COMPOSICIONES IGNIFUGAS DE POLICARBONATO.

Una composición, que contiene a) Al menos una sal de un ácido seleccionado del grupo que consiste de ácidos sulfónicos aromáticos y ácidos perfluoroalcanosulfónicos;

b1) Al menos un compuesto de la fórmula En dondeR1 y R2 representan un grupo alifático sustituido por flúor; X1 y X2 independientemente entre sí representan el enlace directo o alquileno C1-C12; m representa un número de 1 a 1 000; y R3 y R4 junto con el átomo de carbono al cual están enlazados, forman un grupo cicloalquilideno C5-C8 con 1 a 3 grupos alquilo C1-C4 como sustituyentes opcionales; O R3 y R4 independientemente entre sí representan hidrógeno, un grupo alifático sustituido por flúor, alquilo C1-C12, alquenilo C2-C12, fenilo o el grupo de la fórmula parcial En donde n representa un número de 0-1 000; y R3, R4, X2, y R2 son como se definió anteriormente; o b2) Al menos un compuesto de la fórmula En donde R0 representa al grupo bivalente R1 y R2 independientemente entre sí representan un grupo que contiene silicio; R3 y R4 independientemente entre sí representan alquilo C1-C4; o R3 y R4, junto con el átomo de carbono al cual están enlazados forman el grupo ciclohexilideno: R5, R6, R7 y R8 representan hidrógeno; X1 y X2 independientemente entre sí representan alquileno C2-C4 o alquileno C4-C25 interrumpido con -O-; Y1 y Y2 independientemente entre sí representan el enlace directo o un grupo bivalente seleccionado del grupo que consiste de -O-, R9 y R10 independientemente entre sí representan el enlace directo o metileno; m representa 0 a 100, y n representa 0 a 100; y c) Un sustrato polimérico que contiene policarbonatos o mezclas de policarbonatos

Composiciones ignífugas de policarbonato.

La invención se relaciona con composiciones que contienen fluorocarbono o policarbonatos terminados en siloxano y con un proceso para impartir capacidad ignífuga a un sustrato polimérico que contiene policarbonatos y policarbonatos terminados en fluorocarbono.

Los policarbonatos son polímeros termoplásticos de alta tenacidad, transparencia excepcional, excelente compatibilidad con diferentes polímeros, y gran resistencia a la distorsión por calor. Los policarbonatos corresponden a la fórmula general

El policarbonato económicamente más importante es el policarbonato 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano (1), también llamado policarbonato de bisfenol A [24936-68-3] (BPA-PC):

Consultar la Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, On-Line Edition, Wiley-VCH, DOI: 10. 1002/ 14356007.a21_207, y entrar a Polycarbonate, Roempp On-line, www.roempp.com.

Se conocen diferentes aditivos para mejorar las propiedades mecánicas, químicas y térmicas de los policarbonatos. Los policarbonatos terminados en fluorocarbono son útiles para diferentes aplicaciones técnicas, tales como reductores de la energía superficial, "modificadores de superficie", para materiales orgánicos, preferiblemente policarbonatos, poliésteres, poliacrilatos o polimetacrilatos o sus mezclas, combinaciones o aleaciones. Los polímeros con tal energía superficial reducida poseen propiedades deseables, tales como "fácil limpieza", "autolimpieza", "antiensuciamiento", "liberación de manchas", "antigrafitis", "resistencia al aceite", "resistencia a los disolventes", "resistencia a los compuestos químicos", "autolubricación", "resistencia al rayado", "baja absorción de la humedad" y superficie "hidrófoba". La preparación de policarbonatos particularmente útiles terminados en fluorocarbono es descrita en la Solicitud Internacional de Patente No. PCT/EP2004/053331.

Se añaden ignífugos a los materiales poliméricos (sintéticos o naturales) para mejorar las propiedades ignífugas de los polímeros. Dependiendo de su composición, los ignífugos pueden actuar en fase sólida, líquida o gaseosa ya sea químicamente, por ejemplo como un espumante por medio de liberación de nitrógeno, y/o físicamente, por ejemplo por medio de la producción de una cubierta de espuma. Los ignífugos interfieren durante una etapa particular del proceso de combustión, por ejemplo durante el calentamiento, la descomposición, ignición o propagación de la llama.

La adición de ignífugos a policarbonatos es conocida, consultar J. Troitzsch, Plastics Flammability Handbook, 3rd edition, Hanser Publishers, Munich 2004, páginas 158-172 (ISBN 3-446-21308-2).

Los ignífugos con base en sales de metal alcalino, de metal alcalinotérreo o de amonio son particularmente adecuados en bajas concentraciones. Entre estas sales, los perfluoroalcano sulfonatos están entre los más eficientes. Su uso como ignífugos en policarbonatos ya se conocía; consultar T. Ishikawa y colaboradores, Journal of Macromolecular Science, Part A-Pure and Applied Chemistry, Vol. A41, No.5, páginas 523-535, 2004.

