 26일자로 지, 버텔리(G. Bertelli)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,312,802호에는 열가소성 중합체(a)100부, 암모늄 또는 아미모포스페이트 (b) 5내지 30부 및 성분(b)의 존재하에서 가열함에 따라 탄소질 비점적 매스(mass)를 형성하는 N-함유 유기 화합물 (c) 3 내지 20부를 포함하는 자소송 (self-extinguishing) 중합체 조성물이 기술되어 있다. 난연제 시스템은 폴리프로필렌, 폴리에틴렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리스티렌, ABS, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트 및 폴리아미드와 같은 올레핀 (공)중합체와 함께 사용될 수 있다. 이러한 올레핀(공)중합체는 우수산 자소성을 부여하며 가공 장치를 부식시키지 않고 발화시 독성 연기 및 기체를 발생시키지 않는다.U.S. Patent No. 4,312,802 to G. Bertelli, issued January 26, 1982, discloses 100 parts of thermoplastic polymer (a), ammonium or amimophosphate (b) 5 to 30 parts and component (b). A self-extinguishing polymer composition comprising 3 to 20 parts of an N-containing organic compound (c) that forms a carbonaceous non-droplet mass upon heating in the presence of is described. Flame retardant systems can be used with olefin (co) polymers such as polypropylene, polyethylene, ethylene-propylene copolymers, polystyrene, ABS, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate and polyamide. These olefin (co) polymers impart superior acid plasticity and do not corrode the processing equipment and do not generate toxic fumes and gases upon firing.

1981년 11월 18일자로 존슨 트레이딩 캄파니(Johnson Trading Co.)에게 허여된 영국 특허 제 1,603,123호에는 제일 황산암모늄(a), 제일인산암모늄(b) 및 제이인산암모늄(c)의 수용액을 포함하는 방염성 및 난연성 조성물이 기술되어 있다. 또한, 이는 수용해용 무수 혼합물의 형태일 수 있다. 조성물은 결합제, 예를 들면, 알칼리 금속 규산염(1중량% 이하): 나트륨스테아레이트와 같은 발수성 첨가제(0.5중량% 이하): 설파메이트 또는 메타-보레이트와 같은 추가의 암모늄염(4중량% 이하) : 차아염소산 염(0.01중량% 이하): 염화물 염 (차아염소산 염: 염화물염의 중량비 = 1:8 내지 1:20) 및 Na2HPO4를 함유할 수 있다. 조성물은 건강과 위생 조건에 부합하면서 화염전파 및 용융에 대해 균형잡힌 보호를 제공하는 것으로 알려져 있다.British Patent No. 1,603,123, issued to Johnson Trading Co. on November 18, 1981, contains an aqueous solution of ammonium sulfate (a), ammonium phosphate (b) and ammonium diphosphate (c). Flame retardant and flame retardant compositions are described. It may also be in the form of an aqueous anhydrous mixture. The composition comprises a binder, for example an alkali metal silicate (up to 1 wt.%): A water repellent additive such as sodium stearate (up to 0.5 wt.%): An additional ammonium salt (up to 4 wt.%) Such as sulfamate or meta-borate: Hypochlorite (0.01 wt% or less): chloride salt (weight ratio of hypochlorite salt: chloride salt = 1: 8 to 1:20) and Na 2 HPO 4 . The compositions are known to provide balanced protection against flame propagation and melting while meeting health and hygiene conditions.

미합중국 특허 제 2,287,597호 (1943), 제2,464,342호(1949), 제2,514,268호(1950),제2,536,988호(1951)에는 멜라민 함유 난연제가 기술되어 있다.U.S. Patent Nos. 2,287,597 (1943), 2,464,342 (1949), 2,514,268 (1950), and 2,536,988 (1951) describe melamine-containing flame retardants.

[발명의 요지][Summary of invention]

본 발명은 합성 중합체성 물질에 난연성을 부여하는데 유용한 인산염, 아민 및 계면활성제의 혼합물을 포함하는 난연제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to flame retardant compositions comprising a mixture of phosphates, amines and surfactants useful for imparting flame retardancy to synthetic polymeric materials.

