PETの難燃性方法と開発動向

PETは、広い温度範囲で優れた物理的および機械的特性を維持します。優れた疲労、磨耗および耐時効性、優れた電気絶縁性、ほとんどの有機溶媒および鉱酸に対する安定性、広くプラスチックボトルに使用されてきた低エネルギー消費、良好な加工性、PETの消費であるが、エンジニアリングプラスチックのフィルムや合成繊維は、いくつかの分野で使用することができるように：エレクトロニクス26％、22％自動車機械19％、10％家電、消費財の10％、他の13％。PETは広く、自動車、電気およびその他の産業で使用され、これらの産業は、材料と安全性能の燃焼に厳しい要件を有し、したがって、PETの難燃性を向上させるため次のようにプラスチックまたは繊維のような材料は、難燃性能要件が高いので、難燃PET PETの開発は、研究材料のますます重要な領域となってきている。難燃PET材料を製造するための主な方法かどうかプラスチックの最も基本的な要件の1つは、あります3種類：

難燃性PET難燃剤

難燃剤を添加する方法は、PETの適切な種類及び量で添加されるPETの難燃性バリアを強化する凝縮相を燃焼中のガス相とマトリックス材料を用いて、小分子化合物系難燃剤、難燃剤をマトリックスまたは（および）得られるPETの難燃性や難燃性を簡便な方法、低コストで簡便かつ柔軟に調整することができ、様々な実用化ニーズに応えることができ、広く利用されている。主な問題は、これらの小分子は、容量を追加し、多くの場合、同時に負の影響は次のようになり、難燃性PET処理の特性と材料の機械的特性を付与有し、最も低い難燃性効率を化合することである。加えて、これらの難燃剤異なる化学組成を有するPETが大きく、相溶性は、難燃剤は、処理中およびPETおよび沈殿から使用中に移行質物品の永続的な難燃効果の出現に影響を及ぼし得ます。

PETに難燃剤として加えられる化合物には、難燃剤が臭素含有量が高く、分解温度が高いため、PETにDBDPOを添加することで良好な難燃効果を発揮することができます（350度よりも大きい。] Cは、高純度、臭素化芳香族難燃剤の熱安定性に優れているが、1980年代以降、それは熱分解生成物のDBDPOは、ポリ臭素化ジベンゾジオキサンを含有することが発見されましたPBDD）およびポリ臭化ジベンゾフラン（PBDF）2つの有害物質、この問題のリスク評価に強い発がん性を持つの後者はまだ研究されている、多くの国は現在、国内の抵抗を制限する措置を取ることはありません燃焼するPETプラントは、主難燃剤DBDPOとして依然として広く使用されている。

PETにトリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリエチルホスフェート、難燃PET等の製造臭素含有三リン酸（TDBPPE）、難燃剤を添加する方法も使用されるが、特に好適TDBPPEある行う加えPET系難燃剤、同じ分子臭素、燐、ハロゲンを有する内に含まTDBPPEため - リン相乗効果、及び難燃PET TDBPPEの製造におけるPET中のリンの高い難燃性効率は、三酸化することができますアンチモンで処理し、30％のガラス繊維とPET TDBPPE強化難燃剤を製造する際に、アンチモン酸ナトリウムおよびTDBPPE拮抗作用の間に存在する、単独で用いてもよく、有意に酸素指数及び難燃性材料を低減することができる。例えば、15％TDBPPEと5％ナトリウムアンチモン難燃剤30％ガラス繊維強化PET、材料の酸素指数は29.4％、UL難燃グレードV-2レベル（1.6mm）、燃焼時間は5.1秒ですが、5％ TDBPPEは、元の式で5％ナトリウムアンチモン置換材料の酸素指数は36.5％に増加し、V-0レベルの燃焼時間の難燃性は、0.1秒に短縮される。難燃性材料のPET酸素指数、添加TDBPPEの効果は優れています。しかし、リン酸添加剤タイプの難燃剤も不十分であるため、主にリン酸塩難燃剤液体、耐熱性が大きくボラティリティは、互換性が十分ではない、悪く、難燃剤の量は、リン系難燃効果等の固体を有する、優れた耐熱性と互換性の発達、使いやすさ、に比例するあります縮合型高分子量のリン酸は、リン系難燃剤は、傾向となっているされている。米国モンサントはPhosgard 2XC-20は、非揮発性リン酸エステル系難燃剤、好ましくはPETで作られている難燃剤であり、開発しましたその効果。

