JP6439345B2 - 難燃剤エマルジョン、樹脂エマルジョン、樹脂組成物及び成型品 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る難燃剤エマルジョンは、下記式(1)で表される縮合リン酸エステル及び下記式(2)で表される縮合リン酸エステルのいずれか一方を含む難燃剤と、アルキルホスフェート塩及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を含む界面活性剤と、分散媒体と、を有する難燃剤エマルジョンである。そして、本実施形態に係る難燃剤エマルジョンは、下記式(1)で表される縮合リン酸エステル及び下記式(2)で表される縮合リン酸エステルのいずれか一方を含む難燃剤が、アルキルホスフェート塩及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を含む界面活性剤の存在下で分散媒体中に分散した状態で使用されることが望ましい。
上記式(1)又は(2)で表される縮合リン酸エステルは、例えば、オキシ塩化リン等のハロゲン化リンと、二価のフェノール系化合物等のポリヒドロキシル化合物と、フェノール等のヒドロキシル化合物との反応により生成される。上記式(1)で表される縮合リン酸エステルは、例えば、レゾルシノールビス−ジフェニルホスフェート、ハイドロキノンビス−ジフェニルホスフェート、レゾルシノールビス−ジキシリルホスフェート、ハイドロキノンビス−ジキシリルホスフェート、レゾルシノールビス−ジトリルホスフェート等が挙げられる。また、上記式(2)で表される縮合リン酸エステルは、例えば、ビスフェノールAビス−ジフェニルホスフェート、ビスフェノールSビス−ジフェニルホスフェート、ビスフェノールAビス−ジキシレニルホスフェート、ビスフェノールAビス−ジトリルホスフェート等が挙げられる。これらの中では、得られる成型品等の難燃性を向上させる点で、レゾルシノールビス−ジフェニルホスフェート(以下、RDPと称する)、ビスフェノールAビス−ジフェニルホスフェート(以下、BDPと称する)が好ましい。
本実施形態で用いられるアルキルホスフェート塩は、例えば、下記式(5)で表される化合物が挙げられる。
β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩は、例えば、ナフタレンを硫酸でスルホン化した後、ホルムアルデヒドで縮合反応し、炭酸ナトリウム等で金属塩として中和することにより生成される。β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の金属塩としては、例えば、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、マグネシウム、カルシウムなどの2価の金属塩等が挙げられる。また、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩は、合成品でも市販品でもよく、市販品としては、例えば、花王社製の市販品(「デモールT−45」等)等が挙げられる。
本実施形態で用いられる分散媒体は、上記縮合リン酸エステルを分散させるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、水、有機溶媒、及びこれらの混合溶媒である水性有機溶媒等が挙げられる。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−及びイソプロパノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、ポリアルキレングリコールのアルキルエーテル類等が挙げられる。これらの中では、環境に対する負荷の点から、水や水性有機溶媒等を用いることが好ましい。
本実施形態の樹脂エマルジョンは、上記式(1)で表される縮合リン酸エステル及び上記式(2)で表される縮合リン酸エステルのうち少なくともいずれか一方を含む難燃剤と、アルキルホスフェート塩及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を含む界面活性剤と、分散媒体と、熱可塑性樹脂とを含むものである。そして、本実施形態の樹脂エマルジョンは、上記式(1)で表される縮合リン酸エステル及び上記式(2)で表される縮合リン酸エステルのうち少なくともいずれか一方を含む難燃剤及び熱可塑性樹脂が、アルキルホスフェート塩及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を含む界面活性剤の存在下で分散媒体中に分散した状態で使用されることが望ましい。
本実施形態における樹脂エマルジョンは、エマルジョン安定性が損なわれない範囲で、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、加水分解防止剤、酸化防止剤等が挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物は、上記説明した本実施形態の樹脂エマルジョンが固化された固化物を含むものである。樹脂エマルジョンの固化方法は、特に制限されるものではないが、例えば、樹脂エマルジョンに凝集剤を添加することにより得られる凝集物を水洗後、乾燥する方法等が挙げられる。上記固化方法によって、例えば、上記縮合リン酸エステル、アルキルホスフェート塩及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を含む粉末として回収される。なお、得られた固化物をIR等の分析を行い、アルキルホスフェート塩、あるいはβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩由来のピークが見られる場合、本実施形態の樹脂エマルジョンが固化されたものであると推定される。
本実施形態の成型品は、上記説明した本実施形態の樹脂エマルジョンが基材に塗布されてなる塗布膜を含むものである。樹脂エマルジョンの塗布方法は、特に制限されるものではなく、例えば、ドクターブレードナイフコーター、エアナイフコーター、ロールコーター、ロータリーコーター、フローコーター、ダイコーター、バーコーター等の塗布方法、スピンコート、スプレイコート、ディップコート等の塗布方法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の塗布方法等が挙げられる。これらの中では、塗布膜の形成が容易である等の点から、ディップコートによる塗布方法を選択することが好ましい。また、樹脂エマルジョンを基材に塗布した後に、必要に応じて、乾燥処理を行うことが好ましい。乾燥処理された塗布膜をIR等の分析を行い、アルキルホスフェート塩、あるいはβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩由来のピークが見られる場合、本実施形態の樹脂エマルジョンが塗布されたものであると推定される。
縮合リン酸エステルとしてレゾルシノールビス−ジフェニルホスフェート(商品名「CR733S」、大八化学社製)100質量部と、蒸留水200質量部と、界面活性剤としてアルキルホスフェート塩(商品名「Lo−529」ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸塩、東邦化学社製)3質量部及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(商品名「デモールT−45」、花王社製)3質量部とを、ホモミキサーにより、10000rpmの条件で撹拌し、難燃剤エマルジョンA−1を得た。
ABS樹脂(ZFJ−5、UMGABS社製)をシクロヘキサンに溶解し、固形分濃度10質量部のABS樹脂のシクロヘキサン溶液を調製した。当該シクロヘキサン溶液と固形分濃度1.5質量部のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液を質量比で1:1となるように混合し、攪拌した。この操作をローター・ステーター型乳化機(太平洋機工社製 マイルダー307)により10回行い、ABS樹脂エマルジョンを得た。当該乳化液から80℃、−0.01〜−0.09MPaの減圧下でシクロヘキサンを留去し、その後、連続遠心分離機(アルファラバル社製 SGR509)で遠心分離を行い、固形分濃度33質量部のABS樹脂エマルジョンを得た。そして、難燃剤エマルジョンA−1を150質量部と、乳化重合により得られたABS樹脂の樹脂エマルジョンを500質量部とを混合し、ホモミキサーにより、30rpmで1時間撹拌し、樹脂エマルジョンB−1を得た。
