KR101004674B1 - Symmetric Cyclic Phosphonate Compound, Method of Preparing the Same and Flame Retardant Styrenic Resin Composition Comprising the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 대칭성 환형 인계 화합물, 그 제조방법 및 이를 포함한 난연성 스티렌계 수지 조성물을 제공한다. 하기 화학식 1로 표시되는 대칭성 환형 인계 화합물을 적용한 스티렌계 수지 조성물은 난연성이 우수하고, 가공이나 연소 시 할로겐화 가스를 발생시키지 않아 친환경적이며, 뛰어난 충격강도를 갖는다.The present invention provides a symmetric cyclic phosphate compound represented by the following formula (1), a method for preparing the same, and a flame retardant styrene resin composition including the same. The styrene resin composition to which the symmetric cyclic phosphorus compound represented by the following Chemical Formula 1 is applied is excellent in flame retardancy, does not generate halogenated gas during processing or combustion, and is environmentally friendly, and has excellent impact strength.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C6∼C20의 아릴기이다.In Formula 1, R 1 and R 2 is an aryl group of hydrogen, C 1 ~C 6 alkyl group or a C 6 ~C 20 independently from each other.
대칭성 환형 인계 화합물, 스티렌계 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지 Symmetric cyclic phosphorus compounds, styrene resins, polyphenylene ether resins
Description
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 대칭성 환형 인계 화합물(I-1)의 GC-MS 분석 결과를 나타낸 것이다.1 shows the results of GC-MS analysis of the symmetric cyclic phosphorus-based compound (I-1) prepared in Example 1 of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 대칭성 환형 인계 화합물(I-1)의 1H-NMR 분석 결과를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the results of the 1 H-NMR analysis of the symmetric cyclic phosphate compound (I-1) prepared in Example 1 of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 대칭성 환형 인계 화합물(I-1)의 PNMR 분석 결과를 나타낸 것이다.3 shows the results of PNMR analysis of the symmetric cyclic phosphorus compound (I-1) prepared in Example 1 of the present invention.
발명의 분야Field of invention
본 발명은 신규한 인계 화합물 및 이를 포함한 난연성 스티렌계 수지 조성물 에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 새로운 구조의 대칭성 환형 인계 화합물 및 이를 스티렌계 수지와 폴리페닐렌 에테르 수지를 사용한 블렌드 수지에 난연제로 적용함으로써 난연성이 우수한 스티렌계 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a novel phosphorus compound and a flame retardant styrene resin composition comprising the same. More specifically, the present invention relates to a symmetric cyclic phosphorus compound having a novel structure and a styrene resin composition having excellent flame retardancy by applying it as a flame retardant to a blend resin using a styrene resin and a polyphenylene ether resin.
발명의 배경Background of the Invention
스티렌계 수지는 일반적으로 우수한 가공성 및 기계적 특성으로 인하여 전자제품의 외장재로서 거의 모든 전자 제품에 적용되고 있다. 그러나 스티렌계 수지의 자체 특성상 쉽게 연소가 일어날 수 있으므로, 이에 따른 화재에 대한 저항성이 없는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 특히 스티렌계 수지는 외부의 발화원에 의하여 쉽게 연소가 일어날 수 있으므로 화재 발생 시 화재를 더욱 확산되게 하는 역할을 할 수 있다는 것이 더 큰 문제점이다. 특히, 미국, 일본 및 유럽 등의 국가에서 전자 제품의 화재에 대한 안전성을 보장하기 위하여 난연 규격을 만족하는 고분자 수지만을 외장재로 사용하도록 법으로 규제하고 있다는 점을 감안하면 스티렌계 수지의 난연화는 그 적용을 넓히기 위해서 아주 필요한 기술이라 할 수 있다.Styrene-based resins are generally applied to almost all electronic products as exterior materials of electronic products due to their excellent processability and mechanical properties. However, since combustion can easily occur due to its own characteristics of styrene resin, it is pointed out as a problem that there is no resistance to fire. In particular, since the styrene resin can easily be burned by an external ignition source, it is a bigger problem that it can play a role of further spreading the fire when a fire occurs. In particular, in the United States, Japan, and Europe, styrene-based resins are flame-retardant considering that the law regulates that only polymer resin satisfying the flame retardant specification is used as an exterior material in order to ensure the safety of fire of electronic products. Is a very necessary technique to broaden its application.
