KR20160045796A - Flame retardant prepared from amide derivatives and process for making the same - Google Patents
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Abstract
멜라민 유도체 혼합물의 제조 방법으로서, 첫째, 적어도 질소 함유 화합물과 수용액 중의 금속 아인산염 또는 수소 아인산염을 반응시키는 단계; 및 둘째, 고체 형태로 생성된 반응 혼합물을 산화제의 존재 하에서 150℃ 내지 500℃에 포함되는 온도에서 가열하여 멜라민 유도체 혼합물을 수득하는 단계를 포함하는, 방법. 이렇게 수득된 멜라민 유도체 혼합물은 에폭시 중합체에서 난연제로서 유용하고 그의 물리적 특성을 유지하도록 돕는 것으로 확인된다.As a method for producing a melamine derivative mixture, first, there is a method comprising the steps of: reacting at least a nitrogen-containing compound with a metal phosphite or hydrogen hypophosphate in an aqueous solution; And second, heating the reaction mixture produced in solid form in the presence of an oxidizing agent at a temperature comprised between 150 ° C and 500 ° C to obtain a melamine derivative mixture. The melamine derivative mixture thus obtained is found to be useful as a flame retardant in epoxy polymers and to help maintain its physical properties.
Description
관련 출원과의 상호참조Cross reference to related application
본 출원은 2013년 8월 23일에 출원된 PCT 국제 출원 번호 PCT/CN2013/082132에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.This application claims priority to PCT International Application No. PCT / CN2013 / 082132, filed on August 23, 2013, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
기술분야Technical field
본 발명은 적어도 아미드 유도체와 금속 아인산염 사이의 반응에 의해 멜라민 유도체 혼합물을 제조하는 방법, 및 난연제를 생성하기 위한 상기 반응의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing a melamine derivative mixture by reaction between at least an amide derivative and a metal phosphite, and to the use of said reaction for producing a flame retardant.
난연제는 화재의 확산을 억제하거나 그에 저항하기 위한 플라스틱 및 기타 다른 산업 제품에 사용되는 첨가제이다. 최근 수년, 유한 할로겐 수준에 의해 야기되는 환경상 이점으로 인해 무할로겐 난연제의 산업적 응용이 많은 연구상의 주목을 끌어왔다. 일반적으로 사용되는 하나의 무할로겐 난연제(HFFR)는 포스포네이트 HFFR, 예컨대 멜라민 피로포스페이트(MPP)인데, 이는 열가소성 물질에서 널리 사용되고 일반 분자식이 C3H6N6 .(H3PO4)n이다. 화재인 경우에, MPP 내의 질소 원소와 인 원소가 조합하여, 적용된 제품에서 가교결합된 차르(char)를 형성하도록 도울 수 있으며, 이로써 그의 난연 성능을 증강시킬 수 있다. Flame retardants are additives used in plastics and other industrial products to inhibit or resist the spread of fire. In recent years, due to the environmental advantages caused by finite halogen levels, the industrial application of halogen-free flame retardants has attracted much research attention. One commonly used halogen-free flame retardant (HFFR) is the phosphonate HFFR, such as melamine pyrophosphate (MPP), which is widely used in thermoplastics and has the general molecular formula C 3 H 6 N 6 . (H 3 PO 4 ) n . In the case of fire, nitrogen elements and phosphorus elements in the MPP can be combined to help form crosslinked char in the applied product, thereby enhancing its flame retardant performance.
그럼에도 불구하고, 기타 다른 알려진 포스포네이트 난연 첨가제와 마찬가지로, MPP는 열가소성 물질에 사용될 때 그 자체의 제약 및 불리한 점을 갖는다. 예를 들어, 배기 가스(off-gassing) 및 액체 흡출(liquid bleed out)이 MPP를 혼입시킨 열가소성 시스템에서 확인되어 왔으며, 이들 문제는 시스템에서의 포스포네이트 슬랫/상승작용제(synergist) 상호작용에 의해 야기되는 것으로 여겨진다.Nevertheless, like other known phosphonate flame retardant additives, MPP has its own limitations and disadvantages when used in thermoplastics. For example, off-gassing and liquid bleed out have been found in thermoplastic systems incorporating MPP, and these problems have been linked to phosphonate slat / synergist interactions in the system . ≪ / RTI >
더욱이, 알려진 포스포네이트 HFFR 첨가제의 다수는 시간이 지남에 따라 열가소성 물질로부터 이동 및/또는 휘발되는 경향을 갖거나, 또는 다양한 열가소성 가공 온도(특히, 압출 가공 온도)에서 분해되어 시스템에 난연 특성의 점차적인 손실 문제를 초래하는 것으로 확인되어 있다. 또한, 기존의 이들 포스포네이트 HFFR 첨가제는 또한 그들의 흡습 특성에 대해 알려져 있는데, 이러한 특성은 궁극적으로 원치 않는 물/수분 흡수로 이어질 것이다. Moreover, many of the known phosphonate HFFR additives tend to migrate and / or volatilize away from the thermoplastic over time, or they may decompose at various thermoplastic processing temperatures (especially extrusion processing temperatures) Has been found to cause gradual loss problems. In addition, these existing phosphonate HFFR additives are also known for their hygroscopic properties, which will ultimately lead to unwanted water / water absorption.
따라서, 본 발명은 통상적인 포스포네이트 HFFR 첨가제의 상기 언급된 불리한 점을 극복하는 신규 포스포네이트 HFFR 첨가제를 생성하기 위한 경제적인 접근을 제공하고자 모색하는데, 이러한 신규 포스포네이트 HFFR 첨가제는 첨가 대상이 되는 중합체의 우수한 기계적 특성을 유지하면서 만족스럽고 안정적인 난연 특성을 제공한다.Accordingly, the present invention seeks to provide an economical approach for producing novel phosphonate HFFR additives that overcomes the above-mentioned disadvantages of conventional phosphonate HFFR additives, Provides satisfactory and stable flame retardant properties while maintaining excellent mechanical properties of the resulting polymer.
본 발명은 난연 특성을 갖는 멜라민 유도체 혼합물, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a melamine derivative mixture having flame retardant properties, and a process for producing the same.
