KR101939228B1

KR101939228B1 - 개선된 난연제 중합체 조성물

Info

Publication number: KR101939228B1
Application number: KR1020147033903A
Authority: KR
Inventors: 도메니코 라 카메라; 헨드릭 코르메링크; 제레나 보조비치-부키치; 요하나 페레즈
Original assignee: 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2019-01-16
Also published as: KR20150013674A; US9006306B2; EP2855572B1; CN104379651A; WO2013175452A1; US20130331478A1; CN104379651B; EP2855572A1

Abstract

일 측면에서, 폴리아마이드 또는 폴리에스터, 난연제 시스템; 가교제; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하는, 가교 가능한, 난연제 중합체 조성물에 관련된 본 발명이 제공된다. 본 요약서는 특정 분야에서 검색을 위한 조사 도구로서 의도되고, 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다.

Description

개선된 난연제 중합체 조성물{IMPROVED FLAME RETARDANT POLYMER COMPOSITIONS}

가교된 폴리아마이드 조성물이 업계에 알려져있다(W. Feng et al., "Radiation Physics and Chemistry", 63, pp. 493-496 (2002)을 참조하라). 일본 공개 출원 59-012936A2는 가교제를 포함하는 폴리아마이드 수지를 방사광선에 노출시킴으로써 유래된 가교된 폴리아마이드 수지를 설명한다. 수지는 유리섬유가 없을 수 있고, 난연제 또는 충전제가 그 수지에 포함될 수 있다.

일본 공개 출원 02-196856A2은 폴리아마이드를, 브롬처리되고, 가교가능한 스티레닉 수지(styrenic resin) 및 다기능성 단량체 및, 필요하다면, 난연성 보조물과 컴파운딩함으로써 제조된 가교 난연성 폴리아마이드 조성물을 설명한다. 다기능성 단량체는 트리알릴 시아누레이트 또는 트리알릴 이소시아누레이트일 수 있다. 폴리아마이드 수지 조성물은 이온화 방사선으로 가교된다.

일본 공개 출원 2003-327726A2는 폴리아마이드 수지, 다기능성 단량체, 브롬계 난연제, 안티모니계 난연제 보조물, 및 하이드로탈사이트를 포함하는 수지 조성물을 설명한다. 가교된 폴리아마이드 수지 몰딩은 이온화 방사선으로 조사 가교에 의해 형성된다.

가교된 폴리아마이드 재료는 열경화성 수지 또는 내고온성 중합체를 비용효율이 높게 대체하는데 쓰일 수 있다. 상기 재료는 우수한 단기 내열성이 필요하고 통상의 난연제 폴리아마이드 조성물에 의해서는 충족될 수 없는 전자장치 및 전기 적용을 위한 부품 및 물건을 위해 사용될 수 있다. 예시적 적용은 전기 접촉기 내 접촉 홀더 및 무연솔더링 커넥터를 포함한다. 이들 적용은 종종 조성물에 단기 고내열성, 우수한 난연제 특성, 우수한 기계적 특성, 및 우수한 아크 내트래킹성과 같은 특성을 지니도록 요구한다. 가교된 폴리아마이드 재료가 알려졌더라도, 전자 적용에 요구되는 엄격한 요건 모두를 충족시킨 것은 아직 없다.

게다가, 난연제는 그들의 유동물성에 있어서 크게 다르므로, 제형 유동물성에 영향을 줄 수 있다. 사용되는 난연제의 유형은 또한 중합체 제형의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있다. 더 높은 비교 트래킹 지수(compatative tracking index, CTI)값을 가진 중합체 제형은 더 얇은 벽 두께를 허용하나, 더 얇은 벽 적용은 컴파운딩(compounding)동안 더 우수한 유동물성을 필요하게 만든다.

따라서, 업계에는 우수한 기계적 특성을 동시에 보유하면서, 우수한 난연제 특성, 아크 내트래킹성과 같은 우수한 전기적 성능을 보이는 무할로겐 난연제 가교된 중합체 조성물에 대한 필요성이 여전히 남아있다. 따라서, 이 필요성 및 다른 것들이 본 발명에 의하여 충족된다.

JP

02-196856

A2

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2003-327726

A2

W. Feng et al., "Radiation Physics and Chemistry", 63, pp. 493-496 (2002)

본 발명의 개요

여러 측면에서, 상기 설명된 하나 이상의 문제점 및 단점은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제; 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하는 난연제 중합체 조성물에 의해 완화될 수 있다.

일 측면에서, 본 발명은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제; 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하는 난연제 중합체 조성물에 관한 것으로서, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선의 존재하에 자유 라디칼을 형성할 수 있는 두개 이상의 기(group)을 포함하는 난연제 중합체 조성물에 관한 것이다.

다른 측면에서, 본 발명은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 조성물 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 20중량%의 폴리아릴릭 화합물 또는 폴리올 폴리(메트)아크릴레이트 가교제; 조성물 총 중량을 기준으로 약 0 내지 약 60중량%의 유리 섬유; 조성물 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 50중량%의 난연제 시스템으로서, i) 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합; 및 선택적으로 ii) 멜라민의 축합체 및/또는 인산과 멜라민의 축합체의 반응생성물, 및/또는 이들의 혼합물, 멜람, 멜렘, 멜론, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 화합물, 디멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 벤조구아나민 화합물, 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트의 테레프탈릭 에스터, 알란토인 화합물, 글리코루릴 화합물, 아멜린, 아멜리드 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는 난연제 시스템; 및 약 1 내지 약 50중량%의 난연제 시스템 보조제를 포함하는 난연제 조성물에 관한 것이다.

다른 측면에서, 본 명세서에 설명된 것은, 가교할 수 있는 난연제 조성물을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은, 폴리아마이드 또는 폴리에스터, 가교제, 난연제 시스템, 및 난연제 시스템 보조제를 블렌딩하여 균질 블렌드를 형성하는 것을 포함하며, 상기 난연제 시스템은, i) 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합; 및 선택적으로 ii) 멜라민의 축합체 및/또는 인산과 멜라민의 축합체의 반응생성물, 및/또는 이들의 혼합물, 멜람, 멜렘, 멜론, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 화합물, 디멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트 화합물, 벤조구아나민 화합물, 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트의 테레프탈릭 에스터, 알란토인 화합물, 글리코루릴 화합물, 아멜린, 아멜리드 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함한다.

본 발명의 추가적인 장점은 뒤따르는 설명에서 부분적으로 설명될 것이고, 부분적으로 본 설명으로부터 자명할 것이며, 또는 본 발명의 실시에 의하여 알 수 있을 것이다. 본 발명의 장점은 기재된 청구항들에서 특별히 언급된 요소 및 조합에 의해 얻게됨을 알게 될 것이다. 상기 일반적 설명과 뒤따르는 상세한 설명 둘다 예시적이며 오직 설명을 위한 것이고 청구된 것처럼, 본 발명을 제한하는 것이 아님이 이해된다.

본 발명은 이하 본 발명의 상세한 설명 및 본 명세서에 포함된 실시예를 참조하여 더욱 쉽게 이해될 수 있다.

본 발명의 화합물, 조성물, 물품, 시스템, 장치 및/또는 방법이 개시되고 설명되기 전에, 이들은 달리 명시되지 않는 한 특정 합성 방법에, 또는 달리 명시되지 않는 한 특정 시약에 제한되지 않으며, 당연히 다양할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본원에서 사용된 용어들은 단지 특정 양태를 설명하기 위한 목적이며, 제한하려는 의도가 아니라는 것이 이해되어야 한다. 본원에 설명된 것과 유사하거나 동등한 어떤 방법 및 재료가 본 발명의 실시나 시험에서 사용될 수 있지만, 예가 되는 방법 및 재료가 이제 설명된다.

달리 분명히 언급되지 않는다면 어떤 식으로든 본원에 개시된 어떤 방법이나 양태도 그것의 단계들이 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로서 해석되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계들이 특정 순서로 제한될 수 있다는 것을 청구항이나 설명에 구체적으로 언급하지 않는 경우, 어떤 식으로든 어떤 측면에서도 순서가 부여되지 않는다. 이것은 단계들의 배열이나 작동 흐름과 관련하여 논리의 문제를 포함해서 해석을 위한 어떤 가능한 명확치 않은 기반, 문법적 조직이나 구두법으로부터 유래된 분명한 의미, 또는 본 명세서에 설명된 양태들의 수나 종류를 보유한다.

본원에 언급된 모든 간행물은 인용된 간행물과 관련하여 방법 및/또는 재료를 개시하고 설명하기 위하여 참고자료로 본원에 포함된다.

또한, 본원에서 사용된 용어들은 특정한 양태를 설명하기 위한 목적일 뿐으로서 제한하려는 의도가 아니라는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서와 청구항들에서 사용된 용어 "포함하는"은 "구성되는" 및 "필수적으로 구성되는"의 구체예를 포함할 수 있다. 달리 한정되지 않는다면, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어들은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에 의해서 통상 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 명세서와 이후의 청구항들에서는 본원에서 정의되어야 하는 많은 용어들이 언급될 것이다.

본 명세서와 첨부된 청구항들에서 사용된 단수형 "한", 및 "그"는 문맥상 명백히 다른 의미가 아니라면 복수의 언급을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "한 폴리카보네이트 폴리"라는 언급은 둘 이상의 폴리카보네이트 중합체의 혼합물을 포함한다. 여기서 용어 “한”은 양의 제한을 나타내는 것이 아니나, 그보다는 언급된 항목의 하나 이상의 존재를 나타낸다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어“조합(combination)”은, 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 산물 등을 포함한다.

범위는 "약" 하나의 특정 값에서부터, 및/또는 "약" 다른 특정 값까지로 본원에서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 경우, 다른 양태는 하나의 특정 값에서부터 및/또는 나머지 특정 값까지 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"을 사용하여 값들이 근사값으로 표현될 경우, 특정한 값은 다른 양태를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 또한, 범위의 각각의 종점들은 나머지 종점과 관련하여 모두 유의하며, 나머지 종점에 독립적이라는 것이 이해될 것이다. 또한, 많은 값들이 본운에 개시되며, 각 값은 그 값 자체에 더해 "약" 그 특정 값으로도 본원에 개시된다는 것이 이해된다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되면, "약 10"도 또한 개시된다. 또한, 두 특정한 단위 사이의 각 단위가 또한 개시된다는 것이 이해된다. 예를 들어, 10과 15가 개시되면, 11, 12, 13 및 14도 또한 개시된다.

본 명세서에 사용된, 용어 “약(about)” 및 “에서 또는 약(at or about)”은 불확실한 양이나, 값이 대략적인 다른 값, 또는 거의 같은 값을 지칭할 수 있다는 것을 의미한다. 통상, 달리 기재되거나 암시되지 않으면 ±10% 변화가 반영된 명목상의 값으로 이해된다. 용어는, 비슷한 값이 본 청구항에 열거된 동등한 결과 또는 효과를 승인하는 것을 전달하도록 의도된다. 그것은, 양, 크기, 제형, 변수, 및 다른 정량(quantity) 및 특성들이 정확하지 않으며 정확할 필요가 없으나, 바람직하게, 근사치 및/또는 더 크거나 더 작을 수 있고, 이는 내성, 전환 인자, 반올림, 측량 오류 등, 및 당업자에게 알려진 다른 인자들을 반영하는 것으로 이해된다. 통상, 양, 크기, 제형, 변수, 및 다른 정량 및 특성들은 분명히 명시되든 또는 명시되지 않든 “약” 또는 “대략적”이다. 정량적 값 앞에“약”이 사용되는 경우, 특별하게 달리 명시되지 않으면, 변수는 특정 정량적 값 자체 또한 포함하는 것으로 이해된다.

본원에서 사용된 용어 "선택적" 또는 "선택적으로"는 이어서 설명된 사건이나 환경이 일어날 수 있거나 일어나지 않을 수 있으며, 해당 설명은 상기 사건이나 환경이 일어나는 경우와 그것이 일어나지 않는 예들을 포함한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 문구 "선택적으로 치환된 알킬"은 알킬 기가 치환될 수 있거나 치환되지 않을 수 있으며, 해당 설명은 치환된 알킬 기와 치환되지 않은 알킬 기를 모두 포함한다는 것을 의미한다.

본원에서 사용된 용어 "유효량"은 조성물 또는 물질의 물리적 특성의 원하는 변형을 달성하기에 충분한 양을 말한다. 예를 들어, 촉매의 "유효량"은 적용할 수 있는 시험 조건하에 반응의 원하는 가속화를 달성하기에 충분한 양을 말한다. 유효량으로서 요구되는 조성물 중 중량 퍼센트(wt%)와 관련한 특정 수준은 가수분해 안정제의 양과 종류, 폴리카보네이트 중합체 조성물의 양과 종류, 충격변형제 조성물의 양과 종류, 및 조성물을 사용하여 제조된 물품의 최종 사용을 포함하는 여러 가지 요인들에 의존할 것이다.

본 발명의 조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 성분뿐만 아니라 본원에 개시된 방법 안에서 사용될 수 있는 조성물 자체도 개시된다. 이들 및 다른 물질들이 본원에 개시되며, 이들 물질의 조합, 하위세트, 상호작용, 그룹 등이 개시된 경우, 이들 화합물의 각 다양한 개별적 및 집합적 조합과 순열의 구체적인 언급이 명백히 개시되지 않을 수 있지만, 각각은 본원에서 구체적으로 고려되고 설명되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 특정한 화합물이 개시되고 논의되며, 화합물을 포함하는 많은 분자들에 대해 이루어질 수 있는 많은 변형이 논의될 경우, 구체적으로 달리 지시되지 않는다면 해당 화합물과 가능한 변형 각각의 그리고 모든 조합과 순열이 구체적으로 고려된다. 그러므로, 충전제 따라서, A, B 및 C의 부류가 개시되고, 충전제 D, E 및 D의 부류와 조합 분자의 예 A-D가 개시된다면, 각각이 개별적으로 인용되지 않더라도 각각은 개별적으로 그리고 집합적으로 고려되며, 의미 있는 조합 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E 및 C-F가 고려되고 개시된다. 마찬가지로, 이들의 어떤 하위세트 또는 조합도 또한 개시된다. 따라서, 예를 들어 A-E, B-F 및 C-E의 하위그룹이 고려되고 개시될 것이다. 이 개념은, 제한은 아니지만, 본 발명의 조성물을 제조하고 사용하는 방법에서의 단계들을 포함하여, 본 출원의 모든 양태에 적용된다. 따라서, 여러 추가 단계의 수행이 필요한 경우, 이들 추가 단계들 각각이 본 발명의 방법의 어떤 특정 양태 또는 양태들의 조합과 함께 수행될 수 있다는 것이 이해된다.

