JPS5933136B2 - ペルオキシアルキルアリ−ル燐酸エステルから成る難燃剤 - Google Patents

ペルオキシアルキルアリ−ル燐酸エステルから成る難燃剤

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JPS5933136B2
JPS5933136B2 JP15941478A JP15941478A JPS5933136B2 JP S5933136 B2 JPS5933136 B2 JP S5933136B2 JP 15941478 A JP15941478 A JP 15941478A JP 15941478 A JP15941478 A JP 15941478A JP S5933136 B2 JPS5933136 B2 JP S5933136B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はペルオキシアルキルアリール燐酸エステルから
成る難燃剤およびその製造法に関する。
更に詳しくは本発明は、少なくとも1個のアルキルアリ
ールジアリール燐酸エステル部分()とペルオキシ部分
()と基R3とをもち、次式によつて表わされるペルオ
キシアルキルアリール5燐酸エステルから成る有機プラ
スチツク用難燃剤〔ただし、式中のアルキルアリールジ
アリール燐酸エステル部分()のR1およびR2はアル
キル基、アリール基またはアルキルアリール基であり、
Alklはアルキル基または水素であり、Alk2はア
ルキル基であつて、式中のR3は水素または上記アルキ
ルアリールジアリール燐酸エステル部分(1)から成る
群からえらばれる〕;ならびにその製造法を提供するも
のである。本発明による上記の難燃剤は、アリール環の
炭素に直接結合しており且つ引抜き可能な水素を有する
脂肪族炭素をもつアルキルアリール燐酸エステルまたは
該エステル類混合物を原料物質として使用し、この原料
物質中に酸受容体の存在において酸素をとおして接触さ
せて該原料物質の炭素原子に直接結合したヒドロ過酸化
物基又は該原料物質の2個の炭素原子に直接結合したペ
ルオキシエーテル基である過酸素基を生成させ、そして
上記過酸素含量が上記原料物質の燐原子100個当り少
なくとも1個となる迄上記操作を続けること、によつて
製造される。本発明の燐含有ペルオキシ化合物類はその
多量の燐含有によつてそれが混合されたプラスチツクス
に対し非常に良好な難燃効果をもち、ペルオキシ基をも
たない同様の燐化合物と比較して難燃効果がよりすぐれ
ている、例えば下記実施例1の表を参照されたい。
これらは難燃剤の添加によつてしばしば起るガラス転移
点(Tg)の低下を小さくして難燃性を改良する、例え
ば下記実施例5の表を参照されたい。これらの使用は有
機プラスチツクの有機燐化合物との相溶性を増す、例え
ば下記実施例7に示したブルーミング(油状表面形成)
性の改良を参照されたい。これらはまた難燃性ハロゲン
化合物類と相乗的に働く、例えば下記実施例8のデータ
を参照されたい。本発明の燐含有ペルオキシ化合物類は
この分野で硬化剤(交叉結合剤、加硫剤)として、また
はハロゲン含有難燃剤とグラフト作用又ぱ相乗作用のあ
るペルオキシ化合物の代りにも使用できる。
この型の普通の方法において、ペルオキシ化合物(例え
ばジキユミル過酸化物)は揮発囲で移動し易すくまた抽
出され易い低分子量分解生成物を生成する。生成物の臭
気は不快なものでこれらの使用における大きな欠点であ
つたのである。これに対し本発明のペルオキシ化合物の
分解によつて生じた燐含有残基は一般に比較的高分子量
で抽出性、揮発性および臭気も少ない。更にこの燐含有
残基は普通の過酸化物から生じた残渣(炭化水素の様な
)よりも燃焼性が小さい様である。上記のとおりこれら
を使えば燐含有残基は直接重合体の化学構造中に混入さ
れる。本発明の好ましい1形態において燐含有ペルオキ
シ化合物類はペルオキシ化されていない難燃性燐化合物
と混合して生成されまた使われる。
ペルオキシ化された燐化合物とペルオキシ化されない燐
化合物との混合物は燐化合物を一部ペルオキシ化して生
成される。この混合物はまた種々の過酸化物含量の分子
をもつ、即ち分子当り1ペルオキシ基をもつものと分子
当り2又は3又は4以上のペルオキシ基をもつものの混
合物である。また混合物中にはヒドロペルオキシおよび
ペルオキシエーテルの両方が含まれていてもよい。比較
的高いペルオキシ化合物類への転化率を得る(また多数
のペルオキシ基をもつ分子を同時に生成する)様過酸化
法を行なつた後得たペルオキシ豊富な混合物を更に最初
の燐含有化合物と又は他の燐含有難燃性化合物と混合で
きる。過酸化されにくい1(又は2以上の)燐化合物と
より過酸化され易い1(又は2以上の)燐化合物の混合
物について過酸化法を行なつてもよX,)また過酸化法
は他の化合物、例えば溶媒又は稀釈剤(下記実施例9b
参照)又は不飽和ポリエステル樹脂(スチレンと共重合
する比較的低重合体)の様な分散した又は溶解した重合
体物質やジオレフイン重合体の様な高級重合体(例えば
ゴム状ポリブタジエン−1・3ブタジエン共重合体等)
を含むこともあるスチレンの様な重合性単量体又は重合
体物質の存在で行なうことができる。ペルオキシ含有混
合物中に燐原子500当り少なくも1ペルオキシアルキ
ルアリール基、好ましくは燐原子100当り少なくも1
の上記基があることが好ましく(例えばP原子100当
り約3、5、10120、1001200又は300も
の基)、また炭素:燐原子比は約100:1より小さい
ことが好ましく、火焔抑制剤の望ましい燐含量とするに
はC:P比は50:1以下(例えば約30:1又はそれ
より小さい)がより好ましい。次の実施例は本発明を更
に例証するものである。
特に断らない限り明細書中の割合はすべて重量基準でぁ
りまた温度はすべて摂氏度である。実施例 1 スチレンおよびスチレン中に可溶でありまたそれと共重
合性のエチレン的不飽和ポリエステル樹脂の混合物13
0部を下記する量の添加剤と混合した後沓インチ直径の