중합체에 난연성을 부여하는데 유용한 난연제 조성물은 인산, 제일인산암모늄, 제이인산암모늄, 황산 및 제일 황산암모늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 옥시산, 에틸렌디아민, p-페닐렌디아민, m-크실렌-α,α'-디아민, 2,4,6-트리아미노-1, 3,5-트리아진, 2-아미노피리딘, 디에틸렌트리아민 및 우레아로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 아민 및 나트륨 라우릴 설페이트, 폴리비돈, 나트륨 알킬벤젠설포네이트, 나트륨 팔미테이트 및 타이드(Tide)라는 상표명으로 시판되는 세제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 계면활성제의 수성 혼합물로 부터 침전된 고형 조성물을 포함한다.Flame retardant compositions useful for imparting flame retardancy to polymers include oxyacids, ethylenediamine, p-phenylenediamine, m-xylene-α, α selected from the group consisting of phosphoric acid, ammonium monophosphate, ammonium diphosphate, sulfuric acid, and ammonium sulfate Amine and sodium lauryl sulfate, polyvidone, sodium, selected from the group consisting of '-diamine, 2,4,6-triamino-1, 3,5-triazine, 2-aminopyridine, diethylenetriamine and urea Solid compositions precipitated from an aqueous mixture of surfactants selected from the group consisting of alkylbenzenesulfonates, sodium palmitates and detergents sold under the trade name Tide.

중합체에 난연성을 부여하는데 유용한 난연제 조성물은 제일인산암모늄, 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진 및 나트륨라우릴 설페이트의 혼합물로부터 침전된 고형 조성물을 포함한다.Flame retardant compositions useful for imparting flame retardancy to polymers include solid compositions precipitated from a mixture of monobasic ammonium phosphate, 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine and sodium lauryl sulfate.

합성 중합체성 물질에 난연성을 부여하는데 유용한 난연제 첨가제를 제조하는 방법은 a) 혼합물의 전체 중량에 대해 약 30 내지 70중량%의, 인산, 제일인산암모늄, 제이인산암모늄, 황산, 제일황산암모늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로 부터 선택되는 하나의 옥시산: b)혼합물의 전체 중량에 대해 약 30 내지 70중량%의, 에틸렌디아민, p-페닐렌디아민, m-크실렌 -α, α'-디아민, 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진, 2-아미노피리딘, 디에 틸렌트리아민, 우레아 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 아민 및 c)혼합물의 전체 중량에 대해 약 0.25 내지 10중량%의,나트륨 라우릴 설페이트, 폴리비돈 타이드와 같은 통상의 세제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,하나의 계면활성제로 이루어진 그룹으로부터 각각 선택되는 3가지 시약의 혼합물로부터 침전된 고형 조성물을 제조함을 포함하며, 여기서 이러한 방법은 옥시산을 최소 용적의 비등수에 용해시키고, 비등수와 옥시산에 아민은 가한 다음, 고형 조성물이 완전히 침전될 때까지 비등 혼합물을 가열 및 교반시키고, 혼합물로부터 조성물을 여과한 다음, 계면활설재를 가하고, 조송물을 난연제 첨가제로 되도록 미분함을 특징으로한다.Processes for preparing flame retardant additives useful for imparting flame retardancy to synthetic polymeric materials include: a) about 30 to 70 weight percent, based on the total weight of the mixture, of phosphoric acid, ammonium monophosphate, ammonium diphosphate, sulfuric acid, ammonium monosulfate and One oxyacid selected from the group consisting of: b) from about 30 to 70% by weight, based on the total weight of the mixture, of ethylenediamine, p-phenylenediamine, m-xylene-α, α'-diamine, Whole amine and c) mixture selected from the group consisting of 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine, 2-aminopyridine, diethylenetriamine, urea and mixtures thereof From about 0.25 to 10% by weight, respectively, from the group consisting of one surfactant, selected from the group consisting of conventional detergents such as sodium lauryl sulfate, polyvidone tide, and mixtures thereof Preparing a solid composition precipitated from a mixture of three reagents, wherein this method dissolves oxyacid in a minimum volume of boiling water, adds amine to the boiling water and oxyacid, and then completely precipitates the solid composition. The boiling mixture is heated and stirred until it is filtered, the composition is filtered from the mixture, and then the surfactant is added, and the crude powder is ground to be a flame retardant additive.

[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention

본 발명은, 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 나일론, ABS, 라텟스 및 합성 고무 등과 같은 소수성 중합체성 물질에서 모든 형태의 증기 형성을 예방하기 위한 탄화물 형성 난연제에 관한 것이다.The present invention relates, in particular, to carbide forming flame retardants for preventing all forms of vapor formation in hydrophobic polymeric materials such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, nylon, ABS, lattes and synthetic rubbers.

