(57)【要約】【解決手段】ホスホネートポリマーと、ナノ粒子と、任意に、分散剤とを含む、難燃性組成物、混合物、および製品を本明細書で述べる。また、そのような難燃性組成物、混合物、および製品を調製する方法も本明細書に記載する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ．少なくとも１つのホスホネートオリゴマーまたはポリマーであって、式（I）で表される単位を含み、
2021511396.tif 000018
前記式（Ｉ）中、
Ａｒは、それぞれ独立して、同じ、または異なる芳香族基であり、
Ｒは、それぞれ独立して、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ２−２０アルケン、Ｃ２−２０アルキン、Ｃ５−２０シクロアルキル、もしくはＣ６−２０アリールから選択される、同じ、または異なる基であり、
ｎは、３〜２００である、
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーと、
ｉｉ．ナノ粒子と、
ｉｉｉ．任意に、少なくとも１つの分散剤と、
を含む、難燃性組成物。
【請求項２】
前記ホスホネートオリゴマーまたはポリマーはそれぞれ、ホスホネートオリゴマーまたはポリマーの重量に対して２重量％〜１８重量％のリン元素を含有する、請求項１に記載の難燃性組成物。
【請求項３】
前記ホスホネートオリゴマーまたはポリマーは、式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、または（ＩＩ）および（ＩＩＩ）で表される単位を含み、
2021511396.tif 000019
2021511396.tif 000020
前記式中、
Ａｒは、それぞれ独立して、同じ、または異なる芳香族基であり、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ２−２０アルケン、Ｃ２−２０アルキン、Ｃ５−２０シクロアルキル、もしくはＣ６−２０アリールから選択される、同じ、または異なる脂肪族もしくは芳香族炭化水素であり、
ｍおよびｐは、それぞれ独立して、１〜１５０である、
請求項１または２に記載の難燃性組成物。
【請求項４】
Ａｒは、Ｃ６−２０アリールから選択され、
前記式（Ｉ）および／または（ＩＩ）中の−Ｏ−Ａｒ−Ｏ−部分は、レゾルシノール、ヒドロキノン、カテコール、およびビスフェノール、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される芳香族ジオールから誘導されることが好ましい、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項５】
前記ビスフェノールは、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、４，４’−ビフェノール、フェノールフタレインもしくはフェノールフタレインの誘導体、４，４’−チオジフェノール、４，４’−スルホニルジフェノール、および１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項４に記載の難燃性組成物。
【請求項６】
前記難燃性組成物の重量に対して、少なくとも１重量％〜７５重量％の前記ナノ粒子を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項７】
前記ナノ粒子は、アタパルジャイト、ベントナイト、モンモリロナイト、ベーマイト、イライト、ヒドロキシアパタイト、スメクタイト、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、セピオライト、ヘクトライト、ハロイサイト、およびタルカム粒子、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項８】
前記ナノ粒子の長さは、少なくとも１次元寸法において、１ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍ、より好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍ、さらにより好ましくは１ｎｍ〜２０ｎｍである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項９】
前記分散剤は、ワックス、有機酸誘導体、およびオリゴマー／ポリマー誘導体、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項１０】
前記分散剤は、ポリエーテル変性シロキサン、ポリエステル変性シロキサン、ポリアクリレート、およびポリエステルポリアミン、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項１１】
少なくとも１つの分散剤は、一般式（Ａ）で表されるポリエーテル変性シロキサンであり、
2021511396.tif 000021
前記式（Ａ）中、
Ｒは、同一または異なって、Ｒ１、メチル、またはヒドロキシであり、
Ｒ１は、同一または異なって、式（Ａ’）で表されるポリエーテル部分であり、
−Ｚ−（Ｏ−ＣｍＨ２ｍ−（ｎ−１））Ｏ−［Ｏ−（ＡＯ）−Ｒ３］ｎ  式（Ａ’）
前記式（Ａ’）中、
Ｚは、２〜４個の炭素原子を有する分枝鎖状または非分枝鎖状のアルキレン部分であり、
ｍは、２〜４であり、
ｎは、１〜３であり、
ｏは、０または１であり、
ＡＯは、同一または異なって、オキシアルキレン部分であり、前記オキシアルキレン部分は、１つ以上のオキシエチレン、オキシプロピレン、および／またはオキシブチレン部分を含み、
Ｒ３は、同一または異なって、水素または１〜４個の炭素原子を有するアルキル部分であり、
ただし、Ｒ１において、炭素原子および酸素原子の総数は少なくとも７０であり、
ａは、２０〜２００であり、
ｂは、１〜５０であり、
ただし、前記部分ＲのいずれもＲ１ではない場合、ｂは少なくとも３である、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項１２】
少なくとも１つの分散剤は、一般式（Ｂ）で表されるポリエーテル変性シロキサンであり、
2021511396.tif 000022
前記式（Ｂ）中、ラジカル
Ｒ１は、１〜４個の炭素原子を有するアルキルラジカルまたはアリールラジカルであるが、前記ラジカルＲ１の少なくとも８０％はメチルラジカルであり、
分子中のＲ２は、同一または異なっており、かつ、以下の定義であって、
（ａ）
2021511396.tif 000023
前記式中、
Ｒ３は、水素またはアルキルラジカルであり、
Ｒ４は、水素、アルキル、またはカルボキシラジカルであり、
ｃは、１〜２０の数であり、
ｄは、０〜５０の数であり、
ｅは、０〜５０の数であり、
（ｂ）
−（ＣＨ２−）ｆＯＲ５
前記式中、
Ｒ５は、水素、アルキル、もしくはカルボキシラジカル、または所望によりエーテル基を含むジメチロールプロパンラジカルであり、
ｆは、２〜２０の数であり、
（ｃ）
−（ＣＨ２−）ｇ（ＯＣ２Ｈ４−）ｈ（ＯＣ３Ｈ６−）ｉ（ＯＣ４Ｈ８）ｊ（ＯＣＨ２ＣＨ（Ｃ６Ｈ５））ｋＯＲ６
前記式中、
Ｒ６は、水素、アルキル、またはカルボキシラジカルであり、
ｇは、２〜６の数であり、
ｈは、０〜２０の数であり、
ｉは、１〜５０の数であり、
ｊは、０〜１０の数であり、
ｋは、０〜１０の数であり、
または、
（ｄ）
ラジカルＲ１に相当し、
ただし、平均的な分子において、少なくとも１つのラジカルＲ２は前記定義（ａ）を満たす、
定義を有し、
ａは、１〜５００の数であり、
ｂは、０〜１０の数である、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項１３】
少なくとも１つの分散剤は、一般式（Ｃ）で表されるポリエステル変性シロキサンであり、
2021511396.tif 000024
前記式（Ｃ）中、
Ｒは、互いに独立し、１〜１１個、好ましくは１〜４個の炭素原子を有するアルキル部分であり、
Ｒ１は、互いに独立し、Ｒまたはポリエステル部分であり、
Ｒ２は、互いに独立し、Ｒまたはポリエステル部分であり、
ｎ、ｍ、およびｐは、互いに独立し、０〜５８であり、
ただし、
Ｎ＝ｎ＋ｍ＋ｐ＋２は、１５〜７５であり、
すべてのＲ２がＲである場合、Ｒ１はＲではなく、すべてのＲ１がＲである場合、少なくとも１つのＲ２はＲではなく、
かつ／または、
ｍおよびｐが０である場合、部分Ｒ１はＲではなく、部分Ｒ１がすべてＲである場合、ｍまたはｐ、好ましくは、ｍは、０ではない、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項１４】
前記難燃性組成物の重量に対して、少なくとも０．５重量％〜１０重量％の前記分散剤を含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項１５】
前記難燃性組成物の重量に対して、合計すると１００％となる、
ｉ．５５重量％〜９２重量％の前記少なくとも１つのホスホネートオリゴマーまたはポリマーと、
ｉｉ．８重量％〜４５重量％の前記ナノ粒子と、
ｉｉｉ．任意に、１０重量％以下、好ましくは２重量％〜５重量％の前記少なくとも１つの分散剤と、
を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の難燃性組成物。
【請求項１６】
ｉ．請求項１〜１５のいずれか１項に記載の前記難燃性組成物と、
ｉｉ．第２のポリマーと、
を含む、混合物。
【請求項１７】
前記第２のポリマーは、ベンゾオキサジンポリマー、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリエポキシ、ポリイミド、ポリアリレート、ポリアリレンエーテル、ポリエチレン、ポリエチレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルエステル、ポリ塩化ビニル、ビスマレイミドポリマー、ポリ無水物、ポリアクリロニトリルブタジエンスチレン、およびセルロースポリマー、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１６に記載の混合物。
【請求項１８】
前記第２のポリマーはポリカーボネートであり、前記混合物の光透過性は、０．４ｍｍ厚の試験片で測定を行った場合、８０％以上となる、請求項１６または１７に記載の混合物。