無機リン系難燃剤は、PET材料を使用することができる、主に赤リン、リン酸、ポリリン酸アンモニウムは、非ハロゲン難燃剤であり、赤リン系難燃剤が良好PETであり、添加しました以下、簡単に赤リン、特により多くの酸素を含有するPETポリマー材料のための効果的な、しかし、通常、他のリン系難燃剤よりも高い効率が、水分を吸収するように放出、要素のみを含む赤リン系難燃剤ので広く使用の利点。ホスフィンガス、およびPETとの相溶性の違いは、難燃剤として直接使用することは一般に困難である。赤リンおよびマイクロカプセル赤リンは、互換性の問題を解決するために、難燃剤の活性を低下させるように赤リン実用的なアプリケーションはPETプラスチック再生質量分率において重要な役割を果たしに赤リンの5％、マイクロカプセル化添加相乗有する無機難燃剤であり、35.5の酸素指数（LOI）を制限結果。赤リン等難燃剤、赤リン系難燃剤の白色度開発の開発、それは樹脂との良好な相溶性を有しているので、マイクロカプセル化色は、材料中の赤リン系難燃剤の適用の制限を克服し、使用中にフラッシュされません、高い難燃性等の効率、毒性、及びPET工学の難燃性の性質のために、したがってより適切プラスチックの生産はさらに、リン酸は近年のポリリン酸アンモニウム（APP）は、その高いリン含有量、リン系無機難燃剤を開発する有効な難燃性熱可塑性ポリエステルである、窒素含有量は、より高い温度で熱可塑性を満たすことは困難であり、高温でなど、良好な熱安定性、低い水溶性、大きな難燃効果を有するので、広く多くの分野で使用されてきたが、小分子APPの熱分解処理要件は、従って、近年では、APPのマイクロカプセル化技術のコーティングの使用により、難燃性PETのエンジニアリングプラスチックとして、高い熱安定性、耐水性を付与するために処理されます。

前記メラミン、メラミンシアヌレート、メラミンホスフェート、メラミン、ジシアンジアミド、グアニジン塩および誘導体：窒素系難燃剤は、PET、現在、主に3つのカテゴリを使用する難燃剤を含有する窒素のためにも使用することができます難燃剤の種類は、ほとんどの市場の潜在力である。窒素系難燃剤約窒素系難燃剤機構は、一般に、アンモニア、窒素、窒素酸化物の深さ、水蒸気等を解放することは容易で、熱分解すると考えられています不燃性ガス、不燃性ガス、分解吸熱難燃剤の世代（昇華吸熱部を含む難燃剤）が大きく、ポリマーの表面温度を低下させる、熱の大部分を除去は、不燃性ガスの希釈空気を演じます酸素と生成可燃性ガスのPET効果熱分解、また、窒素含有難燃剤PETの存在理由は、二酸化炭素、水、窒素酸化物、空気中のときに酸素と燃焼反応、表面材料の酸素消費量同時に、窒素難燃剤の優れた難燃効果を達成することは、効率的な難燃性、非ハロゲン、非腐食性効果の主な利点です。