당해 탄화물 형성 난연제는 대부분의 플라스틱 제조방법에 적합하고 프라스틱 성형 또는 압출에 통상적으로 요구되는 비교적 높은 온도에 견디지만 화염에 노출되는 경우, 탄화물 형성 난연성을 제공할 수 있도록 배합하여 왔다. 본 발명의 난연제는 불안정해지거나 난연성을 상실하지 않으면서 열가소성물질의 사출 성형기에서 직면하는 350 내지 550 ℉의 온도를 견딜 수 있다.The carbide forming flame retardants have been formulated to provide carbide forming flame retardancy when exposed to flame while being suitable for most plastic manufacturing methods and withstanding the relatively high temperatures typically required for plastic molding or extrusion. Flame retardants of the present invention can withstand the temperatures of 350-550 ° F. encountered in thermoplastic injection molding machines without becoming unstable or loss of flame retardancy.

본 발명의 탄화물 형성 난연제는 통상 옥시산, 아민 및 계면활성제의 수성 혼합물로부터 침전된 고형 조성물을 포함한다. 난연제는 분해시 휘발되지 않으며 난연제를 함유하는 중합체는 화염에 노출시 이들의 중량의 약 99%를 보존하였다. 통상, 인화성 중합제는 화염에 노출시 5내지 10%가 재로 된다.Carbide-forming flame retardants of the present invention typically comprise a solid composition precipitated from an aqueous mixture of oxyacids, amines and surfactants. Flame retardants did not volatilize upon degradation and polymers containing flame retardants preserved about 99% of their weight upon exposure to flame. Typically, the flammable polymerizer is 5 to 10% ash upon exposure to flame.

적합한 옥시산은 인산, 제일인산암모늄, 제이인산암모늄, 황산, 제일황산암모늄 또는 이들 옥시산의 수화 형태를 포함한다.Suitable oxyacids include phosphoric acid, ammonium monophosphate, ammonium diphosphate, sulfuric acid, ammonium monosulphate or hydrated forms of these oxyacids.

적합한 아민은 에틸렌디아민, p-페닐렌디아민, m- 크실렌-α,α'-디아민, 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진, 2-아미노피리딘, 디에틸렌트리아민 및 우레아를 포함한다.Suitable amines are ethylenediamine, p-phenylenediamine, m-xylene-α, α'-diamine, 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine, 2-aminopyridine, diethylenetriamine And urea.

적합한 계면활성제는 나트륨 라우릴 설페이트, 폴리비돈, 나트륨 알킬벤젠설포네이트, 나트륨 팔미테이드 및 타이드라는 상표명하에서 시판되는 세제를 포함한다.Suitable surfactants include detergents marketed under the trade names Sodium Lauryl Sulfate, Polyvidone, Sodium Alkylbenzenesulfonate, Sodium Palmitate and Tidra.

위에서 기재한 많은 화학적 화합물은 또 다른 명칭을 갖는다. 본 발명의 목적을 위해서, 그리고 본 발명의 이해를 보조하기 위해서, 제일 인산암모늄은 또한 일염기성 인산암모늄으로 공지되어 있으며, 제이인산암모늄은 또한 이염기성 인산암모늄으로 공지되어 있으며, 에틸렌디아민은 또한 1,2-에탄디아민으로 공지되어 있으며, 폴리비돈은 또한 1-비닐-피롤리디논중합체 또는 폴리[1-(2-옥소-1-피롤리디닐)에틸렌]으로 공지되어 있으며, 제일황산암모늄은 또한 중황산암모늄으로 공지되어 있으며, 요소는 또한 카보닐 디아미드로 공지되어 있다.Many chemical compounds described above have another name. For the purposes of the present invention and to aid the understanding of the present invention, first ammonium phosphate is also known as monobasic ammonium phosphate, ammonium diphosphate is also known as dibasic ammonium phosphate, and ethylenediamine is also 1 Is known as, 2-ethanediamine, polyvidone is also known as 1-vinyl-pyrrolidinone polymer or poly [1- (2-oxo-1-pyrrolidinyl) ethylene], and ammonium monosulfate is also known as Ammonium bisulfate is known and urea is also known as carbonyl diamide.