【請求項１９】
混合物総重量に対して前記混合物中の前記リン元素の含有量が１ｗｔ％〜２ｗｔ％となるように、前記難燃性組成物の量が調節されている、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の混合物。
【請求項２０】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の前記難燃性組成物および／または請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の前記混合物を製造する方法であって、
ｉ．第１のポリマーまたはオリゴマーと、ナノ粒子と、任意に、分散剤とを、連続または同時に混合するステップであって、前記第１のポリマーまたはオリゴマーはそれぞれ、ホスホネートポリマーまたはオリゴマーである、ステップと、
ｉｉ．前記混合物を配合機で処理するステップと、
ｉｉｉ．約２０℃〜約４００℃の温度まで前記混合物を加熱するステップと、
を、含む方法。
【請求項２１】
請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の混合物を含む製品であって、被覆剤、接着剤、繊維、自立膜、シート、プリプレグ、フォーム、繊維強化合成物、および成形品からなる群から選択される、製品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
成功の度合いは異なるものの、ポリマーに耐火性を付与するために多くのアプローチが詳細に調査されてきた。一般に、加工性、溶融紡糸能力、および機械特性など、他の重要な特性を損なわずに、ポリマーに耐火性を付与することは、非常に困難なことであった。
【０００２】
ホスホネート含有オリゴマーおよびポリマーは、多くのエンジニアリングプラスチックにおいて難燃作用を示してきた。しかし、これらのホスホネート材料は、メラミン系材料などの異なる相乗剤を添加しても、熱可塑性樹脂において高い負荷を必要とする（米国特許第２００９／００４３０１３Ａ１号）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２００９／００４３０１３Ａ１号
【発明の概要】
【０００４】
したがって、好ましくは所望のポリマー特性を維持しつつ、高い耐火性を有するポリマー組成物が必要とされる。
Ａ．本明細書に記載する難燃剤組成物は、
ｉ．少なくとも１つのホスホネートオリゴマーまたはポリマーと、
ｉｉ．ナノ粒子と、
ｉｉｉ．任意に、分散剤と、
を含む。
Ｂ．いくつかの実施形態において、
ｉ．本発明の前記難燃性組成物と、
ｉｉ．第２のポリマーと、
を含む混合物を提供する。
Ｃ．他の実施形態において、前記難燃性組成物または前記難燃性組成物を含む混合物を製造する方法、および当該混合物からなる製品を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本開示は、上述した特定のシステム、装置、および方法に限定されることはなく、これらを変形してもよい。本明細書において用いる用語は、特定のバージョンまたは実施形態のみについて記載するためのものであって、その範囲を限定することを意図していない。
【０００６】
本明細書において、単数形を表す「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈において明確な指定のない限り、複数の意味を含む。特に規定のない限り、本明細書において用いるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本開示において、いかなるものも、本開示に記載する実施形態が従来の発明による開示に先行する資格がないと認めるものとして、解釈されるべきではない。本明細書において用いる、用語「含む」は、「含むが、それに限定されない」を意味する。
【０００７】
本願の目的のため、下記の用語は、それぞれ、以下に規定した意味を有するものとする。
【０００８】
「任意の」または「任意に」は、その後に説明するイベントまたは状況が、発生してもよい、または発生しなくてもよいことを意味し、また、その説明には、イベントが発生する場合と、イベントが発生しない場合と、が含まれていることを意味する。
【０００９】
本明細書において、用語「カーボネート」は、その慣習的な意味、たとえば、二価のラジカルＣＯ３を含有する炭酸（Ｈ２ＣＯ３）の塩または炭酸の無荷電エステルという意味を持つ。「炭酸ジアリールカーボネート」（（ＡｒｙｌＯ）２ＣＯ）は、ＣＯ３ラジカルに関連する少なくとも２つのアリール基を有するカーボネートであり、ジアリールカーボネートの最も典型的な例は、炭酸ジフェニル（（ＰｈＯ）２ＣＯ）であるが、ジアリールカーボネートの定義は、この特定の例に限定されない。
【００１０】
本明細書において、用語「ホスホネートオリゴマーおよびポリマー」は、ホスホン酸ＲＰ（Ｏ）（ＯＨ）２のエステル基、すなわち、一般式［ＲＰ（Ｏ）（ＯＲ’）（ＯＲ’’）］で表されるエステル基を含有するオリゴマーおよびポリマーを意味する。なお、式中、Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’は、それぞれ独立して、有機ラジカルから選択される。
【００１１】
用語「芳香族ジオール」は、少なくとも２つの関連ヒドロキシ置換体を有する、任意の芳香族化合物または主に芳香族から構成される化合物を包含することを意味する。芳香族ジオールは、少なくとも２つのフェノール性ヒドロキシ基を含むことが好ましい。芳香族ジオールは、４，４’−ジヒドロキシビフェニル、ヒドロキノン、レゾルシノール、メチルヒドロキノン、クロロヒドロキノン、アセトキシヒドロキノン、ニトロヒドロキノン、１，４−ジヒドロキシナフタレン、１，５−ジヒドロキシナフタレン、１，６−ジヒドロキシナフタレン、２，６−ジヒドロキシナフタレン、２，７−ジヒドロキシナフタレン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−クロロフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシ−３−クロロフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ケトン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）ケトン、ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）ケトン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフィド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、フェノールフタレインもしくはフェノールフタレイン誘導体、４，４’−チオジフェノール、４，４’−スルホニルジフェノール、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、および１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、またはこれらの組み合わせを含むことがより好ましい。芳香族ジオールは、レゾルシノール類、ヒドロキノン類、カテコール類、およびビスフェノール類から選択されることが特に好ましい。好ましいビスフェノール類は、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、４，４’−ビフェノール、フェノールフタレイン、４，４’−チオジフェノール、４，４’−スルホニルジフェノール、１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、またはこれらの任意の組み合わせである。
【００１２】
用語「アルキル」または「アルキル基」は、１〜２０個の炭素原子を有する分枝鎖状または非分枝鎖状炭化水素または炭化水素基、好ましくは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、オクチル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシル、およびテトラコシルを意味する。「シクロアルキル」または「シクロアルキル基」は、すべてまたはいくつかの炭素が環中に配置されている、分枝鎖状または非分枝鎖状の炭化水素類であり、好ましくは、シクロペンチル、シクロヘキシル、およびメチルシクロヘキシルなどである。用語「低級アルキル」は、１〜１０個の炭素原子を有するアルキル基を含む。
【００１３】
用語「アリール」または「アリール基」は、少なくとも１つの環が本質的に芳香族である１つ以上の縮合環からなる一価の芳香族炭化水素ラジカルまたは基を意味する。好ましいアリール類として、フェニル、ナフチル、ビフェニル環系などが挙げられる。アリール基は、置換されていないか、アルキル、アルケニル、ハロゲン化物、ベンジル、アルキルまたは芳香族エーテル、ニトロ、シアノなど、およびこれらの組み合わせを好ましくは含む、様々な置換基で置換されていることが好ましい。
【００１４】
「置換基」は、化合物中の水素と置き換わる分子基を意味し、好ましい例として、トリフルオロメチル、ニトロ、シアノ、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル、芳香族またはアリール、ハロゲン化物（特に、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、Ｃ１〜Ｃ２０アルキルエーテル、Ｃ１〜Ｃ２０アルキルエステル、ベンジルハロゲン化物、ベンジルエーテル、芳香族エーテルもしくはアリールエーテル、ヒドロキシ、アルコキシ、アミノ、アルキルアミノ（−ＮＨＲ’）、ジアルキルアミノ（−ＮＲ’Ｒ’’）、または、目的とする製品の形成を阻害しない他の基が挙げられる。
【００１５】
本明細書において、「アリールオール（arylol）」または「アリールオール基」は、アリール環上にヒドロキシ（ＯＨ）置換基を有するアリール基であると定義する。アリールオールは、フェノール、ナフトールなどであることが好ましい。本明細書に記載される組成物の様々な実施形態において、各種アリールオールを用いてもよく、それらは市販されている。
【００１６】
