KR101237855B1 - 인계 난연성 물질 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

인계 난연성 물질 및 이의 제조방법이 제공된다. 한분자 내에 이중결합과 NCO 활성기를 가진 화합물을 제조하고, 여기에 난연성을 부여하고자 인 함유 화합물을 부가한 후, 인계 난연 물질의 올리고머 또는 폴리머로 중합시키기 위한 화합물을 부가 반응시켜 인계 올리고머 또는 폴리머로 중합 가능한 신규 난연성 물질을 제조한다. 기존의 인계 저분자 난연제가 가진 흡습성, 이행성, 접착력 저하, 내구성 및 내후성 저하의 단점이 보강되고 난연성 부여 가공시 우수한 성능을 발휘한다.

Description

인계 난연성 물질 및 이의 제조방법{PHOSPHOR-BASED INCOMBUSTIBLE MATERIAL AND METHOD OF PREPARING THE SAME}

본 발명은 인계 난연성 물질 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 친환경적이며 무독성이고 신규한 인계 난연성 물질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

연소하기 쉬운 성질을 가지고 있는 대부분의 고분자 물질은 난연제를 첨가하거나, 화학적으로 반응시켜 분자 내에 난연성 원소를 도입하는 것에 의해 난연화 시키고 있다. 고분자 물질이 물성 향상을 위해 컴퓨터, TV, 전자기기의 부품을 비롯하여 자동차, 건축재료, 차량, 일반 섬유의 난연 가공등 거의 모든 분야에서 사용됨에 따라 화재 발생시 안전을 고려한 난연화에 대한 필요성이 증대되고 있다.

이에 따라 최근 각종 플라스틱, 고무, 섬유, 제지 등에 대한 연소성 규제가 강화되고 있다. 난연성에 대한 규제는 주로 UL(Underwriters laboratories Inc.), CSA(Canadian Standards Association), JIS(Japanese Industrial Standards), ASTM(American Society for Testing Materials), DIN(Deutsches Institut fㆌr Normung; German Institute for Standardization) 등 각국에서 정한 규격 안에서 규정되고 있으며 요건에 따라 적절한 규정을 만족해야만 사용할 수 있는 경우가 많다.

난연제에 요구되는 성능은 통상 연소시 발연 및 독성가스 발생이 적을 것, 원재료 및 첨가제에 대한 상용성이 우수하여 분산성이 좋을 것, 제품의 성형가공 온도에서 충분한 열안정성 확보로 성형공정에서 분해를 일으키지 말고 난연제가 최종 제품으로부터 이동되지 않을 것, 기계적, 전기적, 성형 가공성 등 제품 물성에 악영향을 주지 않을 것 등이다.

난연제는 통상 상술한 바와 같이 첨가형과 반응형으로 분류되거나, 할로겐계와 논할로겐계로 분류된다. 할로겐계 난연제는 할로겐(Cl, Br) 화합물을 사용하여 제조되고, 논할로겐계 난연제는 인 화합물, 질소 함유 화합물, 무기 화합물 등을 포함한다. 이중 인계 화합물은 점차 규제 대상이 되고 있는 할로겐계 난연제를 대체하여 무독성, 친환경 특성으로 인하여 무기 화합물과 함께 많이 주목받고 있다. 인계 화합물의 대표적인 예로서는 인산에스테르, 적인, 폴리인산암모늄을 들 수 있다.

인계 화합물은 인의 함유량에 비례하여 난연 효과도 높아지며 시중에 나온 제품 중 비교적 높은 인 함유량을 가진 첨가형 난연제는 ANTI blaze 1045(Albright & Wilson Americas) 가 있다. 그러나 대부분의 인계 난연제는 분자량이 작고 첨가하여 사용시 내구성, 흡습성, 이행성, 접착력, 내수성 등이 저하되는 현상으로 인하여 난연 효과 역시 저하되는 단점이 있다.

따라서 이러한 기존의 인계 첨가형 난연제의 단점을 보완하고 인을 함유한 반응성 올리고머 또는 폴리머 원료를 사용하고 최적의 제조공정을 적용하여 중합 가능한 신규 난연성 물질이 요구되고 있다.