アルキルホスフェート塩を3質量部から0.5質量部に、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を3質量部から5質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−2を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−2に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−2を得た。
アルキルホスフェート塩を3質量部から5質量部に、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を3質量部から0.5質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−3を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−3に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−3を得た。
アルキルホスフェート塩を3質量部から0.4質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−4を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−4に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−4を得た。
アルキルホスフェート塩を3質量部から6質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−5を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−5に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−5を得た。
β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を3質量部から0.4質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−6を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−6に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−6を得た。
β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を3質量部から6質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−7を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−7に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−7を得た。
縮合リン酸エステルとしてビスフェノールAビス−ジフェニルホスフェート(商品名CR−741、大八化学社製)100質量部と、蒸留水200質量部と、界面活性剤としてアルキルホスフェート塩(商品名「Lo−529」、東邦化学社製、ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸塩)3質量部及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(商品名「デモールT−45」、花王社製)3質量部とを、ホモミキサーにより、10000rpmの条件で撹拌し、難燃剤エマルジョンA−8を得た。
アルキルホスフェート塩を3質量部から0.5質量部に、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を3質量部から5質量部に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−9を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−9に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−9を得た。
アルキルホスフェート塩を3質量部から5質量部に、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を3質量部から0.5質量部に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−10を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−10に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−10を得た。
アルキルホスフェート塩を3質量部から0.4質量部に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−11を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−11に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−11を得た。
アルキルホスフェート塩を3質量部から6質量部に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−12を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−12に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−12を得た。
β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を3質量部から0.4質量部に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−13を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−13に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−13を得た。
β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を3質量部から6質量部に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−14を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−14に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−14を得た。
ビスフェノールAビス−ジフェニルホスフェート(商品名CR−741、大八化学社製)100質量部を50質量部に変更し、レゾルシノールビス−ジフェニルホスフェート(商品名「CR733S」、大八化学社製)を50質量部添加したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−15を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−15に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−15を得た。
実施例1で用いた界面活性剤に代えて、トリスチレン化フェノールエチレンオキサイド付加物(商品名ノイゲンEA−87、第一工業製薬社製)を6質量部添加したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−16を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−16に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−16を得た。
実施例1で用いた界面活性剤に代えて、ラウリルアルコール硫酸エステルナトリウム塩(商品名モノゲンY−500T、第一工業製薬社製)を6質量部添加したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−17を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−17に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−17を得た。