用語「アルカノール」または「アルカノール基」は、１〜２０個以上の炭素原子を有し、少なくとも１つのヒドロキシ基の置換基を有するアルキルを含む化合物を意味する。アルカノールは、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１，１−ジメチルエタノール、ヘキサノール、オクタノールなどから選択されることが好ましい。アルカノール基は、上述した置換基で任意に置換されてもよい。
【００１７】
用語「アルケノール」または「アルケノール基」は、２〜２０個以上の炭素原子を有し、少なくとも１つのヒドロキシ基の置換基を有するアルケンを含む化合物を意味する。ヒドロキシ基を、どちらか一方の異性体構造（シスまたはトランス）に配置してもよい。アルケノールは、さらに、上述したような１つ以上の置換基で置換されていてもよく、また、いくつかの実施形態においては、アルケノールの代わりに用いてもよい。アルケノールは当業者に知られており、多くのアルケノールの市販品を容易に入手することができる。
【００１８】
本明細書において、用語「難燃剤」、「耐炎性の」、「防火材」、「耐火性の」、または「耐火性」は、組成物が、一般に、少なくとも２７の限界酸素指数（Limiting Oxygen Index：ＬＯＩ）を示すことを意味することが好ましい。また、「難燃剤」、「耐炎性の」、「防火材」、「耐火性の」、または「耐火性」は、織物組成物のための難燃性参照標準ＡＳＴＭ  Ｄ６４１３−９９、耐火性分類ＮＦ  Ｐ  ９２−５０３、および耐炎性繊維および織物のための同様の基準に基づくことが好ましい。耐火性は、ＵＬ９４試験法にしたがって測定されることがより好ましい。上記試験において、試験を行った材料は、１０個の試験片で得られた結果に基づいて、ＵＬ−９４  Ｖ−０、ＵＬ−９４  Ｖ−１、およびＵＬ−９４  Ｖ−２に分類される。これらのＵＬ−９４−Ｖ分類の各々の判定基準は、簡潔に言えば、以下のとおりである。
【００１９】
Ｖ−０：
判定基準１：試験片は、試験炎にあてた後、１０秒以上、試験片が火炎燃焼しない。
判定基準２：５つの試験片からなる各組に１０回接炎したとき、火炎燃焼合計時間が５０秒以下である。
判定基準３：試験片は、支持クランプにまで達する火炎燃焼または赤熱燃焼しない。
判定基準４：試験片の３００ｍｍ下方に配置した乾燥した吸収性脱脂綿に着火する火炎粒子を、試験片がぼたぼたと落とさない。
判定基準５：試験炎を２度除去した後に、試験片が、３０秒を超えて赤熱燃焼し続けることがない。
【００２０】
Ｖ−１：Ｖ−０よりも緩やかな要件。判定基準１：３０秒。判定基準２：２５０秒。
判定基準３および４：Ｖ−０と同様。判定基準５：６０秒。
【００２１】
Ｖ−２：Ｖ−１よりも緩やかな要件。判定基準１、２、および３：Ｖ−１と同様。判定基準４：乾燥した吸収性脱脂綿に着火する火炎粒子を、試験片がぼたぼたと落としてもよい。判定基準５：Ｖ−１と同様。
【００２２】
分類不可能（Not Classifiable：ｎｃｌ）：分類Ｖ−０、Ｖ−１、およびＶ−２を満たさない。
【００２３】
これらの試験法には、試験室試験手順があり、試験室試験手順によって、火炎に曝露した際の材料の表面の燃焼性を測定するために所定レベルの放射熱エネルギーに曝露して、材料の表面の燃焼性を測定かつ比較するためのものである。評価対象である材料または組立品の、可能な限りにおいて、代表的なものである小さな試験片を用いて、前記試験を実施する。火炎が表面に沿って燃え広がる速度は、試験下の材料、製品、または組立品の物性および熱特性、試験片の設置方法および設置方向、火炎または熱への曝露の種類およびレベル、空気の可用性、および周囲のエンクロージャに依存する。異なる試験条件に変更したり、または最終使用条件を変更したりすると、試験によって、または試験から、測定される燃焼試験応答特性における変化を予想することが必ずしもできない場合がある。したがって、結果は、前記手順に記載される燃焼試験曝露条件に対してのみ有効である。ポリマーを難燃性にする最先端技術のアプローチは、臭素化した化合物またはアルミニウムおよび／もしくはリンを含有する化合物などの添加物を使用することである。これらの化合物には、有毒な化合物もあり、長時間、環境中に浸出され得るため、それらを使用することは望ましくない。環境問題のため、ある臭素化添加物の使用を段階的に廃止している国もある。
【００２４】
本明細書において、用語「靭性」は、ストレスまたは衝撃を与えられた場合に、材料が耐破損性または耐破砕性を示すことを示唆する。材料の靭性を判定するための様々な標準検査が利用可能である。一般に、靭性は、フィルムまたは成形試験片を用いて、定性的に判定される。
【００２５】
「数平均分子量」（Ｍｎ）および「重量平均分子量」（Ｍｗ）は、両方とも、ゲル浸透クロマトグラフィ（Gel Permeation Chromatography：ＧＰＣ）によって判定される。別段の定めがない限り、列挙する値はポリスチレン換算によるものである。
【００２６】
ＧＰＣは、サイズによってポリマーを分離するクロマトグラフィの一種である。この技術により、ポリマーの分子量および分子量分布に関する情報、すなわち、多分散指数（PolyDispersity Index：ＰＤＩ）が提供される。ＧＰＣは、分子量および分子量分布を測定する好ましい方法である。適切なポリスチレン換算によりＧＰＣを実施することが好ましい。各種実施形態は、リン含有ポリマーまたはオリゴマーおよびナノ粒子を含有する組成物、ならびに、エンジニアリングポリマーと、リン含有ポリマーまたはオリゴマーと、ナノ粒子とを含むポリマー混合物を対象とする。そのような組成物およびポリマー混合物は、良好な機械特性および優れた難燃性を示す。さらなる実施形態は、前記組成物および前記ポリマー混合物を含む製品、ならびに前記組成物および前記ポリマー混合物を製造する方法を対象とする。
【００２７】
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーは、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。ホスホネートオリゴマーまたはポリマーは、リンを含まない部分を含むことが好ましい。そのようなホスホネートオリゴマーまたはポリマーは、統計的構造を有する。「統計的分布」は、所望の数のブロックおよび所望のシーケンスを有するブロック構造をとるか、または、ランダム化された分布である。統計的分布は、交互構造をとるか、または鎖に勾配を形成してもよい。より好ましくは、統計的分布は、異なる分布を有する基が任意に互いに続く混合形態を形成してもよい。特定の実施形態の性質は、ランダム分布に対する制限に帰することがあり得る。前記制限の影響を受けないすべての領域において、ランダム分布への変化はない。
【００２８】
本明細書に記載する式において再生した指数、および前記指数の値の範囲は、実際に存在する構造および／またはその混合物のあり得る統計的分布の平均値として理解されるべきである。上記のことは、本質的にそのようなものとして正確に再現した構造式にも適用する。
【００２９】
ある実施形態においては、ホスホネート成分は、米国特許第６，８６１，４９９号、第７，８１６，４８６号、第７，６４５，８５０号、第７，８３８，６０４号、第８，４１５，４３８号、第８，３８９，６６４号、第８，６４８，１６３号、第８，５６３，６３８号、第８，７７９，０４１号、第８，５３０，０４４号、および第９，７４５，４２４号に記載され、請求されている構造を有し、これらは各々、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
【００３０】
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーは、アリールアルキルホスホネートモノマーまたはアリールアリールホスホネートモノマーから誘導される繰返し単位を含むことが、より好ましい。ホスホネートポリマーが、式（Ｉ）で表される構造単位を含むことがさらにより好ましい。                                
2021511396.tif 000002
式（Ｉ）中、Ａｒは、好ましくは上記に定義した「芳香族ジオール」から誘導される芳香族基およびＯ−Ａｒ−Ｏであり、Ｒは、同じ、または異なって、Ｃ１−２０のアルキル、Ｃ２−２０のアルケン、Ｃ２−２０のアルキン、Ｃ５−２０のシクロアルキル、またはＣ６−２０のアリールから選択され、好ましくは、ＲはＣ１−２０のアルキルであり、より好ましくは、Ｒはメチルであり、指数ｎは、３〜２００、５〜１５０、もしくは２０〜１００の整数、または前記範囲内の任意の整数である。
【００３１】
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）はＧＰＣによって測定され、１，０００ｇ／モル〜２００，０００ｇ／モルであることが好ましく、１０，０００ｇ／モル〜１５０，０００ｇ／モルであることがより好ましく、２０，０００ｇ／モル〜１００，０００ｇ／モルであることが特に好ましい。
【００３２】
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）は、５００ｇ／モル〜１５０，０００ｇ／モルであることが好ましく、２，０００ｇ／モル〜１００，０００ｇ／モルであることがより好ましく、５，０００ｇ／モル〜５０，０００ｇ／モルであることが特に好ましい。
【００３３】
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーの多分散性（すなわち、Ｍｗ／Ｍｎ）は、２〜約７であることが好ましく、２〜５であることがさらにより好ましい。
【００３４】
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーは、式（Ｉ）で表される前記単位に加えて、リンを含有しない他の単位、好ましくは式（Ｉ）で表される類似体の単位を含んでもよく、式（Ｉ）中、リン原子は、炭素原子または炭化水素基によって置き換えられる。これらのコポリホスホネートは、さらに、式（ＩＩ）および／または式（ＩＩＩ）で表される単位および、これらの組み合わせを含むことが好ましい。
2021511396.tif 000003
2021511396.tif 000004