본 명세서와 청구항들에서 조성물이나 물품 중 특정한 요소 또는 성분의 중량부에 대한 언급은 해당 요소 또는 성분과 중량부가 표현되는 조성물이나 물품 중 어떤 다른 요소 또는 성분 사이의 중량 관계를 표시한다. 따라서, 성분 X 2 중량부와 성분 Y 5 중량부를 함유하는 화합물에서 X와 Y는 2:5의 중량비로 존재하며, 화합물에 추가 성분이 함유되는지의 여부와 무관하게 이러한 비율로 존재한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, “wt%”및 “wt.%”로도 사용될 수 있는, 용어 “중량 퍼센트(weight percent)”는, 달리 명시되지 않는다면, 조성물의 총 중량을 기준으로 주어진 구성요소의 중량 퍼센트를 가르킨다. 즉, 달리 명시되지 않는다면, 모든 wt% 값은 조성물의 총 중량에 대한 것이다. 개시된 조성물 또는 제형 내의 모든 구성 요소에 대한 wt%의 합은 100과 같음이 이해되어야 한다.

화합물은 표준 명명법을 사용하여 설명된다. 예를 들어, 어떤 표시된 기에 의해서 치환되지 않은 어떤 위치는 표시된 결합에 의해서 채워진 원자가, 또는 수소 원자를 갖는 것으로 이해된다. 두 문자나 기호 사이에 있는 것이 아닌 대시 기호("-")는 치환체의 부착 지점을 표시하기 위해 사용된다. 예를 들어, -CHO는 카보닐 기의 탄소를 통해 부착된다. 달리 정의되지 않는다면, 본원에 사용된 기술 및 과학 용어들은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에 의해서 통상 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “알킬 기(alkyl group)”는, 1 내지 24개 탄소 원자의 알킬기는, 분지형 또는 비분지형 포화 탄화수소기로서, 메틸(methyl), 에틸(ethyl), n 프로필(n propyl), 이소프로필(isopropyl), n 부틸(n butyl), 이소부틸(isobutyl), t 부틸(t butyl), 펜틸(pentyl), 헥실(hexyl), 헵틸(heptyl), 옥틸(octyl), 데실(decyl), 테트라데실(tetradecyl), 헥사데실(hexadecyl), 아이코실(eicosyl), 테트라코실(tetracosyl) 이다.“저급 알킬(lower alkyl)”기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 기이다.

본원에서 사용된 용어 "아릴 기"는 "방향족 기"와 상호 교환하여 사용될 수 있으며, 제한은 아니지만 벤젠, 나프탈렌 등을 포함하는 어떤 탄소계 방향족 기이다. 또한, 용어 "방향족"은 "헤테로아릴 기"를 포함하며, 이것은 적어도 하나의 헤테로원자가 방향족 기의 고리 안에 통합된 방향족 기로서 정의된다. 헤테로원자의 예들은, 제한은 아니지만, 질소, 산소, 황, 및 인을 포함한다. 아릴 기는 치환될 수 있거나 치환되지 않을 수 있다. 아릴 기는 또한 비방향족 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 벤질 기는 페닐 고리(방향족 성분)와 메틸렌 기(비방향족 성분)을 포함하는 아릴 기이다. 예시적인 아릴 기는, 제한은 아니지만, 페닐, 피리딜, 푸라닐, 티엔일, 나프틸, 바이페닐, 4-트리플루오로메틸페닐, 4-클로로메틸펜-1-일 및 3-트리클로로메틸펜-1-일(3-CCI3Ph-)을 포함한다. 아릴 기는, 제한은 아니지만 알킬, 알킨일, 알켄일, 아릴, 할로겐화물, 니트로, 아미노, 에스테르, 케톤, 알데하이드, 하이드록시, 카복실산 또는 알콕시를 포함하는 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.

용어 “유기 잔기”는, 잔기, 즉, 적어도 하나의 탄소 원자를 포함하는 잔기를 정의하고, 제한되지는 않으나, 본명세서상에 정의된 라디칼, 카본 함유 기 또는 잔기를 포함한다. 유기 잔기는 다양한 헤테로원자를 포함할 수 있고, 또는 헤티로원자를 통해 산소, 질소, 황, 인 등의 다른 분자에 결합될 수 있다. 유기 잔기의 예는 제한되지는 않으나, 알킬 또는 치환된 알킬, 알콕시 또는 치환된 알콕시, 모노 또는 디-치환된 아미노(di-substituted amino), 아마이드 기 등을 포함한다. 유기 잔기는 바람직하게 1 내지 18개의 탄소 원자, 1 내지 15개의 탄소 원자, 1 내지 12개의 탄소 원자, 1 내지 8개의 탄소 원자, 1 내지 6개의 탄소 원자, 또는 1 내지 4개의 탄소원자를 함유할 수 있다. 다른 측면에서, 유기 잔기는 2 내지 18개의 탄소 원자, 2 내지 15개의 탄소 원자, 2 내지 12 개의 탄소원자, 2 내지 8개의 탄소 원자, 2 내지 4개의 탄소 원자, 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 함유할 수 있다.

본 명세서 및 청구항에서 사용되는 용어인, “잔기(residue)”에 매우 유사한 용어 “라디칼(radical)”은, 본 명세서에 설명된 분자의 분절(fragment), 기 또는 하부구조를 나타내고, 이는 분자가 어떻게 제조되는지와는 관계 없다. 예를 들어, 특정 화합물에서 2,4-디하이드록시페닐 라디칼은 하기의 구조를 갖고:

이는 2,4-디하이드록시페닐이 화합물을 제조하는데 쓰였는지 여부와는 관계 없다. 일부 측면에서, 라디칼(예컨대, 알킬)은, 하나 이상의 치환기 라디칼이 라디칼에 결합되게 함으로써 더욱 변형(즉, 치환된 알킬)될 수 있다.

본 명세서에서 사용되고 정의된, 용어“유기 라디칼(organic radicals)”은, 하나 이상의 탄소 원자를 함유한다. 유기 라디칼은, 예를 들어, 1-26 탄소 원자, 1-18 탄소 원자, 1-12 탄소 원자, 1-8 탄소 원자, 1-6 탄소 원자, 또는 1-4 탄소 원자를 함유할 수 있다. 다른 측면에서, 유기 라디칼은, 2-26 탄소 원자, 2-18 탄소 원자, 2-12 탄소 원자, 2-8 탄소 원자, 2-6 탄소 원자, 또는 2-4 탄소 원자를 함유할 수 있다. 유기 라디칼은 종종 유기 라디칼의 탄소의 적어도 일부에 결합된 수소를 갖는다. 일 예로, 무기 원소를 포함하지 않는 유기 라디칼의 하나는 5,6,7,8-테트라하이드로-2-나프틸 라디칼이다. 일부 측면에서, 유기 라디칼은 할로겐, 산소, 황, 질소, 인 등을 포함하는 1-10 무기 헤테로원자가 유기 라디칼에(thereto) 또는 그 안에(therein) 결합하는 것을 포함할 수 있다. 유기 라디칼의 예는, 제한되지는 않으나, 본 명세서에서 용어가 정의되는 어디에서든, 알킬, 치환된 알킬, 사이클로알킬, 치환된 사이클로 알킬, 모노-치환된 아미노, di-치환된 아미노, 아실옥시, 사이아노, 카르복시, 카르보알콕시, 알킬카복사마이드, 치환된 알킬카복사마이드, 디알킬카복사마이드, 치환된 디알킬카복사마이드, 알킬설포닐, 알킬설피닐, 티오알킬, 티오할로알킬, 알콕시, 치환된 알콕시, 할로알킬, 할로알콕시, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 헤테로사이클릭, 또는 치환된 헤테로사이클릭 라디칼을 포함한다. 유기 라디칼을 제한하지 않는 일부 예는 알콕시 라디칼, 트리플루오르메톡시 라디칼, 아세톡시 라디칼, 디메틸아미노 라디칼 등을 포함한다.

본원에서 사용된 용어 "수 평균 분자량" 또는 "Mn"은 상호 교환하여 사용될 수 있으며, 샘플에서 모든 중합체 사슬의 통계적 평균 분자량을 말하고, 아래 식으로 정의된다:

상기 식에서 Mi는 사슬의 분자량이고, Ni는 해당 분자량을 가진 사슬의 수이다. Mn은 당업자에게 잘 알려진 방법인 분자량 표준, 예컨대, 폴리카보네이트 표준 또는 폴리스티렌 표준, 바람직하게 증명되거나 추적가능한 중량 표준을 사용하여 중합체, 예컨대, 폴리카보네이트 중합체에 대해 결정될 수 있다.

본원에서 사용된 용어 "중량 평균 분자량" 또는 "Mw"는 상호 교환하여 사용될 수 있으며, 아래 식으로 정의된다:

상기 식에서 Mi는 사슬의 분자량이고, Ni는 해당 분자량을 가진 사슬의 수이다. Mn과 비교해서 Mw는 분자량 평균에 대한 기여를 결정하는데 주어진 사슬의 분자량을 고려한다. 따라서, 주어진 사슬의 분자량이 클수록 사슬의 Mw에 대한 기여가 더 크다. Mw는 당업자에게 잘 알려진 방법인 분자량 표준, 예컨대, 폴리카보네이트 표준 또는 폴리스티렌 표준, 바람직하게 증명되거나 추적가능한 중량 표준을 사용하여 중합체, 예컨대, 폴리카보네이트 중합체에 대해 결정될 수 있다.

본원에서 사용된 용어 "다분산도" 또는 "PDI"는 상호 교환하여 사용될 수 있으며, 아래 식으로 정의된다:

상기 PDI는 1 이상의 값을 갖으나, 중합체 사슬이 균일한 사슬 길이에 근접하면서, PDI는 1에 근접한다.

중합체의 성분에 대한 언급에서 사용된 용어 “잔기(residues)” 및 구조단위(structural units)”는, 명세서 전체에서 동의어이다.

본원에서 개시된 재료의 각각은 상업적으로 이용가능하고/하거나 이들 재료들의 생산을 위한 제조방법은 당업자에게 알려져있다.

본원에 개시된 조성물은 어떠한 기능을 가지는 것이 이해된다. 본 명세서에는, 개시된 기능을 수행하기 위한 어떠한 구조적 요구가 개시되어있고, 개시된 구조와 연관된 동일한 기능을 수행할 수 있는 다양한 구조가 있음이 이해되고, 상기 구조는 주로 동일한 결과를 성취할 수 있음이 이해된다.

본 명세서에서 설명된 바와 같이, 포스피네이트 메탈 염 및/또는 디포스피네이트 메탈 염, 선택적으로 질소 화합물과의 조합을 바탕으로한 할로겐 프리(halogen-free) 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하는, 가교가능한 폴리아마이드 또는 폴리에스터 조성물은, 가교된 중합체 조성물을 제공하는 가교제의 존재하에 우수한 방사 가교(radiation crosslinking)을 제공한다. 가교가능한 폴리아마이드는 광범위한 응용에 적합한 우수한 난연성, 물리적 및 전기적 특성을 나타낸다.가교된 조성물의 예시적인 사용은 내구성 있는 물건, 구조물, 전기 부품 및 전자 부품을 형성하는 것을 포함한다. 이들 가교된 조성물의 하나의 이점은, 우수한 난연성 및 기계적 특성을 유지하면서 단기, 고온의 로딩(loading)을 견딜 수 있는 능력이다.

가교가능한 폴리아마이드 또는 폴리에스터 조성물은 베타 또는 감마 방사선과 같은 이온화 방사선에 의하여 가교될 수 있다.

본 명세서에서 제공된 비할로겐화(non-halogenated) 폴리아마이드 조성물은, UL94, 글로우 와이어 난연성 지수(Glow Wire Flammability Index), 및 글로우 와이어 점화 온도(Glow Wire Ignition Temperature)결과에 의하여 우수한 난연성 특성이 증명될 뿐만 아니라; 비교 트래킹 지수(comparative tracking index) 결과에 의하여 우수한 전기적 성능이 증명된다. 이들 결과는 상기 조성물을 전기 기구 및 전자 부품 뿐 아니라, 기기 및 운송 응용에 적합하게 만든다.

폴리아마이드 수지는, 아마이드 기(-C(O)NH-)의 존재에 의하여 특징지어지는, 나일론으로 알려진 수지의 상위개념을 포함한다. 나일론-6 및 나일론-6,6은 다양한 상업적 소스로부터 구할 수 있는 적합한 폴리아마이드이다. 그러나, 나일론-4, 나일론-4,6, 나일론-12, 나일론-6,10, 나일론-6,9, 나일론-6,12, 나일론-9T, 나일론-6,6 및 나일론-6의 공중합체, 비결정질 나일론(amorphous nylons) 등의 다른 폴리아마이드 역시 유용할 수 있다. 다양한 폴리아마이드의 혼합물 뿐만 아니라, 다양한 폴리아마이드 공중합체가 사용될 수 있다.

폴리아마이드는 미국 특허 번호 2,071,250; 2,071,251; 2,130,523; 2,130,948; 2,241,322; 2,312,966; 및 2,512,606에 개시된 것과 같은 잘알려진 많은 공정에 의해 얻어질 수 있다. 예를들어, 나일론-6은 카프로락탐(caprolactam)의 중합 산물이다. 나일론-6,6은 아디프산(adipic acid) 및 1,6-디아미노헥산(1,6-diaminohexane)의 축합 산물이다. 유사하게, 나일론-4,6은 아디프산 및 1,4-디아미노부탄(1,4-diaminobutane)의 축합 산물이다. 아디프산 외에 나일론의 제조를 위한 다른 유용한 이가산(diacids)은 아젤라익 산(azelaic acid), 세바스 산(sebacic acid), 도데칸 디액시드(dodecane diacid), 뿐만 아니라, 테레프탈 산(terephthalic acids) 및 이소프탈 산(isophthalic acids) 등을 포함한다. 다른 유용한 다이아민(diamine)은, m-자일렌 다이아민(m-xylyene diamine), 디-(4-아미노페닐)메탄(di-(4-aminophenyl)methane), 디-(4-아미노사이클로헥실)메탄(di-(4-aminocyclohexyl)methane); 2,2-디-(4-아미노페닐)프로판(2,2-di-(4-aminophenyl)propane), 2,2-디-(4-아미노사이클로헥실)프로판(2,2-di-(4- aminocyclohexyl)propane) 등을 포함한다. 이가산 및 다이아민과 카프로락탐의 공중합체 역시 유용하다.

또한, 본원에서 용어 “폴리아마이드(polyamides)”의 사용은 강화되거나 초강력 폴리아마이드를 포함하는 것으로 이해된다. 초강력 폴리아마이드(super tough polyamides), 또는 초강력 나일론은, 더욱 흔히 알려진 것처럼, 상업적으로 얻을 수 있는 것과 같이, 예컨대, E.I dupont의 상표 이름 ZYTEL ST, 또는 Epstein의 미국특허 번호 4,174,358; novak의 미국 특허 번호 4,474,927; Roura의 미국 특허 번호 4,346,194; 및 Jeffrion의 미국특허 번호 4,251,644 등에 따라 제조된 것들 및 이들의 적어도 하나를 포함하는 조합이 사용될 수 있다.

