2021.04/05 ホスファゼンの難燃化機構（2）

ホスファゼンは、化学修飾して反応型難燃剤として利用すると、最も効率よく難燃剤として機能させることができる。しかし、もしホスファゼンを分子レベルで分散することが可能になれば、反応型難燃剤に変性しなくても同様の効果が得られるはずだ。

ホスファゼンの高分子難燃化機構としてオルソリン酸同様の燃焼時における炭化促進触媒としての機能が仮定されている。実際にホスファゼン変性ポリウレタン発泡体の燃焼後のサンプルを分析してもP＝Oに基づく赤外吸収のピークを観察することが可能である。

多くのリン酸エステル系難燃剤の場合にはこの吸収が燃焼後のサンプルに観察されないことから、燃焼時にオルソリン酸となって揮発していることが予想された。また、この揮発があるためにホスファゼンで難燃化したポリウレタンよりも煤の発生が若干多くなる。

ホスファゼンではアラパホメーターで皆無との結果が得られているので、煤の発生は燃焼時に揮発するオルソリン酸の影響とも解釈が可能であるが、燃焼時発生するガスのクロマトグラフィーの結果では、オルソリン酸のピークは観察されたが、リン系有機化合物は観察されてなかったので、詳細は不明である。

科学的ではなくあくまで経験的な結論となるが、ホスファゼンの高分子難燃化機構として、燃焼時の熱で酸化を受けて生成したP=O単位がオルソリン酸同様の炭化促進触媒として働いていると考えている。

このような難燃化機構を仮定した時に、他のリン酸エステル系難燃剤とホスファゼンの併用系は、オルソリン酸の揮発を防ぐ効果が発揮される可能性がある。実際にホスファゼンと一部のリン酸エステル系難燃剤とを混合後、熱分析を行うと、ホスファゼン単独で測定された値よりも多い残渣が熱分析のセルに残る。

以上は40年以上前の当方が新入社員時代の研究成果だが、環境問題が深刻になってくると、臭素系難燃剤の使用は難しくなる。その時経済的な難燃化システムは、という問いに対する回答の一つに、安いリン酸エステル系難燃剤とホスファゼンとの組み合わせ難燃剤がある。

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