가장 많이 적용되고 있는 공지된 스티렌계 수지의 난연화 방법은 고무강화 스티렌계 수지에 할로겐계 화합물을 주 난연제로 사용하고 난연촉진제로 안티몬계 화합물을 함께 적용하여 난연성을 부여하는 것이다. 여기에 사용되는 할로겐계 화합물들은 폴리브로모디페닐에테르, 테트라브로모비스페놀 A, 브롬치환된 에폭시 화합물 및 염소화 폴리에틸렌 등이고, 안티몬계 화합물들은 삼산화 안티몬과 오산화 안티몬 등이다. The most widely known flame retardant method of styrene resin is to use a halogen-based compound as the main flame retardant to rubber-reinforced styrene resin and to apply the antimony-based compound as a flame retardant to impart flame retardancy. Halogen compounds used herein include polybromodiphenyl ether, tetrabromobisphenol A, brominated substituted epoxy compounds and chlorinated polyethylene, and antimony compounds include antimony trioxide and antimony pentoxide.
할로겐계 화합물과 안티몬계 화합물을 이용하여 난연성을 부여하는 경우 난연성 확보가 용이하고 물성 저하도 거의 발생하지 않아 전기 기기나 사무용 기기의 하우징 재료, ABS 수지나 PS, PBT, PET, 에폭시 수지 등의 주요 난연제로 사용되고 있다. 그러나 가공 시 발생되는 할로겐화 수소 가스가 인체에 치명적인 영향을 미칠 가능성이 있고 자연 분해가 되지 않아 환경잔류성이 높으며 물에 잘 녹지 않아 생물 축적성이 높다. 특히, 할로겐계 난연제의 주를 이루는 폴리브로모디페닐에테르의 연소 시에 다이옥신이나 퓨란과 같은 매우 유독한 가스가 발생할 가능성이 높기 때문에 친인체적이거나 친환경적이지 않다는 결정적인 약점을 가지고 있다. 그러므로 할로겐계 화합물을 적용하지 않는 난연화 방법을 개발하려는 노력이 많이 이루어지고 있다.In case of imparting flame retardancy by using halogen-based and antimony-based compounds, it is easy to secure flame retardancy and hardly deteriorate in physical properties. Therefore, main materials such as housing materials of electrical or office equipment, ABS resin, PS, PBT, PET, epoxy resin, etc. It is used as a flame retardant. However, the hydrogen halide gas generated during processing may have a fatal effect on the human body, and due to its natural decomposition, it has high environmental residual property and does not dissolve well in water, thereby increasing bioaccumulation. In particular, since the highly toxic gases such as dioxins and furans are generated during the combustion of polybromodiphenyl ethers, which are mainly halogen-based flame retardants, they have a critical weakness that they are not friendly or environmentally friendly. Therefore, many efforts have been made to develop flame retardant methods that do not apply halogen-based compounds.
이에 본 발명자들은 새로운 대칭성 환형 포스포네이트를 개발하고, 이를 스티렌계 수지에 적용함으로써, 난연성이 우수한 스티렌계 수지 조성물을 개발하기에 이른 것이다.Accordingly, the present inventors have developed a symmetric cyclic phosphonate and applied it to a styrene resin, thereby developing a styrene resin composition excellent in flame retardancy.
본 발명의 목적은 우수한 난연성을 발현할 수 있는 신규한 대칭성 환형 인계 화합물과 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide a novel symmetrical cyclic phosphorus-based compound capable of expressing excellent flame retardancy and a method for producing the same.
본 발명의 다른 목적은 상기 대칭성 환형 인계 화합물을 난연제로 사용하여 친환경적인 난연성 수지 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention to provide an environmentally friendly flame retardant resin composition using the symmetric cyclic phosphorus compound as a flame retardant.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 대칭성 환형 인계 화합물을 난연제로 사용함 으로써, 또한 폴리페닐렌 에테르의 첨가량을 줄임으로써, 내충격성과 성형성이 우수한 친환경적인 난연성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide an environment-friendly flame-retardant resin composition excellent in impact resistance and moldability by using the symmetric cyclic phosphorus compound as a flame retardant, and also by reducing the amount of polyphenylene ether added.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명의 신규한 대칭성 환형 인계 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.The novel symmetric cyclic phosphorus compounds of the present invention are represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C6∼C20의 아릴기이다.In Formula 1, R 1 and R 2 is an aryl group of hydrogen, C 1 ~C 6 alkyl group or a C 6 ~C 20 independently from each other.
이하, 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다. Hereinafter, specific contents of the present invention will be described in detail below.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명Detailed Description of the Invention
대칭성 환형 인계 화합물Symmetric Cyclic Phosphorus Compound
본 발명에 따른 대칭성 환형 인계 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다. Symmetrical cyclic phosphorus compounds according to the present invention are represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C6∼C20의 아릴기이다.In Formula 1, R 1 and R 2 is an aryl group of hydrogen, C 1 ~C 6 alkyl group or a C 6 ~C 20 independently from each other.