式（ＩＩ）および式（ＩＩＩ）中、Ａｒは、式（Ｉ）で説明したとおりであり、Ｒ１およびＲ２は、同じ、または異なって、脂肪族または芳香族炭化水素であり、Ｃ１−２０のアルキレン、Ｃ２−２０アルケニレン、Ｃ２−２０アルキニレン、Ｃ５−２０シクロアルキレン、またはＣ６−２０アリーレンから選択され、ｍおよびｐは、それぞれ独立して、１〜５０、２〜３０、もしくは３〜２０の整数、または前記範囲内の任意の整数である。式（ＩＩ）および／または式（ＩＩＩ）で表される単位が含まれる場合、式（Ｉ）で表される単位の数は減少するであろう。したがって、この場合、指数ｎは、２〜１５０、３〜１００、もしくは５〜７５の整数、または前記範囲内の任意の整数である。
【００３５】
コポリホスホネートのホスホネートおよびカーボネート含有量は、実施形態間で変動してもよく、実施形態は、ホスホネートおよび／もしくはカーボネート含有量、またはホスホネートおよび／もしくはカーボネート含有量の範囲によって限定されない。たとえば、いくつかの実施形態においては、コ（ホスホネートカーボネート）またはコ（ホスホネートエステル）のリン含有量は、全ポリマーに対して、約１重量％〜約２０重量％であり、他の実施形態においては、リン含有量は、全ポリマーに対して、約２重量％〜約１０重量％である。
【００３６】
ビスフェノールＡは、５％〜１００％、１０％〜９０％、２０％〜８０％、３０％〜７０％、４０％〜６０％、または芳香族ジオールのこれらの範囲のうち任意の範囲の値を占め、残りは、上述したビスフェノールのうち、いずれか１つ以上など、別のビスフェノールであることが好ましい。ビスフェノールＡは、ホスホネート成分を調製する際に用いられる唯一の（つまり１００％）ビスフェノールであることが特に好ましい。
【００３７】
コポリホスホネートの重量平均分子量（Ｍｗ）はＧＰＣによって測定され、１，０００ｇ／モル〜５０，０００ｇ／モルであることが好ましく、１０，０００ｇ／モル〜４０，０００ｇ／モルであることがより好ましく、２０，０００ｇ／モル〜３０，０００ｇ／モルであることが特に好ましい。コポリホスホネートの数平均分子量（Ｍｎ）は、５００ｇ／モル〜４５，０００ｇ／モルであることが好ましく、１，０００ｇ／モル〜３５，０００ｇ／モルであることがより好ましく、２，０００ｇ／モル〜２５，０００ｇ／モルであることが特に好ましい。このようなコポリホスホネートの分子量分布（すなわち、Ｍｗ／Ｍｎ）は、２〜７であることが好ましく、２〜５であることがより好ましい。
【００３８】
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーおよびコポリホスホネートポリマーの特に好ましい実施形態において、式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＩＩ）中のＡｒは、ビスフェノールまたはヒドロキノンから誘導され、より好ましくはビスフェノールＡから誘導され、式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）中のＲはメチル基である。このような化合物は、式（ＩＶ）、（Ｖ）、および（ＶＩ）で表される構造を有することが好ましい。          
2021511396.tif 000005
2021511396.tif 000006
2021511396.tif 000007
式（ＩＶ）、（Ｖ）、および（ＶＩ）中、ｎ１、ｎ２、ｎ３は、それぞれ独立して、２〜２００、５〜１５０、または２０〜１００であり、ｍ、ｐ、Ｒ１、およびＲ２は、式（Ｉ）、（ＩＩ）、および（ＩＩＩ）に定義されるとおりである。
【００３９】
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーおよびコポリホスホネートのリン含有量を、用いる「芳香族ジオール」の分子量によって制御することが好ましい。低分子量芳香族ジオールによって、より高いリン含有量を有する、ホスホネートオリゴマーまたはポリマーおよびコポリホスホネートを製造し得る。レゾルシノール、ヒドロキノン、カテコール、もしくはこれらの組み合わせなどの芳香族ジオール、または同様の低分子量芳香族ジオールを用いて、高いリン含有量を有する、ホスホネートオリゴマーまたはポリマーおよびコポリホスホネートを製造してもよい。
【００４０】
ホスホネートオリゴマーまたはポリマーおよびコポリホスホネートのリン含有量は重量パーセントで表され、２％〜１８％、４％〜１６％、６％〜１４％、８％〜１２％の範囲内であることが好ましい。ビスフェノールＡまたはヒドロキノンから調製したホスホネートポリマーのリン含有量およびコポリホスホネートのリン含有量は、それぞれ、１０．８％および１８％であることが好ましい。
【００４１】
コポリホスホネートは、ホスホネートオリゴマーおよびポリホスホネート（すなわち、ホスホネートポリマー）と比較して、リン含有量が低い。さらなる好ましい実施形態において、ホスホネートおよびカーボネート成分を含有するビスフェノールＡ系コポリホスホネートであって、ホスホネート成分がホスホネートおよびカーボネート由来成分の総量に対して２０モル％の濃度でメチルジフェニルホスホネートから誘導される、ビスフェノールＡ系コポリホスホネートは、２．３０％のリン、２．３５％のリン、２．３８％のリン、２．４０％のリン、または、これらの値のうち、端点を含むいずれの値の範囲でリンを有してもよい。
【００４２】
上述した各ホスホネート成分は、任意の方法によって製造することができる。ある実施形態においては、重縮合またはエステル交換の方法によって、ホスホネート成分を製造してもよく、いくつかの実施形態においては、そのような方法において用いるエステル交換触媒は、非中性エステル交換触媒、たとえば、テトラフェニルホスホニウムフェノラート、金属フェノラート、ナトリウムフェノラート、ビスフェノールＡのナトリウム塩もしくは他の金属塩、アンモニウムフェノラート、ハロゲンを含有しないエステル交換触媒など、またはこれらの組み合わせである。
【００４３】
本明細書において、用語「ナノ粒子」は、有機粒子または無機粒子、好ましくは無機粒子であり、より好ましくは、前記粒子は、酸化物および／またはヒドロキシドであり、さらにより好ましくは、鉱物由来または合成物由来の粒子である。特に好ましくは、前記粒子が、アルミニウム、チタン、亜鉛、スズ、バナジウム、セリウム、鉄、マグネシウム、またはシリコンの、酸化物および／またはヒドロキシドを含み、特により好ましくは、前記粒子が、アルミニウムおよび／またはシリコンの酸化物／ヒドロキシドを含み、特に好ましくは、アタパルジャイト、ベントナイト、モンモリロナイト、ベーマイト、イライト、ヒドロキシアパタイト、スメクタイト、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、セピオライト、ヘクトライト、ハロイサイト、およびタルカムの粒子、または、これらの組み合わせを含む。さらに、ナノ粒子はナノクレイであることが好ましい。ナノクレイは、層状のケイ酸塩鉱物ナノ粒子である。ナノクレイは、未変性または有機変性ナノクレイ（有機クレイ）であり得る。有機変性ナノクレイは、有機無機ハイブリッドナノ材料である。さらに、ナノ粒子はモンモリロナイトであることが好ましく、有機変性モンモリロナイトであることがさらに特に好ましい。
【００４４】
通常、ナノクレイが用いられる組成物中にナノクレイが均質に分散している場合に、ナノクレイは最も優れた物性を示す。最も一般的な分散技術として、インターカレーション、フロキュレーション、およびエクスフォリエーションが挙げられ、それによってミクロンサイズの原材料をナノスケール粒子へと分解することができる。本明細書に記載するナノ粒子の長さは、少なくとも１次元寸法において、すなわち、１次元、２次元、または３次元寸法において、好ましくは１次元寸法のみにおいて、１ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍ、より好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍ、さらにより好ましくは１ｎｍ〜２０ｎｍである。前記ナノ粒子は、ＩＳＯ／ＤＩＳ２１３６３：２０１８−０９（ＩＳＯ／ＴＳ８０００４−２：２０１５およびＩＳＯ／ＴＳ８０００４−１：２０１５参照）に定義されるようなナノ物体であることが好ましく、ナノ物体を、１次元、２次元、または３次元寸法においてナノスケールである単体として定義し、ナノスケールを１ｎｍ〜１００ｎｍの長さ範囲として定義する。たとえば、Ｐｙｒｚ等、Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２００８、２４、１１３５０−１１３６０頁、またはＩＳＯ／ＤＩＳ２１３６３：２０１８−０９に記載されるように、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：ＴＥＭ）写真を用いて粒子の寸法を測定することが好ましい。ＩＳＯ／ＤＩＳ２１３６３：２０１８−０９にしたがってＴＥＭを用いて粒子の寸法を測定することが最も好ましい。ナノ粒子は、ナノクレイであることが好ましく、層厚１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは層厚１ｎｍ〜２０ｎｍのナノクレイであることがより好ましい。層は積み重ねられてパッケージとなる。パッケージの厚さは、１００ｎｍ〜１０μｍであることが好ましい。有機クレイは、好ましくは、積み重ねられた層状であり、各層の厚さは１ｎｍ〜５ｎｍ、パッケージの厚さは、数層のみ（１０層以下、好ましくは５層以下）、単板以上である。
【００４５】
本発明の難燃性組成物のナノ粒子は、難燃性組成物の質量に対して、好ましくは１ｗｔ％〜７５ｗｔ％、より好ましくは５ｗｔ％〜５０ｗｔ％、さらにより好ましくは８ｗｔ％〜４５ｗｔ％、さらにより好ましくは１０ｗｔ％〜４０ｗｔ％、特に好ましくは１５ｗｔ％〜３０ｗｔ％を占める。
【００４６】
流動性は、たとえばＳＷＯ  Ｐｏｌｙｍｅｒｔｅｃｈｎｉｋ社のＭｅｌｔｆｉｘｅｒを用いて、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ１１３３にしたがって、メルトフローインデックス（Melt Flow Index：ＭＦＩ）による判定によって測定することができる。
【００４７】
上述した実施形態の組成物は、ナノ粒子とリン含有ポリマーまたはオリゴマーとを混合することによって調製してもよい。いくつかの実施形態において、前記方法は、リン含有ポリマーまたはオリゴマーを加熱し、かつ／または前記ポリマーまたはオリゴマーを溶融するステップを、さらに含んでもよい。ナノ粒子およびリン含有ポリマーまたはオリゴマーを含む組成物と、１つ以上の他のポリマーとを混合することによって、そのような組成物をポリマー混合物に組み入れてもよい。
