KR102095283B1 - Manufacturing Method of Hypophosphorous Type Flame Retardants - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차아인산계 난연제의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 초음파 에너지가 인가되는 조건 하에서 차아인산 염과 알루미늄 염을 반응 시키는 것을 포함하여 입자 크기를 미세하게 조절하고 변색 및 내열성 문제를 해결할 수 있는 차아인산계 난연제의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a hypophosphite-based flame retardant. More specifically, it relates to a method for manufacturing a hypophosphite-based flame retardant that can finely control particle size and solve discoloration and heat resistance problems, including reacting a hypophosphite salt and an aluminum salt under conditions where ultrasonic energy is applied.

Description

차아인산계 난연제의 제조방법{Manufacturing Method of Hypophosphorous Type Flame Retardants}Manufacturing Method of Hypophosphorous Type Flame Retardants

본 발명은 차아인산계 난연제의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 초음파 에너지가 인가되는 조건 하에서 차아인산 염과 알루미늄 염을 반응 시키는 것을 포함하여 입자 크기를 미세하게 조절하고 변색 및 내열성 문제를 해결할 수 있는 차아인산계 난연제의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a hypophosphite-based flame retardant. More specifically, it relates to a method for manufacturing a hypophosphite-based flame retardant that can finely control particle size and solve discoloration and heat resistance problems, including reacting a hypophosphite salt and an aluminum salt under conditions where ultrasonic energy is applied.

일반적으로 열가소성 고분자 재료는 불에 타기 쉬워 화재 위험성을 갖고 있으므로, 이를 난연화 하는 기술에 대한 요구가 있어왔다. 종래 난연화는 난연성과 내열성을 가지고 있는 브롬이나 염소가 포함된 할로겐계 화합물을 이용해왔다. 하지만, 이러한 할로겐계 난연제들은 연소 시 유독가스와 다이옥신 등 유독 물질이 발생하여 인체와 환경에 유해한 문제점을 가지고 있다. 이에, 할로겐 난연제에 대한 사용 규제가 강화되고 있으며, 할로겐계 난연제를 대체할 수 있는 난연성과 내열성이 우수한 비할로겐계 난연제의 개발이 절실히 요구되고 있다. In general, since the thermoplastic polymer material is easily burned and has a fire risk, there has been a demand for a flame retardant technology. Conventional flame retardant has used a halogen-based compound containing bromine or chlorine having flame retardancy and heat resistance. However, these halogen-based flame retardants have a problem that is harmful to the human body and the environment by generating toxic substances such as toxic gases and dioxin during combustion. Accordingly, restrictions on use of halogen flame retardants are being strengthened, and development of non-halogen flame retardants having excellent flame retardancy and heat resistance to replace halogen flame retardants is urgently required.

할로겐계 난연제의 대체품 중 인계 화합물은 무기계 난연제나 질소 화합물계 난연제에 비해 난연성이 우수한 편이지만, 할로겐계 화합물에 비해 난연 및 내열 성능이 크게 미치지 못한다. 또한, 내열성, 내부식성 및 내변색성 등이 좋지 않고, 연소 과정에서 연기밀도가 높으며, 제조 공정에서 부산물 처리를 위한 여과 수세 공정 등으로 인해 생산성이 낮은 문제점을 가진다.Among the alternatives of halogen-based flame retardants, phosphorus-based compounds have superior flame retardancy compared to inorganic-based flame retardants or nitrogen-based flame retardants, but do not have a significant flame retardant and heat-resistant performance compared to halogen-based compounds. In addition, the heat resistance, corrosion resistance and discoloration resistance are not good, the smoke density is high in the combustion process, and the productivity is low due to the filtration washing process for by-product treatment in the manufacturing process.

또한, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘과 같은 무기계 난연제는 난연성과 기계적 물성 향상을 동시에 도모하기 어렵고, 멜라민 시아누레이트와 같은 질소계 난연제는 폴리아마이드나 폴리우레탄과 같이 질소를 포함한 수지를 제외한 대부분의 용도에서 난연성이 부족하여 주로 난연 보조제로 사용되고 있다.In addition, inorganic flame retardants such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide are difficult to simultaneously improve flame retardancy and mechanical properties, and nitrogen-based flame retardants such as melamine cyanurate are used in most applications except nitrogen-containing resins such as polyamide or polyurethane. It is mainly used as a flame retardant supplement due to its lack of flame retardancy.

한편, 전자재료의 한 분야인 FFC(Flexible Flat Cable)에 사용되는 점착제는 일반적으로 30㎛ 이내의 두께를 지니므로 입자크기가 큰 난연제는 사용되기 어려워 난연제의 입자 크기를 미세하게 제어하는 것도 필요하다.On the other hand, since adhesives used in FFC (Flexible Flat Cable), which is one field of electronic materials, generally have a thickness within 30 µm, it is difficult to use flame retardants with large particle sizes, so it is also necessary to finely control the particle size of flame retardants. .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 입자 크기를 미세하게 조절하면서도 내열성, 내변색성 및 내부식성이 우수하고 탁월한 난연성을 구현하는 차아인산계 난연제 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and provides a hypophosphite-based flame retardant and a method for manufacturing the same, which has excellent heat resistance, discoloration resistance and corrosion resistance, and excellent flame retardancy while finely adjusting the particle size. The purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태는,In order to achieve the above object, an aspect of the present invention,

(a) 차아인산 알칼리 금속염을 2 내지 4가의 금속염과 반응시키는 차아인산계 금속염 제조단계, (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 차아인산계 금속염을 수세하는 수세단계 및 (c) 상기 (b) 단계에서 수세된 차아인산계 금속염을 진공 건조하는 건조단계를 포함하며, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계 중 어느 하나 이상의 단계는 초음파 에너지를 인가하는 것을 포함하여 실시되는 것인 하기 화학식 1로 표시되는 차아인산계 난연제의 제조방법을 제공하는 것이다. (a) a hypophosphite-based metal salt reaction step of reacting an alkali metal hypophosphite with a 2-4 tetravalent metal salt, (b) a washing step of washing the hypophosphite-based metal salt prepared in step (a) and (c) the (b) ) A drying step of vacuum drying the hypophosphite-based metal salt washed in step, wherein at least one of the steps (a) and (b) is carried out by applying ultrasonic energy. It is to provide a method for producing a hypophosphite-based flame retardant represented by.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018054531393-pat00001
Figure 112018054531393-pat00001

(상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C6)알킬이고, M은 Ca, Mg, Al, Zn 및 Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속원자이며, n은 2 내지 4에서 선택되는 정수를 나타낸다.)(In the above formula 1, R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, straight chain or pulverized (C 1 -C 6 ) alkyl, M is any metal atom selected from Ca, Mg, Al, Zn and Ti , N represents an integer selected from 2 to 4.)

본 발명의 일 실시예에 따른 차아인산계 난연제의 제조방법에 있어서, 상기 2 내지 4가의 금속염은 2 내지 4가 금속의 질산염, 염산염, 황산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다. In the method for producing a hypophosphite-based flame retardant according to an embodiment of the present invention, the divalent or tetravalent metal salt is any one selected from the group consisting of nitrate, hydrochloride, sulfate and mixtures of divalent or tetravalent metals You can.

