用于柔性聚氨酯泡沫的反应性阻燃剂制造技术

本发明专利技术提供反应性多官能二烷基次磷酸酯化合物，用作柔性聚氨酯泡沫中的高效反应性阻燃剂。本发明专利技术还提供包括所述多官能二烷基次磷酸酯化合物的阻燃聚氨酯组合物和包含其的应用。用。

【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剂
[0001]本申请要求2020年6月10日提交的美国临时申请No.63/037,180的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0002]本文的公开内容提供反应性二烷基含磷化合物，即羟基官能的二烷基次膦酸酯的用途，当其与多元醇和异氰酸酯反应时，用作柔性聚氨酯泡沫中的高效反应性阻燃剂。本专利技术进一步提供具有前述羟基官能的二烷基次膦酸酯的阻燃的柔性聚氨酯泡沫，所述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质中。表述“防火剂(阻燃剂，fire
‑
retarded)”和“阻燃剂”在本文中可互换地使用。

技术介绍

[0003]溴化或基于磷的阻燃剂已知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质中并无法被浸出，则监督力度锐减。
[0004]因此，对于用于柔性聚氨酯的如下的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。
[0005]虽然单官能二烷基次膦酸酯已用于泡沫，但其使用产生的泡沫产品具有较差的物理性能，例如，较差的压缩永久性。此外，单官能二烷基次磷酸酯通常需要与其他磷酸酯混合，以便有效地用于聚氨酯泡沫。此外，一些先前制备的单官能二烷基次磷酸酯需要复杂且多步骤的、低效的工艺。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供反应性二烷基含磷多羟基官能芳族化合物，其具有令人高度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的多元醇组分的相容性。当用于聚氨酯泡沫中时，本文中所述的多官能二烷基次膦酸酯化合物具有与不存在阻燃剂的聚氨酯泡沫相似的物理性质。此外，本文中的多官能二烷基次膦酸酯化合物可以高效的单步反应制备。最后，本文中所述的多官能二烷基次膦酸酯化合物给予与先前使用的单官能二烷基次膦酸酯化合物相似的优异阻燃性能，并且可与所述单官能二烷基次膦酸酯化合物同时在反应混合物中制备，使得为了降低粘度而与这样的单官能组分进一步共混不是必需的。
[0007]如本文在表述“多官能二烷基次磷酸酯化合物”中使用的“多官能”应理解为是指每个分子包括两个或多个羟基。
[0008]如本文中使用的表述“柔性聚氨酯泡沫形成用体系”应理解为是指包括多元醇、异氰酸酯和如本文中所述的多官能二烷基次磷酸酯化合物。
[0009]表述“多官能二烷基次磷酸酯化合物”和“多官能芳族二烷基次磷酸酯化合物”在本文中可互换使用。
[0010]单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物通过其羟基官能团是完全反应性的。已令人惊奇地发现，本文中的多官能二烷基次磷酸酯化合物可(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)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性质。这意味着，本专利技术的阻燃剂被整合(一体化)到柔性泡沫基体中，使得它们不释放到环境中并且不太可能渗透穿过活组织细胞膜，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多官能二烷基次磷酸酯化合物。
[0011]本文中使用的术语“泡沫”是指柔性聚氨酯泡沫。本文中所述或本文要求保护的作为包括多官能二烷基次膦酸酯化合物、基本上由或者由经反应的多官能二烷基次膦酸酯化合物组成的柔性聚氨酯泡沫在本文中均被理解为是指包含作为如下的反应性材料的多官能二烷基次膦酸酯化合物，即反应到柔性聚氨酯材料的结构中的多官能二烷基次膦酸酯化合物，在该情形中多官能二烷基次膦酸酯化合物可不或将不以如本文中所述的相同结构式存在，而将作为与二醇和/或多元醇、异氰酸酯和本文中所述的多官能二烷基次膦酸酯化合物的结构式的反应产物存在于柔性聚氨酯材料中。
[0012]本文中使用的术语“多元醇”应理解为是指也可能定义为二醇和/或多元醇。
[0013]本专利技术提供通式(I)的多官能二烷基次膦酸酯化合物：
[0014][0015]其中各R1和R2单独地选自含1至4个碳原子的烷基，优选甲基或乙基，并且更优选两者均为乙基，
[0016]R为含至多约4个碳原子的二价直链或支链烷基、7至13个碳原子的二价芳烷基、或键，优选含1至约3个碳原子的二价直链或支链烷基，更优选二价亚甲基或二价异丙基，
[0017]X和Y各自独立地为含6至12个碳原子、优选6至8个碳原子的二价芳基，更优选二价苯基，