본 발명의 일 양태에서, 멜라민 유도체 혼합물의 제조 방법이 제공되고,In one aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a melamine derivative mixture,
(i) pH가 1 내지 7인 금속 아인산염 또는 수소 아인산염의 수용액[용액 (S)]을 제공하는 단계;(i) providing an aqueous solution (solution (S)) of a metal phosphite or hydrogen phosphite having a pH of 1 to 7;
(ii) 용액 (S)를 5℃ 내지 100℃의 온도에서 적어도 하나의 질소-함유 화합물[화합물 (N)]과 혼합하여 반응 혼합물을 수득하는 단계;(ii) mixing the solution (S) with at least one nitrogen-containing compound [compound (N)] at a temperature of 5 ° C to 100 ° C to obtain a reaction mixture;
(iii) 단계 (ii)에서 수득된 반응 혼합물을 고체-액체 분리 방법에 의해 분리하여 고체상(solid phase)을 수득하는 단계; 및(iii) separating the reaction mixture obtained in step (ii) by a solid-liquid separation method to obtain a solid phase; And
(iv) 단계 (iii)에서 수득된 고체상을 산화제의 존재 하에서 150℃ 내지 500℃의 온도에서 가열하여 멜라민 유도체 혼합물을 수득하는 단계(iv) heating the solid phase obtained in step (iii) in the presence of an oxidizing agent at a temperature of from 150 DEG C to 500 DEG C to obtain a melamine derivative mixture
를 적어도 포함하며,At least,
화합물 (N)은 화학식 I 또는 화학식 II의 화합물이고,The compound (N) is a compound of the formula (I) or (II)
[화학식 I](I)
[화학식 II]≪ RTI ID = 0.0 &
상기 식에서, In this formula,
R1, R2, 및 R3은 독립적으로 수소, 하이드록실, 아미노, 또는 모노- 또는 디C1-C8 알킬 아미노; 또는 C1-C8 알킬, C5-C16사이클로알킬, -알킬사이클로알킬(각각은 하이드록실 또는 C1-C4하이드록시알킬, C2-C8 알케닐, C1-C8알콕실, -아실, -아실옥시, C6-C12 아릴, -OR1 및 -N(R1)R2로 선택적으로 치환됨)이거나; 또는 N-지환족 또는 N-방향족이며, 여기서 N-지환족은 피로딜린, 피페리딘, 이미다졸리딘, 피페라진과 같은 사이클릭 질소 함유 화합물을 나타내고, N-방향족은 피롤, 피리딘, 이미다졸 및 피라진과 같은 질소 함유 헤테로방향족 고리 화합물을 나타내며; X는 인산 또는 피로인산이고; q는 1, 2, 3, 또는 4이며; a는 1, 2, 3, 또는 4이되; 단, R1, R2, 및 R3 중 적어도 하나는 아미노 말단기를 갖고;R 1 , R 2 , and R 3 are independently hydrogen, hydroxyl, amino, or mono- or di C 1 -C 8 alkylamino; Or C 1 -C 8 alkyl, C 5 -C 16 cycloalkyl, -alkylcycloalkyl, each optionally substituted by hydroxyl or C 1 -C 4 hydroxyalkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 1 -C 8 alkoxyl , Acyl, -acyloxy, C 6 -C 12 aryl, -OR 1, and -N (R 1 ) R 2 ; Or N-alicyclic or N-aromatic, wherein the N-alicyclic group represents a cyclic nitrogen-containing compound such as pyrrodiline, piperidine, imidazolidine, piperazine and the N -aromatic represents pyrrole, pyridine, Lt; / RTI > represents a nitrogen-containing heteroaromatic cyclic compound such as benzothiazole, benzothiazole, benzothiazole, benzothiazole, X is phosphoric acid or pyrophosphoric acid; q is 1, 2, 3, or 4; a is 1, 2, 3, or 4; Provided that at least one of R 1 , R 2 , and R 3 has an amino end group;
금속 아인산염 또는 수소 아인산염은 금속 양이온 및 HPO3 2 - 또는 H2PO3 -의 하나의 음이온을 함유하는 염을 지칭한다.A metal phosphite or hydrogen phosphite refers to a salt containing a metal cation and one anion of HPO 3 2 - or H 2 PO 3 - .
의외로, 본 출원인은 상기 언급된 방법에 의해, 탁월한 난연 특성을 제공하고 첨가 대상이 되는 중합체의 우수한 기계적 특성을 유지하도록 돕는 멜라민 유도체 혼합물이 생성될 수 있음을 알아내었다. 특히, 난연 성능 시험에서, 상기 방법에 의해 생성된 멜라민 유도체 혼합물은 시판 MPP 난연제와 비교하여 더 우수한 안정성 및 중합체 상용성을 나타내며, 증기상(vapour-phase) 난연제 및 응축상(condensed-phase) 난연제 둘 모두로서 효과적일 수 있다. 더욱이, 시판 MPP와 비교하여, 본 발명의 방법으로부터 수득된 멜라민 혼합물은 또한 수용액에서 덜 산성인 것으로 확인되는데, 이는 수지 매트릭스 중에 더 우수한 상용성을 제공한다.Unexpectedly, the Applicant has found that by the above-mentioned method, a melamine derivative mixture can be produced that provides excellent flame retardant properties and helps maintain good mechanical properties of the polymer to be added. Particularly, in the flame retardant performance test, the melamine derivative mixture produced by the above method exhibits superior stability and polymer compatibility as compared with the commercial MPP flame retardant, and a vapor-phase flame retardant and a condensed-phase flame retardant Both can be effective. Moreover, as compared to the commercial MPP, the melamine mixture obtained from the process of the present invention is also found to be less acidic in aqueous solution, which provides better compatibility in the resin matrix.
따라서, 본 발명의 또 다른 양태에서, 이는 상기 언급된 방법에 의해 생성되는 멜라민 유도체 혼합물, 또는Thus, in another embodiment of the present invention, this is a melamine derivative mixture produced by the above-mentioned process, or
(i) 멜라민 유도체 혼합물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량% 범위의 금속 원소, 5 중량% 내지 25 중량% 범위의 인 원소, 및 15 중량% 내지 40 중량% 범위의 질소 원소를 함유함; 및(i) a metal element in the range of 1% to 20% by weight, a phosphorus element in the range of 5% to 25% by weight and a nitrogen element in the range of 15% to 40% by weight, based on the total weight of the melamine derivative mixture box; And
(ii) P(III)를 5% 내지 100%의 몰 백분율로 함유하는 인 화학종의 혼합물을 가짐(ii) a mixture of phosphorus species containing P (III) in a molar percentage of 5% to 100%
을 특징으로 하는 멜라민 유도체 혼합물에 관한 것이다.To a melamine derivative mixture.
본 발명의 또 다른 양태에서, 이는, 난연제를 생성하기 위한, 적어도 하나의 화합물 (N)과 수용액 중의 금속 아인산염 또는 수소 아인산염 사이의 반응의 용도에 관한 것이며, 여기서 화합물 (N) 및 금속 아인산염 또는 수소 아인산염은 상기에 정의된 바와 같다.In another aspect of the present invention, this relates to the use of a reaction between at least one compound (N) and a metal phosphite or hydrogen phosphite in an aqueous solution to produce a flame retardant, wherein the compound (N) Phosphate or hydrogen phosphite is as defined above.
본 발명에 적합한 화합물 (N)은 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 화합물, 디멜라민 포스페이트 화합물, 멜라민 피로포스페이트 화합물, 멜렘, 멜람, 멜론, 아멜린, 아멜라이드 등으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 화합물 (N)은 멜라민이다.The compound (N) suitable for the present invention can be selected from the group consisting of melamine, melamine cyanurate, melamine phosphate compound, dimelamine phosphate compound, melamine pyrophosphate compound, melem, melam, melon, . In a preferred embodiment, the compound (N) is melamine.
본 발명의 목적을 위하여, "멜라민"의 화합물은 화학식 III의 화합물을 지칭한다:For purposes of the present invention, a compound of "melamine" refers to a compound of formula III:
[화학식 III](III)
. .
본 발명에 따라, 금속 아인산염 또는 수소 아인산염은 금속 양이온 및 HPO3 2 - 또는 H2PO3 -의 하나의 음이온을 함유하는 염을 지칭하며, 여기서 금속 양이온은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 전이 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로부터 유래될 수 있다. 금속 아인산염 또는 수소 아인산염의 예에는 Li2HPO3, LiH2PO3, Na2HPO3, NaH2PO3, K2HPO3, KH2PO3, CaHPO3, Ca(H2PO3)2, ZnHPO3, Zn(H2PO3)2, MgHPO3, Mg(H2PO3)2, Al2(HPO3)3, 및 Al(H2PO3)3이 포함되며, 이 중 CaHPO3 가 바람직하다.According to the present invention, a metal phosphite or hydrogen hypophosphate refers to a salt containing a metal cation and one anion of HPO 3 2 - or H 2 PO 3 - wherein the metal cation is an alkali metal, an alkaline earth metal, Metal, and the like. Examples of metal phosphites or hydrogen phosphites include Li 2 HPO 3 , LiH 2 PO 3 , Na 2 HPO 3 , NaH 2 PO 3 , K 2 HPO 3 , KH 2 PO 3 , CaHPO 3 , Ca (H 2 PO 3 ) 2 , ZnHPO 3 , Zn (H 2 PO 3 ) 2 , MgHPO 3 , Mg (H 2 PO 3 ) 2 , Al 2 (HPO 3 ) 3 and Al (H 2 PO 3 ) 3 , 3 .
