COMPOSICIONES RETARDANTES DE LLAMA.

Una composición de polímero retardante de llama que comprende

(a) Un sustrato de polímero orgánico y

(b) una cantidad retardante de llama de una mezcla sinérgica de

(i) Por lo menos un estabilizador de amina estéricamente impedida,

(ii) fosfato de tris[3-bromo-2,2-bis(bromometil)propilo] y

(iii) Por lo menos un secuestrante ácido seleccionado del grupo que consiste de hidrotalcitas y carbonatos de aluminio magnesio básicos amorfos,

Donde el estabilizador de amina estéricamente impedida es de la fórmula

Composiciones retardantes de llama.

La invención actual se refiere a un método novedoso de un sustrato polimérico que retarda la llama al agregar a este una cantidad retardante de llama de una mezcla sinérgica de por lo menos un estabilizador de amina estéricamente impedida, por lo menos un retardante de llama convencional y por lo menos un secuestrante ácido.

La invención actual también se refiere a artículos moldeados de poliolefina que se estabilizan contra la luz, calor y oxígeno y se hacen retardantes de las llamas con la incorporación en ellos de por lo menos un estabilizador de amina estéricamente impedida y por lo menos un retardante de llama convencional, aunque permite niveles normalmente altos de rellenos retardantes de llama que se eliminan o se reducen grandemente.

La Patente Estadounidense No. 5,096,950 describe el co-uso de ciertas aminas NOR (N-alcoxi) impedidas con un retardante de llama que contiene Sb₂O₃ brominado en polipropileno.

La Patente Estadounidense No. 5,393,812 describe composiciones de poliolefina que se hacen retardantes de llama mediante una combinación de un retardante de llama de fosfato de hidrocarbilo o fosfonato éster halogenados en combinación con una amina impedida alcoxiamina funcional.

La Patente Estadounidense No. 5,844,026 describe composiciones de poliolefina que comprenden ciertas aminas impedidas NOR y ciertos retardantes de llama tradicionales.

La Patente Estadounidense No. 6,117,995 describe que ciertas aminas impedidas N-alcoxi se pueden utilizar como retardantes de llama para polímeros orgánicos.

La Patente Estadounidense No. 6,271,377 describe composiciones de poliolefina que comprende aminas impedidas N-hidroxialcoxi y un retardante de llama halogenado.

La Patente Estadounidense No. 6,309,987 y equivalente WO 99/54530 enseña telas retardantes de llama no tejidas de poliolefina que comprenden N-alcoxiaminas.

La Patente Estadounidense No. 6,262,161 describe interpolímeros aleatorios, por ejemplo polímeros de etileno y/o uno o más monómeros de a-olefina con uno o más monómeros aromáticos de vinilo, con resistencia a la ignición mejorada que comprende un relleno y por lo menos otro componente que puede ser un estabilizador de amina impedida.

A Revolutionary UV Stable Flame Retardant System for Poliolefins - R. Srinivasan, A. Gupta and D. Horsey, Int. Conf. Addit. Polyolefins 1998, 69-83, enseña poliolefinas que comprenden ciertas aminas impedidas NOR con retardantes de llama tradicionales que contienen halógeno y fósforo.

Advances in a Revolutionary Flame Retardant System for Polyolefinas - R. Srinivasan, B. Rotzinger, Polyolefinas 2000, Int. Conf. Polyolefinas 2000, 571-581, enseña poliolefinas que comprenden ciertas aminas impedidas NOR con retardantes de llama brominados y que contienen fósforo.

N. Kaprinidis and R. King, en un resumen publicado en el sitio web de la Sociedad de Ingenieros Plásticos, publicado en Sep. 2001, discuten el uso de aminas impedidas NOR como retardantes de llama en poliolefinas. El resumen está en un documento presentado a la subsección de la División de Aditivos y Modificadores de Polímero para ser presentados en la conferencia de Poliolefinas 2002 en Houston, TX, Feb. 24, 2002. El sitio web es www.PMAD.org.

La EP 0792911 A2, describe composiciones de poliolefina que comprenden aminas impedidas alcoxiamina funcional y retardantes de llama de fosfato tris(trihalogenopentilo).

La WO 99/00450, solicitud Estadounidense copendiente Nos. 09/502,239, presentada en Nov. 3, 1999, y 09/714,717, presentada en Nov. 16, 2000, describen el uso de ciertas aminas impedidas N-alcoxi como retardantes de llama.

La EP 1038912 describe compuestos específicos de amina impedida hidrocarbiloxi como retardantes de llama.

Research Disclosure, Sept. 2000, No. 437087, Junio 2000, No. 434095 y Dec. 2000, No. 440128 también describen la eficacia de ciertos compuestos de amina impedida hidrocarbiloxi como retardantes de llama.

La Patente Estadounidense No. 6,225,387 describe composiciones de polímero retardante de llama de organohaluro.