본 발명자들은 다양한 산 형태의 황산염 및/또는 인산염에 화학적으로 첨가하여 인산염 및 황산염의 전형적인 탄화물형성 촉매 작용을 나타내고 동종 방벙으로 다양한 플라스틱과 혼합할 수 있을 뿐만 아니라 고열에 안정성을 나타내는 불용성 생성물을 형성하는 아민의 그룹을 확인하였다.The present inventors have chemically added to various acid forms of sulfates and / or phosphates to form insoluble products that exhibit the typical carbide-forming catalysis of phosphates and sulfates and can be mixed with various plastics in the same manner as well as stable at high temperatures. The group of amines was identified.

본 발명자들은 이론 또는 이로운 해설과 결부시키고자하는 것은 아니나, 고정량의 명명된 아민은 다양한 양의 산 인산염 및/또는 산 황산염에 첨가하는 경우, 확인된 다수의 첨가 생성물이 비화학양론적인 것을 알았다. 특히, 2,4,6-트리아미노 -1,3,5-트리아진 및 제일인산암모늄의 비화학양론적 첨가가 상세히 조사되었다, 이러한 경우에 있어서, 인산염은 2개의 산양성자를 나타내고 아민은 3개의 아미노 그룹을 나타낸다. 명백하게는. 산 양성자는 광범위한 결합비로 염기성 아미노 그룹과 수소 결합할 수 있다. 첫 번째 극단에서, 각각의 제일인산염은 2분자의 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진과 수소 결합한다. 두 번째 극단에서, 각각의 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진은 3개의 제일인산염 음이온과 수소 결합한다. 첫 번째 극단에서는 결합되지 않는 아미노 그룹이 최대이고,두번째 극단에서는, 결합되지 않은 인산염 산 양성자가 최대이다. 유사한 결합비가 각각의 2,4,6,-트리아미노-1,3,5-트리아진이 3개의 제일인산염과 수소 결합하고, 각각의 제일인산염이 2개의 1,3,5-트리아미노-2,4,6-트리아진 분자와 결합하는 시트 형태의 구조로부터 발생 된다. 이러한 구조는 2개의 1,3,5-트리아미노-2,4,6-트리아진이 3개의 제일인산암모늄과 결합하는 것을 필요로 한다. 이러한 이론적 고찰은 본 원에 기술된 화합물에 대해 밝혀진 비화학양론을 설명하며 이러한 설명은 활성 난연제가 순수한 화학적 화합물로서 기술되지 않은 이유를 설명해준다.While not wishing to be bound by theory or beneficial interpretation, the inventors found that a fixed amount of named amines, when added to varying amounts of acid phosphate and / or acid sulfate, resulted in non-stoichiometric multiple addition products. . In particular, the nonstoichiometric addition of 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine and ammonium monophosphate has been investigated in detail, in which case the phosphate salts have two acid protons and the amine has 3 Amino groups. Obviously. Acid protons can hydrogen bond with basic amino groups in a wide range of bond ratios. At the first extreme, each monophosphate hydrogen bonds with two molecules of 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine. At the second extreme, each 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine is hydrogen bonded to three monophosphate anions. At the first extreme, the unbound amino group is at maximum, and at the second extreme, the unbound phosphate proton is at its maximum. Similar binding ratios are each 2,4,6, -triamino-1,3,5-triazine hydrogen bonded to the three monophosphates, and each monophosphate is two 1,3,5-triamino-2, It originates from a sheet-like structure that binds 4,6-triazine molecules. This structure requires two 1,3,5-triamino-2,4,6-triazines to bind three monoammonium phosphates. This theoretical review explains the nonstoichiometry found for the compounds described herein and this explanation explains why active flame retardants are not described as pure chemical compounds.

효과적인 조성물은 인산염을 용해시키는데 필요한 최소 용적의 비등수중 제일인산암모늄 57중량%, 2,4,6-트리아미노-2,4,6-트리아진 42중량% 및 타이드(상품명) 1중량%를 함유 한다. 생성된 침전물을 여과하고, 건조시킨 다음, 유용한 난연제로 되도록 미분한다.Effective compositions contain 57% by weight of ammonium phosphate monobasic, 42% by weight 2,4,6-triamino-2,4,6-triazine and 1% by weight tide (trade name) in the minimum volume of boiling water required to dissolve the phosphate do. The resulting precipitate is filtered off, dried and then ground to a useful flame retardant.

기타 효과적인 세제는 나트륨 알킬벤젠설포네이트 및 나트륨 팔미테이트이다.Other effective detergents are sodium alkylbenzenesulfonate and sodium palmitate.

