JP2008506829A - 新規難燃性ポリスチレン - Google Patents

Abstract

本発明は式（Ｉ）：（Ｃ_６Ｈ_{（５−ｎ）}Ｙ_ｎ）ＣＨ_２Ｘ（式中、ＸはＣｌ又はＢｒを表し；ＹはＣｌ又はＢｒを表し；ｎは１〜５の整数である）で表される化合物、式（Ｉ）で表される二種以上の前記化合物の混合物、又はそれらの同族体や誘導体、他のＢｒ−ＦＲを難燃剤としての有効量含有するスチレン性ポリマー組成物に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリスチレンやスチレンを含有するアルケニル芳香族ポリマー及びそれらの発泡体の難燃化及び耐火性向上に関する。

ポリスチレンをベースとする成形組成物は、広範な用途領域で益々多く使用されており、主に建築、包装、電気、自動車の各産業において使用されている。特に発泡ポリスチレンは、その機械的物理的特性（例えば、熱や音、電気に対する絶縁性）が良好なため、建築及び包装用途に主に供されている。ポリスチレンをベースとする成形品又は発泡品の主な制約は、その燃焼性にある。

ポリマー発泡体は種々の形態で利用されており、特に、包装やパイプ・チューブ、衣類のトリミング、建造物、絶縁材等に使用するための発泡シートやフィルム、異形品、スラブとして利用されている。現在、発泡ポリスチレンはフリーザーやクーラー、トラック、貨車、ビルディング、ルーフデッキ、家屋の断熱材に使用されている。ポリスチレンフォームはまた、多層構造パネルのコア材料としても用いられている。このような用途において、ポリマーの耐火性の向上が、法律の要請もあって益々必要とされている。

ハロゲン化有機化合物がポリスチレン製品への添加剤として使用されていることはよく知られている。これら製品に耐火性を付与するために、ブロモ化有機化合物が発泡ポリスチレン組成物にも非発泡ポリスチレン組成物にも使用されている。市販の各種ブロモ化有機難燃剤のうち、主にブロモ化脂肪族化合物がビニル芳香族ポリマーフォームと共に利用されている。ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）や１，２−ジブロモメチル−４−（１，２−ジブロモメチル）シクロヘキサン、ＢＣＬ−４６２（アルベマーレ（Albemarle）社）は、発泡ポリスチレン物品に使用される最も一般的な難燃剤である。

ダウ（Dow）社の特許ＷＯ９１／１９７５８の記載によれば、ＨＢＣＤの難燃性は限定的なものであり、また、先行技術で知られた難燃性向上方法として、脂肪族臭素化合物（特にＨＢＣＤ）と芳香族臭素化合物（デカブロモジフェニルエーテル等）との混合物をＰＳフォーム用難燃剤として使用することを開示している。他のダウ（Dow）社の特許である米国特許第６５７９９１１号は、ＨＢＣＤ、リン酸エステル化合物又はリン化合物（Phosphorous compound）、及び流動促進剤を用いた先行技術で知られた難燃効果の向上を開示している。該特許はまた、ビニル芳香族系フォームに使用されるのは、通常ブロモ化脂肪族化合物のみであり、ＨＢＣＤが最も一般的であることを強調している。

米国特許第５６３９７９９号及び同第５７１７００１号は、スチレン性ポリマーフォーム組成物に適用するためのＨＢＣＤの熱安定性の向上方法を開示している。

発泡体として使用するポリスチレン組成物への難燃性添加剤及び相乗剤の配合量は、厳密に制御する必要がある。これは、この種の添加剤の量が多いと、発泡体の構造上の性質や表面品質に悪影響を及ぼし、発泡体の強度やその絶縁性を低減することがあるためである。非発泡ポリスチレン組成物の難燃性添加剤の通常の配合量は、発泡組成物の場合よりもかなり高い。従って、発泡ポリスチレン組成物用の難燃剤は高効率であることが必要であり、換言すれば、発泡ポリスチレン樹脂の燃焼を防ぐために、火に曝された際に適切な有機化合物が適切な温度で適量の臭素を遊離することが必要である。

ＤＥ２０６４６７７Ａは、スチレンポリマーの低可燃性成形組成物を開示しており、この組成物はスチレンポリマーがブロモ化ポリアルキルベンゼンを含有する場合に得られる。開示されているブロモ化ポリアルキルベンゼンは、芳香環上に置換基として２〜４個のブロモメチルやジブロモメチルと、１〜４個の炭素数１〜４のアルキルや臭素、塩素とを有する。しかしながらＤＥ２０６４６７７は、環上に単一のブロモメチル基を有するブロモ化アルキルベンゼンの使用については言及していない。