본 발명의 일 실시예에 따른 차아인산계 난연제의 제조방법에 있어서, 상기 초음파 에너지의 인가는 반응용액 1,000L 당 500 내지 20,000 W의 출력 및 10 내지 100 KHz의 파장 범위 내에서 실시하는 것일 수 있다. In the method for producing a hypophosphite-based flame retardant according to an embodiment of the present invention, the application of the ultrasonic energy may be performed within a wavelength range of 500 to 20,000 W and 10 to 100 KHz per 1,000 L of the reaction solution. .

본 발명의 일 실시예에 따른 차아인산계 난연제의 제조방법에 있어서, 상기 초음파 에너지의 인가 시간은 30분 내지 360분인 것일 수 있다. In the method for manufacturing a hypophosphite-based flame retardant according to an embodiment of the present invention, the application time of the ultrasonic energy may be 30 minutes to 360 minutes.

본 발명의 일 실시예에 따른 차아인산계 난연제의 제조방법에 있어서, 상기 (a) 단계의 차아인산 알칼리 금속염은 (C2-C4)알킬차아인산에 수산화 금속염을 첨가하여 교반하여 제조되는 것일 수 있다. In the method for producing a hypophosphite-based flame retardant according to an embodiment of the present invention, the alkali metal hypophosphite in step (a) is prepared by adding a metal hydroxide to (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphorous acid and stirring it. You can.

본 발명의 일 실시예에 따른 차아인산계 난연제의 제조방법에 있어서, 상기 수산화 금속염은 수산화알루미늄, 수산화칼슘 및 수산화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다. In the method for producing a hypophosphite-based flame retardant according to an embodiment of the present invention, the metal hydroxide may be any one or more selected from the group consisting of aluminum hydroxide, calcium hydroxide and magnesium hydroxide.

본 발명의 일 실시예에 따른 차아인산계 난연제의 제조방법에 있어서, 상기 (C2-C4)알킬차아인산은 차아인산, (C2-C4)알켄, 라디칼개시제 및 물을 교반하여 제조되는 것일 수 있다. In the method for producing a hypophosphite-based flame retardant according to an embodiment of the present invention, the (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphite is prepared by stirring hypophosphorous acid, (C 2 -C 4 ) alkene, radical initiator and water It can be.

또한, 본 발명의 다른 양태는 상술한 제조방법으로 제조되는 난연제에 관한 것이다. Further, another aspect of the present invention relates to a flame retardant produced by the above-described manufacturing method.

본 발명의 일 실시예에 따른 난연제는 하기 관계식 1을 만족하는 것일 수 있다. Flame retardant according to an embodiment of the present invention may satisfy the following relational expression 1.

[관계식 1][Relationship 1]

300℃ ≤ TCG ≤ 400℃300 ℃ ≤ T CG ≤ 400 ℃

(상기 관계식 1에서, TCG는 승온속도 10℃/분, 질소유량 20㎖/분의 열중량 분석 조건에서 1.0%의 중량감소가 나타나는 최초의 온도이다.)(In the above relational expression 1, T CG is the first temperature at which a weight loss of 1.0% appears under a thermogravimetric analysis condition of a heating rate of 10 ° C / min and a nitrogen flow rate of 20 mL / min.)

본 발명의 또 다른 양태는 상기의 난연제를 포함하여 제조되는 성형체에 관한 것이다. 상기 성형체는 연성평판케이블(Flexible Flat Cable) 또는 연성동박적층판(Flexible Copper Clad Laminate)인 것일 수 있다.Another aspect of the present invention relates to a molded article manufactured by including the flame retardant. The molded body may be a flexible flat cable or a flexible copper clad laminate.

본 발명은 반응 및 수세 과정에서 초음파 에너지를 가함으로써 불순물의 함량을 낮출 수 있으며, 입자 크기를 미세하게 제어할 수 있는 장점을 가진다. 또한, 내열성, 내변색성 및 내부식성이 우수하면서도 탁월한 난연성능을 구현할 수 있는 차아인산계 난연제를 제조할 수 있는 장점을 가진다. 더구나, FFC 및 FCCL 제조용 접착제 사용에 우수한 성능을 구현할 수 있으며, 비할로겐계 친환경 난연제를 제공할 수 있는 장점을 가진다.The present invention can lower the content of impurities by applying ultrasonic energy during the reaction and water washing process, and has the advantage of finely controlling the particle size. In addition, it has the advantage of being capable of producing a hypophosphite-based flame retardant capable of realizing excellent flame retardant performance while having excellent heat resistance, discoloration resistance and corrosion resistance. Moreover, it can realize excellent performance in the use of adhesives for manufacturing FFC and FCCL, and has the advantage of providing a non-halogen-based eco-friendly flame retardant.

도 1은 제조예 1에 따른 다이에틸차아인산(diethylhypophosphorous acid, DEPA)의 H-NMR 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 비교예 3(a), 실시예 12(b) 및 실시예 13(c)에 따른 난연제 입자의 황변 및 응집 발생 여부를 확인하기 위해 측정한 사진을 나타낸 것이다.
1 shows the results of H-NMR analysis of diethylhypophosphorous acid (DEPA) according to Preparation Example 1.
Figure 2 shows a photograph measured to determine whether the flame retardant particles according to Comparative Example 3 (a), Example 12 (b) and Example 13 (c) yellowing and aggregation occurred.

이하 본 발명의 차아인산계 난연제의 제조방법 및 이로부터 제조되는 난연제에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있다. 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. Hereinafter, a method for manufacturing the hypophosphite-based flame retardant of the present invention and a flame retardant prepared therefrom will be described in detail. The present invention can be better understood by the following examples. The following examples are for illustrative purposes of the present invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims. At this time, the technical terms and scientific terms used have a meaning that is understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which this invention belongs, unless otherwise defined.

본 발명의 발명자는 난연성을 향상시키기 위한 인계 난연제의 경우 연기밀도가 높고, 내열성, 내변색성 등의 물성이 좋지 않은 문제점을 가지고 있는 바 이를 개선하기 위한 연구를 심화하던 중, 초음파 에너지를 인가하는 조건 하에서 반응 또는 수세 공정을 실시하는 것을 포함하는 차아인산계 난연제 제조방법을 제공함으로써 불순물 함량을 낮출 수 있고, 탁월한 난연 성능에 더하여 내변색성, 내열성, 내부식성의 물성 향상 효과를 구현할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다. The inventors of the present invention have problems of high smoke density in the case of phosphorus-based flame retardants to improve flame retardancy, and poor physical properties such as heat resistance and discoloration resistance, while deepening research to improve them, applying ultrasonic energy Impurity content can be lowered by providing a hypophosphite-based flame retardant manufacturing method comprising performing a reaction or water washing process under conditions, and in addition to excellent flame retardant performance, discoloration resistance, heat resistance, and corrosion resistance can be improved. Discovered to complete the present invention.

이하, 본 발명의 일 양태에 따른 차아인산계 난연제의 제조방법 및 이로부터 제조된 난연제에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a hypophosphite-based flame retardant according to an aspect of the present invention and a flame retardant prepared therefrom will be described in more detail.

