JP2013184985A - 難燃性付与剤及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】難燃性付与剤は、下一般式(1)で表されるフッ素含有オリゴマーと六方晶系窒化ホウ素粉末とを含有する。
〔Rf−(ACAS)n−Rf〕 ・・・式(1)
(上式(1)中、Rfはフルオロアルキル基を含有する基を表し、ACASはアクリル酸系の置換基を表す。)
ACASは、DOBAA(N−(1,1−ジメチル−3−オキソブチル)アクリルアミド)、DMAA(ジメチルアクリルアミド)、及びACA(アクリル酸)のうちのいずれか1つである。
【選択図】図7
Description
〔Rf−(ACAS)n−Rf〕 ・・・式(1)
(上式(1)中、Rfはフルオロアルキル基を含有する基を表し、ACASはアクリル酸系の置換基を表す。)
〔Rf−(ACAS)n−Rf〕 ・・・式(2)
(上式(2)中、Rfはフルオロアルキル基を含有する基を表し、ACASはアクリル酸系の置換基を表す。)
前記溶液から溶媒を除去することと、
を備えることを特徴とする。
本発明の実施形態に係る難燃性付与剤は、下一般式(1)で表されるフッ素含有オリゴマーを構成単位とする化合物と、下記する六方晶系窒化ホウ素(以下、「h−BN」と略記する場合あり。)とからなる複合材料である。
〔Rf−(ACAS)n−Rf〕 ・・・式(1)
六方晶系窒化ホウ素粉末は、窒化ホウ素からなる微粒子の表面に−OH基、-NH2基等の官能基を有し、窒化ホウ素結晶の端面上のホウ素原子に共有結合で化学結合しているものを使用することが好ましい。ここで、窒化ホウ素結晶の端面とは、ホウ素原子と窒素原子が交互に結合した六角網面構造を持つ積層面と直交する側面をいう。
本実施形態の上記複合材料は、粒子状である(図7参照)。その平均粒子径は、10〜5000nm、好ましくは20〜1000nm、より好ましくは20〜500nmである。10nm未満であると、一次粒子が凝集してしまい、取り扱いが困難となる。一方、5000nmを超えると、得られる有機高分子成形品の機械的特性の低下を招くことがあるためである。このように、個々の粒子は、ナノサイズの粒子のため、本複合材料は、後述するように、「ナノコンポジット」とも呼ばれる。
本発明の実施形態に係る複合材料は、下一般式(2)で表されるフッ素含有オリゴマーと、上記した六方晶系窒化ホウ素粉末とを所定の方法によって反応させることで製造できる。
〔Rf−(ACAS)n−Rf〕 ・・・式(2)
(上式(2)中、Rfは分子両末端における置換基であり、フルオロアルキル基を含有する基、具体的には、−CF(CF3 )OC3 F7 で表される基を表す。nは10〜70の自然数である。)
本実施形態に係る難燃性付与剤(上記複合材料)は、下記するような有機低分子化合物を添加(複合材料中に分散)することにより、当該有機低分子化合物の難燃性、不燃性を向上させることができる。
難燃性、不燃性を付与する有機低分子化合物としては、ビスフェノールAF(BPAF)(2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン)、ビスフェノールA(2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)、ビスフェノールF(ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン)、バイノールA((2R,7Z)−3−メチレン−7,11,11−トリメチルビシクロ[8.1.0]ウンデカ−7−エン−2β,6α―ジオール)などの有機化合物を挙げることができる。
本実施形態では、例えば、以下の式(4)で示される反応式によって、フッ素含有オリゴマー/六方晶系窒化ホウ素(h-BN)複合材料と、有機低分子化合物であるBPAFとからフッ素含有オリゴマー/六方晶系窒化ホウ素/BPAF複合材料を得ることができる。
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。しかし、本発明に係る難燃性付与剤(上記複合材料)及びその製造方法は以下の実施例に限定されるものではない。なお、単位%は、特に指定のない場合は質量%を表す。