이에 본 발명의 목적은 인계 첨가형 난연제의 사용시 바인더와의 상용성이 우수할 뿐만 아니라 바인더 고유의 물성에 대한 간섭을 최소화 하며 지속적인 난연성과 내구성을 구현할 수 있도록 한 신규 인계 난연성 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 인계 난연성 물질의 용이한 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명에서는 다음 "화합물 C" 로 표시되는 난연성 물질을 제공한다. "화합물 C" 에서 R 및 R¹은 각각 H 및 CH₃ 중 어느 하나를 나타낸다. n과 o는 같거나 다를 수 있으며 각각 0을 포함하는 정수이고 "화합물 C"는 인계 올리고머 또는 폴리머로 중합 가능한 신규한 난연성 물질이다.

< 화합물 C >

일실시예에 의하면, 상기 "화합물 C"에서 상기 n+o는 98 이상의 값을 갖는다.

본 발명의 상기한 다른 목적은 "화합물 A"와 -OH기와 인을 함유하는 인계 화합물을 사용하여 "화합물 B"를 제조하는 단계 및 제조되는 "화합물 B"와 "화합물 가"를 사용하여 다음 "화합물 C"로 표시되는 인계 난연성 물질을 제조하는 단계를 포함하는 인계 난연성 물질의 제조방법에 의해 달성된다. 화합물 A, 화합물 B 및 화합물 (가)에 있어서 R 또는 R¹은 각각 H 및 CH₃중 어느 하나를 의미한다.

<화합물 A> <인계 화합물>

<화합물 B>

<화합물 "가">

<화합물 C>

"화합물 C"에서 n과 o는 같거나 다를 수 있으며 각각 0을 포함하는 정수이고 R 및 R¹은 각각 H 및 CH₃ 중 어느 하나를 나타낸다.

일실시예에 의하면, 상기 "화합물 A"는 두개의 NCO기를 갖는 IPDI 화합물과 아크릴 화합물을 사용하여 제조된다.

<IPDI 화합물> <아크릴 화합물> <화합물 A>

일실시예에 있어서, 상기 "화합물 C"에서, n+o는 98 이상의 값을 갖는다.

본 발명에서는 또한 상기 인계 난연성 물질인 "화합물 C"를 포함하여 이루어지는 수지가 제공된다.

상기한 인계 올리고머 또는 폴리머로 중합 가능한 신규 난연성 물질은 점차 규제대상이 되고 있는 할로겐류를 포함한 난연성 물질을 대체하여 사용될 수 있으며, 친환경, 무독성이면서 우수한 난연 효과를 가지기 때문에 PU(polyurethane)를 포함한 다방면의 코팅제 및 함침용 수지와 병용이 가능하여 산업용 및 일반 섬유의 난연 가공시 우수한 성능을 발휘할 수 있는 물질이다.

도 1은 "화합물 A"의 제조를 위해 IPDI 화합물과 2-HEA 화합물을 혼합하고 반응 전에 측정한 FT-IR 스펙트럼이다.
도 2는 "화합물 A"의 제조를 위해 IPDI 화합물과 2-HEA 화합물을 혼합하고 반응한 후에 측정한 FT-IR 스펙트럼이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 한 분자 내에 우레탄 결합으로 반응성기인 비닐기를 가지는 "화합물 B"를 제조하고 비닐기에 인계 난연성 아크릴 모노머를 중합시켜 신규하고 우수한 난연성 물질을 제공한다. 비닐기를 가지는 "화합물 B"는 수산기를 갖는 화합물과 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 제조된 것이다. 제조된 난연성 물질은 하기 화학식으로 표현되는 인계 올리고머형 신규 난연성 물질인 "화합물 C" 이다.

< 화합물 C >

n과 o는 사용목적에 따라 투입되는 "화합물 가"의 몰수에 따라 달라진다. n과 o가 동시에 0(제로)일 경우, "화합물 C"는 인계 난연성 아크릴 모노머 두 분자를 포함하는 화합물이 된다.

난연제가 난연 효과를 나타내는 통상적인 방식은 예를 들면 다음과 같다. 먼저 고체상 저해(solid phase inhibition) 작용으로서, 이 방식에 의하면 난연제가 챠르(char)를 형성하여 열이 내부로 전달되는 것을 방지한다. 다음 기상 저해(vapor phase inhibition) 작용이 있는데, 이에 의하면 화학적 구조를 변화시키고 라디칼 연쇄 반응을 중지시켜 연소를 방지하게 된다. 세 번째로 열작용(heat operation)에 의한 방식이 있는데, 이는 연소시 H₂가 생성되어 표면을 냉각시키는 작용을 한다.

