Plastificante resistente al fuego para la industria de los materiales plásticos y métodos de fabricación del mismo.

Composición plastificante que comprende el producto de reacción de un primer compuesto que es unaamina o un alcohol alifático con un segundo compuesto que es un cardanol epoxidado que tiene unacadena alifática de 15 átomos de carbono en la posición meta,

conteniendo dicha cadena de 1 a 3 doblesenlaces.

Plastificante resistente al fuego para la industria de los materiales plásticos y métodos de fabricación del mismo Campo de la invención Esta invención se refiere a plastificantes para termoplásticos y mezclas de los mismos

Antecedentes Actualmente, la industria de los plásticos se está enfrentando a un nuevo reto: la sustitución del poli (cloruro de vinilo) (PVC) de casi todas las composiciones que se usan actualmente en la industria por composiciones de plásticos alternativos que no presentan toxicidad directa durante su combustión.

Uno de los aspectos más importantes de la sustitución del PVC consiste en obtener composiciones que puedan imitar la calidad y de la suavidad y procesabilidad del PVC, a la vez que eliminan o reducen sus desventajas de la alta toxicidad de los subproductos que resultan de la combustión del PVC.

Las soluciones actuales han dado resultados insatisfactorios en sus aplicaciones.

Sumario Esta memoria descriptiva describe una clase de plastificantes que van a usarse como aditivo para mezclas poliméricas de plastificación, para disminuir la cantidad de energía usada en el procesamiento de mezclas poliméricas que contienen cargas orgánicas y/o inorgánicas para mejorar la resistencia a la tracción de las mezclas resultantes, para aumentar la capacidad de extrusión de mezclas complejas y para otros efectos fisicoquímicos.

Los plastificantes dados a conocer son los productos de reacción de una amina o un alcohol (alifático) con una molécula epoxidada que tiene una cadena alifática de 15 átomos de carbono en la posición meta, conteniendo dicha cadena de 1 a 3 dobles enlaces. Se da a conocer además que la molécula epoxidada es un cardanol epoxidado de la fórmula

y el número de hidrógenos en la cadena alifática de 15 carbonos en la posición meta depende del número dobles enlaces conjugados, seleccionándose el número de los mismos del grupo que consiste en 1, 2 y 3 y en el caso de un alcohol, el alcohol se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en etanol, alcohol isopropílico y alcohol tercbutílico, y en el caso de aminas, preferiblemente dietanolamina.

También se da a conocer que el plastificante puede estar presente en una composición del plastificante y un compuesto termoplástico. Además se da a conocer que el compuesto termoplástico es polipropileno, un copolímero de polipropileno, polietileno de alta densidad, un poli (tereftalato de etileno) o copolímero de poli (tereftalato de etileno) . Se da a conocer además que el plastificante está presente en desde aproximadamente el 1 hasta aproximadamente el 12 por ciento en peso de la composición total.

También se da a conocer que la composición puede comprender además una composición retardadora de la llama o un compuesto seleccionado del grupo que consiste en una melamina, una diamina, hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio y que el compuesto la o composición retardadora de la llama puede estar presente en hasta 80 partes de la composición retardadora de la llama con respecto a 20 partes del polímero termoplástico.

También se da a conocer un procedimiento para la fabricación de un compuesto plastificante que comprende las etapas de calentar una mezcla de un cardanol epoxidado y amina y alcohol alifático en presencia de un catalizador ácido y hacer reaccionar un cardanol epoxidado con el alcohol o la amina hasta que quede menos del 10% de aceite epoxidado, y eliminar el alcohol en exceso. Sin embargo, la disolución final está preferible y esencialmente carente de cardanol epoxidado sin reaccionar, lo que significa que el índice de epóxido es de aproximadamente 0 o es 0. También se da a conocer que el calentamiento puede hacerse en condiciones de reflujo Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una fórmula estructural de cardanol epoxidado.

La figura 2 es una fórmula estructural del producto de la reacción de cardanol epoxidado con alcohol isopropílico.

Descripción detallada Se da a conocer en esta memoria descriptiva una nueva clase de plastificantes que pueden usarse en materiales termoendurecibles, termoplásticos, matrices de polímeros termoplásticos, copolímeros, terpolímeros, recubrimientos, 5 pinturas, películas, aglutinantes de resina, fibras y artículos formados a partir de los mismos.