통상, 이들 초강력 나일론은 하나 이상의 폴리아마이드를 하나이상의 중합체 탄성 강화제(polymeric elastomeric toughening agents)또는 공중합체 탄성 강화제(copolymeric elastomeric toughening agents)와 블렌딩함으로써 제조된다. 적합한 탄성 강화제는 상기의 미국 특허들에 개시되었을 뿐만 아니라, Caywood Jr.의 미국특허 번호 3,884,882, Swiger et al의 미국특허 번호 4,147,740; 및 "Preparation and Reactions of Epoxy-Modified Polyethylene"(J. Appl. Poly. Sci., V 27, pp. 425-437 (1982))에도 개시되어있다. 전형적으로, 이들 탄성 중합체 또는 탄성 공중합체는 곧은 사슬 또는 가지형일 수 있으나, 코어-쉘(core-shell) 그래프트(graft)공중합체를 포함하는 그래프트 중합체 및 그래프트 공중합체일 수 있고, 폴리아마이드 중합체를 강화하기 위하여 폴리아마이드 매트릭스와 상호작용하거나 그것에 부착할 수 있는 기능적 및/또는 활성 또는 고 극성(highly polar) 기들을 갖는 단량체가 미리형성된 중합체에 공중합(copolymerization) 또는 그래프팅(grafting)된 것을 특징으로 한다.

조성물 내 존재하는 폴리아마이드의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 20 에서 약 96중량%(wt%), 더욱 구체적으로 약 40 내지 약 80wt%, 더욱 더 구체적으로 약 50 내지 약 75wt%, 또는 훨씬 더욱 더 구체적으로 약 60 내지 70wt%일 수 있다.

적합한 폴리에스터는 2 내지 약 10 탄소 원자 및 적어도 하나의 방향족 디카복실 산을 포함하는 지방족 디올(aliphatic diol), 고리 지방족 디올(cyclo aliphatic diol) 또는 이들의 혼합물로부터 유래된 폴리에스터와 같은 결정체 폴리에스터(crystalline polyesters)를 포함한다. 특정한 폴리에스터는 하기의 일반적인 식의 반복하는 단위를 갖는 방향족 디카복실산 및 지방족 디올로부터 유래된다:

상기 식에서, y는 2 내지 6 사이의 정수이다. 상기 R은 방향족 디카복실 산으로부터 유래된 탈카복실화된 잔기를 포함하는 C₆-C₂₀ 아릴 라디칼이다.

탈카복실화된 잔기 R에 의하여 나타내어지는 방향족 디카복실 산의 예는 아이소프탈 산(isophthalic acid) 또는 테레프탈 산(terephthalic acid), 1,2-디(p-카르복시페닐)에탄(1,2-di(p-carboxyphenyl)ethane), 4,4'-디카르복시디페닐 에테르(4,4'-dicarboxydiphenyl ether), 4,4'-비스벤조익 산(4,4'-bisbenzoic acid) 및 이들의 혼합물이다. 이들 산들 모두는 적어도 하나의 육원환 방향족(aromatic nucleus)을 포함한다. 1,4- 1,5-, 또는 2,6-나프탈렌디카복실 산(naphthalenedicarboxylic acids)과 같은, 융합 고리를 갖는 산 역시 존재할 수 있다. 예시적인 디카르복실 산(dicarboxcylic acids)은, 테레프탈 산, 아이소프탈 산, 나프탈렌 디카복실 산 또는 이들의 혼합물이다.

예시적인 폴리에스터는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트, PET), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트, PBT), 폴리(에틸렌 나프타노에이트, poly(ethylene naphthanoate, PEN), 폴리(부틸렌 나프타노에이트(poly(butylene naphthanoate, PBN)),폴리(프로필렌 테레프탈레이트, poly(propylene terephthalate), PTT)이다.

또한, 본 명세서에서, 적은 양, 예컨대 약 0.5 내지 약 5 중량%으로, 공중합체를 형성하기 위하여 지방족 산 및/또는 지방족 폴리올에서 유래된 단위인 상기 폴리에스터가 고려된다. 지방족 폴리올은 폴리(에틸렌 글리콜)과 같은 글리콜을 포함한다. 그러한 폴리에스터는 예를 들어, 미국 특허 번호 2,465,319 및 3,047,539의 가르침에 따라서 만들어 질 수 있다.

본원에서 사용될 수 있는, 예시적인 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트) 수지는, 적어도 70 mol%, 구체적으로 적어도 80 mol%의 글리콜 요소를 중합함으로써 얻어질 수 있고, 그 중에 적어도 70 mol%, 구체적으로 적어도 80 mol%의 테트라메틸렌 글리콜 및 산 요소로 구성되고, 그 중에 테레프탈 산, 또는 폴리에스터-형성 유도체로 구성된다.

본 명세서에서 사용된 폴리에스터는, 섭씨 23°-30°(C)에서 60:40 페놀/테트라클로로에탄 혼합물 또는 유사한 용액에서 측정될 때, 약 0.4 내지 약 2.0 데시리터/그램(dl/g)의 고유점성도를 갖는다. GE Plastics로부터 구할 수 있는 VALOX®315 폴리에스터는 1.1 내지 1.4dl/g의 고유 점성도를 가져 적합하다.

폴리에스터의 블렌드 역시 조성물에서 사용될 수 있다. 블렌드된 폴리에스터는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)의 조합을 포함할 수 있다. 구성요소의 블렌드가 사용될 때, 폴리에스터 수지 요소는, 양자가 조합된 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 99중량부의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 약 99 내지 약 1 중량부의 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)를 포함할 수 있다.

조성물 내 존재하는 폴리에스터의 양은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 30 내지 약 96 wt%, 더욱 구체적으로 약 40 내지 약 80 wt%, 더욱 더 구체적으로 약 50 내지 약 75 wt%, 훨씬 더욱 더 구체적으로 약 60 내지 약70 wt%일 수 있다.

조성물은 가교된 폴리아마이드 또는 가교된 폴리에스터 조성물을 생산하기 위하여 중합체 사슬을 가교할 수 있는 가교제를 더 포함할 수 있다. 적합한 가교제는 베타 또는 감마 방사선 하에서 자유 라디칼을 형성할 수 있는 것을 포함한다. 가교제는 올레핀 기를 포함하는 두개 이상의 불포화 기를 포함할 수 있다. 적합한 불포화 기는 아크릴로일(acryloyl), 메타크릴오일(methacryloyl), 비닐(vinyl), 알릴(allyl) 등을 포함한다. 가교제로서 유용한 예시적인 폴리알릴릭 화합물(polyallylic compounds)은, 두개 이상의 알릴릭 기, 예를들어, 트리알릴리소시아누레이트 triallylisocyanurate , TALC), 트리알릴 시아누레이트(triallylcyanurate, TAC) 등과 이들의 조합을 포함하는 이들 화합물을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 “메트(아크릴로일)(meth(acryloyl))”은 아크릴로일 기능성 및 메타크릴로일(metaacryloyl) 기능성 양자를 모두 포함한다. 가교제는 폴리올 폴리(메트)아크릴레이트를 포함할 수 있는데, 상기 폴리(메트)아크릴레이트는 전형적으로 2-100 탄소 원자를 포함하는 지방족 디올, 트리올 및/또는 테라올로부터 제조된다. 적합합 폴리올 폴리(메트)아크릴레이트의 예는 에틸렌글리콜 디아실레이트, 1,6-헥산디올 디아실레이트, 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메탈크릴레이트(EDMA), 폴리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜 디(메트)아클릴레이트, 2,2-비스(4-(메트)아크릴록시에토시페닐) 프로판(2,2-bis(4-(meth)acryloxyethoxyphenyl) propane), 2,2-비스(4-(메트)아크릴록시디에토시페닐) 프로판(2,2-bis(4-(meth)acryloxydiethoxyphenyl) propane), 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트 (pentaerythritol tetra(meth)acrylate), 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트(dipentaerythritol penta(meth)acrylate), 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트(dipentaerythritol hexa(meth)acrylate), 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트(trimethylolpropane tri(meth)acrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate, TMPTA), 디(트리메틸올프로판)테트라(메트)아클릴레이트(di(trimethylolpropane) tetra(meth)acrylate) 등 및 이들의 조합을 포함한다. 또한 N,N'-알킬렌비스아크릴아미드(N,N'-alkylenebisacrylamide)도 포함된다.

조성물에 존재하는 가교제의 양은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.01 내지 약 20 wt%, 더욱 구체적으로 약 0.1 내지 약 15 wt%, 더욱 더 구체적으로 1 내지 10 wt%, 또는 훨씬 더욱 구체적으로 약 2 내지 약 7 wt%일 수 있다.

조성물은 난연제 시스템(flame retardant system)을 더 포함할 수 있고, 상기 난연제 시스템은 포스피네이트(phosphinate) 메탈 염 및/또는 디포스피네이트(di phosphinate) 메탈 염이다. 적합한 포스피네이트 메탈 및 디포스피네이트 메탈 염은 예컨대, 식(I)의 포스피네이트, 식(II)의 디포스피네이트, 이들의 중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다.

식(I)

식(II)

상기 식에서, 상기 R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소, 선형 또는 가지형 C₁-C₆ 알킬 라디칼, 또는 아릴 라디칼이고; 상기 R³는 선형 또는 가지형 C₁-C₁₀ 알킬렌, 아릴렌, 알킬아릴렌, 또는 아릴알킬렌 라디칼이고; 상기 M은 칼슘, 알루미늄, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 또는 아연이고; 상기 m은 2또는 3이고; 상기 n은, 상기 x가 1이고 상기 m이 2일 때 1이며, 상기 n은, 상기 x가 2이고 상기 m이 3일 때 3이다. 예시적인 염(slat)은, Clariant에 의한 Exolit OP1230을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 포스피닉 염(Phosphinic salt) 또는 “포스피네이트(phosphinate)”는 포스피닉 산(Phosphinic acid) 및 디포스피닉 산(diphosphinic acid)의 염 및 이들의 중합체를 포함한다. 포스핀 염의 성분으로서, 예시적인 포스피닉 산은 디메틸포스피닉 산(dimethylphosphinic acid), 에틸메틸포스피닉 산 (ethylmethylphosphinic acid), 디에틸포스피닉 산(diethylphosphinic acid), 메틸-n-프로필포스피닉 산 (methyl-n-propylphosphinic acid), 메탄디(메틸포스피닉 산)(methanedi(methylphosphinic acid)), 벤젠-1,4-(디메틸포스피닉 산)(benzene-1,4-(dimethylphosphinic acid)), 메틸페닐포스피닉 산(methylphenylphosphinic acid) 및 디페닐포스피닉 산(diphenylphosphinic acid)을 포함한다. 본 발명의 포스피닉 산의 염은 Kleiner 등의 미국 특허 번호 5,780,534 및 6,013,707에 설명된, 알려진 방법에 의하여 제조될 수 있다.

예시적인 포스피네이트 메탈 염 및/또는 디포스피네이트 메탈 염은 디메틸포스피닉 산의 알루미늄 염 및, 메틸에틸포스피닉 산의 알루미늄 염, 메틸프로필포스피닉 산의 알루미늄 염 등을 포함한다.

난연제 시스템은 선택적으로 멜라민(melamine)의 축합체 및/또는 인산과 멜라민의 축합체의 반응생성물, 및/또는 이들의 혼합물, 예를 들어, 멜람(melam), 멜렘(melem), 멜론(melon), 멜라민(melamine), 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate), 멜라민 포스페이트 화합물(melamine phosphate compounds), 디멜라민 포스페이트(dimelamine phosphate) 및/또는 멜라민 피로포스페이트(melamine pyrophosphate), 멜라민 폴리포스페이트 화합물(melamine polyphosphate compounds), 벤조구아나민 화합물(benzoguanamine compounds), 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트(tris(hydroxyethyl)isocyanurate)의 테레프탈릭 에스터(terepthalic ester), 알란토인 화합물(allantoin compounds), 글리코루릴 화합물 (glycoluril compounds), 아멜린(ammeline), 아멜리드 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 질소 화합물을 포함할 수 있다.

적합한 질소 화합물은 식(III) 내지 식((VIII) 또는 이들의 조합을 포함한다.

식(III)

식(IV)

식(V)

식(VI)

식(VII)

식(VIII)

상기 R⁴, R⁵, 및 R⁶는 각각 독립적으로 수소(hydrogen), 하이드록시(hydroxyl), 아미노(amino), 또는 모노(mono)-또는 디C₁-C₈ 알킬 아미노(diC₁-C₈ alkyl amino); 또는 하이드록실(hydroxyl) 또는 C₁-C₄하이드록시알킬(C₁-C₄hydroxyalkyl), C₂-C₈알케닐(C₂-C₈ alkenyl), C₁-C₈알콕시(C₁-C₈alkoxy), -아실(-acyl), -아실록시(-acyloxy), C₆-C₂아릴(C₆-C₂ aryl), -OR^12, 및 N(R¹²)R¹³으로 각각 치환될 수 있는 C₁-C₈ 알킬(C₁-C₈alkyl), C₅-C₁₆사이클로알킬(C₅-C₁₆cycloalkyl), -알킬사이클로알킬이고(-alkylcycloalkyl), 상기 R¹² 및 R¹³은 각각 독립적으로 수소(hydrogen), C₁-C₈알킬(C₁-C₈ alkyl), C₅-C₁₆사이클로알킬(C₅-C₁₆ cycloalkyl), 또는 -알킬사이클로알킬(-alkylcycloalkyl); 또는 N-지방족 고리(N-alicyclic) 또는 N-방향족(N-aromatic)이고, 상기 N-지방족 고리는 피롤리딘(pyrrolidine), 피페리딘(piperidine), 이미다졸리딘(imidazolidine), 피페라진(piperazine) 등과 같은 고리 질소(cyclic nitrogen)를 포함하는 화합물을 의미하고, 상기 N-방향족은 피롤(pyrrole), 피리딘(pyridine), 이미다졸(imidazole), 피라진(pyrazine) 등과 같은 질소 함유 헤테로 방향족 고리 화합물을 포함하고; 상기 R⁷, R⁸, R⁹, R¹⁰ 및 R¹¹은 각각 독립적으로, 하이드록실(hydroxyl) 또는 C₁-C₄하이드록시알킬(C₁-C₄ hydroxyalkyl), C₂-C₈알케닐(C₂-C₈ alkenyl), C₁-C₈알콕시(C₁-C₈ alkoxy), -아실(-acyl), -아실록시(-acyloxy), C₆-C₁₂아릴(C₆-C₁₂ aryl), 및 -O-R¹²로 각각 치환될 수 있는, 수소, C₁-C₈알킬(C₁-C₈alkyl), C₅-C₁₆사이클로알킬(C₅-C₁₆cycloalkyl) 또는 -알킬(사이클로알킬)( -alkyl(cycloalkyl))이고; 상기 X는 인산 또는 피로인산이고; 상기 q는 1, 2, 3, 또는 4이고; 상기 b는 1, 2, 3, 또는 4이다.