密封ガラス管中で1夜(16時間)加熱硬化(下記温度
で)した。
次いで硬化物質を管から出してその酸素指数を測定した
。下記のとおりある場合には管から取出した硬化物質は
空気中100℃で1夜後硬化をした。酸素指数は難燃性
の尺度である。(ASTMD2863) スチレン−ポリエステル樹脂溶液はスチレン50部、ジ
オン6421(稍過剰のプロピレングリコールとマレイ
ン酸およびイソフタル酸の1:1(モル)混合物とのポ
リエステル)50部およびタウFR−1540(スチレ
ン30%および無水マレイン酸とジブロモネオペンチル
グリコールからつくつたポリエステル70%の混合物)
30部を混合して生成した。
結果は次のとおり: これらの結果はトリアリール燐酸エステルの添加によつ
て難燃性が改良されるしまた重合性混合物と混合する前
に燐酸エステルを処理してペルオキシアルキル燐酸エス
テルを生成すると更に著しく改良されることを示してい
る。
実施例1a11b、1dおよび1gにおいてはそれぞれ
1しレペルコATCペースト11として市販されている
トリクレジル燐酸エステルとの50:50混合物として
ベンゾイル過酸化物が加えられているので、ベンゾイル
過酸化物量と等量のトリクレジル燐酸エステルが存在す
る。
実施例 2 (a)実施例1且とtに使われた添加剤はぎ酸ナトリウ
ム0.27とナフテン酸マンガン10〜を分散させた燐
酸エステル207に約125℃で酸素をとおして生成し
た。
上記エステルに酸素を8.5時間吹込んで生成物を得た
。それはヒドロ過酸化物滴定法(下記)によれば燐原子
100当り約28のヒドロペルオキシアルキル基を含ん
でいた。(b)実施例1J1に使つた生成物は同様にぎ
酸ナトリウム1%およびナフテン酸マンガン0.05%
の存在で酸素を約23時間吹込んでつくつた。
ヒドロ過酸化物滴定により燐原子100当り約20のヒ
ドロペルオキシアルキル基があることがわかつた。これ
らのヒドロペルオキシアルキル含量分析によつて統計学
的に、実施例2旦およびhの生成物はヒドロペルオキシ
アルキル基1のみをもつトリアリール燐酸エステル分子
および不変のトリアリール燐酸エステル分子と共に分子
当り2(又は3)のヒドロペルオキシアルキル基をもつ
トリアリール燐酸エステル分子をもつことは確実と推定
される。
実施例 3 実施例1c.に使われた添加剤はぎ酸ナトリウム0.1
yおよびナフテン酸マンガン10ワを分散させた4−イ
ソプロピルフエニルジフエニル燐酸エステル107中に
約125℃で酸素をとおして製造した。
酸素を物質に約57時間とおして生成物を得た、これは
ヒドロ過酸化物滴定により燐原子100当り約60のヒ
ドロペルオキシアルキル基を含むことがわかつた。実舶
4 (a)米国特許第3576923号に記載の方法により
フエノールをプロピレンでアルキル化してフエノール当
りイソプロピル基約0.33(フエノール100部当り
プロピレン約15部が反応した)をもつ混合物を生成し
た。
その中のoイソプロピル基対m−およびp−イソプロピ
ル基の比率は約2:1位となつた。次いで米国特許第3
859395号に記載の方法により異性化してo:mと
p比を約1:2に変化した。(初めの約2:1から)次
いで得た異性化アルキレートをPOCl3で(米国特許
第3576923号の一般法により)エステル化してト
リアリール燐酸エステルとし、それを減圧蒸留して精製
した。アルキレート中にフエノール当り0.33のイソ
プロピル基のあることはトリアリール燐酸エステル中に
燐原子100当り約100のイソプロピル基のあること
を示す。(b)上記4aのトリアリール燐酸エステルに
ぎ酸ナトリウム0.5%とナフテン酸マンガン0.05
%を加えた後これに酸素を実質的に大気圧で(毛細管か
ら)約125℃で16時間吹込んだ。
本明細書の他の実施例のとおり混合物を沈殿させ沢過し
又は上澄をとつて固体を除去した。ヒドロ過酸化物滴定
によりP原子100当り約20−30のヒドロペルオキ
シ基を示し、それはトリアリール燐酸エステルのイソプ
ロピル基の大部分(例えば70−80%)は反応せずま
た生成物は酸化されない元のトリアリール燐酸エステル
分子およびペルオキシアルキルアリール基1をもつトリ
アリール燐酸エステル分子を含むことがわかつた。統計
的確率に基づいてこのペルオキシアルキルアリール基2
をもつトリアリール燐酸エステル分子および上記基3を
もついくらかのトリアリール燐酸エステル分子が存在す
ると信じられる。この生成物は100℃で約42センチ
ストークスの粘度をもつ淡黄色以ゑ 液体であつた。そ
の熱分解の示差走査測熱法によれば約230℃にピーク
があり(その過酸化物含量は殆んどヒドロ過酸化物であ
ることを示している。)約200℃の近くに肩をもつて
いた。(ヒドロ過酸化物基よりも低い分解温度をもつペ
ルオキシエーテル基の存在を示している。)実施例 5
本実施例はポリスチレンのゴムによる変性によつてでき
る高衝撃特性をもつ様な高衝げきポリスチレンの処理に
関する。
この物質は例えば米国特許第3994856号に記載さ
れている。本実施例に用いた重合体は2ダウスチロン4
70衝げきポリスチレン2ポリスチレン ポリブタジエ
ン共重合体である。この処理はちがつた速度をもつ20
ールの蒸気加熱(前ロール135℃、後ロール120℃
)混合ミルで行なつた。先づ高衝げきポリスチレンをミ
ルに入れ高熱ロール上でシートとした後混合しながら1
0分間にわたり重合体100部当り10部の添加物(下
記表のとおり)を加えた。更に10分間混合した。全工
程中熱材料は大気にさらした。次いでこの物質を厚さ7
5ミルのシートに圧縮成型した。(加熱板間で)このシ
ートをUL−94試験法による燃焼時間および燃焼性を
試験する小片に切断した。得た結果は次のとおりである
。燃焼試験において試料は全部滴下し試験に用いた綿に
着火した力((e)はこの点で僅かに良好であつた。
混合後の材料の示差走査熱量測定(DSC)は過酢化物
が殆んど又は全く残留していないことを示している。