또 다른 바람직한 조성물은 인산염을 용해시키는데 필요한 최소 용적의 비등수중 제일인산암모늄 57중량%, 1,3,5-트리아미노-2,4,6-트리아진 42중량% 및 폴리비돈 1중량%를 함유 한다. 생성된 침전물을 여과하고, 건조시킨 다음, 유용한 난연제로 되도록 미분한다.Another preferred composition contains 57% by weight of ammonium phosphate monobasic, 42% by weight of 1,3,5-triamino-2,4,6-triazine and 1% by weight of polyvidone in the minimum volume of boiling water required to dissolve the phosphate do. The resulting precipitate is filtered off, dried and then ground to a useful flame retardant.

추가의 바람직한 조성물은 인산 43중량%, 2,4,6-트리아미노-2,4,6-트리아진 56중량% 및 폴리비돈 1중량%를 함유한다.Further preferred compositions contain 43 weight percent phosphoric acid, 56 weight percent 2,4,6-triamino-2,4,6-triazine and 1 weight percent polyvidone.

[실시예]EXAMPLE

[난연제의 실험실 제조][Laboratory Preparation of Flame Retardants]

멜라민 분말[제조원: 아메리칸 시안아미드(American Cyanamide)] 1mol(126g)을 최소 용적의 비등수(133g)에 용해된 제일인산암모늄 2mol(230g)의 뜨거운 (100℃) 용액에 살수(sprinkle)한다. 혼합물을 가열하고, 약 20분 동안 교반한다. 백색 침전물을 여과하고,건조시켜 310 ℃에서 급격히 용융되는 생성물을 318g 수득한다.1 mol (126 g) of melamine powder (American Cyanamide) is sprinkled in a hot (100 ° C.) solution of 2 mol (230 g) of ammonium monophosphate dissolved in a minimum volume of boiling water (133 g). Heat the mixture and stir for about 20 minutes. The white precipitate is filtered and dried to yield 318 g of product which is rapidly melted at 310 ° C.

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 약 9lb 및 멜라민 포스페이트(MP)( 상기 반응으로부터 수득한 백색 침전물) 약 1lb를 계면 활성제 부제하에서 350℉에서 혼합한다. 생성물은 플라스틱 물질의 인화성에 대한 UL94HB 및 UL945V 시험의 파트 C, D 및 E에 합격했다. 처리되지 않은 폴리에틸렌은 넓은 마진(margin)으로 이들 모든 인화성 시험에 불합격되었다.About 9 lb of low density polyethylene (LDPE) and about 1 lb of melamine phosphate (MP) (white precipitate obtained from the reaction) are mixed at 350 ° F. under surfactant excipient. The product passed parts C, D and E of the UL94HB and UL945V tests for flammability of plastic materials. Untreated polyethylene failed all these flammability tests with a wide margin.

수행되는 인화성 시험은 열등한 등급의 MP를 10중량% 함유하는 LDPE 및 순수한 LDPE로부터 압출된 2.5×0.5×0.12inch의 타일을 사용한다. LDPE-MP 혼합물의 현미경하 검정은 혼합시 MP의 무적당한 분쇄 및 적합한 계면활성제의 배제로 인한 적당하지만 완전하지는 못한 혼합을 나타낸다.The flammability test performed uses 2.5 x 0.5 x 0.12 inch tiles extruded from LDPE containing 10 wt% inferior grade MP and pure LDPE. Microscopic assays of LDPE-MP mixtures show adequate but incomplete mixing due to inadequate grinding of MP and exclusion of suitable surfactants upon mixing.

다음 2개의 문단에서 기술될 표준 시험은 5.0×0.5×0.25inch 또는 6.0×6.0×0.25inch의 타일을 사용하여 정식으로 수행한다.The standard test, described in the next two paragraphs, is duly carried out using tiles of 5.0 × 0.5 × 0.25 inch or 6.0 × 6.0 × 0.25 inch.

