(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-08
(54)【発明の名称】ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩及びその製造方法並びにその使用
(51)【国際特許分類】
C07F 19/00 20060101AFI20241001BHJP
C09K 21/12 20060101ALI20241001BHJP
C09K 21/10 20060101ALI20241001BHJP
C07F 9/30 20060101ALN20241001BHJP
C07F 1/08 20060101ALN20241001BHJP
C07F 3/06 20060101ALN20241001BHJP
C07F 15/02 20060101ALN20241001BHJP
C07F 5/06 20060101ALN20241001BHJP
【FI】
C07F19/00 CSP
C09K21/12
C09K21/10
C07F9/30
C07F1/08 B
C07F3/06
C07F15/02
C07F5/06 F
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024521757
(86)(22)【出願日】2021-10-15
(85)【翻訳文提出日】2024-04-05
(86)【国際出願番号】 CN2021124204
(87)【国際公開番号】W WO2023060590
(87)【国際公開日】2023-04-20
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
(71)【出願人】
【識別番号】510173476
【氏名又は名称】中国科学院▲寧▼波材料技▲術▼▲与▼工程研究所
【氏名又は名称原語表記】NINGBO INSTITUTE OF MATERIALS TECHNOLOGY & ENGINEERING,CHINESE ACADEMY OF SCIENCES
【住所又は居所原語表記】No.519 Zhuangshi Avenue,Zhenhai District,Ningbo,Zhejiang,315201 CHINA
(71)【出願人】
【識別番号】524132922
【氏名又は名称】浙江万盛股▲ふん▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100132883
【氏名又は名称】森川 泰司
(74)【代理人】
【識別番号】100148633
【氏名又は名称】桜田 圭
(74)【代理人】
【識別番号】100147924
【氏名又は名称】美恵 英樹
(72)【発明者】
【氏名】姚 強
(72)【発明者】
【氏名】趙 月英
(72)【発明者】
【氏名】曹 微虹
(72)【発明者】
【氏名】唐 天波
【テーマコード(参考)】
4H028
4H048
4H050
【Fターム(参考)】
4H028AA34
4H048AA01
4H048AA02
4H048AA03
4H048AB80
4H048AC40
4H048BB31
4H048BC10
4H048BC11
4H048BC19
4H048BE63
4H048VA56
4H048VA66
4H048VA80
4H048VB10
4H050AA01
4H050AA02
4H050AA03
4H050AB80
4H050AC70
4H050BA93
4H050BB31
4H050BC10
4H050BC11
4H050BC19
4H050BC34
4H050BC37
4H050WA12
4H050WA26
4H050WB13
(57)【要約】
本願は、ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩及びその製造方法並びにその使用を開示し、前記ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩は、式(I)に示す化学式を有する化合物から選択される少なくとも1つである。本願による式(I)の組成を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩は、添加量が少なく、各種高分子材料への難燃化効率が高く、経済性に優れ、それは、高分子材料への難燃化効率が低いというジエチルホスフィン酸塩の欠点を克服するとともに、揮発性が高すぎ及びポリエステルへの難燃化効率が低いというジイソブチルホスフィン酸塩の欠点を克服するだけでなく、高温加工を必要とする各種高分子材料の難燃化に広範に応用することができる。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(I)に示す化学式を有する化合物から選択される少なくとも1つであり、
【化1】
ただし、Mは、中心原子であり、ジエチルホスフィン酸塩イオン、エチルイソブチルホスフィン酸塩イオン、ジイソブチルホスフィン酸塩イオンは、いずれも配位子であり、
Mは、金属元素から選択され、前記金属元素は、第IIA、IIIA、IVA、VA族金属元素、遷移金属元素、ランタン系金属元素から選択される少なくとも1つであり、
nは、金属Mの価数であり、nは、2、3又は4から選択され、
0≦x≦0.95であり、0.05≦y≦0.8であり、0≦z≦0.5であり、且つx+y+z=1であり、x+z>0である、ことを特徴とするジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩。
【請求項2】
前記第IIA族金属元素は、Be、Mg、Ca、Sr、Baから選択される少なくとも1つであり、
前記第IIIA族金属元素は、Alであり、
前記第IVA族金属元素は、Snであり、
前記第VA族金属元素は、Sbであり、
前記遷移金属元素は、Fe、Zn、Cu、Ti、Zr、Mnから選択される少なくとも1つであり、
前記ランタン系金属元素は、Ceである、ことを特徴とする請求項1に記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩。
【請求項3】
0.03≦x≦0.87であり、0.13≦y≦0.68であり、0≦z≦0.45である、ことを特徴とする請求項1に記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩。
【請求項4】
0.03≦x≦0.7であり、0.29≦y≦0.68であり、0.01≦z≦0.45である、ことを特徴とする請求項3に記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩。
【請求項5】
混合物Aと金属元素源Mとを含有する材料を水相中で反応Iを発生させて、前記ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩を得るステップを含み、
前記混合物Aは、ジエチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、エチルイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ジイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩とを含む、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩の製造方法。
【請求項6】
前記反応Iの条件は、温度0~250℃、圧力0.1MPa~10MPa、時間0.1~20hである、ことを特徴とする請求項5に記載の製造方法。
【請求項7】
前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にエチレン及びイソブテンを導入し、反応IIを行って、前記混合物Aを得るステップを含む、ことを特徴とする請求項5に記載の製造方法。
【請求項8】
前記水溶液中の前記水の質量は、前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の総質量の10~99%である、ことを特徴とする請求項7に記載の製造方法。
【請求項9】
前記反応IIの条件は、温度0~250℃、時間0.01~50h、圧力0~3MPaである、ことを特徴とする請求項7に記載の製造方法。
【請求項10】
前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の総量とのモル比は、0.001~0.1:1である、ことを特徴とする請求項7に記載の製造方法。
【請求項11】
前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にイソブテンを導入して反応させ、導入するイソブテンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(y+2z)/1となった後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む、ことを特徴とする請求項7に記載の製造方法。
【請求項12】
前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にイソブテン及びエチレンの一部を導入して反応させ、エチレンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(2x+y)/1よりも小さく、導入するイソブテンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(y+2z)/1となった後、イソブテンの導入を停止させ、残りのエチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む、ことを特徴とする請求項7に記載の製造方法。
【請求項13】
前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にエチレンの一部を導入し、前記エチレンの一部とホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比を式(I)の(2x+y)/1よりも小さくし、前記エチレンの一部が完全に反応した後、イソブテンの導入を継続して反応させ、導入するイソブテンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(y+2z)/1となった後、イソブテンの導入を停止させ、残りのエチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む、ことを特徴とする請求項7に記載の製造方法。
【請求項14】
前記金属元素源Mは、金属元素M塩から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項5に記載の製造方法。
【請求項15】
請求項1~4のいずれか1項に記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩から選択される、ことを特徴とする難燃剤。
【請求項16】
難燃剤P及び熱可塑性高分子材料を含み、
前記難燃剤Pは、請求項15に記載の難燃剤から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする難燃化材料。
【請求項17】
前記難燃剤Pの前記難燃化材料中の含有量は、1~35質量%である、ことを特徴とする請求項16に記載の難燃化材料。
【請求項18】
前記難燃化材料は、機能添加剤をさらに含み、
前記機能添加剤は、強化剤、ドリップ防止剤、安定剤、顔料、染料、炭素化触媒、分散剤、核形成剤、無機充填剤、酸化防止剤から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項16に記載の難燃化材料。
