Retardante de llama sin halógeno para la incorporación en una matriz polimérica,

en donde el retardante de llama contiene por lo menos los siguientes componentes A, B, y C y opcionalmente el componente D:

A: polifosfato(s) de amonio y/o sus derivados,

B: derivado de 1,3,5-triazina oligomérico o polimérico o mezclas de varios de ellos de la fórmula general

Retardante de la llama exento de halógeno.

Objeto de la invención

La invención se refiere a un retardante de llama sin halógeno para la incorporación en una matriz polimérica, así como a los polímeros que contienen retardantes de llama, en especial elastómeros termoplásticos.

Antecedentes de la invención

Los polímeros termoplásticos, incluyendo los elastómeros termoplásticos, se emplean en numerosas áreas, por ejemplo en el área de electricidad y electrónica, en la construcción, en la técnica de edificación, en la construcción de vehículos y en medios de transporte público. Tienen ventajosas propiedades mecánicas y poseen buena procesabilidad y resistencia química. Una posibilidad de hacer ignífugos a este tipo de polímeros es con la adición de retardantes de llama que contienen halógeno con trióxido de antimonio. Otra posibilidad es la adición de sustancias sin halógeno como hidróxidos de metal, fosfatos o fosfonatos orgánicos o inorgánicos, por ejemplo polifosfatos de amonio junto con sustancias de acción sinérgica, como productores de carbono y propelentes.

En especial, los retardantes de llama sin halógeno obtienen cada vez más importancia, ya que, contrariamente a los retardantes de llama que contienen compuestos orgánicos clorados o bromados, producen en un incendio una menor producción de gases de humo y, por lo general, se clasifican como no contaminantes. Entre las sustancias que inhiben los incendios se emplean sobre todo los derivados del ácido fosfórico, el ácido pirofosfórico y los ácidos polifosfóricos en retardantes de llama sin halógeno. Derivados de amonio y melamina de las sustancias previamente mencionadas, así como el fosfato de piperazina y fosfato de etilendiamina, poseen la propiedad de expandirse a altas temperaturas en capas de protección voluminosas embutidos en masas moldeadas y actúan como capa aislante contra una fuente de calor. Esta propiedad se puede incrementar más aún por medio de sustancias de acción sinérgica. La expansión, llamada intumescencia, se produce, contrariamente a la forma de acción de los retardantes de llama con contenido de halógeno, sin producción de grandes cantidades de gases de humo.

El uso de los retardantes de llama antes mencionados en poliolefinas no otorga a menudo una protección suficiente, y se deben añadir adicionalmente sustancias de acción sinérgica, tales como, por ejemplo, productores de carbono y agentes de expansión. A fin de garantizar una suficiente eficacia de las composiciones de retardantes de llama de este tipo, se debe añadir con frecuencia al polímero una gran proporción de retardante de llama, lo cual lleva a una modificación especialmente de las propiedades mecánicas y eléctricas del polímero.

Hasta ahora, a los retardantes de llama de acción especial pertenecen mezclas de polifosfato de amonio con aminas tales como, por ejemplo, mezclas con compuestos de melamina y/o pentaeritrita. Otras mezclas intumescentes conocidas se basan en polifosfatos de amonio en combinación con THEIC (ácido 1,3,5-tris-hidroxietilisocianúrico).

Sin embargo, la desventaja de estas mezclas consiste en que también después de introducirlas en un polímero presentan una gran resistencia al agua, de modo que en parte se lavan y, en consecuencia, ya no pueden desplegar su acción. Además, tienen una baja temperatura de desintegración que, en parte, lleva a una descomposición del aditivo retardante de llama ya al formar los objetos de plástico a partir de los polímeros por proteger. Por otra parte, estas mezclas, a pesar de una mejor eficacia, se deben emplear en altas concentraciones en un polímero, con lo cual se reduce la procesabilidad y la flexibilidad del polímero.

Objeto de la invención

Antes estos antecedentes, el objeto de la invención consistía en poner a disposición un retardante de llama sin halógeno, que posea una acción mejorada ante las llamas en comparación con el estado de la técnica, se pueda aplicar en bajas concentraciones en un material polimérico simultáneamente con una buena acción resistente a las llamas, que presente una baja solubilidad en agua y se desintegre recién a mayores temperaturas que los retardantes de llama conocidos, preferentemente por encima de la temperatura de elaboración de los polímeros. Además, era objeto de la invención poner a disposición un material polimérico, en especial un material polimérico termoplástico y elastomérico, que presente buenas propiedades de material, buena resistencia a las llamas y al mismo tiempo una buena resistencia al agua.

Descripción de la invención

Según la invención, el problema se soluciona por medio de un retardante de llama sin halógeno, que contiene por lo menos los siguientes componentes A, B, y C y opcionalmente el componente D:

en el que la relación en peso del componente A al componente B es de 10:1 a 1:1 y los componentes A y B son juntos 60 al 99% en peso y los componentes C y D son juntos 1 al 40% en peso del peso total de los componentes A, B, C y D.

Además, el problema se soluciona por medio de un polímero, en especial un elastómero termoplástico, que contiene el retardante de llama según la invención en una cantidad del 5 al 60% en peso, con preferencia en una cantidad del 10 al 40% en peso.

El componente A comprende tanto polifosfatos de amonio recubiertos como también no recubiertos y/o sus derivados.

En este caso, la expresión "polifosfatos de amonio recubiertos" comprende tanto polifosfato de amonio monorrecubierto como también polifosfato de amonio recubierto y reticulado. Un recubrimiento de este tipo produce, al añadir el retardante de llama a un polímero que, contrariamente al polifosfato de amonio no recubierto, se logre una mayor estabilidad térmica, una menor solubilidad en agua y una mayor compatibilidad con la matriz polimérica, en la que se emplea el retardante de llama. La forma recubierta del componente A se puede obtener por recubrimiento de un polvo o un granulado de polifosfato de amonio o un derivado de ellos.