ブロモ化有機化合物、特に難燃性発泡ポリスチレン物品用に設計されるブロモ化有機化合物が満たすべき他の性質は、次の通りである。
１．ブロモ化有機難燃剤が適切な熱安定性を有することが他の重要な性質である。これは、熱安定性の低い添加剤においては、難燃化材料の加工や再粉砕、再利用の可能性が制限されるためである。熱安定性が不十分な難燃性添加剤は、加工中にスチレンポリマーの分子量を低減することによりポリスチレン樹脂の分解を引起こし、この結果、直ちに該発泡体の全機械的性質及び絶縁特性が低下して、最も深刻な場合には装置の腐食までも引き起こす。
２．多くの従来のブロモ化有機難燃剤においては、主に酸スカベンジャータイプの添加剤を用いることによって特に安定化させた材料を適用することが一般的である。
３．ブロモ化有機化合物とポリスチレンマトリックスとの良好な化学的相溶性は、通常、化学構造の類似性に基づくか、又は溶解度を測定することにより得ることができる。従来の添加剤で最も一般的なものは脂肪族ブロモ化構造体であるが、芳香族ブロモ化化合物が発泡ポリスチレン配合物に最も適した難燃性添加剤であることが期待されるのは明白である。

ブロモ化脂肪族難燃剤の効果を向上させる数種の添加剤が当業者に知られており、これを用いることで、燃焼性基準を満たすためにポリスチレンフォームに添加する臭素量が低減される。これら添加剤のうちの数種は本来、発泡ポリスチレン用に設計されたブロモ化難燃剤のいずれかに相当し、ＨＢＣＤや脂肪族臭素化合物に限定されない。
１．流動促進剤（メルトフロー調整剤）をポリスチレン難燃性配合物に含有させることができる。更に流動促進剤は、難燃化合物の効果を向上させることができることも知られている。この流動促進剤は、難燃性添加剤からの臭素ラジカル生成温度よりも低温で生成する反応性遊離ラジカル源を提供できることも一般に知られている。従って、流動促進剤も難燃系の一部分として適用される。この「遊離ラジカル開始剤」を添加することにより、ブロモ化難燃剤の添加をより少量にして使用することができる。ＷＯ９１／１９７５８と米国特許第６５７９９１１号（これらを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する）は、流動促進剤とＨＢＣＤとの使用を開示している。通常の流動促進剤としては、２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン；ビス（α−フェニルエチル）スルホン；１，１’−ジフェニルビシクロヘキシル；２，２’−ジメチル−２，２’−アゾブタン；２，２’−ジブロモ−２，２’−アゾブタン；２，２’−ジクロロ−２，２’−アゾブタン；２，２’−ジメチル−２，２’−アゾブタン−３，３’４，４’−テトラカルボン酸；１，１’−ジフェニルビシクロペンチル；２，５−ビス（トリブロモメチル）−１，３，４−チアジアゾール；ジオクチルスズマレエート及びジブチルスズマレエートを挙げることができる。
２．発泡ポリスチレン用難燃剤と共に通常適用される加工助剤はエポキシオリゴマーであり、最も好ましくはブロモ化エポキシオリゴマー（ＢＥＯ）である。ＢＥＯは特に、エポキシ基を有するブロモ化オリゴマー（ビスフェノールＡをベースとするＴＢＢＡ等）を包含する。例示的なものとしては、市販製品であるＦ−２２００（デッドシーブロミングループ（Dead Sea Bromine Group）（イスラエル））がある。これら加工助剤は発泡中の粘度を低下させて微細セルを形成することができる。更に、ＢＥＯ’ｓは熱安定化剤としても作用する。
３．リン酸エステル化合物やリン化合物は、スチレン性樹脂へのブレンド等の用途における難燃剤として知られている。米国特許第５２０４３９４号は、芳香族ポリカーボネート、スチレン含有コポリマー及び／又はスチレン含有グラフトポリマー、ホスフェート難燃剤オリゴマーを含むポリマー混合物に関し、この混合物は改善された性質を示す。上述のようにリン酸エステル化合物とリン化合物もまた、ハロゲン化難燃性化合物と共に配合される。

他の出願においては、リンと臭素の相乗作用が開示されている。米国特許第６５７９９１１号には、リン化合物のＨＢＣＤとの使用が開示されている。リン化合物をブロモ化難燃剤と共に使用することは、発泡ポリスチレン組成物の加工時において他の明らかな利点となる。スチレン性樹脂へのリン酸エステル化合物の良好な溶解性により、ポリスチレン樹脂のガラス転移温度が低下して加工温度を低くすることができる。一方、加工温度が低い場合でも、樹脂中への難燃剤の分散は最適に維持されると共に発泡体の密度は低く維持される。

ＷＯ９１／１９７５８ 米国特許第６５７９９１１号 米国特許第５６３９７９９号 米国特許第５７１７００１号 ＤＥ２０６４６７７Ａ ＤＥ２０６４６７７ 米国特許第５２０４３９４号

本発明は、ポリスチレンの難燃化に極めて有効であることが分かった一般式（Ｉ）で表される芳香族ポリハロゲン化ハロメチル化合物の使用に関する。

式（Ｉ）化合物のうち、ペンタブロモベンジルブロミド（ＰＢＢ−Ｂｒ）が特に好ましい。

米国特許第６０２８１５６号は、ポリペンタブロモベンジルアクリレート（ＰＢＢ−ＰＡ）の重合前駆体としてのペンタブロモベンジルブロミド（ＰＢＢ−Ｂｒ）の使用を開示している。ＰＢＢ−Ｂｒそれ自体は、ポリスチレン用の市販難燃剤としては知られていないが、ＰＢＢ−Ｂｒのカルボン酸又はホスホン酸のエステル誘導体は、難燃剤としては知られている。