상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 C1∼C6의 알킬기인 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기 및 이소아밀기 중에서 선택될 수 있다.In Formula 1, R 1 and R 2 is more preferably an alkyl group of C 1 ~ C 6 independently of each other. For example, R 1 and R 2 may be independently selected from methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl and isoamyl groups. Can be.
상기 화학식 1로 표시되는 인계 화합물의 구체적인 예는 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물을 포함한다.Specific examples of the phosphorus compound represented by Formula 1 include a compound represented by Formula 1-1.
[화학식 1-1][Formula 1-1]
상기 화학식 1-1에서, Et는 에틸기이고, t-Bu는 tert-부틸기이다.In Formula 1-1, Et is an ethyl group and t-Bu is a tert-butyl group.
대칭성 환형 인계 화합물의 제조방법Method for preparing symmetric cyclic phosphorus compound
본 발명은 상기 대칭성 환형 인계 화합물의 합성방법을 제공한다. 상기 대칭 성 환형 인계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 포스포닉 다이클로라이드와 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리올을 염기 하에서 반응시켜 제조할 수 있다. The present invention provides a method for synthesizing the symmetric cyclic phosphorus compound. The symmetric cyclic phosphate compound may be prepared by reacting a phosphonic dichloride represented by the following
본 발명의 구체예에서는, 하기 화학식 2로 표시되는 포스포닉 다이클로라이드와 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리올을 환류 반응시키는 것이 바람직하다.In the specific example of this invention, it is preferable to carry out reflux reaction of the phosphonic dichloride represented by following formula (2) and the polyol represented by following formula (3).
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서, R2는 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C6∼C20의 아릴기이다.In Formula 2, R 2 is an aryl group of hydrogen, C 1 ~C 6 alkyl group or a C 6 ~C 20 a.
[화학식 3](3)
상기 화학식 3에서, R1은 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C6∼C20의 아릴기이다.In
구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 포스포닉 다이클로라이드 2 당량비에 대하여 상기 화학식 3으로 표시되는 폴리올 1 당량비를 적용하며, 염기 및 용매 하에서 반응온도는 80 내지 200 ℃, 바람직하게는 100 내지 150 ℃에서 5 내지 20 시간, 바람직하게는 7 내지 15 시간동안 환류 반응시킨다. Specifically, 1 equivalent ratio of the polyol represented by Formula 3 is applied to 2 equivalent ratios of phosphonic dichloride represented by
상기 염기는 4 당량비 이상으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 염기로 사용할 수 있는 화합물은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 트리에틸아민, 피리딘, 수산화나트륨 등을 사용할 수 있다. 상기 용매로는 통상의 유기 용매를 제한 없이 사 용할 수 있다. 예를 들어, 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 1,4-디옥산, 염화메틸렌 등이 사용될 수 있다.It is preferable to use the said base in 4 equivalent ratio or more. The compound which can be used as the base is not particularly limited, and for example, triethylamine, pyridine, sodium hydroxide and the like can be used. As the solvent, a conventional organic solvent can be used without limitation. For example, toluene, benzene, xylene, 1,4-dioxane, methylene chloride and the like can be used.
본 발명의 대칭성 환형 인계 화합물은 구조상 대칭성을 띄므로 인 함량이 높아 난연제로 사용될 경우, 우수한 난연성을 발휘할 수 있다. 또한, 할로겐화 가스를 배출하지 않아 친환경적이다.Since the symmetric cyclic phosphorus-based compound of the present invention exhibits structural symmetry, when used as a flame retardant due to its high phosphorus content, it may exhibit excellent flame retardancy. In addition, it is eco-friendly because it does not emit halogenated gas.
난연성 스티렌계 수지 조성물Flame retardant styrene resin composition
본 발명에서는 상기 대칭성 환형 인계 화합물을 난연제로 적용한 난연성 수지 조성물을 제공한다.The present invention provides a flame retardant resin composition in which the symmetric cyclic phosphorus compound is applied as a flame retardant.
본 발명의 하나의 구체예에서는, 상기 대칭성 환형 인계 화합물을 스티렌계 수지에 적용한 비할로겐 난연성 스티렌계 수지 조성물을 제공한다.In one embodiment of the present invention, there is provided a non-halogen flame retardant styrene resin composition wherein the symmetric cyclic phosphorus compound is applied to a styrene resin.
상기 비할로겐 난연성 스티렌계 수지 조성물은 (A) 스티렌계 수지와 (B) 폴리페닐렌 에테르 수지로 이루어지는 기초수지 100 중량부 및 (C) 상기 화학식 1로 표시되는 대칭성 환형 인계 화합물 또는 이들의 혼합물 0.5∼50 중량부를 포함하여 이루어진다. 이하, 각 성분에 대하여 상세히 설명한다.The non-halogen flame-retardant styrene resin composition is 100 parts by weight of a base resin consisting of (A) a styrene resin and (B) a polyphenylene ether resin, and (C) a symmetric cyclic phosphorus compound represented by the formula (1) or a mixture thereof 0.5 It comprises -50 parts by weight. Hereinafter, each component is explained in full detail.
