用于柔性聚氨酯泡沫的反应性阻燃共混物制造技术

技术编号:24693564 阅读:58 留言:0更新日期:2020-06-27 12:25
本发明专利技术提供在与磷酸酯化合物的共混物中的二烷基含磷化合物,即反应性单羟基官能的二烷基次膦酸酯,所述共混物在柔性聚氨酯泡沫中充当高效的反应性阻燃共混物。本发明专利技术进一步提供经阻燃的聚氨酯组合物,其包括所述阻燃共混物与多元醇和异氰酸酯泡沫形成组分的反应产物。

Reactive flame retardant blends for flexible polyurethane foam

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于柔性聚氨酯泡沫的反应性阻燃共混物本申请要求2017年9月21日提交的序列号62/561,365的美国临时专利申请的权益,该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
本公开提供如下的反应性二烷基含磷化合物(也就是羟基官能的二烷基次膦酸酯)的使用:其当与多元醇和异氰酸酯反应时充当柔性聚氨酯泡沫中的高效的反应性阻燃剂。本专利技术进一步提供具有所述羟基官能的二烷基次膦酸酯的经阻燃的柔性聚氨酯泡沫,该羟基官能的二烷基次膦酸酯经反应并引入到柔性聚氨酯泡沫的聚合物基体中。措辞“防火剂”和“阻燃剂”在本文中可互换地使用。
技术介绍
所知晓的是,溴化或基于磷的阻燃剂对于降低合成材料例如柔性聚氨酯泡沫的火灾风险是高度有效的并且在很多情形中是唯一选项。然而,多年来,对化学品、特别是阻燃剂趋严的(上升的,growing)公众和政府监督力度一直在增加。目标是朝着更加可持续的、反应性的、聚合物的和/或无卤素的新产品。如果阻燃剂经反应而进入聚合物基体中并无法被浸出,则监督力度锐减。因此,对于用于柔性聚氨酯的如下反应性含磷防火剂存在需求:其拥有这样的特征,如高的磷含量、透明的浅色、以及良好的与在聚氨酯工业中使用的聚醚多元醇和聚酯多元醇的相容性。
技术实现思路
本专利技术提供一种阻燃共混物,其包括(1)反应性的二烷基含磷单羟基官能的化合物、和(2)磷酸酯化合物,所述阻燃共混物拥有高度令人满意的阻燃特性并具有良好的与柔性聚氨酯泡沫形成用体系中的多元醇组分的相容性。应理解,如本文中使用的措辞“柔性聚氨酯泡沫形成用体系”包括多元醇、异氰酸酯、如本文中所述的阻燃共混物。所述单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物通过其单羟基官能团而具有充分的反应性,并且比二-或三-羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物可更容易配制(formulate)。已经预料不到地发现,本文中的反应性单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物尽管其羟基官能团的含量较低,但例如通过与柔性聚氨酯泡沫形成用体系的异氰酸酯组分进行反应可反应并引入到柔性聚氨酯泡沫的聚合物结构中,而不破坏柔性聚氨酯泡沫的弹性。这意味着,本专利技术的阻燃剂被整合(集成)到柔性泡沫基质中,使得它们不释放到环境中并不太可能渗透通过活组织细胞膜,并因此不造成健康危害。本专利技术进一步提供上述柔性聚氨酯泡沫形成用体系,其包括但不限于本文中所述的反应性二烷基含磷单羟基官能的化合物。本申请人已经发现本文中所述的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物和磷酸酯化合物例如磷酸酯之间的预料不到的协同关系。这些次膦酸酯/磷酸酯共混物包含比仅单独的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物少的磷但仍然保留相同的阻燃效力。申请人已经进一步发现,该协同性延伸至可与单羟基官能的二烷基次膦酸酯组合的各种各样的磷酸酯产物。除了通过这些协同性阻燃共混物保持高水平的阻燃性能之外,申请人还已经发现如下的预料不到的改善:所得泡沫的物理性质(例如压缩形变)相对于单独使用单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物观察到的物理性质大幅提高。本领域中所知晓的是,反应性阻燃剂产品破坏正常的泡沫成形过程,导致差的泡沫物理性质。在大多数情形中,这通过泡沫在升高的温度下压缩之后的恢复能力的损失而观察。根据ASTMD3574的压缩形变试验为常规的泡沫要求,并确保经压缩的泡沫确实会弹回。