阻燃剂和阻燃树脂组合物制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种阻燃剂，其能够借助非常少量的添加剂赋予高的阻燃性，而不会损害树脂的基本物理性质，并且是高度安全的，对人体和环境无害，对其基本上没有负面影响，因为该阻燃剂中不含卤素和磷元素。为此，本发明专利技术提供一种包含多价苯酚化合物、糖类化合物和脂肪酸化合物的阻燃剂，并且还提供一种含有所述阻燃剂和树脂的阻燃树脂组合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够赋予树脂以优异的阻燃性的阻燃剂，还涉及包含该阻燃剂的阻燃树脂组合物。
技术介绍
在美国，用于家用电器和办公自动化设备的组件(component parts)的树脂需要满足美国保险商实验室(Under Writers Laboratories Inc.)的UL-94阻燃标准(基于组件到组件的标准)要求的阻燃性。近年来，不仅在美国，而且在包括日本的大多数国家，UL-94阻燃标准得到了日益增加的使用。常规阻燃剂被认为通常基于以下三项原理或技术。根据单独的应用和树脂的类型使用这些阻燃剂。根据第一项原理的阻燃剂，通过向树脂中加入10％质量～20％质量的卤素化合物从而为树脂提供阻燃性，该阻燃剂用作燃烧火焰的抑制剂(negativecatalyst)，且降低燃烧速率。根据第二项原理的阻燃剂，其中通过向树脂中加入百分之几(质量)～百分之几十(质量)的有机硅化合物，或者通过向树脂中加入百分之几(质量)～百分之十几(质量)的磷酸化合物，以使有机硅化合物在燃烧过程中在树脂表面渗出(bleed)，或者通过在树脂中进行脱氢反应，在树脂表面形成焦化层，以形成绝热膜，从而阻止树脂燃烧。根据第三项原理的阻燃剂，其中将40质量份～110质量份金属氢氧化物(例如氢氧化镁或氢氧化铝)加入100质量份树脂中，从而通过当这些化合物因树脂的燃烧而分解(resolve)时的吸热反应和生成的水具有的蒸发潜热来冷却树脂，从而冷却全部的树脂，以阻止树脂燃烧。但是，当根据第一项原理，树脂作为废物燃烧时，会造成由卤素化合物产生二噁英的问题，除非为树脂提供足量的氧气和足够高的燃烧温度。根据第二项原理，对于磷酸酯化合物，燃烧灰烬中含有的磷酸会导致由废塑料造成的水污染。当在树脂中加入大量有机硅化合物时，树脂的内在物理性能发生变化，这会降低树脂的强度。根据第三项原理，由于在树脂中加入大量金属氢氧化物，因此树脂发生水解，导致树脂的力学性能非常差。本专利技术的专利技术人提出一种阻燃剂，通过在热塑性树脂中加入单宁(tannin)化合物，该阻燃剂在热稳定性方面是非常有效的，原因是单宁化合物补足(supplement)树脂中产生的自由基(radical)，在日本专利(JP-B)Nos.3046962，3046963，3046964和日本专利申请特开平(JP-A)No.2003-313411中，这种阻燃剂用作阻燃剂是非常有效的。但是，已知树脂燃烧会产生树脂分解气体，该气体连续地与空气中的氧气反应从而使树脂继续燃烧。通过在树脂中加入单宁化合物，借助于树脂稳定性的改善提供足以令人满意的水平的阻燃性是困难的。因此，需要对阻燃剂进行进一步改进和发展。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种阻燃剂，其能够借助非常少量的添加剂赋予高的阻燃性，而不会损害树脂的基本物理性质，并且是高度安全的，对环境和人体没有负面影响，因为其中不含卤素和磷元素。本专利技术的另一个目的是提供一种含有所述阻燃剂的阻燃树脂组合物。为解决上述问题本专利技术的专利技术人反复进行悉心研究，并发现包含多价苯酚化合物(polyvalent phenol compound)、糖类化合物和脂肪酸化合物的阻燃剂表现出对树脂的高度的热稳定作用，而且能够减少树脂燃烧过程中产生的可燃气体，还能够通过抑制热分解反应产生的烃的形成从而有效地阻止树脂燃烧。换句话说，树脂的分解会产生气体，该气体连续地与空气中的氧气反应，从而使树脂继续燃烧。在这种情况下，当树脂中存在脂肪酸化合物时，脂肪酸化合物在树脂的热分解过程中向燃烧气体中释放难以燃烧的气体例如苯甲酸。