BR112012024410B1 - processo para a preparação de compostos derivados de dopo, composto e composições dos mesmos - Google Patents
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Abstract
processo para a preparação de compostos derivados de dopo, composto e composições dos mesmos. a presente invenção se refere a um processo para produzir compostos derivados de 9,10-diidro-9-oxa-10-fosfafenantreno-10-óxido (dopo). em particular, a invenção se refere à produção de compostos derivados de dopo reagindo dopo com compostos de diol na presença de uma catalisador. a presente invenção também se refere à composição derivada de dopo contendo um diastereômero com elevado ponto de fusão. os compostos derivados de dopo podem ser úteis como retardadores de chamas.
Description
“PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE COMPOSTOS y DERIVADOS DE DOPO, COMPOSTO E COMPOSIÇÕES DOS MESMOS”.
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção se refere a um processo para produzir compostos 5 derivados de 9,10-Diidro-9-Oxa-10-Fosfafenantreno-10-óxido (DOPO). Em particular, a invenção se refere à produção de compostos derivados de DOPO reagindo DOPO com compostos de diol na presença de um catalisador. A presente invenção também se refere à composição derivada de DOPO contendo um diastereômero com elevado ponto de fusão. Os compostos derivados de DOPO podem ser úteis como retardadores de 10 chamas.
FUNDAMENTOS
Retardadores de chamas contendo fósforo são percebidos como sendo mais ambientalmente amigáveis do que retardadores de chamas contendo halogênio. No campo de resinas de epóxi e laminados, retardadores de chamas organo-fosforosos com 15 grupos reativos, como aqueles derivados de 9,10-Diidro-9-Oxa-10-Fosfafenantreno-10óxido (DOPO), são comumente utilizados em formulações de resina epóxi porque reagem com o epóxi para formar uma resina epóxi modificada por fósforo. Entretanto, retardadores de chama otganofosforosos “aditivos”, que não têm grupos reativos, não são tipicamente utilizados em formulações de epóxi, uma vez que se acredita que a 20 ligação covalente entre a resina epóxi e um retardador de chama organofosforoso reativo seja necessária para fornecer temperaturas de transição vítrea e estabilidade dimensional elevadas.
Compostos aditivos derivados de DOPO, úteis como retardadores de chamas, foram produzidos reagindo DOPO com compostos contendo halogênio (vide o 25 pedido de patente Kokai Japonês n.° Hei 11 [1999J-106619 e Pedido de patente Kokai japonês no. P2001-270993A). Entretanto, compostos derivados de DOPO não foram produzidos, até o presente, reagindo DOPO com compostos de diol na presença de um catalisador.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção se refere a um processo para preparar o composto
2/28 da fórmula I:
Fórmula I onde cada R1, R2, R3 e R4 são independentemente hidrogênio, alquila CiCi5, arila Cg-Ci2, aralquila C7-C15 ou alcarila C7-C15; ou R1 e R2 ou R3 e R4 tomados juntos podem formar um anel cíclico saturado ou insaturado, em que o anel cíclico saturado ou insaturado pode ser opcionalmente substituído por uma alquila Ci-C6; cada m é independentemente 1, 2, 3 ou 4; e n é 2 a aproximadamente 18; compreendendo reagir um composto da fórmula A:
Fórmula A onde R3, R4 e m são definidos acima;
com um composto de diol da fórmula B na presença de um catalisador, opcionalmente um solvente, e opcionalmente um arrastador;
HO(CH2)rOH
3/28
Fórmula Β em que n é definido acima.
A presente invenção também se refere a uma composição compreendendo o diastereômero d fórmula lia:
Fórmula lia.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção se refere a um processo para preparar o composto da fórmula I:
onde cada R1, R2, R3 e R4 são independentemente hidrogênio, alquila CiCi5, arila C6-Ci2, aralquila C7-C15 ou alcarila C7-C15; ou R1 e R2 ou R3 e R4 tomados juntos podem formar um anel cíclico saturado ou insaturado, em que o anel cíclico saturado ou insaturado pode ser opcionalmente substituído por uma alquila Ci-Ce; cada m é independentemente 1, 2, 3 ou 4; e n é 2 a aproximadamente 18; compreendendo reagir um composto da fórmula A:
4/28
Fórmula A onde R3, R4 e m são definidos acima;
com um composto de diol da fórmula B na presença de um catalisador, opcionalmente um solvente, e opcionalmente um arrastador;
HO”(CH2)n~OH
Fórmula B em que n é definido acima.