成型後のDSCも過酸化物残留の証を示さない。全試料
は成型良好でできたシートはそれを折り返しても割れる
ことなく強靭であつた。本実施例(および下記の他の実
施例)における加熱混合面(即ちミルロール)上の重合
体加工において混合力によつて内部的に熱が発生するの
で混合される材料内部の特定小領域の温度が局部的にロ
ール温度以上に上昇する。また熱混合操作が多少の時間
空気中で行なわれるので、それは過酸化物(又はそれか
ら生じた基)の相当量が重合体と反応することなく過酸
化物の相当量の分解を促進する。これはまた生成物中に
残留過酸化物があつても僅かであるという事実によつて
も示される。混合生成物が相当量の過酸化物を保持し重
合体を最終物品に成形中又は成形後に過酸化物が作用し
うる様不活性(例えば窒素)雰囲気中又はスクリュ一押
出し機(この中での滞留時間は例えば12分であろう)
の様な密閉高速混合装置中又は高速回転シグマブレード
混合装置中の様な大気および混合時間の影響を小さくす
る条件のもとで混合を行なうことができるのである。実
施例 6 本実施例は成型可能なポリエチレンの処理に関する。
実施例5に記載の2−ロール混合ミルを用いるが両ロー
ル共132℃として、ロールの間に小粒がとおる様ギヤ
ツプを調節して低密度高圧ポリエチレン(ユニオン カ
ーバイド社″DNB一0195ナチユラル7f、密度0
.924y/Cri!)をシートとした。次いで混合し
ながら20分間にわたりポリエチレン100部当り6部
の添加物(下記表のとおり)を少しづつ加えた。次いで
材料を160℃で圧縮成型して厚さ0.751!のシー
トとし、その水平燃焼速度を試験した。得た結果は次の
とおりである。(b)における燐酸エステルは下記実施
例10Kに使用したと同じ高度にイソプロピル化したフ
エノールのトリアリール燐酸エステルである。
(c)に用いた過酸化生成物は(ヒドロ過酸化物滴定に
より測定した場合)P原子100当り約14のヒドロペ
ルオキシアルキル基をもつ。燃焼速度はASTMD−6
35−72火炎試験により測定した。実施例 7実施例
6の混合成型工程の反復において過酸化した燐酸エステ
ルを加えた場合ポリエチレンがミル上で固化しはじめる
ことがわかつた。
(弱い流動性)、よい流動性はロール温度を約5℃丈け
上昇して得られた。また過酸化した燐酸エステルを用い
てつくつた成型生成物は非酸化燐酸エステルを用いてつ
くつた生成物より著しく多量に添加物を保持しているこ
ともわかつた。後者生成物は表面への目立つた燐酸エス
テル移動により全く油状表面(″ブルーミング″)をも
つていた。これはアリール燐酸エステル含有基(ジフエ
ニルフオスフアトフエニルアルキル基の様な)がポリエ
チレン(懸垂メチル基をもつ)に結合して未反応アリー
ル燐酸エステルと大きな適合性をもつ改良された重合体
を生成できることを示している。流動性の為に必要とし
た温度上昇はポリエチレン鎖の交叉結合の限度がおこつ
たことを示すものであろう。実施例 8普通の一般用ポ
リスチレン(ユニオンカーバイド社GPポリスチレン)
を実施例5のとおりのミルで前ロール温度135℃、後
ロール温度120℃として添加物と混合した後シートに
圧縮成型した。
次表に添加物害拾と結果を示す。本実施例に用いた過酸
化した燐酸エステルは(ヒドロ過酸化物滴定により)燐
原子100当り約20のヒドロペルオキシアルキル基と
(ペルオキシエーテル滴定により)約2.3のペルオキ
シエーテル基をもつていた。
実施例 9 (a) 4−イソプロピルフエニルジフエニル燐酸エス
テル22.7yを2−エチルカプロン酸ナトリウム1.
07と混合した。
この混合物に125℃で毛細管から酸素流を118時間
吹込んだ。生成物のよう素滴定は4−(α−ヒドロペル
オキシ−α−メチルエチルフエニル)ジフエニル燐酸エ
スチル−の28%転化を示した。粗反応混合物をカラム
クロマトグラフ法(シリカゲル、ベンゼン、クロロフオ
ルムおよびアセトンを用いて溶離)により精製した、そ
の精製ヒドロペルオキシ化合物の試験結果は次のとおり
:NMR(CDCl3)、1.55(s、6H1CH3
)、7.13(s、1H.00H)、赤外線スペクトル
はヒドロ過酸化物に対する典型的な0Hバンド(330
0儂−1、クモールヒドロ過酸化物は3380?−1に
0H吸収をもつ)をもつ以外は酸化されない原物質のそ
れと大体同じであつた0C21H2106Pに対する元
素分析は計算値:C、63.00:Hl5.29、測定
値:C6、63.32;Hl5.45O精製化合物はま
た過酸化物活性(澱粉よう化物および酢酸一イソプロピ
ルアルコール一よう化ナトリウム)に対し正に反応した
。
ポーラログラフ法により試験した場合それはクモールヒ
ドロ過酸化物と同じ傾向を示した。(このヒドロ過酸化
物についてSLE対−0.85ボルトまたはクモールヒ
ド口過酸化物についてSLE対−1.1ボルト)(b)
4−イソプロピルフエニルジフエニル燐酸エステル1
4.27、キシレン407fLjおよび2−エチルカプ
ロン酸ナトリウム0.17の混合物を9aにおける様に
119時間酸素と処理した。この段階でヒドロ過酸化物
滴定はヒドロ過酸化物への42%転化を示した。(。
) 4−イソプロピルフエニルジフエニル燐酸エステル
50y1およびぎ酸ナトリウム0.5fの混合物を9a
におけるとおり酸素と処理した。種々の段階におけるヒ
ドロ過酸化物滴定はヒト口過酸化物への次の転化率を示
した:58時間で28%、70時間で55%、72時間
で71%o(d) 4−イソプロピルフエニルジフエニ
ル燐酸エステル10f1ぎ酸ナトリウム0.1f7およ
びナフテン酸マンガン5ワの混合物に11aのとおり3
0時間酸素をとおした。
この段階でのヒト口過酸化物滴定はヒドロ過酸化物への
60%転化を示した。この生成物のジアリルフタレート
中の1%溶液のDSCサーモグラムは2ピ一久一つは過
酸化物の存在を示す(実施例9旦のとおり)約230℃
において、また他はペルオキシエーテルの存在を示す約
200℃においてピークを示した。ポーラログラフ試験