예시적인 질소 화합물은 알란토인(allantoin), 벤조구아나민(benzoguanaine), 글루코루릴(glycoluril), 멜라민(melamine), 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate), 멜라민 포스페이트(melamine phosphate), 멜라민 피로포스페이트(melamine pyrophosphate), 멜라민 폴리포스페이트(melamine polyphosphate), 또는 요소 시아누레이트(urea cyanurate) 등을 포함한다.

포스피네이트 메탈 염 및/또는 디포스피네이트 메탈 염 및 질소 화합물을 포함하는 적합한 난연제 시스템은, Clariant로부터 구할 수 있는 Exolit OP1312를 포함한다. 다른 예시적인 난연제 시스템은 Jenewein 등의 미국 특허 번호 6,365,071에 개시된다.

조성물에 존재하는 난연제 시스템의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 3 내지 약 50 wt%, 구체적으로 약 5 내지 약 25 wt%, 더욱 구체적으로 약 10 내지 20 중량%, 및 훨씬 더욱 구체적으로 약 15 내지 약 18 wt%일 수 있다. 이러한 양 이내에서, 난연제 시스템에 존재하는 포스피네이트 메탈 염 및/또는 디포스피네이트 메탈 염의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0 내지 약 30 wt%, 구체적으로 약 3 내지 약 25 wt%, 더욱 구체적으로 약 5 내지 20 wt %, 및 훨씬 더욱 구체적으로 약 8 내지 약 15 wt%일 수 있다. 부응하여, 조성물 내 질소 화합물의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 25 wt%, 구체적으로 약 3 내지 약 20 wt%, 더욱 구체적으로 약 5 내지 약 15 wt%, 및 훨씬 더욱 구체적으로 약 8 내지 약 10 wt%일 수 있다.

난연제 시스템에 더하여, 조성물은 난연제 시스템 보조제(flame retardant system coagent)를 더 포함한다. 일 측면에서, 난연제 보조제 시스템 보조제는 조성물 총 중량을 기준으로 예시적인 양인 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 및 45 wt%를 포함하는, 약 1 내지 약 50 wt%의 양으로 존재한다. 다른 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 상기 기재된 wt% 값 중 어떠한 두개로부터의 양적 범위에 존재할 수 있다. 예를 들어, 제한하지 않고, 다른 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 1 내지 25 wt%, 5 내지 20 wt%, 또는 1 내지 25 wt%의 범위로 존재할 수 있다. 다른 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 미네랄 난연제, 방향족 중합체, 인계 난연제(phosphorous flame retardant), 또는 이들의 조합을 포함한다. 다른 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 폴리포스포네이트 또는 폴리포스포네이트-폴리카보네이트 공중합체, 포스파젠(phosphazene) 화합물, 아릴 포스페이트 (aryl phosphate)(예컨대, 레조르시놀 디페닐 포스페이트(resorcinol diphenyl phosphate, RDP)), 비스페놀 A 디페닐 포스페이트(bisphenol A diphenyl phosphate, BPADP), 또는 이들의 조합과 같은 인계 난연제를 포함할 수 있다. 또 다른 측면에서, 난연제 시스템은 설포네이트 염(sulphonate salt)(예컨대, 포타슘 디페닐 설폰 설포네이트(Potassium diphenyl sulphone sulphonate, KSS), “리마 염(Rimar salt)” (예컨대, 포타슘 퍼플루오로부탄 설포네이트, PFBS)과 같은 과불화 염(perfluorinated salt)또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.

여러 측면에서, 인계 난연제는 폴리포스포네이트(polyphosphonate)일 수 있다. 다른 측면에서, 상기 폴리포스포네이트는 디페닐-메틸-포스포네이트(diphenyl-methyl-phosphonate, DPP)로부터의 잔기를 포함한다. 다른 측면에서, 폴리포스포네이트는 DPP로부터의 잔기를 포함하는 동종중합체이다. 적절한 폴리포스포네이트의 제조는 US 7816486, US 7928259, US 7888534, US 7838604, 및 US 7560525에 설명된다. 개시된 조성물에서 유용한 예시적인 폴리포스포네이트는, 상업적으로 구할 수 있고, FRX^TM 100(FRX Polymers, Inc., Chelmsford, Massachussetts)를 포함하는 다양한 상표명 예컨대, FRX^TM 으로 시장에 나와있다.

다른 측면에서, 미네랄 난연제는, 메탈 수산화물(metal hydroxide), 수산화탄산 염(hydroxycarbonate), 붕산염(borate), 산화 미네랄(oxide mineral), 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 또 다른 측면에서, 미네랄 난연제는 알루미늄 트리-하이드록시드(aluminium tri-hydroxide), 알루미늄 옥사이드 하이드록시드(aluminum oxide hydroxide), 마그네슘 디-하이드록시드(magnesium di-hydroxide) 또는 상기 난연제의 적어도 하나를 포함하는 조합으로부터 선택된다. 또 다른 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 베마이트(boehmite)를 포함한다.

다른 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 폴리(아릴렌 에테르)(poly(arylene ether)), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에테르이미드/폴리이미드 공중합체(polyetherimide/polyimide copolymers), 폴리아릴렌 설파이드(polyarylene sulfide), 폴리설폰(polysulphone), 폴리에테르설폰(polyethersulphone), 폴리에테르케톤(polyetherketone), 및 스티렌-말레산 무수물 충격 개질제(styrene-maleic anhydride(SMA) impact modifier)로부터 선택된 하나 이상의 방향족 화합물을 포함한다.

다른 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 폴리포스포네이트(polyphosphonate) 또는 코폴리포스포네이트(copolyphosphonate)를 포함한다. 또 다른 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 포스포네이트 올리고머, 중합체, 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 선형 또는 가지형 포스포네이트 올리고머 및 중합체는 업계에 잘 알려져 있다. 업계에 잘 알려진 가지형 포스포네이트 올리고머의 또는 중합체의 예는 미국 특허 번호 2,716,101, 3,326,852, 4,328,174, 4,331,614, 4,374,971, 4,415,719, 5,216,113, 5,334,692, 4,374,971, 3,442,854, 6,291,630, 및 6,861,499에 설명된 것들을 포함한다. 업계에 잘 알려진 포스포네이트 올리고머의 예는 미국 특허 출원번호 20050020800, 20070219295, 및 20080045673에 설명된 것들을 포함한다. 업계에 잘 알려진 선형포스포네이트 올리고머 및 중합체의 예는, 미국 특허 번호 2,534,252, 3,946,093, 3,919,363, 6,288,210, 2,682,522, 2,891,915 및4,046,724에 설명된 것들을 포함한다.

또 다른 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 포스파젠(phosphazene) 화합물을 포함한다. 그러한 화합물의 예는 업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 설명된 바와 같은 포스파젠은, 분자내 -P=N- 결합을 갖는 유기 화합물이다. 여러 측면에서, 포스파젠 화합물은 환형 페녹시 포스파젠(cyclic phenoxy phosphazene)(예컨대, 페녹시사이클로포스파젠(phenoxycyclophosphazene)), 선형 페녹시 포스파젠(a linear phenoxy phosphazene), 페녹시 포스파젠(phenoxy phosphazene) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 포스파젠 화합물은 하기의 식에 의하여 표현되는 페녹시포스파젠 올리고머 난연제 화합물(Fushimi Pharmaceutical사의Rabitle® FP-100)을 포함한다:

또 다른 측면에서, 인계 난연제는 유기 포스페이트 및/또는 인-질소 결합을 포함하는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 측면에서, 인계 난연제는 약 350 달톤 내지 약 1000달톤의 분자량을 갖는 아릴 포스페이트(aryl phosphate)이다.

다른 측면에서, 유기 포스페이트는 식 (GO)3P=O의 방향족 포스페이트를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 G가 방향족 기라면, 상기 각 G는 독립적으로 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴(alkaryl), 또는 아랄킬 기이다. 두개의 G기는 고리 기(cyclic group), 예컨대, 미국 특허 번호 4,154,775에서 Axelrod에 의해 설명된 디페닐 펜타에릴트리톨 디포스페이트(diphenyl pentaerythritol diphosphate)를 제공하기 위하여 함께 결합될 수 있다. 또 다른 측면에서, 방향족 포스페이트는 예컨대, 페닐 비스(도데실)포스페이트(phenyl bis(dodecyl)phosphate), 페닐 비스(네오펜틸)포스페이트(phenyl bis(neopentyl)phosphate), 페닐 비스(3,5,5'- 트리메틸헥실)포스페이트(phenyl bis(3,5,5'-trimethylhexyl)phosphate), 에틸 디페닐 포스페이트(ethyl diphenyl phosphate), 2-에틸헥실 디(p-톨릴)포스페이트(2-ethylhexyl di(p-tolyl)phosphate), 비스(2-에틸헥실)p-톨릴 포스페이트(bis(2-ethylhexyl)p-tolyl phosphate), 트리톨릴 포스페이트(tritolyl phosphate), 비스(2-에틸헥실)페닐 포스페이트(bis(2-ethylhexyl)phenyl phosphate), 트리(노닐페닐)포스페이트(tri(nonylphenyl)phosphate), 비스(도데실)p-톨릴 포스페이트(bis(dodecyl)p-tolyl phosphate), 디부틸 페닐 포스페이트(dibutyl phenyl phosphate), p-톨릴 비스(2,5,5'-트리메틸헥실)포스페이트((2p-tolyl bis(2,5,5'-trimethylhexyl)phosphate), 2-에틸헥실 디페닐 포스페이트(2-ethylhexyl diphenyl phosphate) 등으로부터 선택될 수 있다. 특정 측면에서, 방향족 포스페이트는 G가 방향족인, 예컨대, 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate), 트리크레실 포스페이트(tricresyl phosphate), 이소프로필레이트 트리페닐 포스페이트(isopropylated triphenyl phosphate) 등 중 하나이다.

다른 측면에서, 방향족 포스페이트는 예를들어 하기 식으로 표현되는 화합물을 포함하는 이(di)-또는 다관능의 방향족 인 함유 화합물을 포함할 수 있다.

, 또는

상기 식에서, 각 G¹은 독립적으로 1 내지 약 30개 탄소 원자를 갖는 탄화수소이고; 상기 각 G²는 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 또는 하이드로카복녹시(hydrocarbonoxy)이고; 상기 각 X_m은 알킬, 아릴 또는 수소이고; 상기 m은 0 내지 4이고, 상기 n은 1 내지 약 30 이다. 다른 측면에서, 적합한, 이-또는 다관능 방향족 인을 포함하는 화합물의 예는 레소르시놀 테트라페닐 디포스페이트(resorcinol tetraphenyl diphosphate, RDP), 하이드로퀴논 및 비스페놀 A 디페닐 포스페이트의 비스(디페닐)포스페이트(the bis(diphenyl)phosphate of hydroquinone and bisphenol A diphenyl phosphate, BPADP), 이들의 올리고머의 상응부분 및 중합체의 상응 부분 각각 등을 포함한다. 언급된 이-또는 다관능 방향족 화합물의 제조방법은 영국 특허 번호 2,043,083에 설명되어있다.

일 측면에서, 난연제 시스템 보조제는, 난연제 시스템 보조제가 없는 참조 난연제 중합체 조성물에 비교하여, 조성물의 가연성(flammability)을 실질적으로 증가시키기에 불충분한 양으로 존재한다. 다른 측면에서, 난연성 시스템 보조제는 보조제가 없는 참조 난연제 중합체 조성물에 비교하여, 기계적 특성을 실질적으로 유지하기에 충분한 양으로 존재한다.

그러므로, 본 발명의 여러 측면에서, 개시된 난연제 중합체 조성물은 난연제 시스템 보조제가 없는 참조 조성물 또는 상응하는 조성물과 비교할 때, 하나 이상의 향상된 성능 특성을 나타낼 수 있다. 일 측면에서, 난연제 시스템 보조제의 첨가는, 요구되는 가연성 등급을 성취하기 위해 요구되는 난연제 시스템 비율을 감소하게 한다. 그러므로, 개시된 조성물은 상응하는 참조 조성물의 측정가능한 난연성 수준과 실질적으로 동등하거나 더 큰 측정가능한 난연성 수준을 나타내면서, 하나 이상의 개선된 기계적 특성을 나타낼 수 있다. 나아가, 비교 참조 조성물에 비해 개선된 이들 특성은 어떠한 조합으로 제공될 수 있거나, 주어진 조성물에 대해 개별적으로 발생할 수 있음이 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 상응하는 조성물 또는 참조 조성물에 대한 비교의 목적을 위해, 상응하는 참조 조성물은 난연제 시스템 보조제의 부재를 제외하고는 본 발명에 따른 조성물과 동일한 구성요소 양으로, 동일한 구성요소 재료로 필수적으로 구성(consist essentially of)된다. 그 끝으로, 상응하는 참조 조성물에서 난연제 시스템의 wt% 양은 난연제 시스템 보조제의 부재를 보충하도록 증가된다.

본 개시에 설명된 바와 같이, 포스피네이트, 단독 또는 질소 화합물과의 조합의 사용은 강화 폴리아마이드 및 폴리에스터를 위한 할로겐화된 난연제에 적합한 대안으로서 사용될 수 있다. 그러나, 부정적으로 충격을 가하는 유동 특성에 더하여, 이들 포스피네이트 난연제는, 그러한 재료의 컴파운딩 및 몰딩 과정 동안 사용되는 고온에서 가공될 때, 인을 포함하는 산성 종(acidic species)을 방출 할 수 있다. 이들 부식성 종들은 포스피네이트의 산성 분해로부터 만들어진다.

특정 이론에 구속되지 않으면서, 난연제 시스템의 감소는 조성물 발명의 부식성을 감소시킬 수 있다. 일 측면에서, 난연제 중합체 조성물 발명은 실질적으로 동일한 컴파운딩 및 몰딩 조건하에 생산된, 난연제 시스템 보조제 및 난연제 시스템의 감소가 없는 상응하는 조성물 또는 참조 조성물과 비교할 때, 산성 종의 감소된 수준을 낳을 수 있다. 다른 측면에서 난연제 중합체 조성물 발명은, 실질적으로 동일한 컴파운딩 및 몰딩 조건하에 생산된 난연제 시스템 보조재 및 난연제 시스템 의 감소가 없는 상응하는 조성물 또는 참조 조성물과 비교할 때, 실질적으로 부식을 예방하거나 억제할 수 있다.

조성물은 선택적으로 섬유성 충전제 및 /또는 저 종횡비 충전제를 포함하는, 충전제를 더 포함할 수 있다. 적합한 섬유성 충전제는 고분자 수지에서 사용되고 1보다 큰 종횡비를 갖는 어떠한 종래의 충전제일 수 있다. 그러한 충전제는 위스커(whisker), 바늘(needle), 로드(rods), 튜브(tubes), 가닥(strands), 신장된 플라테릿(elongated platelets), 판상플라테릿(lamellar platelets), 타원체(ellipsoids), 미세섬유(micro fibers), 나노섬유(nanofibers) 및 나노튜브(nanotubes), 신장된 플러렌(elongated fullerenes) 등의 형식으로 존재할 수 있다. 그러한 충전제가 응집물 형태로 존재하는 경우, 종횡비가 1보다 큰 응집물 또한 섬유 충전제로 충분하다.