La WO 90/06691 describe una resina termoplástica, como polipropileno o poliestireno, estabilizada mediante la adición de un retardante de llama que contiene halógeno, un fosfato bicíclico, aminas impedidas y secuestrantes ácidos.

La EP 139 931 describe el uso de secuestrantes ácidos en polímeros retardantes de llama de organohaluro.

El retardante de llama (FR) comercializado actualmente comprende productos cuya función es interferir con el proceso de combustión mediante medios químicos y/o físicos. De manera mecánica estos FR se han propuesto para funcionar durante la combustión de un artículo ya sea en la fase de gas, la fase condensada o ambas. Los organohalógenos se proponen para generar especie de halógeno (por ejemplo HX) que interfiere en la fase de gas con el "combustible" orgánico de radical libre a partir del sustrato de polímero. Se proponen los sinergistas para reaccionar con HX para formar especies químicas adicionales que interfieren con la combustión en la fase de gas, tal como reacción de óxido de antimonio con HX para formar haluro de antimonio y vapor de agua. Los compuestos de antimonio tales como trióxido de antimonio también actúan como un secuestrante radical que forma haluros de antimonio. Así, este puede inhibir la propagación del fuego.

Aunque los compuestos de antimonio son eficientes en términos de desempeño en costos, recientemente ha surgido una cantidad de aspectos debido a la toxicidad de los subproductos que se forman durante la combustión en la presencia de un retardante de llama halogenado. Los óxidos de antimonio contienen frecuentemente cantidades de trazas de compuesto de arsénico que se sospechan son carcinógenos. Debido a estos aspectos ecológicos, existe un movimiento para reemplazar el trióxido de antimonio en las actuales aplicaciones retardantes de llama comerciales. Sin embargo, es muy difícil hallar un sinergista efectivo que sea ambientalmente amigable y eficiente en lo que se relaciona con el desempeño de los costos.

Otra razón para agregar aditivos retardantes de llama es para evitar que gotee durante la aplicación del fuego. El goteo durante la combustión es el proceso de la separación de las partes del polímero de la matriz en la forma de gotas. Más frecuentemente, las gotas se encienden y representan gran peligro para la dispersión del fuego. Es una medida común agregar rellenos tales como talco al polímero, con la consecuencia negativa en las propiedades mecánicas. Algunas veces los llenadores utilizados incluyen carbonato de calcio, carbonato de magnesio, borato de zinc, silicatos, siliconas, fibra de vidrio, bulbos de vidrio, asbestos, caolín, mica, sulfato de bario, sulfato de calcio, óxidos de metal, hidratos e hidróxidos tal como oxido de zinc, hidróxido de magnesio, trihidrato de alúmina, sílice, silicato de calcio y silicato de magnesio.

Se ha encontrado que los polímeros con buenas propiedades retardantes de llamas se preparan cuando se agrega un estabilizador de amina estéricamente impedida junto con tris[3-bromo-2,2-bis(bromometil)propil]fosfato y con un secuestrante ácido. Con esta combinación, los rellenos retardantes de llamas o los rellenos convencionales se pueden reducir grandemente o se pueden reemplazar. Como los compuestos de amina impedida actuales son activos como estabilizadores, las composiciones de polímero de la invención se protegen eficientemente del efecto perjudicial de la luz, oxígeno y/o calor.

La invención actual se refiere a una composición de polímero retardante de llama que comprende

(a) un sustrato de polímero orgánico y

(b) una cantidad retardante de llama de una mezcla sinérgica de

donde el estabilizador de amina estéricamente impedida es de la fórmula

 

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Reivindicaciones:

1. Una composición de polímero retardante de llama que comprende

(a) Un sustrato de polímero orgánico y

(b) una cantidad retardante de llama de una mezcla sinérgica de

(i) Por lo menos un estabilizador de amina estéricamente impedida,

(ii) fosfato de tris[3-bromo-2,2-bis(bromometil)propilo] y

(iii) Por lo menos un secuestrante ácido seleccionado del grupo que consiste de hidrotalcitas y carbonatos de aluminio magnesio básicos amorfos,

Donde el estabilizador de amina estéricamente impedida es de la fórmula

donde

G₁ y G₂ son independientemente alquilo de 1 a 8 átomos de carbono o son juntos pentametileno,

Z₁ y Z₂ son cada uno metilo, o Z₁ y Z₂ juntos forman un grupo funcional ligador que se puede sustituir adicionalmente por un grupo éster, éter, amida, amino, carboxi o uretano, y

E es ciclohexiloxi.

2. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el componente de polímero (a) es un polímero termoplástico.

3. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el componente de polímero (a) se selecciona del grupo de resinas que consisten de las poliolefinas, las poliolefinas termoplásticas, polímeros estirénicos y copolímeros, ABS y polímeros que contienen heteroátomos, enlaces dobles o anillos aromáticos.

4. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el componente (i) es una mezcla de N,N',N'''-tris{2,4-bis[(1-hidrocarbiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)alquilamino]-s-triazin-6-il}-3,3'-etilenodiiminodipropilamina; N,N',N''-tris(2,4-bis[(1-hidrocarbiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)alquilamino]-s-triazin-6-il}-3,3'-etilenodiiminodipropilamina, y derivados puenteados como se describe por las fórmulas I, II, IIA y III

donde en la tetraamina de la fórmula I

R₁ y R₂ son el grupo funcional s-triazina E; y uno de R₃ y R₄ es el grupo funcional s-triazina E con el otro % o R₄ que es hidrógeno,

E es

R es ciclohexilo,

R₅ es alquilo de 1 a 12 átomos de carbono,

donde en el compuesto de la fórmula II o IIA

T y T₁ son cada uno una tetraamina sustituida por R₁-R₄ como se define para la fórmula I, donde

(1) uno de los grupos funcionales s-triazina E en cada tetraamina se reemplaza por el grupo E₁ que forma un puente entre dos tetraaminas T y T₁,

E₁ es

o

(2) el grupo E₁ puede tener ambos terminales en la misma tetraamina T como en la fórmula IIA donde dos de los grupos funcionales E de la tetraamina se remplazan por un grupo E₁, o

(3) todos los tres sustituyentes s-triazina de la tetraamina T pueden ser E₁ tal que un E₁ liga T y T₁ y un segundo E₁ tiene ambos terminales en la tetraamina T,

L es ciclohexanodiilo;

donde en el compuesto de la fórmula III

G, G₁ y G₂ son cada uno tetraaminas sustituidas por R₁-R₄ como se define para la fórmula I, excepto que G y G₂ cada uno tiene uno de los grupos funcionales s-triazina E remplazado por E₁, y G₁ tiene dos de los grupos triazina E remplazados por E₁, de tal manera que existe un puente entre G y G₁ y un segundo puente entre G₁ y G₂;

cuya mezcla se prepara al hacer reaccionar dos a cuatro equivalentes de 2,4-bis[(1-hidrocarbiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)butilamino]-6-cloro-s-triazina con un equivalente de N,N'-bis(3-aminopropil)etilenodiamina.

5. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el estabilizador del componente (i) se selecciona del grupo que consiste de

1-ciclohexiloxi-2,2,6,6-tetrametil-4-octadecilaminopiperidina;

2,4-bis[(1-ciclohexiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)butilamino]-6-(2-hidroxietil)amino-s-triazina;

adipato de bis(1-ciclohexiloxi-2,2,6,8-tetrametilpiperidin-4-ilo);

2,4-bis[(1-ciclohexiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)butilamino]-6-cloro-s-triazina; y

el producto de reacción de 2,4-bis[(1-ciclohexiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-il)-butilamino]-6-cloro-s-triazina con N,N'-bis(3-aminopropil)etilenodiamina).

6. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el estabilizador del componente (i) está presente de 0.05% a 20% en peso con base en el sustrato de polímero (a).

7. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 en la que componente (ii) está presente en una cantidad de 0.5% a 45% en peso con base en el sustrato de polímero (a).

8. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende un componente adicional seleccionado del grupo que consiste de pigmentos, tintes, plastificadores, antioxidantes fenólicos, agentes tixotrópicos, asistentes de nivelación, coestabilizadores básicos, estabilizadores de nitrona, estabilizadores de óxido de amina, estabilizadores de benzofuranona, absorbedores UV, aminas estéricamente impedidas adicionales, pasivadores de metal, óxidos de metal, compuestos de organofósforo, hidroxilaminas, y mezclas de los mismos; estearato de calcio, estearato de zinc, estabilizadores de fosfita y fosfonita y estabilizadores de benzofuranona.

9. Una combinación aditiva retardante de llama que comprende

(i) Por lo menos un estabilizador de amina estéricamente impedida,

(ii) Fosfato de tris[3-bromo-2,2-bis(bromometil)propilo] y

(iii) Por lo menos un secuestrante ácido seleccionado del grupo que consiste de hidrotalcitas y carbonatos de aluminio magnesio básicos amorfos,

Donde el estabilizador de amina estéricamente impedida es de la fórmula

donde

G₁ y G₂ son independientemente alquilo de 1 a 8 átomos de carbono o son juntos pentametileno,

Z₁ y Z₂ son cada uno metilo, o Z₁ y Z₂ juntos forman un grupo funcional ligador que se puede sustituir adicionalmente por un grupo éster, éter, amida, amino, carboxi o uretano, y

E es ciclohexiloxi.

10. Un proceso para impartir estabilidad a la luz y resistencia a la llama a un sustrato de polímero orgánico, cuyo proceso comprende agregar a dicho sustrato de polímero la combinación aditiva retardante de llama de la reivindicación 9.

11. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, que es un artículo de polímero moldeado.

12. Uso de la combinación aditiva retardante de llama de la reivindicación 9 para impartir estabilidad a la luz y resistencia a la llama a un sustrato de polímero orgánico o artículo de polímero moldeado.

 

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