でこの物質 ,Iは−0.85ボルト対SLE(実施例
9Aにおけるとおり)において、また−1.75ボルト
(ペルオキシエーテルの活性を示している)において活
性を示した。重要なことはペルオキシエーテルであるジ
キユミル過酸化物が同様に対応す するヒドロ過酸化物
であるキユミルヒドロ過酸化物よりも低圧でポーラログ
ラフ活性を示すことである。(ジキユミル過酸化物は−
2.05ボルト、クモールヒドロ過酸化物は−1.1ボ
ルト)または同様にジキユミル過酸化物ぱキユミルヒ
1ドロ過酸化物(205℃)よりも低温(182℃)に
おいてジアリルフタレート中の発熱ピークをもつのであ
る。(e)実施例9dよりも酸素処理時間を短くしてそ
の方法を反復した。
滴定はヒドロ過酸化物への 228%転化を示した。ジ
アリルフタレート中の生成物の1%溶液のDSCサーモ
グラムを図1に示す。9すに記述したとおりこれも2ピ
ークをもつと思われる。
(f) 3−イソプロピルフエノールおよび4−イソプ
ロピルフエノールの70:30混合物からトリアリール
燐酸エステルを生成し、これをぎ酸ナトリウムとナフテ
ン酸マンガンと混合し9aのとおり酸素と処理した。
30時間後のヒドロ過酸化物への転化率(ヒドロ過酸化
物滴定による)は52%であつた。
元のイソプロピル基の30%のみが4−イソプロプルで
あるから、この転化率ほ3−イソプロピル基もヒドロ過
酸化物に転化したことを示している。実施例 10 米国特許第3576923号に記載の一般法によりフエ
ノールを異なる量のプロピレンでアルキル化し、イソプ
ロピル基は殆んどオルト位置にあるが、ちがつたイソプ
ロピル含量をもつ混合物(フエノールとイソプロピル化
フエノールの)を生成した。
次いで米国特許第3859395号に記載の方法により
同じ又は同様の混合物を異性化してそのm−およびp−
イソプロピル基含量を増加した。次いで各フエノールー
イソプロピル化フエノール混合物をPOCl3でエステ
ル化して(米国特許第3576923号に記載の一般法
により)トリアリール燐酸エステルを生成した後各トリ
アリール燐酸エステルを実施例4旦に記載の一般法によ
り種々の時間酸素と処理した。各々の場合ヒドロ過酸化
物滴定は異性化アルキレートからつくつた燐酸エスティ
レに対しより高い転化率でヒドロ過酸化物の生成を示し
た。代表的結果を次表に示す。特により高度にアルキル
化された生成物からつくつた燐酸エステルの場合2又は
3以上のイソプロピルフエニル基をもつ燐酸エステルの
分子の割合は著しいものである。(例えばアルキル化フ
エノールからつくつた燐原子100当り約310のイソ
プロピル基をもつ燐酸エステル中この分子は80重量%
前後でありまた燐原子100当り約280のイソプロピ
ル基をもつ燐酸エステル中70%である。)酸素による
処理はこの分子の相当割合を分子当り少なくも2過酸素
基(例えばヒドロペルオキシイソプロピル基)をもつト
リアリール燐酸エステルの分子に転化すると信じられる
。実施例 11トリス(4−イソプロピルフエニル)燐
酸エステルを酸素で約125℃で処理し、次の処理時間
で次の転化率(ヒドロ過酸化物滴定による)を得た:t
−ブチルフエニル基の耐酸化性から旦で使用した溶媒の
過酸化は起つても僅かであろう。
この溶媒は高沸点をもち生成物中に保持されている。ヒ
ドロ過酸化物の割合の高いことはcの生成物が分子当り
2又は3のヒドロペルオキシアルキル基をもつトリアリ
ール燐酸エステル分子の含量が比較的高いにちがいない
ことを示す。この分子は旦およびb中にもあるだろう。
実施例 12 燐酸トリエステル10yをぎ酸ナトリウムとナフテン酸
マンガンの存在で約125℃で酸素処理この試験に用い
たぎ酸ナトリウムとナフテン酸マンガンの割合はそれぞ
れ(a) 0.17と10T19、(b) 0.17と
5η、(c) 0.057と5ワ、(d)0.057と
5〜、(e) 0.1Vと5ηであつた。
12eの生成物の1%溶液のDSCサーモグラムは図2
に示している。
それは約220℃においてヒドロ過酸化物ピークと低温
において肩をもちペルオキシエーテルの存在を示すと思
われる。実施例 13(a) 4−イソプロピルフエニ
ルジフエニル燐酸エステル1107、ぎ酸ナトリウム0
.67、およびナフテン酸マンガン50ηの混合物に5
%時間酸素を吹込んだ。
ヒドロ過酸化物滴定はP原子100当り約37のヒドロ
ペルオキシアルキル基があることを示した。室温で数ケ
月貯蔵後の滴定分析はヒドロペルオキシアルキル含量が
実質的に変らずP原子100当り約10のペルオキシエ
ーテル基があることを示した。(b)燐酸エステルとし
て実施例10gに使つたと同じイソプロピル化フエニル
燐酸エステルを用いて実施例13aを反復した。
3%時間処理後生成物はP原子100当り約17のヒド
ロペルオキシアルキル基をもつていた。
(ヒドロ過酸化物滴定)室温で数ケ月貯蔵後の滴定分析
はP原子100当り約12のヒドロペルオキシアルキル
基があり実質的にペルオキシエーテル基がないことを示
した。(c)燐酸エステルとして実施例10bに用いた
と同じ異性化イソプロピル化フエニル燐酸エステルを使
つて実施例13a.を反復した。
11時間処理後生成物はP原子100当り約26のヒド
ロペルオキシアルキル基をもつていた。
(ヒト口過酸化物滴定)室温で数ケ月貯蔵後滴定分析は
P原子100当り約25のヒドロペルオキシアルキル基
および約3.4のペルオキシエーテル基があることを示
した。(d)燐酸エステルとして実施例10五に用いた
と同じイソプロピル化フエニル燐酸エステルを用いて実
施例13aを反復した。
(この場合ぎ酸ナトリウム量は17とした)。14時間
処理後生成物はP原子100当り約5のヒドロペルオキ
シアルキル基を含んでいた。
(ヒドロ過酸化物滴定)室温で数ケ月貯蔵後の滴定分析
はP原子100当り約4.7のヒドロペルオキシアルキ
ル基と0.7のペルオキシエーテル基のあることを示し
た。実施例 14 (a) 4−イソプロピルフエニルジフエニル燐酸エス
テル207、ぎ酸ナトリウム100mgおよびナフテン