本発明の目的は、良好な機械的特性を有する難燃化ポリスチレン及びスチレン含有アルケニル芳香族ポリマーの製造に適した熱的に安定なポリスチレン組成物を提供することであり、該組成物において、難燃剤は式（Ｉ）で表される芳香族ポリハロゲン化ハロメチル化合物である。

本発明の他の目的は、上述のタイプの熱的に安定なポリスチレン組成物を提供することであり、該組成物において難燃剤活性成分はペンタブロモベンジルブロミドを含有する。

本発明の他の目的は、式（Ｉ）化合物（特にＰＢＢ−Ｂｒ）と相乗剤とを含有する難燃性組成物を提供することである。

本発明の更に他の目的は、式（Ｉ）化合物（特にＰＢＢ−Ｂｒ）と他の難燃性添加剤とを含有する難燃性組成物を提供することである。

本発明の更に他の目的は、濃縮物及び／又はマスターバッチとしての上述のタイプの難燃性組成物を提供することである。

本発明の更に他の目的は、ＰＢＢ−Ｂｒと、任意的に少なくとも一種の相乗剤とを含有する組成物を使用する発泡ポリスチレンの難燃化方法を提供することである。

本発明のこれら及び他の目的や利点は、記載が進むにつれて明らかとなるであろう。

従って、本発明はその一アスペクトにおいて、難燃性ポリスチレンフォームを提供し、該フォームにおいて難燃性配合物は、一般式（Ｉ）で表される芳香族ポリハロゲン化ハロメチル化合物（例えば、ペンタブロモベンジルブロミド、別名ベンゼンペンタブロモ（ブロモメチル）として知られている（ＣＡＳ［３８５２１−５１−６］、ＦＲ−７０６（デッドシーブロミングループ（Dead Sea Bromine Group））（イスラエル））、又はペンタブロモベンジルブロミドとリン化合物との混合物、又はペンタブロモベンジルブロミドと流動促進剤との混合物、又はペンタブロモベンジルブロミドと、リン化合物と、流動促進剤との混合物を含有する。

式（Ｉ）化合物の他の例示的なものとしては、１，２，３，４−テトラブロモ-５−ブロモメチル−６−クロロ−ベンゼンや１，２，４−トリブロモ−６−ブロモメチル−３，５−ジクロロ−ベンゼン、１，２，３，４，５−ペンタブロモ−６−クロロメチル−ベンゼン、１，２，４−トリブロモ−５−ブロモメチル−ベンゼン、及びそれらの同族体及び誘導体等を挙げることができる。当業者に理解されるように、式（Ｉ）で表される多種の置換化合物又はそれらの混合物を本発明の目的のために使用できることから、前記の例は単に例示目的で挙げたものであって、ある特定化合物に限定することを意味するものではない。

本発明の発泡体は、押出プロセス又は他に知られた任意の技術により調製することができる。米国特許第６５７９９１１号及びＷＯ９１／１９７５８（これらの全開示内容を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する）は、ポリスチレン、リン化合物及び流動促進剤の混合物と、種々の異なる技術の発泡剤とをそれぞれ開示している。

好ましい一実施形態によれば、本発明は、難燃性ＰＢＢ−Ｂｒ（ペンタブロモベンジルブロミド）を有効量含有する発泡ポリスチレンに関する。

好ましい他の実施形態によれば、本発明は、相乗剤を更に含有する難燃剤に関し、前記相乗剤は、リン酸エステル化合物、リン化合物、流動促進剤及びそれらの組成物から選択される。通常、リン化合物の存在量は、スチレン１００％に対して約０．１重量％〜約１０．０重量％であり、スチレンポリマー１００％に対して約０．５重量％〜約２．０重量％であることが最も好ましいが、これらに限定されない。リン化合物の例示的なものとしては、４，４’−ビフェノールビス（ジフェニルホスフェート）やＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）を挙げることができる。

本発明におけるリン含有（phosphorous-containing）添加剤は、任意の有機リン化合物（organophophorous compound）とすることができる。本発明に係る使用に適した有機リン含有化合物としては、ホスフェートやホスホネート、ホスフィネート、ホスファイト、ホスフィンオキシド等を挙げることができる。リン含有添加剤は、単量性、二量性及び／又はオリゴリン化合物である。

ＰＢＢ−Ｂｒとの使用に特に適した有機リン含有添加剤としては、式（ＩＩ）：

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４は同一又は異なるアリール基を表し、Ａはアリーレン基を表し、ｎは０〜５の整数である）で表される芳香族リン酸エステルを挙げることができる。該リン酸エステルは、トリアリールホスフェート（上式においてｎは０）又はビスホスフェートモノマー（式中ｎは１）であるか、又は前記トリアリールホスフェート及びビスホスフェートモノマーと、高分子量オリゴマー（式中、各オリゴマーにおいてｎは２〜５の整数）との混合物（以下、該混合物をホスフェートオリゴマーとも称する）とすることができる。

アリール基としては、フェニル、クレジル、２，６−キシレニル等を挙げることができる。

アリーレン基としては、レゾルシノールやビスフェノールＡ、４，４’−ビフェノール等の二水酸基化合物に由来する基を挙げることができる。

本発明の使用に特に好ましいアリールホスフェートエステルとしては、トリフェニルホスフェート（ＴＰＰ）や４，４’−ビフェノールビス（ジフェニルホスフェート）オリゴマー等を挙げることができる