A reação é essencialmente uma reação de desidratação de fosfonitas de tautômero DOPO com diois, seguida por um rearranjo Arbuzov produzindo o composto derivado de dímero DOPO (composto DiDOPO) e água;
Uma modalidade da presente invenção é onde n é 2 a 6 e R1, R2, R3 e R4 são todos hidrogênio.
Outra modalidade da presente invenção é um processo para preparar o composto da fórmula II:
5/28
Fórmula II (6H-dibenz[c,e]oxafosforin, 6,6’ -(1,2-etanodiil)bis-6,6’-dióxido) compreendendo reagir um composto DOPO da fórmula C:
Fórmula C com etileno glicol na presença de um catalisador, opcionalmente um solvente e opcionalmente um arrastador.
Uma modalidade no processo para fazer os compostos das fórmulas I ou II é onde o arrastador está presente. Outra modalidade no processo para fazer os compostos das fórmulas I ou II é onde tanto o solvente quanto o arrastador estão presentes.
As razões molares de composto de diol da fórmula B ou etileno glicol para compostos de DOPO da fórmula A ou IIA, respectivamente, podem variar de aproximadamente 0,5 a 100, ou aproximadamente 0,5 a 10, ou aproximadamente 0,6 a 5. Se a razão for demasiadamente baixa, ela leva à conversão insuficiente de DOPO. Se a razão for demasiadamente elevada, ela resulta em uma grande reciclagem de etileno glicol.
Em uma modalidade, o composto de diol ou etileno glicol com o catalisador descrito abaixo é lentamente introduzido no DOPO, ou mistura de DOPO/solvente opcional/arrastador opcional.
O catalisador que pode ser utilizado em qualquer catalisador apropriado para a desidratação e reações Arbuzov. Catalisadores apropriados gerais são haletos de alquila, haletos alcalinos, haletos de metal alcalino terroso, metais de transição e seus haletos ou catalisadores ácidos. Catalisadores de reação Arbuzov são especialmente apropriados.
Exemplos de catalisadores que podem ser utilizados incluem, porém não
6/28 são limitados a: iodeto de sódio, brometo de lítio, cloreto de lítio, iodeto de potássio, brometo de potássio, iodeto de lítio, iodeto de alquila Ci-C6, brometo de alquila Ci-C6,
2-iodoetanol, 2-bromoetanol, 2-cloroetanol, 3-iodopropanol, 3-bromopropanol, brometo férrico, cloreto ferroso, brometo ferroso, haleto de manganês, pó de cobre, haleto de níquel, cloreto de cobalto, brometo de césio, cloreto de paládio, ácido sulfurico, acido aril sulfônico, ácido alquil sulfônico, ácido arilquil sulfônico, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido fluorídrico, ácido oxálico, ácido perclórico, ácido trifluormetano sulfônico, ácido fluorsulfônico, ácido nítrico, cloreto de alumínio, cloreto de dietil alumínio, cloreto de hidrogênio/trietil alumínio, cloreto férrico, cloreto de zinco, tricloreto de antimônio, cloreto estânico, trifluoreto de boro, zeólitos acídicos, argil as acídicas, ácidos sulfônicos poliméricos ou misturas dos mesmos.
O catalisador pode ser adicionado em concentrações que variam de aproximadamente 0,01% em peso a aproximadamente 10% em peso, ou aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5% ou aproximadamente 0,1% em peso a aproximadamente 2,5% em peso, com base no peso total do composto DOPO.
A temperatura da reação pode variar de aproximadamente 100°C a aproximadamente 250°C, ou aproximadamente 150°C a 220°C ou aproximadamente 170°C a aproximadamente 210°C.
A reação pode utilizar um solvente opcional. O solvente deve ser escolhido de modo que dissolva idealmente todo ou substancialmente todo reagente de DOPO.
Uma vez que a temperatura da reação será tipicamente acima de 100°C, é preferível que um solvente de ponto de ebulição elevado seja utilizado. Um solvente de ponto de ebulição elevado é um solvente tendo um ponto de ebulição maior do que aproximadamente 150°C em 1 atmosfera e um ponto de fusão maior do que aproximadamente -100°C. Exemplos de solventes com ponto de ebulição elevado, incluem, porém não são limitados a: difenil metano, difenil etano, difenil propano, bifenil, decaidronaftaleno, cicloexil benzeno, 1,3-diisopropil benzeno, dimetil sulfóxido (DMSO), dimetil formamida (DMF), dimetil acetamida (DMAC), etileno glicol dimetil éter, etileno glicol dietil éter ou misturas dos mesmos.
