PIRORRETARDANTES Y POLIMEROS PIRORRETARDADOS.

Una composición pirorretardante que comprende (I) un bencil alquil éter bromado,

un éster de benzoato bromado o un éster de ftalato bromado, o una mezcla de los mismos y (II) un fenilfosfato sustituido con butilo

Pirorretardantes y polímeros pirorretardados.

Se está presionando a los productores de espumas de poliuretano flexibles para que produzcan espumas que satisfagan los patrones de inflamabilidad con mayores requisitos de seguridad contra incendios cuando se usan en aplicaciones de mobiliario. California ha propuesto aumentar los criterios de inflamabilidad en forma de su nuevo borrador del Boletín 117. El Congreso de Estados Unidos y la Comisión para la Seguridad de los Productos de Consumo de Estados Unidos están encaminados hacia una normativa nacional de seguridad contra incendios para muebles tapizados.

Tradicionalmente se han usado pirorretardantes basados en óxido de pentabromodifenilo (PBDE) y trifenilfosfatos alquilados para satisfacer los requisitos del boletín 117 de California como se menciona en la Patente de Estados Unidos 4.746.682. El mercado está buscando alternativas al óxido de pentabromodifenilo.

Se dispone de pirorretardantes "sin PBDE" tales como mezclas de un tetrabromobenzoato y un trifenilfosfato isopropilado como se describe en la patente de Estados Unidos 5.728.760, pero se necesitan niveles de carga aproximadamente un 5% mayores que en el caso de los pirorretardantes basados en PBDE en espumas de baja densidad (1,2 pcf) para conseguir un nivel comparable de pirorretardancia. Este aumento en el nivel de pirorretardante aumenta el coste para producir la espuma de poliuretano resultante. Según aumenta la carga de pirorretardante en la espuma de poliuretano flexible, ésta pierde elasticidad. Por definición, la pérdida de elasticidad no supone un problema para una espuma de poliuretano rígida.

Lo que se necesita es un sistema pirorretardante que cumpla los requisitos de inflamabilidad más rigurosos y que tenga una eficacia similar o mejor que la de los pirorretardantes basados en PBDE tradicionales debido a que el aumento de la eficacia no produzca una pérdida de elasticidad. Este pirorretardante eficaz puede ser útil en polímeros, generalmente tanto termoplásticos como termoestables.

Descripción detallada

Después de la siguiente descripción ilustrativa y no limitante de realizaciones podrán entenderse mejor las ventajas, características y propiedades de las composiciones descritas.

La invención se refiere a un pirorretardante que comprende una combinación de componentes adecuados para reducir la inflamabilidad de polímeros combustibles tales como trifenilfosfatos sustituidos con alquilo y compuestos aromáticos sustituidos con halógeno.

La invención se refiere además a una composición de espuma de poliuretano flexible pirorretardada y a un método para pirorretardar espuma de poliuretano flexible. La composición comprende una espuma de poliuretano flexible por lo demás inflamable y un aditivo pirorretardante de dos componentes:

Componente A - fenilfosfatos sustituidos con alquilo

Componente B - un pirorretardante bromado.

Componente A: es un fenilfosfato sustituido con alquilo. Se representan por la estructura general en la que cada R es independientemente un grupo alquilo C₄ a C₆ lineal o ramificado donde m es un número entero de 1 a 3, pero m en al menos un anillo de fenilo es 1 o mayor. Los ejemplos de los materiales de la Estructura IV más preferidos incluyen

Una realización preferida incluye R como sustituyente butilo, más preferiblemente i-butilo o t-butilo.

Son materiales preferidos del Componente A trifenilfosfatos butilados. Debe entenderse que éstos incluyen compuestos puros tales como 4-butilfenil(difenilfosfato), así como trifenilfosfatos mixtos en los que los anillos individuales podrían contener independientemente 0, 1 ó 2 grupos butilo, pero preferiblemente al menos un anillo de fenilo está sustituido con butilo. La mezcla de fenilfosfatos alquilados es un resultado natural del proceso de fabricación en el que están implicados fenoles alquilados como material de partida. Los materiales fenólicos de partida con frecuencia no se alquilan uniformemente. Algunas moléculas de fenol pueden no estar alquiladas en absoluto. Preferiblemente, el fenol no alquilado no constituye más de un 50% en peso del material fenólico de partida. Las limitaciones económicas de la alquilación fenólica con frecuencia hacen que sea poco práctico reducir el contenido de fenol no alquilado por debajo de un 5% en peso. Es más práctico el fenol con un 20 por ciento en peso no alquilado. De esta manera, las moléculas individuales de trifenilfosfato pueden tener 0, 1 ó 2 sustituciones alquilo. Por término medio, el nivel de sustitución es mayor de 0,3, con frecuencia mayor de 1, pero menor de 2. En general, estos trifenilfosfatos alquilados contendrán, a granel, cualquier cantidad de un 9% en peso de fósforo a un 6,0% en peso de fósforo dependiendo del grado de alquilación.

Componente B: Los aditivos pirorretardantes del Grupo B están compuestos de pirorretardantes halogenados que contienen preferiblemente más de un 30% en peso de halógeno. También pueden ser útiles compuestos que tienen menos de un 30% en peso de halógeno, pero se cree que se necesitarían cantidades excesivamente grandes de estos compuestos para proporcionar el nivel necesario de ignifugidad sin afectar adversamente a las propiedades físicas de la espuma. Los altos niveles de pirorretardante tienen un efecto perjudicial sobre las propiedades físicas de las espumas resultantes. En la descripción de pirorretardantes que contienen halógeno adecuados se encuentran compuestos que contienen diversos grupos alquilo, arilo o alquilarilo halogenados siempre que el tamaño de los grupos no diluya el contenido de halógeno por debajo de un 30% en peso. El Componente B puede ser monomérico, dimérico u oligomérico.