적합한 섬유 충전제는 예컨대, E, A, C, ECR, R, S, D 및 NE유리와 같은 유리 섬유 및 석영 등 충전제를 강화하도록 사용될 수 있는 것들을 포함한다. 다른 적합한 유리 섬유는 가공한(milled) 유리 섬유, 잘게 썰린 유리 섬유, 및 긴 유리 섬유(예를들어 플트루전 공정에서 사용되는 것들)을 포함할 수 있다. 다른 적합한 무기 섬유 충전제는 알루미늄 실리케이트, 알루미늄 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트(calcium sulfate hemihydrates)의 적어도 하나를 포함하는 블렌드로부터 유래된 것들을 포함한다. 또한 섬유 충전제 중에 포함된 것은 실리콘 카바이드, 알루미나, 붕소 카바이드, 철, 니켈, 또는 구리를 포함하는“위스커(whiskers)”또는 단결정 섬유이다. 다른 적합한 무기 충전제는 탄소 섬유, 스테인리스강 섬유, 메탈 코팅 섬유 등을 포함한다.

또한, 유기 강화 섬유 충전제는 또한 섬유 형성능이 있는 유기 중합체를 포함하여 사용될 수 있다. 그러한 유기 섬유 충전제의 실제 예는 폴리(에테르 케톤), 폴리이미드, 폴리벤족사졸, 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리카보네이트, 아라미드, 방향족 폴리이미드 또는 폴리에테르이미드를 포함하는 방향족 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴 수지, 및 폴리(비닐 알코올)을 포함한다. 그러한 강화 충전제는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트의 형태로 생산될 수 있고, 단독 또는 다른 종류의 섬유와의 조합으로 사용될 수 있고, 상기 조합은 예컨대 코-위빙(co-weaving) 또는 코어/시스(core/sheath), 나란히(side-by-side), 오렌지 타입 또는 메트릭스 및 피브릴 콘스트럭션(fibril construction), 또는 섬유 제조업계에 잘 알려진 다른 방법을 통하여 사용될 수 있다.

예시에 의해 제한되지 않고, 융합 실리카(fused silica), 결정체 실리카(crystalline silica), 천연 규사(natural silica sand), 및 다양한 실레인 코팅 실리카(silane-coated silicas); 보론 니트라이드 파우더, 보론-실리케이트 파우더(boron-silicate powders); 알칼리토금속 염(alkaline earth metal salts); 알루미나 및 마그네슘 옥사이드(또는 마그네시아); 표면처리된 규회석을 포함하는 규회석(wollastonite); 칼슘 설페이트 (예를들어, 그것의 무수물(anhydride), 이수화물(dehydrate) 또는 삼수화물(trihydrate)과 같이); 백악(chalk), 석회암(limestone), 대리석(marble) 및 합성의, 통상 98+% CaCO₃및 마그네슘 카보네이트, 산화철 및 규산 알루미늄(alumino-silicates)과 같은 나머지 무기물을 가진 땅 미립자(graound particulate)의 형태인 경질 칼슘 카보네이트(precipitated calcium carbonates)을 포함하는 칼슘 카보네이트(calcium carbonates); 표면처리된 칼슘 카보네이트(surface-treated calcium carbonates); 예를들어, 마그네슘 카보네이트, 베릴륨(beryllium) 카보네이트, 탄산 스트론튬(strontium carbonate), 라듐(radium) 카보네이트와 같은 다른 메탈 카보네이트; 탈크(talc); 유리 파우더; 유리-세라믹 파우더; 예컨대, 경 석회 고령토(kaolin), 연 석회 고령토를 포함하는 고령토를 포함하는 석회 점토(clacined clay)를 포함하는 점토; 운모(mica); 장석(feldspar) 및 하석섬장석(nepheline syenite); 오르토 규산(orthosilicic acid)의 염 또는 에스터, 및 축합 생성물; 알루미노규산염(aluminosilicate), 규산칼슘(calcium silicate), 규산 지르코늄(zirconium silicate)을 포함하는 규산염(silicates); 제올라이트(zeolites); 석영(quartz); 규암(quartzite); 펄라이트(perlite); 규조토(diatomaceous earth); 탄화 규소(silicon carbide); 황화 아연(zinc sulfide); 산화 아연(zinc oxide); 아연 스테네이트(zinc stannate); 아연 하이드록시스탄네이트(zinc hydroxystannate); 아연 포스페이트(zinc phosphate); 붕산 아연(zinc borate); 알루미늄 포스페이트(aluminum phosphate); 타이타륨산 바륨(barium titanate); 바륨 페라이트(barium ferrite); 황산바륨(barium sulfate) 및 중정석(heavy spar); 미립자 알루미늄(particulate aluminum), 청동(bronze), 아연(zinc), 구리(copper) 및 니켈(nickel); 도전성 카본 블랙을 포함하는 카본 블랙(carbon black); 유리 플레이크(glass flakes), 조각 탄화 규소(flaked silicon carbide), 알루미늄 다이보라이드(aluminum diboride), 조각 알루미늄(aluminum flakes), 조각 철(steel flakes)와 같은 조각 충전제(flaked fillers); 등을 포함한다. 이러한 충전제의 예는 "Plastic Additives Handbook, 4th Edition" (R. Gachter and H. Muller (eds.), P. P. Klemchuck (assoc. ed.) Hansen Publishers, New York 1993.)에 설명된 것들을 포함하는 분야에 잘 알려져 있다.

조성물 내 존재하는 충전제, 섬유 또는 저-종횡비 충전제의 총량은 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0 내지 약 70wt%, 더욱 구체적으로 약 5 내지 약 60wt%, 훨씬 더 구체적으로 약 15 내지 약 35 wt%일 수 있다.

조성물은 선택적으로 업계에 알려진 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다. 적합한 첨가제는, 에컨대, 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 몰리브덴 디설파이드(molybdenum disulfide, MoS2), 그라파이트(graphite), 아라미드, 탄소 섬유, 탄소 파우더, 상기 마모성 첨가제의 적어도 하나를 포함하는 조합 등의 마모성 첨가제(wear additives)를 포함한다. 조성물에 존재하는 마모성 첨가제의 양은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0 내지 약 20 wt%, 좀더 구체적으로 약 1 내지 약 15 중량%, 훨씬 더 구체적으로 약 5 내지 약 10 wt%일 수 있다.

조성물은 선택적으로 예컨대, 폴리(아릴렌 에테르), 폴리에테르이미드, 폴리에테르이미드/폴리이미드 공중합체, 폴리(아릴렌 설파이드), 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리에텔에텔케톤, 및 이들의 조합을 포함하는 방향족 중합체를 더 포함할 수 있다. 적합한 폴리(아릴렌 에테르)는 2,6-디메틸페닐렌 에테르 단위(2,6-dimethylphenylene ether units)를 포함하는 동종중합체(homopolymers), 예컨대, 2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌 에테르 단위(2,3,6-trimethyl-1,4-phenylene ether units) 공중합체와 결합하는 단위 또는2,6-디메틸페놀(2,6-dimethylphenol)을 2,3,6-트리메틸페놀(2,3,6-trimethylphenol)로 공중합하여 얻은 공중합체 등을 포함하는 공중합체를 포함한다. 적합한 폴리(에틸렌 에테르)는 미국 특허 번호 6,407,200(singh et al.) 및 미국 특허 번호 6,437,084(Birsak et al.)에 설명되어 있다.

적합한 폴리에테르이미드는 미국 특허 번호 3,847,867, 3,814,869, 3,850,885, 3,852,242, 3,855,178, 및 3,983,093에 설명된 것들을 포함한다.

방향족 중합체가 존재할 때, 방향족 중합체는, 조성물 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 50 wt%, 구체적으로 약 5 내지 약 25 wt%, 및 더욱 구체적으로 약 10 내지 약 15 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

다른 관례적인 첨가제는 물리적 특성, 특히 난연제 특성에 유해한 영향을 미치지 않는, 필요한 양으로 수지를 컴파운딩 또는 몰딩할 때 수지 조성물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 착색료(안료 또는 염료), 내열제, 산화 방지제, 내후재제(weather-proofing agents), 윤활유, 박리제(mold release agents), 가소제(plasticizer), 및 유동성 강화제(fluidity enhancing agents) 등이 첨가될 수 있다. 업계에 알려진 안료 및 염료의 예는 "Plastics Additives Handbook, 4th Edition" (R. Gachter and H. Muller (eds.), P. P. Klemchuck (assoc. ed.) Hansen Publishers, New York 1993.)의 “염색제(colorants)” 챕터에 설명된 것을 포함한다. 착색료가 사용될 때, 착색료는 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 5 wt%까지, 좀더 구체적으로 약 0.001 내지 약 2 wt%, 훨씬 더 구체적으로, 약 0.01 내지 약 1 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

조성물의 제조는 균질 블렌드(intimate blend)의 제형을 위한 조건으로 성분을 블렌딩함으로서 성취될 수 있다. 그러한 조건은 종종 구성요소에 전단(shear)을 가할 수 있는 유사한 혼합 장치 또는 단축 또는 2축 혼합 압출기를 포함한다.

다른 측면에서, 성분 모두는 가공 시스템에 처음에 가해질 수 있거나, 다른 어떤 첨가제는 하나이상의 주요 구성 요소와 함께 예비컴파운드될 수 있다. 다른 측면에서, 다른 성분은 조성물을 제조하기 위하여 사용되는 중합체의 일부를 포함할 수 있는 반면, 중합체의 나머지 부분은 포트 다운스트림(port downstream)을 통하여 공급된다. 분리 압출기(separate extruder)가 공정에서 사용될 수 있는 반면, 이들 조성물은 또한 다양한 구성요소의 첨가제를 수용하기 위하여 길이를 따라 다중 공급 포트를 갖는 단일 압출기(single extruder)를 사용함으로써 제조될 수 있다. 다른 측면에서, 조성물 내의 휘발성 불순물을 제거하기 위하여, 압출기 내 적어도 하나 이상의 벤트 포트(vent port)를 통하여 진공을 액상으로 적용하는 것이 좋다. 당업자는 추가적인 실험이 없이도, 블렌딩하는 시간과 온도뿐만아니라 구성요소 첨가제를 조절할 수 있을 것이다.

여러 측면에서, 난연제 중합체 조성물 발명은 컴파운딩 및 가공 성능을 개선할 수 있다. 일 측면에서, 난연제 시스템 보조제의 첨가 및 난연제 시스템 감소는 난연제 시스템 보조제가 없는 상응 또는 참조 조성물과 비교할 때, 컴파운딩 및 가공 성능을 개선할 수 있다. 다른 측면에서, 조성물은 컴파운딩 및 사출 몰딩동안 유동 성능을 개선할 수 있다. 다른 측면에서, 조성물 발명은 컴파운딩 및 가공 장치의 금속 부분의 부식을 실질적으로 예방하거나 막을 수 있다.

본 발명은 가교된 산물을 포함하여, 상기 설명된 조성물의 반응 산물을 포함하는 것이 명확할 것이다.

일 측면에서, 가교능 있는 난연제 조성물의 형성 방법은 블렌드를 형성하고 균일하게 하기 위하여, 폴리아마이드 또는 폴리에스터, 가교제, 난연제 시스템, 및 난연제 시스템 보조제를 블렌딩하는 것을 포함하는데, 상기 난연제 시스템은 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합; 및 선택적으로 적어도 하나의 질소 화합물을 포함한다. 상기 방법은 균일한 블렌드를 물품에 몰딩하는 몰딩 단계를 더 포함할 수 있다. 추가적으로, 몰딩된 물품은 하기 설명된 바와 같이 가교될 수 있다.

다른 측면에서, 조성물은 예컨대, 내구성 있는 물건, 구조물, 전기 부품 및 전자 부품 등과 같은 몰딩된 물품을 제조하기 위하여 사용된다. 조성물은 필름 및 시트의 압출가공, 사출몰딩, 가스사출몰딩, 압출몰딩, 압축몰딩, 블로우 몰딩과 같은 일반적인 열가소성 공정을 사용하여 물품으로 전환될 수 있다. 필름 및 시트 압출가공 공정은 제한되지 않고, 용융 주조, 브라운 필름 압출가공, 및 캘린더링(calendaring)을 포함할 수 있다. 공압출 및 라미네이션 공정은 합성 다층 필름 또는 시트를 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 단층 또는 다층 코팅은, 스크래치 저항성, 자외선 저항성, 심미성 등과 같은 추가적인 특성을 부여하기 위한 단층 또는 다층 기질이 더 가해질 수 있다. 코팅은 롤링, 분무, 침지, 블러싱(brushing), 흐름 칠(flow-coating)과 같은 표준 도포 기술을 통하여 발라질 수 있다. 본 발명의 필름 및 시트는, 적합한 용매 내의 조성물의 용액 또는 현택액을 용매의 제거 후에, 서브스트레이트(substrate), 벨트 또는 롤(roll)위에 주조함으로써 제조될 수 있다.

또한, 가교가능한 조성물을 가교하는 방법이 본원에 개시되어 있다. 특별히, 조성물은 형성되고 물품으로 몰딩되고, 물품은 가교를 제공하기에 적절한 조건에 노출된다. 일 측면에서, 조성물은 이온화 방사선에 의해 가교된다. 예시적인 이온화 방사선은, 가교에 영향을 미치기에 충분한 양의 베타 방사선(고속 전자류) 및 감마 방사선(방사성 선원으로부터 방출되는 광자, 예컨대, Cobalt 60 또는 cesium 137)을 포함한다. 폴리아마이드 조성물은 약 75 내지 약 100 킬로그레이(kGy)의 조사 선량에 의하여 가교될 수 있다. 폴리에스터 조성물은 약 250 내지 약 300 킬로그레이(kGy)의 조사 선량에 의하여 가교될 수 있다.

일 측면에서, 0.8 내지 3.2 밀리미터(mm) 두께 테스트 샘플로 제조된 가교된 조성물은, UL-94에 따른 가연성 등급으로, 적어도 V2, 더욱 구체적으로 적어도 V1, 훨씬 더 구체적으로 적어도 V0를 나타낸다.

다른 측면에서, 가교된 조성물은, 4.0 mm의 두께 및 60mm의 최소 직경을 갖는 테스트 샘플을 사용하여, 국제 전기기술 위원회(International Electrotechnical Commission, IEC) 표준 IEC-60112/3^rd에 따라 측정된 비교 트래킹 지수(comparative tracking index, CTI)은, 400 Volts 초과, 구체적으로 500 Volts 초과, 더욱 구체적으로 550 Volts 초과, 훨씬 더 구체적으로 600 Volts 초과를 나타낸다. 트래킹 지수 400 내지 599 Volts는 등급 1에 상응하고, 600 Volts 이상은 등급 0에 상응한다.

다른 측면에서, 가교된 조성물은 to IEC-60695-2-1에 따라 측정된 바와 같은 글로우 와이어 난연성 지수 (Glow Wire Flammability Index, GWFI)로서, 테스트 샘플 두께가 0.8 내지 3.2 밀리미터 사이일 때, 750℃ 이상, 더욱 구체적으로 약 800℃보다 큰 지수를 갖는다.