通过在次膦酸酯/磷酸酯阻燃共混物中使用少量的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物,可避免使用反应性阻燃剂产物的负面影响,与此同时仍然保留在最终使用用品中所需的高阻燃效力。所述阻燃共混物意外地保留优异的FR性能和还有良好的物理性质两者。如本文中使用的术语“泡沫”指的是柔性聚氨酯泡沫。作为包括经反应的通式(I-A)和/或(I-B)的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物、磷酸酯化合物、和多醇的部分磷酰化(磷酸化)的含磷二醇和/或多元醇反应产物(其包含至少一个通式(I-B)的含磷基团)的组、基本上由它们组成、或由它们组成的本文中描述的(或本文中请求保护的)柔性聚氨酯泡沫在本文中均被理解为包含前述式作为反应性材料,即前述式反应到柔性聚氨酯材料的结构中,在该情形中前述式可不或将不以如本文中所述的相同结构式存在,而将作为二醇和/或多元醇、异氰酸酯和本文中所述结构式的反应产物存在于柔性聚氨酯材料中。将理解,如本文中使用的术语“多元醇”也可能定义为二醇和/或多元醇。本专利技术的阻燃共混物提供阻燃有效量的(A)通式(I-A)和(I-B)的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物、和通式(I-B)的包含至少一个含磷基团的多醇的部分磷酰化的含磷二醇和/或多元醇反应产物的组,以及(B)磷酸酯化合物,其中式(I-A)为:其中:R1和R2选自包含1至4个碳原子的线型或支化的烷基,例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基和异丁基,优选甲基或乙基,更优选R1和R2两者均为乙基;和,X为和当X为时,Z为–(Y–O)n–,其中Y为包含2至8个碳原子、优选2至4个碳原子的线型或支化的亚烷基,更优选为亚乙基、亚丙基或亚异丙基,且n代表1至20、优选1至5、和甚至更优选1至2的整数,k可为0或1;R3选自氢,包含2至约8个碳原子、优选2至4个碳原子的单羟基封端的线型或支化的亚烷基;和,前提是当k为零时,R3为单羟基封端的线型或支化的亚烷基,且当k为1时,R3为氢,和当X为时,R4和R5各自独立地选自H,包含1至8个碳原子、优选1至约4个碳原子的线型或支化的烷基和最优选甲基、乙基或丙基的任一者,包含2至8个碳原子、优选2至约4个碳原子的线型或支化的烯基,包含1至8个碳原子的卤素取代的烷基,包含1至8个碳原子、优选1至约4个碳原子的烷氧基,包含6至12个碳原子、优选6至约8个碳原子的芳基,和包含7至16个碳原子、优选7至约12个碳原子的烷基芳基,或者R4和R5彼此成键而形成包含4至约8个碳原子、优选6个碳原子的环烷基;和其中式(I-B)为:其中:R1和R2独立地选自包含1至4个碳原子的线型或支化的烷基,例如选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基和异丁基,优选甲基或乙基,更优选R1和R2两者均为乙基;和,n1为等于或大于1的整数且n2为一,优选n1为约1至约5,和Z2为源自二醇或多元醇的化合价为n1+n2的部分并且具有如下通式:其中R选自:和其中各R6独立地为H或为1至4个碳原子的烷基,x为0或≥1、优选1至4、更优选x=1,y为2或3;z为2至5的整数;且,m≥1、优选m=1。本文中还提供用于制备这些化合物的方法。式(I-A)的化合物可通过式(II)的单羟基官能的二烷基次膦酸与具有氧杂环丙烷基团的化合物的反应而制备,其中式(II)为:其中R1和R2为所定义的。式(I-A)的化合物还可通过式(III)的二烷基次膦酰卤与脂族二醇的反应而制备,其中式(III)为:和其中R1和R2为所定义的,且A为氯或溴。本专利技术的含磷的二醇和/或多元醇,例如式I-B的那些,可通过式(III)的二烷基次膦酰卤与脂族本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.阻燃共混物,其包括:/n(1)式(I-A)的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物:/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170921 US 62/561,3651.阻燃共混物,其包括:
(1)式(I-A)的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物:



