Estabilizantes para polímeros retardantes de llama que contienen bromo enlazado alifáticamente.

Una composición polimérica que comprende: (a) un polímero en bruto ,

(b) un polímero alifático que contiene bromo y (c) una mezcla de al menos un fosfito de alquilo y al menos un compuesto epoxi.

Estabilizantes para polímeros retardantes de llama que contienen bromo enlazado alifáticamente La presente invención se refiere a composiciones estabilizadas que contienen un retardante de llama polimérico bromado.

El hexabromociclododecano, un retardante de llama usado comúnmente para espumas de poliestireno, se enfrenta a presión regulatoria en diversas jurisdicciones, debido en parte a que se piensa que es bioacumulativo. Por lo tanto, se desea reemplazarlo.

Ciertos polímeros bromados son candidatos prometedores para sustituir al hexabromociclododecano como retardante de llama en diversos sistemas poliméricos. Estos materiales tienen pesos moleculares lo bastante altos como para pensar que no se bioacumulan. Diversos polímeros que contienen insaturaciones carbono-carbono alifáticas se pueden bromar hasta altos contenidos de bromo y los altos contenidos de bromo los hacen eficaces como aditivos retardantes de llama. A menudo, los polímeros bromados poseen otras características clave, también, entre las que se incluye compatibilidad con otros polímeros y otros aditivos (en especial agentes espumantes) . En este sentido, los polímeros bromados son potencialmente aditivos retardantes de llama versátiles, puesto que el esqueleto polimérico se puede escoger o se puede hacer a la medida para usarlo con resinas en bruto específicas. Por ejemplo, se pueden incluir bloques de poliestireno en un polímero de butadieno bromado para mejorar la capacidad de dispersión en una resina de poliestireno. En aplicaciones de espumas poliméricas, el aditivo retardante de llama no debería tener un efecto adverso significativo sobre el proceso de espumado o sobre la espuma producida, en particular sobre la formación de las celdillas de la espuma y sobre el tamaño de las celdillas de la espuma.

El rendimiento de los aditivos retardantes de llama bromados depende en gran medida de la estabilidad térmica de los enlaces bromo-carbono. Estos enlaces deben ser lo suficientemente estables como para resistir las condiciones de calor a las que se les somete durante las operaciones de procesado y fundido que se pueden usar, por ejemplo, para incorporar el aditivo retardante de llama a una resina en bruto para procesar la mezcla resultante para obtener un artículo útil. El aditivo retardante de llama puede estar expuesto a temperaturas de 230 a 250 ºC o incluso superiores durante estas operaciones de procesado y no debería liberar una cantidad significativa de bromo bajo estas condiciones. A temperaturas algo más altas, típicamente de 300 a 400 ºC, el aditivo retardante de llama debe degradarse térmicamente para producir una especie activa que contiene bromo que se entiende que ayuda a suprimir las llamas en condiciones de fuego.

Si un aditivo retardante de llama bromado no es lo bastante estable térmicamente, se puede liberar bromo durante el procesado del fundido. Esto puede producir varios problemas. Un problema es que la pérdida de bromo durante el procesado puede conducir a una pérdida de rendimiento retardante de la llama y a una degradación de la masa de polímero que contiene el aditivo retardante de llama bromado. Otro problema es que el bromo perdido puede formar HBr, que es un ácido que puede corroer el equipo de procesado, degradar catalíticamente además el aditivo retardante de llama y presentar problemas en relación con la exposición de los trabajadores al mismo.

Se ha descubierto que existe un tercer problema cuando el aditivo retardante de llama bromado es un polímero de alto peso molecular. La pérdida de bromo puede conducir a la formación de enlaces intermoleculares entre cadenas poliméricas. Un posible mecanismo para ello implica la formación de insaturaciones carbono-carbono alifáticas en el polímero. Esta insaturación es polimerizable. En condiciones de alta temperatura, estas especies insaturadas, así como otras insaturaciones residuales que pueden estar presentes en el polímero, pueden acoplarse con otras moléculas de polímeros para formar materiales que pueden tener un peso molecular incluso más alto. Debido a que el peso molecular del polímero bromado es alto ya de entrada, no es difícil construir estructuras de peso molecular lo bastante alto y de reticulación suficiente como para formar geles insolubles.

Los geles pueden producir imperfecciones cosméticas en el producto y en algunos casos pueden afectar a su rendimiento. Los geles se pueden acumular en las superficies interiores del equipo de procesado. Puede producirse un problema especial cuando se fabrican materiales espumados. El material gelificado puede interferir en la formación de la estructura celular de la espuma y puede tener también efectos adversos sobre sus propiedades físicas. Esto es porque las propiedades viscoelásticas del material gelificado son, a menudo, significativamente diferentes a las del propio aditivo retardante de llama.

El grado de gelificación depende del tiempo y de las temperaturas de procesado. La cantidad de producto gelificado puede hacerse bastante significativa, en especial si el material se procesa fundido a temperaturas superiores a 200°C. Este problema es especialmente grave en procesos de extrusión de espumas termoplásticas y en otros procesos que generan una gran cantidad de restos. Para disminuir costes, los residuos se reciclan y se introducen de nuevo en el proceso. Por lo tanto, los materiales gelificados y el aditivo retardante de llama contenidos en los residuos se reciclan también. A menudo los geles no se pueden volver a fundir cuando se reciclan de esta manera. Los materiales gelificados reciclados y el aditivo retardante de la llama se someten a exposición adicional a altas temperaturas de procesado. Esto puede conducir a la formación acelerada de geles, puesto que las partículas de gel pueden participar en reacciones adicionales. Como resultado de ello, el material gelificado se acumula en el producto a medida que se reciclan cada vez más restos. Es muy importante reducir esta formación de geles tanto como se pueda.