Los termoplásticos incluyen pero no se limitan a polímeros tales como polipropileno, copolímeros de polipropileno, polietileno, copolímeros de polietileno, polietileno de alta y baja densidad, poli (tereftalatos de etileno) y sus copolímeros, también conocidos como PET, poliestireno y/u otros polímeros o mezclas de polímeros que contienen cargas orgánicas o inorgánicas.

También se dan a conocer en esta memoria descriptiva compuestos novedosos y métodos de formación de diferentes tipos de compuestos cuando se hacen reaccionar varios epóxidos de cardanol con alcoholes alifáticos, y aminas que confieren una alta resistencia a la temperatura a los compuestos químicos resultantes.

El cardanol es el aceite extraído de la cáscara de la nuez de anacardo. Se usa el cardanol para describir los derivados descarboxilados preparados a partir de la descomposición térmica de cualquiera de los ácidos anacárdicos naturales. Esto incluye más de un compuesto porque la composición de la cadena lateral R varía en su grado de insaturación. El cardanol triinsaturado es el componente principal y está presente habitualmente a aproximadamente el 41%. El cardanol restante es aproximadamente el 34% monoinsaturado con el 22% biinsaturado y el 2% saturado.

Una de las fórmulas del cardanol es C6H4 (OH) - (CH2) 7-CH=CH-CH2-CH=CH- (CH2) 2-CH3

Puede prepararse cardanol epoxidado de muchas maneras. Una manera es con epiclorhidrina, en presencia de una base.

El cardanol epoxidado preparado con epiclorhidrina tiene la fórmula siguiente:

que tiene R en la posición meta, en la que R es una cadena alifática de 15 átomos de carbono que tiene uno, dos o 25 tres dobles enlaces no conjugados y tiene la fórmula [CH2]7-C7H10-14-CH3. El número de hidrógenos en R variará dependiendo del número de dobles enlaces no conjugados.

El cardanol tiene varios isómeros que se producen de manera natural. Por tanto, se ha caracterizado el cardanol epoxidado con la siguiente fórmula y se muestra en la figura 1 como Véase, por ejemplo, “Phenalkamina Multipurpose Epoxy Resin Curing Agents”, por Dai et al, Cardolite Corporation, SPI-ERF Conference, 1994.

Un ejemplo comercial de un cardanol epoxidado es Cardolite® NC-513 de Cardolite Corporation, Newark, NJ 07105 y tiene la siguiente fórmula:

Pueden usarse en la reacción compuestos preparados de ambas maneras para dar plastificantes de la naturaleza mencionada anteriormente. Cuando se hacen reaccionar con un alcohol, se obtienen los siguientes compuestos. En sentido general, el compuesto es

en la que R1 es una cadena alifática de 15 átomos de carbono que contiene uno, dos o tres dobles enlaces no conjugados y tiene la fórmula [CH2]7-C7H10-14-CH3 y R2 se selecciona del grupo que consiste en alquilos y arilos, o mezclas de los mismos con o sin uno o más grupos funcionales. El enlace del oxígeno con el carbono puede ser

cualquier carbono de la especie R2.

Cuando se hacen reaccionar con alcohol isopropílico, la estructura, tal como se muestra en la figura 2, es El nombre químico de este compuesto es derivados de 2-propanol, 1- (1-metiletoxi) -3- ( oxi líq. de cáscara de nuez de anacardo) .

El alcohol que se hace reaccionar con el cardanol epoxidado puede seleccionarse del grupo que consiste en alcoholes alifáticos o sustituidos con uno o más grupos funcionales además del grupo hidroxilo, alcoholes alquílicos con uno o más grupos funcionales además del grupo hidroxilo, y arilos con uno o más grupos funcionales además del grupo hidroxilo. También puede seleccionarse el alcohol del grupo que consiste en metanol, etanol, isómeros de propanol e isómeros de butanol.