酸マンガン10ηの混合物にフリツトガラスをとおして
酸素の細泡を吹込んだ。
反応継続中生成物試料のヒドロペルオキシアルキル基と
ペルオキシエーテル基を下記滴定法により分析した。結
果は次のとおり:(b)異性化イソプロピル化フエノー
ルのトリアリール燐酸エステル(実施例10トに用いた
と同じ)110y、ぎ酸ナトリウム0.6yおよびナフ
テン酸マンガン50m9の混合物に酸素を吹込んだ。
2時間処理後ヒドロペルオキシアルキルの生成は殆んど
認められず(多分試料中の酸化防止性不純物の為)また
更に50ワのナフテン酸マンガンを加えた。
14旦と同様次の分析結果を得た: ?)高度にイソプロピル化したフエノールのトリアリー
ル燐酸エステル(実施例10五に用いたと同じ)110
y1ぎ酸ナトリウム0.67およびナフテン酸マンガン
50ηの混合物に酸素を吹込んだ。
14aと同様に分析して次の結果を得た:1)高度にイ
ソプロピル化したフエノールのトリアリール燐酸エステ
ル(実施例10gに用いたと同じ)1107、ぎ酸ナト
リウム50W19およびコバルトフタロシアニン5ηの
混合物に酸素を吹込んだ。
1.5時間処理後ヒドロペルオキシアルキルの生成は殆
んど認められず、更にぎ酸ナトリウム500ηとコバル
トフタロシアニン50ηを添加した。
14aと同様に分析した結果は次のとおり:実施例 1
5 実施例10xに用いたと同じイソプロピル化燐酸エステ
ル107、ビス一(4−イソプロピルフエニル)一燐酸
1ナトリウム0.27およびナフテン酸マンガン5ワの
混合物に酸素を5.5時間吹込んだ。
ヒドロ過酸化物滴定は生成物がP原子100当り14の
ヒドロペルオキシアルキル基をもつことを示した。実施
例 16 実施例10bに用いたと同じ異性化トリアリール燐酸エ
ステルにぎ酸ナトリウムとナフテン酸ナトリウムを混合
し酸素を吹込んでつくつた、P原子100当り約19の
ヒドロペルオキシアルキル基(ヒドロ過酸化物滴定によ
り)をもつ生成物を約25℃の温度で(a)ニツケル線
、(b)ステンレススチール線、(c)炭素鋼線と接触
させて約20週間貯蔵し生成物の安定性を試験した。
各々の場合ヒドロペルオキシアルキル含量は実質的に変
化なかつた。出発物質として用いる燐化合物類の製造に
は普通の方法が使用゛できる。
1方法(実施例8と9の燐酸エステル製造の)はジフエ
ニルフオスフオクロリデートを次のとおり4−イソプロ
ピルフエノール(又は3−イソプロピルフエノール又は
実施例9旦の4−イソプロピル−および3−イソプロピ
ルーフエノールの混合物)と反応させるのである。
窒素雰囲気中でイソプロピルフエノール1グラムモル、
トリエチルアミン1.157モルおよび塩化メチレン7
00m1の溶液を攪拌しながらジフエニルフオスフオロ
クロリデート17モルおよび塩化メチレン5007!1
1の溶液を滴加する。添加中温度をO−10℃に保し添
加は1.5〜2時間で終了する。次いで溶液を室温にあ
たため1液還流加熱する。反応混合物を冷却し11の蒸
留水でスラリ化し水、5%水性硫酸、10%炭酸ナトリ
ウム水溶液および10%重炭酸ナトリウム水溶液各75
0m1で順次洗う。溶液を硫酸マグネシウム上で乾燥し
沢過し濃縮する。(回転蒸発器)粗生成物を注意して真
空のもとでフラツシユ蒸留して低沸点部分(フエノール
類およびクロリデート)を除去した後加熱充填カラムを
とおし真空蒸留して精製する。実施例12b.および旦
の燐酸エステル類はアルコール1モルをPOCl3lモ
ルと反応させた後生成物を4−イソプロピルフエノール
のナトリウム塩と反応させて生成できる。
実施例12旦の燐酸エステルは酸化エチレンをジ一(4
−イソプロピルフエニル)フオスフオクロリデートと反
応させて生成できる。フエノールの部分的アルキル化に
よつて生成したフエノールアルキルフエノール混合物(
実施例4、10、11および13の様な)はジアルキル
化およびモノアルキル化フエノール分子の複合混合物で
ある。
例えば米国特許第3576923号の実施例21、米国
特許第3679550号の記述および米国特許第385
9395号実施例1中の分析を参照され度い。実施例1
0a..c、eおよびgに使われた型のアルキレート類
の代表的組成は次のとおりである。アルキルフエノ一ル
ーフエノ一ル混合物(そのまX又は異性化反応後)とP
OCl3の反応においてはトリフエニル燐酸エステル分
子、種々の位置にイソプロピル基をもつイソプロピルフ
エニルジフエニル燐酸エステル分子、種々の位置にイソ
プロピル基をもつジ(イソプロピルフエニル)フエニル
燐酸エステル分子および種々の位置にイソプロピル基を
もつトリス(イソプロピルフエニル)燐酸エステル分子
1、2又は3のジイソプロピルフエニル基をもつ分子を
含む更に複合した混合物を生成する。
上記実施例において分散したNa塩(ぎ酸塩、カプリル
酸塩)は攪拌停止後反応混合物から分離沈澱するので沢
別できる。
Mn又はCo化合物はあつても反応混合物中に溶解した
まま残る。上記したヒドロ過酸化物滴定においては沃素
を遊離させる様弱酸性アルコール溶液中で試料をNaI
と煮沸する。次いで全ヒドロ過酸化物含量測定としてよ
う素をチオ硫酸ナトリウムで滴定する。詳細にいえば、
試料の0.1mjを注射器でとり125mlエルレンマ
イヤーフラスコに入れる。これに無水イソプロピルアル
コール10ml1酢酸1mlおよびよう化ナトリウムで
飽和したイソプロピルアルコール10mlを加える。こ
の混合液を10分間還流させる。(大気圧において)試
験試料が過酸化物を含まないか又は非常に僅か含む場合
、液は無色のままか又は非常にうすい黄色を呈する。過
酸化物濃度が増すにつれて還流した滴定混合液の色は黄
色となり、次いでオレンジ、次いで褐色がかつたオレン
ジとなり時には赤褐色となる。混合液を10分間還流加
熱した後室温に冷却し510mlの水を加える。次いで
溶液を普通の方法で0.01Mチオ硫酸ナトリウムで滴
定する。液が淡黄色から無色に変る時が終点となる。こ
れは12滴の内に容易に決定できる。滴定に用いた0.