수평 연소 시험(Horizontal Burning Test), UL94HB는 모서리가 분센 버너 화염(Bunsen burner flame)에 의해 30초 동안 가열되는 경우의 연소 속도를 측정한다. 처리되지 않은 LDPE는 화염 점적으로 인한 추가의 화염 전파 때문에 1분당 5inch의 속도로 연소된다. MP를 10% 함유하는 LDPE는 화염 점적으로 인한 화염 전파가 부재하기 때문에 1분당 1.2 inch로 연소된다. UL94HB 시험은 0.125 inch 보다 더 얇은 샘플에 대해 1분당 3.0 inch 미만의 연소 속도만을 필요로 한다.The Horizontal Burning Test, UL94HB, measures the rate of combustion when an edge is heated for 30 seconds by a Bunsen burner flame. Untreated LDPE burns at a rate of 5 inches per minute due to additional flame propagation due to flame droplets. LDPE containing 10% MP is burned at 1.2 inches per minute due to the absence of flame propagation due to flame droplets. The UL94HB test requires only a burn rate of less than 3.0 inches per minute for samples thinner than 0.125 inches.

수직 연소 시험(Vertical Burning Test), UL94-5V는, (a) 하부 코너, (b) 하부 모서리, (c) 측면 모서리, (d) 상부 표면 및 (e) 바닥 표면을 5개의 각각의 5초 적용을 사용하여 분젠 버너 화염으로 연소시킨 후의 화염의 지속 시간을 측정한다. 화염 점적없이 60초 내에 연소가 멈추는 경우 당해 시험에 통과된다. 처리되지 않은 LDPE는 모든 시험에서 화염점적으로 인해 완전 연소한다. MP를 10% 함유하는 LDPE는, 시험(a) 및 (b)를 최소한으로 통과하지 못하고, 시험(c)를 최소한으로 통과하며, 시험 (d) 및 (e)를 용이하게 통과하는 것으로 밝혀졌다. 시험 (a), (b) 및 (c)에서, LDPE-MP는 단지 연소된 모서리를 따라서만 엷은 흔적의 화염을 나타내었으며, 이러한 엷은 흔적의 화염은 대화 또는 손의 움직임에 의한 경미한 통풍으로 즉시 소멸되었다. 이와는 반대로, 처리되지 않은 LDPE는 보통의 통풍에서 조차도 화염 점적으로 인해 격렬하게 완전 연소 한다. 시험 (d) 및 (e)에서, LDPE-MP는 버너를 제거한 후에 관찰하면 발화되지 않았으며 전혀 연소되지 않았다. 처리되지 않은 LDPE를 사용한 모든 시험에서 관찰되는 화염 점적은 MP 처리된 형태의 LDPE를 사용한 어떠한 시험에서도 관찰되지 않았다.The Vertical Burning Test, UL94-5V, consists of (a) bottom corner, (b) bottom corner, (c) side edge, (d) top surface and (e) bottom surface for five five seconds each. Application is used to determine the duration of the flame after burning with the Bunsen burner flame. If combustion stops within 60 seconds without flame drops, the test is passed. Untreated LDPE burns completely due to flame viscosity in all tests. LDPE containing 10% MP was found not to pass tests (a) and (b) to a minimum, to pass test (c) to a minimum, and to easily pass tests (d) and (e). . In tests (a), (b) and (c), LDPE-MP exhibited a thin trail of flame only along the burned edges, which were immediately present with slight ventilation by dialogue or hand movement. Extinct In contrast, untreated LDPE burns violently and completely due to flame droplets, even in normal ventilation. In tests (d) and (e), LDPE-MP did not ignite and burn at all when observed after removing the burner. Flame drops observed in all tests with untreated LDPE were not observed in any tests with LDPE in MP treated form.

화염으로 연소시키는 경우, 저밀도의 폴리에틸렌은 근본적으로 이의 융점이 낮아 화염이 액체 유동에 의해 전개되게 하여 격렬하게 연소한다. 멜라민 포스페이트(MP)는 이의 낮은 융점을 변화시키지는 않지만, 연소 및 용융에 의한 유동을 제한하는 충분한 탄화물을 형성한다.In the case of burning with flames, low density polyethylene has a essentially low melting point which causes the flame to develop by the liquid flow and burn vigorously. Melamine phosphate (MP) does not change its low melting point, but forms sufficient carbide to limit the flow by combustion and melting.

나트륨 알킬벤젠설포네이트를 1중량% 함유하는 멜라민 포스페이트 난연제를 15중량% 함유하는 폴리에틸렌,폴리프로 필렌 및 나일론은 UL94HB 연소 시험 및 모든 5 파트의 UL94-5V연소 시험을 통과하였다.Polyethylene, polypropylene and nylon containing 15% by weight melamine phosphate flame retardant containing 1% by weight sodium alkylbenzenesulfonate passed the UL94HB combustion test and all five parts of the UL94-5V combustion test.