본 발명의 일 구현예에서, 용액 (S)는 금속 아인산염 또는 수소 아인산염을 포함하는 수용액이다.In one embodiment of the present invention, the solution (S) is an aqueous solution comprising a metal phosphite or a hydrogen phosphite.
통상적으로, 상기 기재된 방법 발명의 단계 (i)에서, 용액 (S)는 산성이고, 바람직하게는 1.0 내지 6.0, 더 바람직하게는 1.5 내지 4.5의 pH 값을 갖는다. 본 출원 전체에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 용어 "산성"은 약 7 미만의 pH 값을 지칭하며, pH 값은 수성 상의 pH를 지칭한다. 용액 (S)의 pH 값은 그것에 산성 또는 염기를 신중하게 첨가함으로써 조정될 수 있다. 용액 (S)가 원하는 pH 값보다 더 높은 pH 값을 가질 경우, pH 값은 적절한 산(예를 들어, HCl, HNO3, H3PO3, H3PO2 또는 H3PO4)을 첨가함으로써 조정된다. 역으로, 용액 (S)가 원하는 pH 값보다 더 낮은 pH 값을 가질 경우, pH 값은 적절한 염기(예를 들어, NaOH, KOH KOH, Ca(OH)2, 또는 NH3)를 첨가함으로써 조정된다.Typically, in step (i) of the inventive method described above, solution (S) is acidic and preferably has a pH value of 1.0 to 6.0, more preferably of 1.5 to 4.5. As used throughout this application, the term "acidic" refers to a pH value of less than about 7, and the pH value refers to the pH of an aqueous phase. The pH value of the solution (S) can be adjusted by carefully adding acid or base thereto. Solution, if having a higher pH value than the (S) the desired pH value, pH value by the addition of an appropriate acid (e.g., HCl, HNO 3, H 3 PO 3, H 3 PO 2 or H 3 PO 4) . Conversely, if the solution S has a lower pH value than the desired pH value, the pH value is adjusted by adding an appropriate base (e.g. NaOH, KOH KOH, Ca (OH) 2 , or NH 3 ) .
단계 (ii)에서, 화합물 (N)과 용액 (S)의 반응은 통상적으로 5℃ 내지 100℃, 바람직하게는 15℃ 내지 50℃의 온도에서, 더 바람직하게는 15℃ 내지 25℃의 실온에서 수행된다.In step (ii), the reaction of the compound (N) with the solution (S) is usually carried out at a temperature of from 5 캜 to 100 캜, preferably from 15 캜 to 50 캜, more preferably from 15 캜 to 25 캜, .
본 방법 발명의 단계 (ii)의 반응 시간은 15 분 내지 3 시간, 바람직하게는 30 분 내지 1 시간으로 변동될 수 있으며, 적절한 수율로 원하는 반응 혼합물을 생성하기에 충분한 기간이 되도록 선택된다. 특히, 본 방법 발명의 단계 (ii)의 반응 시간은 반응 온도, 반응물의 농도 및 선택, 촉매의 존재, 및 당업자에 의해 선택되는 단계 (ii)에서의 기타 다른 인자에 의해 상당한 정도로 영향을 받는다.The reaction time of step (ii) of the present process invention can be varied from 15 minutes to 3 hours, preferably from 30 minutes to 1 hour, and is selected to be a period sufficient to produce the desired reaction mixture in the appropriate yield. In particular, the reaction time of step (ii) of the present process invention is affected to a considerable extent by the reaction temperature, the concentration and selectivity of the reactants, the presence of the catalyst, and other factors in step (ii) selected by those skilled in the art.
바람직하게, 상기 단계 (ii)에서의 반응의 경우, 화합물 (N) 대 용액 (S) 내의 아인산염과 수소 아인산염의 총합의 몰비는 1:5 내지 5:1, 바람직하게는 1:2 내지 2:1, 더 바람직하게는 1.1:1 내지 1:1.1의 범위이다.Preferably, in the reaction in step (ii), the molar ratio of the sum of the phosphite and the hydrogen phosphite in the compound (N) to the solution (S) is from 1: 5 to 5: 1, 2: 1, more preferably 1.1: 1 to 1: 1.1.
방법 발명의 단계 (iii)에서는, 단계 (ii)에서 수득된 반응 혼합물을 적합한 고체-액체 분리 방법에 의해 분리하여 고체상을 수득하며, 여기서 고체-액체 분리 방법은 여과, 분무 건조 등일 수 있다. In step (iii) of the process invention, the reaction mixture obtained in step (ii) is separated by a suitable solid-liquid separation process to obtain a solid phase, wherein the solid-liquid separation process may be filtration, spray drying and the like.
다음 단계 (iv)에서는, 단계 (iii)으로부터 분리된 고체상을 산화제의 존재 하에서 150℃ 내지 500℃의 온도에서 가열한다. 특히, 단계 (iv)는 일반적으로 단계 (iii)으로부터 분리된 고체상의 중량을 기준으로 건조 감량(dry loss)이 10 중량% 내지 40 중량%가 된다.In the next step (iv), the solid phase separated from step (iii) is heated in the presence of an oxidizing agent at a temperature of from 150 캜 to 500 캜. In particular, step (iv) generally has a dry loss of 10% to 40% by weight, based on the weight of the solid phase isolated from step (iii).
단계 (iv)에서 설정된 가열 온도는 일반적으로 150℃ 내지 500℃, 바람직하게는 200℃ 내지 400℃, 더 바람직하게는 300℃ 내지 380℃이다.The heating temperature set in step (iv) is generally 150 ° C to 500 ° C, preferably 200 ° C to 400 ° C, more preferably 300 ° C to 380 ° C.
단계 (iv)에서 사용되는 산화제는 공기, 산소, 가스상 산화제 전구체, 예컨대 질소의 산화물(NxOy) 및 오존, 또는 당업계에서 일반적으로 사용되는 기타 다른 가스상 산화제로부터 선택될 수 있다.The oxidant used in step (iv) may be selected from air, oxygen, gaseous oxidant precursors such as oxides of nitrogen (N x O y ) and ozone, or other gaseous oxidants commonly used in the art.
단계 (iv)에서의 가열 시간은 가열 온도, 촉매의 존재, 및 사용되는 기타 다른 조건에 따라, 통상적으로 1 시간 내지 8 시간, 바람직하게는 2 시간 내지 4 시간이 되도록 선택된다. 통상적으로, 상기 단계 (iv)에서의 가열 시간은 단계 (iii)으로부터 분리된 고체상의 중량을 기준으로 10 중량% 내지 40 중량%의 건조 감량을 얻도록 당업자에 의해 선택된다.The heating time in step (iv) is selected to be generally from 1 hour to 8 hours, preferably from 2 hours to 4 hours, depending on the heating temperature, the presence of the catalyst, and other conditions used. Typically, the heating time in step (iv) is selected by those skilled in the art to obtain a loss on drying of 10% to 40% by weight based on the weight of the solid phase isolated from step (iii).
본 발명은 또한 상기 기재된 본 발명의 방법에 의해 수득될 수 있는 생성물에 관한 것이다.The invention also relates to the products obtainable by the process of the invention described above.