본 발명의 일 양태에 따른 하기 화학식 1로 표시되는 차아인산계 난연제 제조방법은 Method for producing a hypophosphite-based flame retardant represented by the following formula (1) according to an aspect of the present invention

(a) 차아인산 알칼리 금속염을 2 내지 4가의 금속염과 반응시키는 차아인산계 금속염 제조단계,(a) a hypophosphite-based metal salt production step of reacting an alkali metal hypophosphite with a 2-4 tetravalent metal salt,

(b) 상기 (a) 단계에서 제조된 차아인산계 금속염을 수세하는 수세단계 및(b) a washing step of washing the hypophosphite-based metal salt prepared in the step (a);

(c) 상기 (b) 단계에서 수세된 차아인산계 금속염을 진공 건조하는 건조단계(c) a drying step of vacuum drying the hypophosphite-based metal salt washed in step (b).

를 포함하며,It includes,

상기 (a) 단계 및 (b) 단계 중 어느 하나 이상의 단계는 초음파 에너지를 인가하는 것을 포함하여 실시되는 것이다. Any one or more of the steps (a) and (b) is performed including applying ultrasonic energy.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018054531393-pat00002
Figure 112018054531393-pat00002

(상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C6)알킬이고, M은 Ca, Mg, Al, Zn 및 Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속원자이며, n은 2 내지 4에서 선택되는 정수를 나타낸다.)(In the above formula 1, R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, straight chain or pulverized (C 1 -C 6 ) alkyl, M is any metal atom selected from Ca, Mg, Al, Zn and Ti , N represents an integer selected from 2 to 4.)

본 발명의 일 양태에 따른 차아인산계 난연제 제조방법은 차아인산을 원료로 사용하거나 차아인산 금속염을 사용하는 방법을 포함한다. The method for producing a hypophosphite-based flame retardant according to an aspect of the present invention includes a method using hypophosphite as a raw material or using a metal hypophosphite.

구체적인 일 양태로서, 차아인산을 원료로 사용하는 방법은As a specific aspect, a method using hypophosphorous acid as a raw material

ⅰ) 차아인산, (C2-C4)알켄, 라디칼개시제 및 물을 교반하여 (C2-C4)알킬차아인산을 제조하는 단계,Iv) preparing (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphorous acid by stirring hypophosphorous acid, (C 2 -C 4 ) alkene, radical initiator and water,

ⅱ) 상기 ⅰ) 단계의 (C2-C4)알킬차아인산에 수산화 금속염을 첨가하여 차아인산 알칼리 금속염을 제조하는 단계,Ii) preparing an alkali metal hypophosphite by adding a metal hydroxide to the (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphorous acid of step iii),

ⅲ) 상기 ⅱ) 단계의 차아인산 알칼리 금속염을 2 내지 4가의 금속염과 반응시키는 차아인산계 금속염 제조단계,Iii) a hypophosphite-based metal salt production step of reacting the alkali metal hypophosphite of step ii) with a metal salt of 2 to 4 valent,

ⅳ) 상기 ⅲ) 단계에서 제조된 차아인산계 금속염을 물로 수세하는 수세단계 및Iii) a washing step of washing the hypophosphite-based metal salt prepared in step iii) with water;

ⅴ) 상기 ⅳ) 단계에서 수세된 차아인산계 금속염을 진공 건조하는 건조단계를 포함하며, Iii) a drying step of vacuum drying the hypophosphite-based metal salt washed in step iii),

상기 ⅲ) 단계 및 ⅳ) 단계 중 어느 하나 이상의 단계는 초음파 에너지를 인가하는 조건 하에서 실시하는 것을 특징으로 한다. At least one of the steps iii) and iii) is characterized in that it is performed under conditions for applying ultrasonic energy.

단, 차아인산을 직접 사용하여 알킬기 대신 수소가 치환된 차아인산계 난연제를 제조하는 경우에는 ⅰ)단계의 과정은 생략된다.However, in the case where a hypophosphite-based flame retardant in which hydrogen is substituted instead of an alkyl group by using hypophosphorous acid is directly prepared, the process of step iii) is omitted.

또 다른 양태로서, 차아인산 알칼리 금속염을 원료로 사용하는 방법은As another aspect, the method using the alkali metal hypophosphite as a raw material

ⅰ′) 차아인산 알칼리 금속염, (C2-C4)알켄, 라디칼개시제 및 물을 교반하여 (C2-C4)알킬차아인산 알칼리 금속염을 제조하는 단계,Ⅰ ′) preparing an alkali metal salt of (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphite by stirring the alkali metal hypophosphite, (C 2 -C 4 ) alkene, a radical initiator and water,

ⅱ′) 상기 ⅰ′) 단계의 (C2-C4)알킬차아인산 알칼리 금속염을 2 내지 4가의 금속염과 반응시키는 차아인산계 금속염 제조단계,Ii ′) the step (C 2 -C 4 ) of the step ⅰ ′) wherein the alkali metal hypoalkyl salt is reacted with a metal salt of 2 to 4 valent hypophosphorous acid metal salt,

ⅲ′) 상기 ⅱ′) 단계에서 제조된 차아인산계 금속염을 물로 수세하는 수세단계 및Ⅲ ′) a washing step of washing the hypophosphite-based metal salt prepared in step ii ′) with water;

ⅳ′) 상기 ⅲ′) 단계에서 수세된 차아인산계 금속염을 진공 건조하는 건조단계를 포함하며,Ⅳ ′) a drying step of vacuum drying the hypophosphite-based metal salt washed in step ⅲ ′),

상기 ⅱ′) 단계 및 ⅲ′) 단계 중 어느 하나 이상의 단계는 초음파 에너지를 인가하는 조건 하에서 실시하는 것을 특징으로 한다. At least one of the steps ii ′) and ⅲ ′) is characterized in that it is performed under conditions for applying ultrasonic energy.