Por lo tanto, sería conveniente proporcionar una manera de reducir o evitar la gelificación de los polímeros y copolímeros alifáticos que contienen bromo cuando se exponen a temperaturas elevadas. Esto debería conseguirse a bajo coste, utilizando materiales o métodos que no tengan un impacto adverso significativo sobre la propia operación de procesado del fundido o sobre el producto resultante. Cuando el producto de la operación de procesado del fundido es un material con textura de espuma, la estructura de la espuma, es decir, el tamaño de las celdillas, la distribución de tamaño de las celdillas y el contenido de las celdillas abiertas / cerradas no debería resultar afectado o, como mucho, mínimamente.

En un aspecto, la presente invención es un proceso para producir una composición polimérica que comprende el procesado en estado fundido de una mezcla que contiene un polímero en bruto fundido y un polímero alifático que contiene bromo en presencia de al menos un fosfito de alquilo y al menos un compuesto epoxi.

Se ha encontrado que los compuestos fosfito de alquilo y epoxi disminuyen de manera significativa la formación de geles en la operación de procesado del fundido. Además, estos materiales mejoran también la estabilidad térmica del polímero alifático que contiene bromo, según se determina mediante un ensayo de pérdida de peso que se describe más adelante. Los compuestos epoxi y fosfito de alquilo son eficaces a niveles de adición pequeños, de forma que suponen un coste adicional pequeño y tienen el mínimo efecto sobre la operación de procesado del fundido o sobre las propiedades del polímero procesado fundido. En el proceso preferido en el cual la operación de procesado del fundido es un proceso de generación de espuma por extrusión, la presencia de compuestos de fosfito de alquilo y de compuestos epoxi tiene efectos adversos poco importantes sobre el tamaño de las células y sobre las propiedades físicas de la espuma.

Otra ventaja de la invención es que la cantidad de compuesto epoxi que se necesita es normalmente pequeña, minimizando el coste, los efectos adversos potenciales sobre las propiedades de inflamabilidad y la acumulación potencial de materiales de bajo peso molecular sobre las superficies exterior e interior del equipo de procesado. De manera similar, se puede minimizar la presencia de otros estabilizantes, como diversos materiales inorgánicos, compuestos polihidroxílicos y estabilizantes de organoestaño, e incluso se pueden eliminar. Por lo tanto, se pueden evitar o reducir los efectos adversos que algunas veces se ven cuando se usan estos materiales, en particular efectos adversos en la estructura celular de la espuma.

Estos efectos son más pronunciados cuando se usan combinados... [Seguir leyendo]

1. Una composición polimérica que comprende: (a) un polímero en bruto , (b) un polímero alifático que contiene bromo y (c) una mezcla de al menos un fosfito de alquilo y al menos un compuesto epoxi.

2. La composición polimérica de la reivindicación 1, en la cual hay de 1 a 40 partes en peso de compuesto epoxi por 5 cada 100 partes en peso del polímero alifático que contiene bromo.

3. La composición polimérica de la reivindicación 1, en la cual hay de 1 a 40 partes en peso de fosfito de alquilo por cada 100 partes en peso del polímero alifático que contiene bromo.

4. La composición polimérica de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que el polímero alifático que contiene bromo es un homopolímero de butadieno bromado o un copolímero de bloque estireno/butadieno bromado.

5. La composición polimérica de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que el polímero alifático que contiene bromo es un copolímero de estireno y alilmaleimida; un poliéster alifáticamente insaturado; un éter de alilo de una resina novolac o un polímero o copolímero ROMP.

6. La composición polimérica de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en la cual el polímero en bruto es un polímero o copolímero de estireno.

7. La composición polimérica de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que está en forma de una espuma.

8. La composición polimérica de cualquier reivindicación precedente, en la cual el fosfito de alquilo contiene al menos un grupo

en el cual cada grupo R es un grupo alquilo, lineal o ramificado, sustituido o no sustituido, o los dos grupos R juntos forman un grupo divalente, que puede estar sustituido, que se une a los átomos -O- adyacentes a través de un carbono alifático, para formar una estructura en anillo que incluye una unión -O-P-O- y el grupo R1 es otro grupo R, o un grupo arilo, o un grupo arilo sustituido.

9. La composición polimérica de cualquier reivindicación precedente, en la que el fosfito de alquilo es un compuesto de tipo difosfito de pentaeritritol que tiene la estructura en la cual cada R2 es un grupo alquilo, lineal o ramificado, sustituido o no sustituido, un grupo arilo o un grupo arilo sustituido.

10. La composición polimérica de cualquier reivindicación precedente, en la cual el fosfito de alquilo es difosfito de bis- (2, 4-dicumilfenil) pentaeritritol, difosfito de dietearilpentaeritritol o dfosfito de di- (2, 4-di- (t-butil) fenil) pentaeritritol.

11. Un método para producir una composición polimérica de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, que comprende procesar en estado fundido una mezcla que contiene un polímero en bruto fundido y un polímero o copolímero alifático que contiene bromo en presencia de una mezcla de al menos un fosfito de alquilo y al menos un compuesto epoxi.