【請求項19】
前記機能添加剤の前記難燃化材料中の含有量は、5~質量40%である、ことを特徴とする請求項18に記載の難燃化材料。
【請求項20】
前記難燃化材料は、難燃剤Qをさらに含み、
前記難燃剤Qは、窒素系難燃剤とホウ素系難燃剤から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項18に記載の難燃化材料。
【請求項21】
前記難燃剤Qの前記難燃化材料中の含有量は、0.5~20質量%である、ことを特徴とする請求項20に記載の難燃化材料。
【請求項22】
前記熱可塑性高分子材料は、ポリアミドとポリエステルから選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項16に記載の難燃化材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩及びその製造方法並びにその使用に関し、難燃化高分子材料の製造分野に属する。
【背景技術】
【0002】
ジアルキルホスフィン酸塩、特にジエチルホスフィン酸アルミニウムは、高分子材料のハロゲンフリー難燃剤として広く使用されており、ジアルキルホスフィン酸塩系難燃製品は、密度が低く、難燃剤の使用量が少なく、機械的特性が良いが、既存のジアルキルホスフィン酸塩は、難燃剤としての難燃化効率が限られており、例えば、ポリジアルキルホスフィン酸塩は、ガラス繊維強化ナイロンのない難燃剤として使用することができるが、難燃化効率が低く、使用時に難燃化高分子材料の物理的特性に大きな悪影響を与えることがある。ナイロンの難燃化にジイソブチルホスフィン酸アルミニウムを使用した報告もあるが、ジイソブチルホスフィン酸アルミニウムは、難燃化効率が非常に高いが、熱安定性が低く、300℃で大量に分解揮発し始めるため、高温加工を必要とするエンジニアリングプラスチックに不利である。また、ジイソブチルホスフィン酸アルミニウムは、ポリエステルへの難燃化効果が良好でない。また、その可塑性が大きいため、難燃化高分子の物理的特性に不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記技術的課題を解決するために、本願は、添加量が少なく、各種高分子材料への難燃化効率が高く、経済性に優れる、式(I)の組成を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩及びその製造方法並びにその使用を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本願の第1態様によれば、式(I)に示す化学式を有する化合物から選択される少なくとも1つであるジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩を提供し、
【化1】
ただし、Mは、中心原子であり、ジエチルホスフィン酸塩イオン、エチルイソブチルホスフィン酸塩イオン、ジイソブチルホスフィン酸塩イオンは、いずれも配位子であり、
Mは、金属元素から選択され、前記金属元素は、第IIA、IIIA、IVA、VA族金属元素、遷移金属元素、ランタン系金属元素から選択される少なくとも1つであり、
nは、金属Mの価数であり、nは、2、3又は4から選択され、
0≦x≦0.95であり、0.05≦y≦0.8であり、0≦z≦0.5であり、且つx+y+z=1であり、x+z>0である。
【0005】
本願の実施例では、式(I)において、yが0.05未満である場合には、難燃化効果が良好ではない。yが0.8よりも大きい場合には、製造コストが高く、経済性が悪く、且つジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩の熱安定性が低下し、難燃化高分子材料の製造及び物理的特性に不利である。xが0.95よりも大きい場合には、難燃特性が良好ではない。zが0.5よりも大きい場合には、製造コストが高く、経済性が悪く、且つ熱安定性が低下し、難燃化高分子材料の製造及び物理的特性に不利である。
【0006】
選択的に、xの下限は、独立して、0、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.03から選択され、上限は、独立して、0.95、0.9、0.85、0.87、0.7から選択される。
【0007】
選択的に、yの下限は、独立して、0.05、0.1、0.15、0.2、0.13、0.29から選択され、上限は、独立して、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.35、0.3、0.25、0.68から選択される。
【0008】
選択的に、zの下限は、独立して、0、0.02から選択され、上限は、独立して、0.5、0.45、0.4、0.35、0.3、0.25、0.2、0.15、0.1、0.05から選択される。
【0009】
選択的に、前記第IIA族金属元素は、Be、Mg、Ca、Sr、Baから選択される少なくとも1つであり、
前記第IIIA族金属元素は、Alであり、
前記第IVA族金属元素は、Snであり、
前記第VA族金属元素は、Sbであり、
前記遷移金属元素は、Fe、Zn、Cu、Ti、Zr、Mnから選択される少なくとも1つであり、
前記ランタン系金属元素は、Ceである。
【0010】
選択的に、前記金属元素は、Al、Zn、Ca、Feから選択される少なくとも1つである。
【0011】
選択的に、前記金属元素は、Alであり、n=3である。
【0012】
選択的に、0.03≦x≦0.87であり、0.13≦y≦0.68であり、0≦z≦0.45である。
【0013】
選択的に、0.03≦x≦0.7であり、0.29≦y≦0.68であり、0.01≦z≦0.45である。
【0014】
選択的に、0.5≦x≦0.7であり、0.29≦y≦0.48であり、0.01≦z≦0.21である。
【0015】
本願の実施例では、z値が大きいほど、ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩の熱重量減少は、早くなる。
【0016】
本願におけるジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩は、異なるジアルキルホスフィン酸塩の単純な物理的混合物ではなく、例えば、ジエチルホスフィン酸アルミニウムとエチルイソブチルホスフィン酸アルミニウムとを単純に混合した混合物ではなく、同一のアルミニウム原子と対になるジエチルホスフィン酸塩イオン、エチルイソブチルホスフィン酸塩イオン、及びジイソブチルホスフィン酸イオンを含んでもよい。これらのハイブリッド塩のX-線回折スペクトル(XRD)は、ジアルキルホスフィン酸塩の単純な物理的混合塩のXRDスペクトルとは非常に異なっている。式(I)の組成を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩は、XRDスペクトルにおいて、最も強い吸収ピーク領域に単一ピーク又は重なり合う二重ピークを示す。また、最大ピークが示す結晶面間隔も、ジエチルホスフィン酸アルミニウムとジイソブチルホスフィン酸アルミニウムとは異なっている。ジエチルホスフィン酸アルミニウムの最大ピークは、結晶面間隔d=9.663、ジイソブチルホスフィン酸アルミニウムの最大ピークは、結晶面間隔d=12.084を示し、一方、式(I)を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩の結晶面間隔dの値は、上記両者の間に存在する。重なり合う二重ピークの場合でも、それらのdの値は、純粋なジエチルホスフィン酸アルミニウム又はジイソブチルホスフィン酸アルミニウムでないことを示す。しかし、ジエチルホスフィン酸アルミニウムとジイソブチルホスフィン酸アルミニウムを単純に混合した物理的混合塩は、XRDスペクトルにおいて、2つの完全に独立したピークを示し、しかも、それらのdの値は、それぞれジエチルホスフィン酸アルミニウムとジイソブチルホスフィン酸アルミニウムのdの値に近い。
【0017】
本願の実施例では、式(I)の組成を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩と、ジエチルホスフィン酸アルミニウムとを単純に物理的に混合すると、それらのXRDスペクトルにおいて、2つの独立したピークが現れる。これらの結果は、本発明により得られた式(I)の組成を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩が、ジエチルホスフィン酸アルミニウムと、エチルイソブチルホスフィン酸アルミニウムと、ジイソブチルホスフィン酸アルミニウムとの単純な混合物ではなく、ジエチルホスフィン酸塩、エチルイソブチルホスフィン酸塩、及びジイソブチルホスフィン酸塩が同一のアルミニウム原子と対になる構造を含むものであることを強く示している。
【0018】
本願の実施例では、同一の使用量では、純粋なジエチルホスフィン酸塩又はジイソブチルホスフィン酸塩の難燃化効果は、ジエチルホスフィン酸塩及びエチルイソブチルホスフィン酸塩の両方を含むハイブリッド塩よりもはるかに劣る。また難燃特性もエチルイソブチルホスフィン酸塩の含有量にも関係しており、yが特定の範囲内にある組成のみは、優れた難燃特性、熱的特性及び優れた経済性を有する。
【0019】
本願の第2態様によれば、上記ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩の製造方法を提供し、前記製造方法は、
混合物Aと金属元素源Mとを含有する材料を水相中で反応Iを発生させて、前記ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩を得るステップを含み、
前記混合物Aは、ジエチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、エチルイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ジイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩とを含む。
【0020】
選択的に、前記ジエチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、エチルイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ジイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、金属元素源Mとのモル比は、x:y:z:qに近く、
ただし、q=1/nである。
【0021】
Mの違いにより、ハイブリッド塩の水への溶解度は異なる。溶解度が高いハイブリッド塩の場合には、溶液中のジエチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩、エチルイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩、ジイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩のx、y及びzの値とハイブリッド塩中のx、y及びzの値とには差があるため、M源とのモル比も変化する。また、より多くのM含有沈殿物を得るために、反応物のx、y及びzとMとのモル比が理論計算値を超えることもある。
【0022】
実際の操作中に、リン核磁気によりx、y、z、及びqの実際値を判断することができる。
【0023】