【００４８】
好ましい実施形態のホスホネートオリゴマーまたはポリマーおよびコポリホスホネートは、少なくとも２０モル％のジアリールアルキルホスホネートまたは任意に置換されたジアリールアルキルホスホネート、１つ以上のジアリールカーボネート、および１つ以上の芳香族ジオールから合成してもよく、高純度のジアリールアルキルホスホネートのモルパーセントは、エステル交換成分の総量、すなわち、ジアリールアルキルホスホネートの総量およびジアリールカーボネートの総量に基づく。同様に、ある実施形態のコ（ホスホネートエステル）は、少なくとも２０モル％のジアリールアルキルホスホネートまたは任意に置換されたジアリールアルキルホスホネート、１つ以上のジアリールエステル、および１つ以上の芳香族ジオールから合成してもよく、高純度のジアリールアルキルホスホネートのモルパーセントは、エステル交換成分の総量に基づく。
【００４９】
さらに含まれる添加物は、本技術分野において周知の分散剤からなる群から選択され、好ましくはワックス、有機酸誘導体、またはオリゴマー／ポリマー誘導体であり、好ましくはオリゴマー／ポリマー誘導体である。ワックスとしては、天然ワックス、モンタン酸エステル、合成ワックス、およびポリオレフィンワックスが好ましい。有機酸誘導体としては、脂肪酸／脂肪酸エステル／脂肪酸アミド、鹸化脂肪酸、およびグリセリンエステルが好ましく、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、およびソルビタン酸エステルが好ましい。オリゴマー／ポリマー誘導体としては、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエステル、およびポリシロキサン、これらの混合物、ならびにこれらの副構造からのコポリマーが好ましい。なお、明確にするため、用語「ポリ」は、オリゴマー構造を含むものとする。分散剤は、ポリエーテル変性シロキサン（ポリエーテル変性ポリシロキサン）、ポリエステル変性シロキサン（ポリエーテル変性ポリシロキサン）、およびポリエステルポリアミンからなる群から選択されることがより好ましく、特に好ましい分散剤は、ポリエーテル変性シロキサンおよび／またはポリエステル変性シロキサンである。
【００５０】
分散剤は、当業者に知られている。分散剤は、界面活性物質（「界面活性剤」）であり、個々の粒子の分離を向上させ、かつ、連続相において分散しているこれらの粒子の沈澱または凝集を防ぐために用いられる。
【００５１】
ポリシロキサンとしては、ポリエーテル変性シロキサンおよびポリエステル変性シロキサンが好ましい。
【００５２】
ポリエーテル変性シロキサンとしては、欧州特許第１３８２６３２Ｂ１号（米国特許第６，８５８，６６３号）に消泡剤として開示されているポリエーテル変性シロキサン、および国際公開第２０１５／０９１０４１号（米国特許第２０１７／０００２１８１Ａ１号）に開示されている分散剤が好ましく、これらは、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。１５個以上のシロキサン部分の鎖長を有するポリシロキサンの場合、米国特許第２０１７／０００２１８１Ａ１号で請求されている分散剤が特に好ましい。より短いポリシロキサンの場合、欧州特許第１３８２６３２Ｂ１号で請求された消泡剤、たとえば、請求項１（欧州特許第１３８２６３２Ｂ１号）の式（Ｉ）で表される消泡剤が特に好ましい。
【００５３】
米国特許第２０１７／０００２１８１号に記載の分散剤は、一般式（Ａ）で表されるポリエーテル変性シロキサンである。
2021511396.tif 000008
式（Ａ）中、
Ｒは、同一または異なって、Ｒ１、メチル、またはヒドロキシであり、
Ｒ１は、同一または異なって、式（Ａ’）で表されるポリエーテル部分であり、
−Ｚ−（Ｏ−ＣｍＨ２ｍ−（ｎ−１））ｏ−［Ｏ−（ＡＯ）−Ｒ３］ｎ  式（Ａ’）
式（Ａ’）中、
Ｚは、２〜４個の炭素原子を有する分枝鎖状または非分枝鎖状のアルキレン部分であり、
ｍは、２〜４であり、
ｎは、１〜３であり、
ｏは、０または１であり、
ＡＯは、同一または異なって、１つ以上のオキシエチレン、オキシプロピレン、および／またはオキシブチレン部分を含む、オキシアルキレン部分であり、
Ｒ３は、同一または異なって、水素または１〜４個の炭素原子を有するアルキル部分であり、
ただし、Ｒ１において、炭素原子および酸素原子の総数は少なくとも７０であり、
ａは、２０〜２００であり、
ｂは、１〜５０であり、
ただし、部分ＲのいずれもＲ１ではない場合、ｂは少なくとも３である。
【００５４】
オキシアルキレン部分ＡＯは、オキシエチレン、オキシプロピレン、および／またはオキシブチレン部分からなる群から選択される１つ以上の部分を含むことが好ましい。すなわち、オキシアルキレン部分ＡＯは、１つ以上のオキシアルキレン単位を有するポリオキシアルキレン部分であることが好ましい。オキシアルキレン部分ＡＯは、同一または異なって、オキシエチレン、オキシプロピレン、および／またはオキシブチレンから選択されるオキシアルキレン部分を好ましくは含む、ポリオキシアルキレン部分であることがより好ましい。
【００５５】
式（Ａ）中のＲ１は、同一または異なって、
−（ＣＨ２）ｐ−Ｏ−ＥＯｘ−ＰＯｙ−ＢＯｚ−Ｒ３
であることが好ましい。
ただし、Ｒ１において、炭素原子と酸素原子の総数は少なくとも７０であり、
ＥＯは、オキシエチレンであり、
ＰＯは、オキシプロピレンであり、
ＢＯは、オキシブチレンであり、
ｘは、０〜２０、好ましくは３〜１５、特に好ましくは４〜１０であり、
ｙは、５〜１００、好ましくは８〜５０、特に好ましくは１０〜３０であり、
ｚは、０〜２０であり、
ｐは、２〜４、好ましくは２および／または３である。
【００５６】
式（Ａ）における指数ｂに対する指数ａの数値の比率は、８〜１８、好ましくは９〜１５、特に１０〜１２であることが好ましい。
【００５７】
式（Ａ）で表されるポリエーテル変性シロキサンにおいて、指数ｘは、指数ｙと指数ｚの合計の０．０５〜１．２倍であり、好ましくは０．０７〜０．８倍、特に０．１〜０．５倍であることが好ましい。
【００５８】
式（Ａ）で表されるポリエーテル変性シロキサンにおいて、好ましくは、
Ｒは、メチルであり、
ａは、８０〜９５であり、
ｂは、５〜８であり、
Ｒ３は、水素であり、
ｘは、３〜５であり、
ｙは、１０〜２５であり、
ｚは、０である。
【００５９】
欧州特許第１３８２６３２Ｂ１号に記載の、分散剤として用いられる消泡剤は、一般式（Ｂ）で表されるポリエーテル変性シロキサンであり、
2021511396.tif 000009
式（Ｂ）中、ラジカル
Ｒ１は、１〜４個の炭素原子を有するアルキルラジカルまたはアリールラジカルであるが、ラジカルＲ１の少なくとも８０％はメチルラジカルであり、
分子中のＲ２は、同じまたは異なっており、下記の定義であって、
（ａ）
2021511396.tif 000010
式中、
Ｒ３は、水素またはアルキルラジカルであり、
Ｒ４は、水素、アルキル、またはカルボキシラジカルであり、
ｃは、１〜２０の数であり、
ｄは、０〜５０の数であり、
ｅは、０〜５０の数であり、
（ｂ）
−（ＣＨ２−）ｆＯＲ５
式中、
Ｒ５は、水素、アルキル、もしくはカルボキシラジカル、または所望によりエーテル基を含むジメチロールプロパンラジカルであり、
ｆは、２〜２０の数であり、
（ｃ）
−（ＣＨ２−）ｇ（ＯＣ２Ｈ４−）ｈ（ＯＣ３Ｈ６−）ｉ（ＯＣ４Ｈ８）ｊ（ＯＣＨ２ＣＨ（Ｃ６Ｈ５））ｋＯＲ６
式中、
Ｒ６は、水素、アルキル、またはカルボキシラジカルであり、
ｇは、２〜６の数であり、
ｈは、０〜２０の数であり、
ｉは、１〜５０の数であり、
ｊは、０〜１０の数であり、
ｋは、０〜１０の数である。
または、
（ｄ）
ラジカルＲ１に相当し、
ただし、平均分子において、少なくとも１つのラジカルＲ２は前記定義（ａ）を満たす、
定義を有し、
ａは、１〜５００の数であり、
ｂは、０〜１０の数である。
【００６０】
一般式（Ｂ）で表されるオルガノポリシロキサンにおいて、ｂ＝０であることが好ましい。また、一般式（Ｂ）において、ラジカルＲ１はメチルラジカルであり、ａ＝１〜５０であり、ｂ＝０であることが好ましい。
【００６１】
式（Ｂ）において、ラジカルＲ３は水素であることが好ましい。
【００６２】
式（Ｂ）において、Ｒ４は、水素またはアシルラジカルであることが好ましい。
【００６３】
一般式（Ｂ）で表されるオルガノポリシロキサンにおいて、指数ｃは、１または２であり、ｄおよびｅは、互いに独立し、０〜１０であることが好ましい。
【００６４】
一般式（Ｂ）で表されるオルガノポリシロキサンにおいて、Ｒ６は、水素またはメチルラジカルであり、ｇ＝３であり、ｈ＝０〜１２であり、ｉ＝８〜３０であり、ｊおよびｋは、互いに独立し、５未満、特に０であることが好ましい。
【００６５】
好ましいポリエステル変性シロキサンは、欧州特許第２６１６５１２Ｂ１号の請求項１に成分ｂ）として開示されているポリエステル変性シロキサンであり、参照により本明細書に組み込まれる。
【００６６】
好ましいポリエステル変性シロキサンは、欧州特許第２６１６５１２Ｂ１号に開示されているポリエステル変性シロキサンであり、一般式（Ｃ）で表される。
2021511396.tif 000011
式（Ｃ）中、
Ｒは、互いに独立し、１〜１１個、好ましくは１〜４個の炭素原子を有するアルキル部分であり、
Ｒ１は、互いに独立し、Ｒまたはポリエステル部分であり、
Ｒ２は、互いに独立し、Ｒまたはポリエステル部分であり、
ｎ、ｍ、およびｐは、互いに独立し、０〜５８である。
ただし、
Ｎ＝ｎ＋ｍ＋ｐ＋２は、１５〜７５であり、
Ｒ２がすべてＲである場合、Ｒ１はＲではなく、Ｒ１がすべてＲである場合、少なくとも１つのＲ２はＲではなく、
かつ／または、
ｍおよびｐが０である場合、部分Ｒ１はＲではなく、部分Ｒ１がすべてＲである場合、ｍまたはｐ、好ましくはｍは、０ではない。
【００６７】
好ましいポリエステル部分は、３〜３０個、好ましくは８〜２５個、特に好ましくは１５〜２５個のエステル単位で構成され、かつ／または、好ましくはポリエステル部分が下記式による構造を有するように、出発アルコールとして、１次不飽和アルコールから誘導されるアルコール部分を含む。
−Ｒｑ−（Ｒｒ）ｚＨ
式中、
Ｒｑ＝−（ＣＨ２）ｘ−Ｏ−
Ｒｒ＝−Ｃ（Ｏ）−（ＣＨ２）ｙ−Ｏ−
ｘは、２〜１０、好ましくは３〜７、特に６であり、