여러 측면에서, 가교 후의 조성물은 하기 중 적어도 하나를 나타낸다: (a) 0.8 sowl 3.2 밀리미터 두께의 범위 내에서 UL95에 따른 V0의 등급; (b) IEC-60695-2-1에 따라 측정될 때 글로우 와이어 난연성 지수(Glow Wire Flammability Index)가 0.8 내지 3.2mm의 두께 범위에서960℃ 이상; (c) IEC-60695-2-13에 따라 측정될 때, 글로우 와이어 점화 온도(a Glow Wire Ignition Temperature)가 0.8 내지 3.2mm의 두께 범위에서 750℃ 이상; 또는 (d) 국제 전기기술 위원회 표준 IEC-60112/3^rd에 따라 측정된 비교 트래킹 지수(comparative tracking index)가 1등급 또는 0등급.

여러 측면에서, 가교 후의 조성물은 하기 중 적어도 하나를 나타낸다: (a) IEC-60695-2-1에 따라 측정될 때, 글로우 와이어 난연성 지수(Glow Wire Flammability Index)가 0.8 내지 3.2mm의 두께 범위에서960℃ 이상; (b) IEC-60695-2-13에 따라 측정될 때, 글로우 와이어 점화 온도(a Glow Wire Ignition Temperature)가 0.8 내지 3.2mm의 두께 범위에서 750℃ 이상; 또는 (c) 국제 전기기술 위원회 표준 IEC-60112/3^rd에 따라 측정된 비교 트래킹 지수(comparative tracking index)가 1등급 또는 0등급.

본 개시에 의하여 제조된 조성물로부터 제조된 조성물 및 물품은 본 발명의 범위 내에 있음이 명확하다. 인용된 모든 특허, 특허 출원, 및 다른 참조들은 그들 전체가 참조로서 본원에 포함된다.

본 발명의 측면들은 시스템 명시 등급(system statutory class)과 같이 특정한 명시된 등급으로 설명되고 청구될 수 있을 지라도, 이것은 오직 편의를 위한 것이고 당업자는 본 발명의 각 측면들이 어떠한 명시된 등급으로 설명되고 청구될 수 있음을 알 것이다. 특별히 명시되지 않았다면, 어떠한 방법도 그것의 단계가 특정 순서로 수행되는 것을 필요로 하는 것처럼 본 명세서에서 구성되는 것으로 명시하도록 의도되는 것이 아니다. 따라서, 방법 청구항이 청구항 또는 상세한 설명에서 단계가 특정한 순서로 제한된다고 특별히 언급되지 않으면, 어떠한 측면에서도, 순서가 암시된 것이라고 의도되지 않는다. 이것은, 단계 또는 운영 순서의 배열에 대한 논리의 문제; 문법적 구조 또는 구두점으로부터 유래된 자명한 의미; 및 본 명세서에 설명되어 있는 측면의 숫자 또는 유형을 포함하는 설명을 위한, 어떠한 가능성 있는 표현되지 않은 근거를 가진다.

본 출원 전체에, 다양한 간행물이 참조된다. 그들 전체에 이들 간행물의 개시는 발명이 속하는 기술의 상태를 좀더 풍부하게 설명하기 위하여 본 출원에 참조로서 포함된다. 개시된 참조들은 개별적으로 그리고 특별히 본원에 포함되는데, 이는 참조를 의존하고 있는 문장에서 논의된, 참조들에 포함된 것을 위하여 본원에 포함되는 것이다. 이전의 발명 때문에 본 발명이 그러한 간행물을 선행하는 자격을 갖지 않는다는 인정은 이해되지 않는다. 게다가, 본 명세서에 제공된 발행 날짜는, 독립적인 확인을 할 수 있는 실제 발행 날짜와 다를 수 있다.

실시예

하기의 실시예들은, 당업자에게 본원에서 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법들이 어떻게 제조되고 평가되었는지의 완벽한 개시와 설명을 제공하기 위한 것이고, 오직 예시적인 것으로 의도되며, 개시된 것을 제한하기 위한 것으로 의도되지 않는다. 숫자(예컨대, 양, 온도 등)에 대하여 정확도를 보장하기 위한 노력들이 있으나, 몇몇 오류 편차가 고려되어야 한다. 달리 표현되지 않는다면, 부분(parts)은 중량부(parts by weight), 온도는 ℃(Celcius)내 또는 주위온도이고, 압력은 대기에서 또는 근처이다. 달리 표현되지 않는다면, 조성물에 대한 백분율은 용어 wt%에 있다. 반응 조건, 예컨대, 구성요소 농도, 요구되는 용매, 용매 혼합, 온도, 압력 및 설명된 공정으로부터 생산물 순도 및 수율을 좋게 하기 위하여 사용될 수 있는 반응 범위 및 조건들의 많은 변화 및 조합이 존재한다. 합리적이고 통상적인 실험이 그러한 공정 조건을 좋게 하기 위하여 요구될 것이다.

본원에서 이하 사용된 바와 같이, 이하는 하기와 같이 축약된다:

FM은 굴곡강도(flex modulus);

FOT은 소화 시간(flame-out time);

FS은 굽힘 강도(flex strength);

NIS은 노치드 충격 강도(notched impact strength);

UIS 은 언노치드 충격 강도(unnotched impact strength);

CM 은 할선 탄성 계수(chord modulus);

GF은 유리 섬유(glass fiber);

HDT은 열변형 온도(heat deflection temperature);

ISO은 국제 표준화 기구(International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland);

PA은 폴리아마이드(polyamide);

PA는 기술분야에서 나일론 6(nylon 6) 또는 폴리카프로락탐(polycaprolactam)으로 나타내어 지는 폴리아마이드 6(polyamide 6);

PA66는 기술 분야에서 나일론 6.6(nylon 6,6)으로도 나타내어 지는 폴리아마이드6,6(polyamide 6,6);

PEI은 폴리에테르이미드;

TM은 인장탄성율(tensile modulus);

TS은 인장강도(tensile strength); 및

PPE은 폴리(아릴렌 에테르)이다.

하기의 물질들은 본 명세서에서 설명된 실시예에 사용되었다. 유리 섬유는 VETROTEX® 983 (Saint Gobain Vetrotex GmbH)였고, 도면 및 표에서“GF”로 표시된다; 폴리아마이드 PA6는 Domamid® 24 (DOMO Chemicals GmbH)였고, 도면 및 표에서 “PA6”로 표시된다; 폴리아마이드 PA66은 STABAMID® 24 AE 1 (Rhodia)였고, 도면 및 표에서 “PA66”으로 표시된다; 폴리이미드는 Ultem® 1010 Resin (SABIC IP)였고, 방향족 폴리에테르이미드는 도면 및 표에서 “PEI”로 표시된다; 열안정제 및/또는 산화방지제는 Irgafos® 168 (Ciba)였고, 도면 및 표에서 “AO1”으로 표시된다; Irgafos® 168 (Ciba), 도면 및 표에서 “AO2”로 표시된다; 이형제(release agent)는 스테아린산 알루미늄(Aluminium Stearate)였고, 도면 및 표에서 “RA”로 표시된다; 난연제 시스템은 Exolit® OP 1312 (Clariant)였고, 알루미늄 포스피네이트, 멜라민 폴리포스페이트 및 붕산 아연은 도면 및 표에서 “FRS”로 표시된다; 베마이트 (Boehmite)는 Actilox® B60 AS1 (Nabaltec)였고, 도면 및 표에서 “FRS CoA”로 표시된다; PPO-Si는 SABIC IP에 의해 생산된 폴리페닐렌 에테르-실록산 공중합체이고, 마그네슘 하이드록시드는 Albemarle 로부터의 Magnifin H5 IV이고, 붕산 아연은 Borax.TAIC에 의하여 판매되는 Firebrake® ZB이고, 트리알리리소시아누레이트(triallylisocyanurate)는 가교 첨가제이고 Evonik에 의해 60%wt TAIC/PA6 마스터배치로 공급된다. 이들 물질들은 아래 표1,2,3,4,5,6,7 및 8에 기재된 비율로, 조성물로 제형된다.

컴파운딩은 vacuum-vented Coperion Werner ＆ Pfleiderer 25 mm twin-screw extruder)를 사용함으로써 되었다. 베럴 온도(barrel temperatures)는 270 내지 290℃의 범위었다.

인장, 충격 및 프레임 바(flame bar)는 ISO 표준에 따라 몰드되었고 테스트 하기에 앞서 23℃/50% 습도의 상태에 48시간 동안 있었다. 그 이후 여러가지 특성들(기계적, 열적, 유동학적, 프레임 및 전기적)이 실시예에 설명된 바대로 측정되었다. 테스트 샘플들은 ISO 294에 따라 사출몰딩되었고, 인장, 굽힘(flexural) 테스트 및 충격 테스트가 ISO527, 178 및 180에 의해 각각 행해졌다. 프레임(flame) 테스트는 20mm 버티칼 버닝 테스트(vertical burning test)를 사용하여 UL표준 94에 따라 행해졌다.

프레임 특성(poperties) 은 UL94 프레임 테스트 공정을 사용하여 측정되었다(“Standard for Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances”; Underwriters Laboratories, Inc.). 테스트는 각 테스트 후 연소 산물을 제거하기 위한 배기 팬이 부착되어 있는Atlas HVUL 캐비닛(HVUL 14095 및 HVUL 14111; Atlas Material Testing Technology (India) Private Limited, Chennai, India)에서 수행되었고 소프트웨어는 오디오 신호로 눈금 시간 장치(calibrated timing device)를 제어하였다. 모든 테스트는 23±2℃ 및 50±5% 상대습도의 환경에서 수행되었다. 테스트 공정은 통상적으로 수행되었는데, 10개 프레임 바가 테스트 되었고 평균 값이 초단위의 평균 소화 시간(FOT)으로 보고되었다. UL94 표준에 따른 순위 기준은 다음과 같다: 1) V0(수직 연소(vertical burn)): 플레밍 드립(flaming drips)이 허용되지 않으면서, 화염을 테스트 바에 10초간 가하는 것을 두번 적용 후에, 연소가 10 초 이내에 멈춤; 2) V1(수직 연소(vertical burn)): 플레밍 드립(flaming drips)이 허용되지 않으면서, 화염을 테스트 바에 10초간 가하는 것을 두번 적용 후에, 연소가 30 초 이내에 멈춤; 3) V2(수직 연소(vertical burn)): 플레밍 드립(flaming drips)이 허용되면서, 화염을 테스트 바에 10초간 가하는 것을 두번 적용 후에, 연소가30 초 이내에 멈춤.(“Standard for Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances”; Underwriters Laboratories, Inc.)

비교 트래킹 지수(CTI)는 절연처리한 물질의 절연파괴(트래킹)특성을 측정하기 위하여 기술분야에서 일반적으로 사용되고 있다. 트래킹(tracking)은 절연처리한 물질의 표면위 절연 파괴의 측정이다. 큰 전압 차이는 서서히 탄화된 트랙을 형성함으로써 물질의 표면을 따라 전도성 누출 경로를 만든다. CTI 테스트 공정은 ASTM D3638 테스트 방법(ASTM D3638, 2007, “Standard Test Method for Comparative Tracking Index of Electrical Insulating Materials,” ASTM International, West Conshohocken, PA, 2003, DOI: 10.1520/D3638-07, www.astm.org)에 설명된 대로 이행되었고, 백금 전극이 활용되었다. 간략하게, 테스트 공정은 물질(3mm 두께)의 표면에 드롭방식으로 0.1wt%의 염화암모늄 용액을 50방울 첨가하는 것을 포함하고, 실패가 발생하는 점에서 최대 전압의 결정이 따른다.

비교 실시예는 상기 설명된 방법에 따라, 상업적 난연제 제형(FRS)을 사용하여 준비되었다. 비교 실시예는 표 1에 나타내어진 것과 같이, 난연제 농도의 난연성 및 유동성에의 효과를 평가하기 위하여 테스트 되었다. 제형에서 FRS 양의 감소는 제형의 유동성을 개선(MVR이 증가한다)하는 것으로 나타난다. 그러나, FRS의 농도를 줄이는 것은 동시에 점진적인 난연성의 소실을 야기한다. 글로우 와이어 난연성 지수(960℃, 1 mm)는 즉시 실패하고 UL94 테스트에서 V0 등급은 그 후에 곧 사라졌다. 비교 실시예 2(C2)가 GWFI 테스트(960℃, 1mm)를 통과하지 못했기 때문에, 비교 실시예 3-5(C3-C5) 또한 실패할 것이 예측되었고 측정되지 않았다.

	실시예
	C1	C2	C3	C4	C5
성분 (wt%)*
PA6	24.450	25.950	27.450	28.450	29.450
PA66	22.000	23.500	25.000	26.000	27.000
AO1	0.150	0.150	0.150	0.150	0.150
AO2	0.150	0150	0.150	0.150	0.150
RA	0.250	0.250	0.250	0.250	0.250
FRS	23.000	20.000	17.000	15.000	13.000
GF	30.000	30.000	30.000	30.000	30.000
특성
UL94, 0.8 mm 0.8mm	V0	V0	실패함	실패함	실패함
UL94, 1.6 mm 1.6mm	V0	V0	V0	V1	V2
GWFI 960℃, 1 mm	통과함	실패함
GWFI 960 ℃, 1.6 mm	통과함	통과함
GWIT, 1 mm	725	725
GWIT,1.6 mm	725	725
MVR, 2.16 kg, 275 ºC	13.63	23.75	26.55	32.59	33.07

* 중량%으로 제공된 양

대표 실시예는 동일한 상업적 난연제 시스템(FRS)를 사용하고 실시예 C1과 동일한 방법으로, 단 FRS의 부분은 난연제 시스템 보조제로 대체되었다는 점만 달리하여 준비되었다. 표 2에 나타내어 진 바와 같이, 베마이트(FRS CoA)는 제형을 위해 선택되었고, 대표 실시예는 이후, 지방족 폴리아마이드에서 가연성, 기계적 특성, 및 유동성에 대한 베마이트(FRS CoA)의 난연제 시스템 보조제로서의 영향을 평가하기 위하여 테스트 되었다. 표 1에서 이전에 제공된 바와 같이, 비교 실시예 C1-C5는 FRS 수준이 감소하면, 난연성이 유지되지 않는다는 것을 입증한다. 놀랍게도, 베마이트(FRSCoA)의 제형으로의 첨가는 가연성 등급 및 트래킹 지수가 온전하게 유지하는 동안, 적어도 약 10 %wt의 FRS 농도 감소를 가능하게 한다. 베마이트(FRSCoA)는 UL94 가연성 테스트에서 V0 순위를 유지하는 것을 도울뿐 아니라, 960℃에서 그로우 와이어 프레임 지수(glow wire flame index) 및 그로우 와이어 점화 온도(glow wire ignition temperature)를 유지하는 것을 돕는것으로 나타났다. 게다가, 베마이트는 또한 제형의 트래킹 지수와 같은 전기적 및 전자의 응용을 위한 다른 중요한 특성을 유지하는데 기여하는 것으로 나타난다. 추가적으로, 대표 실시예의 유동성은 비교 실험예 C1에 비하여 개선되었고, 짐작건대 FRS에 대해 베마이트의 부분적 대체로 인한 것이다. 보통, 열가소성 조성물에 미네랄 난연제의 첨가를 증가시키면, 기계적 특성은 대부분 예상대로 내충격 성능 또는 파괴될 때의 스트레인(strain)을 잃는 상태가 될 수 있다. 놀랍게도, 대표 실험예 R6 및 R7은 베마이트(FRSCoA)의 양을 약 6에서 약 12wt%로 두배로하는 것이 기계적 특성에 더 안좋게 영향을 미치지 않음을 보여준다. 게다가, 베마이트/메탈 포스피메이트에 기초한 난연제 조합의 사용은 공정 온도를 감소시킬 수 있게 하는, 제형의 유동성을 개선시키는 것으로 나타난다.

