Una composición polimérica retardante de llama que comprende: un material polimérico;

y un producto de policondensación de una pluralidad de monómeros de un precursor de óxido metálico quelado con fosfinato al menos parcialmente hidrolizado.

Composiciones poliméricas retardantes de llama y métodos para prepararlas

Campo técnico

La presente invención se refiere generalmente a composiciones poliméricas y, más particularmente, se refiere a composiciones poliméricas que presentan propiedades retardantes de llama.

Antecedentes

Los materiales retardantes de llama, también conocidos como materiales retardantes de fuego, son materiales que proporcionan una resistencia aumentada a la ignición. Por consiguiente, los materiales retardantes de llama pueden retrasar la propagación de una llama y/o reducir la posibilidad de iniciar o mantener un fuego. Son deseables materiales poliméricos retardantes de llama para muchas aplicaciones, incluyendo las industrias aeronáutica y aeroespacial, la industria automovilística y las industrias de la construcción residencial y comercial. Pueden usarse materiales poliméricos que presentan propiedades retardantes de llama para fabricar productos tales como aislamientos de aviones y aeroespaciales, partes de aviones, automóviles retardantes de fuego y partes de automóviles, materiales de viviendas y edificios, productos del interior del hogar, prendas de vestir y otros productos domésticos.

Un enfoque conocido para mejorar las propiedades retardantes de llama de polímeros incluye la adición a los polímeros de aditivos, tales como aditivos que contienen halógeno, fósforo y aluminio, que se sabe que aumentan la resistencia al fuego de los polímeros. Generalmente, estos aditivos convencionales están físicamente dispersos en el interior de la estructura polimérica pero sin llegar a ser parte de la estructura polimérica. Un problema con estos aditivos es que, típicamente, los aditivos se combinan con el polímero en cantidades relativamente grandes, es decir, no inferiores al quince por ciento (15%) en peso, para conferir propiedades retardantes de fuego al polímero. Dichas grandes cantidades de aditivos en los polímeros tienden a afectar desfavorablemente a las propiedades mecánicas de los polímeros. Otro problema con estos aditivos convencionales es que los aditivos pueden lixiviarse del polímero. Esto no sólo reduce las propiedades retardantes de llama del polímero, sino que dicha lixiviación puede causar riesgos medioambientales. Por ejemplo, algunos aditivos, tales como ciertos aditivos bromados, pueden ser carcinógenos. Además, otros aditivos convencionales pueden causar un humo excesivo cuando se prende fuego al polímero. El humo excesivo puede ser particularmente indeseable en espacios cerrados, tales como cabinas de aviones.

Por consiguiente, es deseable proporcionar un proceso para preparar una composición polimérica retardante de fuego homogénea. Además, otros rasgos y características deseables de la presente invención serán evidentes a partir de la descripción detallada posterior y de las reivindicaciones adjuntas, tomadas junto con los dibujos acompañantes y el campo técnico anterior y antecedentes.

Breve resumen

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama. El proceso comprende la etapa de poner en contacto a un precursor de óxido metálico con una fuente de aniones organofosfinato para formar un precursor de óxido metálico quelado con fosfinato. El precursor de óxido metálico quelado con fosfinato se hidroliza al menos parcialmente para formar monómeros de precursor de óxido metálico quelado con fosfinato al menos parcialmente hidrolizado y se deja que los monómeros de precursor de óxido metálico quelado con fosfinato al menos parcialmente hidrolizado se policondensen para formar un sol de óxido metálico que contiene fósforo. El proceso comprende además las etapas de poner en contacto al sol de óxido metálico que contiene fósforo con un material polimérico para formar una mezcla y al menos uno de polimerización y solidificación de la mezcla.

De acuerdo con otra realización ejemplar más de la presente invención, se proporciona un proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama. El proceso comprende la etapa de poner en contacto a un precursor de óxido metálico con una fuente de aniones organofosfinato para formar un precursor de óxido metálico quelado con fosfinato. El precursor de óxido metálico quelado con fosfinato se pone en contacto con un material polimérico y se hidroliza al menos parcialmente para formar monómeros de precursor de óxido metálico quelado con fosfinato al menos parcialmente hidrolizado. Se deja que los monómeros de precursor de óxido metálico quelado con fosfinato al menos parcialmente hidrolizado se policondensen para formar un sol de óxido metálico que contiene fósforo. El proceso comprende además al menos uno de polimerización y solidificación del material polimérico.