Un grupo más preferido de aditivos que contienen halógeno incluye agentes aromáticos, éteres aromáticos, benzoatos y ftalatos, alquilados bromados. Éstos se representan por las estructuras generales I, II y III mostradas a continuación donde n es un número entero de 1 a 5 para las estructuras I y II, y n es un número entero de 1 a 4 para la estructura III. R y R₁ son independientemente un grupo alquilo que contiene de 1 a 16 átomos de carbono, preferiblemente menos de 12 átomos de carbono, y más preferiblemente menos de 10 átomos de carbono. Un grupo alquilo demasiado grande puede ocasionar una reducción en las propiedades físicas de la espuma de poliuretano resultante. En el sustituyente representado por R puede estar presente uno o más átomos de N, O o S. Los compuestos, particularmente los benzoatos y ftalatos, opcionalmente pueden mezclarse entre sí. Es útil un contenido de bromo del 30%. Preferiblemente, el componente B puede contener hasta un 42% en peso o más de bromo. Se entenderá que las moléculas individuales pueden tener grados variables de bromación cuando n es un número entero, pero cuando se considera un aditivo que contiene halógeno a granel, el grado de bromación en el anillo aromático es un número positivo mayor que 1 y menor o igual que 5 para las estructuras I y II, y mayor que uno y menor o igual que 4 para la estructura III que representa un grado medio de bromación.

Los benzoatos y ftalatos son composiciones disponibles en el mercado conocidas. Pueden prepararse fenil éteres bromados como se describe en el documento WO 03/064361.

Los componentes A y B se usan en relaciones que se determinan fácilmente para proporcionar el mejor equilibrio de propiedades para la aplicación deseada. Estas relaciones típicamente son de 95:5 a 5:95% en peso, preferiblemente de 30 a 70 partes por cien partes de componente A, siendo el resto componente B. Una relación preferida se centra en un 50% en peso de los trifenilfosfatos sustituidos con alquilo y un 50% en peso del componente aromático bromado. La relación preferida de componentes A y componentes puede variar dependiendo de la economía relativa de los componentes y de la preferencia de los clientes/usuarios finales, y la facilidad de procesamiento, constituyendo generalmente el componente A de un 40 a un 60% en peso de la composición pirorretardante, siendo el resto componente B. Esta relación de compuestos A y B pirorretardantes no excluye otros componentes que tienen propiedades pirorretardantes tales como talco, melamina o agentes sinérgicos de óxido de antimonio. La combinación de componentes A y B pirorretardantes puede...

1. Una composición pirorretardante que comprende (I) un bencil alquil éter bromado, un éster de benzoato bromado o un éster de ftalato bromado, o una mezcla de los mismos y (II) un fenilfosfato sustituido con butilo.

2. Un polímero termoplástico o termoestable que comprende un pirorretardante de la reivindicación 1.

3. La composición de la reivindicación 2, donde el polímero es un poliuretano.

4. La composición de la reivindicación 3, donde el poliuretano es una espuma, una espuma flexible o una espuma rígida.

5. La composición de la reivindicación 2, donde el polímero comprende uno o más monómeros del grupo consistente en estireno, etileno, propileno, butadieno, 3-metilpenteno, acrilonitrilo, tereftalato y anhídrido ftálico.

6. La composición de la reivindicación 2, donde el polímero es uno o más polímeros del grupo consistente en un epóxido, un poliéster termoestable y un éster vinílico polimerizado.

7. Una mezcla de reacción para la preparación de una espuma de poliuretano flexible que comprende

       un diisocianato,

       un poliol,

       un pirorretardante que comprende un éster de fenilfosfato sustituido con butilo y

       un compuesto aromático de acuerdo con una o más de las fórmulas I, II o III o una mezcla de los mismos

donde R y R₁ son independientemente un grupo alquilo que contiene de 1 a 16 átomos de carbono y opcionalmente uno o más átomos de N, O o S y n es, por término medio, un número real de 1 a 5 para la estructura I y II y n es, por término medio, un número real de 1 a 4 para la estructura III.

8. La mezcla de reacción de la reivindicación 7, donde el sustituyente R es CH₂CH₂OCH₃, CH₂CH₂O(CH₂)₃CH₃, (CH₂)₆OH, CH₂CH(C₂H₅)(CH₂)₃CH₃, CH₂CH₂OCH₂CH=CH₂, (C₃H₆O)₂CH₃, (C₃H₆O)₂H o C₆H₄OH.

9. Una espuma de poliuretano flexible que comprende el producto de reacción de

       un diisocianato;

       un poliol;

       un éster de fenilfosfato sustituido con butilo, y

       un pirorretardante bromado seleccionado entre el grupo consistente en los compuestos I y II y III o una mezcla de los mismos

donde R y R₁ son independientemente un grupo alquilo que contiene de 1 a 16 átomos de carbono y opcionalmente uno o más átomos de N, O o S y n es un número real de 1 a 5 para la estructura I y II y n es, por término medio, un número real de 1 a 4 para la estructura III.

10. La mezcla de reacción de la reivindicación 9, donde el sustituyente R es CH₂CH₂OCH₃, CH₂CH₂O(CH₂)₃CH₃, (CH₂)₆OH, CH₂CH(C₂H₅)(CH₂)₃CH₃, CH₂CH₂OCH₂CH=CH₂, (C₃H₆O)₂CH₃, (C₃H₆O)₂H o C₆H₄OH.