本発明の好ましい一実施形態によれば、前記リン含有成分は、前述のようにポリスチレンポリマーに所望の性質を付与するのに適していると思われる単一のリン含有材料であってもよいし、二種以上の異なる有機リン含有化合物の混合物であってもよい。

有機リン含有添加剤は、高粘度液として、又はより好ましくは固体フレークとして（ＴＰＰ）、又は高流動性粉体として（４，４’−ビフェノールビス（ジフェニルホスフェート））、又は予備融解物として、ポリスチレンポリマーと混合することができる。

４，４’−ビフェノールビス（ジフェニルホスフェート）オリゴマー（式（ＩＩＩ））（ＰＦＲ−２２１と略す、次式ビスホスフェートモノマーの含有量は７５％超）のサンプルを以下の実施例で用いた。

本発明の好ましい実施形態によれば、流動促進剤は、ジメチルジフェニルブタン、過酸化ジクミル又はα，α’−ビス−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン、及びジエチルジフェニルブタンから選択される。通常、流動促進剤の存在量は、スチレンポリマー１００％に対して約０．０１重量％〜約０．２重量％であり、スチレンポリマー１００％に対して約０．０２重量％〜約０．１重量％であることがより好ましい。流動促進剤の例示的なものとしては、ジクミル（２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン）を挙げることができる。

本発明はその一アスペクトにおいて、発泡ポリスチレンにおける難燃剤としてのハロベンジルハライドの使用に関する。

本発明はまた、発泡ポリスチレンにおける難燃剤としてのＰＢＢ−Ｂｒの使用に関する。

本発明は他のアスペクトにおいて、ポリスチレンに式（Ｉ）化合物（好ましくはＰＢＢ−Ｂｒであるが、これに限定されない）を有効量添加することを含む、発泡ポリスチレンの難燃化方法に関する。

プロセスに関する背景技術及び実験条件
スチレン性ポリマー押出成形発泡体の製造プロセスは通常、次の段階を含む。ａ）各成分を任意の従来法を用いて任意の望ましい順序でブレンドする。例えば、各成分をまず乾式混合し、次いで二軸スクリュー押出機に供給して、射出成形装置に供給するためのブレンド材料を得ることができる。ｂ）スチレン性ポリマーに難燃系を付与するためのより簡便な方法は、各種添加剤とポリマーを加熱してブレンド又は押出成形した高濃度混合物であるマスターバッチの利用である。ｃ）続いて、最終ブレンド生成物中の添加剤が所望のレベルになる割合でマスターバッチをバルクのスチレン性ポリマー材料に添加する。ｄ）スチレン性発泡製品は、各添加剤を別々にポリマーと混合するか、又はマスターバッチをポリマーと混合することにより混合物を得、これを発泡剤及び造核剤と共に押出機に供給して形成する。

ポリスチレン発泡試料の調製及び評価の主なステージを次に簡単に説明する。条件パラメータ及び試験方法を表１、２、３及び４に示す。

発泡ポリスチレン
発泡ポリスチレンの調製のための押出技術は、とりわけ「Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ジョンワイリー＆サンズ出版、１９９８、第１６巻、Ｐ．１９３〜２０５）」に記載されている。

押出機は、二軸スクリュー押出機（ＬＭＰ社、イタリア）である。原材料は顆粒状にして添加する。２２０Ｌの回転バレルを用いてＦＲ−ＰＳマスターバッチ（ＭＢ）とＰＳ顆粒を混合する。得られた混合物をドージングフィーダー（dosing feeder）を用いて押出機のメインポートに供給する。押出機のバレルを外部加熱バンドで加熱し、温度は定温オイルサーキュレータにて一定に維持する。ＦＲ−ＰＳ ＭＢとポリスチレンが押出機の第一部で融解し、完全に融解した後、ガスを押出機のバレルに供給する（バレル長の約１：３）。この時点から融解物を徐冷する。発泡物がフラットダイから吐出され、二枚の定温制御板から形成されるオープンモールド中で発泡を続ける。形成されたボードを一連のロールで引取り冷却して、最後にトリミングを行い、ホットワイヤにて所望の長さにカットする。

発泡組成物はいずれも同一条件下にて押出成形した。加工条件を表１に示す。

射出成形ポリスチレン
ポリスチレン用難燃剤としてのＰＢＢ−Ｂｒ及び一般式（Ｉ）で表されるその他の芳香族ポリハロゲン化ハロメチル化合物の効果を実証するために、射出成形試料も使用した。この目的のために、射出成形試料又は圧縮成形試料を調製し、表２に詳述の方法にてその難燃性を測定した。

コンパウンディング
各成分（プラスチックペレット及び粉末）をザルトリウス（Sartorius）半分析天秤で秤量し、同成分をプラスチックバッグに用手混合した。組成物は、Ｌ／Ｄ＝３２：１の２軸スクリュー押出機ＺＥ２５（バーストルフ（Berstorff）社）にてコンパウンディングした（一方のフィーダーから供給）。コンパウンディング条件を次の表３に示す。得られたストランドを水浴中で冷却し、次いでペレタイザー７５０／３（アクラパック・システムズ・リミテッド（Accrapak Systems Limited）社）にてペレットにした。得られたペレットを、循環気流オーブンにて７０℃で２時間乾燥させた。