当树脂中存在糖类化合物时，由于树脂的燃烧，糖类化合物的羟基在高温下引起树脂中的脱水反应，从而从树脂中释放水，并且对树脂发挥冷却作用而且在表面上形成焦化层(charred layer)，以用作绝热膜。由于多价苯酚化合物补足树脂中形成的自由基，因此其具有高的热稳定性。这样，通过在树脂中加入包含多价苯酚化合物、糖类化合物和脂肪酸化合物的阻燃剂，可提供满足UL-94阻燃标准的优异阻燃性。而且，因为即使少量添加，这些化合物即分别具有足够的效果，所以这些化合物不会不利地影响树脂物理性质方面的变化。专利技术人还发现，能够提供高度安全的阻燃剂，因为多价苯酚化合物和糖类化合物是天然存在的化合物，并且由于其中不含卤素和磷元素，所以对人体和环境是无害的。本专利技术是基于专利技术人的研究发现。解决上述问题的方法如下所述。本专利技术的阻燃剂包含多价苯酚化合物、糖类化合物和脂肪酸化合物。本专利技术的阻燃树脂组合物包含树脂和本专利技术的阻燃剂。附图说明图1示出实施例4的阻燃剂的加入量与燃烧时间的关系。具体实施方案(阻燃剂)本专利技术的阻燃剂包含多价苯酚化合物、糖类化合物和脂肪酸化合物，并且根据需要进一步包含其他组分。-多价苯酚化合物-所述多价苯酚化合物不受具体限制，可以根据使用目的合适地选自本领域已知的多价苯酚化合物。例如，从高的热稳定性效果的角度考虑，单宁化合物是优选的。单宁化合物的实例包括单宁类(tannins)、单宁类的脱水缩聚反应产物、单宁酸类(例如单宁酸)、儿茶酸类(catechins)、无色花色素(leucoanthocyanes)以及绿原酸类(chlorogenic acids)。上述每种化合物都可以单独使用或者两种或多种组合使用。这些单宁化合物广泛存在于天然植物中。在TakaoMurakami和Toshihiko Okamoto撰写并由Hirokawa Shoten于1983年出版的“Natural Product Chemistry”(Tennenbutsu Kagaku)的第98页中对这些单宁化合物进行了分类和描述。应当注意，单宁酸类也称作单宁类，本专利技术不区分单宁酸类和单宁类。单宁酸类和儿茶酸类都是单宁化合物，它们被分为两类，即可水解单宁类和缩合单宁类(condensed tannins)，单宁酸类和儿茶酸类都存在许多结构不同的化合物，因为它们是天然化合物。可水解单宁类的实例包括五倍子单宁(Chinese tannin)、鞣花单宁(ellagictannin)，以及包括缩酚酸(例如咖啡酸和金鸡纳酸)的绿原酸类。稠合单宁类的实例包括白雀木单宁(quebracho tannin)、金合欢单宁(Wattle tannin)、黑儿茶单宁(gambiter tannin)、儿茶单宁(cutch tannin)以及flubber tannin。五倍子单宁是五倍子酸或其衍生物通过酯键合生成的产物，五倍子单宁是代表性的可水解单宁。五倍子单宁由下面的结构式(1)表示。已知五倍子单宁具有以下结构其中十个五倍子酸基团围绕一个葡萄糖残基，且两个五倍子酸基团在垂直于葡萄糖残基的方向上进一步键合，即这两个五倍子酸基团位于结构式(1)中用*或星号表记的位置。但是，位于五倍子单宁化合物中心的物质不必限于葡萄糖，五倍子单宁化合物可以是纤维素位于中心的化合物。也可以使用通过单宁酸类的水解得到的、由下面结构式(2)表示的五倍子酸的二缩酚酸。如上所述，单宁酸类是广泛存在于天然植物中的化合物，因此，容易通过类比知道单宁酸具有部分不同的化学结构。 结构式(1) 结构式(2)儿茶酸类是由下面的结构式(3)表示的化合物。白雀木单宁是由下面的结构式(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃剂，其包含：多价苯酚化合物、糖类化合物和脂肪酸化合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：日下石进，
申请(专利权)人：东北理光株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]