ｙは、２〜１０、好ましくは３〜８、より好ましくは４または５であり、
ｚは、３〜３０、好ましくは８〜２５、特に好ましくは１５〜２５であり、
ポリエステル部分は、同一または異なる出発分子で構成され、好ましくは、ポリエステル部分は、同一の出発分子で構成される。
【００６８】
ポリアクリレートおよびそれらのエステル、ポリエステル、ならびにポリエステルポリアミンを分散剤として用いてもよい。好ましいポリアクリレートおよびそれらのエステル、好ましいポリエステル、ならびに好ましいポリエステルポリアミンは、国際公開第１９９４／０２１３６８号（米国特許第５，７００，３９５号）、国際公開第１９９８／０１９７８４号（米国６，１９７，８７７号）、欧州特許第７１３８９４号（米国特許第６，１９４，５３９号）、国際公開第２００１／０２１２９８号（米国特許第６，７８７，６００号）、国際公開第２０１２／０５９４８９号（米国特許第９，６２０，２５７号）、および欧州特許第１６８５８９５Ｂ１号に開示され、参照により本明細書に組み込まれる。より好ましくは、ポリアクリレートエステルおよびポリエステルポリアミンであり、これらは、米国特許第９，６２０，２５７号および欧州特許第１６８５８９５Ｂ１号において請求されている。特に好ましくは、米国特許第９，６２０，２５７Ｂ１号の請求項１において、成分（ｃ）として、特に成分（ｃ１）および成分（ｃ２）として請求されている、ポリアクリレートエステルおよびポリエステルポリアミンであり、参照により本明細書において組み込まれる。
【００６９】
米国特許第９，６２０，２５７Ｂ１号に開示されているように、成分（ｃ）は、（ｃ１）および（ｃ２）からなる群から選択される。
（ｃ１）ポリアクリル酸エステルであって、
重合によって得られ、１〜３個の炭素原子を有するアルキルラジカルを有するアルキルポリアクリレートを、
（ｃ１−１）４〜５０個の炭素原子を有する飽和脂肪族アルコール、および
（ｃ１−２）４〜５０個の炭素原子を有する不飽和脂肪族アルコール
からなる群から選択される成分で、
エステル化することによって調製することができる、ポリアクリル酸エステル。
ただし、成分（ｃ１−１）および（ｃ１−２）は、３０％〜１００％のエステル基がエステル交換されるような量で用いられる。
（ｃ２）ポリエステルポリアミン縮合物であって、
（ｃ２−１）少なくとも４つのアミノ基を含む１つ以上のアミノ官能性高分子と、
（ｃ２−２）一般式（ｃ−Ｉ）または（−Ｉａ）で表される１つ以上のポリエステルと、
Ｔ−Ｃ（Ｏ）−［Ｏ−Ａ−Ｃ（Ｏ）］ｘ−ＯＨ  （ｃ−Ｉ）
Ｔ−Ｏ−［Ｃ（Ｏ）−Ａ−Ｏ−］ｙ−Ｚ  （ｃ−Ｉａ）
（ｃ２−３）一般式（ｃ−ＩＩ）または（ｃ−ＩＩａ）で表される１つ以上のポリエーテルと、
Ｔ−Ｃ（Ｏ）−Ｂ−Ｚ  （ｃ−ＩＩ）
Ｔ−Ｏ−Ｂ−Ｚ  （ｃ−ＩＩａ）
の部分反応または完全反応によって得られる、ポリエステルポリアミン縮合物。
前記式中、
Ｔは、水素ラジカル、および／または、任意に置換された、直鎖状または分岐鎖状の、１〜２４個の炭素原子を有する、アリール、アリールアルキル、アルキル、もしくはアルケニルラジカルであり、
Ａは、直鎖状、分岐鎖状、環状、および芳香族の炭化水素からなる群から選択される少なくとも１つの二価のラジカルであり、
Ｚは、スルホン酸、硫酸、ホスホン酸、リン酸、カルボン酸、イソシアネート、およびエポキシドらなる群、特にリン酸および（メタ）アクリル酸からなる群から選択される少なくとも１つのラジカルであり、
Ｂは、一般式（ｃ−ＩＩＩ）で表されるラジカルであり、
−（ＣｌＨ２ｌＯ）ａ−（ＣｍＨ２ｍＯ）ｂ−（ＣｎＨ２ｎＯ）ｃ−（ＳＯ）ｄ  （ｃ−ＩＩＩ）
前記式中、
ＳＯ＝−ＣＨ２−ＣＨ（Ｐｈ）−Ｏ−、式中、Ｐｈはフェニルラジカルであり、
ｂおよびｃは、互いに独立し、０〜１００であり、
ただし、合計ａ＋ｂ＋ｃ≧０、
ｄ≧０、
ｌ、ｍおよびｎはそれぞれ、互いに独立し、≧２であり、
ｘおよびｙはそれぞれ、互いに独立し、≧２である。
【００７０】
アミノ官能性高分子として、たとえば、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．社のポリリシンなどのアミノ官能性ポリアミノ酸、Ｅｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＡＧ社の商品名Ｔｅｇｏｍｅｒ（登録商標）ＡＳｉ２１２２として入手可能なアミノ官能性シリコーン、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．社のデンドリマー、商品名Ｐｏｌｙｐｏｘ（登録商標）、Ａｒａｄｕｒ（登録商標）、またはＳｔａｒｂｕｒｓｔ（登録商標）として入手可能なポリアミドアミン、日東紡株式会社の商品名ＰＡＡとして入手可能なポリアリルアミンおよびポリ（Ｎ−アルキル）アリルアミン、ＢＡＳＦ  ＡＧ社の商品名Ｌｕｐａｍｉｎとして入手可能なポリビニルアミン、商品名Ｅｐｏｍｉｎ（登録商標）（株式会社日本触媒）およびＬｕｐａｓｏｌ（登録商標）（ＢＡＳＦ  ＡＧ社）として入手可能なポリエチレンイミンなどのポリアルキレンイミン、ならびに、ＤＳＭ  ＡＧ社の商品名Ａｓｔｒａｍｏｌ（登録商標）として入手可能なポリプロピレンイミンが挙げられる。さらに、アミノ官能性高分子として、たとえば、アミノ反応基を用いた架橋反応によって得られる前記系が挙げられる。この架橋反応は、たとえば、多官能性イソシアナート、カルボン酸、（メタ）アクリレート、およびエポキシドを介して起きる。さらに、アミノ官能性高分子として、たとえば、モノマーとして、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＡＧ社）またはジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＡＧ社）を含むポリ（メタ）アクリレートポリマーが挙げられる。他のアミノ官能性ポリマーも利用可能であることは当業者に周知である。
【００７１】
本発明の特に好ましい実施形態において、ポリエステル基は、Ｔ−ＣＨ２−ＯＨまたはＴ−ＣＯＯＨなどの出発分子と、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、３，６−ジメチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン、δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、γ−カプロラクトン、４−メチルカプロラクトン、２−メチルカプロラクトン、５−ヒドロキシドデカノラクトン、１２−ヒドロキシドデカノラクトン、１２−ヒドロキシ−９−オクタデセン酸ラクトン、または１２−ヒドロキシオクタデセン酸ラクトンなどの１つ以上のラクトンとを用いた開環重合によって得られる。
【００７２】
好適なポリエステルポリアミンは、出発分子としてアミノ官能性ポリマー、好ましくはポリエチレンイミンなどのポリアルキレンイミンと、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、３，６−ジメチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン、δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、γ−カプロラクトン、４−メチルカプロラクトン、２−メチルカプロラクトン、５−ヒドロキシドデカノラクトン、１２−ヒドロキシドデカノラクトン、１２−ヒドロキシ−９−オクタデセン酸ラクトン、または１２−ヒドロキシオクタデセン酸ラクトンなどの１つ以上のラクトンとを用いた開環重合によって得ることもできる。最も好ましいものはポリエチレンイミンとε−カプロラクトンとの反応生成物である。
【００７３】
好適なポリエステルポリアミンは、欧州特許第１６８５８９５Ｂ１号に開示され、参照により、本明細書において、その全体が組み込まれる。
【００７４】
たとえばオキシアルキレン部分またはシロキサン部分などの、分散剤のフラグメントの構造は、ランダム分布または統計分布しているか、または、所望のブロック数および所望の配列を有するブロックで構成され得る。前記構造は、交互構造であるか、または鎖に沿った勾配を形成することもできる。前記構造は、特に、異なる分布を有する基が任意に互いに連なり得るいずれの混合形態を構成することもできる。特定の実施形態の性質により、前記分布が制限されることになり得る。前記制限の影響を受けないすべての領域では、前記分布の変化はない。
【００７５】
本発明の難燃性組成物の分散剤は、好ましくは、難燃性組成物の質量に対して、１０ｗｔ％以下、好ましくは０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％、より好ましくは１ｗｔ％〜５ｗｔ％、さらにより好ましくは１．５ｗｔ％〜５ｗｔ％、さらにより好ましくは２ｗｔ％〜５ｗｔ％、特に好ましくは２ｗｔ％〜４ｗｔ％である。
【００７６】
請求項１に記載の難燃性組成物は、
難燃性組成物に対して、合計すると１００％となる、
ｉ．５５重量％〜９２重量％の前記少なくとも１つのホスホネートオリゴマーまたはポリマーと、
ｉｉ．８重量％〜４５重量％のナノ粒子と、
を含むことが好ましく、ｉおよびｉｉからなることがより好ましい。
【００７７】
請求項１に記載の難燃性組成物は、
難燃性組成物に対して、合計すると１００％となる、
ｉ．５５重量％〜９０重量％の前記少なくとも１つのホスホネートオリゴマーまたはポリマーと、
ｉｉ．８重量％〜４０重量％のナノ粒子と、
ｉｉｉ．１０重量％以下、好ましくは２重量％〜５重量％の前記少なくとも１つの分散剤と、
を含むことが好ましく、ｉ、ｉｉ、およびｉｉｉからなることがより好ましい。
【００７８】
本明細書に記載する難燃性組成物は、マスターバッチとして用いることが好ましい。前記マスターバッチは、マスターバッチを第２のポリマーに混合して混合物を製造する際に用いることが好ましい。
【００７９】