射出成形：
コンパウンディング後のペレットを、オールラウンダー（Allrounder）機型式３２０ｓ／５００−１５０（アーブルグ（Arburg）社）を用いて成形した。ＬＯＩ及びＵＬの試験片を成形し、成形体Ｎｏ．Ｓ２２９６３を使用した。成形条件を表４に示す。

圧縮成形
各成分（プラスチックペレット及び粉末）をザルトリウス（Sartorius）半分析天秤で秤量し、同成分を用手混合した。得られた混合物７０ｇを、ブラベンダープラスチコーダーセル（Brabender Plasticorder cell）中、２００℃で８分間コンパウンディングして１６０℃まで空冷した。コンパウンディングスピードは４０ＲＰＭとした。

コンパウンディング後の混合物を、プレスタイプのポリスタット（Polystat）、（シュアベンサン（Schuabenthan）社）を用い次の条件で加圧することにより、１２７×６．５×３．２ｍｍの試験板を調製した。
加圧条件：温度：１８０℃、第一圧力：０ｂａｒ（１分間）、第二圧力：１００ｂａｒ（１分間）

プレス成形板を流水で１００℃に冷却し、サンプルをプレスから除去した。得られたプレートをカットして６．５×１２７×３．２ｍｍのＬＯＩ試験試料とした。燃焼性試験に先立ち、試験試料を室内条件で４８時間コンディショニングした。

材料
難燃剤：ＰＢＢ−Ｂｒ及びＨＢＣＤは、デッドシーブロミングループ（Dead Sea Bromine Group）（イスラエル）の製品である。１，２，３，４−テトラブロモ−５−ブロモメチル−６−クロロ−ベンゼン（式ＩＶ）（ラボ用サンプル）は、デッドシーブロミングループ（Dead Sea Bromine Group）で調製及び特性評価された。臭素含有量７４．３％（実測値）（７６．６７％（計算値））；塩素含有量６．７２％（実測値）（６．８％（計算値））；融点１６２．５℃〜１６６．０℃。

１，２，４−トリブロモ−６−ブロモメチル−３，５−ジクロロ−ベンゼン（式Ｖ）（ラボ用サンプル）は、デッドシーブロミングループ（Dead Sea Bromine Group）で調製及び特性評価された。臭素含有量６３．４２％（実測値）（６７．０６％（計算値））；塩素含有量１３．５％（実測値）（１４．８８％（計算値））；融点１４３．０℃〜１４５．０℃。

１，２，３，４，５−ペンタブロモ−６−クロロメチル−ベンゼン（式ＶＩ）（ラボ用サンプル）は、デッドシーブロミングループ（Dead Sea Bromine Group）で調製及び特性評価された。臭素含有量７４．３％（実測値）（７６．６７％（計算値））；塩素含有量６．２％（実測値）（６．８０％（計算値））；融点１６２．６℃〜１６３．３℃。

１，２，４−トリブロモ−５−ブロモメチル−ベンゼン（式ＶＩＩ）（ラボ用サンプル）は、デッドシーブロミングループ（Dead Sea Bromine Group）で調製及び特性評価された。臭素含有量８０．５％（実測値）（７８．４％（計算値））；融点９３．７℃〜９５．１℃。

リン酸エステルの一市販品として、ＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）（レオモル（Reomol）（チバガイギー社））を使用した。

リン酸エステルの一例として、４，４’−ビフェノールフェニルホスフェートを使用した。この材料は、欧州特許出願第１３２７６３５号に開示されている。

実施例では、流動促進剤として２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタンである市販のインテロックス（Interox）Ｃ−Ｃ（ＤＦＢパーオキシドケミー（Peroxide Chemie））を使用した。これはジクミルとも称する。

次の例示的且つ非限定的な実施例の記載により、本発明の前記及び他の特徴及び利点がよりよく理解されるであろう。

実施例ＲＰ−１〜ＲＰ−４
発泡ＦＲ−ＰＳ
発泡難燃化ポリスチレンＲＰ−Ｘ押出成形試料（組成の詳細を表５Ａ〜表５Ｂに示す）を上述の装置を用いた押出発泡手続（加工条件の詳細を表１に示す）により調製した。燃焼性試験方法は、表２（試験方法）に示すＬＯＩ及びＤＩＮ ４１０２ Ｂ２に従った。難燃化ポリスチレンのＬＯＩによる燃焼性測定は、当業者によく知られた手続である。この試験の詳細は、例えば米国特許第３７８７５０６号に記載されている。

下の表５Ｂに示す発泡サンプルは、表５Ａに詳述のマスターバッチを用いて調製した。

次の表５Ｂに押出ＰＳ発泡試料の組成を示す。

ＨＢＣＤ含有発泡ポリスチレンサンプルを参照用として製造した（ＲＰ−１）。サンプルＲＰ−２〜ＲＰ−４にはＰＢＢ−Ｂｒを配合した。これらサンプルはいずれも発泡ポリスチレン用マスターバッチを用いて調製した。サンプルＲＰ−４は、更に流動促進剤であるジクミルを配合物に使用した。