実施例8で用いた界面活性剤に代えて、ラウリルアルコール硫酸エステルナトリウム塩(商品名モノゲンY−500T、第一工業製薬社製)を6質量部添加したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−18を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−18に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−18を得た。
実施例8で用いた界面活性剤に代えて、トリスチレン化フェノールエチレンオキサイド付加物(商品名ノイゲンEA−87、第一工業製薬社製)を6質量部添加したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−19を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−19に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−19を得た。
実施例1で用いた界面活性剤のうち、アルキルホスフェート塩を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−20を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−20に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−20を得た。
実施例1で用いた界面活性剤のうち、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−21を得た。また、難燃剤エマルジョンA−1を難燃剤エマルジョンA−21に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−21を得た。
実施例8で用いた界面活性剤のうち、アルキルホスフェート塩を添加しなかったこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−22を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−22に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−22を得た。
実施例8で用いた界面活性剤のうち、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を添加しなかったこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、難燃剤エマルジョンA−23を得た。また、難燃剤エマルジョンA−8を難燃剤エマルジョンA−23に変更したこと以外は、実施例8と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−23を得た。
実施例1の難燃剤エマルジョンA−1をガラス容器に入れて密封し、45℃の恒温機中で30日間放置した。30日後の難燃剤エマルジョンA−1の状態を目視により観察して、難燃剤エマルジョンの安定性を以下の基準で評価した。実施例2〜15の難燃剤エマルジョンA−2〜A−15及び比較例1〜8の難燃剤エマルジョンA−16〜A−23も同様に評価した。
安定:難燃剤が全く分離していない
分離(小):難燃剤が微量に分離している
分離(大):難燃剤が明らかに分離している(全量の10%以上)
実施例1の樹脂エマルジョンB−1を30メッシュ及び100メッシュの金網でろ過し、金網上の残留物を洗浄した後、80℃の赤外線乾燥機で乾燥させた。乾燥後の残留物の質量を測定し、樹脂エマルジョンの固形分量に対する残留物量の割合(%)を計算した。この計算した割合を、30メッシュの残留物量(%)、100メッシュの残留物量と称する。これらの残留物量(%)が小さいほど、エマルジョン中の固形分が凝集していないことを示し、樹脂エマルジョンの安定性が高いことを示している。実施例2〜15の樹脂エマルジョンB−2〜B−15及び比較例1〜8の樹脂エマルジョンB−16〜B−23も同様に評価した。
実施例1で用いたABS樹脂の代わりに、実施例16ではPS樹脂を用い、実施例17ではSBR樹脂を用い、実施例18ではBR樹脂を用い、実施例19ではIR樹脂を用い、実施例20ではNBR樹脂を用い、実施例21ではEPDM樹脂を用い、実施例22ではポリ塩化ビニル樹脂を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、樹脂エマルジョンB−24〜B−30を得た。
実施例1の樹脂エマルジョン100質量部に、塩化カルシウムを3質量部添加することにより得られた凝集物を水洗し、80℃、48時間乾燥し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、射出成型機(製品名「NEX500」、東芝機械社製)により、シリンダ温度250℃、金型温度95℃で射出成型し、所定の樹脂組成物用試験片(厚さ0.8mm)を得た。
V−0 : 最も難燃性が高い
V−1 : V−0に次いで難燃性が高い
V−2 : V−1に次いで難燃性が高い
not−V: V−2よりも難燃性に劣る
Claims (6)
- 下記式(1)で表される縮合リン酸エステル及び下記式(2)で表される縮合リン酸エステルのうち少なくともいずれか一方を含む難燃剤と、
アルキルホスフェート塩及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を含む界面活性剤と、
分散媒体と、を有することを特徴とする難燃剤エマルジョン。
(ここで、Q1、Q2、Q3、Q4、Q9、Q10、Q11、Q12は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1から6のアルキル基を表し、Q5、Q6、Q7、Q8、Q13は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、nは1以上の整数を表し、m1、m2、m3、m4、m7、m8、m9、m10は、それぞれ独立に0から3の整数を示し、m5、m6は、それぞれ独立に0から2の整数を表し、m11は、0から4の整数を表す。) - 前記縮合リン酸エステル100質量部に対して、
前記アルキルホスフェート塩の含有量は0.5質量部以上5質量部以下であり、前記β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩の含有量は0.5質量部以上5質量部以下であることを特徴とする請求項1記載の難燃剤エマルジョン。 - 下記式(1)で表される縮合リン酸エステル及び下記式(2)で表される縮合リン酸エステルのうち少なくともいずれか一方を含む難燃剤と、
アルキルホスフェート塩及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物金属塩を含む界面活性剤と、
分散媒体と、
熱可塑性樹脂と、を含むことを特徴とする樹脂エマルジョン。
(ここで、Q1、Q2、Q3、Q4、Q9、Q10、Q11、Q12は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1から6のアルキル基を表し、Q5、Q6、Q7、Q8、Q13は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、nは1以上の整数を表し、m1、m2、m3、m4、m7、m8、m9、m10は、それぞれ独立に0から3の整数を示し、m5、m6は、それぞれ独立に0から2の整数を表し、m11は、0から4の整数を表す。) - 前記熱可塑性樹脂は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)、ポリスチレン樹脂(PS樹脂)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、アクリル系樹脂から選択される1種以上の樹脂を含むことを特徴とする請求項3記載の樹脂エマルジョン。
- 請求項3又は4記載の樹脂エマルジョンが固化された固化物を含むことを特徴とする樹脂組成物。
- 請求項3又は4記載の樹脂エマルジョンが基材に塗布されてなる塗布膜を含むことを特徴とする成型品。
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