상기 단계 (iv) 후에 수득된 최종 생성물의 원소 분석은 이렇게 생성된 멜라민 유도체 혼합물이Elemental analysis of the final product obtained after the step (iv)
(i) 멜라민 유도체 혼합물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량% 범위의 금속 원소, 5 중량% 내지 25 중량% 범위의 인 원소, 및 15 중량% 내지 40 중량% 범위의 질소 원소를 함유함; 및(i) a metal element in the range of 1% to 20% by weight, a phosphorus element in the range of 5% to 25% by weight and a nitrogen element in the range of 15% to 40% by weight, based on the total weight of the melamine derivative mixture box; And
(ii) P(III) 화학종을 5% 내지 100%의 몰 백분율로 함유하는 인 화학종의 혼합물을 가짐(ii) a mixture of phosphorus species containing P (III) species in a molar percentage of 5% to 100%
을 특징으로 함을 나타낸다.. ≪ / RTI >
본 발명에 따른 멜라민 유도체 혼합물은 향상된 안정성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 혼합물의 안정성은 열중량 분석(TGA)에 의해 혼합물의 분해 개시를 측정함으로써 평가될 수 있다. 그러한 분석의 절차는 당업계에 잘 알려져 있다. 일 구현예에서, 멜라민 유도체 혼합물은 N2 분위기 하에서 3% 중량 손실에 대한 TGA 온도가 300℃ 이상이다. 바람직한 구현예에서, 멜라민 유도체 혼합물은 N2 분위기 하에서 3% 중량 손실에 대한 TGA 온도가 330℃ 이상이다. 일반적으로, TGA 분석의 가열 속도는 10℃/분이다.It has been found that the melamine derivative mixtures according to the invention provide improved stability. The stability of the mixture can be evaluated by measuring the onset of decomposition of the mixture by thermogravimetric analysis (TGA). Procedures for such analysis are well known in the art. In one implementation, a melamine derivative mixture is more than 300 ℃ a TGA temperature for a 3% weight loss under a N 2 atmosphere. In a preferred embodiment, a mixture of melamine derivative is more than 330 ℃ a TGA temperature for a 3% weight loss under a N 2 atmosphere. Typically, the heating rate of the TGA analysis is 10 ° C / min.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 중합체 및 상기 기재된 멜라민 유도체 혼합물을 포함하는 중합체 조성물[조성물 (P)]이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a polymer composition (composition (P)) comprising at least one polymer and a melamine derivative mixture as described above.
통상적으로, 조성물 (P) 내의 적어도 하나의 중합체는 폴리페닐렌 에테르, 폴리아미드, 예컨대 PA66, PA6, PA610, 또는 고온 폴리아미드(PPA/PA4.6/PA9T/PA66.6T/PA10T/PA6.6T 및 폴리아미드들의 블렌드, 예컨대 PA/PET, PA/ABS 또는 PA/PP), 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 에폭시 수지; 페놀 수지; 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS); 스티렌 아크릴로니트릴(SAN); 고충격 폴리스티렌(HIPS)과 폴리페닐렌 에테르의 혼합물(예컨대, PPO/HIPS); 스티렌 부타디엔 고무 및 래티스(lattice)(SBR 및 SB); 및 할로겐화 중합체, 예컨대 폴리비닐클로라이드(PVC), 및 이들 중합체의 혼합물 및 블렌드, 팽창성 폴리스티렌(EPS), 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)로 이루어진 군으로부터 선택된다.Typically, at least one polymer in the composition (P) is selected from the group consisting of polyphenylene ethers, polyamides such as PA66, PA6, PA610, or high temperature polyamides (PPA / PA4.6 / PA9T / PA66.6T / PA10T / PA6.6T And blends of polyamides such as PA / PET, PA / ABS or PA / PP), polyesters, polycarbonates, epoxy resins; Phenolic resin; Acrylonitrile butadiene styrene (ABS); Styrene acrylonitrile (SAN); A mixture of high impact polystyrene (HIPS) and polyphenylene ether (e.g., PPO / HIPS); Styrene butadiene rubber and lattices (SBR and SB); And halogenated polymers such as polyvinyl chloride (PVC), and blends and blends of these polymers, expandable polystyrene (EPS), and polybutylene terephthalate (PBT).
더욱이, 조성물 (P)는 하나 이상의 추가 난연 첨가제를 추가로 포함할 수 있는데, 이러한 추가 난연 첨가제는 그의 난연 특성, 예컨대 흡열 분해, 열 차폐, 가스상의 희석, 연소성 부분의 희석, 및 라디칼 켄칭(radical quenching)을 향상시킬 수 있다.Further, the composition (P) may further comprise one or more additional flame retardant additives, such flame retardant additives being selected from the group consisting of flame retardant properties such as endothermic cracking, heat shielding, dilution of the gas phase, dilution of the combustible fraction, and radical quenching quenching can be improved.
조성물 (P) 내의 추가 난연 첨가제는 특히 US 6344158, US 6365071, US 6211402, 및 US 6255371에 기재되어 있다.Additional flame retardant additives in composition (P) are described in particular in US 6344158 , US 6365071 , US 6211402 , and US 6255371 .
바람직하게는, 조성물 (P)에 사용되는 추가 난연 첨가제(들)는 하기를 포함하는 군으로부터 선택된다:Preferably, the additional flame retardant additive (s) used in composition (P) is selected from the group comprising:
A) 인 함유 난연 첨가제, 예컨대: A) phosphorus-containing flame retardant additives such as:
- 산화포스핀, 예컨대 트리페닐산화포스핀, 트리-(3-하이드록시프로필) 산화포스핀 및 트리-(3-하이드록시-2-메틸프로필) 산화포스핀; - Oxidophosphines such as triphenyl oxide phosphine, tri- (3-hydroxypropyl) oxazine phosphine and tri- (3-hydroxy-2-methylpropyl) oxide phosphine;
- 포스폰산 및 그의 염, 및 포스핀산 및 그의 염, 예컨대 아연, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄 또는 망간의 포스핀산, 특히 디에틸포스핀산의 알루미늄 염, 디메틸포스핀산의 알루미늄 염, 또는 디메틸포스핀산의 아연 염; - Phosphonic acids and salts thereof, and phosphinic acids and salts thereof such as phosphinic acids of zinc, magnesium, calcium, aluminum or manganese, in particular aluminum salts of diethylphosphinic acid, aluminum salts of dimethylphosphinic acid, or zinc salts of dimethylphosphinic acid ;
- 사이클릭 포스포네이트, 예컨대 다이포스페이트 사이클릭 에스테르, 예를 들어 Antiblaze 1045; - Cyclic phosphonates such as diphosphate cyclic esters such as Antiblaze 1045;
- 유기 인산염, 예컨대 트리페닐포스페이트; - Organic phosphates such as triphenyl phosphate;
- 무기 인산염, 예컨대 폴리인산암모늄 및 폴리인산나트륨; 및 - Inorganic phosphates such as ammonium polyphosphate and sodium polyphosphate; And
- 적린, 이는 안정화된 형상, 코팅된 형상, 분말로서의 형상과 같이 여러 형상으로 발견될 수 있음, - Which can be found in various shapes, such as a stabilized shape, a coated shape, a shape as a powder,