7/28
Solventes com ponto de ebulição mais baixo também podem ser utilizados, porém, a fim de obter a temperatura elevada o bastante a reação seria conduzida sob pressão de tal modo que a pressão de reação seja igual ou mais elevada do que a pressão de vapor do solvente na temperatura de reação. Dependendo do solvente, a pressão de reação para solventes com ponto de ebulição mais baixo variaria de maior do que 1 atmosfera até aproximadamente 10 atmosferas, ou maior do que 1 atmosfera até aproximadamente 5 atmosferas, ou maior do que 1 atmosfera até aproximadamente 3 atmosferas.
Solventes com baixo ponto de ebulição são solventes tendo um ponto de ebulição menor do que aproximadamente 150°C, ou aproximadamente 100°C em 1 atmosfera. Exemplos de solventes com baixo ponto de ebulição incluem, porém não são limitados a, heptano, hexano, éter de petróleo, metil cicloexano; tolueno, xileno, mesitileno, etil benzeno, tetraidrofurano, 1,4-dioxano, acetonitrila ou misturas dos mesmos.
A quantidade de solvente na reação pode variar de 0% em peso até aproximadamente 95% em peso ou aproximadamente 30% em peso a aproximadamente 85% em peso, ou aproximadamente 60% em peso até aproximadamente 80% em peso com base no peso total da mistura de reagente (por exemplo, reagentes, catalisadores, solventes e arrastador se presente).
Uma vez que a reação gera água, é vantajoso utilizar um arrastador para remover água para empurrar a reação para frente. Um arrastador é um solvente orgânico que pode formar azeótropos com água. O arrastador é normalmente líquido orgânico quimicamente inerte cujos pontos de ebulição estão abaixo da temperatura de reação, por exemplo, 150°C e formam azeótropos com água.
Em uma modalidade, o arrastador é um solvente com baixo ponto de ebulição, em que o solvente com baixo ponto de ebulição tem um ponto de ebulição mais baixo do que aproximadamente 150°C em 1 atmosfera.
Exemplos de arrastadores que podem ser utilizados incluem, porém não são limitados a pentano, hexano, heptano, octano, cicloexnao, metil cicloexnao, tolueno, xilenos, etil benzeno, isopropil benzeno ou misturas dos mesmos.
8/28
A quantidade de arrastador necessária para remoção total da água pode ser determinada em modo a partir da formação de água calculada de acordo com a estequiometria da reação e da composição do azeótropo binário ou temário. Verificouse ser útil utilizar o arrastador em excesso, vantajosamente em uma quantidade que é de 50 a 200% em peso acima da quantidade teoricamente calculada.
O arrastador pode ou não ser igual ao solvente. Se o arrastador for diferente do solvente, a quantidade de arrastador pode variar de aproximadamente 0% em peso a aproximadamente 30% em peso ou aproximadamente 1% em peso a aproximadamente 30% em peso, ou aproximadamente 2% em peso a aproximadamente 15% em peso com base no peso total da mistura de reagente (por exemplo, reagentes, catalisadores, solventes ou arrastador se presente).
Em uma modalidade particularmente útil do processo da invenção, o arrastador é adicionado à mistura de reação antes dos compostos de etileno glicol ou diol. Após um refluxo suave ser observado, a adição de diol ou etileno glicol com catalisador é iniciada. O progresso da reação pode ser seguido em um modo simples por coleta e separação da mistura de diol/água/arrastador destilada. O arrastador e diol separados do azeótropo podem ser retomados diretamente, isto é, sem uma etapa de purificação intermediária à reação.
Em uma modalidade, o processo é conduzido na pressão normal e o arrastador é continuamente reciclado de volta para o reator.
O arrastador pode ser também substituído por vácuo e/ou gases inertes, tal como nitrogênio, dióxido de carbono e/ou hélio desde que a água gerada no processo possa ser removida eficazmente.
A reação pode ser realizada em modo de batelada ou contínuo. Uma série de recipientes de reação com misturadores pode ser utilizada para modo contínuo. Quando no modo contínuo, um excesso de composto de diol ou etileno glicol é utilizado e pode ser reciclado de volta para o processo para reação adicional.
O tempo de reação pode variar dependendo da temperatura de reação, tipo e quantidade de catalisador, e o uso, o tipo e a quantidade de um solvente e/ou arrastador. Tipicamente, o tempo de reação será de aproximadamente 0,5 a
9/28 aproximadamente 48 horas ou aproximadamente 1 a aproximadamente 24 horas.