第二に、PETコポリマーの難燃剤

難燃剤は、PET重合工程と第三のモノマーの反応性難燃PET参加複合材料としてPETを共重合させる。反応性難燃剤は、一般に、P、N、および他の合金元素、これらの元素の存在を含みますポリマーマトリックスおよびポリマーの難燃性を向上させる。エチレングリコールPETとテレフタル酸の合成において最初の反応を他の方法の熱劣化を変更することにより、反応及び難燃性に参加することができる重合系に添加されますターモノマー（主にリン含有ジオールまたはトリオール使用される第3のモノマ​​ー）、反応はPETの合成に関与することができ、それは難燃効果を果たし、分子の主鎖に結合したが、業界でしたこのような難燃剤の適用は、主にリン含量が低く、安定性が低く、合成時に凝集しにくいことがほとんどである。

PETはまた、難燃PET法等の公知の構造を、得られた難燃性を共重合する方法を用いて得られた。なる共重合難燃PET、そこカルボキシジフェニルホスフィンオキシド（BCPPO）に使用されるモノマー350の最も典型的な一つのモノマーの共重合難燃性だけでなく、優れた難燃性、難燃特性を有しており、PETの数を向上させることができる。有機ホスフィンオキシドをBCPPO、高い熱安定性、熱分解温度℃以上、450℃以上の分解の最大速度に対応する温度; 650℃分解残渣では、このようにPET重合温度におけるコモノマーとして難燃性モノマーを炭化高いBCPPOを有する、40％に達しありません。さらに、BCPPOは、高分子鎖中にランダムに共重合された有機リン系難燃剤のために、エチレングリコールとテレフタル酸共重合共重合難燃性PETとの二官能基を含み、難燃性PETは、難燃剤。あっても、難燃剤を添加することなく、特別な化学構造は、本質的に呼ばれる難燃性材料を共重合させて得られる難燃性材料は、十分な難燃性を有している。本質燃性ポリマーは、高い熱安定性を有し、低燃焼速度とグッド延焼を防ぐ能力も非常に高い熱流の顔にも。

いくつかの科学者は、（6-オキソ-6-ジベンゾ - （c、e）（1,2） - オキサホスホリン-6-オン） PETは、新たな難燃性第三の共重合モノマーである。リンのDDP分子構造が安定ビフェニル環構造を形成し、側鎖の位置に、優れた熱安定性、耐加水分解性を有し、そのPETします共重合後、PETは、難燃性を向上させることができ、火炎が容易に加水分解PETの欠点を克服し、PET、元加工特性を維持しながら、幅広い応用展望を有する。フェニルホスフィン酸2-カルボキシエチル（CEPPA）PETを合成します第三のモノマー燃剤、CEPPA属する次亜リン酸誘導体、高い反応性を有する化合物に強い酸、ヒドロキシル基およびカルボキシル基が挙げられる。CEPPAので、リン元素を含有し、高い熱安定性及び酸化を有する場合安定性、従って、優れた反応性難燃PETである。CEPPAもP-ガラスコンテンツの現場共重合にすることによって調製インサイチュと相乗リン酸塩ガラス（P-ガラス）に加え第三のモノマーとして使用しました。異なるPET / P-ガラス難燃性材料は、実験の結果は、P-ガラスは、チャーシステムを促進するために添加され、一方、P-ガラスの添加量と加えて、1％以上、30％以上のLOIのP-ガラス含有量は、UL94垂直燃焼は、V-0のレベルに達した複合抗炎特性と性能が強化された液滴。。また、複合材料非等温結晶化挙動の研究は、PガラスがPETの結晶構造にほとんど影響を与えないが、PETの結晶化速度を低下させることを見出した。