B) 질소 함유 난연 첨가제, 예컨대: 트리아진, 시아누르산 및/또는 이소시아누르산, 멜라민 또는 그의 유도체, 예컨대 시아누레이트, 옥살레이트, 프탈레이트, 보레이트, 설페이트, 포스페이트, 폴리포스페이트 및/또는 피로포스페이트, 멜라민의 축합 생성물, 예컨대 멜렘, 멜람, 멜론, 트리스(하이드록시에틸) 이소시아누레이트, 벤조구아나민, 구아니딘, 알란토인 및 글리코루릴, B) nitrogen-containing flame retardant additives such as: triazine, cyanuric acid and / or isocyanuric acid, melamine or derivatives thereof such as cyanurate, oxalate, phthalate, borate, sulfate, phosphate, polyphosphate and / Phosphate, condensation products of melamine such as melem, melam, melon, tris (hydroxyethyl) isocyanurate, benzoguanamine, guanidine, allantoin and glycoluril,
C) 할로겐 함유 난연 첨가제, 예컨대: C) halogen-containing flame retardant additives such as:
- 브롬 함유 난연 첨가제, 예컨대 폴리브로모디페닐옥사이드(PBDPO), 브롬화 폴리스티렌(BrPS), 폴리(펜타브로모벤질아크릴레이트), 브롬화 인단, 테트라데카브로모디페녹시벤젠(Saytex 120), 에탄-1,2-비스(펜타브로모페닐) 또는 Saytex 8010(Albemarle사), 테트라브로모비스페놀 A 및 브롬화 에폭시 올리고머. 특히, 하기 화합물이 사용될 수 있다: Chemtura사로부터의 PDBS-80, Albemarle사로부터의 Saytex HP 3010 또는 Dea Sea Bromine Group사로부터의 FR-803P, Dea Sea Bromine Group사로부터의 FR-1210, 옥타브로모디페닐에테르(OBPE), Dead Sea Bromine Group사로부터의 FR-245, Dead Sea Bromine Group사로부터의 FR-1025 및 Dead Sea Bromine Group사로부터의 F-2300 또는 F2400; 및 - Brominated flame retardant additives such as polybrominated diphenyl oxide (PBDPO), brominated polystyrene (BrPS), poly (pentabromobenzyl acrylate), brominated indane, tetradecabromodiphenoxybenzene (Saytex 120), ethane- , 2-bis (pentabromophenyl) or Saytex 8010 (Albemarle), tetrabromobisphenol A and brominated epoxy oligomers. In particular, the following compounds may be used: PDBS-80 from Chemtura, Saytex HP 3010 from Albemarle or FR-803P from Dea Sea Bromine Group, FR-1210 from Dea Sea Bromine Group, Phenyl ether (OBPE), FR-245 from Dead Sea Bromine Group, FR-1025 from Dead Sea Bromine Group and F-2300 or F2400 from Dead Sea Bromine Group; And
- 염소 함유 난연 첨가제, 예컨대 OxyChem사로부터의 Dechlorane plus®(CAS 13560-89-9), 및- a chlorine-containing flame-retardant additives, such as Dechlorane plus ® from OxyChem captured (CAS 13560-89-9), and
D) 무기 난연 첨가제, 예컨대 삼산화안티몬, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화세륨, 붕소 함유 화합물, 예컨대 붕산칼슘. D) inorganic flame retardant additives such as antimony trioxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, cerium oxide, boron-containing compounds such as calcium borate.
이들 상기 열거된 난연 첨가제 화합물은 단독으로 또는 조성물 (P) 중에 조합하여 사용될 수 있다. 필요하다면, 탄화제(charring agent) 및 탄화 촉매(charring catalyst)가 또한 첨가될 수 있다.These listed flame retardant additive compounds may be used alone or in combination in the composition (P). If desired, a charring agent and a charring catalyst may also be added.
더욱이, 조성물 (P)는 충전제 및 보강 물질 및/또는 기타 다른 첨가제, 예컨대 윤활제(예를 들어, 스테아르산 또는 스테아르산염, 예컨대 칼슘 스테아레이트), 유리 섬유, 또는 적하방지제(antidriping agent), 예컨대 폴리(테트라플루오로에틸렌), 예를 들어 PTFE SN3306을 추가로 포함할 수 있다.Furthermore, the composition (P) can also contain fillers and reinforcing materials and / or other additives such as lubricants (e.g. stearic acid or stearate such as calcium stearate), glass fibers, or antidriping agents such as poly (Tetrafluoroethylene), for example PTFE SN3306.
추가적으로, 조성물 (P)는 또한 중합체 조성물의 제조에 통상 사용되는 첨가제, 예컨대 가소제, 핵화제, 촉매, 광안정화제 및/또는 열안정화제, 산화방지제, 정전기방지제, 착색제, 안료, 소광제, 전도제, 예컨대 카본 블랙, 성형 첨가제 등을 포함할 수 있다.In addition, the composition (P) may also contain additives commonly used in the production of polymer compositions such as plasticizers, nucleating agents, catalysts, photostabilizers and / or heat stabilizers, antioxidants, antistatic agents, colorants, pigments, Such as carbon black, molding additives, and the like.
조성물 (P)의 제조를 위하여, 충전제 및 첨가제는, 예를 들어 중합 동안 또는 용융된 혼합물로서, 임의의 통상의 수단에 의해 첨가될 수 있다. 바람직하게, 첨가제는 용융 공정에서, 예컨대 용융 압출 단계 동안 중합체에 첨가된다. 대안적으로, 첨가제는 기계식 혼합기 내에서 고체 공정에서 중합체에 첨가되어 고체 혼합물을 생성하고, 이어서 이를, 예를 들어 압출 공정에 의해 용융시킬 수 있다.For the preparation of the composition (P), the fillers and additives may be added by any conventional means, for example during polymerization or as a molten mixture. Preferably, the additive is added to the polymer during the melt process, for example during the melt extrusion step. Alternatively, the additive may be added to the polymer in a solid state process in a mechanical mixer to produce a solid mixture which can then be melted, for example, by an extrusion process.
조성물 (P)는, 예컨대, 사출 성형에 의해, 사출/블로우-성형에 의해, 압출에 의해 또는 압출/블로우-성형에 의해 형성되는 물품의 제조를 위한 플라스틱 가공 분야에서 원료로서 사용될 수 있다. 관례적인 일 구현예에 따르면, 조성물 (P)는, 예를 들어 이축 압출 장치 내에서 로드의 형태로 압출되며, 이어서 상기 로드는 과립으로 촙핑(chopping)된다. 이어서, 상기에서 생성된 과립을 용융시키고 용융된 조성물을 사출-성형 장치 내로 공급함으로써, 성형된 구성요소를 제조한다.The composition (P) can be used as a raw material in the field of plastic processing for the production of articles which are formed, for example, by injection molding, injection / blow molding, extrusion or by extrusion / blow molding. According to one customary embodiment, the composition (P) is extruded in the form of a rod, for example in a twin screw extruder, and then the rod is chopped into granules. The molded component is then produced by melting the granules produced above and feeding the molten composition into the injection-molding device.
조성물 (P)로부터 제조된 물품의 예에는 차량 부품, 예컨대 튜브, 탱크, 차체 구성요소, 또는 엔진 후드 아래에 있는 구성요소뿐만 아니라 전기 및 전자기기 응용을 위한 물품, 예컨대 커넥터도 포함된다.Examples of articles made from composition (P) include vehicle components, such as tubes, tanks, bodywork components, or components under the engine hood, as well as articles for electrical and electronic applications, such as connectors.
본 명세서에 참고로 포함된 임의의 특허, 특허 출원, 및 간행물의 개시 내용이 용어를 불명확하게 할 수 있는 정도로 본 출원의 설명과 상충된다면, 본 설명이 우선시 될 것이다.If the disclosure of any patent, patent application, and publication incorporated herein by reference contradicts the description of the present application to such an extent that the term may be obscured, the description will be prioritized.
본 발명은 하기 실시예를 참고하여 추가로 예시될 것이다.The present invention will be further illustrated by reference to the following examples.