En aplicaciones en donde se requiere un espesor de muestra menor o igual a 1,6 mm, se obtiene únicamente una capacidad ignífuga de V-0, de acuerdo con UL-94 (Underwriter's Laboratories Subject 94), por medio de la adición de un agente antigoteo, tal como politetrafluoroetileno (PTFE). Sin embargo, estos agentes antigoteo provocan en los ignífugos que contienen policarbonatos una considerable disminución o incluso la pérdida de trasparencia a la luz. Una excelente trasparencia a la luz por parte de los policarbonatos es un factor crucial en la mayoría de sus aplicaciones técnicas, tales como acristalamientos, mamparas, cubiertas para lámparas, paneles frontales, etc.

Se han propuesto otros coaditivos para ignífugos, tales como haloarilfosfatos, consultar las especificaciones de la patente estadounidense No. 5.478.874 o las sales de guanidina; consultar las especificaciones de la patente estadounidense No. 6.518.340. Se ha propuesto la adición de polisiloxanos de diferentes estructuras en diferentes referencias; consultar las especificaciones de las patentes estadounidenses Nos. 6.660.787, 6.727.302 ó 6.730.720. Un problema de estos aditivos se aprecia en el hecho de que debe incrementarse la concentración del ignífugo para alcanzar la clasificación V-0, que es perjudicial para las propiedades mecánicas, químicas y térmicas de los policarbonatos.

Por lo tanto, la presente invención se relaciona con el hallazgo de aditivos adecuados, que puedan ser aplicados en policarbonatos en combinación con ignífugos en bajas concentraciones.

Sorprendentemente se ha encontrado que los policarbonatos terminados en fluorocarbono o en siloxano son agentes compatibilizantes y antigoteo adecuados para policarbonatos transparentes, con capacidad ignífuga, incluso en bajas concentraciones. Como los ignífugos de primera elección, tales como los ignífugos con base en sales de metal alcalino, de metal alcalinotérreo o de amonio, los policarbonatos terminados en fluorocarbono y en siloxano están presentes en cantidades pequeñas en los policarbonatos y, debido a los bajos niveles de dosificación, no tienen un efecto negativo significativo sobre las propiedades mecánicas y otras propiedades del polímero.

La presente invención se relaciona con una composición como la definida en la reivindicación 1.

Las composiciones de acuerdo con la invención alcanzan la deseable clasificación V-0, de acuerdo con UL-94 (Underwriter's Laboratories Subject 94) y otras clasificaciones excelentes en métodos de ensayo relacionados mientras se preservan las excelentes propiedades mecánicas, químicas y térmicas de los policarbonatos, tales como la trasparencia a la luz.

La composición, como se definió anteriormente, incluye los siguientes componentes:

Componente a)

Una sal de un ácido seleccionado del grupo que consiste de ácidos sulfónicos aromáticos y de ácidos perfluoroalcanosulfónicos, es preferiblemente una sal metálica, por ejemplo una sal de metal alcalino o una sal de metal alcalinotérreo, por ejemplo la sal de sodio, potasio, calcio.

De acuerdo con una modalidad alternativa, el término sales incluye sales no metálicas, por ejemplo sal de amonio, de (alquil C₁-C₂₂)_1-4 amonio o de (2-hidroxietil)_1-4 amonio, por ejemplo tetrametilamonio, tetraetilamonio o la sal de 2-hidroxietiltrimetilamonio.

El término sal de un ácido sulfónico aromático incluye sales de metal alcalino de benceno, tolueno, ácidos naftaleno sulfónicos, tales como la sal sódica o potásica de benceno, tolueno o ácido naftaleno sulfónico.

El término sal de ácidos perfluoroalcanosulfónicos incluye sales no metálicas, por ejemplo sales de amonio o de (alquil C₁-C₂₂)_1-4 amonio, por ejemplo la sal de tetraetilamonio, o las sales de metal alcalino, por ejemplo la sal sódica o potásica del ácido perfluoroalcano C₁-C₈ sulfónico (C_nF_2n+1SO₃H), particularmente el ácido perfluoroalcano C₁-C₄ sulfónico, por ejemplo el ácido perfluorometanosulfónico o el ácido perfluoro-n-butanosulfónico.

De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, la composición incluye como componente a) la sal de metal alcalino, por ejemplo la sal sódica o potásica del ácido perfluoroalcano C₁-C₄ sulfónico.

De acuerdo con una modalidad altamente preferida de la invención, la composición incluye perfluorobutanosulfonato de sodio o de potasio (C₄F₉SO₃-Na+, KFBS, sal de Rimar).

De acuerdo con una modalidad preferida, la composición incluye como componente a) al menos una sal de metal alcalino, de metal alcalinotérreo o de amonio de un ácido seleccionado del grupo que consiste de ácidos sulfónicos aromáticos y ácidos perfluoroalcanosulfónicos.