Após a reação, o produto resultante das fórmulas I ou II pode ser purificado utilizando qualquer método convencional, tal como destilação de lavagem, filtração e/ou secagem. Em uma modalidade, água ou solventes miscíveis em água como alcoóis (por exemplo, isopropanol), aldeídos ou cetonas (por exemplo, acetona) são utilizados para lavar o produto antes e/ou após filtração.
O ponto de fusão de pico do composto da fórmula II é preferivelmente maior do que aproximadamente 245°C ou aproximadamente 250°C. Para determinar ponto de fusão de pico, um calorímetro de varredura diferencial (DSC) pode ser utilizado, tal como um analisador “TA Instruments Q200” com sua célula DSC padrão. O DSC é conectado a um PC, que provê interface de usuário e controle de sistema operacional. A escala de temperatura é calibrada a 10°C/min. utilizando os pontos de fusão de padrões de referência de gálio, índio, chumbo e zinco. A escala de calor de fluxo é calibrada utilizando o calor de fusão de índio. A resposta de linha de base é calibrada a 20°C/min. com um padrão de capacidade de calor de safira sintético. Todas essas calibragens devem ser realizadas de acordo com os procedimentos recomendados dos fabricantes dos instrumentos.
As amostras são passadas em cadinho de aço inoxidável revestido de ouro a 10°C/min. de 0°C a 400°C. Um arquivo de dados brutos contendo o fluxo de calor de amostra e dados de temperatura é salvo para o drive rígido do PC durante a medição. Após a medição DSC terminar o arquivo de dados brutos é analisado em relação a comportamento de fusão. A endoterma de fusão é integrada para rendimento, temperatura de início extrapolada, temperatura de pico e calor de fusão.
O software de TA Instrument é utilizado para determinar o ponto de fusão de pico selecionando pontos de temperatura acima e abaixo do pico. Se uma amostra apresentar múltiplos picos, então, múltiplos pontos de fusão de pico serão relatados. O ponto de fusão de pico é a endoterma máxima para uma transição de fusão específica. A determinação máxima de pico é uma análise utilizada para determinar o ponto mais remoto, em relação à linha de base, dentro dos limites escolhidos.
Composição de Diastereômero com Elevado Ponto de Fusão
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Esta invenção também se refere a uma composição compreendendo o diasterômero da fórmula lia:
Fórmula ΠΑ.
Foi descoberto que utilizando o processo da presente invenção, uma mistura de estereoisômero é produzida. Para o composto da fórmula II, pelo menos três estereoisômeros são produzidos na composição. Um é o diastereômero de elevado ponto de fusão da fórmula lia e dois são enantiômeros com ponto de fusão mais baixo da fórmula Ilb e IIc.
Fórmula Ilb
E às vezes benéfico escolher uma composição com quantidade mais elevada de constituintes com ponto de fusão elevado. Uma composição com uma “Razão de Isômero” mais elevada de constituintes de ponto de fusão elevado vs. constituintes de ponto de fusão baixo seria mais desejável para aplicações de polímero de temperatura elevada.
No presente pedido, a Razão de Isômero pode ser calculada de curvas
DSC como a seguir:
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Razão de Isômero — Ah/(Ah + At), em que Ah: área de pico de ponto de fusão elevado e Ai: área de pico de ponto de fusão baixo.
Outro método de calcular a Razão de Isômero é de 31P NMR como a seguir:
Razão corrigida = (Ah-Ai x 0,5)/(Ah + Ai), em que Ah: área de pico de campo elevado e Ap área de pico de campo baixo.
A razão não corrigida = Ah/(Ah + AQ, em que Ah e Ai são definidas acima.
Verificou-se que uma razão corrigida obtida de 31P NMR está próxima a valores obtidos das curvas DSC e, portanto, uma razão corrigida é sempre assumida se não houver declaração explícita sobre as Razões de Isômero obtidas de 31P NMR.
Método 31P NMR
Um procedimento de espectroscopia NMR que pode ser utilizado para medir a Razão de Isômero é discutido abaixo. Esse procedimento é apropriado para a determinação de Razão de Isômero por normalização de percentagem em peso.