其中:
R1和R2选自包含1-4个碳原子的线型或支化的烷基;和,
X为
且当X为时,Z为–(Y–O)n–,其中Y为包含2-8个碳原子的线型或支化的亚烷基并且n表示1-20的整数;
k可为0或1;
R3选自氢、包含2至约8个碳原子的单羟基封端的线型或支化的亚烷基;和,
条件是当k为零时,R3为单羟基封端的线型或支化的亚烷基,并且当k为1时,R3为氢,和
当X为时,R4和R5各自独立地选自H、包含1-8个碳原子的线型或支化的烷基、包含2-8个碳原子的线型或支化的烯基、包含1-8个碳原子的被卤素取代的烷基、包含1-8个碳原子的烷氧基、包含6-12个碳原子的芳基和包含7-16个碳原子的烷芳基,或R4和R5彼此成键以形成包含5至约8个碳原子的环烷基;以及,
(2)磷酸酯化合物。


2.如权利要求1所述的阻燃共混物,其中R1和R2各自为乙基。


3.如权利要求1所述的阻燃共混物,其中所述单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物具有式(I-A-1):





4.如权利要求3所述的阻燃共混物,其中R1和R2各自为乙基。


5.如权利要求1所述的阻燃共混物,其中所述单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物具有式(I-A-2):





6.如权利要求5所述的阻燃共混物,其中R1和R2各自为乙基。


7.如权利要求1所述的阻燃共混物,其中所述磷酸酯化合物选自磷酸叔丁基苯基苯基混合酯、间苯二酚双(磷酸二苯基酯)、双酚A双(磷酸二苯基酯)、三(2-丁氧基乙基磷酸酯)、及其组合。


8.如权利要求1所述的阻燃共混物,其进一步包括选自如下的卤化的磷酸酯化合物:磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(TDCP);磷酸酯,氧基二-2,1-乙烷二基四(2-氯-1-甲基乙基)酯;AmgardV6(2,2-双(氯甲基)-1,3-丙烷二基四(2-氯乙基)磷酸酯);ELF-800(2,2-双(氯甲基)-1,3-丙烷二基四(2-氯-1-甲基乙基)磷酸酯);及其组合。


9.经阻燃的柔性聚氨酯泡沫,其包括多元醇、异氰酸酯和阻燃有效量的如权利要求1所述的阻燃共混物的反应产物。


10.制品,其包括如权利要求9所述的聚氨酯泡沫。


11.应用物品,其包括如权利要求10所述的制品,其中该应用物品选自家具用品、汽车用品、船舶用品、公交车座位用品、火车座位用品、RV座位用品、办公家具座位用品、航空用品、牵引车用品、自行车用品、发动机架用品、压缩机用品、寝具用品、隔离用品、运动器材用品、鞋类用品、地毯垫用品、包装用品、纺织用品、缓冲垫用品、HVAC用品、帐篷用品、救生筏用品、行李用品和手包用品,所述应用物品包含如权利要求1中所述的柔性聚氨酯。


12.如权利要求11...

【专利技术属性】
技术研发人员:J斯托威尔Z陈M帕特尔
申请(专利权)人:爱思乐艾博美国有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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