O1Mチオ硫酸ナトリウムの1mlはO.0057モル
のヒドロ過酸化物基に相当する。この方法は全過酸化物
含量を示さない又はぺルオキシエーテル基を勘定に入れ
ていないとされている。上記ペルオキシエーテル滴定に
おいては試料を不活性雰囲気中でよう化ナトリウムを含
む酢酸および一定量の水と共に還流させる。
詳細にいえば、試料部分を酸素を除去したキシレン中に
とり(50mlキシレン当り試料1.57位)得た液を
脱酸素した酢酸に加え更に脱酸素水3mll1NaI6
yの液を加えてこの混合物を窒素のもとで30分間還流
させた後窒素のもとで冷却し脱酸素水100mlを混合
攪拌し直ちにO.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定す
る。試薬中の妨害物質を補正する為ブランク滴定も行な
う。この方法の詳細については更にジキユミル過酸化物
のよう素滴定法に関するHerculesInc.Di
−Cupbu11etinPRC−205Bに記載され
ている。上記のぺルオキシエーテル分析をする滴定にお
いては上記ビユレチンに記載のフラスコ配置に同等のグ
ラウンドガラス装置を用いた、また同じ93%反応係数
を用いた。酸素処理法において望むヒドロ過酸化物基含
量とするに必要な時間は酸素の分散度に左右される。
液が小さく高い形状であれば毛細管からの酸素気泡は混
合液の攪拌にも役立つて反応は迅速に進むであろう。大
量又は浅い形状ならば機械攪拌を使つて充分な接触をさ
せうる。酸素の微細泡を使えば(多孔性フリツトガラス
出口から供給する様な)反応を促進できる。反応圧力を
増加すれば(例えば上記実施例を行なつた大気圧に比べ
て2気圧迄)酸素が反応混合物中により溶解するであろ
うからより速い結果が得られる。反応に用いる酸素は実
質的に純酸素がよくあるいは反応に実質的に不活性な他
の物質と混合したものでもよい。例えば空気も使用でき
る。酸素は乾燥していても水分を含んでいてもよい。系
中に多少水分が含まれていれば(例えば酸素を一部水分
で飽和して)反応速度を増加することがわかつている(
多分酸化促進剤の水化塩生成を促進して又はその溶解性
を増加して)力(水分含量が高すぎると反応中望む過酸
物含量の増加を妨害すると思われる。この方法の好まし
い実施態様において酸処理の際弱塩基の様な酸受容体が
ある(例えばO.1乃至5%、好ましくは約0.5又は
1%濃度で)と好ましい。
これは反応混合物中にある又は生成する酸度を中和する
役をすると思われる。特に比較的強カルボン酸の分散し
たナトリウム塩、例えば処理される有機燐化合物に普通
実質的に不溶のぎ酸ナトリウムを用いてよい結果が得ら
れている。ぎ酸ナトリウムはpH約7の水溶液を生成し
また緩衝作用をもつと知られている。他の塩類、例えば
カプリル酸ナトリウム(例えば2−エチルーヘキサノエ
ート)、油酸ナトリウムおよびナトリウムアリール燐酸
塩(実施例15の様な)も有効と知られている。他のナ
トリウム塩類(例えばぎ酸ナトリウム)が制酸剤として
使われる場合ナトリウムアリール燐酸塩類又は弱酸性ヒ
ドロ過酸化物類のナトリウム塩類又は両者が反応混合物
中で生成されることも可能である。実施例10gに用い
られたと同じ高度にイソプロピル化されたトリアリール
燐酸エステルからつくつたP原子100当り約13のヒ
ドロペルオキシアルキル基をもつ沢過生成物の分析にお
いて、酸価が約1.6fK0H/yでありかつナトリウ
ム含量が500ppm前後であると発見されている。過
酸化反応は酸化促進剤、例えば燐化合物に成可く可溶性
の適当な遷移金属酸化促進化合物少量を含むと加速でき
る。
ナフテン酸マンガン(例えば上記実施例におけるとおり
約6%Mnを含む塩)マンガンフタロシアニンおよびコ
バルトフタロシアニンの様な化合物を約0.0005乃
至0.05%の範囲(例えば約0.003乃至0.00
6%)の有効金属濃度で用いてよい結果が得られる。酸
化促進剤は生成過酸化物の急激な分解を起すことなく誘
導期を短縮することがわかつている。上記実施例でわか
るとおり酸化促進剤は過酸化混合物が残つていても使用
に支障なく特に分離する必要はない。時々処理される燐
酸エステルは酸化防止化合物を含んでもよい。(酸化防
止剤効果は多分例えば燐酸トリ−エステル製造に用いた
非エステル化又は一部エステル化反応体の様な低沸点不
純物のかなりの濃度によるものであろう。)この場合よ
り迅速に過酸化反応を開始させる為に更に酸化促進剤を
添加することが望ましい。(実施例14bおよびdでわ
かるとおり。)過酸化反応は室温で行なわせることがで
きるが、特に反応の初期段階では約100乃至150゜
Cの範囲内の高温を使うと好ましい。
より好ましいのは約120乃至13『Cである。この反
応は誘導期を短縮する為初期に高温(例えば約120℃
以上、125℃又は130℃又はそれ以上)とした後低
温(例えば約120℃以下、115℃、110℃又は1
00℃又はそれ以下)とする段階温度で行なうこともで
きるo好ましい過酸化物はベンジル系水素をもつ化合物
類(即ち分離可能な水素をもちかつアリール環の炭素に
直接結合している脂肪族炭素をもつ化合物類)からつく
られその過酸化物は水素の分離とそれの−00一基との
置換を含む方法によつて生成されたものである。
上記炭素原子は更に2又は1の水素原子をもつている(
実施例12主および2bに示すとおり)が、環結合炭素
がイソプロピル又はSec−ブチル基の一部である様な
その炭素が他の2炭素原子に結合した第2炭素である場