Descripción detallada

La siguiente descripción detallada es de naturaleza simplemente ejemplar y no se pretende que limite la invención o la solicitud ni los usos de la invención. Además, no tiene la intención de ceñirse a ninguna teoría expresada o implicada presentada en el campo técnico precedente, antecedentes, breve resumen o en la siguiente descripción detallada.

Las diversas realizaciones de la presente invención se refieren a la fabricación de una composición polimérica retardante de fuego homogénea. La composición polimérica retardante de fuego homogénea puede prepararse usando un material polimérico y un sol de óxido metálico que contiene fósforo estable que confiere a la composición polimérica resultante propiedades retardantes de fuego. Un “sol”, como se usa el término en la presente memoria, se refiere a una composición que comprende una dispersión coloidal de un líquido que contiene una fase líquida y una fase dispersa. El uso del sol de óxido metálico de las diversas realizaciones de la presente invención da como resultado partículas de tamaño nanométrico que contienen fósforo, que comprenden la fase dispersa del sol, que están uniformemente distribuidas por toda la composición polimérica. Sin ceñirse a una teoría, se piensa que la fase dispersa que contiene fósforo del sol de óxido metálico interacciona de un modo integral con el material polimérico para formar una red molecular estable. La fase dispersa que contiene fósforo del sol de óxido metálico también confiere propiedades retardantes de llama a la composición polimérica sin comprometer las propiedades mecánicas de la composición polimérica.

Como se usa en la presente memoria, la expresión “material polimérico” de las diversas realizaciones de la presente invención puede comprender cualquier polímero o precursor de polímero convencional. El material polimérico puede ser cualquier material que comprenda o sea capaz de formar un material prepolimérico, un material parcialmente polimerizado o un polímero. El material polimérico puede ser monómeros, un polímero en fase B o un polímero. En una realización ejemplar de la presente invención, el material polimérico puede ser una resina curable, incluyendo una resina curable por luz o UV, tal como acrílicos, metacrilatos y poliésteres insaturados. En otra realización ejemplar de la presente invención, el material polimérico es al menos una resina termoestable que puede curarse por medio de una energía externa tal como calor, luz o un haz de electrones para formar al menos un producto curado parcialmente tridimensional. En otra realización, el material polimérico es al menos una resina termoplástica que puede solidificarse después de su transformación en un estado líquido o parcialmente líquido. En otra realización más, el material polimérico es una mezcla que contiene al menos una resina termoplástica y al menos una resina termoestable.

En otra realización ejemplar de la presente invención, el material polimérico es al menos uno de una resina acrílica, una resina de poliéster insaturado, una resina de poliéster saturado, una resina alquídica, una resina de éster vinílico, una resina de poliuretano, una resina epoxi, una resina de fenol, una resina de urea-aldehído, una resina polivinil aromática, una resina de maleimida, una resina de haluro polivinílico, una poliolefina, un poliorganosiloxano, una resina de amino, una poliamida, una poliimida, una polieterimida, una resina de sulfuro de polifenileno, una polisulfona aromática, una poliamidoimida, una poliesterimida, una poliesteramidoimida, un polivinil acetal, un polímero fluorado, un policarbonato y similares. Puede encontrarse una descripción de los materiales poliméricos anteriores en la patente de Estados Unidos... [Seguir leyendo]

1.Un proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama, comprendiendo el proceso: poner en contacto a un precursor de óxido metálico con una fuente de aniones organofosfinato para formar un precursor de óxido metálico quelado con fosfinato; poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico quelado con fosfinato con un material polimérico; hidrolizar al menos parcialmente a dicho precursor de óxido metálico quelado con fosfinato para formar monómeros de precursor de óxido metálico quelado con fosfinato al menos parcialmente hidrolizado; permitir que dichos monómeros de precursor de óxido metálico quelado con fosfinato al menos parcialmente hidrolizado se policondensen para formar un sol de óxido metálico que contiene fósforo; y al menos uno de polimerizar y solidificar dicho material polimérico.