재료material
PA 66: Solvay Advanced Polymers사로부터 입수된 지방족 폴리아미드;PA 66: aliphatic polyamides obtained from Solvay Advanced Polymers;
PBT 1200: Taiwan Changchun Ltd사로부터 입수된 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지;PBT 1200: polybutylene terephthalate resin available from Taiwan Changchun Ltd;
Exolit OP1230: Clariant GmbH사로부터의 포스핀산알루미늄;Exolit OP1230: aluminum phosphinate from Clariant GmbH;
MPP(Melapur-200): BASF사로부터 입수됨MPP (Melapur-200): obtained from BASF
실시예Example 1 One
H3PO3 78 g을 교반 하에서 Ca(OH)2 70.86 g 및 H2O 400 g의 혼합물에 첨가하였다. 이어서, 생성된 혼합물을 40℃에서 2.5 시간 동안 교반한 후 여과하여, 아인산칼슘을 포함하는 고체 혼합물을 수득하였다. 탈이온수(DI water)를 사용함으로써 고체 혼합물을 세척하고 105℃에서 3 시간 동안 건조시켰다.78 g of H 3 PO 3 were added to a mixture of 70.86 g of Ca (OH) 2 and 400 g of H 2 O under stirring. Then, the resulting mixture was stirred at 40 DEG C for 2.5 hours and then filtered to obtain a solid mixture containing calcium phosphite. The solid mixture was washed by using deionized water (DI water) and dried at 105 DEG C for 3 hours.
기계식 교반기를 구비한 250 mL 반응기에 물 120 g 및 상기 언급된 바와 같이 수득된 아인산칼슘 혼합물 30.46 g을 장입하였다. 교반 하에서, 실온에서 85% 오르토인산염 산 용액 53.3 g을 생성된 혼합물에 첨가하였다. 첨가 후에, 혼합물을 30 분 동안 교반하고, 이어서 여과하여 용해되지 않은 고체를 제거하여 맑은 용액을 수득하였다. 이어서, 58 g의 멜라민을 추가 1 시간 반응 동안 교반하면서 여과액에 서서히 첨가하였다. 그 후에, 이 혼합물을 증발시켜 모든 물을 제거하여 백색 고체를 수득하였다. 이 백색 고체를 330℃에서 3 시간 동안 22%의 중량 감량이 되도록 가열하여 칼슘 멜라민 인 염(calcium melamine phosphorous salt)으로 전환시켰다. 이렇게 수득된 칼슘 멜라민 인 염은, 가스 크로마토그래피 시스템을 사용한 원소 분석에 의하면, 27.68 중량%의 N, 12.24 중량%의 C, 2.40 중량%의 H, 19.68 중량%의 P%, 및 7.09 중량%의 Ca을 함유하였다. 나머지 산소 원소의 백분율은 계산에 의해 칼슘 멜라민 인 염 중 30.91 중량%이다. 따라서, 전체 가수 균형(valence balance)에 기초하여, 칼슘 멜라민 인 염 내의 인 원소의 가수는 하기 식 a에 의해 4.66인 것으로 계산될 수 있다: A 250 mL reactor equipped with a mechanical stirrer was charged with 120 g of water and 30.46 g of the calcium phosphite mixture obtained as described above. Under stirring, 53.3 g of 85% orthophosphoric acid solution at room temperature was added to the resulting mixture. After the addition, the mixture was stirred for 30 minutes and then filtered to remove undissolved solids to give a clear solution. Then 58 g of melamine was slowly added to the filtrate with stirring for an additional hour of the reaction. The mixture was then evaporated to remove all water, yielding a white solid. This white solid was heated at 330 < 0 > C for 3 hours to a weight loss of 22% to convert it to calcium melamine phosphorous salt. The thus obtained calcium melamine salt was found to have 27.68% by weight of N, 12.24% by weight of C, 2.40% by weight of H, 19.68% by weight of P% and 7.09% by weight of Ca. The percentage of the remaining oxygen element is calculated to be 30.91% by weight in the salt which is calcium melamine. Thus, based on the total valence balance, the mantissa of the phosphorus element in the salt which is calcium melamine can be calculated to be 4.66 by the formula a:
[식 a][Formula a]
이 가수 값으로부터, 칼슘 멜라민 인 염의 인 화학종 내의 P(III) 몰 백분율은 17%인 것으로 계산될 수 있다.From this mantissa value, the P (III) mole percentage in the phosphorus species of the salt, which is calcium melamine, can be calculated to be 17%.
추가 분석은 칼슘 멜라민 인 염의 10 중량% 수성 슬러리는 pH가 5.4이고, MPP의 10 중량% 수용액은 pH가 5.0인 것으로 측정됨을 나타내었다. 따라서, MPP와 비교하여, 이 실시예에서 수득된 칼슘 인 염은 덜 산성이며, 이에 따라 더 우수한 수지 매트릭스 상용성을 제공한다. 더욱이, 이 실시예의 염 생성물의 TGA 분석은 N2 분위기 하에서 383℃에서 3% 중량 손실이 있었음을 나타내었다.Further analysis showed that the 10 wt% aqueous slurry of calcium melamine salt had a pH of 5.4 and a 10 wt% aqueous solution of MPP had a pH of 5.0. Thus, as compared to MPP, the salt of calcium obtained in this example is less acidic, thus providing better resin matrix compatibility. Moreover, TGA analysis of the salt product of this example showed 3% weight loss at 383 ° C under an N 2 atmosphere.
실시예Example 2 2
기계식 교반기를 구비한 500 mL 반응기에 물 400 g 및 아인산칼슘 혼합물 60 g을 장입하였다. 교반 하에서, 실온에서 38% 염산염 산 용액 91.34 g을 생성된 혼합물에 첨가하였다. 첨가 후에, 혼합물을 30 분 동안 교반하고, 이어서 여과하여 용해되지 않은 고체를 제거하여 맑은 용액을 수득하였다. 이어서, 144 g의 멜라민을 추가 1 시간 반응 동안 교반하면서 여과액에 서서히 첨가하였다. 그 후에, 이 반응 혼합물을 여과하여 수용액을 제거하고 백색 고체를 수득하였다. 이어서, 이 백색 고체를 330℃에서 3 시간 동안 23%의 중량 감량이 되도록 가열하여 칼슘 멜라민 인 염으로 전환시켰다. 이렇게 수득된 칼슘 멜라민 인 염은 원소 분석에 의하면, 41.55%의 N, 7.27%의 P%, 및 7.98%의 Ca를 함유하였다. 나머지 산소 원소의 백분율은 계산에 의해 칼슘 멜라민 인 염 중 23.67 중량%이다. 따라서, 상기 식 a에 기초하여, 이 염 생성물은 인 가수가 4.41인데, 이는 그의 인 화학종 중 29.5%의 P(III) 백분율에 상응한다.A 500 mL reactor equipped with a mechanical stirrer was charged with 400 g of water and 60 g of calcium phosphite mixture. Under stirring, 91.34 g of a 38% hydrochloric acid acid solution at room temperature was added to the resulting mixture. After the addition, the mixture was stirred for 30 minutes and then filtered to remove undissolved solids to give a clear solution. Then 144 g of melamine was slowly added to the filtrate with stirring for an additional hour of the reaction. The reaction mixture was then filtered to remove the aqueous solution and a white solid was obtained. This white solid was then heated to 330 ° C for 3 hours to a weight loss of 23% to convert it to a salt that is calcium melamine. The thus obtained calcium melamine salt contained 41.55% of N, 7.27% of P%, and 7.98% of Ca according to the elemental analysis. The percentage of the remaining oxygen element is calculated to be 23.67% by weight in the calcium melamine salt. Thus, based on formula a above, the salt product has a phosphorus number of 4.41, which corresponds to a P (III) percentage of 29.5% of its phosphorus species.
추가의 분석은 이 실시예에서 수득된 칼슘 멜라민 인 염의 10 중량% 수성 슬러리는 pH가 5.2이고, 특히 MPP의 10 중량% 수용액보다 덜 산성이며, 이에 따라 수지 매트릭스 중에서 비교적 더 우수한 상용성을 제공함을 나타내었다. 더욱이, 염 생성물의 TGA 분석은 N2 분위기 하에서 369℃에서 3% 중량 손실이 있었음을 나타내었다.Further analysis indicates that the 10% by weight aqueous slurry of the salt, which is the calcium melamine obtained in this example, has a pH of 5.2 and is less acidic than the 10% by weight aqueous solution of MPP in particular, thus providing relatively better compatibility in the resin matrix Respectively. Moreover, TGA analysis of the salt product showed a 3% weight loss at 369 ° C under an N 2 atmosphere.