合最もよい結果が得られる。上記実施例11旦のt−ブ
チル化トリアリール燐酸エステルが反応中実質的に不活
性溶媒としてまた混合物が加えられる有機プラスチツク
中で難燃性付与成分(兼可塑剤)として働らく様に実施
例11c中にある様なtブチル基は過酸化物生成に抵抗
すると信じられる。2−イソプロピルフエニルジフエニ
ル燐酸エステル類(例えば実施例10および13dに用
いた燐酸エステル中に比較的大きな割合である。
)の様なオルト−イソプロピル化フエニル燐酸エステル
類分子は同様な働らきをすると信じられる。過酸化反応
に抵抗性のO−イソプロピル置換基をつくる分子の燐−
オキシ部分に近い為に立体障害があると思われる。過酸
化性アルキル置換基は炭素原子9より少ない様な比較的
小さなもの(炭素6より少ないものがより好ましい)が
好ましいが、炭素原子12又は18をもつ様な長い置換
基を使用することが本発明の広範囲内である。置換基は
飽和炭化水素が好ましいが、それはCl,.Flエステ
ル(例えばCH3COO−)、アミド(例えばNH2C
O−)、又はアリール(例えばフエニル)の様な置換基
をもつていてもよい。芳香族環はベンゼン環が好ましい
が、それはC1、F、他のアルキル(例えばt−ブチル
)、クロロアルキル、フルオロアルキル、アリール(例
えばフエニル)、アラルキル(例えばベンジル)の様な
置換基をもつていてもよい。それは縮合環(例えばナフ
タレン環)でもよい。上記実施例に示したとおり過酸化
される燐化合物類はトリアリール燐酸エステル類(これ
が好ましい)、モノアルキルジアリール燐酸エステル類
(もちろん実施例12立における様なアルキル基に置換
基をもつ化合物類を含む)又はジアルキルモノアリール
燐酸エステル類の様な燐酸エステル類でよい。
これらはまたP原子に直接結合している又は酸素をとお
しP原子に結合している又はその両方である脂肪族で置
換されたアリール基をもつフオスフオン酸エステル類で
もよい、例えばそれはp−イソプロピルフエニルーフオ
スフオン酸のジ(p=イソプロピルフエニル)エステル
又はp−イソプロピルフエニルフオスフオン酸のメチル
フエニル、ジメチル又はジフエニル又はイソプロピル(
p−イソプロピルフエニル)エステルの様なイソプロピ
ルフエニルフオスフオン酸の他のエステル(例えばアリ
ール、アルキル、〔シクロアルキルを含む〕エステル)
でもよいし、又はメチルフオスフオン酸(又はフエニル
フオスフオン酸)のジ(4−イソプロピルフエニル)エ
ステル又はこの様なフオスフオン酸の他のエステル(例
えば混合4=イソプロピルフエニルフエニルエステル又
は混合4−イソプロピルフエニルメチルエステルの様な
混合エステル)でもよい。上に述べたとおり他の置換基
があつてもよい。過酸化性アルキルアリール基をもつ燐
化合物としてフオスフイン酸化物、又はフオスフイン酸
エステル、例えばトリ(4−イソプロピルフエニル)フ
オスフイン酸化物又はジメチル4−ィソプロピ*ルフエ
ニルフオスフイン酸化物を使用することも本発明の範囲
内である。
他の燐化合物と同じ様にこれらも実質的に不活性な(上
記のとおり)又は燐酸エステルの様な他の過酸化性アル
キルアリール燐化合物である溶媒中に溶解しながら過酸
化される。燐酸エステ1レ類およびフオスフオン酸エス
テル類の様な化合物類は多価アルコール類又は多価フエ
ノール類のエステル類、例えば燐酸とプロパンジオール
−1・3および4−イソプロピルフエノールとの混合エ
ステル(例えば式:においてRが多価アルコールの炭素
鎖部分を表わす上記式をもつ)であつてもよい。
この様な化合物類は燐原子多数をもつもの、例えば式:
をもつペンタエリスリトールおよびイソプロピルーフエ
ノールの混合燐酸塩エステル又は式:(式中Rはメチル
、ブチル又はオクチルの様なシクロ脂肪族を含む脂肪族
基又はフエニル又はイソプロピルフエニルの様な芳香族
基を表わす。
)で示されるビスフエノールAおよびイソプロピルフエ
ノールの混合燐酸エステルでもよいのである。過酸化可
能なアルキルアリール基をもつ燐化合物として、アルキ
ルアリールオキシフオスフアゼンの様なフオスフアゼン
、例えばナトリウムイソプロピルフエノキシドおよびヘ
キサクロロシクロトリフオスフアゼンの反応生成物を使
用することも本発明の広い範囲内である。もちろんこの
組成物は過酸化物基と反応してそれを分解又は接触作用
でそれを分解する様な活性過酸化物を不安定化する基が
全くないことが必要である。
例えば中和されない又は緩衝しない活性水分の存在で強
酸性基を生成しうる)の存在は望む過酸化物の生成を妨
げ又は既に生成した過酸化物を分解する様作用する。ま
たある種の還元剤(例えば亜燐酸塩)又はアミン類又は
ある濃度の金属不純物も過酸化物を不安定にする様作用
しうる。好ましい組成物は貯蔵(例えば27℃で少なく
も1日、また実施例13および16に示したとおり充分
に1週間以上、室温で1ケ月又はそれ以上)においてそ
の過酸化物含量の損失が%より少い程、好ましくは貯蔵
で実質的に損失がない程に充分に不安定化物質のないも
のである。可塑剤又は水圧流体として使用する型のイソ
プロピルフエニル燐酸エステル類がその様な用途で酸化
状態にさらされた場合先づ微量のヒドロペルオキシーア
ルキルーフエニル燐酸エステル類が生成し、上記酸化条
件のもとで多分充分な量の緩衝ペルオキシ化合物の章に
記載されている。
本発明のペルオキシ化合物類は上記章に示された種々の
重合体と共にこれらの用途に使用できる。本発明のペル