	실시예
	C1	R6	R7
*성분 (wt%)**
PA6	24.45	24.45	23.45
PA66	22	22	21
AO1	0.15	0.15	0.15
AO2	0.15	0.15	0.15
RA	0.25	0.25	0.25
FRS	23	17	13
FRS CoA		6	12
GF	30	30	30
특성
GWFI 960 °C / 1.6 mm	통과함	통과함	통과함
GWFI 960 °C / 1 mm	통과함	통과함	통과함
GWIT 1.6mm	725	725	725
GWIT 1 mm	725	725	725
UL94, 0.8 mm	V0	V0	V0
UL94, 1.6 mm	V0	V0	V0
FM (GPa)	9404.8	9232.8	9402
FS (MPa)	196.13	171.15	174.65
파단시 변형률(Strain at Break (%))	2.78	2.37	2.38
NIS (kJ/m²⁾	7.83	6.04	6.04
UIS (kJ/m²⁾	51.34	37.62	38.42
CM (Gpa)	11279.8	10981,6	11759.6
파단시 응력 (Mpa)	135.69	119,72	123.44
파단시 변형률 (%)	2.3	1.84	1.84
CTI (V)	600V	600V	600V
MVR, 2.16 kg, 275 ºC	13.63	22.95	23.96

* 중량%으로 제공된 양

표 3은 메탈 포스피네이트 염 및 질소 화합물을 포함하는 난연제 시스템(FRS)을 포함하는 유리섬유 강화된 폴리아마이드 조성물로부터의 데이터를 제공한다. 다음 실시예는 폴리에테르이미드(PEI)의 난연제 시스템 보조제로서의 가연성 및 기계적 특성의 효과를 측정하기 위하여 테스트되었다. PEI를 난연제 시스템 보조제로 사용할 때, 기계적 특성은 근소하게 개선되거나 대체적으로 동등하면서, 가연성 특성은 대체적으로 유지되었다.

	실시예
	8	9	10
성분 (wt%)
PA6	26	25,5	20,5
PA66	26	21,5	21,5
PA6, MILLED	2.45	2.45	2.45
AO1	0.15	0.15	0.15
AO2	0.15	0.15	0.15
RA	0.25	0.25	0.25
FRS	15	15	15
PEI		5	10
GF	30	30	30
특성
UL94, 1.6 mm	V1	V1	V1
UL94, 0.8 mm	실패함	V1	V0
GWFI 960 °C / 1.6 mm		통과함	통과함
GWFI 960 °C / 1 mm	실패함	실패함	통과함
GWIT 1.6 mm		725	750
GWIT, 1 mm		725	725
CTI		575	425
휨 모듈러스 (Flexural Modulus)	8.0	8.8	9.1
굽힘 강도(Flexural Strength)	196.64	226	217
파단시 변형률	3.36	3.2	3.3
충격 노치드	10	9,4	9,0
충격 언노치드	57	62	61
코드 모듈러스(Chord Modulus)	9.6	11.3	11.3
파단시 응력 (Stress at Break)	135	150	146
파단시 변형률 (Strain at Break)	3.1	3.1	3.0

*중량%으로 제공된 양

표 4는 메탈 포스피네이트 염 및 질소 화합물을 포함하는 난연제 시스템 을 포함하는 유리 섬유 강화된 폴리아마이드 제형응로부터의 데이터를 제공한다. 이하의 실험예는 베마이트 및 MgOH의 난연제 시스템 보조제로서의 가연성 및 기계적 특성에 대한 효과를 측정하기 위하여 테스트 되었다. 놀랍게도, 메탈 포스피네이트 염 및 질소 화합물을 포함하는 난연제 시스템의 조합으로 사용될 때 , 베마이트는 MgOH보다 매우 뛰어난 난연성을 보이는 것이 나타난다.

	실시예
	11	12	13
성분 (wt%)
PA6	26	38	38
PA66	26
PA6, MILLED	2.45	2.45	2.45
AO1	0.15	0.15	0.15
AO2	0.15	0.15	0,15
RA	0.25	0.25	0.25
GF	30	30	30
FRS CoA			10.0
FRS	23	14.0	14.0
Zinc Borate		5.0	5.0
Magnesium Hydroxide		10.0
특성
UL94, 0.8 mm	V0	V2	V0
UL94, 1.6 mm	V0	NR	V0
GWFT 960 °C / 1 mm	통과함	실패함	통과함
GWFT 960 °C / 1.6 mm	통과함	실패함	통과함
GWIT, 1 mm (°C)	725	750	725
GWIT, 1.6 mm (°C)	725	775	750
FM (GPa)	10.3	8.4	10.3
FS (MPa)	220.52	159.72	176.85
파단시 변형률(Strain at Break) (%)	3.33	2.53	2.37
NIS (kJ/m²⁾	9.4	5.13	5.96
UIS (kJ/m²⁾	54	32.61	36.6
CM (Gpa)	11.9	10.5	12.6
파단시 응력(Stress at Break) (Mpa)	140.22	113.48	118.53
파단시 변형률(Strain at Break) (%)	3.04	2.08	2.0
CTI (V)	600	425	600

표 5-8은 메탈 포스피네이트 염 및 질소 화합물을 포함하는 난연제 시스템을 포함하는, 유리 섬유로 강화된 가교성 및 가교된 폴리아마이드 제형으로부터의 데이터를 제공한다. 가교 첨가제 및 난연제 보조제가 이 제형에 첨가되었다. 가교는 몰딩된 부분의 방사선 조사(irradiation)을 통하여 이행되는데, 즉, 샘플은 베타 방사선을 통하여 100 킬로그레이(kilogray)에1회(a dose of) 노출되었다. 제형은 방사선 조사 되기 전 및 후에 테스트되었고, 놀랍게도 GWFT 테스트는 방사선 조사 후에 통과되고, GWFT는 방사선 조사 후에 개선되고, CTI는 방사선 조사 후에 개선되는 것이 발견되었다. 결과는 표 5-8에서 찾을 수 있다.

	실시예
	14		15
성분 (wt%)
PA6	19.15		18
AO1	0.15		0.05
AO2	0.15		0.05
RA	0.25		0.25
PA66	19		18.35
FRS	23		15
PPO-Si			10
PEI
FRS CoA
TAIC MB	8.3		8.3
GF	30		30
특성	전-조사 *(Pre-Irrad)**	후-조사 *(Post-Irrad)**	전-조사 *(Pre-Irrad)**	후-조사 *(Post-Irrad)**
FM (GPa)	9.0	10.2	8.2	8.6
FS (MPa)	157	183	172	185
파단시 변형률(Strain at Break) (%)	2.5	2.2	2.7	2.6
UIS (kJ/m2)	29.5	29.8	39.3	37.3
NIS (kJ/m2)	6.5	6.8	7.3	7.6
CM (Gpa)	10.6	11.9	10.6	11.0
파단시 응력(stress at Break) (Mpa)	107	125	128	139
파단시 변형률(Strain at Break) (%)	2.1	2.1	2.3	2.3
GWFT 960 °C / 1.6 mm	통과함	통과함		통과함
GWFT 960 °C / 0.8 mm	통과함	통과함		통과함
GWIT, 1.6 mm (°C)	725	825	750	825
GWIT, 0.8mm (°C)	725	800
CTI (V)	600	600	450	600

*“전-조사(pre-irrad)"는 샘플의 베타 방사선 조사 이전의 특성을 보인다; “후-조사(Post-Irrad)"는 샘플을 100KGy에서 방사선 조사 후의 특성을 보인다.

	실시예
	16		17
성분 (wt%)
PA6	18		18
AO1	0.05		0.05
AO2	0.05		0.05
RA	0.25		0.25
PA66	18.35		18.35
FRS	15		15
PPO-Si
PEI			10
FRS CoA	10
TAIC MB	8.3		8.3
GF	30		30
특성	전-조사* *(Pre-Irrad)**	후-조사* *(Post-Irrad)**	전-조사* Pre-Irrad*	후-조사* Post-Irrad*
FM (GPa)	7.8	9.2	8.4	9.0
FS (MPa)	140	158	178	189
파단시 변형률(Strain at Break) (%)	2.5	2.0	2.9	2.6
UIS (kJ/m2)	30.3	30.4	46.1	36.7
NIS (kJ/m2)	5.2	4.9	8.0	7.7
CM (Gpa)	10.2	11.5	10.7	11.2
파단시 응력(Stress at Break) (Mpa)	101	114	136	142
파단시 변형률(Strain at Break) (%)	1.9	1.8	2.6	2.3
GWFT 960 °C / 1.6 mm		통과함		통과함
GWFT 960 °C / 0.8mm		통과함		통과함
GWIT, 1.6 mm (°C)	750	850	775	850
GWIT, 0.8 mm (°C)
CTI (V)	600	600	450	600

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하며, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함한다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하며, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함하고, 상기 포스피네이트 염은 하기의 식(I)이고, 상기 디포스피네이트 염은 하기의 식 (II)이다:

식(I)

식 (II)

상기 R⁴, R⁵, 및 R⁶는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, 아미노, 또는 모노-또는 디C₁-C₈ 알킬 아미노; 또는 하이드록실 또는 C₁-C₄하이드록시알킬, C₂-C₈알케닐, C₁-C₈알콕시, -아실, -아실록시, C₆-C₂아릴, -OR^12, 및 N(R¹²)R¹³으로 각각 치환될 수 있는 C₁-C₈ 알킬, C₅-C₁₆사이클로알킬, -알킬사이클로알킬이고, 상기 R¹² 및 R¹³은 각각 독립적으로 수소, C₁-C₈알킬, C₅-C₁₆사이클로알킬, 또는 -알킬사이클로알킬; 또는 N-지방족고리(N-alicyclic) 또는 N-방향족(aromatic)이고, 상기 N-지방족고리는 피롤리딘, 피페리딘, 이미다졸리딘, 피페라진 등과 같은 고리 질소(cyclic nitrogen)를 포함하는 화합물을 의미하고, 상기 N-방향족은 피롤, 피리딘, 이미다졸, 피라진 등과 같은 질소 함유 헤테로 방향족 고리 화합물을 포함하고; 상기 R⁷, R⁸, R⁹, R¹⁰ 및 R¹¹은 각각 독립적으로, 하이드록실 또는 C₁-C₄하이드록시알킬, C₂-C₈알케닐, C₁-C₈알콕시, -아실, -아실록시, C₆-C₁₂아릴, 및 -O-R¹²로 각각 치환될 수 있는, 수소, C₁-C₈알킬, C₅-C₁₆사이클로알킬 또는 -알킬(사이클로알킬)이고;상기 X는 인산 또는 피로인산이고; 상기 q는 1, 2, 3, 또는 4이고; 상기 b는 1, 2, 3, 또는 4이다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하며, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함하고, 상기 메탈 염은 디메틸포스피닉 산의 알루미늄 염, 메틸에틸포스피닉 산의 알루미늄 염, 또는 메틸프로필포스피닉 산의 알루미늄 염이다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하며, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함하고, 상기 난연제 시스템은 적어도 하나의 질소 화합물을 더 포함한다. 일 측면에서 상기 질소 화합물은 멜라민의 축합체 및/또는 인과 멜라민의 축합체의 반응생성물, 및/또는 이들의 혼합물, 멜람, 멜렘, 멜론, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 화합물, 디멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트 화합물, 벤조구아나민 화합물, 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트의 테레프탈릭 에스터, 알란토인 화합물, 글리코루릴 화합물, 아멜린, 아멜리드 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하며, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함하고, 상기 난연제 시스템은 알란토인, 벤조구아나민, 글루코루릴, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 또는 요소 시아누레이트를 더 포함한다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디스포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하고, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함하고, 상기 폴리아마이드는 나일론-6, 나일론-6,6, 나일론-4, 나일론-4,6, 나일론-12, 나일론-6,10, 나일론-6,9, 나일론-6,12, 나일론-9T, 나일론-6,6 및 나일론-6의 공중합체, 폴리아마이드 공중합체, 폴리아마이드 블렌드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디스포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하고, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함하고, 상기 폴리에스터는 하기의 일반적인 식의 반복하는 단위를 갖는 방향족 디카복실산 및 지방족 디올로부터 유래된다:

상기 y는 2 내지 6의 정수이다. 상기 R은 방향족 디카르복실 산으로부터 유래된 카르복시기가 제거된 잔기를 포함하는 C₆-C₂₀아릴 라디칼이고, 상기 폴리에스터는 선택적으로 지방산, 지방족 폴리올, 또는 이들의 조합으로부터 유래된 단위를, 폴리에스터의 총 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 5중량%의 양으로 포함한다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디스포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하고, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함하고, 상기 가교제는 2-100개 탄소 원자를 포함하는 지방족 디올, 트리올, 또는 테라올로부터 제조되는 폴리올 폴리(메트)아크릴레이트 또는 폴리아릴릭 화합물이다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디스포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제; 및 충전제를 포함하고, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함하고, 상기 충전제는 유리 섬유, 붕산 아연 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디스포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제; 및 조성물의 총 중량을 기준으로 약 20중량%이하의 마모성 첨가제를 더 포함하고, 상기 마모성 첨가제는 폴리테트라플루오르에틸렌, 몰리브덴, 이황화물, 그라파이트, 아라미드, 탄소 섬유, 탄소 파우더, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 가교제, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디스포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및 난연제 시스템 보조제를 포함하고, 상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선 조사하에 자유 라디칼의 형성 능력이 있는 둘 이상의 기를 포함하고, 상기 난연제 보조제는 미네랄 난연제, 방향족 중합체, 인계 난연제, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일 측면에서, 난연제 시스템 보조제는 베마이트(boehmite)다.

여러 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 20중량%의 폴리아릴릭 화합물 또는 폴리올 폴리(메트)아크릴레이트 가교제; 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 60중량%의 유리 섬유; 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합; 및 선택적으로 멜라민의 축합체 및/또는 인산과 멜라민의 축합체의 반응생성물, 및/또는 이들의 혼합물, 멜람, 멜렘, 멜론, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 화합물, 디멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트 화합물, 벤조구아나민 화합물, 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트의 테레프탈릭 에스터, 알란토인 화합물, 글리코루릴 화합물, 아멜린, 아멜리드 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는 난연제 시스템; 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 15 중량%의 난연제 시스템 보조제를 포함한다.