難燃化発泡ポリスチレンの標準的な燃焼性試験であるＬＯＩ又はＤＩＮ ４１０２ Ｂ２（表２に記載）の各方法に基づいて測定した燃焼性の比較を次表６に示す（表中、Ｅｘｐ．Ｎｏ．＝配合物Ｎｏ．）。

実施例５〜１６−射出成形
ポリスチレン難燃性組成物５〜１６の各性質の詳細を表７に示した。これら組成物は、実質的に前述のコンパウンディング及び射出成形手続に従い、コンパウンディング及び射出成形した。それら条件の詳細を表３及び表４にそれぞれ示す。

射出成形配合物５〜１６（表７に記載）の燃焼性試験は、表２に示す標準的なＬＯＩ（限界酸素指数）試験に基づいて行った。

表７は、射出成形試料５〜１６に用いた成分配合例の詳細を示す。表７から分かるように、配合物はＰＢＢ−Ｂｒを種々の相対量で含有しており、ＰＢＢ−Ｂｒを単独で含有する配合物と、リン含有難燃性相乗剤及びジクミル流動促進剤が更に添加されている組配合物とがある。これらの配合物のうち一種はＨＢＣＤを含有するものであって、これを参照配合物とする。これら射出成形難燃化ポリスチレン試料の難燃性の結果（表２に記載のＬＯＩの標準手続により測定）を表７に示す。これによれば、供試射出成形試料と供試発泡試料とは同等であることが分かり、また、明らかに配合物中での相乗剤の使用が有利である。これら配合物のいずれにおいても、そのＬＯＩは相乗剤を含有しない配合物より高い（表中、Ｅｘｐ．Ｎｏ．＝配合物Ｎｏ．）。

実施例１７〜２４
ＰＢＢ−Ｂｒと他の添加剤とを含有する多数の射出成形ＰＳ配合物（番号ＰＦ−１７〜ＰＦ−２４）と、上の表２の方法により行ったこれら配合物のＬＯＩ試験結果とを下の表８に示す。

表８から明らかなように、各難燃性混合物の総臭素含有量（主にＰＢＢ−Ｂｒに由来）を１．５％に維持することと、互いにほぼ等しいＬＯＩ値を有していることで示される良好な難燃とは対応している。これらの結果は、他の難燃剤と混合したＰＢＢ−Ｂｒ、即ち単独使用でない場合のＰＢＢ−Ｂｒは難燃効果が高いことを強く示唆している。

実施例２５〜３０−圧縮成形
実質的に前述のコンパウンディング及び射出成形手続に従い、ポリスチレン圧縮成形試料２５〜３０（各試料の特性の詳細を表９に示す）のコンパウンディング及び成形を行った。圧縮成形配合物２５〜３０の燃焼性試験は、表２に示す標準的なＬＯＩ（限界酸素指数）試験に基づいて行った。

表９は、圧縮成形試料２５〜３０に用いた成分配合例の詳細を示す。表９から分かるように、配合物は、一般式（Ｉ）で表される各種ポリハロゲン化ハロメチル化合物を含有しており、これらの組成物のうち一種はＨＢＣＤを含有し、これを参照配合物とする。これら圧縮成形難燃化ポリスチレン試料の燃焼性の結果（表２に記載のＬＯＩの標準的手続により測定）を表９に示す。この結果は明らかに、発泡試料或いは射出成形試料としてだけでなく圧縮成形試料としても使用することができ、また一般式（Ｉ）で表される各種ポリハロゲン化ハロメチル化合物の効果が要求レベルに近いか又は合格することを示している。

表９から分かるように、一般式（Ｉ）で表される各種ポリハロゲン化ハロメチル化合物のポリスチレン用難燃剤としての効果は良好であり、いずれも同様の機能を示し、その効果はＨＢＣＤと同程度である。

実施例３１〜３５−押出成形−ＦＲ−ＸＰＳの調製
装置及びプロセス
実施例３１〜３５の調製に用いた押出装置及び手続は前記と同様にした。

発泡配合物
５種の配合物を続けて調製した。本実施例で用いたＦＲマスターバッチの組成及び調製の詳細を表１０に示す。

各種ブロモ化難燃剤を含有する発泡配合物を含む組成物、対応するＦＲマスターバッチ及び該発泡体中の臭素％を表１１に示す。

全５種の配合物を同一条件下にて押出発泡させた。加工条件を表１２に示す。

押出ポリスチレンフォーム（ＸＰＳ）ボードの機械的特性及び燃焼特性を評価した。その特性を表１３に示す。燃焼性試験においては、ボードをカットし１５０×１０×１０ｍｍ試料はＡＳＴＭ Ｄ２８６３によるＬＯＩ試験用とし、１９０×９０×２６ｍｍ試料はＢ−２用とした。表１３から分かるように、いずれの実施例も燃焼性試験に合格した。

表１３から、フリーラジカル開始剤やホスフェートエステル、他のブロモ化難燃剤等の添加剤と共にＰＢＢ−Ｂｒを含有するポリスチレンフォームは、優れた耐燃性と良好な機械的特性を有することが分かる。

本発明の実施例は例示目的で記載されたものであるが、請求項の記載の範囲を超えることなく、当業者によって多くの修正や変更、改変が行われ得ることは明らかであろう。

Claims (50)