(A) 스티렌계 수지(A) styrene resin
본 발명의 수지 조성물에 사용할 수 있는 스티렌계 수지(A)는 예컨대 폴리스티렌 수지, 고무변성 방향족 비닐-시안화비닐 그라프트 공중합체 수지, 고무변성 고충격 폴리스티렌 수지(HIPS) 등이며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The styrene resin (A) which can be used in the resin composition of the present invention is, for example, polystyrene resin, rubber modified aromatic vinyl-vinyl cyanide graft copolymer resin, rubber modified high impact polystyrene resin (HIPS), and the like. no.
상기 스티렌계 수지(A)는 바람직하게는 고무와 방향족 모노알케닐 단량체에 선택적으로 알킬 에스테르 단량체, 불포화 니트릴계 단량체 또는 이들의 혼합물을 더 부가하여 제조할 수 있다.The styrene resin (A) is preferably prepared by further adding an alkyl ester monomer, an unsaturated nitrile monomer or a mixture thereof to the rubber and the aromatic monoalkenyl monomer.
상기 스티렌계 수지(A)는 대개 개시제의 존재 하에 중합이 실시되지만 개시제의 존재 없이 열중합에 의해 중합될 수 있다. 중합 개시제로는 벤조일 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 큐멘하이드로 퍼옥사이드 등의 과산화물계 개시제와 아조비스 이소부티로니트릴 같은 아조계 개시제 중 1종 이상이 선택되어 이용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The styrene-based resin (A) is usually polymerized in the presence of an initiator, but can be polymerized by thermal polymerization without the presence of an initiator. As the polymerization initiator, at least one of peroxide initiators such as benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, acetyl peroxide, cumene hydroperoxide, and azo initiators such as azobis isobutyronitrile may be selected and used. However, it is not necessarily limited thereto.
상기 스티렌계 수지(A)의 중합 방법으로는 괴상중합, 현탁중합, 유화중합 또는 이들의 혼합방법을 사용하며, 이러한 방법들 중 괴상중합방법이 바람직하게 사용된다.As the polymerization method of the styrene-based resin (A), a bulk polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization or a mixture thereof is used, and among these methods, a bulk polymerization method is preferably used.
상기 스티렌계 수지(A) 중합 시 사용되는 고무는 부타디엔형 고무류, 이소프렌형 고무류, 부타디엔과 스티렌계의 공중합체류 및 알킬아크릴레이트 고무류 등으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 스티렌계 수지(A)의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 3∼30 중량%를 사용하고, 더욱 바람직하게는 5∼15 중량%를 사용한다.The rubber used in the polymerization of the styrene resin (A) is selected from the group consisting of butadiene rubbers, isoprene rubbers, copolymers of butadiene and styrenes, alkyl acrylate rubbers and the like, and the total of the styrene resins (A) It is preferably 3 to 30% by weight, more preferably 5 to 15% by weight based on the weight.
상기 스티렌계 수지(A) 중합 시 사용되는 단량체는 방향족 모노알케닐 단량체이며, 스티렌계 수지(A)의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 70 내지 97중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 90 중량%를 사용한다. 또한 상기 방향족 모노알케닐 단량체에 아크릴로니트릴, 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, N-치환 말레이미드 등의 단량체를 부가하여 중합함으로써 내화학성, 가공성, 내열성과 같은 특성을 부여할 수 있다. 이 때 첨가되는 양은 단량체의 총합 100 중량부에 대하여 40 중량부 이하인 것이 바람직하다.The monomer used in the polymerization of the styrene resin (A) is an aromatic monoalkenyl monomer, preferably 70 to 97% by weight, more preferably 85 to 90% by weight based on the total weight of the styrene resin (A). Use In addition, by adding and polymerizing monomers such as acrylonitrile, acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride and N-substituted maleimide to the aromatic monoalkenyl monomer, properties such as chemical resistance, processability and heat resistance can be imparted. The amount added at this time is preferably 40 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total of monomers.
폴리페닐렌 에테르 수지(B)와의 블렌드에서 상기 스티렌계 수지(A)가 최적의 물성을 내기 위해서는 고무상의 입자크기가 0.1∼4.0 ㎛인 것이 바람직하다.In order to achieve optimum physical properties of the styrene-based resin (A) in the blend with the polyphenylene ether resin (B), the rubber particle size is preferably 0.1 to 4.0 µm.