일 측면에서, 난연제 조성물은 폴리아마이드 또는 폴리에스터; 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%의, 트리알릴이소시아누레이트, 트리알릴시아누레이트, 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 및 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 가교제; 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 30 wt%의 유리 섬유; 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 20중량%의 난연제 시스템으로서, 상기 난연제 시스템은 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합 및 선택적으로 멜라민, 멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 또는 멜라민 폴리포스페이트로부터 선택된 적어도 하나의 질소 화합물을 포함하고; 및 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 15 wt%의 난연제 시스템 보조제를 포함하고, 상기 폴리아마이드는 약 15 내지 약 35 wt%의 나일론-6 및 약 15 내지 약 35 wt%의 나일론-6,6을 포함한다.

여러 측면에서, 가교할 수 있는 난연제 조성물을 형성하는 방법은 (a) 폴리아마이드, 베타 또는 감마 방사선의 존재 하에 자유 라디칼을 형성할 수 있는 두개 이상의 기(group)을 포함하는 가교제를 블렌딩하는 것; (b) 난연제 시스템 보조제; 및 (c) 난연제 시스템을 포함하며, 상기 난연제 시스템은, 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합; 및 균질 블렌드를 형성하기 위하여, 선택적으로 멜라민의 축합체 및/또는 인산과 멜라민의 축합체의 반응생성물, 및/또는 이들의 혼합물, 멜람, 멜렘, 멜론, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 화합물, 디멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트 화합물, 벤조구아나민 화합물, 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트의 테레프탈릭 에스터, 알란토인 화합물, 글리코루릴 화합물, 아멜린, 아멜리드 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함한다. 일 측면에서, 상기 방법은 균질 블렌드를 물품으로 몰딩하는 것 및 이온화 방사선으로 조성물을 가교하는 것을 더 포함한다.

본 발명의 범위 또는 진정한 의미로부터 벗어나지 않고, 본 발명에서 다양한 수정 및 변형이 만들어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명의 다른 측면은 본 발명의 명세서 및 실시의 고려로부터 당업자에게 자명할 것이다. 본 발명의 진정한 범위 및 의미는 하기의 청구항들에 의하여 의도되는 것이고, 본 발명의 명세서 및 실시예들은 오직 예시적인 것으로 간주되는 것으로 의도된다.

본 발명의 특허 범위는 청구항에 의하여 정의되고, 당업자에게 일어날 다른 실시예도 포함할 수 있다. 그러한 다른 실시예들은 그들이 청구항의 문자 그래로의 의미와 다르지 않은 구조적 요소를 갖거나, 크지 않은 차이를 갖는 동등한 구조적 요소를 포함한다면, 본원 발명의 범위에 있는 것으로 의도된다.

Claims

난연제 조성물로서,
상기 난연제 조성물은,
(a) 폴리아마이드 또는 폴리에스터;
(b) 가교제;
(c) 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 난연제 시스템; 및
(d) 난연제 시스템 보조제를 포함하고,
상기 난연제 시스템 및 상기 난연제 시스템 보조제는 서로 다른 것이고,
상기 가교제는 베타 또는 감마 방사선의 존재하에 자유 라디칼을 형성할 수 있는 두개 이상의 기(group)을 포함하는 것이고,
상기 난연제 시스템 보조제는 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%의 양으로 존재하고 미네랄 난연제, 인계 난연제, 베마이트, 또는 이들의 조합을 포함하는, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 메탈 포스피네이트 염은 하기 화학식(I)이고, 상기 메탈 디포스피네이트 염은 하기 화학식(II)인 난연제 조성물로서,

(I)

(II)
상기R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소, 선형 또는 가지형 C₁-C₆ 알킬 라디칼, 또는 아릴 라디칼이고; 상기 R³는 선형 또는 가지형 C₁-C₁₀ 알킬렌, 아릴렌, 알킬아릴렌, 또는 아릴알킬렌 라디칼이고; 상기 M은 칼슘, 알루미늄, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 또는 아연이고; 상기 m은 2또는 3이고; 상기 n은, 상기 x가 1이고 상기 m이 2일 때 1이며, 상기 n은, 상기 x가 2이고 상기 m이 3일 때 3인, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 메탈 염은 디메틸포스피닉 산의 알루미늄 염, 메틸에틸포스피닉 산의 알루미늄 염, 또는 메틸프로필포스피닉 산의 알루미늄 염인, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 난연제 시스템은,
멜라민의 축합체, 인산과 멜라민의 축합체의 반응생성물, 및 이들의 혼합물 중 하나 이상, 멜람, 멜렘, 멜론, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 화합물, 디멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트 화합물, 벤조구아나민 화합물, 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트의 테레프탈릭 에스터 화합물, 알란토인 화합물, 글리코루릴 화합물, 아멜린, 아멜리드 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 더 포함하는, 난연제 조성물.
제4항에 있어서,
상기 질소 화합물은, 하기 화학식 (III) 내지 (VIII)의 화합물; 또는 상기 질소 화합물들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하고,

(III)

(IV)

(V)

(VI)

(VII)

(VIII)
상기 R⁴, R⁵, 및 R⁶는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시, 아미노, 또는 모노-또는 디C₁-C₈ 알킬 아미노; 또는 하이드록실 또는 C₁-C₄하이드록시알킬, C₂-C₈알케닐, C₁-C₈알콕시, -아실, -아실록시, C₆-C₂아릴, -OR^12, 및 N(R¹²)R¹³으로 각각 치환될 수 있는 C₁-C₈ 알킬, C₅-C₁₆사이클로알킬, -알킬사이클로알킬이고, 상기 R¹² 및 R¹³은 각각 독립적으로 수소, C₁-C₈알킬, C₅-C₁₆사이클로알킬, 또는 -알킬사이클로알킬; 또는 N-지방족고리(N-alicyclic) 또는 N-방향족(aromatic)이고, 상기 N-지방족고리는 고리 질소 함유 화합물을 의미하고, 상기 N-방향족은 질소 함유 헤테로 방향족 고리 화합물을 의미하고; 상기 R⁷, R⁸, R⁹, R¹⁰ 및 R¹¹은 각각 독립적으로, 하이드록실 또는 C₁-C₄하이드록시알킬, C₂-C₈알케닐, C₁-C₈알콕시, -아실, -아실록시, C₆-C₁₂아릴, 및 -O-R¹²로 각각 치환될 수 있는, 수소, C₁-C₈알킬, C₅-C₁₆사이클로알킬 또는 -알킬(사이클로알킬)이고; 상기 X는 인산 또는 피로인산이고; 상기 q는 1, 2, 3, 또는 4이고; 상기 b는 1, 2, 3, 또는 4인, 난연제 조성물.
제4항에 있어서,
상기 질소 화합물은 알란토인, 벤조구아나민, 글루코루릴, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 또는 요소 시아누레이트인, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리아마이드는 나일론-6, 나일론6,6, 나일론-4, 나일론-4,6, 나일론-12, 나일론6,10, 나일론6,9, 나일론-6,12, 나일론-9T, 나일론-6,6 및 나일론-6의 공중합체, 폴리아마이드 공중합체, 폴리아마이드 블렌드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리아마이드 또는 폴리에스터는 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 96 중량%의 양으로 존재하는, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스터는 하기 화학식의 반복되는 유닛을 갖는 방향족 디카르복실산 및 지방족 디올로부터 유래된, 난연제 조성물로서,
화학식은 다음과 같고:
(화학식),
상기 y는 2 내지 6의 정수이고, 상기 R은 방향족 디카르복실 산으로부터 유래된 카르복시기가 제거된 잔기를 포함하는 C₆-C₂₀아릴 라디칼이고,
상기 폴리에스터는 선택적으로 지방족 산, 지방족 폴리올, 또는 이들의 조합으로부터 유래된 유닛을, 폴리에스터의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 내지 5중량%의 양으로 포함하는, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스터는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트), 폴리(에틸렌 나프타노에이트), 폴리(부틸렌 나프타노에이트), 폴리(프로필렌 테레프탈레이트), 또는 이들의 조합인, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 가교제는 2 이상의 불포화 기(group)를 포함하는, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 가교제는 2-100개 탄소 원자를 포함하는 지방족 디올, 트리올, 또는 테라올로부터 제조되는 폴리올 폴리(메트)아크릴레이트 또는 폴리알릴릭 화합물인, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
조성물의 총 중량을 기준으로 60중량% 이하의 충전제를 더 포함하는, 난연제 조성물.
제13항에 있어서,
상기 충전제는 유리 섬유, 붕산 아연, 또는 이들의 조합인, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
조성물의 총 중량을 기준으로 20중량% 이하의 마모성 첨가제를 더 포함하고,
상기 마모성 첨가제는 폴리테트라플루오르에틸렌, 몰리브덴, 이황화물, 그라파이트, 아라미드, 탄소 섬유, 탄소 파우더, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 가교된 조성물을 형성하기 위하여 이온화 방사선으로 가교된, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
가교 후의 조성물은, 하기의 하나 이상을 나타내는, 난연제 조성물:
(a) IEC-60695-2-1에 따라 측정된 바와 같은 글로우 와이어 난연성 지수(Glow Wire Flammability Index)가 0.8 내지 3.2mm의 두께 범위에서960℃ 이상;
(b) IEC-60695-2-13에 따라 측정된 바와 같은 글로우 와이어 점화 온도(a Glow Wire Ignition Temperature)가 0.8 내지 3.2mm의 두께 범위에서 750℃ 이상; 또는
(c) 국제 전기기술 위원회 표준 IEC-60112/3^rd에 따라 측정된 비교 트래킹 지수(comparative tracking index)가 1등급 또는 0등급.
제1항에 있어서,
상기 난연제 시스템 보조제는 베마이트인, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 미네랄 난연제는, 메탈 수산화물, 수산화탄산염, 붕산염, 산화미네랄, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 미네랄 난연제는, 알루미늄 트리-하이드록시드, 알루미늄 옥사이드 하이드록시드, 마그네슘 디-하이드록시드, 또는 상기 난연제의 하나 이상을 포함하는 조합으로부터 선택되는, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 인계 난연제는, 폴리포스포네이트, 폴리포스포네이트-폴리카보네이트 공중합체, 포스파젠 화합물, 아릴 포스페이트, 설포네이트 염, 또는 이들의 조합으로부터 선택된, 난연제 조성물.
제21항에 있어서,
상기 아릴 포스페이트는, 레조르시놀 디페닐 포스페이트, 비스페놀 에이 디페닐 포스페이트, 또는 이들의 조합으로부터 선택된, 난연제 조성물.
제21항에 있어서,
상기 인계 난연제는, 폴리포스포네이트를 포함하는, 난연제 조성물.
제23항에 있어서,
상기 폴리포스포네이트는 디페닐-메틸-포스포네이트(DPP)로부터 유래된 잔기를 포함하는, 난연제 조성물.
제24항에 있어서,
상기 폴리포스포네이트는 디페닐-메틸-포스포네이트(DPP)로부터 유래된 잔기를 포함하는 동종중합체인, 난연제 조성물.
제21항에 있어서,
상기 설포네이트 염은, 포타슘 디페닐 설폰 설포네이트, 포타슘 퍼플루오로부탄 설포네이트, 또는 이들의 조합인, 난연제 조성물.
제21항에 있어서,
상기 포스파젠 화합물은, 페녹시사이클로포스파젠을 포함하는, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 난연제 조성물은, 실질적으로 동일한 컴파운딩 및 몰딩 조건하에 생산된, 난연제 시스템 보조제 및 난연제 시스템의 감소가 없는, 상응하는 조성물 또는 참조 조성물과 비교할 때, 산성 종의 감소된 수준을 나타내는, 난연제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 난연제 조성물은, 실질적으로 동일한 컴파운딩 및 몰딩 조건하에 생산된, 난연제 시스템 보조제 및 난연제 시스템의 감소가 없는, 상응하는 조성물 또는 참조 조성물과 비교할 때, 실질적으로 부식을 예방하거나 억제하는, 난연제 조성물.
제16항의 가교된 조성물을 포함하는 물품.
난연제 조성물로서,
상기 조성물은,
(a) 폴리아마이드 또는 폴리에스터;
(b) 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 20중량%의 폴리알릴릭 화합물 또는 폴리올 폴리(메트)아크릴레이트 가교제;
(c) 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 60중량%의 유리 섬유;
(d) 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 25중량%의 난연제 시스템으로서,
상기 난연제 시스템은,
i. 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합; 및
ii. 선택적으로 멜라민의 축합체, 인산과 멜라민의 축합체의 반응생성물, 및 이들의 혼합물 중 하나 이상, 멜람, 멜렘, 멜론, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 화합물, 디멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 벤조구아나민 화합물, 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트의 테레프탈릭 에스터, 알란토인 화합물, 글리코루릴 화합물, 아멜린, 아멜리드 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는 난연제 시스템; 및
(e) 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 15 중량%의 난연제 시스템 보조제;를 포함하는, 난연제 조성물.
제31항에 있어서,
상기 폴리아마이드는,
조성물의 총 중량을 기준으로 15 내지 35중량%의 나일론-6 및 15 내지 35 중량%의 나일론-6,6;
(f) 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%의, 트리알릴이소시아누레이트, 트리알릴시아누레이트, 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 및 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 가교제;
(g) 조성물의 총 중량을 기준으로 15 내지 30 중량%의 유리 섬유; 및
(h) 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 20중량%의 난연제 시스템으로서, 상기 질소 화합물은 멜라민, 멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 또는 멜라민 폴리포스페이트인, 난연제 시스템;을 포함하는, 난연제 조성물.
가교할 수 있는, 난연제 조성물을 형성하는 방법으로서,
상기 방법은,
(i) 폴리아마이드; 베타 또는 감마 방사선의 존재 하에 자유 라디칼을 형성할 수 있는 두개 이상의 기(group)을 포함하는 가교제; (j) 난연제 시스템 보조제; 및 (k) 난연제 시스템을 블렌딩하여 균질 블렌드를 형성하는 것을 포함하며,
상기 난연제 시스템은,
i. 메탈 포스피네이트 염, 메탈 디포스피네이트 염, 또는 이들의 조합; 및
ii. 선택적으로 멜라민의 축합체, 인산과 멜라민의 축합체의 반응생성물, 및 이들의 혼합물 중 하나 이상, 멜람, 멜렘, 멜론, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 화합물, 디멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트 화합물, 벤조구아나민 화합물, 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트의 테레프탈릭 에스터, 알란토인 화합물, 글리코루릴 화합물, 아멜린, 아멜리드 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는, 난연제 조성물을 형성하는 방법.
제33항에 있어서,
균질 블렌드를 물품으로 몰딩하는 것 및 이온화 방사선으로 조성물을 가교하는 것을 더 포함하는, 난연제 조성물을 형성하는 방법.
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