1. 式（Ｉ）（Ｃ_６Ｈ_{（５−ｎ）}Ｙ_ｎ）ＣＨ_２Ｘ：
   

   

   （式中、ＸはＣｌ又はＢｒを表し；ＹはＣｌ又はＢｒを表し；ｎは１〜５の整数である）で表される化合物、又は式（Ｉ）で表される前記化合物の二種以上の混合物、又はそれらの同族体や誘導体を難燃剤としての有効量含有するスチレン性ポリマー組成物。
2. 式（Ｉ）化合物の少なくとも一種はペンタブロモベンジルブロミドである、請求項１に記載のポリマー組成物。
3. 発泡ポリスチレンである、請求項１又は２に記載のポリマー組成物。
4. スチレン性ポリマーは射出成形グレードでクリアーなポリスチレンである、請求項１又は２に記載のポリマー組成物。
5. 式（Ｉ）化合物は、１，２，３，４−テトラブロモ−５−ブロモメチル−６−クロロ−ベンゼン、１，２，４−トリブロモ−６−ブロモメチル−３，５−ジクロロ−ベンゼン、１，２，３，４，５−ペンタブロモ−６−クロロメチル−ベンゼン、１，２，４−トリブロモ−５−ブロモメチル−ベンゼン、それらの同族体や誘導体、及びそれらの混合物から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。
6. 難燃剤は相乗剤を更に含有し、前記相乗剤は、リン酸エステル化合物、リン化合物、流動促進剤及びそれらの組合せから選択される、請求項１に記載の組成物。
7. リン化合物の存在量は、スチレンポリマー１００％に対して約０．５重量％〜約１０．０重量％である、請求項６に記載の組成物。
8. リン化合物の存在量は、スチレンポリマー１００％に対して約０．５重量％〜約２．０重量％である、請求項７に記載の組成物。
9. リン化合物は４，４’−ビフェノールビス（ジフェニルホスフェート）である、請求項６〜８に記載の組成物。
10. リン化合物はＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）である、請求項６〜８に記載の組成物。
11. 流動促進剤は、ジメチルジフェニルブタン；過酸化ジクミル；α，α’−ビス−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン；２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン；ビス（α−フェニルエチル）スルホン；１，１’−ジフェニルビシクロヘキシル；２，２’−ジメチル−２，２’−アゾブタン；２，２’−ジブロモ−２，２’−アゾブタン；２，２’−ジクロロ−２，２’−アゾブタン；２，２’−ジメチル−２，２’−アゾブタン−３，３’４，４’−テトラカルボン酸；１，１’−ジフェニルビシクロペンチル；２，５−ビス（トリブロモメチル）−１，３，４−チアジアゾール；ジオクチルスズマレエート及びジブチルスズマレエートから選択される、請求項６に記載の組成物。
12. 流動促進剤の存在量は、スチレンポリマー１００％に対して約０．０１重量％〜約０．２重量％である、請求項１１に記載の組成物。
13. 流動促進剤の存在量は、スチレンポリマー１００％に対して約０．０２重量％〜約０．１重量％である、請求項１１に記載の組成物。
14. 流動促進剤はジクミル（２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン）である、請求項１１に記載の組成物。
15. 他の難燃性添加剤を更に含有する、請求項１に記載の組成物。
16. 前記添加剤は、トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、トリブロモネオペンチルアルコール、テトラブロモビスフェノールＡ、ビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）、ブロモ化エポキシオリゴマー、トリス−アリルイソシアヌレート、ジドデシル３，３’−チオジプロピオネート、１，３−プロパンジアミン、ＮＯＲ−１１６及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１５に記載の組成物。
17. 式（Ｉ）：
    

    

    （式中、ＸはＣｌ又はＢｒを表し；ＹはＣｌ又はＢｒを表し；ｎは１〜５の整数である）で表される化合物、又は式（Ｉ）で表される前記化合物の二種以上の混合物、又はそれらの同族体や誘導体を難燃剤としての有効量含有する、スチレン性ポリマー組成物を調製するためのマスターバッチ。
18. 式（Ｉ）で表される化合物はペンタブロモベンジルブロミドである、請求項１７に記載のマスターバッチ。
19. ポリマーはポリスチレンである、請求項１７又は１８に記載のマスターバッチ。
20. 式（Ｉ）化合物は、１，２，３，４−テトラブロモ−５−ブロモメチル−６−クロロ−ベンゼン、１，２，４−トリブロモ−６−ブロモメチル−３，５−ジクロロ−ベンゼン、１，２，３，４，５−ペンタブロモ−６−クロロメチル−ベンゼン、１，２，４−トリブロモ−５−ブロモメチル−ベンゼン、それらの同族体及びそれらの誘導体から選択される、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のマスターバッチ。
21. 他の難燃性添加剤を更に含有する、請求項１７に記載のマスターバッチ。
22. 前記添加剤は、トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、トリブロモネオペンチルアルコール、テトラブロモビスフェノールＡ、ビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）、ブロモ化エポキシオリゴマー、トリス−アリルイソシアヌレート、ジドデシル３，３’−チオジプロピオネート、１，３−プロパンジアミン、ＮＯＲ−１１６及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２１に記載のマスターバッチ。
23. 式（Ｉ）：
    

    