さらに、ビスフェノールAおよびビスフェノールF、10-ヒドロキシ-10-オキソ-10水素 - フェナントレン-2,8-ジカルボン酸カリウム塩（DHPPO-K）は、本体は、それぞれ、特定の増加は、純粋なPETの二種類に対するPETの熱安定性がある。PETの二種類を得るために、第三のモノマーPET重合として参加するビスフェノールA及びビスフェノールFであったが、難燃剤性能なし主要ビスフェノールPETを向上25％にのみ22％のLOIを増加させる、好ましくは段階と、深刻な液滴アップUL-94 V-2評価;わずかに良好なビスフェノールF型PET、LOI一方26％まで、および不安定な炭素層を生成することができ、特定の煙抑制がある。第三のモノマーとして研究DHPPO-Kおよびテレフタル酸KE、イオン含有を調製するためのエチレンとの共重合PET（PETIs-K）基は、リン系制御と同様の合成複素PET（PETPs）する。見つかった比較実験により、PETIs-Kは、高い熱安定性を有する、DHPPO-Kは、基板を促進します高温での安定な炭素層の形成は、材料の難燃性を低下させる.PETPおよびPETI-Kはより高いLOIを有するが、PETI-Kもより高い自己および抗滴特性。一実施形態においてPETPs異なるPETIs-Kおよびリン系難燃性材料を主に凝縮相中の気相材料の劣化、PETIs-Kおよびリン作業を入力するとき、リンPETPsが動作。

第三に、PETスマート難燃法

PETインテリジェント科学者は最近、難燃剤が、難燃PET成形、通常PET差時にスマートではない提案されているが、このような急速な架橋アプリケーションの発生と、点火ときPETは、その化学構造が変更され、それは溶融しました粘度が急激に増加し、迅速に抗滴の二重の役割を果たしている難燃剤を炭化体を加速する、図1に示す典型的なスマート燃PET分子鎖PET自己架橋性官能基を導入することにより重縮合を溶融しますバリアを達成するために、本来の特性を維持しながら（例えば、ジフェニルアセチレン、アゾベンゼン、フェニルマレイミド、等）、図2に示されている、コポリエステルから製造さクロスコPETを得ることができます同時に、図3に示さない燃料液滴が、これは従来のPETコポリマー合金元素のいずれかを含有しません（例えば、Clが、Brで、P、等）、難燃剤緑色技術のための新たな方法が提供されます。

スマート燃PETのために、科学者たちは最近、スマート難燃性技術、すなわち、「抗滴アイオノマー」と高温自己架橋化学架橋「再配置の耐高温液滴」の二つの他のタイプを提案しました可逆的な物理的架橋方法に比べてイオン性ポリマー、抗滴（図4）を達成するために材料を強化溶融粘度。科学者は、結果として得られるアイオノマーポリ難燃性リン含有イオン性モノマーのシリーズを設計しましたエステルは、より良い難燃剤の抗ドロップ効果を示した。高分子の分子の再配列により、高温の高温構造においてPETの分子鎖に導入された高温自己重量の液滴が材料を促進する難燃性液滴を得るために炭化に。

第4に、結論

PETは、現在工業的に製造される静止難燃性材料は、修飾PET燃性材料は、PET製造工程の重合を変更することなく調製されているため、主に、方法の変更が柔軟かつ容易である、難燃剤に基づく方法である。難燃剤のメソッドの追加します難燃PETの調製を効果的、相乗的難燃剤の様々な複合材料の難燃性を向上させることができ、多くの利点を有するが、追加の難燃剤は、一般にPETと相溶性であり、添加量は一般的に高くなっています修正難燃性化合物製剤、ブレンド、及び難燃性を設計する製品の機械的性質の見かけ上の衰退の原因となります。どのように真剣に他の特性に影響を与えることなく、克服互換性や分散やその他の問題をもたらします場合、難燃性に優れた材料は、成熟した共重合体変性炎方法。現在の研究の焦点でなく、主難燃性PET材料の将来の発展の方向性を持っているが、それは制限があり、第三のモノマーとして反応性難燃剤を調製したPET材料は、PET重合プロセスの生産、多くの製品のPET面、火炎乏しい普遍のこの方法、新規PET燃性共重合体の開発の高いコストを変更する必要がありますその高い普遍性、現在のPETの共重合体変性炎複合体の重要な発展方向である。インテリジェントな難燃性のPET研究はちょうど浮上しているが、それは開発のための無限の可能性を秘めています。