단, 차아인산 알칼리 금속염을 직접 사용하여 알킬기 대신 수소가 치환된 차아인산계 난연제를 제조하는 경우에는 ⅰ′) 단계의 과정은 생략된다.However, in the case of preparing a hypophosphite-based flame retardant in which hydrogen is substituted instead of an alkyl group by directly using an alkali metal hypophosphite, the process of step ′ ′) is omitted.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 초음파 에너지를 인가하는 조건은 본 발명의 목적하는 효과를 달성할 수 있는 범위 내에서 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 반응용액 1,000L 당 500 W 내지 20,000 W, 보다 바람직하게는 1,000 W 내지 15,000 W의 출력 및 10 내지 100 KHz, 보다 바람직하게는 20 내지 80 KHz의 파장 범위 내에서 실시하는 것일 수 있다. 또한, 상기 초음파 에너지의 인가 시간은 30분 내지 360분, 바람직하게는 60분 내지 300분일 수 있다. 상기 범위에서 난연제의 순도를 높일 수 있고, 생산성 및 공정 효율 향상에 효과적이며, 나아가, 내열성, 내부식성 및 내변색성의 물성 향상 측면에서 더욱 효과적이다. According to an aspect of the present invention, the conditions for applying the ultrasonic energy are not greatly limited within a range capable of achieving the desired effect of the present invention, preferably 500 W to 20,000 W per 1,000 L of the reaction solution, More preferably, the output power of 1,000 W to 15,000 W and 10 to 100 KHz, and more preferably 20 to 80 KHz, may be performed within a wavelength range. In addition, the application time of the ultrasonic energy may be 30 minutes to 360 minutes, preferably 60 minutes to 300 minutes. It is possible to increase the purity of the flame retardant in the above range, it is effective in improving productivity and process efficiency, and further, it is more effective in terms of improving physical properties of heat resistance, corrosion resistance and discoloration resistance.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 (C2-C4)알켄은 탄소수가 2 내지 4인 알켄 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하며, 구체적으로 에틸렌인 것이 난연성 향상 측면에서 효과적이다. According to an aspect of the present invention, the (C 2 -C 4 ) alkene includes at least one selected from alkenes having 2 to 4 carbon atoms, and specifically, ethylene is effective in improving flame retardancy.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 라디칼개시제는 크게 제한되는 것은 아니지만, 일예로, 2,2-아조비스(2-아미디노프로펜)디하이드로클로라이드, 소디움퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 및 암모늄퍼설페이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 라디칼개시제의 함량은 차아인산 대비 0.5 내지 15몰%일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 10몰%일 수 있다. 상기 범위에서 반응 속도를 높일 수 있고, 비용을 절감할 수 있는 측면에서 효과적이나, 이는 비한정적인 일예일 뿐, 상기 수치범위에 제한받지 않는다. According to an aspect of the present invention, the radical initiator is not particularly limited, for example, 2,2-azobis (2-amidinopropene) dihydrochloride, sodium persulfate, potassium persulfate and ammonium persulfate Any one or two or more mixtures selected from the group consisting of can be used. The content of the radical initiator may be 0.5 to 15 mol% compared to hypophosphorous acid, preferably 1 to 10 mol%. Although it is effective in terms of being able to increase the reaction rate in the above range and reduce the cost, this is only a non-limiting example, and is not limited to the above numerical range.

상기 ⅰ) 단계는 (C2-C4)알킬차아인산을 제조하는 공정으로, 반응속도 및 순도향상, 제조설비의 효율성 측면에서, 반응온도가 50 내지 150℃, 반응압력이 2 내지 10 atm으로 유지되는 것이 좋으나, 반드시 이에 제한되지는 않는다. The step iii) is a process for producing (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphorous acid, in terms of improving reaction speed and purity, and efficiency of manufacturing equipment, the reaction temperature is 50 to 150 ° C and the reaction pressure is 2 to 10 atm. Good to be maintained, but not necessarily limited to this.

상기 ⅱ) 단계는 차아인산 또는 상기 ⅰ) 단계에서 제조된 (C2-C4)알킬차아인산을 다른 금속염과 반응시키기 위하여 알카리 금속염으로 제조하는 공정으로, 상기 공정을 포함함으로써 난연제의 수율을 향상시키고 입도를 미세하게 제어하는 측면에서 더욱 효과적이다. The step ii) is a process of manufacturing a (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphite prepared from the hypophosphorous acid or the step iv) with an alkali metal salt to improve the yield of the flame retardant by including the process. It is more effective in terms of finely controlling the particle size.

상기 ⅲ) 단계는 난연제로 사용하기 위하여 (C2-C4)알킬차아인산 알칼리 금속염에 2 내지 4가의 금속염, 구체적으로 2 내지 4가 금속의 질산염, 염산염, 황산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 성분과 반응시키는 공정이다. 이를 통하여 난연제의 물성 상승효과와 함께 내수성 향상에 더욱 효과적이다. 상기 2 내지 4가의 금속염은 일 구체예로, 염화알루미늄, 염화칼슘, 염화마그네슘, 황산알루미늄, 황산칼슘, 황산마그네슘, 질산알루미늄, 질산칼슘 및 질산마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 염화알루미늄, 황산알루미늄 또는 질산알루미늄을 사용하는 것이 내열성 및 내수성 향상 측면에서 더욱 효과적이다. 보다 바람직하게는 황산알루미늄을 들 수 있다. The step iii) is a (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphite alkali metal salt for use as a flame retardant, specifically from a group consisting of nitrates, hydrochlorides, sulfates and mixtures of 2 to 4 metals. It is a process to react with any one component selected. Through this, it is more effective in improving the water resistance together with the synergistic effect of the flame retardant. The 2-4 tetravalent metal salt is, in one embodiment, any one or two or more mixtures selected from the group consisting of aluminum chloride, calcium chloride, magnesium chloride, aluminum sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, aluminum nitrate, calcium nitrate and magnesium nitrate However, it is not necessarily limited thereto. Preferably, aluminum chloride, aluminum sulfate or aluminum nitrate is more effective in terms of improving heat resistance and water resistance. Aluminum sulfate is more preferably mentioned.

상기 ⅳ) 단계는 제조된 차아인산계 금속염에 포함된 불순물인 개시제, 반응부산물 및 미반응 성분을 제거하여 고순도화 하는 공정이다. 상기 공정은 50℃ 이상, 구체적으로 50 내지 150℃의 온도 범위에서 증류수로 수회, 구체적으로 2 내지 4회 수세하는 것을 포함하여 실시할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. The step iii) is a process for purifying and removing impurities, impurities, and unreacted components contained in the hypophosphite-based metal salt, thereby purifying them. The process may be carried out including washing with distilled water several times, specifically 2 to 4 times, in a temperature range of 50 ° C or higher, specifically 50 to 150 ° C, but is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 공정은 초음파 에너지를 인가하는 조건 하에서 실시될 수 있다. 이는 불순물의 제거 효율을 높일 수 있으며, 수세 횟수를 줄일 수 있어 폐수 발생량을 줄이는 등 공정 효율 및 생산성을 향상시키는 효과를 가진다. According to an aspect of the present invention, the process may be performed under conditions that apply ultrasonic energy. This can increase the removal efficiency of impurities, and can reduce the number of washing cycles, thereby improving the process efficiency and productivity, such as reducing the amount of waste water generated.

구체적으로, 상기 불순물 중 2 내지 4가의 금속염, 일예로 황산나트륨은 잔존 시 흡습성이 높아 난연제 제품 중 수분 함량을 높이고, 차아인산의 알루미늄염은 물과 분리되는 특성을 가지며, 비극성의 난연제 결정 내부에 포함되는 차아인산 나트륨은 물의 접근이 어려워 이들 성분들을 포함한 불순물의 제거가 용이하지 않다. 이에, 상기 초음파 에너지를 인가하는 조건 하에서 실시되는 수세 공정을 포함함으로써 물 분 자의 운동에너지를 높여 결정 내부로의 침투를 가능하게 하고, 상기 불순물의 제거 효율을 더욱 상승시킬 수 있는 효과를 가진다. Specifically, a metal salt of 2 to 4 of the impurities, for example, sodium sulfate has high hygroscopicity when remaining, thereby increasing the moisture content in the flame retardant product, and the aluminum salt of hypophosphite has the property of being separated from water, and is included inside the non-polar flame retardant crystal As sodium hypophosphite is difficult to access, it is difficult to remove impurities including these components. Thus, by including a water washing process performed under the condition of applying the ultrasonic energy, it is possible to increase the kinetic energy of the water powder to enable penetration into the crystal, and further increase the removal efficiency of the impurities.