オキシ化合物類は米国特許第3637578号、393
6414号および3684616号に記載の組成物中の
過酸化物として使用できる。本発明のペルオキシ化合物
類が相乗効果剤として共に使用できるハロゲン化合物類
には米国特許第3338864号および3420786
号に記載のものがある。前に記述したとおり有機燐化合
物類は有機重合体、例えば塩化ポリビニル、フエノール
ーフオルムアルデヒド樹脂類、ナイロン類、アクリル樹
脂類、ポリスチレン、メラミンーフオルムアルデヒド樹
脂類の様なアミノープラスト類、ポリオレフイン類(例
えばポリエチレン、ポリプロピレン)、ポリウレタンス
ポンジ、ネオプレンの様な他のエラストーマ一類、セル
ロースエステル類(例えば酢酸セルロース又はアセテー
トブチレート)および工業用プラスチツクス(例えば米
国特許第3639506号に記載の様なポリフエニレン
酸化物)中に難燃剤または可塑剤として慣例的に使われ
ている。
本発明のペルオキシ化合物類および混合物も同じ様に使
用できる。これらはポリカーボネート類(例えばレクサ
ン媚眠ビスーフエノールAのポリカーボネート類)又は
ABS重合体類(アクリロニトリル−ブタジエン−スチ
レン共重合体類およびプロツクとグラフト共重合体)の
様な他の重合体に同様に加えることができる。ペルオキ
シ含有燐化合物の割合はもちろん使用目的によるが、一
般に重合体重量の0.1乃至50%の範囲内でよい。図
1および2のサーモグラムを得るに用いた条件は次のと
おりである:使用装置はデユポン900示差熱分析機で
T:50℃/インチ、△T:0.5℃/インチにセツト
し割合20℃/分。
試料大きさは5−10ηo
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の方法において4−イソプロピルフエニル
ジフエニル燐酸エステルを用いた生成物のジアリルフタ
レート中1%溶液のDSCサーモグラムである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも1個のアルキルアリールジアリール燐酸
    エステル部分( I )とペルオキシ部分(II)と基R^
    3とをもち、次式によつて表わされるペルオキシアルキ
    ルアリール燐酸エステルから成る有機プラスチック用難
    燃剤▲数式、化学式、表等があります▼( I )▲数式
    、化学式、表等があります▼(II)〔ただし、式中のア
    ルキルアリールジアリール燐酸エステル部分( I )の
    R^1およびR^2はアルキル基、アリール基またはア
    ルキルアリール基であり、Alk^1はアルキル基また
    は水素であり、Alk^2はアルキル基であつて、式中
    のR^3は水素または上記アルキルアリールジアリール
    燐酸エステル部分( I )から成る群からえらばれる〕
    。 2 炭素対燐の原子比が100:1より小さい特許請求
    の範囲第1項に記載の難燃剤。 3 燐原子100個当り過酸素基が少なくも1個存在す
    る特許請求の範囲第1項に記載の難燃剤。 4 炭素原子(複数)が芳香族環に直接結合している第
    3級炭素原子を含む特許請求の範囲第2項に記載の難燃
    剤。 5 ペルオキシイソプロピルフェニル基をもつ特許請求
    の範囲第1項に記載の難燃剤。 6 ペルオキシイソプロピルフェニル燐酸エステルであ
    る特許請求の範囲第1項に記載の難燃剤。 7 少なくとも1個のアルキルアリールジアリール燐酸
    エステル部分( I )とペルオキシ部分(II)と基R^
    3とをもち、次式によつて表わされるペルオキシアルキ
    ルアリール燐酸エステルから成る有機プラスチック用難
    燃剤。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I )▲数式、化
    学式、表等があります▼(II)〔ただし、式中のアルキ
    ルアリールジアリール燐酸エステル部分( I )のR^
    1およびR^2はアルキル基、アリール基またはアルキ
    ルアリール基であり、Alk^1はアルキル基または水
    素であり、Alk^2はアルキル基であつて、式中のR
    ^3は水素または上記アルキルアリールジアリール燐酸
    エステル部分( I )から成る群からえらばれる〕の製
    造法であつて;アリール環の炭素に直接結合しており且
    つ引抜き可能な水素を有する脂肪族炭素をもつアルキル
    アリール燐酸エステルまたは該エステル類混合物を原料
    物質として使用し、この原料物質中に酸受容体の存在に
    おいて酸素をとおして接触させて該原料物質の炭素原子
    に直接結合したヒドロ過酸化物基又は該原料物質の2個
    の炭素原子に直接結合したペルオキシエーテル基である
    過酸素基を生成させ、そして上記過酸素含量が上記原料
    物質の燐原子100個当り少なくも1個となる迄上記操
    作を続けることを特徴とする方法。 8 酸受容体が弱塩基である特許請求の範囲第7項に記
    載の方法。 9 酸素処理を遷移金属酸化促進剤の存在で行なう特許
    請求の範囲第8項に記載の方法。 10 酸素処理を原料物質を含む150℃迄の温度の液
    体に酸素をとおすことにより行なう特許請求の範囲第9
    項に記載の方法。
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