本明細書に記載する混合物は、本発明の難燃性組成物とともに、「第２のポリマー」を含むことが好ましい。第２のポリマーは、ベンゾオキサジンポリマー、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、好ましくはＰＡ６、ＰＡ１１、ＰＡ６．６、もしくはＰＡ４．６であるポリアミド、ポリエステル、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート（PolyEthylene Terephthalate：ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（PolyButylene Terephthalate：ＰＢＴ）、不飽和ポリエステル樹脂（Unsaturated Polyester Resin：ＵＰＳ）、もしくはポリ（トリメチレンテレフタレート）であるポリエステル、ポリカーボネート（polycarbonate：ＰＣ）、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリエポキシ、ポリイミド、ポリアリレート、ポリアリレンエーテル、ポリエチレン、ポリエチレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリプロピレン、ポリプロピレンオキシド、ポリフェニレンオキシド（PolyPhenylene Oxide：ＰＰＯ）、ポリビニルエステル、ポリ塩化ビニル、ビスマレイミドポリマー、ポリ無水物、ポリアクリロニトリルブタジエンスチレン（polyAcrylonitrile Butadiene Styrene：ＡＢＳ）、ＡＢＳ／ＰＣ、セルロースポリマー、または、これらの組み合わせから選択される。第２のポリマーは、好ましくは、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、およびポリエポキシから、より好ましくはポリエステルから選択され、特に、第２のポリマーは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であり、分散剤とは異なるものである。
【００８０】
本発明の混合物は、混合物の質量に対して、０．５ｗｔ％〜３０ｗｔ％、１ｗｔ％〜２０ｗｔ％、２ｗｔ％〜１０ｗｔ％の濃度でホスホネートポリマーまたはコポリホスホネートを含むことが好ましい。
【００８１】
本発明の混合物は、混合物の質量に対して、０．１ｗｔ％〜２５ｗｔ％、０．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の濃度でナノ粒子を含むことが好ましい
【００８２】
付加ポリマーは、本技術分野において知られている混合法、調合法、または、配合法、好ましくは溶融混合を用いて、ナノ粒子を含む組成物と混合することが好ましい。
【００８３】
さらに好ましい実施形態において、本明細書に記載する混合物は、１つ以上の付加成分を含む。付加成分は、より好ましくは、充填剤、繊維、界面活性剤、有機結合剤、高分子結合剤、架橋剤、カップリング剤、アラミド繊維、滑沢剤、ペンタエリトリトールテトラステアラートなどの離型剤、成核剤、導電性ブラックなどの帯電防止剤、炭素繊維、ポリアルキレンエーテルなどの有機帯電防止剤、スルホン酸アルキル、触媒、着色剤、インク、染料、酸化防止剤、安定剤、インパクト剤、他の難燃剤、および、これらの組み合わせから選択される。充填剤は、（ｉ）少なくとも１つのホスホネートオリゴマーまたはポリマー、（ｉｉ）ナノ粒子、および（ｉｉｉ）少なくとも１つの分散剤とは異なる。特に、ナノ粒子を主成分とした充填剤は、付加成分に含まれない。そのような実施形態において、１つ以上の付加成分は、混合組成物の合計に対して、０．００１ｗｔ％〜３０ｗｔ％、０．０５ｗｔ％〜２５ｗｔ％、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％、１．０ｗｔ％〜１５ｗｔ％、または、１．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％を占める。
【００８４】
本明細書に記載する混合物は、混合物の１００ｐｐｍ（ｗｐｐｍ）〜１ｗｔ％、より好ましくは５００ｗｐｐｍ〜０．５ｗｔ％、さらにより好ましくは０．１ｗｔ％〜０．２ｗｔ％の量の水を含むことが好ましい。水分含有量は、本技術分野の任意の方法を用いて、好ましくは試料を乾燥かつ計量することによって、より好ましくは水分計ＨＢ４３−Ｓ（Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ社）を用いて求められる。
【００８５】
本明細書に記載する混合物は、好ましくは、
ｉ．本明細書に記載する難燃性組成物と、
ｉｉ．第２のポリマーと、
を含み、
混合物総重量に対して混合物中のリンの含有量が１ｗｔ％〜２ｗｔ％となるように、難燃性組成物の量が調節されている。
【００８６】
分散剤とともに、または分散剤なしに、ナノ粒子を使用することによって、いずれの混合物中のホスホネートオリゴマーまたはポリマーおよび／またはコポリホスホネートの量が減少するという利点がある。分散剤とともに、もしくは分散剤なしに、ナノ粒子を含む、または含まない混合物を比較する。ここで、混合物中の他のすべての成分の相対量は同一である。質の判定基準は、ＵＬ９４Ｖグレードであり、実施例において定義する残炎時間および斑点形成である。つまり、ＵＬ９４Ｖグレードは、同一、またはより良くならなければならず、もしグレードが同一の場合、斑点の数が減少することは好ましい。斑点については、本明細書に記載する実施例においてさらに定義する。
【００８７】
分散剤とともに、または分散剤なしに、ナノ粒子を使用することによって、コポリホスホネートのホスホネートオリゴマーまたはポリマーの量が、ナノ粒子および任意に分散剤を含まない同一の混合物と比較して、混合物の質量に対して、少なくとも１０ｗｔ％、より好ましくは、１５ｗｔ％、２０ｗｔ％、２５ｗｔ％、特に好ましくは３０ｗｔ％減少することが好ましい。ここで、混合物中の他のすべての成分の相対量は同一である。
【００８８】
分散剤とともに、または分散剤なしに、ナノ粒子を使用することには、既に上記に定義したように、他のすべての成分が同一である混合物と比較すると、混合物へ汚濁を誘発しないという利点がある。透明度は、紙、箔／フィルム、およびプリントインクの光透過性の尺度である。透明度は、各マニュアルにしたがって、Ｘ−ｒｉｔｅ社のＳＰ６０を用いて測定する。
【００８９】
分散剤を含まない同じ組成物と比較して、分散剤によって難燃性組成物のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）が低下することが好ましい。ＭＦＩが少なくとも０．１である場合、ＭＦＩが１０％〜５０％の量に低下することがより好ましい。ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ１１３３にしたがって、ＭＦＩを測定することが好ましい。
【００９０】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載する混合物は、ガラス、炭素、炭化ケイ素、有機繊維、および、これらの組み合わせなどから選択される強化材料からなり、その結果、未変性エンジニアリングポリマーの熱変形温度（Heat Distortion Temperature：ＨＤＴ）に近い、高い熱変形温度（ＨＤＴ）を維持しながら、耐火性と寸法安定性の有益な組み合わせを有する合成物が製造される。
【００９１】
特定した前記成分のいずれかを含む上述した混合物は、従来の手段によって調製することができる。好ましくは、各構成要素を、既知の方法で混合し、内部混練機、押出機、または二軸スクリュー装置などの通例の集成装置を用いて、１６０℃〜４００℃などの温度で、溶融配合および／または溶融押出する。各構成要素の混合は、室温（約２０℃）程度または高温で、連続または同時に行うことができる。たとえば、いくつかの実施形態において、本明細書に記載する組成物の成分を、配合によってポリカーボネートに導入することができる。他の実施形態において、各構成要素を、調製プロセスの様々な段階で、別々に、ポリマー成分および／またはオリゴマー成分に導入することができる。本発明による化合物の添加の形式は限定されない。たとえば、エンジニアリングプラスチックおよび／または付加成分もしくは添加物を、粉体などの固体として、ポリカーボネートパウダー溶液の濃縮物として、添加することができる。産業的な実施形態においては、たとえば毎時２００〜１０００ｋｇのポリマー組成物の処理量で、側方押出機を操作してもよい。
【００９２】
本明細書に記載する混合物を用いて、製品を製造する。本発明の製品は、被覆剤または接着剤であってもよく、または、本発明の製品を用いて、自立膜、プリプレグ、繊維、フォーム、成形品、および繊維強化合成物などの製品を製造することができる。繊維強化合成物の場合、強化は、連続する、織られた、または細断された繊維の形態であってもよく、この繊維は、ガラス、炭素、炭化ケイ素、有機繊維、またはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。これらの製品は、ＵＬ９４分類または他の耐火性基準を満たさなければならない消費者製品における、支持部品、電気部品、電気コネクタ、電気ハウジング、電気カバー、絶縁体、プリント配線積層板、ハウジング、カバー、ブラケット、支持構造、エンクロージャ、サブコンポーネント、およびコンポーネントとして、様々なアプリケーションに適合し得る。いくつかの実施形態において、海洋アプリケーション、ケミカルアンカリング、屋根ふき、建造、ライニング、パイプ、タンク、フローリング、風車羽根、化粧板（キッチン内装）、航空アプリケーションおよび鉄道アプリケーション（窓枠、荷物棚／保管エリア、内壁外装用パネル、折畳みテーブル）などに用いることができる硬化ポリマーを製造する際に、密閉金型アプリケーションまたは開放金型アプリケーションにポリマー組成物を使用することができる。そのような製品は、上述したポリマー組成物を硬化することによって得られる物体または構造部品を含む。これらの物体および構造部品は、機械特性および難燃性に優れている。
【００９３】
本明細書に記載するポリマー組成物は、一般に自消性がある。すなわち、ポリマー組成物は、火炎停止燃焼での溶融によって生成された火炎および滴下物から除去されると、燃焼が止まり、ほぼ即座に消火され、周囲のいずれの材料へも容易に火を広げない。さらに、これらのポリマー組成物を接炎しても、顕著な煙を発しない。
実施例
【００９４】
本発明について、好ましい実施形態を参照してかなり詳細に説明してきたが、他の変更例も可能である。したがって、特許請求の範囲の請求項の趣旨および範囲は、本明細書内の説明および好ましい実施形態に限定されない。限定しない下記の実施例を参照して、本発明の様々な態様について説明する。下記の実施例は、説明のみを目的としているのであって、いかなる形においても本発明を限定するものとして解釈されない。