選択的に、前記混合物A中のジエチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、エチルイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ジイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩とのモル比は、式(I)のxと、yと、zとの比と同一又は実質的に同一である。
【0024】
選択的に、前記反応Iの条件は、温度0~250℃、圧力0.1MPa~10MPa、時間0.1~20hである。
【0025】
選択的に、前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にエチレン及びイソブテンを導入し、反応IIを行って、前記混合物Aを得るステップを含む。
【0026】
選択的に、前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、エチレンと、イソブテンとのモル比は、1:0.05~1.95:0.5~1.5である。
【0027】
実際の反応では、エチレンを重合して得られる長鎖ジアルキルホスフィン酸塩のような副反応があるため、オレフィンの消費量は理論比より高くなる。
【0028】
選択的に、前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、エチレンと、イソブテンとのモル比は、式(I)におけるxと、yと、zとの比に同一又は近接している。選択的に、前記反応IIでは、反応速度は、xと、yと、zとの比に依存する。z値が大きいほど、反応速度が遅いため、経済性を得るために、z値を制御する必要がある。また、ホスフィン酸又はそのアルカリ金属塩とエチレン又はイソブテンとの反応中に、yの値に1より小さい極大値があり、この極大値に達した後にx又はzが増加するため、yが1に達しない。y=1にする必要がある場合、反応中間体生成物を分離精製して、ジエチルホスフィン酸及び/又はジイソブチルホスフィン酸又はそれらの塩を除去する必要があり、これは、経済的に不利であることを発見した。
【0029】
具体的に反応IIでは、エチレンとイソブテンは、添加順序を入れ替えてもよいし、同時に添加してもよいし、部分的に先に添加してもよい。
【0030】
選択的に、反応IIでは、ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩をイソブテンと反応させて対応するy、zの値を得た後、エチレンと実質的に完全に又は完全に反応させる。「実質的に完全に」とは、反応混合液中のエチルホスフィン酸塩、イソブチルホスフィン酸塩、ホスフィン酸塩に含まれる合計リンが、反応液中の合計リンの5%モル未満であることを意味する。
【0031】
具体的には、反応I終了後、ジエチルホスフィン酸、エチルイソブチルホスフィン酸、ジイソブチルホスフィン酸又はそれらのアルカリ金属の混合物を分離することなく、そのまま次の反応を行えばよい。
【0032】
選択的に、前記水溶液中の前記水の質量は、前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の総質量の10~99%である。
【0033】
具体的には、前記水溶液中の水が少なすぎると、塩析効果によりオレフィンの水への溶解度が低くなり、反応速度が遅くなり、水が多すぎると、反応釜の利用率が低下する。
【0034】
選択的に、前記水溶液中の前記水の質量は、前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の総質量の20~95%である。
【0035】
選択的に、前記水溶液中の前記水の質量は、前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の総質量の45~92%である。
【0036】
選択的に、前記水溶液中の前記水の質量は、前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の総質量の50~90%である。
【0037】
選択的に、前記水溶液中の前記水の質量は、前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の総質量の55~90%である。
【0038】
選択的に、前記反応IIの条件は、温度0~250℃、時間0.01~50h、圧力0~3MPaである。
【0039】
具体的には、前記反応IIの温度が低すぎると、反応速度が遅く、温度が高すぎると、ホスフィン酸塩が分解しやすい。
【0040】
選択的に、前記反応IIの温度は、10~200℃である。
【0041】
具体的には、前記反応IIの圧力は、3MPaよりも高く、反応装置に要求される圧力が高く、操作が困難である。
【0042】
選択的に、前記反応IIの圧力は、0.2~1.5MPaである。
【0043】
選択的に、前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩とのモル比は、0.001~0.1:1である。
【0044】
選択的に、前記ラジカル開始剤は、アゾ系開始剤、過酸化物系開始剤、光開始剤から選択される少なくとも1つである。その中、ラジカル開始剤の添加量は、実用上の必要に応じて決定することができる。
【0045】
選択的に、前記アゾ系開始剤は、カチオン性及び/又は非カチオン性のアゾ系開始剤から選択され、アゾジイソブチロニトリル、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジクロリド、2,2’-アゾジイソブチルアミジノ二塩酸塩の1つ又は複数を含む。
【0046】
選択的に、前記過酸化物系開始剤は、好ましくは、無機過酸化物及び有機過酸化物ラジカル開始剤であり、特に好ましくは、過酸化水素、過硫酸アンモニア、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過炭酸ナトリウム、過酸化ベンゾイル、過酸化ジtert-ブチル、過安息香酸tert-ブチル、及び過酢酸のうちの1つ又は複数である。
【0047】
好ましくは、前記ラジカル開始剤は過酸化物系である。特に好ましくは、ラジカル開始剤は、過硫酸アンモニア、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウムから選択される1つである。
【0048】
選択的に、前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩とのモル比は、0.003~0.05:1である。
【0049】
選択的に、前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にイソブテンを導入して反応させ、導入するイソブテンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(y+2z)/1となった後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む。
【0050】
選択的に、前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にイソブテンを導入し、前記イソブテン反応が完全又はほぼ完全に反応した後、エチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む。
【0051】
選択的に、ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩とイソブテンとを反応させて、yの値に等しいか又はほぼ近いモノイソブチルホスフィン酸又はそのアルカリ金属塩を得、zを0.5以下に制御した後、イソブテンの添加を停止し、代わりにエチレンを添加し、開始剤の存在下で反応を継続し、次いで必要とされる金属塩と反応させて、式(I)を有する難燃剤を得るステップを含む。
【0052】
選択的に、前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にイソブテン及びエチレンの一部を導入して反応させ、エチレンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(2x+y)/1よりも小さく、導入するイソブテンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(y+2z)/1となった後、イソブテンの導入を停止させ、残りのエチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む。
【0053】
選択的に、前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にイソブテン及びエチレンの一部を導入して、前記イソブテン及びエチレンの一部が完全又はほぼ完全に反応した後、残りのエチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含み、
前記エチレンの総量と前記イソブテンとのモル比は、0.33~39:1である。
【0054】
選択的に、前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にエチレンの一部を導入し、前記エチレンの一部とホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比を式(I)の(2x+y)/1よりも小さくし、前記エチレンの一部が完全に反応した後、イソブテンの導入を継続して反応させ、導入するイソブテンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(y+2z)/1となった後、イソブテンの導入を停止させ、残りのエチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む。
【0055】
選択的に、前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にエチレンの一部を導入し、前記エチレンの一部が完全又はほぼ完全に反応した後、イソブテンの導入を継続して反応させ、前記イソブテン反応が完全又はほぼ完全に反応した後、残りのエチレンを導入して反応を継続し、前記混合物Aを得るステップを含み、
前記エチレンの総量と前記イソブテンとのモル比は、0.33~39:1である。
【0056】
選択的に、前記金属元素源Mは、金属元素M塩から選択される少なくとも1つである。
【0057】
選択的に、前記金属元素M塩は、金属元素Mの硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、酢酸塩、酸化物から選択される少なくとも1つである。
【0058】
選択的に、ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩を、ラジカル開始剤の存在下、イソブテン及びエチレンの一部と同時に反応させ、イソブテン及びエチレンの量を制御し、反応系中のイソブチルホスフィン酸又はそのアルカリ金属塩のモル%がyの値に近く、ジイソブチルホスフィン酸又はそのアルカリ金属塩のモル%がzの値に近く、かつ、zが0.5以下となった後、イソブテンの添加を停止し、残りのエチレンを添加し、開始剤の存在下で終了まで反応を継続し、次いで必要とされる金属塩と反応させ、式(I)を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩を得る。
【0059】
本願の第3態様によれば、上記ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩のうちの少なくとも1つを含む難燃剤をさらに提供する。
【0060】