실시예Example 3 3
기계식 교반기를 구비한 500 mL 반응기에 물 400 g 및 아인산칼슘 혼합물 65.5 g을 장입하였다. 교반 하에서, 실온에서 38% 염산염 산 용액 91.34 g을 생성된 혼합물에 첨가하였다. 첨가 후에, 혼합물을 30 분 동안 교반하고, 이어서 여과하여 용해되지 않은 고체를 제거하여 맑은 용액을 수득하였다. 이어서, 144 g의 멜라민을 추가 1 시간 반응 동안 교반하면서 여과액에 서서히 첨가하였다. 그 후에, 이 혼합물을 여과하여 수용액을 제거하여 백색 고체를 수득하였다. 이 백색 고체를 3 시간 동안 330℃에서 가열하여 칼슘 멜라민 인 염을 생성하였으며, 이때 가열 동안에는 23% 중량 감량이 있었다. 이렇게 수득된 칼슘 멜라민 인 염은 원소 분석에 의하면, 31.5% N, 16.0% C, 2.60% H, 14.2% P% 및 7.98% Ca를 함유하였다. 나머지 산소 원소의 백분율은 계산에 의해 칼슘 멜라민 인 염 중 27.72 중량%이다. 따라서, 상기 식 a에 기초하여, 이 염 생성물은 인 가수가 4.11인데, 이는 그의 인 화학종 중 44.5%의 P(III) 백분율에 상응한다.A 500 mL reactor equipped with a mechanical stirrer was charged with 400 g of water and 65.5 g of a calcium phosphite mixture. Under stirring, 91.34 g of a 38% hydrochloric acid acid solution at room temperature was added to the resulting mixture. After the addition, the mixture was stirred for 30 minutes and then filtered to remove undissolved solids to give a clear solution. Then 144 g of melamine was slowly added to the filtrate with stirring for an additional hour of the reaction. The mixture was then filtered to remove the aqueous solution, yielding a white solid. This white solid was heated at 330 [deg.] C for 3 hours to produce a salt that was calcium melamine, with a 23% weight loss during heating. The thus obtained calcium melamine salt contained 31.5% N, 16.0% C, 2.60% H, 14.2% P and 7.98% Ca according to elemental analysis. The percentage of the remaining oxygen element is 27.72% by weight in the calcium melamine salt. Thus, based on formula a above, the salt product has a phosphorus number of 4.11, which corresponds to a P (III) percentage of 44.5% of its phosphorus species.
추가의 분석은 상기 절차에서 수득된 칼슘 멜라민 인 염의 10 중량% 수성 슬러리는 또한 pH가 5 초과이고, 특히 MPP의 10 중량% 수용액보다 덜 산성이며, 이에 따라 수지 매트릭스 중에서 비교적 더 우수한 상용성을 제공함을 나타내었다. 더욱이, 이 염 생성물의 TGA 분석은 N2 분위기 하에서 335℃에서 3% 중량 손실이 있었음을 나타내었다.Further analysis indicates that the 10% by weight aqueous slurry of the salt, which is the calcium melamine obtained in the above procedure, is also less acidic than the 10% by weight aqueous solution of MPP, and thus has a comparatively better compatibility in the resin matrix, Respectively. Moreover, TGA analysis of this salt product showed 3% weight loss at 335 ° C under N 2 atmosphere.
실시예Example 4 4
기계식 교반기를 구비한 500 mL 반응기에 물 400g 및 아인산칼슘 혼합물 65.5 g을 장입하였다. 교반 하에서, 실온에서 67% 질산염 산 용액 66 g을 생성된 혼합물에 첨가하였다. 첨가 후에, 혼합물을 30 분 동안 교반하고, 이어서 여과하여 용해되지 않은 고체를 제거하여 맑은 용액을 수득하였다. 이어서, 106 g의 멜라민을 추가 1 시간 반응 동안 교반하면서 여과액에 서서히 첨가하였다. 그 후에, 이 혼합물을 여과하여 모든 수용액을 제거하여 백색 고체를 수득하였다. 이 백색 고체를 3 시간 동안 330℃에서 가열하여 칼슘 멜라민 인 염을 생성하였으며, 이때 가열 동안에는 21% 중량 감량이 있었다. 이렇게 수득된 칼슘 멜라민 인 염은 원소 분석에 의하면, 27.68% N, 13.21% C, 2.39 H%, 18.55% P% 및 7.89% Ca를 함유하였다. 나머지 산소 원소의 백분율은 계산에 의해 칼슘 멜라민 인 염 중 30.28 중량%이다. 따라서, 상기 식 a에 기초하여, 이 염 생성물은 인 가수가 4.23인데, 이는 그의 인 화학종 중 38.5%의 P(III) 백분율에 상응한다.A 500 mL reactor equipped with a mechanical stirrer was charged with 400 g of water and 65.5 g of calcium phosphite mixture. Under stirring, 66 g of 67% nitric acid acid solution at room temperature was added to the resulting mixture. After the addition, the mixture was stirred for 30 minutes and then filtered to remove undissolved solids to give a clear solution. Then 106 g of melamine was slowly added to the filtrate with stirring for an additional hour of the reaction. Thereafter, the mixture was filtered to remove all of the aqueous solution to obtain a white solid. This white solid was heated at 330 [deg.] C for 3 hours to produce a salt that was calcium melamine, with a 21% weight loss during heating. The thus obtained calcium melamine salt contained 27.68% N, 13.21% C, 2.39% H, 18.55% P% and 7.89% Ca according to the elemental analysis. The percentage of the remaining oxygen element is calculated to be 30.28% by weight in the calcium melamine salt. Thus, based on formula a above, the salt product has a phosphorus number of 4.23, which corresponds to a P (III) percentage of 38.5% of its phosphorus species.
추가의 분석은 상기 절차에서 수득된 칼슘 멜라민 인 염의 10 중량% 수성 슬러리는 또한 pH가 5 초과이고, 특히 MPP의 10 중량% 수용액보다 덜 산성이며, 이에 따라 수지 매트릭스 중에서 비교적 더 우수한 상용성을 제공함을 나타내었다. 더욱이, 이 염 생성물의 TGA 분석은 N2 분위기 하에서 400℃에서 3% 중량 손실이 있었음을 나타내었다.Further analysis indicates that the 10% by weight aqueous slurry of the salt, which is the calcium melamine obtained in the above procedure, is also less acidic than the 10% by weight aqueous solution of MPP, and thus has a comparatively better compatibility in the resin matrix, Respectively. Furthermore, TGA analysis of the salt product was characterized by that there was a 3% weight loss at 400 ℃ under N 2 ambience.
시험 exam 실시예Example 1: One: 실시예Example 1 내지 1 to 실시예Example 4의 난연 능력(Flame Retardant Capacity)의 결정 Determination of Flame Retardant Capacity of 4
실시예 1 내지 실시예 4로부터 수득된 칼슘 멜라민 인 염을 각각 에폭시 수지용 난연제로서 시험하였다. 구체적으로는, 사출 성형기에서 칼슘 멜라민 인 염을 유리 섬유 및 선택된 단량체(표 1 참조)와 혼합함으로써 다양한 수지 샘플을 제조하고, 이어서 경화시킨 후 과립 형태로 압출하였다. 비교를 위하여, 단지 본 발명에 따른 칼슘 멜라민 인 염을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 동일한 방식으로 추가 2 개의 수지 샘플을 제조하였다(표 1에서 CE 1 및 CE 2 참조). 이들 수지 샘플의 난연 성능을 1.6 mm 및 0.8 mm 둘 모두의 샘플 두께를 사용하여 UL94 수직 연소 시험 절차에 따라 시험하였다.The salts, which are calcium melamine obtained from Examples 1 to 4, were each tested as a flame retardant agent for an epoxy resin. Specifically, various resin samples were prepared by mixing calcium melamine salt with glass fibers and selected monomers (see Table 1) in an injection molding machine, then cured and then extruded into granules. For comparison, two additional resin samples were prepared in the same manner, except that no calcium melamine salt according to the invention was added (see CE 1 and CE 2 in Table 1). The flame retardant performance of these resin samples was tested according to the UL94 vertical burn test procedure using sample thicknesses of both 1.6 mm and 0.8 mm.