상기 스티렌계 수지(A)는 기초수지 (A)+(B)의 총중량을 기준으로 60∼99 중량%로 사용되고, 바람직하게는 65∼90 중량%, 보다 바람직하게는 70∼85 중량%로 사용된다.The styrene-based resin (A) is used in 60 to 99% by weight, preferably 65 to 90% by weight, more preferably 70 to 85% by weight based on the total weight of the base resin (A) + (B). do.
(B) 폴리페닐렌 에테르 수지(B) polyphenylene ether resin
본 발명에 따른 수지 조성물은 상기 스티렌계 수지(A)의 부족한 난연성과 내열성을 극복하기 위하여 폴리페닐렌 에테르 수지(B)를 첨가하여 기초수지의 한 성분으로 사용한다. 이러한 폴리페닐렌 에테르 수지(B)로는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-에틸-6-프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디페닐-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌)에테르의 공중합체, 및 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 폴리(2,3,5-트리에틸-1,4-페닐렌)에테르의 공중합체 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. 바람직하게는 폴 리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌)에테르의 공중합체 및 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르가 사용되며, 이 중에서 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르가 가장 바람직하다.The resin composition according to the present invention is used as a component of the base resin by adding a polyphenylene ether resin (B) in order to overcome the insufficient flame resistance and heat resistance of the styrene resin (A). Such polyphenylene ether resins (B) include poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether, poly (2,6-diethyl-1,4-phenylene) ether, poly (2,6) -Dipropyl-1,4-phenylene) ether, poly (2-methyl-6-ethyl-1,4-phenylene) ether, poly (2-methyl-6-propyl-1,4-phenylene) ether , Poly (2-ethyl-6-propyl-1,4-phenylene) ether, poly (2,6-diphenyl-1,4-phenylene) ether, poly (2,6-dimethyl-1,4- Copolymer of phenylene) ether and poly (2,3,6-trimethyl-1,4-phenylene) ether, and poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether and poly (2,3) And copolymers of, 5-triethyl-1,4-phenylene) ether, but are not necessarily limited thereto. These may be used alone or in mixture of two or more thereof. Preferably a copolymer of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether and poly (2,3,6-trimethyl-1,4-phenylene) ether and poly (2,6-dimethyl -1,4-phenylene) ether is used, of which poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether is most preferred.
본 발명에 사용되는 폴리페닐렌 에테르 수지(B)의 중합도는 특별히 제한되지는 않지만, 수지 조성물의 열안정성이나 작업성을 고려하여 25℃의 클로로포름 용매에서 측정된 고유점도가 0.2∼0.8인 것이 바람직하다.Although the degree of polymerization of the polyphenylene ether resin (B) used in the present invention is not particularly limited, the intrinsic viscosity measured in a chloroform solvent at 25 ° C. in consideration of the thermal stability and workability of the resin composition is preferably 0.2 to 0.8. Do.
본 발명에서 폴리페닐렌 에테르 수지(B)는 기초수지 (A)+(B)의 총 중량을 기준으로 1∼40 중량%로 사용되고, 바람직하게는 10∼35 중량%, 보다 바람직하게는 15∼30 중량%로 사용된다. 상기 폴리페닐렌 에테르 수지(B)를 40 중량% 초과하여 사용하면 성형성이 떨어지고, 1 중량% 미만으로 사용할 경우에는 난연도가 현저히 저하되는 경향을 보인다. In the present invention, the polyphenylene ether resin (B) is used in an amount of 1 to 40% by weight, preferably 10 to 35% by weight, more preferably 15 to 15, based on the total weight of the base resin (A) + (B). Used at 30% by weight. If the polyphenylene ether resin (B) is used in excess of 40% by weight, the moldability is lowered, and when used in less than 1% by weight, the flame retardancy is significantly decreased.
(C) 대칭성 환형 인계 화합물(C) Symmetric cyclic phosphorus compound
본 발명의 수지 조성물에 사용되는 대칭성 환형 인계 화합물은 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물이다.The symmetric cyclic phosphorus-based compound used in the resin composition of the present invention is a compound represented by the formula (1) or a mixture thereof.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C6∼C20의 아릴기이다.In Formula 1, R 1 and R 2 is an aryl group of hydrogen, C 1 ~C 6 alkyl group or a C 6 ~C 20 independently from each other.
화학식 1로 표시되는 대칭성 환형 인계 화합물(C)은 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 0.5∼50 중량부, 바람직하게는 1∼40 중량부, 보다 바람직하게는 2.5∼35 중량부로 사용된다. 상기 대칭성 환형 인계 화합물(C)을 50 중량부 초과하여 사용하면 기계적 강도 등 물성이 떨어지고, 0.5 중량부 미만으로 사용할 경우에는 난연도가 저하되는 경향을 보인다.The symmetric cyclic phosphorus compound (C) represented by the formula (1) is 0.5 to 50 parts by weight, preferably 1 to 40 parts by weight, and more preferably 2.5 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin (A) + (B). Used in parts by weight. If the symmetric cyclic phosphorus-based compound (C) is used in an amount exceeding 50 parts by weight, the physical properties such as mechanical strength are lowered, and when used in less than 0.5 part by weight, the flame retardancy tends to be lowered.