또한, 난연제의 입자 크기를 미세하게 조절할 수 있는 특성을 가진다. 구체적으로 차아인산 나트륨은 그 자체가 난연제 입자를 응집시키는 특성을 가지는 바, 상기 초음파 에너지를 인가하는 조건 하에서 실시되는 수세 공정을 통해 입자의 응집을 방지하고, 입자 크기를 미세화 함으로써 제품의 평균입도를 낮출 수 있고, 입자 크기로 인해 사용이 제한되는 접착제 분야로의 응용 확대가 가능한 효과를 가진다. In addition, it has properties that can finely control the particle size of the flame retardant. Specifically, sodium hypophosphite itself has a property of agglomerating flame retardant particles, and thus prevents agglomeration of particles through a water washing process performed under conditions to apply the ultrasonic energy, and refines the average particle size of the product by minimizing the particle size. It can be lowered and has the effect of expanding the application to the adhesive field where use is limited due to particle size.

상기 ⅴ) 단계는 반응 및 수세 공정에서 사용된 물을 제거하는 공정으로, 진공 건조를 실시한다. 상기 진공 건조의 조건은 크게 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로 100 내지 150℃, 10 ㎜Hg 이하에서 실시할 수 있다. 상기 진공 건조 조건은 상기 범위에서 효과적이나, 수분을 1중량% 이하로 제거할 수 있는 조건이라면 크게 제한되지 않는다. The step iii) is a process of removing water used in the reaction and washing process, and vacuum drying is performed. The conditions for vacuum drying are not particularly limited, but may be specifically performed at 100 to 150 ° C. and 10 mmHg or less. The vacuum drying condition is effective in the above range, but is not particularly limited as long as it can remove moisture to 1% by weight or less.

본 발명의 일 양태에 따른 차아인산계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 것이다. The hypophosphorous flame retardant according to an aspect of the present invention is represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018054531393-pat00003
Figure 112018054531393-pat00003

(상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C6)알킬이고, M은 Ca, Mg, Al, Zn 및 Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속원자이며, n은 2 내지 4에서 선택되는 정수를 나타낸다.)(In the above formula 1, R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, straight chain or pulverized (C 1 -C 6 ) alkyl, M is any metal atom selected from Ca, Mg, Al, Zn and Ti , N represents an integer selected from 2 to 4.)

또한, 본 발명의 일 양태에 따른 차아인산계 난연제는 하기 관계식 1을 만족하는 것일 수 있다. In addition, the hypophosphite-based flame retardant according to an aspect of the present invention may satisfy the following relational expression 1.

[관계식 1][Relationship 1]

300℃ ≤ TCG ≤ 400℃300 ℃ ≤ T CG ≤ 400 ℃

(상기 관계식 1에서, TCG는 승온속도 10℃/분, 질소유량 20㎖/분의 열중량 분석 조건에서 1.0%의 중량감소가 나타나는 최초의 온도이다.)(In the above relational expression 1, T CG is the first temperature at which a weight loss of 1.0% appears under a thermogravimetric analysis condition of a heating rate of 10 ° C / min and a nitrogen flow rate of 20 mL / min.)

본 발명의 일 양태에 따른 차아인산계 난연제는 내부식성, 내열성 및 내변색성이 매우 우수하며, 입자 크기를 미세하게 제어할 수 있어 특히 얇은 두께의 점착제층에 적용 시 뛰어난 물성을 구현할 수 있어 그 응용범위를 확대할 수 있는 장점을 가진다. The hypophosphite-based flame retardant according to an aspect of the present invention is very excellent in corrosion resistance, heat resistance and discoloration resistance, and can finely control the particle size, so that it is possible to realize excellent physical properties when applied to a thinner adhesive layer. It has the advantage of expanding the scope of application.

본 발명의 일 양태에 따른 차아인산계 난연제를 포함하는 성형체를 제공할 수 있으며, 일예로 연성평판케이블(Flexible Flat Cable) 또는 연성동박적층판(Flexible Copper Clad Laminate)에 적용될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 차아인산계 난연제는 접착제 분야에 적용될 수 있다. 구체적인 일예로 전자재료에 사용되는 연성평판케이블(FFC)에서 도막층의 두께는 약 20㎛ 정도로 입도가 큰 난연제는 사용이 제한될 수밖에 없는데 본 발명의 일 양태에 따르면 입자 크기를 용이하게 미세화 함으로써 적용이 용이한 특성을 가진다. It can provide a molded body comprising a hypophosphite-based flame retardant according to an aspect of the present invention, for example, it can be applied to a flexible flat cable (Flexible Flat Cable) or a flexible copper clad laminate (Flexible Copper Clad Laminate), but is necessarily limited to this It is not. Specifically, the hypophosphite-based flame retardant can be applied to the adhesive field. As a specific example, the thickness of the coating layer in the flexible flat cable (FFC) used for electronic materials is limited to use of a flame retardant having a large particle size of about 20 μm. According to an aspect of the present invention, it is applied by easily miniaturizing the particle size. It has easy characteristics.

이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 차아인산계 난연제의 제조방법, 이로부터 제조되는 차아인산계 난연제에 대하여 보다 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, a method for manufacturing a hypophosphite-based flame retardant according to the present invention and a hypophosphite-based flame retardant prepared therefrom will be described in more detail through examples. However, the following examples are only one reference for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

[제조예 1] [Production Example 1]

다이에틸 차아인산의 합성Synthesis of diethyl hypophosphite

Figure 112018054531393-pat00004
Figure 112018054531393-pat00004

50중량% 차아인산 1,200 ㎏(9089.5 mol)을 교반기가 장착된 3,000ℓ고압 반응기에 첨가하고, 에틸렌을 6 Kg/㎠ 압력이 되도록 채운 다음 비우고 다시 에틸렌을 동일한 압력이 될 때까지 채워 기상부의 공기를 제거하였다. 반응이 진행되는 동안 상기 압력이 유지되도록 에틸렌 저장탱크와 연결시킨 상태로 밸브를 오픈하였다. 따로 준비한 1,000ℓ 용기에 암모늄퍼설페이트(ammonium persulfate) 100 kg을 물 400 ㎏에 녹여 고압 플런저 펌프를 이용하여 20 L/시간의 속도로 연속 주입하였다. 70℃에서 12시간 반응 후 에틸렌은 더 이상 소모되지 않았으며, 이 상태에서 에틸렌 치환반응이 완결된 것으로 가정하고 반응을 종결하여 다이에틸차아인산 용액을 얻었다. 상기 용액 중 시료 200g을 채취하여 20℃로 냉각한 후 회전증발기로 물을 제거하였다. 침전물을 여과하여 얻어진 시료를 300MHz H-NMR 분석을 실시하여 다이에틸차아인산(diethylhypophosphorous acid, DEPA)을 합성하였음을 확인하였다(도 1). 반응 용액 중 순수 DEPA 함량은 56.3중량%였다.1,200 kg (9089.5 mol) of 50% by weight hypophosphite was added to a 3,000 liter high pressure reactor equipped with a stirrer, ethylene was filled to a pressure of 6 Kg / cm 2, then emptied and filled again with ethylene until the same pressure to supply air in the gas phase. Removed. The valve was opened with the ethylene storage tank connected to maintain the pressure during the reaction. 100 kg of ammonium persulfate was dissolved in 400 kg of water in a separately prepared 1,000 L container and continuously injected at a rate of 20 L / hour using a high pressure plunger pump. After the reaction at 70 ° C. for 12 hours, ethylene was no longer consumed, and assuming that the ethylene substitution reaction was completed in this state, the reaction was terminated to obtain a diethyl hypophosphorous acid solution. 200 g of the sample was collected from the solution, cooled to 20 ° C., and water was removed by a rotary evaporator. The sample obtained by filtering the precipitate was subjected to 300 MHz H-NMR analysis to confirm that diethylhypophosphorous acid (DEPA) was synthesized (FIG. 1). The pure DEPA content in the reaction solution was 56.3% by weight.