選択的に、前記難燃剤は、リン酸塩イオン、亜リン酸塩イオン、アルキルホスホン酸塩イオン、アルキルホスフィン酸塩イオンから選択される少なくとも1つをさらに含有し、これらのリン含有酸塩イオンの前記難燃剤中のモル含有量は、10モル%以下であり、前記難燃剤のモル数は、それに含まれるリン元素のモル数で換算する。
【0061】
本願の第4態様によれば、難燃剤P及び熱可塑性高分子材料を含む難燃化材料を提供し、
前記難燃剤Pは、上記ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩と上記難燃剤から選択される少なくとも1つの難燃剤における使用である。
【0062】
選択的に、前記難燃剤Pの前記難燃化材料中の含有量は、1~35質量%である。
【0063】
選択的に、前記難燃化材料は、1~35wt%の難燃剤P及び65~99wt%の熱可塑性高分子材料を含む。
【0064】
本願における熱可塑性高分子材料とは、加熱軟化・冷却硬化特性を有するプラスチックをいう。
【0065】
具体的には、前記難燃剤Pの使用量は熱可塑性高分子材料に依存する。
【0066】
選択的に、前記難燃剤Pの前記難燃化材料中の含有量は、3~20%質量である。
【0067】
選択的に、前記難燃化材料は、機能添加剤をさらに含み、
前記機能添加剤は、強化剤、ドリップ防止剤、安定剤、顔料、染料、炭素化触媒、分散剤、核形成剤、無機充填剤、酸化防止剤から選択される少なくとも1つである。
【0068】
選択的に、前記強化剤は、ガラス繊維から選択される。
【0069】
選択的に、前記ドリップ防止剤は、Teflonから選択される。
【0070】
選択的に、前記無機充填剤は、マイカ石、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、珪石から選択される少なくとも1つである。
【0071】
選択的に、前記機能添加剤の前記難燃化材料中の含有量は、5~40質量%である。
【0072】
選択的に、前記難燃化材料は、難燃剤Qをさらに含み、
前記難燃剤Qは、窒素系難燃剤とホウ素系難燃剤から選択される少なくとも1つである。
【0073】
選択的に、前記窒素系難燃剤は、メラミンシアヌレート、メラミンポリホスファート、及びポリリン酸アンモニウムから選択される少なくとも1つである。
前記ホウ素系難燃剤は、ホウ酸亜鉛から選択される。
【0074】
選択的に、前記難燃剤Qの前記難燃化材料中の含有量は、0.5~20質量%である。
【0075】
選択的に、前記熱可塑性高分子材料は、ポリアミドとポリエステルから選択される少なくとも1つである。
【0076】
選択的に、前記ポリアミドは、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、及び、半芳香族ポリアミドと脂肪族ポリアミドとの共重合体から選択される少なくとも1つである。
【0077】
当業者は、特定の必要に応じて、例えば、メラミンシアヌレートを含む窒素系難燃剤、メラミンポリホスファートやポリリン酸アンモニウムなどを含むリン-窒素系難燃剤、及び、ホウ酸亜鉛を含むホウ素系難燃剤などの他の難燃剤Bを難燃化材料に添加することができる。
【0078】
選択的に、前記難燃化材料は、使用量5~40質量%の強化ガラス繊維を含み、他の助剤としては、例えば安定剤、ドリップ防止剤、顔料、染料、炭素化触媒、分散剤、難燃剤、核形成剤、及び無機充填剤又はそれらの混合物が挙げられ、無機充填剤は、例えば、マイカ石、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、シリカであり、すべての成分を合計すると、100質量%である。
【0079】
当該分野の公知の常識によれば、ポリアミドは、ポリアミド繊維又はナイロンとも呼ばれ、その構造単位に-NH-C(O)-アミドを有する高分子の総称であり、1つ又は複数のジカルボン酸と1つ又は複数のジアミン、及び/又は1つ又は複数のアミノ酸、及び/又は1つ又は複数のラクタムの縮合又は開環反応によって合成される。ポリアミドは、主鎖の成分により、一般に脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、及び半芳香族ポリアミドに分類される。半芳香族ポリアミドは、その合成単量体中の少なくとも1つの単量体構造に芳香族基を有するものを指す。
【0080】
選択的に、前記脂肪族ポリアミドは、ポリアミド6とポリアミド66との共重合体、ポリアミド6、及び、ポリアミド66から選択される任意の1つ又は複数の混合物である。
【0081】
選択的に、前記半芳香族ポリアミドは、任意の1つ又は複数の芳香族ジカルボン酸と任意の1つ又は複数の脂肪族ジアミンとから、又は任意の1つ又は複数の芳香族ジアミンと任意の1つ又は複数の脂肪族ジカルボン酸とから製造することができる。さらに、ジカルボン酸、ジアミン、ラクタム及びアミノ酸から選択される1つ又は任意の複数を系に添加して、対応する特性のポリアミド共重合体を製造することができる。添加されるジカルボン酸は、芳香族ジカルボン酸及び/又は脂肪族ジカルボン酸である。添加されるジアミンは、芳香族ジアミン及び/又は脂肪族ジアミンである。添加されるラクタムは、脂肪族ラクタム又は芳香族ラクタムであってもよい。添加されるアミノ酸は、芳香族アミノ酸又は脂肪族アミノ酸であってもよい。
【0082】
選択的に、前記半芳香族ポリアミドは、テレフタル酸、イソフタル酸、及びナフタレンジカルボン酸から選択される任意の1つ又は複数の芳香族ジカルボン酸と、ブチレンジアミン、ヘキサジアミン、オクタンジアミン、デカンジアミン、及び2-メチルペンタンジアミンから選択される1つ又は複数の脂肪族ジアミンとから製造される。
【0083】
選択的に、前記半芳香族ポリアミドは、脂肪族ジアミン、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸から製造される。
【0084】
選択的に、前記半芳香族ポリアミドは、脂肪族ジアミンと芳香族ジカルボン酸とから製造され、選択可能に、脂肪族ジカルボン酸を添加してもよく、脂肪族ジカルボン酸のモル百分率がジカルボン酸全体の0~45%、すなわち脂肪族ジカルボン酸のモル数/(脂肪族ジカルボン酸のモル数+芳香族ジカルボン酸のモル数)=0~45%である。
【0085】
選択的に、前記芳香族ジカルボン酸は、テレフタル酸、イソフタル酸及びナフタレンジカルボン酸から選択される任意の1つ又は複数であり、前記脂肪族ジアミンは、ブチレンジアミン、ヘキサジアミン、オクタンジアミン、デカンジアミン、及び2-メチルペンタンジアミンから選択される任意の1つ又は複数であり、前記脂肪族ジカルボン酸は、アジピン酸、コハク酸、セバシン酸、オクタン酸から選択される1つ又は複数である。
【0086】
選択的に、前記ポリアミドは、ポリ(ヘキサメチレンテレフタレート)(略してPA6T)、ポリヘキサメチレンイソフタラミド(略してPA6I)、テレフタル酸/ヘキサジアミン/カプロラクタム共重合体(略してPA6T/6)、テレフタル酸/ヘキサジアミン/アジピン酸共重合体(略してPA6T/66)、テレフタル酸/ヘキサジアミン/アジピン酸/イソフタル酸共重合体(略してPA6T/6I/66)、ポリノナンメチレンテレフタルアミド(略してPA9T)、ポリデカメチレンテレフタルアミド(略してPA10T)、ポリ(ドデカメチレンテレフタルアミド)(略してPA12T)、テレフタル酸/ヘキサジアミン/ラウロラクタム共重合体(略してPA6T/12)、ポリメタキシリレンアジパミド(略してMXD6)、テレフタル酸/ヘキサジアミン/2-メチルペンタンジアミン共重合体(略してPA6T/2-MPMDT)、テレフタル酸/2,2,4-トリメチルヘキサンジアミン/2,4,4-トリメチルヘキサンジアミン共重合体から選択される任意の1つ又は複数である。
【0087】
選択的に、前記脂肪族ポリアミドは、ポリアミド6、ポリアミド66、及び、ポリアミド6とポリアミド66との共重合体から選択される少なくとも1つである。
【0088】
選択的に、前記半芳香族ポリアミドは、ポリフタルアミド(PPA)から選択される。
【0089】
選択的に、前記ポリエステルは、ポリブチレンテレフタレート(PBT)から選択される。
【0090】
本願の実施例では、式(I)におけるx、y及びzの値は、他のリン含有不純物の量を考慮せず、x+y+z=1であり、x+z>0である。式(I)の組成を有する難燃剤は、他のリン含有イオンを微量含有していてもよい。原材料に不純物が含まれているか、あるいは合成工程で不純物が生成する原因により、いくつかの微量のリン酸塩イオン、亜リン酸塩イオン、アルキルホスホン酸塩イオン、アルキルホスフィン酸塩イオンが難燃剤中に存在する可能性がある。エチレンを重合したオリゴマー生成物、例えばエチルn-ブチルホスフィン酸塩イオン、エチルヘキシルホスフィン酸塩イオン、ブチルブチルホスフィン酸塩イオン、ブチルヘキシルホスフィン酸塩イオンも、式(I)の組成を有する難燃剤中に不純物として存在する。ただし、これらの他のリン含有酸塩イオンの総量が合計リンの10%モルを超えない限り、式(I)の組成を有する難燃剤の正常な動作には影響しない。
【0091】
本願の実施例では、式(I)におけるxとyとzとの比率は、難燃剤をアルカリ分解又は酸分解した後、31P-NMR(核磁気)で判定することができる。ジエチルホスフィン酸塩、エチルイソブチルホスフィン酸塩、ジイソブチルホスフィン酸塩は、異なる31Pの化学シフトを有し、31P-NMRスペクトルには独立した3つのピークを示し、この3つのピークのピーク面積は、それぞれ3つのホスフィン酸塩のモル濃度に対応し、従って、ピーク面積の比率により、x、y及びzの値を容易に算出することができる。
【発明の効果】
【0092】
本願が奏しうる有益な効果は次のとおりである。
【0093】
(1)本発明による式(I)の組成を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩は、添加量が少なく、各種高分子材料への難燃化効率が高く、経済性に優れている。高分子材料への難燃化効率が低いというジエチルホスフィン酸塩の欠点を克服するだけでなく、揮発性が高すぎ及びポリエステルへの難燃化効率が低いというジイソブチルホスフィン酸塩の欠点を克服し、高温加工を必要とする各種高分子材料の難燃化に広範に応用することができる。
【0094】
(2)本発明によるジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩の製造方法では、ジアルキルホスフィン酸を独立して製造する必要があるという欠点を回避し、反応溶媒として水を使用するため、環境保護に優れる。原料が入手しやすく、経済性が高い。
【図面の簡単な説明】
【0095】
【
図1】
図1は、異なるx、y及びzの値を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩、ジエチルホスフィン酸アルミニウム、及びジイソブチルホスフィン酸アルミニウムの熱重量減少の曲線図である(表示の便宜上、ヘッダに表示される数値はx、y、zの100倍である)。
【
図2】
図2は、異なるx、y及びzの値を有するジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩、ジエチルホスフィン酸アルミニウム、及びジイソブチルホスフィン酸アルミニウムのXRD曲線である(表示の便宜上、ヘッダに表示される数値はx、y、zの100倍であり、物理的混合とは、ジエチルホスフィン酸アルミニウムとジイソブチルホスフィン酸アルミニウムの混合である)。
【
図3】
図3は、実施例3のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩をアルカリ分解した後の