[공정][fair]

본원에 기술된 것과 같은 난연제 물질을 플라스틱 물질내에 도입시키는 것은 미분된 난연제를 용융된 플라스틱과 혼합함으로써 수행한다. 시판품으로 만드는 데 있어서의 중요한 인자는 난연제의 입자 크기, 난연제의 생성에 사용되는 계면활성제 물질의 선택 및 마지막으로 공급 원료 플라스틱의 입자크기를 포함한다.Incorporating a flame retardant material, such as described herein, into a plastic material is performed by mixing the finely divided flame retardant with the molten plastic. Important factors in making a commercially available product include the particle size of the flame retardant, the choice of surfactant material used to produce the flame retardant, and finally the particle size of the feedstock plastics.

먼저, 난연제는 50μ 미만 또는 몇몇 적용에서는 5μ 미만의 입자 크기로 분쇄시켜야 한다. 이러한 내역에는 다음의 2가지 이유가 있다. 난연제는 그 효과가 난연제의 표면에 의존하는 비균질 촉매로서 작용한다. 미립자는 조악한 입자 보다 표면적이 크다. 또한 조악한 난연제 입자는 생성품의 물리적 외관 및 물리적 특성을 저하시킨다.First, the flame retardant must be ground to a particle size of less than 50 microns or in some applications less than 5 microns. There are two reasons for this. Flame retardants act as heterogeneous catalysts whose effects depend on the surface of the flame retardant. Fine particles have a larger surface area than coarse particles. Coarse flame retardant particles also degrade the physical appearance and physical properties of the product.

두 번째로, 난연재는 용융된 플라스틱과 혼합되는 경우 난연제의 응집을 막는 계면활성제를 약 1중량% 함유해야 한다. 계면활성제의 선택은 난연성화되는 플라스틱의 유형에 따른다.Secondly, the flame retardant must contain about 1% by weight of surfactant, which, when mixed with the molten plastic, prevents the aggregation of the flame retardant. The choice of surfactant depends on the type of plastic being flame retardant.

세 번째로, 공급 원료 플라스틱은, 플라스틱과 난연제가 용융물로서 혼합되는 경우, 플라스틱과 난연제의 균질 혼합물을 수득하기 위해서 1000μ 미만의 입자 크기로 절단하거나 분쇄해야 한다. 이러한 요건은 주로 용융 지속 시간을 최소화시키기 위한 상업적 요구로부터 발생한다.Third, feedstock plastics must be cut or ground to a particle size of less than 1000 microns to obtain a homogeneous mixture of plastics and flame retardants when the plastic and flame retardant are mixed as a melt. These requirements arise primarily from commercial demands to minimize melt durations.

난연성화된 플라스틱 물질은 난연제를 5 내지 20중량% 함유한다. 일반적으로, 본원에 기술된 난연제를 20중량% 함유하는 플라스틱은 보다 많은 중량%를 사용하면 거의 수득할 수 없는 자소성을 갖는다. 또한, 난연제를 5중량% 미만으로 함유하는 플라스틱은 인화성에 있어 개선되지 않는다.The flame retardant plastic material contains 5 to 20% by weight of flame retardant. In general, plastics containing 20% by weight of the flame retardant described herein have an almost unattainable self-extinction using more weight%. In addition, plastics containing less than 5% by weight of a flame retardant do not improve in flammability.

앞선 기술에 비추어 당해 기술 분야의 전문가는 본 발명의 목적 또는 범위를 이탈하지 않으면서 본 발명의 실시에 있어 많은 변형 및 수정이 가능하다는 것을 인지할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 특허청구의 범위에서 한정된 요지에 따라 구성되어야 한다.In light of the foregoing description, those skilled in the art will recognize that many variations and modifications may be made in the practice of the present invention without departing from the object or scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should be constructed in accordance with the scope defined in the following claims.