    （式中、ＸはＣｌ又はＢｒを表し；ＹはＣｌ又はＢｒを表し；ｎは１〜５の整数である）で表される化合物、又は式（Ｉ）で表される前記化合物の二種以上の混合物、又はそれらの同族体や誘導体を難燃剤としての有効量含有する、発泡スチレン性ポリマー。
24. ポリスチレンである、請求項２３に記載の発泡スチレン性ポリマー。
25. 式（Ｉ）化合物の少なくとも一種はペンタブロモベンジルブロミドである、請求項２３又は２４に記載の発泡スチレン性ポリマー。
26. 式（Ｉ）化合物は、１，２，３，４−テトラブロモ−５−ブロモメチル−６−クロロ−ベンゼン、１，２，４−トリブロモ−６−ブロモメチル−３，５−ジクロロ−ベンゼン、１，２，３，４，５−ペンタブロモ−６−クロロメチル−ベンゼン、１，２，４−トリブロモ−５−ブロモメチル−ベンゼン、それらの同族体及びそれらの誘導体から選択される、請求項２３に記載の発泡スチレン性ポリマー。
27. 他の難燃性添加剤を更に含有する、請求項２３に記載の発泡スチレン性ポリマー。
28. 前記添加剤は、トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、トリブロモネオペンチルアルコール、テトラブロモビスフェノールＡ、ビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）、ブロモ化エポキシオリゴマー、トリス−アリルイソシアヌレート、ジドデシル３，３’−チオジプロピオネート、１，３−プロパンジアミン、ＮＯＲ−１１６及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２７に記載の発泡スチレン性ポリマー。
29. 請求項１に定義される式（Ｉ）の化合物を難燃剤としての有効量含有するマスターバッチから調製される、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載の発泡スチレン性ポリマー。
30. 押出成形により製造される、請求項２３に記載の発泡スチレン性ポリマー。
31. 難燃剤は相乗剤を更に含有し、前記相乗剤は、リン酸エステル化合物、リン化合物、流動促進剤及びそれらの組合せから選択される、請求項２３に記載の発泡スチレン性ポリマー。
32. リン化合物の存在量は、スチレンポリマー１００％に対して約０．５重量％〜約１０．０重量％である、請求項３１に記載の発泡スチレン性ポリマー。
33. リン化合物の存在量は、スチレンポリマー１００％に対して約０．５重量％〜約２．０重量％である、請求項３１に記載の発泡スチレン性ポリマー。
34. リン化合物は４，４’−ビフェノールビス（ジフェニルホスフェート）である、請求項３１、３２又は３３に記載の発泡スチレン性ポリマー。
35. リン化合物はＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）である、請求項３１、３２又は３３に記載の発泡スチレン性ポリマー。
36. 流動促進剤は、ジメチルジフェニルブタン；過酸化ジクミル；α，α’−ビス−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン；２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン；ビス（α−フェニルエチル）スルホン；１，１’−ジフェニルビシクロヘキシル；２，２’−ジメチル−２，２’−アゾブタン；２，２’−ジブロモ−２，２’−アゾブタン；２，２’−ジクロロ−２，２’−アゾブタン；２，２’−ジメチル−２，２’−アゾブタン−３，３’４，４’−テトラカルボン酸；１，１’−ジフェニルビシクロペンチル；２，５−ビス（トリブロモメチル）−１，３，４−チアジアゾール；ジオクチルスズマレエート及びジブチルスズマレエートから選択される、請求項３１に記載の発泡スチレン性ポリマー。
37. 流動促進剤の存在量は、スチレンポリマー１００％に対して約０．０１重量％〜約０．２重量％である、請求項３１又は３６に記載の発泡スチレン性ポリマー。
38. 流動促進剤の存在量は、スチレンポリマー１００％に対して約０．０２重量％〜約０．１重量％である、請求項３７に記載の発泡スチレン性ポリマー。
39. 流動促進剤はジクミル（２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン）である、請求項３１に記載の発泡スチレン性ポリマー。
40. 実質的に記載されている、発泡スチレン性ポリマーにおけるＰＢＢ−Ｂｒの難燃剤としての使用。
41. 相乗剤を更に含み、前記相乗剤は、ホスファー化合物、リン化合物、流動促進剤及びそれら組成物から選択される、請求項４０に記載の使用。
42. リン化合物は４，４’−ビフェノールビス（ジフェニルホスフェート）である、請求項４１に記載の使用。
43. リン化合物はＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）である、請求項４１に記載の使用。
44. 流動促進剤はジクミル（２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン）である、請求項４１に記載の使用。
45. スチレン性ポリマーはポリスチレンである、請求項４０に記載の使用。
46. 発泡難燃化ポリスチレンにＰＢＢ−Ｂｒを有効量添加することを含む、発泡ポリスチレンの難燃化方法。
47. 相乗剤の添加を更に含み、前記相乗剤は、リン酸エステル化合物、リン化合物、流動促進剤及びそれらの組合せから選択される、請求項４６に記載の方法。
48. リン化合物は４，４’−ビフェノールビス（ジフェニルホスフェート）である、請求項４７に記載の方法。
49. リン化合物はＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）である、請求項４７に記載の方法。
50. 流動促進剤はジクミル（２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン）である、請求項４７に記載の方法。