具有阻燃性的非聚合物有机组分的混合物、制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及具有阻燃性的不含焦磷酸盐的混合物，其特征在于，所述不含焦磷酸盐的混合物包含非聚合物有机组分的混合物，其中所述混合物中的至少第一化合物充当氢

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有阻燃性的非聚合物有机组分的混合物、制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及可以在开放空间中用于控制和扑灭大火(主要是森林火灾)的阻燃(或燃烧
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阻滞)化合物和混合物。本专利技术还涉及制备方法，以及所述混合物在扑灭火灾中的用途。

技术介绍

[0002]现今用于扑灭火灾的阻燃剂主要是无机磷和氮化合物。特别地，现今市场上可获得在世界范围内最广泛地用于扑灭森林火灾的燃烧
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阻滞配方(FIRE
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TROL)。尽管该配方的有效性已得到证明，但该配方的基本组分为焦磷酸盐，该焦磷酸盐由于其不可生物降解的性质而最终在含水层中积累并且由于其有利于藻类和植物生长的活性而导致富营养化效应，特别地由于灭火任务，其可能在水中达到高浓度。与该配方不同，本专利技术描述了无害或毒性非常低的化合物的混合物，因为它们是可生物降解的，并且充当阻燃剂。
[0003]还存在许多燃烧
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阻滞或扑灭燃烧能力已经被确定的有机化合物。阻燃效果被理解为一些化合物或混合物通过涂覆可燃材料的表面，扑灭火灾或引起燃烧前沿(fire front)比不存在所述化合物或混合物进展更慢来抑制可燃材料的燃烧的能力。
[0004]在用于扑灭火灾的非聚合物有机化合物中，旨在用于一般用途的一种类型是在其组成中具有卤素的那些化合物。
[0005]在该意义上，例如，申请CA2052887涉及包含选自二氯五氟丙烷的异构体中的至少一种化合物的具有燃烧
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阻滞能力的组合物。
[0006]另外，申请WO2015104004涉及包含羧酸衍生物和烟火剂的具有扑灭燃烧能力的组合物。
[0007]大多数非卤代有机化合物是易燃的并且不具有阻燃活性。用于扑灭火灾的一些类型的有机化合物为卤代化合物，卤代化合物在其转化期间除了表现出对环境极其不利的影响之外，还可能产生高毒性的气体。在该意义上，例如，氯化化合物产生一定百分比的为高毒性化合物的光气。
[0008]溴化品种是销售的阻燃剂中最广泛使用的。这些有机溴化组分对塑料、纺织品、电子产品、服装和家具非常有效，但具有为高度神经毒性化合物的缺点，这是为什么它们在森林火灾中不用作阻燃剂。
[0009]本专利技术源于两种或更多种易燃有机化合物的混合物的阻燃性的出乎意料和不可预测的结果。该出乎意料的活性由混合物的组分之间的自组装和足够强的氢桥键的形成而产生。这种强烈的相互作用使燃烧过程吸能，使火熄灭，从而形成本专利技术的目的的基础。