[0018]下标a和b各自为0或1，
[0019]下标c为从1至5的整数，并且
[0020]下标d为1至26、优选1至10、最优选1至3的整数
[0021]条件是：
[0022]a+b＝1，
[0023]当a＝1时，则b为0，X为如定义的芳基，除了键合到芳基的氢原子不是下标c的括号内基团的一部分，并且下标c为1至5的整数以及下标d为1，并且，
[0024]当b＝1时，则a为0，c为1，并且d为1至26、优选1至10、最优选1至3的整数。
[0025]本文中还提供制备本文中所述的多官能二烷基次膦酸酯化合物的方法，包括使二烷基次膦酸与芳族环氧化物反应。
[0026]此外，本文中提供阻燃聚氨酯泡沫，其包括多元醇、异氰酸酯和阻燃剂有效量的通式(I)的多官能二烷基次磷酸酯化合物的反应产物。
[0027]本专利技术所有以上和其它特征和优势藉由以下其优选的实施方式的说明性且非限制性的详细描述将更好地被理解。
具体实施方式
[0028]在一种实施方式中，式(I)的多官能二烷基次膦酸酯化合物可为更具体的式(II)和/或(III)的那些，其中式(II)为：
[0029][0030]其中R1和R2独立地选自含1至4个碳原子的烷基，优选甲基或乙基，并且最优选两者均为乙基，
[0031]R为含至多约4个、优选1至约3个碳原子的二价直链或支链烷基，或键，更优选二价亚甲基或二价异丙基，
[0032]X和Y各自独立地为含6至12个碳原子、优选6至8个碳原子的二价芳基，更优选二价苯基，
[0033]下标c为1至5、优选1至3的整数，并且下标d为1；其中式(III)为：
[0034][0035]其中R1、R2、R、X和Y如上文所定义，以及
[0036]下标c为1，并且下标d为1至26、优选1至10、最优选1至3的整数。
[0037]上述式(II)和(III)的一些具体实例可包括以下式(A)和(B)：
[0038][0039]式(I)、(II)和(III)或(A)和(B)的新化合物可通过式(IV)的单羟基官能二烷基次膦酸与芳族环氧化合物的反应制备，其中式(IV)为：
[0040][0041]其中R1和R2如上文所定义。
[0042]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.通式(I)的多官能二烷基次膦酸酯化合物：其中各R1和R2单独地选自含1至4个碳原子的烷基，R为含至多约4个碳原子的二价直链或支链烷基、7至13个碳原子的二价芳烷基、或键，X和Y各自独立地为含6至12个碳原子的二价芳基，下标a和b各自为0或1，下标c为1至5的整数，并且下标d为1至26的整数，条件是：a+b＝1，当a＝1时，则b为0，X为如定义的芳基，除了键合到芳基的氢原子不是下标c的括号内基团的一部分，并且下标c为1至5的整数以及下标d为1，并且，当b＝1时，则a为0，c为1，并且d为1至26的整数。2.权利要求1的多官能二烷基次膦酸酯化合物，其中R1和R2各自为乙基。3.权利要求1的多官能二烷基次膦酸酯化合物，其中X和Y各自为二价苯基，并且R为二价甲基或二价异丙基。4.权利要求1的多官能二烷基次膦酸酯化合物，其具有通式(II):其中R1和R2单独地选自含1至4个碳原子的烷基，R为含至多约4个碳原子的二价直链或支链烷基、或键，X和Y各自独立地为含6至12个碳原子的二价芳基，下标c为1至5的整数，并且下标d为1。5.权利要求1的多官能二烷基次膦酸酯化合物，其具有通式(III):
其中R1和R2单独地选自含1至4个碳原子的烷基，R为含至多约4个碳原子的二价直链或支链烷基、或键，X和Y各自独立地为含6至12个碳原子的二价芳基，下标c为1，并且下标d为1至26的整数。6.制备多官能二烷基次膦酸酯化合物的方法，包括使二烷基次膦酸与芳族环氧化物反应。7.权利要求6的方法，其中所述芳族环氧化物选自：及其组合，其中R为含至多约4个碳原子的二价直链或支链烷基、或键，X和Y各自独立地为含6至12个碳原子的二价芳基，下标c为1至5的整数，并且下标e为0或1至25的整数。8.权利要求6的方法，其中所述二烷基次膦酸以相对于芳族环氧化物摩尔过量地存在，这导致过量的二烷基次膦酸，其随后与环氧化合物原位反应以产生多官能二烷基次膦酸酯化合物和单官能二烷基次膦酸酯的共混物。9.经阻燃的聚氨酯泡沫，其包括多元醇、异氰酸酯和阻燃剂有效量的通式(I)的多官能二烷基次磷酸酯化合物的反应产物：
其中各R1和R2单独地选自含1至4个碳原子的烷基，R为含至多约4个碳原子的二价直链或支链烷基、7至13个碳原子的二价芳烷基、或键，X和Y各自独立地为含6至12个碳原子的二价芳基，下标a和b各自为0或1，下标c为1至5的整数，并且下标d为1至26的整数，条件是：a+b＝1，当a＝1时，则b为0，X为如定义的芳基，除了键合到芳基的氢原子不是下标c的括号内基团的一部分，并且下标c为1至5的整数以及下标d为1，并且，当b＝1时...

【专利技术属性】
技术研发人员：J斯托维尔，Z陈，G弗朗西斯科，
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：