31P-NMRスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【0096】
以下、実施例を合わせて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0097】
別段の説明がない限り、本願の実施例における原料は、すべて商業的に入手される。
【0098】
実施例で使用される原料は以下のとおりである。
【0099】
PA66(ポリアミド66又はナイロン66とも呼ばれる):アメリカデュポン社のZytel 70G35 HSL NC010、ガラス繊維含有量が35質量%である。
【0100】
PA6(ポリアミド6又はナイロン6とも呼ばれる):アメリカデュポン社のZytel 73G30L NC010、ガラス繊維含有量が30質量%である。
【0101】
PPA(高温ナイロン):アメリカデュポン社のHTN 51G35 HSL NC010、ガラス繊維の含有量が35質量%である。
【0102】
PBT(ポリブチレンテレフタレート):アメリカデュポン社のCrastin SK605 NC010、ガラス繊維の含有量が30質量%である。
【0103】
ADP:ジエチルホスフィン酸アルミニウム、ドイツクラリアント社のExolit OP1230。
【0104】
ABP:アメリカ特許7807737に従って製造されたジイソブチルホスフィン酸アルミニウム。
【0105】
MPP:メラミンポリホスファート、蘇州凱馬化学科技有限公司。
【0106】
酸化防止剤1010:ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、上海MACKLIN社。
【0107】
酸化防止剤168:トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、アメリカStrem社。
【0108】
複合酸化防止剤:酸化防止剤1010(ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート])と酸化防止剤168(トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト)を1:1の質量比率で混合したもの。
【0109】
燃焼テスト規格:GB/T 2408-2008規格。
【0110】
核磁気共鳴(NMR)テスト:使用した機器の型番AVANCE III 400MHz、ドイツBruker社。
【0111】
核磁気共鳴リンスペクトル(31P-NMR)テスト方法:85%リン酸の化学シフトが0で、プレディレイがD1=10秒であり、32回スキャンし、ピーク面積の比をジエチルホスフィン酸塩イオンと、エチルイソブチルホスフィン酸塩イオンと、ジイソブチルホスフィン酸ホスフィン酸塩イオンとのモル比とする。
【0112】
X線回折(XRD)テスト:使用した機器の型番:D8 ADVANCED AVINCI、ドイツBruker社。
【0113】
TGA熱重量減少処理:使用した機器の型番 Q500、アメリカTA社。
【0114】
[実施例1 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.87、y=0.13、z=0、M=Al、n=3の製造]
100グラムのホスフィン酸ナトリウム一水和物を500グラムの水に溶解し、1Lのステンレス鋼製圧力釜に投入し、反応釜を窒素ガスで2回置換し、真空吸引した後、圧力が上がらなくなるまでイソブテンを充填した。反応液を90℃ほどに加熱し、この時、圧力計が0.3MPaを示し、次に濃度4質量%の過硫酸ナトリウム水溶液を10ml/hの等速で注入し、反応釜にイソブテンを連続的に導入し、ガス流量計によりオレフィンの導入量を計測した。0.3時間後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を開始し、圧力を0.8MPaまで上げた。9.0時間後、エチレンの導入を停止させるが、開始剤の投入を継続し、半時間後、反応釜圧力が下がらなくなったので、反応が完了したことを示し、降温して圧力を逃がし、N2でパージし、排出して無色透明な反応液を得た。
【0115】
反応中にサンプリングし、核磁気分析を行い、31P-NMR結果は、表1に示した。
【0116】
【表1】
*長鎖アルキルホスフィン酸塩は、エチルn-ブチルホスフィン酸塩、エチルヘキシルホスフィン酸塩、及びブチルブチルホスフィン酸塩を含んだ。
【0117】
上記溶液の一部690グラムを、89.97グラムの硫酸アルミニウム十八水和物を含む濃度20質量%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を3.0以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをきれいな水でpH>4.5になるまで洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、106.75グラム得られ、収率が92.9%であった。サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は85.79%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は12.36%、ジイソブチルホスフィン酸塩は0.45%、残りは、長鎖アルキルホスフィン酸塩、エチルホスホン酸塩及び亜リン酸塩不純物であり、正規化するとx=0.87、y=0.13、z=0であった。
【0118】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ9.787Å(100%)、10.039Å(66.1%)であり、結果は、表2に示した。
【0119】
【0120】
[実施例2a 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.83、y=0.16、z=0.01、M=Al、n=3の製造]
100グラムのホスフィン酸ナトリウム一水和物を500グラムの水に溶解し、1Lのステンレス鋼製圧力釜に投入し、反応釜を窒素ガスで2回置換し、真空吸引した後、圧力が上がらなくなるまでイソブテンを充填した。反応液を90℃ほどに加熱し、この時、圧力計が0.3MPaを示し、次に濃度4質量%の過硫酸ナトリウム水溶液を10ml/hの等速で注入し、反応釜にイソブテンを連続的に導入し、ガス流量計によりオレフィンの導入量を計測した。1.0時間後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を開始し、圧力を0.8MPaまで上げた。9.0時間後、エチレンの導入を停止させるが、開始剤の投入を継続し、半時間後、反応釜圧力が下がらなくなったので、反応が完了したことを示し、降温して圧力を逃がし、N2でパージし、排出して無色透明な反応液を得た。
【0121】
反応液を採取し、核磁気測定を行い、31P-NMR結果は、表3に示した。
【0122】
【0123】
上記溶液の一部766グラムを、89.97グラムの硫酸アルミニウム十八水和物を含む濃度20質量%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を3.0以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをきれいな水でpH>4.5になるまで洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、95.2グラムの白色粉末状製品が得られ、収率が90.7%であった。
【0124】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は80.35%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は16.05%、ジイソブチルホスフィン酸塩は0.70%、残りは、長鎖アルキルホスフィン酸塩、エチルホスホン酸塩、及び亜リン酸塩不純物であり、正規化するとx=0.83、y=0.16、z=0.01であった。
【0125】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ9.812Å(100%)、10.237Å(86.7%)であり、結果は、表4に示した。
【0126】
【0127】
[実施例2b 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.83、y=0.16、z=0.01、M=Cu、n=2の製造]
実施例2aの方法に従って、硫酸アルミニウムの代わりに硫酸銅を使用し、銅のハイブリッド塩であって、x=0.83、y=0.16、z=0.01を得た。サンプルに対してXRDテストを行ったXRD結果は、表5に示した。
【0128】
【0129】
[実施例3 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.70、y=0.29、z=0.01、M=Al、n=3の製造]
100グラムのホスフィン酸ナトリウム一水和物を500グラムの水に溶解し、1Lのステンレス鋼製圧力釜に投入し、反応釜を窒素ガスで2回置換し、真空吸引した後、圧力が上がらなくなるまでイソブテンを充填した。反応液を90℃ほどに加熱し、この時、圧力計が0.3MPaを示し、次に、濃度3.0質量%の過硫酸ナトリウム水溶液を10ml/hの等速で注入し、反応釜にイソブテンを連続的に導入し、ガス流量計によりオレフィンの導入量を計測した。1.5時間後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を開始し、圧力を0.8MPaまで上げた。10.5時間後、エチレンの導入を停止させるが、開始剤の投入を継続し、半時間後、反応釜圧力が下がらなくなったので、反応が完了したことを示した。降温して圧力を逃がし、N2でパージし、排出して無色透明な反応液を得た。
【0130】
反応中にサンプリングし、核磁気を行った結果は、表6に示した。
【0131】
【0132】
上記溶液724グラムを、104.79グラムの硫酸アルミニウム十八水和物を含む濃度20質量%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を3.0以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをきれいな水でpH>4.5になるまで洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、117.5グラム得られ、収率が90.2%であった。
【0133】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は69.15%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は28.57%、ジイソブチルホスフィン酸塩は1.12%、残りは、長鎖アルキルホスフィン酸塩不純物であり、正規化するとx=0.70、y=0.29、z=0.01であった。
【0134】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ10.407Å(100%)、9.902Å(47.4%)であり、結果は、表7に示した。
【0135】
【0136】
本実施例で得られたハイブリッド塩をアルカリ分解し、
31P-NMR(核磁気)スペクトルは、
図3に示し、この3つのピークのピーク面積は、それぞれ3つのホスフィン酸塩のモル濃度に対応するため、ピーク面積の比率により、x、y及びzの値の値を容易に算出することができた。
【0137】
[実施例4a 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.60、y=0.38、z=0.02、M=Al、n=3の製造]