Núcleo: 31P; Desacoplado de próton; Programa de pulso: zgig30; Pontos de dados coletados (TD): 205k; Largura Espectral (SWH): -40322 Hz; Retardo de prépulso (Dl): 20 s mínimo (utilizar retardo de pré-pulso adequado para assegurar que todos os núcleos observados têm tempo de relaxação adequado); Aquisição (NS): 16 varreduras no mínimo (varreduras suficientes para fornecer bom sinal para ruído); Solvente de Bloqueio: CDC13. Referenciado para 85% de ácido fosfórico aquoso.
O deslocamento químico do isômero com elevado ponto de fusão aparece na região de campo magnético elevado em tomo de 36,9 ppm e o deslocamento químico dos isômeros de ponto de íusão baixo aparece na região de campo baixo em tomo de 37,1 ppm.
Em uma modalidade, a composição compreende uma pluralidade do diastereômero da fórmula lia. Em outras modalidades, a composição tem uma Razão de Isômero maior do que aproximadamente 0,5, ou maior dou que aproximadamente 0,6, ou maior do que aproximadamente 0,7, ou maior do que aproximadamente 0,8, ou maior do que aproximadamente 0,9, ou maior do que aproximadamente 0,95 ou maior
12/28 do que aproximadamente 0,98, com base no uso de DSC ou Método 31P NMR. Para o Método 31P NMR, a Razão de Isômero é a Razão de Isômero corrigida.
Processo para Obter Isômeros com Ponto de Fusão mais Elevado:
Em outra modalidade, a presente invenção se refere a um método para produzir uma composição de ponto de fusão mais elevado compreendendo o composto da fórmula II:
Fórmula II compreendendo contatar uma composição que contém quantidades mais baixas de isômeros de ponto de fusão elevado da fórmula II com alcoóis, água, ou misturas dos mesmos na presença de um catalisador de ácido, desse modo produzindo uma composição contendo quantidades maiores de isômeros de ponto de fusão mais elevado da fórmula II.
Isômeros de ponto de fusão baixo podem ser convertidos em isômeros de ponto de fusão elevado na presença de alcoóis e/ou água em uma temperatura que varia de 0 a 300°C. Esta isomerização é catalisada por catalisadores ácidos que incluem ácidos minerais e ácidos Lewis. Ácidos minerais incluem ácido sulfúrico, ácido metanosulfônico, ácido clorídrico, ácido fosfórico, ácidos fosfônicos e ácidos fosfmicos. Ácidos Lewis são definidos como uma entidade molecular que é um aceptor de par de elétrons e incluem cloreto de alumínio, cloreto de zinco, cloreto férrico, etc.
Exemplos de tais catalisadores ácidos incluem, porém não são limitados a: ácido sulfurico, acido aril sulfônico, acido alquil sulfônico, ácido aralquil sulfônico, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido fluorídrico, ácido oxálico, ácido perclórico, ácido trifluormetano sulfônico, ácido fluorsulfônico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácidos fosfônicos, ácidos fosfínicos, cloreto de alumínio, cloreto de dietil alumínio, cloreto de hidrogênio/trietil alumínio, cloreto férrico, cloreto de zinco, tricloreto de
13/28 antimônio, cloreto estânico, trifluoreto de boro, zeólitos acídicos, argilas acídicas, ácidos sulfônicos poliméricos ou misturas dos mesmos.
Uma modalidade para realizar a isomerização é alimentar uma mistura de alquileno glicol (por exemplo, etileno glicol) e água à solução de DOPO em uma temperatura de 25 a 300°C a pressão elevada ou pressão normal. Como a reação de DOPO + alquileno glicol produz água no local, a mistura de alquileno glicol e água pode ser substituída por alquileno glicol puro com a condição de que a água gerada não seja totalmente removida em um modo preciso de modo que possa participar na isomerização. De outro modo, uma mistura de alquileno glicol e água é necessária. Essa mistura pode ser o alquileno glicol e água recuperados, que são co-destilados e condensados durante a reação, ou podem ser obtidos por misturar alquileno glicol com água.
A mistura de alquileno glicol e água pode ser adicionada no início da reação onde a conversão de DOPO é essencialmente zero, durante a reação, e/ou após a reação onde DOPO é essencialmente consumido. Se a mistura de alquileno glicol e água for adicionada após DOPO ser consumido, a mistura pode ser substituída por água sozinha, alcoóis ou suas combinações uma vez que não interferem na reação mais exceto isomerização.
Uma modalidade preferida do processo acima é quando o alquileno glicol é etileno glicol.
Os catalisadores ácidos necessários são preferivelmente aqueles gerados no local durante a reação; entretanto, ácidos externos podem ser adicionados para acelerar tanto a reação como isomerização.