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4의 칼슘 멜라민 인 염을 혼입시킨 수지 샘플은 각각 UL 94 수직 연소 시험 절차에서 V0 등급을 달성하였는데, 이는 염 첨가를 갖지 않는 수지(즉, CE1 및 CE2)와 비교하여 만족스러운 화재 보호 수준 및 많이 개선된 난연성을 나타낸다.As can be seen in Table 1, the resin samples incorporating the salts of calcium melamine of Examples 1 to 4 achieved V0 grades in the UL 94 vertical burn test procedure, respectively, , CE1 and CE2) and exhibits a satisfactory level of fire protection and greatly improved flame retardancy.
시험 exam 실시예Example 2: 2: 실시예Example 1 및 MPP의 난연 능력의 비교 1 and the flame retardancy of MPP
비교를 위하여, 주어진 양의 MPP 또는 실시예 1의 칼슘 멜라민 인 염을 함유하는 수지 샘플을 난연성에 대해 시험하였다. 구체적으로는, MPP(melapur-200) 또는 실시예 1의 염 생성물을 유리 섬유, 선택된 단량체(하기 참조) 및 Zn3(BO3)2의 배합물(각 구성요소의 당량 백분율을 가짐) 중으로 혼합함으로써 2 개의 수지 샘플을 제조하였으며, 이어서 경화시키고, 과립 형태로 압출하였다. 두 수지 샘플 모두의 난연 성능 및 물리적 특성을 시험하였으며, 그 결과가 하기 표 2에 나타나 있다.For comparison, a resin sample containing a given amount of MPP or a salt that is the calcium melamine of Example 1 was tested for flame retardancy. Specifically, by mixing MPP (melapur-200) or the salt product of Example 1 into a blend of glass fibers, selected monomers (see below) and Zn 3 (BO 3 ) 2 (with an equivalent percentage of each component) Two resin samples were prepared, then cured and extruded in granular form. The flame retardant performance and physical properties of both resin samples were tested and the results are shown in Table 2 below.
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 칼슘 멜라민 인 염을 혼입시킨 수지 샘플은 MPP-첨가된 샘플과 동등하게 우수한 난연성을 달성하였으며, 특히 후자보다 개선된 물리적 특성을 달성하였다.As can be seen in Table 2, the resin sample incorporating the calcium melamine salt of Example 1 attained the same excellent flame retardancy as the MPP-added sample, particularly achieving improved physical properties than the latter.
Claims (16)
(i) pH가 1 내지 7인 금속 아인산염 또는 수소 아인산염의 수용액[용액 (S)]을 제공하는 단계;
(ii) 용액 (S)를 5℃ 내지 100℃의 온도에서 적어도 하나의 질소-함유 화합물[화합물 (N)]과 혼합하여 반응 혼합물을 수득하는 단계;
(iii) 단계 (ii)에서 수득된 반응 혼합물을 고체-액체 분리 방법에 의해 분리하여 고체상(solid phase)을 수득하는 단계; 및
(iv) 단계 (iii)에서 수득된 고체상을 산화제의 존재 하에서 150℃ 내지 500℃의 온도에서 가열하여 멜라민 유도체 혼합물을 수득하는 단계
를 적어도 포함하며,
여기서, 화합물 (N)은 화학식 I 또는 화학식 II의 화합물인, 방법.
[화학식 I]
[화학식 II]
상기 식에서,
R1, R2, 및 R3은 독립적으로 수소, 하이드록실, 아미노, 또는 모노- 또는 디C1-C8 알킬 아미노; 또는 C1-C8 알킬, C5-C16사이클로알킬, -알킬사이클로알킬(각각은 하이드록실 또는 C1-C4하이드록시알킬, C2-C8 알케닐, C1-C8알콕실, -아실, -아실옥시, C6-C12 아릴, -OR1 및 -N(R1)R2로 선택적으로 치환됨)이거나; 또는 N-지환족 또는 N-방향족이며, 여기서 N-지환족은 피로딜린, 피페리딘, 이미다졸리딘, 피페라진과 같은 사이클릭 질소 함유 화합물을 나타내고, N-방향족은 피롤, 피리딘, 이미다졸 및 피라진과 같은 질소 함유 헤테로방향족 고리 화합물을 나타내며; X는 인산 또는 피로인산이고; q는 1, 2, 3, 또는 4이며; a는 1, 2, 3, 또는 4이되; 단, R1, R2, 및 R3 중 적어도 하나는 아미노 말단기를 갖고;
금속 아인산염 또는 수소 아인산염은 금속 양이온 및 HPO3 2 - 또는 H2PO3 -의 하나의 음이온을 함유하는 염을 지칭한다.A method for producing a melamine derivative mixture,
(i) providing an aqueous solution (solution (S)) of a metal phosphite or hydrogen phosphite having a pH of 1 to 7;
(ii) mixing the solution (S) with at least one nitrogen-containing compound [compound (N)] at a temperature of 5 ° C to 100 ° C to obtain a reaction mixture;
(iii) separating the reaction mixture obtained in step (ii) by a solid-liquid separation method to obtain a solid phase; And
(iv) heating the solid phase obtained in step (iii) in the presence of an oxidizing agent at a temperature of from 150 DEG C to 500 DEG C to obtain a melamine derivative mixture
At least,
Wherein the compound (N) is a compound of formula I or formula II.
(I)
≪ RTI ID = 0.0 &
In this formula,
R 1 , R 2 , and R 3 are independently hydrogen, hydroxyl, amino, or mono- or di C 1 -C 8 alkylamino; Or C 1 -C 8 alkyl, C 5 -C 16 cycloalkyl, -alkylcycloalkyl, each optionally substituted by hydroxyl or C 1 -C 4 hydroxyalkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 1 -C 8 alkoxyl , Acyl, -acyloxy, C 6 -C 12 aryl, -OR 1, and -N (R 1 ) R 2 ; Or N-alicyclic or N-aromatic, wherein the N-alicyclic group represents a cyclic nitrogen-containing compound such as pyrrodiline, piperidine, imidazolidine, piperazine and the N -aromatic represents pyrrole, pyridine, Lt; / RTI > represents a nitrogen-containing heteroaromatic cyclic compound such as benzothiazole, benzothiazole, benzothiazole, benzothiazole, X is phosphoric acid or pyrophosphoric acid; q is 1, 2, 3, or 4; a is 1, 2, 3, or 4; Provided that at least one of R 1 , R 2 , and R 3 has an amino end group;
A metal phosphite or hydrogen phosphite refers to a salt containing a metal cation and one anion of HPO 3 2 - or H 2 PO 3 - .
(ii) P(III) 화학종을 5% 내지 100%의 몰 백분율로 함유하는 인 화학종의 혼합물을 가짐
을 특징으로 하는 멜라민 유도체 혼합물.(i) a metal element in the range of 1% to 20% by weight, a phosphorus element in the range of 5% to 25% by weight and a nitrogen element in the range of 15% to 40% by weight, based on the total weight of the melamine derivative mixture box; And
(ii) a mixture of phosphorus species containing P (III) species in a molar percentage of 5% to 100%
≪ / RTI >
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