技术实现思路

[0010]本专利技术的第一个目的涉及具有阻燃性的不含焦磷酸盐的混合物或复合材料，所述混合物或复合材料不是基于聚合物材料的使用并且适合于用于扑灭火灾(优选地，森林火灾)，其特征在于，所述混合物或复合材料包含呈现出可生物降解性和低毒性的非聚合物有
机组分的混合物，其中：
[0011]a.所述混合物的组分中的至少一者充当氢
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桥供体，所述氢
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桥供体优选地选自双氰胺、脲、丙二酸、甘油、胍、1,1
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二甲基脲、草酸、乙二醇及衍生物、三氟乙酰胺、1
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甲基脲、咪唑、1,3
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二甲基脲、乳酸、间苯二酚、2
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咪唑啉、精氨酸、苯甲酸、苯甲醇、丙烯脲、硫脲、4
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羟基苯甲酸、琥珀酸、乙酰胺、苯甲酰胺、乙酰丙酸、没食子酸、甲酸铵、酒石酸、丙二酸及衍生物、己二酸、油酸、亚油酸、硬脂酸、三肉豆蔻精、柠檬酸和异柠檬酸、以及其任意组合；
[0012]b.所述混合物的组分中的至少一者充当氢
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桥受体，所述氢
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桥受体优选地选自利多卡因或酯型衍生物、脯氨酸、组氨酸、烟酸、(苯基甲基)三苯基氯化丙氨酸、甲基三苯基溴化甘氨酸、乙醇胺、甜菜碱、甲酸铵和草酸铵、以及其任意组合。
[0013]优选地，氢
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桥供体化合物和氢
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桥受体化合物的摩尔比可以在1:5至5:1之间变化。
[0014]出人意料地并且以本领域技术人员无法推导的方式，已经证明两种或更多种可能单独易燃的非聚合物有机化合物的混合物(如先前所描述的)由于形成增加其热力学稳定性的强氢桥而达到其可燃性消失的程度而产生具有燃烧阻滞特性的混合物，由于这个原因而充当燃烧阻滞剂。
[0015]混合物的组分的这种结合或自组装自发地发生，产生了基于其特性可以表征为与其单个组分的特性不同的实体的超分子聚集体。自组装的起源是建立保持混合物的组分相互结合的强的分子间相互作用。在本专利技术中，被确定为自组装的起源并因此负责阻燃效果的相互作用是氢桥相互作用。
[0016]氢
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桥供体和氢
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桥受体之间的这些相互作用减小了相变的熵差并相对于聚集体的单个组分的稳定性增加了聚集体的稳定性。氢键的强度与混合物的相变温度、热力学稳定性等性质有关。本专利技术揭示了这些强度可以变得如此强烈，以至于它们使聚集体的燃烧焓相对于聚集体的单个组分的燃烧焓处于劣势。
[0017]与混合物的阻燃活性一起，混合物的组分满足的其他标准是：
[0018]·
以在用于扑灭森林火灾的情况下可以达到的浓度表现出最小的对植被和生态系统的负面影响；
[0019]·
可生物降解性，使得它们不会在环境中无限期地存在；
[0020]·
在水性介质中的水溶性和/或短暂持久性。这是一个关键方面，因为水性介质为用于扑灭火灾的通用溶剂。鉴于阻燃效果的自组装的起源是氢桥相互作用，所述混合物的组分是水溶性的。此外，在该介质中未观察到自组装，因为各组分与水的相互作用占主导地位。然而，当水由于其低沸点而蒸发时，混合物的组分相互识别，并且在这时产生期望的阻燃效果。由于这个原因，不能认为自组装混合物存在于水性介质中，所述混合物在水蒸发时形成。
[0021]其他期望的特性包括广泛的可用性和低成本、稳定性和易于处理。
[0022]在能够改变燃烧焓的强相互作用中可以发现多种多样的起始组分的可能的组合。该多种多样的选择构成了一个显著的优势，因为其允许控制自组装混合物的物理特性和相特性。这些特性尤其包括溶解性质非常不同的溶质的能力。
[0023]以这种方式，在本专利技术的特定实施方案中，混合物可以包含至少一种另外的添加
剂，所述至少一种另外的添加剂可以优选地选自：
[0024]a.水，优选地百分比为50％至95％；
[0025]b.至少一种具有酸性或碱性化学性质的有机或无机化合物，优选地相对于全部混合物的百分比等于或小于30重量％。在本专利技术的优选实施方案中，酸性添加剂将选自盐酸、硫酸、磺酸、碳酸和羧酸、以及其任意组合。将优选使用优选选自钠、钾、镁和钙的碱金属、碱土金属的碳酸盐或碳酸氢盐以及碳酸铵作为碱性添加剂。这些添加剂可以是纯的或溶解在水性介质中，并允许将自组装混合物和相应的水溶液的pH值调节至约几乎中性的值，并且优选地在5至9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有阻燃性的不含焦磷酸盐的混合物，其特征在于，所述具有阻燃性的不含焦磷酸盐的混合物包含非聚合物有机组分的混合物：a.所述混合物中的至少第一化合物充当氢
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桥供体；以及b.所述混合物中的至少第二化合物充当氢
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桥受体。2.根据权利要求1所述的混合物，其中所述氢
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桥供体化合物和所述氢
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桥受体化合物的摩尔比在1:5至5:1之间变化。3.根据权利要求1或2所述的混合物，其中所述氢
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桥供体化合物选自双氰胺、脲、丙二酸、甘油、胍、1,1
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二甲基脲、草酸、乙二醇及衍生物、三氟乙酰胺、1
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甲基脲、咪唑、1,3
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二甲基脲、乳酸、间苯二酚、2
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咪唑啉、精氨酸、苯甲酸、苯甲醇、丙烯脲、硫脲、4
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羟基苯甲酸、琥珀酸、乙酰胺、苯甲酰胺、乙酰丙酸、没食子酸、甲酸铵、酒石酸、丙二酸及衍生物、己二酸、油酸、亚油酸、硬脂酸、三肉豆蔻精、柠檬酸和异柠檬酸、以及其任意组合。4.根据权利要求3所述的混合物，其中所述氢
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桥供体化合物选自双氰胺、脲、甘油、胍、1,1
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二甲基脲、乙二醇及衍生物、三氟乙酰胺、1
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甲基脲、咪唑、1,3
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二甲基脲、间苯二酚、精氨酸、苯甲醇、丙烯脲、硫脲、乙酰胺、苯甲酰胺、甲酸铵和三肉豆蔻精、以及其任意组合。5.根据前述权利要求中任一项所述的混合物，其中所述氢
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桥受体化合物选自利多卡因或酯型衍生物、脯氨酸、组氨酸、烟酸、(苯基甲基)三苯基氯化、丙氨酸、甲基三苯基溴化、甘氨酸、乙醇胺、甜菜碱、甲酸铵和草酸铵、以及其任意组合。6.根据权利要求5所述的混合物，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科，
申请(专利权)人：康斯乔最高科学研究公司瓦伦西亚理工大学弗朗西斯科，
类型：发明
国别省市：