材料および方法
【００９５】
プラスチック配合物の耐火性を測定するために、使用する５つの試験片各々は、厚さ３ｍｍおよび０．７５ｍｍであり、射出成形によって製造された。燃焼性グレードの判定は、上記に定義したように、ＵＬ９４Ｖ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）（Ｖ−０、Ｖ−１、Ｖ−２、分類不可能）にしたがって実施した。
【００９６】
ナノ粒子として、Ｎａｎｏｆｉｌ（登録商標）１５（モンモリロナイト、ｄ００１  ２．８ｎｍ、ドイツ、Ｓｕｄｃｈｅｍｉｅ社の商標）、Ａｃｔｉｌｏｘ（登録商標）２００ＳＭ（ベーマイト、Ｄ１０  ２００ｎｍ、Ｄ５０  ３５０ｎｍ、Ｄ９０  ６００ｎｍ、ドイツ、Ｎａｂａｌｔｅｃ  ＡＧ社の商標）、Ａｒｇｉｎｏｔｅｃ  ＮＸ（イライト、Ｄ５０  １５０ｎｍ、Ｄ９５  １，０００ｎｍ、Ｂ＋Ｍ  Ｎｏｔｔｅｎｋａｅｍｐｅｒ社）、およびＮａｂａｌｏｘ（登録商標）（ドイツ、Ｎａｂａｌｔｅｃ  ＡＧ社の商標）を用いる。
【００９７】
分散剤として、ＴＥＧＯＭＥＲ（登録商標）Ｐ１２１（ポリアクリレート）、ＴＥＧＯＭＥＲ（登録商標）ＤＡ６２６（ポリエステルポリアミン）、ＴＥＧＯＭＥＲ（登録商標）６４４０Ｐ（ポリエステル変性ポリシロキサン）、ＴＥＧＯＰＲＥＮ（登録商標）６８７７（ポリエーテル変性ポリシロキサン）、およびＴＥＧＯＰＲＥＮ（登録商標）５８８５（ポリエーテル変性ポリシロキサン）（ＴＥＧＯ＊はすべて、ドイツ、Ｅｖｏｎｉｋ社の商標）を用いた。前記数字は、後に、括弧内において略語として使用される。
【００９８】
難燃剤化合物として、Ｎｏｆｉａ（登録商標）ＣＯ６０００およびＨＭ１１００（ＦＲＸ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社、米国）を用いた。
【００９９】
混合物の水分含有量は、水分計ＨＢ４３−Ｓ（Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ社）を使用して、２００℃の温度で、１７．５ｇの試料（３桁で計量）を用いて測定した。１分間、質量が変化しないことが、測定終了の基準であった。
実施例１：追加添加物を含む、または含まない各種ナノ粒子のマスターバッチの製造
【０１００】
難燃剤Ｎｏｆｉａ  ＨＭ１１００を、配合前に、二重タワー乾燥剤式乾燥機（Ｐｉｏｖａｎ  ＤＰ  ６０４、  Ｆａ．  Ｐｉｏｖａｎ社）内において、８０℃で６時間乾燥させた。残留水分は０．０２ｗｔ％未満であった。
【０１０１】
２７ｍｍ配合押出機（Ｌｅｉｓｔｒｉｔｚの二軸押出機、４０Ｌ／Ｄ）を用いて、表１に示すとおり、２１０℃〜２２０℃、３００ｒｐｍ、１０ｋｇ／ｈでマスターバッチを調製した。Ｎｏｆｉａ  ＨＭ  １１００をメイン供給装置に投入し、一方で、乾燥または予備乾燥したナノ粒子を押出ブロックゾーン４に投入した。
【表１】
2021511396.tif 000012
【０１０２】
分散剤を使用することでアンペア数が低下して加工性が付与され、また、圧力の顕著な増加は検知されない。さらに、分散剤によって、ナノ粒子の分散性が著しく向上し、また、Ｎｏｆｉａ  ＨＭ１１００ナノ粒子マスターバッチの押出時に、高い処理量と並行して、加工性を比較的高いＭＦＩ値にまで向上させることが可能である。しかし、特別な分散剤を使用することで、そのようなマスターバッチの低ＭＦＩ値を得ることも可能であり、これによって、ＦＲ化合物の成型処理において、ドリッピング挙動はあまり顕著ではなくなる。
実施例２：ＰＥＴ樹脂を主成分とする化合物の製造
【０１０３】
ＰＥＴ（Ｌｉｇｈｔｅｒ  Ｃ  ９３、Ｅｑｕｉｐｏｌｙｍｅｒｓ社）を、配合前に、二重タワー乾燥剤式乾燥機（Ｐｉｏｖａｎ  ＤＰ  ６０４、Ｆａ．Ｐｉｏｖａｎ社）内において、８０℃で６時間乾燥させた。残留水分は０．１ｗｔ％未満であった。
【０１０４】
２７ｍｍ配合押出機（Ｌｅｉｓｔｒｉｔｚ社の二軸押出機）を用いて、本発明に関連するＦＲ化合物を得るためにＰＥＴ樹脂をマスターバッチ（表１参照）と混合することによって、または、本発明と無関係の比較データを得るためにナノ粒子を用いずにＰＥＴ樹脂をＨＭ１１００と混合することによって、２６５℃〜２７５℃、３００ｒｐｍで、耐炎性（Flame Resistance：ＦＲ）化合物を調製した。
【０１０５】
両成分ともに、メイン供給装置ゾーンに投入した。
【０１０６】
表２に示すように最終組成物を調製した。
【０１０７】
表の列に示すＰＥＴ、Ｎｏｆｉａ  ＨＭ１１００、およびＭＢの値は、重量部で表される。これらの値それぞれを足すと１００となる。最終濃度はｗｔ％で計算される。
【０１０８】
本発明に関連しないデータを作成するため、表２に示すとおり、押出機でＮｏｆｉａ  ＨＭ１１００の最終濃度が８ｗｔ％（ＦＲ．１）、９ｗｔ％（ＦＲ．２）、１０ｗｔ％（ＦＲ．３）、および１２ｗｔ％（ＦＲ．４）となるよう、Ｎｏｆｉａ  ＨＭ１１００をＰＥＴと混合した。試験片を厚さ３ｍｍおよび０．７５ｍｍで成型し、ＵＬ９４プロトコルにしたがって試験を行った。
【０１０９】
いくつかの試行のため、樹脂およびＮｏｆｉａ  ＨＭ１１００ナノ粒子マスターバッチを混合するだけでなく、付加的な非変性Ｎｏｆｉａ  ＨＭ１１００を第３の成分として押出中に混合し、効率的な方法でＮｏｆｉａ  ＨＭ１１００とナノ粒子の他の比率を得た（ＦＲ１１〜ＦＲ２５）。
【表２】
2021511396.tif 000013
【０１１０】
分散剤のｗｔ％は、非常に低い場合があり、上記の表の値はおおよその値と見なす。
【０１１１】
機械パラメータ：全試料に対して１０ｋｇ／ｈ
【０１１２】
斑点は、厚さ０．７５ｍｍの成型試験片の領域上の斑点を勘定する。
【０１１３】
斑点の数が多いほど、分散性は低い。分散剤を用いると、耐炎性が良好となり、形成される斑点が減少する。判定は、表３に示す下記システムに基づく。
グレード１：０〜４個の斑点
グレード２：５〜１０個の斑点
グレード３：１０〜１５個の斑点
グレード４：１５個超の斑点 
【表３−１】
2021511396.tif 000014
【表３−２】
2021511396.tif 000015
実施例３：ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂を主成分とした化合物の製造
【０１１４】
ＳＡＢＩＣ社からＰＣ（Ｌｅｘａｎ  １０１Ｒ）を入手した。ＢＡＳＦ社からＪｏｎｃｒｙｌ  ４３００を入手した。
【０１１５】
２７ｍｍ二軸押出機（Twin Screw Extruder：ＴＳＥ）を用いて、各種ポリカーボネート混合物を配合した。押出機の温度は、投入ブロックにおいて２００℃で開始し、次のゾーンは、２３５℃〜２２５℃の反転温度プロフィルに設定した。スクリュー回転数１００ｒｐｍ、２０ｌｂｓ／時で配合を実施した。すべての成分は、−４０℃露点の乾燥剤式乾燥機で一晩乾燥させた後に用い、これらの成分を混合した後、供給ホッパに投入した。
【０１１６】
表４のデータは、２０ｗｔ％のＮｏｆｉａ  ＨＭ１１００を添加した場合、Ｖ２／０．８ｍｍしか得ることができないことを示す。しかし、付加的なナノ粒子および分散剤とともに、ＭＢ１３を同様の濃度のＮｏｆｉａ  ＨＭ１１００に添加した場合、難燃性はＶ０／０．８ｍｍまで向上した。さらに、圧縮成型された０．４ｍｍの小板に対して実施した光学測定により、ナノ粒子を有する混合物の光透過性（％Ｔ、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３にしたがって、ＢＹＫ  Ｇａｒｄｎｅｒ社のＨａｚｅ−Ｇａｒｄ  Ｐｌｕｓを用いて測定）は、８０％に維持されることが示される。
【表４】
2021511396.tif 000016
実施例４：ＰＢＴ樹脂を主成分とした化合物の製造
【０１１７】
ＢＡＳＦ社からＰＢＴ（Ｕｌｔｒａｄｕｒ４５２０）を入手した。ＰＰＧ社からガラス繊維（Glass Fiber：ＧＦ、ＨＰ３７３０）を入手した。ＢＡＳＦ社からＩｒｇａｎｏｘ  Ｂ９００および１０１０を入手した。ＢＡＳＦ社からメラミンシアヌレート（ＭＣ２５）を入手した。ＤｕＰｏｎｔ社からＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＰＴＦＥ６Ｃ、ポリテトラフルオロエチレン（PolyTetraFluoroEthylene：ＰＴＦＥ）を入手した。
【０１１８】
２７ｍｍ二軸押出機（ＴＳＥ）を用いて、各種ＰＢＴ混合物を配合した。前記押出機の温度は、投入ブロックにおいて２００℃で開始し、次のゾーンは、２３０℃〜２５５℃の温度プロフィルに設定した。スクリュー回転数１００ｒｐｍ、２０ｌｂｓ／時で配合を実施した。すべての成分は、４０℃露点の乾燥剤式乾燥機で一晩乾燥させた後で用い、これらを混合した後、供給ホッパに入れた。
【０１１９】
表５の結果は、炎滴の発生により、比較例２のみ、Ｖ２／０．８ｍｍの評価を得たことを示す。典型的には、比較例３に示すように、Ｔｅｆｌｏｎを調合物に添加すると、炎滴を制限することができる。消炎時間を十分に短く維持するため、リン系ＦＲ（Ｎｏｆｉａ  ＣＯ６０００）の量は、同じ量に維持されるべきである（ＰＴＦＥが消炎時間を減少させることはないであろう）。少量のＭＢ１０を添加し、一方で、Ｎｏｆｉａ  ＣＯ６０００の量を減少させて比較例２に匹敵する混合物中のリンの総量を維持すると、ＰＴＦＥが含まれなくてもＶ０／０．８ｍｍの評価を得ることは可能であることを、実施例２は示している。これは、いずれのハロゲンも含有することができないアプリケーションにとって特に重要である。多くの電子アプリケーションにおいて、ハロゲンを含有しない難燃性配合物が必要であり、塩素または臭素を含有しない、またはほんの少量しか含有しない難燃剤は、その使用が許される。しかし、これらのアプリケーションにおいて、Ｔｅｆｌｏｎ（ハロゲンであるフッ素を含有する）は、滴抑制剤として認められており、ハロゲン含有難燃剤とは見なされない。しかし、ますます多くの基準および法律は、もはやＴｅｆｌｏｎの使用を許可しないようになっている。本発明の配合物は、これらのアプリケーションにとっての解決策となり得る。
【表５】
2021511396.tif 000017
【国際調査報告】
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2021511396.tif 000026
2021511396.tif 000027