[제조예 2] [Production Example 2]

Sodium Diethylphosphinate의 합성Synthesis of sodium diethylphosphinate

Figure 112018054531393-pat00005
Figure 112018054531393-pat00005

스팀 또는 냉온수를 투입할 수 있는 자켓(Jacket)이 구비되고, 초음파 발진기(16.2kW)가 설치된 5,000ℓ 스테인리스 스틸 반응기에, 상기 제조예 1에서 제조된 다이에틸차아인산 용액(1301.2㎏, 6,000 mol)을 투입하였다. 상기 용액을 교반하면서 수산화나트륨(33% 수용액 727.3 ㎏, 6,000 mol)을 25℃에서 서서히 첨가하였다. 반응기의 온도는 78℃까지 상승하였으며, 반응기 자켓에 냉각수를 투입하여 25℃으로 냉각하였다. A diethyl hypophosphite solution (1301.2 kg, 6,000 mol) prepared in Preparation Example 1 in a 5,000 liter stainless steel reactor equipped with a jacket to which steam or cold and hot water can be introduced and equipped with an ultrasonic oscillator (16.2 kW) Was added. Sodium hydroxide (727.3 kg of 33% aqueous solution, 6,000 mol) was slowly added at 25 ° C while stirring the solution. The temperature of the reactor rose to 78 ° C, and cooling water was added to the reactor jacket to cool to 25 ° C.

[비교예 1] [Comparative Example 1]

Aluminum diethylphosphinate의 합성Synthesis of aluminum diethylphosphinate

Figure 112018054531393-pat00006
Figure 112018054531393-pat00006

상기 제조예 2에서 제조된 소듐 다이에틸포스피네이트가 함유된 반응기의 온도를 35℃로 조절하고, 알루미늄설페이트(Aluminum sulfate, 27wt% 수용액 1,394kg, 1,100 mol)를 60분 동안 서서히 투입하여 반응을 실시한 다음 60분 동안 그대로 유지한 후 여과기로 이송하여 여과를 실시하였다. 증류수 940kg을 투입하여 수세하는 과정을 4회 실시한 다음 미건조 시료 10kg을 채취하고, 나머지는 114℃/1.0mmHg의 조건으로 진공 건조하여 알루미늄 다이에틸포스피네이트(Aluminum diethylphosphinate) 727kg를 얻었다(수율 94%). The temperature of the reactor containing sodium diethylphosphinate prepared in Preparation Example 2 was adjusted to 35 ° C., and aluminum sulfate (Aluminum sulfate, 27 wt% aqueous solution 1,394 kg, 1,100 mol) was slowly added for 60 minutes to react. After carrying out, it was maintained for 60 minutes and then transferred to a filter to perform filtration. 940 kg of distilled water was added, followed by washing with water 4 times, and then 10 kg of undried samples were collected, and the rest was vacuum dried under the conditions of 114 ° C./1.0 mmHg to obtain 727 kg of aluminum diethylphosphinate (yield 94 %).

[실시예 1][Example 1]

비교예 1에서 취한 시료 50g을 500mL 비이커에 넣고 증류수 200g을 추가한 다음, 800W Bench Top Sonicator에서 출력 90%로 시간을 달리하며 초음파 처리하였다. 실시예 1 내지 5는 각각 1시간, 2시간, 3시간, 4시간 및 5시간 초음파 처리한 것이다. 이후, 시료 일부를 취하여 레이저 산란법(Bettersize Instrument Ltd, 모 델 : BT-9300S)으로 입도를 측정하여 비교하였다. 그 결과, 하기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 초음파 처리시간이 길어질수록 입도가 작아졌으며, 초음파 출력이 클수록 그 효과가 높게 나타났다. 50 g of the sample taken in Comparative Example 1 was placed in a 500 mL beaker and 200 g of distilled water was added, followed by sonication with varying output time of 90% in an 800 W Bench Top Sonicator. Examples 1 to 5 are 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours and 5 hours ultrasonic treatment, respectively. Then, a part of the sample was taken and compared by measuring the particle size using a laser scattering method (Bettersize Instrument Ltd, model: BT-9300S). As a result, as shown in Table 1 below, the longer the ultrasonic treatment time, the smaller the particle size, and the larger the ultrasonic output, the higher the effect.

구분division 초음파
인가 시간
(분)
ultrasonic wave
Authorization time
(minute)
초음파출력(90%)Ultrasonic power (90%) 초음파출력(10%)Ultrasonic power (10%)
입도(D50%)Particle size (D50%) 입도(D98%)Granularity (D98%) 입도(D50%)Particle size (D50%) 입도(D98%)Granularity (D98%) 비교예 1Comparative Example 1 00 19.2019.20 41.3941.39 19.2019.20 41.3941.39 실시예 1Example 1 6060 13.5913.59 22.1622.16 18.8918.89 40.7640.76 실시예 2Example 2 120120 12.6412.64 28.3628.36 18.5318.53 38.9238.92 실시예 3Example 3 180180 9.509.50 22.7222.72 17.5017.50 37.9837.98 실시예 4Example 4 240240 8.118.11 17.6117.61 16.9416.94 37.2537.25 실시예 5Example 5 300300 7.467.46 16.7416.74 16.6216.62 36.6636.66

[실시예 6] [Example 6]

비교예 1에서 알루미늄설페이트 용액의 투입을 완료한 후, 16.2kW의 초음파 발진장치의 출력을 80%로 설정하고 초음파에너지를 가하면서 1시간 반응시킨 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하여 암모늄 다이에틸포스피네이트(Aluminum diethylphosphinate) 729kg을 얻었다(수득률 93%). 그 결과, 하기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 초음파 처리된 실시예 6의 경우 입도를 미세하게 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다. After completion of the input of the aluminum sulfate solution in Comparative Example 1, the output of the ultrasonic oscillator of 16.2 kW was set to 80%, and the same method as in Comparative Example 1 was performed except that the reaction was performed for 1 hour while applying ultrasonic energy. 729 kg of ammonium diethylphosphinate was obtained (yield 93%). As a result, as shown in Table 2 below, it was confirmed that the particle size can be finely adjusted in the case of Example 6 subjected to ultrasonic treatment.