100グラムのホスフィン酸ナトリウム一水和物を500グラムの水に溶解し、1Lのステンレス鋼製圧力釜に投入し、反応釜を窒素ガスで2回置換し、真空吸引した後、圧力が上がらなくなるまでイソブテンを充填した。反応液を90℃ほどに加熱し、この時、圧力計が0.3MPaを示し、次に、濃度3.0質量%の過硫酸ナトリウム水溶液を10ml/hの等速で注入し、反応釜にイソブテンを連続的に導入し、ガス流量計によりオレフィンの導入量を計測した。2.0時間後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を開始し、圧力を0.8MPaまで上げた。15.5時間後、エチレンの導入を停止させるが、開始剤の投入を継続し、半時間後、反応釜圧力が下がらなくなったので、反応が完了したことを示した。降温して圧力を逃がし、N2でパージし、排出して無色透明な反応液を得た。
【0138】
反応中にサンプリングし、核磁気を行った結果は、表8に示した。
【0139】
【0140】
上記溶液847グラムを、104.79グラムの硫酸アルミニウム十八水和物を含む濃度20質量%の水溶液にゆっくりと加え、反応温度を70℃に制御し、pH値を3.0以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをきれいな水でpH>4.5になるまで洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、126.1グラム得られ、収率が94.9%であった。
【0141】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は60.29%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は38.24%、ジイソブチルホスフィン酸塩は1.47%であり、すなわちx=0.60、y=0.38、z=0.02であった。
【0142】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ10.455Å(100%)、4.436Å(14.2%)であり、結果は、表9に示した。
【0143】
【0144】
[実施例4b 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.63、y=0.36、z=0.01、M=Fe、n=3の製造]
実施例4aに従って、反応溶液49.46グラムを、5.41gの塩化第二鉄六水和物を含む15%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を2.0以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをpH>4.0になるまできれいな水で洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、8.40グラム得られ、収率が93.7%であった。
【0145】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は63.26%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は35.82%、ジイソブチルホスフィン酸塩は0.92%であり、すなわちx=0.63、y=0.36、z=0.01であった。
【0146】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ10.407Å(100%)、4.502Å(8.0%)であり、結果は、表10に示した。
【0147】
【0148】
[実施例4c 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.62、y=0.37、z=0.01、M=Zn、n=2の製造]
実施例4aに従って、反応溶液197.85グラムを、34.51グラムの硫酸亜鉛七水和物を含む15%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、滴下終了後、冷却し、乾燥させ、白色固体を得た。サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は62.0%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は36.7%、ジイソブチルホスフィン酸塩は1.3%であり、すなわちx=0.62、y=0.37、z=0.01であった。
【0149】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ8.741Å(100%)、9.044Å(57.6%)であり、結果は、表11に示した。
【0150】
【0151】
[実施例5a 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.45、y=0.52、z=0.03、M=Al、n=3の製造]
100グラムのホスフィン酸ナトリウム一水和物を500グラムの水に溶解し、1Lのステンレス鋼製圧力釜に投入し、反応釜を窒素ガスで2回置換し、真空吸引した後、圧力が上がらなくなるまでイソブテンを充填した。反応液を90℃ほどに加熱し、この時、圧力計が0.3MPaを示し、次に、濃度3.0質量%の過硫酸ナトリウム水溶液を10ml/hの等速で注入し、反応釜にイソブテンを連続的に導入した。5.5時間後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を開始し、圧力を0.8MPaまで上げた。17時間後、反応完全に、エチレンの導入を停止させ、降温して圧力を逃がし、N2でパージし、排出して無色透明な反応液を得た。
【0152】
反応中にサンプリングし、核磁気を行った結果は、表12に示した。
【0153】
【表12】
*長鎖アルキルは、エチルn-ブチルホスフィン酸塩及びブチルブチルホスフィン酸塩を含んだ。
【0154】
上記溶液445グラムを、59.98グラムの硫酸アルミニウム十八水和物を含む10%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を2.9以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをきれいな水でpH>4.5になるまで洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、69.3グラム得られ、収率が89%であった。
【0155】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は44.18%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は50.45%、ジイソブチルホスフィン酸塩は3.24%、残りは、長鎖アルキルホスフィン酸塩及びエチルホスホン酸塩不純物であった。正規化すると、x=0.45、y=0.52、z=0.03であった。
【0156】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ10.626Å(100%)、4.436Å(12.7%)であり、結果は、表13に示した。
【0157】
【0158】
[実施例5b 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.48、y=0.49、z=0.03、M=Fe、n=3の製造]
実施例5aに従って、反応溶液51.3グラムを、5.41グラムの塩化第二鉄六水和物を含む15%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を2.0以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをpH>4.0になるまできれいな水で洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、8.70グラム得られ、収率が94.7%であった。
【0159】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は47.22%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は48.25%、ジイソブチルホスフィン酸塩は2.13%、残りは、長鎖アルキルホスフィン酸塩及びエチルホスホン酸塩不純物であった。正規化すると、x=0.48、y=0.49、z=0.03であった。
【0160】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ10.603Å(100%)、4.524Å(11.2%)であり、結果は、表14に示した。
【0161】
【0162】
[実施例6 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.31、y=0.64、z=0.05、M=Al、n=3の製造]
100グラムのホスフィン酸ナトリウム一水和物を500グラムの水に溶解し、1Lのステンレス鋼製圧力釜に投入し、反応釜を窒素ガスで2回置換し、真空吸引した後、圧力が上がらなくなるまでイソブテンを充填した。反応液を90℃ほどに加熱し、この時、圧力計が0.3MPaを示し、次に、4.0%の2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジクロリドの水溶液を10ml/hの等速で注入し、反応釜にイソブテンを連続的に導入した。9.5時間後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を開始し、圧力を0.8MPaまで上げた。20時間後、反応完全に、エチレンの導入を停止させ、降温して圧力を逃がし、N2でパージし、排出して無色透明な反応液を得た。
【0163】
反応中にサンプリングし、核磁気を行った結果は、表15に示した。
【0164】
【0165】
上記溶液512グラムを、59.98グラムの硫酸アルミニウム十八水和物を含む10%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を2.9以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをきれいな水でpH>4.5になるまで洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、74.46グラム得られ、収率が93.7%であった。
【0166】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は30.76%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は63.27%、ジイソブチルホスフィン酸塩は4.60%、残りは、長鎖アルキルホスフィン酸塩及びエチルホスホン酸塩不純物であった。正規化すると、x=0.31、y=0.64、z=0.05であった。
【0167】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ10.965Å(100%)、4.463Å(9.9%)であり、結果は、表16に示した。
【0168】
【0169】
[実施例7 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.28、y=0.68、z=0.04、M=Al、n=3の製造]