인계 난연제는 주로 연소할 때 열분해에 의해 폴리메타인산을 생성하고 이것이 보호층을 형성하는 경우와 폴리메타인산이 생성될 때의 탈수 작용에 의해서 생성되는 탄소 피막이 산소를 차단하여 연소를 막는 방식으로 난연 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 본 발명에 따른 인계 난연제 물질은 첨가형으로서 주로 열작용에 의해 난연 효과를 나타내는 화합물이라고 할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 난연성 물질을 제조하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 먼저, 인계 올리고머 또는 폴리머로 중합 가능한 신규 난연성 물질을 효과적으로 제조하기 위하여 디이소시아네이트와 아크릴 화합물을 반응시켜 하기 "화합물 A"를 제조하고 연속적으로 다음 반응을 수행하여 원하는 인계 난연성 물질을 제조한다.

<IPDI> <2-HEA> <화합물 A>

["화합물 A"의 제조]

반응성과 난연성을 가진 올리고머 형태의 난연제를 제조하기 위해선 2가 이상의 활성화기를 가진 원료가 필요하다. 주 활성화기로는 NCO와 OH, 비닐기를 가진 원료를 선택한다.

다가의 NCO중 디이소시아네이트(diisocyanate)를 선택한 것은 반응성과 물성의 조절이 용이하기 때문이다. 다가의 NCO를 갖는 화합물로서는 MDI(methylene diphenyl diisocyanate), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate), NDI(1,5-naphthalene diisocyanate), HDI(1,6-hexane diisocyanate), TDI(tolylene diisocyanate), IPDI(isophorone diisocyanate), H12MDI(수첨엠디아이) 등 여러 화합물이 있지만 원하는 특성을 갖는 난연성 물질을 얻기 위해 NCO의 활성화도가 차별되는 IPDI가 바람직한 화합물이다. 실제로 HDI의 경우는 비슷한 반응활성도를 가졌기에 반응의 증점도는 높지만 반응종료 후 실온(room temperature)에서 겔 상태를 보이는 등 저장 안정성이 낮아서 적용이 용이하지 않다는 어려움이 있다.

NCO 화합물과 반응하게 되는 아크릴 모노머로서는 화학식 내에 이중결합이 포함된 아크릴 모노머 중에서 손쉽게 구할 수 있는 2-HEA(2-hydroxyethyl acrylate)가 바람직하게 사용된다. 2-HEA의 경우는 경화 속도가 일반 아크릴 모노머와 비슷하다. 사용된 아크릴 모노머는 실용적인 이유로 선택이 되었으므로 기타 모노머의 선택과 활용은 상기 반응메커니즘에 기반을 두어 폭넓은 선택과 적용이 가능하다.

일실시예에 있어서, "화합물 A"의 구조를 갖는 화합물을 제조하기 위하여 2-HEA 와 IPDI(isophorone diisocyanate)를 혼합하도록 한다. 여기에 MEHQ(monomethyl ether hydroquinone), HQ(hydroquinone)과 같은 중합억제제를 첨가한다. 중합억제제는 아크릴의 이중결합을 깨지 않는 역할을 하여 반응을 조절하는 역할을 한다. 두 개의 NCO기가 갖는 상이한 반응성을 이용하여 반응을 진행시키되 섭씨 약 60℃ 이하, 바람직하게는 약 55℃ 이하의 온도 조건에서 약 6 시간에 걸쳐 반응이 진행되도록 한다. 만약 온도가 60℃를 초과하면 IPDI의 두 개의 -NCO에 모두 반응하므로 주의해야 한다.

약 60℃ 이상에서 반응을 진행하게 되면 아크릴기의 이중 결합이 깨지면서 아크릴 작용기간에 반응이 수행되어 역시 겔화 현상이 나타날 수 있다. 상기 두 화합물은 상온에서 액상으로서 반응시 별도로 용제를 사용하지 않아도 된다. 만약 기재된 정량비율이 맞지 않으면 "화합물 A"로 결합된 화합물 이외에 과량의 출발 물질이 반응 후 남게 되어 습기와의 반응 또는 "화합물 B"로 진행할 때 다른 화합물로 이행되는 원인이 될 수 있으므로 정량 비율을 정확하게 지키는 것이 중요하다.

상기 제조물의 반응종결의 판결 여부는 FT-IR 스펙트럼을 측정하거나 NCO 정량 방법을 사용하거나 Br 정량법으로 비닐기(CH₂=CH)를 정량하는 방법 등을 사용하는 것으로 확인가능하다.