본 발명의 하나의 구체예에서, 상기 수지 조성물은 보다 향상된 난연 효과를 갖기 위하여, (D) 방향족 인산 에스테르 화합물, (E) 인산염 화합물 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the resin composition may further include (D) an aromatic phosphate ester compound, (E) phosphate compound or a mixture thereof in order to have an improved flame retardant effect.
상기 방향족 인산 에스테르 화합물(D), 인산염 화합물(E) 또는 이들의 혼합물은 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 0.1∼40 중량부로 사용되는 것이 바람직하며, 5∼30 중량부가 보다 바람직하고, 10∼25 중량부가 보다 더 바람직하다. 상기 방향족 인산 에스테르 화합물(D), 인산염 화합물(E) 또는 이들의 혼합물이 0.1 중량부 미만으로 사용될 경우 향상된 난연 효과를 얻기 어렵고, 40 중량부를 초과하여 사용될 경우 기계적 강도 등의 물성이 떨어지는 단점이 있다.The aromatic phosphate ester compound (D), phosphate compound (E) or a mixture thereof is preferably used in an amount of 0.1 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin (A) + (B), and 5 to 30 parts by weight. More preferably, 10-25 weight part is still more preferable. When the aromatic phosphate ester compound (D), the phosphate compound (E) or a mixture thereof is used in an amount less than 0.1 part by weight, it is difficult to obtain an improved flame retardant effect, and when used in an amount exceeding 40 parts by weight, mechanical properties such as mechanical strength are inferior. .
상기 방향족 인산 에스테르 화합물(D)과 인산염 화합물(E)을 함께 사용할 경우에는, 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여, 상기 방향족 인산 에스테르 화합물(D)은 0.05∼30 중량부, 상기 인산염 화합물(E)은 0.05∼10 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.When using the said aromatic phosphate ester compound (D) and a phosphate compound (E) together, the said aromatic phosphate ester compound (D) is 0.05-30 weight part with respect to 100 weight part of said base resins (A) + (B). It is preferable to use the said phosphate compound (E) at 0.05-10 weight part.
이하 방향족 인산 에스테르 화합물(D)과 인산염 화합물(E)에 대해 상술한다.Hereinafter, an aromatic phosphate ester compound (D) and a phosphate compound (E) are explained in full detail.
(D) 방향족 인산 에스테르 화합물(D) Aromatic Phosphate Ester Compounds
본 발명에서 사용하는 방향족 인산 에스테르 화합물은 하기 화학식 4의 구조를 갖는다.The aromatic phosphate ester compound used in the present invention has a structure represented by the following general formula (4).
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 4에서, R3, R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소 또는 C1∼C4의 알킬기이고, X는 C6∼C20의 아릴기 또는 알킬기가 치환된 C6∼C20의 아릴기로서, 레소시놀, 히드로퀴놀 또는 비스페놀-A로부터 유도된 것이다. 또한 n은 0∼4의 정수이다.In
상기 화학식 4에 해당되는 화합물의 예로 n이 0인 경우 트리페닐 포스페이트, 트리(2,6-디메틸)포스페이트 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. n이 1인 경우 레소시놀 비스(디페닐)포스페이트, 레소시놀비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 레소시놀비스(2,4-디터셔리-부틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀비스(2,4-디터셔리-부틸페닐)포스페이트 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 방향족 인산 에스테르 화합물(D)은 단독으로 적용되거나 각각의 혼합물로도 적용이 가능하다.Examples of the compound corresponding to
(E) 인산염 화합물(E) phosphate compounds
본 발명에서 사용하는 인산염 화합물은 알킬 포스피닉산 금속염 화합물로 하기 화학식 5의 구조를 갖는다.The phosphate compound used in the present invention is an alkyl phosphinic acid metal salt compound having a structure represented by the following formula (5).