100グラムのホスフィン酸ナトリウム一水和物を500グラムの水に溶解し、1Lのステンレス鋼製圧力釜に投入し、反応釜を窒素ガスで2回置換し、真空吸引した後、圧力が上がらなくなるまでイソブテンを充填した。反応液を90℃ほどに加熱し、この時、圧力計が0.3MPaを示し、次に、濃度3.0質量%の過硫酸ナトリウム水溶液を10ml/hの等速で注入し、反応釜にイソブテンを連続的に導入した。10.5時間後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を開始し、圧力を0.8MPaまで上げた。21時間後、反応が基本的に終了し、エチレンの導入を停止させ、降温して圧力を逃がし、N2でパージし、排出して無色透明な反応液を得た。
【0170】
反応中にサンプリングし、核磁気を行った結果は、表17に示した。
【0171】
【0172】
上記溶液に対して、まず十分な30%の過酸化水素水でモノ付加生成物を酸化し、次に104.79グラムの硫酸アルミニウム十八水和物を含む10%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を2.9以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをきれいな水でpH>4.5になるまで洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、124.99グラム得られ、収率が91.7%であった。
【0173】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は27.78%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は66.83%、ジイソブチルホスフィン酸塩は4.00%、残りは、他のリン含有不純物であった。正規化すると、x=0.28、y=0.68、z=0.04であった。
【0174】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ10.913Å(100%)、4.461Å(12.6%)であり、結果は、表18に示した。
【0175】
【0176】
[実施例8 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.03、y=0.58、z=0.39、M=Al、n=3の製造]
100グラムのホスフィン酸ナトリウム一水和物を500グラムの水に溶解し、1Lのステンレス鋼製圧力釜に投入し、反応釜を窒素ガスで2回置換し、真空吸引した後、圧力が上がらなくなるまでイソブテンを充填した。反応液を90℃ほどに加熱し、この時、圧力計が0.3MPaを示し、次に、濃度3.0質量%の過硫酸ナトリウム水溶液を10ml/hの等速で注入し、反応釜にイソブテンを連続的に導入した。13時間後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を開始し、圧力を0.8MPaまで上げた。25時間後、エチレンの導入を停止させ、降温して圧力を逃がし、N2でパージし、排出して無色透明な反応液を得た。
【0177】
上記溶液に対して、まず十分な30%の過酸化水素水でモノ付加生成物を酸化し、次に500グラムの溶液を、13.33グラムの硫酸アルミニウム十八水和物を含む10%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を2.9以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをきれいな水でpH>4.5になるまで洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、19.05グラム得られ、収率が94%であった。
【0178】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は2.69%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は52.89%、ジイソブチルホスフィン酸塩は35.84%であった。正規化すると、x=0.03、y=0.58、z=0.39であった。
【0179】
サンプルに対してXRDテストを行った結果、XRDで測定された相対強度が最も高い特徴ピークと2番目に高い特徴ピークの対応する層間隔は、それぞれ11.619Å(100%)、4.492Å(11.7%)であり、結果は、表19に示した。
【0180】
【0181】
[実施例9 式(I)の組成を有するハイブリッド塩の製造であって、x=0.03、y=0.52、z=0.45、M=Al、n=3の製造]
100グラムのホスフィン酸ナトリウム一水和物を500グラムの水に溶解し、1Lのステンレス鋼製圧力釜に投入し、反応釜を窒素ガスで2回置換し、真空吸引した後、圧力が上がらなくなるまでイソブテンを充填した。反応液を90℃ほどに加熱し、この時、圧力計が0.3MPaを示し、次に、濃度3.0質量%の過硫酸ナトリウム水溶液を10ml/hの等速で注入し、反応釜にイソブテンを連続的に導入した。15時間後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を開始し、圧力を0.8MPaまで上げた。27時間後、反応完全に、エチレンの導入を停止させ、降温して圧力を逃がし、N2でパージし、排出して無色透明な反応液を得た。
【0182】
反応中にサンプリングし、核磁気を行った結果は、表20に示した。
【0183】
【0184】
上記溶液280グラムを、7.46グラムの硫酸アルミニウム十八水和物を含む10%の水溶液にゆっくりと添加し、反応温度を70℃に制御し、pH値を2.9以下に調節し、大量の沈殿を得た。1時間後、滴下が終了した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをきれいな水でpH>4.5になるまで洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、10.7グラム得られ、収率が94.3%であった。
【0185】
サンプルを水酸化ナトリウムの水溶液に溶解し、リン核磁気分析を行った結果、ジエチルホスフィン酸塩は2.9%、エチルイソブチルホスフィン酸塩は51.0%、ジイソブチルホスフィン酸塩は43.5%であった。正規化すると、x=0.03、y=0.52、z=0.45であった。
【0186】
乾燥後のサンプルに対してXRDテストを行った。X-線回折(XRD)結果を、以下の表21に示す。表21における相対強度が最も高い特徴ピークから分かるように、層間隔は、主に11.666Åであった。
【0187】
【0188】
実施例1、実施例2a、実施例4a、実施例7、実施例8、実施例9で得られたジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩に対してTGAテストを行った結果は、
図1に示し、
図1は、異なるx、y、zの値を有するハイブリッド塩、ジエチルホスフィン酸アルミニウム(ADP)及びジイソブチルホスフィン酸アルミニウム(ABP)の熱重量減少曲線図(TGA)であった。図から分かるように、ジイソブチルホスフィン酸アルミニウムの熱重量減少が最も早く、熱安定性が最も低かった。z値が大きいほど、ハイブリッド塩の熱重量減少が早くなった。
【0189】
[実施例10(比較例) ジエチルホスフィン酸鉄]
18.4質量%のジエチルホスフィン酸ナトリウム水溶液(エチルブチルホスフィン酸ナトリウム2.1モル%及びエチルホスホン酸ナトリウム0.5モル%含有)93.82グラムを、10.81グラムの塩化第二鉄六水和物を含む15質量%の水溶液に反応温度70℃、pH=2を維持しながら半時間にゆっくりと添加してから、半時間保温した。熱いうちにろ過し、ろ過ケーキをpH>4になるまできれいな水で洗浄した。その後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、15.5グラム得られ、収率が92.5%であった。
【0190】
サンプルにXRDテストを行った結果は、表22に示した。
【0191】
【0192】
[実施例11]
ポリアミドPA66と実施例1で製造されたハイブリッド塩と複合酸化防止剤とを79.6:20:0.4の質量比率にて、設定された温度280℃で回転数50回転数/分のインターナルミキサーにおいて混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、280℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL94 V-1であった。
【0193】
[実施例12]
ポリアミドPA6と実施例1で製造されたハイブリッド塩と複合酸化防止剤とを79.6:20:0.4の質量比率にて、設定された温度260℃で回転数50回転数/分のインターナルミキサーにおいて混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、260℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL94 V-1であった。
【0194】
[実施例13]
ポリエステルPBTと実施例1で製造されたハイブリッド塩と複合酸化防止剤とを84.6:15:0.4の質量比率にて、設定された温度260℃で回転数50回転数/分のインターナルミキサーにおいて混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、260℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL94 V-0であった。
【0195】
[実施例14~40]
実施例2~9の難燃剤に対して、それぞれポリアミドPA66、PA6、PPA、及びPBTにおいて実施例11~13の方法に従ってサンプル製造及びテストを行った結果は、表23及び表24に示した。
【0196】
[実施例41]
ポリアミドPA66と実施例8で製造されたハイブリッド塩、MPPと複合酸化防止剤とを82.6:12:5:0.4の質量比率で、回転数が50回転数/分のインターナルミキサーにおいて設定された温度280℃で混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、280℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL94 V-0であった。
【0197】
[比較例1]
ポリアミドPA66と実施例10で製造されたジエチルホスフィン酸鉄と複合酸化防止剤とを79.6:20:0.4の質量比率にて、設定された温度280℃で回転数50回転数/分のインターナルミキサーにおいて混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、280℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL94等級なしであった。
【0198】
[比較例2]
ポリアミドPA66とADPと複合酸化防止剤とを79.6:20:0.4の質量比率にて、設定された温度280℃で回転数50回転数/分のインターナルミキサーにおいて混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、280℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL94 等級なしであった。
【0199】
[比較例3]
ポリアミドPA6とADPと複合酸化防止剤とを79.6:20:0.4の質量比率にて、設定された温度260℃で回転数50回転数/分のインターナルミキサーにおいて混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、260℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL-94 等級なしであった。