즉, FT-IR 스펙트럼을 검사하여 이소시아네이트의 프리-NCO의 피크(2260cm^-1) 크기가 초기와 비교하여 작아진 것을 확인하고 우레탄의 N-H 피크(3300cm^-1)를 확인하여 반응의 진행과 완료를 확인하도록 한다. NCO 정량 방법에 의하여 확인하는 경우에는 NCO와 2-HEA의 반응이 이론양의 95~105% 범위 내가 되는지를 확인하도록 한다. 이 범위를 벗어나면 다음 반응시 부반응이 많아지고 다음 반응에 투입되는 원료량의 계산이 어려워진다.

도 1은 "화합물 A"의 제조를 위해 IPDI 화합물과 2-HEA 화합물을 혼합하고 반응 전에 측정한 FT-IR 스펙트럼이다.

도 2는 "화합물 A"의 제조를 위해 IPDI 화합물과 2-HEA 화합물을 혼합하고 반응한 후에 측정한 FT-IR 스펙트럼이다.

NCO 인덱스가 감소함에 따라 약 2200cm^-1~2300cm^-1 사이에서 나타나는 N=C=O 피크가 반응 전에 비해 감소하는 것을 알 수 있으며 대조적으로 우레탄 결합이 증가하는 것을 알 수 있다. 이소시아네이트의 프리 NCO는 2260cm^-1, 우레탄의 NH는 3300cm^-1 에서, 우레탄의 C=O는 1700cm^-1에서 피크가 나타난다.

일실시예에 있어서, 반응개시 후 6시간이 경과하면 FT-IR 스펙트럼에서 NCO 피크 (약 2270cm^-1)를 측정한다. 처음 측정단계로부터 30분 간격으로 세 번씩 측정하여 NCO 피크 크기에 변화가 없을 때 NCO 함량 측정법을 이용하여 오차 범위(약 12.4± 1%) 내에서 이론치와 근접하면 반응이 종결된 것으로 본다.

["화합물 B"의 제조]

난연성을 부여하기 위한 원료 화합물로서는 다가의 활성 OH 기와 인을 함유한 제품을 원료로 한다. 본 발명에서 사용된 원료는 2 개의 OH 기를 함유한 화합물이다. 관능기가 2 개를 초과하는 화합물은 가교화 진행으로 인해 겔화 현상이 심화되며 관능기가 1 개 이하인 화합물은 올리고머화의 진행이 어렵다는 단점이 있으므로 관능기가 2 개인 화합물을 사용하는 것이 좋다.

"화합물 A" 2몰에 반응성 인계 화합물 1몰의 비율로 첨가하여 올리고머화를 위한 "화합물 B" 를 제조한다. "화합물 A"에 인계 화합물을 약 1시간에 걸쳐 적하(dropping) 하도록 한다. 적하가 끝난 후 약 2시간 동안 반응시킨다. 반응 온도는 최대한의 변색을 방지하기 위해 약 60℃ 이하가 유지되도록 한다. 얻어지는 화합물은 정제 과정 없이 바로 다음 단계에서 사용하도록 한다.

<화합물 A> <인계 화합물>

<화합물 B>

[화합물 C-1의 제조]

올리고머화를 위하여 비닐기를 가진 인계 아크릴 모노머를 중합한다. 인계 아크릴 모노머는 하기식의 "화합물 가"를 사용한다.

<화합물 가>

"화합물 B"와 "화합물 가"를 1:2의 몰비로 반응시키도록 한다. 예컨대, 1몰의 "화합물 B" 와 2몰의 "화합물 가"를 투입하여 "화합물 B"와 "화합물 가" 사이의 이중결합을 이용하여 부가반응을 일으켜서 중합하도록 한다. 생성물은 "화합물 C"에서, n과 o가 모두 0인 경우의 화합물로서 제조되는데 이를 "화합물 C-1" 으로 부르기로 한다.

이중결합간의 반응을 위해서는 촉매하에서 유화 중합 또는 자외선 중합을 진행시켜 수행한다. 연속적인 부가반응을 위하여 촉매를 사용하는데 APS(ammonium persulfate), KPS(potassium persulfate) 등이 용이하게 사용된다.