El componente A se añade al retardante de llama como polvo o granulado y produce en caso de incendio claramente menor cantidad de gases de humo que los retardantes de llama que contienen halógeno.

El componente B es un oligómero o polímero de un derivado de 1,3,5-triazina o una mezcla de varios de ellos y una sustancia que también actúa retandando las llamas en combinación con fosfatos. El componente B se descompone por una gran acción del calor o por contacto con una llama generando gases no inflamables, incluyendo agua, dióxido de carbono, amoníaco y nitrógeno, formando un resto con contenido de carbono. El componente B actúa como productor de carbono en la mezcla intumescente según la invención.

La relación en peso de los componentes A y B de 10:1 a 1:1 produce una acción pirorretardante óptima. Una menor o una mayor proporción del componente B reduciría la eficacia del retardante de llama. Con preferencia, en esta relación, la relación en peso del componente A al componente B es de 6:1 a 2:1 y con especial preferencia,...

1. Retardante de llama sin halógeno para la incorporación en una matriz polimérica, en donde el retardante de llama contiene por lo menos los siguientes componentes A, B, y C y opcionalmente el componente D:

en la que la relación en peso del componente A al componente B es de 10:1 a 1:1 y los componentes A y B son juntos 60 al 99% en peso y los componentes C y D son juntos 1 al 40% en peso del peso total de los componentes A, B, C y D.

2. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el componente A es o comprende polifosfatos de amonio recubiertos y/o sus derivados.

3. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente A es o comprende polifosfato de amonio recubierto y/o no recubierto de la forma cristalina II.

4. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los polifosfatos de amonio y/o sus derivados según el componente A son partículas recubiertas con melamina, resina de melamina, derivados de melamina, silanos, siloxanos o poliestirenos y/o partículas reticuladas y recubiertas con melamina, resina de melamina, derivados de melamina, silanos, siloxanos o poliestirenos.

5. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la proporción del recubrimiento de los polifosfatos de amonio y/o sus derivados según el componente A es del 0,1 al 20% en peso, con preferencia, del 1 al 10% en peso, respecto del peso total de los polifosfatos de amonio recubiertos y/o sus derivados.

6. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los polifosfatos de amonio recubiertos y/o sus derivados según el componente A presentan incluido el recubrimiento un tamaño medio de partícula D50 de 5 a 30 µm, con preferencia de 5 a 20 µm.

7. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el componente B n es un número entero de 2 a 50.

8. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el derivado de 1,3,5-triazina según el componente B está seleccionado de entre oligómeros y polímeros de 2-piperazinilen-4-morfolino-1,3,5-triazina y 2-piperazinilen-4-piperidino-1,3,5-triazina y combinaciones de los compuestos previamente mencionados.

9. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente D está seleccionado de entre melem, melon, melam, cianurato de melamina, borato de melamina, ortofosfato de melamina, pirofosfato de melamina, pirofosfato de dimelamina y polifosfato de melamina.

10. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente B presenta un contenido de cloro < 1% en peso, con preferencia < 0,8% en peso.

11. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque también contiene auxiliares de dispersión en una cantidad del 0,01 al 10% en peso, con preferencia en una cantidad del 0,1 al 5,0% en peso, en donde los auxiliares de dispersión están seleccionados con preferencia de entre amidas de ácidos grasos, incluyendo monoamidas de ácidos grasos, bisamidas de ácidos grasos y alcanolamidas de ácidos grasos, como oleamidas y erucamidas, entre ésteres de ácidos grasos, incluyendo ésteres de glicerol y ésteres de cera, entre ácidos grasos C₁₆ a C₁₈, entre alcoholes de ácidos grasos, incluyendo alcoholes de ácidos cetil- y estearil-grasos, entre ceras naturales y sintéticas, ceras de polietileno y ceras de polietileno oxidadas y entre estearatos de metales, con preferencia estearatos de Ca, Zn, Mg, Ba, Al, Cd y Pb.

12. Retardante de llama sin halógeno de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque presenta un contenido de agua libre (contenido de humedad) de < 0,6% en peso, con preferencia < 0,4% en peso.

13. Material polimérico, en especial elastómero termoplástico (TPE), que contiene el retardante de llama de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes en una cantidad del 5 al 60% en peso, con preferencia en una cantidad del 10 al 40% en peso.

14. Material polimérico, en especial elastómero termoplástico (TPO), de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el material polimérico está seleccionado de poliolefinas rellenas y no rellenas, polímeros de vinilo, copolímeros de olefina, elastómeros termoplásticos a base de olefina (TPO), elastómeros termoplásticos reticulados a base de olefina, uretanos (TPU), poliésteres y copoliésteres (TPC), copolímeros de bloques de estireno (TPS), poliamidas y copoliamidas (TPA).

15. Material polimérico de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque el material polimérico es un elastómero termoplástico que está seleccionado de entre copolímeros de bloques de estireno (TPS), con preferencia de entre copolímeros de bloques de estireno SBS (estireno-butadieno-estireno), SEBS (estireno-etenbuteno-estireno), SEPS (estireno-etenpropeno-estireno), SEEPS (estireno-eteno-etenpropeno-estireno) y MBS (metacrilato-butadieno-estireno).

16. Material polimérico, en especial elastómero termoplástico, de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 ó 12, caracterizado porque el material polimérico contiene rellenos que están seleccionados de entre carbonato de calcio, silicato, talco, arcilla, mica, tierra silícica, sulfato de calcio, sulfato de bario, hidróxido de aluminio, fibras y esferas de vidrio, harina de madera, celulosa en polvo, hollín y grafito.