【0200】
[比較例4]
ポリエステルPBTとADPと複合酸化防止剤とを84.6:15:0.4の質量比率にて、設定された温度260℃で回転数50回転数/分のインターナルミキサーにおいて混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、260℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL94 V-2であった。
【0201】
[比較例5]
ポリエステルPBTとジイソブチルホスフィン酸アルミニウム(ABP)と複合酸化防止剤とを84.6:15:0.4の質量比率にて、設定された温度260℃で回転数50回転数/分のインターナルミキサーにおいて混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、260℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL94 V-2であった。
【0202】
[比較例6]
ポリアミドPA66とジイソブチルホスフィン酸アルミニウム(ABP)と複合酸化防止剤とを87.1:12.5:0.4の質量比率にて、設定された温度280℃で回転数50回転数/分のインターナルミキサーにおいて混合し、5分後に取り出して冷却し、乾燥させた。次に金型に充填し、280℃のプレス加硫機で10分予熱し、10MPaを5分維持した後、コールドプレスした。冷却後、サンプルを切り取ってテストした。1.6mmサンプルの難燃性等級は、UL94 V-1であった。
【0203】
比較例の結果は、表25に示した。
【0204】
【0205】
【0206】
【0207】
実施例11~41は、本発明のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩を含有する難燃剤がポリアミド及びポリエステルに対していずれも優れた難燃化効率を有することを示した。比較例1は、純粋なジエチルホスフィン酸鉄のポリアミド及びポリエステルへの難燃化効率が低いことを示した。比較例2~4は、純粋なジエチルホスフィン酸アルミニウムのポリアミド及びポリエステルへの難燃化効率が低いことを示した。比較例5は、純粋なジイソブチルホスフィン酸アルミニウムのポリエステルへの難燃化効率が低いことを示した。比較例6は、同じ添加量で、純粋なジイソブチルホスフィン酸アルミニウムのポリアミドへの難燃化効率がエチルイソブチルホスフィン酸塩を含有するハイブリッド塩に及ばないことを示し、実施例20、26、32及び37を参照した。また、実施例によれば、ジイソブチルホスフィン酸塩を含有するハイブリッド塩については、含有量が多いほど、難燃化サンプルの色が濃くなり、分解が多いことを示した。純粋なジイソブチルホスフィン酸アルミニウムの難燃化で得られた高分子材料サンプルの色が最も濃かった。
【0208】
上記は、本願のいくつかの実施例にすぎず、本願をいかなる形でも限定することを意図したものではなく、好ましい実施例で本願を上記のように開示しているが、それらは本願を限定することを意図したものではない。当業者であれば、本願の技術案の範囲から逸脱することなく、上記で開示された技術的内容を使用してわずかな変更または修正を行うことは、同等の実装例と等価であり、技術案の範囲内に含まれる。
【0209】
(付記)
(付記1)
式(I)に示す化学式を有する化合物から選択される少なくとも1つであり、
【化2】
ただし、Mは、中心原子であり、ジエチルホスフィン酸塩イオン、エチルイソブチルホスフィン酸塩イオン、ジイソブチルホスフィン酸塩イオンは、いずれも配位子であり、
Mは、金属元素から選択され、前記金属元素は、第IIA、IIIA、IVA、VA族金属元素、遷移金属元素、ランタン系金属元素から選択される少なくとも1つであり、
nは、金属Mの価数であり、nは、2、3又は4から選択され、
0≦x≦0.95であり、0.05≦y≦0.8であり、0≦z≦0.5であり、且つx+y+z=1であり、x+z>0である、ことを特徴とするジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩。
【0210】
(付記2)
前記第IIA族金属元素は、Be、Mg、Ca、Sr、Baから選択される少なくとも1つであり、
前記第IIIA族金属元素は、Alであり、
前記第IVA族金属元素は、Snであり、
前記第VA族金属元素は、Sbであり、
前記遷移金属元素は、Fe、Zn、Cu、Ti、Zr、Mnから選択される少なくとも1つであり、
前記ランタン系金属元素は、Ceである、ことを特徴とする付記1に記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩。
【0211】
(付記3)
0.03≦x≦0.87であり、0.13≦y≦0.68であり、0≦z≦0.45である、ことを特徴とする付記1に記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩。
【0212】
(付記4)
0.03≦x≦0.7であり、0.29≦y≦0.68であり、0.01≦z≦0.45である、ことを特徴とする付記3に記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩。
【0213】
(付記5)
混合物Aと金属元素源Mとを含有する材料を水相中で反応Iを発生させて、前記ジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩を得るステップを含み、
前記混合物Aは、ジエチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、エチルイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ジイソブチルホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩とを含む、ことを特徴とする付記1~4のいずれか1つに記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩の製造方法。
【0214】
(付記6)
前記反応Iの条件は、温度0~250℃、圧力0.1MPa~10MPa、時間0.1~20hである、ことを特徴とする付記5に記載の製造方法。
【0215】
(付記7)
前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にエチレン及びイソブテンを導入し、反応IIを行って、前記混合物Aを得るステップを含む、ことを特徴とする付記5に記載の製造方法。
【0216】
(付記8)
前記水溶液中の前記水の質量は、前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の総質量の10~99%である、ことを特徴とする付記7に記載の製造方法。
【0217】
(付記9)
前記反応IIの条件は、温度0~250℃、時間0.01~50h、圧力0~3MPaである、ことを特徴とする付記7に記載の製造方法。
【0218】
(付記10)
前記ラジカル開始剤と前記ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の総量とのモル比は、0.001~0.1:1である、ことを特徴とする付記7に記載の製造方法。
【0219】
(付記11)
前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にイソブテンを導入して反応させ、導入するイソブテンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(y+2z)/1となった後、イソブテンの導入を停止させ、エチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む、ことを特徴とする付記7に記載の製造方法。
【0220】
(付記12)
前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にイソブテン及びエチレンの一部を導入して反応させ、エチレンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(2x+y)/1よりも小さく、導入するイソブテンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(y+2z)/1となった後、イソブテンの導入を停止させ、残りのエチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む、ことを特徴とする付記7に記載の製造方法。
【0221】
(付記13)
前記混合物Aの取得は、
ホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩と、ラジカル開始剤とを含有する水溶液にエチレンの一部を導入し、前記エチレンの一部とホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比を式(I)の(2x+y)/1よりも小さくし、前記エチレンの一部が完全に反応した後、イソブテンの導入を継続して反応させ、導入するイソブテンとホスフィン酸及び/又はそのアルカリ金属塩の合計リンとのモル比が式(I)の(y+2z)/1となった後、イソブテンの導入を停止させ、残りのエチレンの導入を継続して反応させ、前記混合物Aを得るステップを含む、ことを特徴とする付記7に記載の製造方法。
【0222】
(付記14)
前記金属元素源Mは、金属元素M塩から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする付記5に記載の製造方法。
【0223】
(付記15)
付記1~4のいずれか1つに記載のジアルキルホスフィン酸ハイブリッド塩から選択される、ことを特徴とする難燃剤。
【0224】
(付記16)
難燃剤P及び熱可塑性高分子材料を含み、
前記難燃剤Pは、付記15に記載の難燃剤から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする難燃化材料。
【0225】
(付記17)
前記難燃剤Pの前記難燃化材料中の含有量は、1~35質量%である、ことを特徴とする付記16に記載の難燃化材料。
【0226】
(付記18)
前記難燃化材料は、機能添加剤をさらに含み、
前記機能添加剤は、強化剤、ドリップ防止剤、安定剤、顔料、染料、炭素化触媒、分散剤、核形成剤、無機充填剤、酸化防止剤から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする付記16に記載の難燃化材料。
【0227】
(付記19)
前記機能添加剤の前記難燃化材料中の含有量は、5~質量40%である、ことを特徴とする付記18に記載の難燃化材料。
【0228】
(付記20)
前記難燃化材料は、難燃剤Qをさらに含み、
前記難燃剤Qは、窒素系難燃剤とホウ素系難燃剤から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする付記18に記載の難燃化材料。
【0229】
(付記21)
前記難燃剤Qの前記難燃化材料中の含有量は、0.5~20質量%である、ことを特徴とする付記20に記載の難燃化材料。
【0230】
(付記22)
前記熱可塑性高分子材料は、ポリアミドとポリエステルから選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする付記16に記載の難燃化材料。
【国際調査報告】