< 화합물 C-1 >

[최종 화합물 C의 제조]

"화합물 C-1"의 제조 방법과 거의 동일하게 하되 "화합물 B"와 "화합물 가"를 1:2 이상의 몰비인 1:X (X는 2 이상의 자연수)의 몰비로 반응시키도록 한다. 예컨대, 1몰의 "화합물 B" 와 10몰의 "화합물 가"를 투입하여 "화합물 B"와 "화합물 가" 사이의 이중결합을 이용하여 연쇄적인 부가반응을 일으켜서 중합하도록 한다. 이후 단계는 "화합물 C-1"의 제조와 동일한 방식으로 수행하도록 한다.

이상과 같은 방법에 따라 친환경, 무독성 효과가 우수하여 다양한 분야에서 병용이 가능한 인계 난연성 물질을 수득할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

<제조예 1; "화합물 A"의 제조>

콘덴서, 교반기, 온도계를 부착한 1000cc의 반응기에 상온에서 질소 가스를 통과시키면서 IPDI(독일 휠스 그룹의 CREA NOVA 제품) 222g(1 mol)을 넣어주었다. 여기에 상온에서 2-HEA(일본 동아합성사 제품) 116g(1 mol)과 MEHQ 0.006g을 용해하여 넣고 반응 온도를 천천히 승온시켜 50℃를 유지하면서 8시간 동안 반응시켰다. 승온할 때 60℃를 넘지 않도록 주의 하였다. 반응 종료후 상온으로 냉각하여 "화합물 A" 332g을 약 98% 이상의 수율로 수득하였다.

반응 종료 후 FT-IR 로 검사하여 이소시아네이트의 프리-NCO 의 피크(2260cm^-1) 크기를 초기와 비교하여 작아진 것을 확인하고, 우레탄의 N-H 피크(3300cm^-1)를 확인하였다.

<제조예 2: "화합물 B"의 제조>

콘덴서, 교반기, 온도계를 부착한 2000cc의 반응기에 상온에서 질소 가스를 통과시키면서 제조예 1에서 수득된 "화합물 A" 676g(2 mol)을 넣고 75℃로 승온하였다. Fy-6 [Fyrol-6; (N,N-bis-(2-hydroxyethyl) amino methane phosphonic acid diethylester, AKZO-NOBEL 사 제품] 256g(1 mol)을 1시간에 걸쳐 적하(dropping) 하고, 적하가 끝난 후 약 75~80℃ 에서 약 1시간 동안 반응시켰다. FT-IR을 이용하여 NCO 피크를 확인하여 프리-NCO 피크가 없음을 확인하고 "화합물 B" 923g을 약 99%의 수율로 수득하였다.

<실시예 1: 화합물 C-1의 제조>

콘덴서, 교반기, 온도계를 부착한 1000cc의 반응기에 "화합물 B" 93.2g (0.1 mol)과 메틸 에틸 케톤 180g 및 N,N-디메틸 포름아마이드 300g을 넣었다. 약 75℃ 까지 승온하여 별도로 "화합물 가"(R=H) 39.4g (0.2 mol), 물 50g 및 암모늄 퍼설페이트 1g을 혼합한 용액을 약 75~80℃를 유지하면서 약 2시간에 걸쳐 적하하였다. 약 80~85℃에서 3시간 동안 숙성 반응시킨 후 Br 정성법을 이용하여 비닐기(CH₂=CH)가 없음을 확인하였다. 반응을 종결시킨 후 냉각하여 중합수지 고형분 약 20%의 난연성 물질인 "화합물 C-1" 633g을 수득하였다.

<실시예 2: "화합물 C"의 제조>

콘덴서, 교반기, 온도계를 부착한 2000cc의 반응기에 "화합물 B" 93.2g (0.1 mol)과 메틸 에틸 케톤 390g 및 N,N-디메틸 포름아마이드 660g을 넣었다. 약 75℃ 까지 승온하여 별도로 "화합물 가"(R=H) 197g (1 mol), 물 100g 및 암모늄 퍼설페이트 5g을 혼합한 용액을 약 75~80℃를 유지하면서 약 2시간에 걸쳐 적하하였다. 약 80~85℃에서 3시간 동안 숙성 반응시킨 후 Br 정성법을 이용하여 비닐기(CH₂=CH)가 없음을 확인하였다. 반응을 종결시킨 후 냉각하여 중합수지 고형분 약 20%의 난연성 물질 "화합물 C" 1440g을 수득하였다.

<실시예 3~6>

실시예 2와 같은 방식으로 수행하되 "화합물 가"의 사용량을 3 mol, 5 mol, 10 mol 및 20 mol로 변경하여 "화합물 C"를 수득하였다.