実施例1〜7は、耐熱性の高い複合材料を得る場合についての実施例であり、実施例8〜11は、耐熱性の高い複合材料を得るとともに、複合材料中に低分子有機化合物を包摂させ、耐熱性の高い有機低分子化合物を得る場合についての実験例である。
実施例1〜11において、複合材料は、以下のように作成し、その難燃性を評価した。
測定は、動的光散乱法(DLS:Dynamic Light Scattering Measurement)(大塚電子株式会社製、型番:DLS−7000HL)で行った。
Rf:−CF(CF3 )OC3 F7 で表される分子鎖末端基
h-BN:六方晶系窒化ホウ素
DOBAA:DOBAA(N−(1,1−ジメチル−3−オキソブチル)アクリルアミド)で表される分子鎖中間基
測定は、動的光散乱法(DLS:Dynamic Light Scattering Measurement)で行った。
ACA:アクリル酸
実施例1〜11において得られたフッ素含有オリゴマー/六方晶系窒化ホウ素/BPAFナノコンポジットの熱安定性(難燃性)について、高温型示差走査熱量計(TGA)を用い、空気雰囲気中、昇温速度10℃/分で、室温から800℃まで測定した。高温型示差走査熱量計は、ブルカー・エイエックスエス株式会社製、型番:TG−DTA2000SAを使用した。得られた結果を図1、図2、図5、図6に示す。
即ち、図7に示すように、上記フッ素含有オリゴマーを用いた場合に、ホウ素とフッ素との強い相互作用によって、窒化ホウ素結晶の層間にRF−オリゴマーが入り込んでいることによると推定できる。この強いB−F結合によって、フッ素含有DOBAAオリゴマー/六方晶系窒化ホウ素複合材料は、高温(800℃)に加熱しても全く重量減少を示さない。さらに、有機低分子化合物を分散(添加)させたときは、この有機低分子化合物が、水素結合に誘引され、BN結晶層間に入り込むと推定される。これにより、有機低分子化合物が耐熱性の高いBN結晶構造によって外部からの熱から保護され、有機低分子化合物の難燃化、不燃化が実現される。
Claims (7)
- 下一般式(1)で表されるフッ素含有オリゴマーと六方晶系窒化ホウ素粉末とからなることを特徴とする難燃性付与剤。
〔Rf−(ACAS)n−Rf〕 ・・・式(1)
(上記式(1)中、Rfはフルオロアルキル基を含有する基を表し、ACASはアクリル酸系の置換基を表す。) - 前記ACASが、DOBAA(N−(1,1−ジメチル−3−オキソブチル)アクリルアミド)、DMAA(ジメチルアクリルアミド)、及びACA(アクリル酸)のうちのいずれか1つであることを特徴とする請求項1に記載の難燃性付与剤。
- 前記六方晶系窒化ホウ素粉末100質量部に対する前記フッ素含有オリゴマーの比率が、10〜400質量部であることを特徴とする請求項1又は2に記載の難燃性付与剤。
- 前記六方晶系窒化ホウ素が、窒化ホウ素の微粒子表面に−OH基、−NH2基の官能基を有し、窒化ホウ素結晶の端面上のホウ素原子に共有結合で結びついているものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の難燃性付与剤。
- 下一般式(2)で表されるフッ素含有オリゴマーと六方晶系窒化ホウ素粉末と含んでなる溶液を得ることと、
〔Rf−(ACAS)n−Rf〕 ・・・式(2)
(上式(2)中、Rfはフルオロアルキル基を含有する基を表し、ACASはアクリル酸系の置換基を表す。)
前記溶液から溶媒を除去することと、
を備えることを特徴とする難燃性付与剤の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の難燃性付与剤に有機化合物が包摂されてなることを特徴とする難燃性物品。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の難燃性付与剤に有機化合物を包摂させることを特徴とする難燃性物品の製造方法。
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