구 분division 입도(D50%)Particle size (D50%) 입도(D98%)Granularity (D98%) 비고Remark 비교예 1Comparative Example 1 19.2019.20 41.3941.39 초음파 미적용Ultrasonic not applied 실시예 6Example 6 8.908.90 20.7020.70 초음파 적용Ultrasound application

[비교예 2] Aluminum phosphinate 제조 [Comparative Example 2] Production of aluminum phosphinate

Figure 112018054531393-pat00007
Figure 112018054531393-pat00007

스팀 또는 냉온수를 투입할 수 있는 자켓(Jacket)이 구비되고, 초음파 발진기(16.2kW)가 설치된 5,000ℓ 스테인리스 스틸 반응기에, 증류수 1,500kg을 투입하고 교반하면서 소듐 하이포포스피네이트 모노하이드레이트(Sodium hypophosphite(SHP) monohydrate) 1,500kg(14,150 mol)을 첨가한 다음 스팀을 이용하여 반응기 온도를 60℃로 승온시켰다. SHP가 완전히 용해된 다음 27wt% 알루미늄설페이트 3,260kg(2,358 mol)을 100분 동안에 걸쳐 서서히 투입한 다음 반응기의 온도를 80℃로 높여 6시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료된 후 여과기로 이송하여 여과를 실시하였다. 여과가 완료된 후, 증류수 1,050kg을 투입하여 수세하는 과정을 3회 실시한 다음 미건조 시료 10kg을 채취하고, 나머지는 114℃/1.0mmHg의 조건으로 진공 건조하여 알루미늄 포스피네이트(Aluminum phosphinate) 985kg를 얻었다(수율 약 94%). In a 5,000L stainless steel reactor equipped with a jacket that can insert steam or cold / hot water and an ultrasonic oscillator (16.2kW), 1,500kg of distilled water is added and stirred while sodium hypophosphite (Sodium hypophosphite ( SHP) monohydrate) 1,500 kg (14,150 mol) was added, and then the temperature of the reactor was raised to 60 ° C. using steam. After SHP was completely dissolved, 3,260 kg (2,358 mol) of 27 wt% aluminum sulfate was slowly added over 100 minutes, and then the temperature of the reactor was raised to 80 ° C. to react for 6 hours. After the reaction was completed, it was transferred to a filter and filtered. After the filtration was completed, 1050 kg of distilled water was added, followed by washing with water three times, and then 10 kg of undried samples were collected, and the rest was vacuum dried under the condition of 114 ° C./1.0 mmHg to obtain 985 kg of aluminum phosphinate. Obtained (yield about 94%).

[실시예 7] [Example 7]

Aluminum phosphinate의 초음파 처리(1)Ultrasonic treatment of aluminum phosphinate (1)

비교예 2에서 취한 시료 50g을 500mL 비이커에 넣고 증류수 200g을 추가한 다음, 800W Bench Top Sonicator에서 출력 90%로 시간을 달리하며 초음파 처리하였다. 실시예 7 내지 11은 각각 1시간, 2시간, 3시간, 4시간 및 5시간 초음파 처리한 것이다. 시료일부를 취하여 레이저 산란법(Bettersize Instrument Ltd, 모 델 : BT-9300S)으로 입도를 측정하여 비교하였다. 그 결과, 하기 표 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 초음파 처리시간이 길어질수록 입도가 작아졌으며, 초음파 출력이 클수록 그 효과가 높게 나타났다. 50 g of the sample taken in Comparative Example 2 was placed in a 500 mL beaker, and 200 g of distilled water was added, followed by sonication with varying output time of 90% in an 800 W Bench Top Sonicator. Examples 7 to 11 are 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours and 5 hours ultrasonic treatment, respectively. Part of the sample was taken and compared by measuring the particle size using a laser scattering method (Bettersize Instrument Ltd, model: BT-9300S). As a result, as can be seen in Table 3 below, the longer the ultrasonic treatment time, the smaller the particle size, and the higher the ultrasonic output, the higher the effect.

구분division 초음파
인가 시간(분)
ultrasonic wave
Application time (minutes)
D50D50 D98D98
비교예 2Comparative Example 2 00 103.95103.95 177.34177.34 실시예 7Example 7 6060 92.0792.07 150.18150.18 실시예 8Example 8 120120 89.8789.87 148.56148.56 실시예 9Example 9 180180 89.3389.33 148.29148.29 실시예 10Example 10 240240 88.5688.56 147.81147.81 실시예 11Example 11 300300 70.2870.28 144.09144.09

[실시예 12] [Example 12]

Aluminum phosphinate의 초음파 처리(2)Ultrasonic treatment of aluminum phosphinate (2)

비교예 2에서 알루미늄설페이트 용액의 투입을 완료한 후, 16.2kW의 초음파 발진장치의 출력을 80%로 설정하고 초음파 에너지를 가하면서 1시간 반응시킨 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 알루미늄 포스피네이트(Aluminum phosphinate) 1,051kg을 얻었다(수득률 96%). 얻어진 시료의 겉보기 비중을 측정하고(KS M-3002), Rotor 지름 500mm, 블로우 모터 용량 7.5kW의 ACM(Air Current Mill)에 의한 분쇄속도를 측정하여 비교하였다. 그 결과, 하기 표 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 초음파 처리된 실시예 12의 경우 입도를 미세하게 조절할 수 있고, 분쇄 성능 또한 향상됨을 확인하였다. After completing the injection of the aluminum sulfate solution in Comparative Example 2, the output of the ultrasonic oscillator of 16.2 kW was set to 80%, and aluminum force was applied in the same manner as in Comparative Example 2, except that the reaction was performed for 1 hour while applying ultrasonic energy. 1,051 kg of aluminate phosphinate was obtained (yield 96%). The apparent specific gravity of the obtained sample was measured (KS M-3002), and the grinding speed by ACM (Air Current Mill) with a rotor diameter of 500 mm and a blow motor capacity of 7.5 kW was measured and compared. As a result, as shown in Table 4 below, in the case of Example 12 sonicated, it was confirmed that the particle size can be finely adjusted and the grinding performance is also improved.