Claims (5)

(a) 난연제 조성물의 전체 중량에 대해 약 30 내지 70중량%의, 인산, 제일인산암모늄, 제이인산암모늄, 황산, 제일황산암모늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 옥시산과, 에틸렌디아민, p-페닐렌디아민, m-크실렌-α, α'-다아민, 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진, 2-아미노피리딘, 디에틸렌트리아민, 우레아 및 이들의 혼합물로부터 이루어진 그룹으로부터 선택되는 아민과의 수성 혼합물로부터 침전된 고형입자 조성물 및 (b) 난연제 조성물의 전체 중량에 대해 약 0.25 내지 10중량%의, 나트륨 라우릴 설페이트, 폴리비돈, 나트륨 알킬벤젠설포네이트, 나트륨 팔미테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 계면활성제를 포함하는 합성 중합체성 물질용 난연제 조성물.(a) from about 30 to 70% by weight, based on the total weight of the flame retardant composition, of oxyacid selected from the group consisting of phosphoric acid, ammonium monophosphate, ammonium diphosphate, sulfuric acid, ammonium monosulfate, and mixtures thereof, ethylenediamine, p -Phenylenediamine, m-xylene-α, α'-diamine, 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine, 2-aminopyridine, diethylenetriamine, urea and mixtures thereof About 0.25 to 10% by weight of sodium lauryl sulfate, polyvidone, sodium alkylbenzenesulfonate, based on the total weight of the solid particle composition precipitated from an aqueous mixture with an amine selected from the group consisting of (b) a flame retardant composition, A flame retardant composition for synthetic polymeric materials comprising a surfactant selected from the group consisting of sodium palmitate and mixtures thereof. 제 1항에 있어서, 옥시산이 제일인산암모늄 57 내지 66중량%, 2,4,6-트리아미노-2,4,6-트리아진 42 내지 33중량% 및 나트륨 알킬벤젠설포네이트 1중량%를 포함하는 조성물.The method of claim 1, wherein the oxyacid comprises 57 to 66% by weight of ammonium phosphate, 42 to 33% by weight of 2,4,6-triamino-2,4,6-triazine and 1% by weight of sodium alkylbenzenesulfonate. Composition. 제1항에 있어서, 입자 조성물(a)의 입자 크기가 50μ 미만인 조성물.The composition of claim 1 wherein the particle size of the particle composition (a) is less than 50 μ. (a) 첨가제의 전체 중량에 대해 약 30 내지 70%의, 인산, 제일인산암모늄, 제이인산암모늄,황산, 제일 황산암모늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 옥시산과 첨가제의 전체 중량에 대해 약 30 내지 70%의, 에틸렌디아민, p-페닐렌디아민,m-크실렌-α,α' -디아민, 2,4,6-트리아미노-1,3,5,-트리아진, 2-아미노피리딘, 디에틸렌 트리아민, 우레아 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 아민과의 혼합물로 침전된 고형 조성물을 제조하고, (b) 첨가제의 전체 중량에 대해 약 0.25 내지 10%의, 나트륨 라우릴 설페이트, 폴리비돈, 나트륨 알킬 벤젠설포네이트, 나트륨 팔미테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 계면활성제를 가함을 포함하며, 이때, 최소 용적의 비등수에 옥시산을 용해시키고, 비등수와 옥시산에 아민을 가한 다음, 고형 조성물이 침전될 때까지 비등 혼합물을 가열 및 교반하고, 혼합물로부터 고형 조성물을 여과한 다음, 계면활성제를 가하고, 고형 조성물을 난연제 첨가제로 되도록 미분하여 합성 중합체성 물질용 난연제 첨가제를 제조하는 방법.(a) about 30 to 70% by weight of the additive, about the total weight of the oxyacid and the additive selected from the group consisting of phosphoric acid, ammonium monophosphate, ammonium diphosphate, sulfuric acid, ammonium sulfate and mixtures thereof 30 to 70% of ethylenediamine, p-phenylenediamine, m-xylene-α, α'-diamine, 2,4,6-triamino-1,3,5, -triazine, 2-aminopyridine, A solid composition precipitated from a mixture with one amine selected from the group consisting of diethylene triamine, urea and mixtures thereof, and (b) about 0.25 to 10% sodium lauryl, based on the total weight of the additive Adding one surfactant selected from the group consisting of sulfate, polyvidone, sodium alkyl benzenesulfonate, sodium palmitate, and mixtures thereof, wherein the oxyacid is dissolved in a minimum volume of boiling water, and The amine is added to the oxy acid, then the boiling mixture is heated and stirred until the solid composition precipitates, the solid composition is filtered from the mixture, then the surfactant is added and the solid composition is finely divided to be a flame retardant additive to give a synthetic polymeric material. Method for preparing flame retardant additive for 제4항에 있어서, 고형 조성물을 입자 크기가 50μ 미만으로 되도록 분쇄하는 방법.The method of claim 4, wherein the solid composition is ground to a particle size of less than 50 μ.
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