[화학식 5][Chemical Formula 5]
상기 화학식 5에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 C1∼C4의 알킬기이고, M은 금속인 Al, Mg, K, Zn 및 Ca 중에서 선택되며, n은 1∼3의 정수이다.In
상기 인산염 화합물(E)의 구체적인 예로는 디에틸 포스피닉산 알루미늄염을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.Specific examples of the phosphate compound (E) include diethyl phosphinic acid aluminum salt, but are not necessarily limited thereto.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 수지 조성물은 상술한 구성 성분 외에도, 용도에 따라 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 구체적인 예는 열안정제, 적하방지제, 산화방지제, 상용화제, 광안정제, 가소제, 안료, 염료, 무기물 첨가제 등을 포함하며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 무기물 첨가제의 구체적인 예로는 유리섬유, 석면, 탈크, 세라믹, 황산염 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 첨가제는 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 적용될 수 있다. 상기 첨가제는 상기 기초수지 (A)+(B) 100 중량부에 대하여 30 중량부 이 하로 사용되는 것이 바람직하며, 0.001∼30 중량부로 사용되는 것이 보다 바람직하다.In another embodiment of the present invention, the resin composition may further include various additives depending on the use, in addition to the above-described components. Specific examples of the additives include, but are not limited to, heat stabilizers, anti drip agents, antioxidants, compatibilizers, light stabilizers, plasticizers, pigments, dyes, inorganic additives, and the like. Specific examples of the inorganic additives include glass fibers, asbestos, talc, ceramics, sulfates, and the like, but are not necessarily limited thereto. The additives may be applied alone or in mixture of two or more. The additive is preferably used in an amount of 30 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the base resin (A) + (B), and more preferably in an amount of 0.001 to 30 parts by weight.
본 발명의 수지 조성물은 수지 조성물을 제조하는 공지의 방법에 의하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 상술한 구성 성분과 첨가제들을 함께 혼합한 후, 압출기 내에서 용융 압출하여 펠렛 형태로 제조할 수 있다.The resin composition of this invention can be manufactured by the well-known method of manufacturing a resin composition. For example, the above-described components and additives may be mixed together, and then melt-extruded in an extruder to prepare pellets.
본 발명에 따른 수지 조성물은 난연성 및 충격강도가 우수하여 여러 가지 제품에 적용될 수 있다. 특히 엄격한 난연 규격이 적용되는 TV, 컴퓨터, 오디오, 에어컨, 사무자동화 등과 같은 전기ㆍ전자 제품에 널리 사용될 수 있다.The resin composition according to the present invention is excellent in flame retardancy and impact strength and can be applied to various products. In particular, it can be widely used in electrical and electronic products such as TV, computer, audio, air conditioner, office automation, etc. to which strict flame retardant standards are applied.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다The invention will be better understood by the following examples. The following examples are for illustrative purposes of the present invention and are not intended to limit or limit the scope of the present invention.
실시예Example
실시예 1: 대칭성 환형 인계 화합물의 제조Example 1 Preparation of Symmetric Cyclic Phosphorus Compound
t-부틸 포스포닉 디클로라이드 (IV) 2 당량비와 테트라올 (V) 1 당량비, 트리에틸아민 4 당량비를 톨루엔 용매 하에 130℃에서 10시간 동안 환류 반응시켰다. 반응 종료 후 물을 넣고 고체가 사라질 때까지 교반하고 유기층을 취하여 감압증류하여 순도 99 %이상, 수율 50%의 대칭성 환형 인계 화합물(I-1)을 얻었다.2 equivalent ratios of t-butyl phosphonic dichloride (IV), 1 equivalent ratio of tetraol (V), and 4 equivalents of triethylamine were refluxed at 130 ° C. for 10 hours in a toluene solvent. After the completion of the reaction, water was added, stirred until the solid disappeared, the organic layer was taken, and distilled under reduced pressure to obtain a symmetric cyclic phosphorus compound (I-1) having a purity of 99% or more and a yield of 50%.
(t-Bu: 터셔리부틸기(t-butyl), Et: 에틸기(ethyl))(t-Bu: tertiary butyl group (t-butyl), Et: ethyl group (ethyl))
상기에서 제조된 대칭성 환형 인계 화합물(I-1)에 대하여 GC-MS 분석, 1H-NMR 분석 및 PNMR분석을 하였으며, 분석결과는 각각 도 1, 2 및 3에 나타내었다. The symmetric cyclic phosphorus compound (I-1) prepared above was subjected to GC-MS analysis, 1 H-NMR analysis and PNMR analysis, and the analysis results are shown in FIGS. 1, 2, and 3, respectively.
난연성 스티렌계 수지 조성물의 제조Preparation of flame retardant styrene resin composition
하기 실시예 및 비교실시예에서 사용된 각 성분들의 사양은 다음과 같다.The specification of each component used in the following Examples and Comparative Examples is as follows.
(A) 스티렌계 수지(A) styrene resin
제일모직(주)의 고무강화 스티렌계 수지 HG-1760S를 사용하였다. Cheil Industries Ltd. rubber-reinforced styrene resin HG-1760S was used.