De acuerdo con una modalidad particularmente preferida, la composición incluye como componente a) al menos una sal de metal alcalino, de metal alcalinotérreo...

1. Una composición, que contiene

a) Al menos una sal de un ácido seleccionado del grupo que consiste de ácidos sulfónicos aromáticos y ácidos perfluoroalcanosulfónicos;

b₁) Al menos un compuesto de la fórmula

En donde

R₁ y R₂ representan un grupo alifático sustituido por flúor;

X₁ y X₂ independientemente entre sí representan el enlace directo o alquileno C₁-C₁₂;

m representa un número de 1 a 1 000; y

R₃ y R₄ junto con el átomo de carbono al cual están enlazados, forman un grupo cicloalquilideno C₅-C₈ con 1 a 3 grupos alquilo C₁-C₄ como sustituyentes opcionales;

O R₃ y R₄ independientemente entre sí representan hidrógeno, un grupo alifático sustituido por flúor, alquilo C₁-C₁₂, alquenilo C₂-C₁₂, fenilo o el grupo de la fórmula parcial

En donde n representa un número de 0-1 000; y

R₃, R₄, X₂, y R₂ son como se definió anteriormente; o

b₂) Al menos un compuesto de la fórmula

En donde

R₀ representa al grupo bivalente

R₁ y R₂ independientemente entre sí representan un grupo que contiene silicio;

R₃ y R₄ independientemente entre sí representan alquilo C₁-C₄; o

R₃ y R₄, junto con el átomo de carbono al cual están enlazados forman el grupo ciclohexilideno:

R₅, R₆, R₇ y R₈ representan hidrógeno;

X₁ y X₂ independientemente entre sí representan alquileno C₂-C₄ o alquileno C₄-C₂₅ interrumpido con -O-;

Y₁ y Y₂ independientemente entre sí representan el enlace directo o un grupo bivalente seleccionado del grupo que consiste de -O-,

R₉ y R₁₀ independientemente entre sí representan el enlace directo o metileno;

m representa 0 a 100, y

n representa 0 a 100; y

c) Un sustrato polimérico que contiene policarbonatos o mezclas de policarbonatos.

2. Una composición de acuerdo a la reivindicación 1, que incluye como componente a) al menos una sal de metal alcalino, de metal alcalinotérreo o de amonio de un ácido seleccionado del grupo que consiste de ácidos perfluoroalcanosulfónicos.

3. Una composición ignífuga de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye como componente a) al menos una sal de metal alcalino de un ácido perfluoroalcanosulfónico.

4. Una composición ignífuga de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye como componente a) perfluorobutano sulfonato de sodio o de potasio.

5. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye como componente b₁) al menos un compuesto (I'), en donde

X₁ y X₂ representan etileno;

R₁ y R₂ representan grupos de la fórmula parcial

(B),-(CF₂)_p-F

en donde p representa un número de 1 a 50;

m representa un número de 2 a 50; y

R₃ y R₄ independientemente entre sí representan hidrógeno o alquilo C₁-C₄ o junto con el átomo de carbono al cual están enlazados forman el grupo ciclohexilideno.

6. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye

a) Al menos un perfluorobutano sulfonato de sodio o de potasio;

b₁) Al menos un compuesto (I'), en donde

X₁ y X₂ representan etileno;

R₁ y R₂ representan grupos (B),

en donde p representa un número de 1 a 50;

m representa un número de 2 a 50; y

R₃ y R₄ independientemente entre sí representan hidrógeno o alquilo C₁-C₄ o junto con el átomo de carbono al cual están enlazados forman el grupo ciclohexilideno; y

c) Un sustrato polimérico que contiene policarbonatos o mezclas de policarbonatos.

7. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye d) otros aditivos además de los componentes a), b) y c) seleccionados del grupo que consiste de estabilizadores poliméricos e ignífugos adicionales.

8. Un proceso para impartir capacidad ignífuga a un sustrato polimérico que contiene policarbonatos o mezclas de policarbonato, cuyo proceso comprende la adición a dicho sustrato polimérico de una mezcla que contiene

a) Al menos una sal de un ácido seleccionado del grupo que consiste de ácidos sulfónicos aromáticos y ácidos perfluoroalcanosulfónicos; y

b₁) Al menos un compuesto (I'), o

b₂) Al menos un compuesto (II) como se define en la reivindicación 1.

9. Un proceso para impartir capacidad ignífuga y transparencia a la luz a un policarbonato cuyo proceso comprende la adición a dicho sustrato polimérico de una mezcla que contiene

b) Al menos una al de un ácido seleccionado del grupo que consiste de ácidos sulfónicos aromáticos y ácidos perfluoroalcanosulfónicos; y

b₁) Al menos un compuesto (I'), o

b₂) Al menos un compuesto (II) como se define en la reivindicación 1.