구 분division D50D50 D98D98 겉보기비중
(kg/M3)
Apparent weight
(kg / M3)
분쇄속도
(kg/hr)
Grinding speed
(kg / hr)
비교예 2Comparative Example 2 87.9287.92 188.41188.41 188.41188.41 3535 실시예 12Example 12 58.5458.54 135.69135.69 135.69135.69 110110

[비교예 3 및 실시예 12 내지 13] [Comparative Example 3 and Examples 12 to 13]

Aluminum diethylphosphinate의 초음파 수세Ultrasonic washing of aluminum diethylphosphinate

비교예 1에서 취한 슬러리 시료 중 100g을 증류수 200g에 희석하여 20분간 교반한 다음 수세를 실시하였다. 총 4회 수세과정 중 일부를 800W Bench Top Sonicator에서 출력 90%로 초음파 처리하였다. 4회 수세가 완료된 시료는 115℃ 건조오븐에서 14시간 건조하였다. 건조된 시료를 열중량 분석을 실시하여 내열성을 비교하였다. 또한 각 시료를 알루미나 도가니에 담아 전기로(Electric furnace)에 넣고 300℃에서 30분간 방치한 후 꺼내어 외관색상 및 지촉을 통하여 뭉침발생을 관찰하고 비교하였다. 그 결과, 하기 표 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 수세 시 초음파 처리를 실시한 실시예 12 및 13의 경우 변색방지가 가능하고, 내열성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한, 도 2에서 보는 바와 같이 비교예 3의 경우는 일부 황변이 발생하고 입자의 응집으로 표면 전체가 딱딱해졌으나, 이와 달리 실시예 12 및 13의 경우는 변색이 발생하지 않고 응집 현상도 발생하지 않았다. 또한, 도 3에서 보는 바와 같이 내열성에서 큰 차이를 보였다. 100 g of the slurry sample taken in Comparative Example 1 was diluted in 200 g of distilled water, stirred for 20 minutes, and then washed with water. A part of the total 4 times washing process was sonicated with an output of 90% in an 800W Bench Top Sonicator. The sample washed with water 4 times was dried in a drying oven at 115 ° C for 14 hours. The dried sample was subjected to thermogravimetric analysis to compare heat resistance. In addition, each sample was put in an alumina crucible, placed in an electric furnace, left at 300 ° C for 30 minutes, and then taken out. The occurrence of clumping was observed and compared through appearance and touch. As a result, as shown in Table 5, it was confirmed that in Examples 12 and 13 in which ultrasonic treatment was performed during water washing, discoloration prevention was possible and heat resistance was improved. In addition, as shown in FIG. 2, in the case of Comparative Example 3, some yellowing occurred and the entire surface became hard due to aggregation of particles, but in the case of Examples 12 and 13, discoloration did not occur and aggregation did not occur. Did. In addition, as shown in Figure 3, there was a large difference in heat resistance.

구 분division 비교예 3Comparative Example 3 실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 초음파 수세 횟수Ultrasonic washing frequency 00 1회(4회째)1st (4th) 2(1,4회째)2 (1st, 4th) 입도(D50%)Particle size (D50%) 19.2019.20 14.2014.20 10.2010.20 입도(D98%)Granularity (D98%) 41.3941.39 29.3629.36 25.8625.86 Furnace test
(300℃, 20분)
Furnace test
(300 ℃, 20 minutes)
일부 황변Some yellowing 변색 없음(미백색)No discoloration (white) 변색 없음(백색)No discoloration (white)
응집됨Cohesive 응집 없음No aggregation 응집 없음No aggregation TGA 내열성
(1% loss, ℃)
TGA heat resistance
(1% loss, ℃)
288288 301301 351351

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있으며, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it is clear that the present invention can use various changes, modifications, and equivalents, and can be equally applied by appropriately modifying the above embodiments. Therefore, the above description is not intended to limit the scope of the present invention as defined by the following claims.

Claims (11)

(a) 차아인산 알칼리 금속염을 2 내지 4가의 금속염과 반응시키는 차아인산계 금속염 제조단계,
(b) 상기 (a) 단계에서 제조된 차아인산계 금속염을 수세하는 수세단계 및
(c) 상기 (b) 단계에서 수세된 차아인산계 금속염을 진공 건조하는 건조단계
를 포함하여 제조되는 하기 화학식 1의 차아인산계 난연제 제조방법으로서,
상기 제조방법은, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계 중 어느 하나 이상의 단계에서 초음파를 인가하여 제조하는 것인 하기 화학식 1의 차아인산계 난연제의 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112020003333862-pat00008

(상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C6)알킬이고, M은 Ca, Mg, Al, Zn 및 Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속원자이며, n은 2 내지 4에서 선택되는 정수를 나타낸다.)
(a) a hypophosphite-based metal salt production step of reacting an alkali metal hypophosphite with a 2-4 tetravalent metal salt,
(b) a washing step of washing the hypophosphite-based metal salt prepared in the step (a);
(c) a drying step of vacuum drying the hypophosphite-based metal salt washed in step (b).
As a method for producing a hypophosphite-based flame retardant of the formula (1) to be prepared, including,
The manufacturing method is a method for producing a hypophosphite-based flame retardant of Chemical Formula 1, which is produced by applying ultrasonic waves in any one or more of steps (a) and (b).
[Formula 1]
Figure 112020003333862-pat00008

(In the formula 1, R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, straight chain or pulverized (C 1 -C 6 ) alkyl, M is any metal atom selected from Ca, Mg, Al, Zn and Ti , N represents an integer selected from 2 to 4.)
제1항에 있어서,
상기 2 내지 4가의 금속염은 2 내지 4가 금속의 질산염, 염산염, 황산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 차아인산계 난연제의 제조방법.
According to claim 1,
The divalent tetravalent metal salt is a method for producing a hypophosphite-based flame retardant which is any one selected from the group consisting of nitrate, hydrochloride, sulfate and mixtures of divalent tetravalent metals.
제1항에 있어서,
상기 초음파 에너지의 인가는 반응용액 1,000L 당 500 내지 20,000 W의 출력 및 10 내지 100 KHz의 파장 범위 내에서 실시하는 것인 차아인산계 난연제의 제조방법.
According to claim 1,
The ultrasonic energy is applied to the output of 500 to 20,000 W per 1,000 L of the reaction solution and a method for producing a hypophosphite-based flame retardant is performed within a wavelength range of 10 to 100 KHz.
제3항에 있어서,
상기 초음파 에너지의 인가 시간은 30분 내지 360분인 차아인산계 난연제의 제조방법.
According to claim 3,
The application time of the ultrasonic energy is 30 minutes to 360 minutes hypophosphite flame retardant manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계의 차아인산계 알칼리 금속염은 (C2-C4)알킬차아인산에 수산화 금속염을 첨가하여 교반하여 제조되는 것인 차아인산계 난연제의 제조방법.
According to claim 1,
The hypophosphite-based alkali metal salt of step (a) is prepared by adding a metal hydroxide to (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphite and stirring the hypophosphite-based flame retardant.
제5항에 있어서,
상기 수산화 금속염은 수산화알루미늄, 수산화칼슘 및 수산화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 차아인산계 난연제의 제조방법.
The method of claim 5,
The metal hydroxide is a method of manufacturing a hypophosphite-based flame retardant at least one selected from the group consisting of aluminum hydroxide, calcium hydroxide and magnesium hydroxide.
제5항에 있어서,
상기 (C2-C4)알킬차아인산은 차아인산, (C2-C4)알켄, 라디칼개시제 및 물을 교반하여 제조되는 것인 차아인산계 난연제의 제조방법.
The method of claim 5,
The (C 2 -C 4 ) alkyl hypophosphorous acid is hypophosphite, (C 2 -C 4 ) alkene, a radical initiator and a method for producing a hypophosphorous flame retardant that is prepared by stirring water.
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