2.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 1, en el que dicho sol de óxido metálico que contiene fósforo comprende un líquido y un producto de policondensación de dichos monómeros de precursor de óxido metálico quelado con fosfinato al menos parcialmente hidrolizado, y el proceso comprende además la etapa de eliminar dicho líquido antes de la etapa de al menos uno de polimerizar y solidificar dicho material polimérico.

3.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 1, en el que dicho sol de óxido metálico que contiene fósforo comprende un líquido y un producto de policondensación de dichos monómeros de precursor de óxido metálico quelado con fosfinato al menos parcialmente hidrolizado, y el proceso comprende además la etapa de eliminar dicho líquido después de la etapa de al menos uno de polimerizar y solidificar dicho material polimérico.

4.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 1, en el que la etapa de poner en contacto a un precursor de óxido metálico con una fuente de aniones organofosfinato comprende la etapa de seleccionar dicho precursor de óxido metálico del grupo de precursores de óxidos metálicos compuesto por al menos uno de un metal de transición, un metal alcalinotérreo y un elemento metálico seleccionado del los Grupos 3A, 4A y 5A de la tabla periódica de los elementos.

5.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 4, en el que la etapa de seleccionar dicho precursor de óxido metálico comprende seleccionar dicho precursor de óxido metálico del grupo de precursores de óxidos metálicos compuesto por al menos uno de aluminio, antimonio, bismuto, calcio, cromo, magnesio, estaño, titanio, cinc y circonio.

6.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 1, comprendiendo además el proceso la etapa de poner en contacto a dicho sol de óxido metálico que contiene fósforo con al menos un ingrediente seleccionado del grupo compuesto por un aditivo retardante de llama, un agente de soplado, un material de refuerzo fibroso, un pigmento, un agente de liberación de molde, un material polimérico termoplástico, un material polimérico elastomérico, un agente de control de la contracción, un agente humectante, un agente antiespumante, un agente de tratamiento de superficie y un espesante.

7.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 1, en el que la etapa de poner en contacto a un precursor de óxido metálico con una fuente de aniones organofosfínicos comprende la 45 etapa de seleccionar dicha fuente de aniones organofosfínicos del grupo de materiales del que derivan aniones que tienen la fórmula:

en la que R1 y R2 se seleccionan del grupo de restos compuesto por un resto alquilo, un arilo, un alcoxi y un ariloxi.

8.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 1, en el que la etapa de poner en contacto a un precursor de óxido metálico con una fuente de aniones organofosfinato comprende la etapa de seleccionar dicha fuente de aniones organofosfinato del grupo compuesto por ácidos fosfínicos.

9.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 8, en el que la etapa 55 de poner en contacto a un precursor de óxido metálico con una fuente de aniones organofosfinato comprende poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico con ácido difenilfosfínico.

10.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 1, en el que la etapa de hidrolizar al menos parcialmente dicho precursor de óxido metálico quelado con fosfinato comprende la etapa de poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico quelado con fosfinato con un agente hidrolizante.

11.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 10, en el que la etapa de poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico quelado con fosfinato con un agente hidrolizante comprende poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico quelado con fosfinato con agua desionizada.

12.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 1, en el que la etapa de poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico quelado con fosfinato con un material polimérico comprende poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico quelado con fosfinato con un material polimérico seleccionado del grupo compuesto por al menos uno de una resina alquídica, una resina de éster vinílico, una resina de poliuretano, una resina epoxi, una resina de fenol, una resina de urea-aldehído, una resina polivinil aromática, una resina de maleimida, una resina de haluro polivinílico, una poliolefina, un poliorganosiloxano, una resina de amino, una poliamida, una poliimida, una polieterimida, una resina de sulfuro de polifenileno, una polisulfona aromática, una poliamidoimida, una poliesterimida, una poliesteramidoimida, un polivinil acetal, un polímero fluorado y un policarbonato.

13.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 1, que comprende además la etapa de poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico con un disolvente antes de la etapa de poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico con una fuente de aniones organofosfinato.

14.El proceso para preparar una composición polimérica retardante de llama de la reivindicación 13, en el que la etapa de poner en contacto a dicho precursor de óxido metálico con un disolvente comprende la etapa de seleccionar dicho disolvente del grupo compuesto por agua, alcoholes y glicoles.