También se sabe que la reacción de cardanol epoxidado con un alcohol en presencia de un ácido, en este caso ácido fosfórico, creará dos especies adicionales que se cree que están presentes en la composición. Éstas son y

en las que R es en ambos casos una cadena alifática de 15 átomos de carbono que contiene uno, dos o tres dobles enlaces no conjugados y tiene la fórmula [CH2]7-C7H10-14-CH3.

El aspecto de plastificante de la nueva molécula se basa en el descubrimiento de que cuando se usa en una mezcla de polímero/carga, reduce la viscosidad de la composición y aumenta enormemente la cantidad de retardador del fuego o cualquier otro carga orgánica/inorgánica que pueda añadirse a la... [Seguir leyendo]

1. Composición plastificante que comprende el producto de reacción de un primer compuesto que es una amina o un alcohol alifático con un segundo compuesto que es un cardanol epoxidado que tiene una cadena alifática de 15 átomos de carbono en la posición meta, conteniendo dicha cadena de 1 a 3 dobles enlaces.

2. Composición plastificante según la reivindicación 1, en la que el cardanol epoxidado es de la fórmula

en la que el número de hidrógenos en la cadena alifática de 15 carbonos en la posición meta depende del número de dobles enlaces conjugados, seleccionándose el número de los mismos del grupo que consiste 10 en 1, 2 y 3.

3. Composición plastificante según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que el primer compuesto es etanol o alcohol isopropílico.

4. Composición plastificante según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que el alcohol se selecciona

del grupo que consiste en etanol, los isómeros de propanol y los isómeros de butanol y la amina es 15 dietanolamina.

5. Composición plastificante según la reivindicación 1, que comprende además un compuesto termoplástico, que puede ser opcionalmente polipropileno o un copolímero de polipropileno.

6. Composición plastificante según la reivindicación 1, que comprende además una composición retardadora de la llama.

7. Composición plastificante según la reivindicación 1, en la que el producto de reacción es un compuesto de la fórmula:

en la que R1 es una cadena alifática de 15 átomos de carbono que contiene uno, dos o tres dobles enlaces no conjugados y tiene la fórmula -[CH2]7-C7H10-14-CH3 y R2 es alquilo, y el oxígeno está unido a cualquier 25 carbono de R2.

8. Composición plastificante según la reivindicación 7, en la que R2 es un alquilo sin un grupo funcional.

9. Composición plastificante según la reivindicación 8, en la que R2 tiene la fórmula -CnHm, en la que n es un número entero que oscila entre 1 y 14 y m es un número entero que oscila entre 3 y 21 y el enlace del oxígeno con el carbono de R2 puede ser cualquier carbono de R2.

10. Composición plastificante según la reivindicación 7, en la que R2 es un alcohol seleccionado del grupo que consiste en metanol, etanol, los isómeros de propanol y los isómeros de butanol sin el grupo OH.

11. Composición plastificante según la reivindicación 7 que tiene la fórmula de:

12. Composición plastificante según cualquiera de las reivindicaciones 7-11, en la que el plastificante se ha mezclado con un termoplástico y una composición retardadora de la llama y la composición retardadora de la llama comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste en una melamina, una diamina,

hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio.

13. Procedimiento para la fabricación de un compuesto plastificante que comprende las etapas de calentar una mezcla de un cardanol epoxidado y un primer compuesto seleccionado del grupo que consiste en aminas y alcoholes alifáticos, en presencia de un catalizador ácido y hacer reaccionar el cardanol epoxidado con el primer compuesto hasta que al menos quede al menos menor del 10% de cardanol epoxidado, y eliminar el

primer compuesto en exceso.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que el cardanol epoxidado comprende al menos un compuesto que tiene una cadena alifática de 15 carbonos que tiene en posición meta con el compuesto que tiene la fórmula:

15 y el número de hidrógenos en la cadena alifática de 15 carbonos en la posición meta depende del número

de dobles enlaces conjugados, seleccionándose el número de los mismos del grupo que consiste en 1, 2 y

3.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que el alcohol se selecciona del grupo que consiste en

alquilos que tienen opcionalmente uno o más grupos funcionales además de tener al menos un grupo

20 hidroxilo, o en el que el alcohol se selecciona del grupo que consiste en etanol, los isómeros de propanol y

los isómeros de butanol.