(B) 폴리페닐렌 에테르(PPE) 수지(B) polyphenylene ether (PPE) resin
일본 미쓰비시 엔지니어링 플라스틱 사의 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르(상품명: PX-100F)를 사용하였으며, 입자의 크기는 수십 ㎛의 평균입경을 갖는 분말형태이다.Poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether (trade name: PX-100F) manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics, Japan, was used, and the particle size was in the form of a powder having an average particle diameter of several tens of micrometers.
(C) 대칭성 환형 인계 화합물(C) Symmetric cyclic phosphorus compound
상기 실시예 1에서 제조된 대칭성 환형 인계 화합물(I-1)을 사용하였다.The symmetric cyclic phosphorus compound (I-1) prepared in Example 1 was used.
(D) 방향족 인산에스테르 화합물(D) Aromatic Phosphate Ester Compounds
일본 대팔화학의 비스페놀 A 비스(디페닐)포스페이트(상품명: CR741S)를 사용하였다. Bisphenol A bis (diphenyl) phosphate (trade name: CR741S) manufactured by Nippon Shofar Chemical Co., Ltd. was used.
(E) 인산염 화합물(E) phosphate compounds
Clariant사의 디에틸 포스피닉산 알루미늄염(상품명: Exolit OP930)을 사용하였다.Clariant's diethyl phosphonic acid aluminum salt (trade name: Exolit OP930) was used.
실시예 2∼7Examples 2-7
상기 각 성분을 하기 표 1에 기재된 함량으로 혼합 한 후 통상의 이축 압출기에서 200∼280℃의 온도범위에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 제조된 펠렛을 80℃에서 2시간 건조한 후 6Oz 사출기에서 성형온도 180∼280℃, 금형온도 40∼80℃의 조건으로 사출하여 시편을 제조하였다.Each component was mixed to the content shown in Table 1, and then extruded at a temperature range of 200 ~ 280 ℃ in a conventional twin screw extruder to produce a pellet. The prepared pellets were dried at 80 ° C. for 2 hours, and then the specimens were prepared by injecting at a mold temperature of 180 to 280 ° C. and a mold temperature of 40 to 80 ° C. in a 60 Oz injection machine.
제조된 시편을 사용하여 UL 94 VB 난연규정에 따라 1/8"의 두께에서 난연도를 측정하였다. 충격 강도는 ASTM D 256(1/8", ㎏·㎝/㎝)에 준하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The prepared specimens were measured for flame retardancy at a thickness of 1/8 "according to the UL 94 VB flame retardant standard. Impact strength was measured according to ASTM D 256 (1/8", kg · cm / cm). The measurement results are shown in Table 1 below.
비교실시예 1∼2Comparative Examples 1 and 2
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 각 성분의 함량을 조절한 것 이외에는 실시예 2∼7과 동일하게 시편을 제조하여 물성을 측정하였다. 측정결과는 하기 표 1에 나타내었다.As shown in Table 1, except that the content of each component was adjusted, the specimens were prepared in the same manner as in Examples 2 to 7, and physical properties thereof were measured. The measurement results are shown in Table 1 below.
상기 표 1의 결과로부터, 본 발명의 대칭성 환형 인계 화합물을 난연제로 사용하여 제조한 실시예 2∼7은 방향족 인산 에스테르 화합물과 인산염 화합물을 함께 사용하여 제조한 비교실시예 1 및 방향족 인산 에스테르 화합물을 단독으로 사용하여 제조한 비교실시예 2에 비해 1/8"의 두께에서 난연성 및 충격 강도가 우수한 것을 알 수 있다.From the results of Table 1, Examples 2 to 7 prepared by using the symmetric cyclic phosphorus compound of the present invention as a flame retardant are Comparative Example 1 and an aromatic phosphate ester compound prepared by using an aromatic phosphate ester compound and a phosphate compound together. It can be seen that the flame retardancy and impact strength is excellent at a thickness of 1/8 "compared to Comparative Example 2 prepared by using alone.
본 발명의 대칭성 환형 인계 화합물은 대칭 구조를 갖기 때문에 인 함량이 높아 우수한 난연성을 발휘할 수 있다. 또한, 할로겐화 가스를 배출하지 않아 친환 경적이다.Since the symmetric cyclic phosphorus-based compound of the present invention has a symmetrical structure, it can exhibit excellent flame retardancy due to high phosphorus content. Moreover, it does not discharge halogenated gas and is environmentally friendly.
그리고 본 발명의 스티렌계 수지 조성물은 상기 대칭성 환형 인계 화합물을 포함함으로써, 뛰어난 난연성을 가지며 친환경적일 뿐만 아니라 충격강도와 같은 기계적 물성이 우수하다.In addition, the styrene resin composition of the present invention includes the symmetric cyclic phosphorus compound, which is excellent in flame retardancy and environmentally friendly, and has excellent mechanical properties such as impact strength.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications and variations of the present invention can be easily made by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.
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