이상과 같은 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 본 발명의 난연성 물질의 효과를 확인하기 위하여 몇 가지 항목에 대한 테스트를 수행하였다.

<표 1> 난연 시험 (세탁 전, 후 비교)

난연 시험은 상기 실시예에 따라 제조된 수지에 폴리에스테르 직물을 침전시켜 코팅한 후 기재된 시험규격에 의거하여 실시하였으며 세탁은 약 40℃의 수온에 약 20 분간 총 5회를 세탁하였다.

이상의 실험 결과로부터, 일반적인 인계 난연성 물질이 갖는 내구성이 약하다는 문제점이 해결되어 우수한 내구성을 갖는 인계 난연성 물질의 제조가 가능하다는 것을 확인할 수 있다.

참고로, 잔염은 버너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 보이며 연소하는 상태가 그칠 때까지(after flame)의 시간을 나타내고, 잔진은 버너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리지 않고 연소하는 상태가 그칠 때까지(after glow)의 시간을 나타낸다. 한편, 탄화면적은 버너의 불꽃에 의해 탄화된 면적을 나타내며 탄화길이는 버너의 불꽃에 의해 탄화된 길이를 의미한다.

표 1에 나타난 바와 같이 세탁 전후로 잔염 및 잔진 시간은 거의 비슷하거나 약간 길어졌으며, 탄화길이와 탄화면적도 약간 길어지거나 넓어졌다. 모든 특성은 X의 몰수가 커질수록 향상되는 것을 확인할 수 있다.

특히, X의 몰수가 100 이상이 되면 매우 우수한 난연성을 갖게 되는 것을 기대할 수 있다. 이는 분자량으로 환산할 경우 약 18,000 - 35,000 사이가 된다. 일반적인 코팅용 폴리우레탄 수지의 분자량은 약 30,000 - 60,000 수준이며 첨가형으로 상기 난연 물질을 첨가할시 올리고머화된 분자량의 크기 때문에 우레탄 수지와의 상용성은 매우 우수하다. "화합물 가"는 반드시 짝수의 몰수로 투입되어야 하는 것은 아니며 X의 몰수가 100 이상으로 커질수록 효과가 더 우수하다. 그러나 너무 크면 중합이 어려워지고 약 150을 초과하면 엉김과 겔화 현상이 나타난다.

상기한 인계 올리고머 또는 폴리머로 중합 가능한 신규 난연성 물질은 기존의 저분자 난연제가 가진 흡습성, 이행성, 접착력 저하, 내구성 및 내후성 저하의 단점을 보강할 수 있어서 난연성 부여 가공시 코팅 및 함침용 수지의 첨가형 난연제로 병용시 우수한 성능을 발휘할 수 있다.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 다음 "화합물 C"로 표시되는 인계 난연성 물질, "화합물 C"에서 n과 o는 같거나 다를 수 있으며 각각 0을 포함하는 정수이고 R 및 R¹은 각각 H 및 CH₃중 어느 하나를 의미한다.
   <화합물 C>
   

   
2. 제1항에 있어서, 상기 "화합물 C"에서, n+o 는 98 이상의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 인계 난연성 물질.
3. "화합물 A"와 -OH기와 인을 함유하는 인계 화합물을 사용하여 "화합물 B"를 제조하는 단계; 및
   제조되는 "화합물 B"와 "화합물 가"를 사용하여 다음 "화합물 C"로 표시되는 인계 난연성 물질을 제조하는 단계를 포함하는 인계 난연성 물질의 제조방법.
   (화합물 A, 화합물 B 및 화합물 (가)에 있어서 R 또는 R¹은 각각 H 및 CH₃중 어느 하나를 의미한다)
   <화합물 A> <인계 화합물>
   

   

   
   <화합물 B>
   
   <화합물 가>
   

   

   
   <화합물 C>
   

   

   
   ("화합물 C"에서 n과 o는 같거나 다를 수 있으며 각각 0을 포함하는 정수이고 R 및 R¹은 각각 H 및 CH₃중 어느 하나를 의미한다.)
4. 제3항에 있어서, 상기 화합물 A는 두개의 NCO기를 갖는 IPDI(isophorone diisocyanate) 화합물과 아크릴 화합물을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 인계 난연성 물질의 제조방법.
   

   

   
   <화합물 A >
5. 제3항에 있어서, 상기 화합물 C에서, n+o 는 98 이상의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 인계 난연성 물질의 제조방법.
6. 청구항 1항의 인계 난연성 물질을 포함하여 이루어지는 수지.

Images