Uma segunda modalidade inclui o tratamento de compostos acabados da fórmula I ou II contendo quantidade pequena (por exemplo, <15%) de isômeros com ponto de fusão elevado por alcoóis e/ou água na presença de catalisadores ácidos e na presença ou ausência de solventes a pressão elevada ou pressão normal em uma faixa de temperatura de 25 a 300°C. O tratamento é realizado por misturar alcoóis, e/ou água, catalisadores ácidos, e DiDOPO contendo pequena quantidade (por exemplo, <15% em peso) de isômero(s) com elevado ponto de fusão. Essa mistura é então aquecida a uma
14/28 faixa de temperatura de 25 a 300°C por um periodo de tempo até que a razão de isômero desejada seja obtida. Normalmente o período de tempo varia de alguns minutos até 10 horas, preferivelmente de 0,5 a 8 horas, mais preferivelmente de 1 a 5 horas. A quantidade de catalisador é de 0,1% a 50% de DiDOPO, preferivelmente 1 a 25%, mais preferivelmente de 5 a 15%. A temperatura é de 25 a 300°C, preferivelmente 50 a 250°C, mais preferivelmente 80 a 200°C. Este método é particularmente vantajoso para converter o DiDOPO acabado que é amplamente composto de isômeros de baixo ponto de fusão em DiDOPO de ponto de fusão elevado.
Uso dos Compostos da Invenção
A presente invenção também se refere a uma composição de polímero retardadora de chama compreendendo um polímero e a quantidade retardadora de chamas dos compostos da fórmula I, II, lia, Ilb, IIc ou misturas dos mesmos.
O polímero que pode ser utilizado na composição de polímero retardadora de chamas inclui, porém não é limitado a: poliolefinas, poliésteres, poliéteres, policetonas, poliamidas, cloretos de polivinil, borrachas natural e sintética, poliuretanos, poliestirenos, poli(met)acrilatos, resinas fenólicas, polibenzoxazina, poliacetais, poliacrilonitrilas, polibutadienos, poliestirenos, poliimidas, poliamidaimidas, polieterimidas, polifenil sulfetos, óxido de polifenileno, policarbonatos, celulose, derivados de celulose, ésteres de cianato, ésteres de polifenileno, resinas de polibutadieno, resinas de butadieno-estireno, resinas de butadieno-divinilbenzeno-estireno, resinas de polibutadieno modificadas por epóxi, adesivos de acetato de vinil ou acrílico, copolímeros de butadieno-acrilonitrila terminados com carboxila, éteres de fenileno, copolímeros de butadieno-estireno enxertados com anidrido maleico, resinas de 4-metil-l penteno modificados por anidrido maleico, copolímeros de 1-buteno-etileno maleatados, resinas derivadas de compostos de éter de vinil benzila, resinas de epóxi ou misturas dos mesmos. Preferivelmente, os polímeros são poliolefinas, poliésteres, resinas fenólicas, novolacas de triazina fenol, novolacas de triazina cresol, novolacas de epóxi de triazina fenol, novolacas de epóxi de triazina cresol, poliamidas, poliuretanos, poliestireno, resinas de epóxi ou misturas dos mesmos.
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Outra modalidade é quando a composição retardadora de chamas compreende ainda pelo menos um aditivo convencional, como estabilizadores de calor, estabilizadores de luz, absorvedores de luz ultravioleta, antioxidantes, agentes antiestáticos, preservativos, promotores de adesão, cargas, pigmentos, corantes, lubrificantes, liberadores de molde, agentes de sopro, fungicidas, plastificantes, meios auxiliares de processamento, eliminadores de ácido, corantes, pigmentos, agentes de nucleação, agentes umectantes, agentes de dispersão, sinérgicos, cargas minerais, agentes de reforço, tal como fibra de vidro, floco de vidro, fibra de carbono, ou fibra de metal; fios como titanato de potássio, borato de alumínio ou silicato de cálcio; cargas inorgânicas e outros aditivos retardadores de chamas; supressores de fumaça e misturas dos mesmos.
Os outros aditivos retardadores de chamas que podem ser utilizados com os compostos das fórmulas I, II, lia, Ilb, IIc ou misturas dos mesmos incluem, porém não são limitados a, sinérgicos contendo nitrogênio, tal como polifosfato de amônio, melamina, fosfato de melamina, cianurato de melamina, pirofosfato de melamina, polifosfato de melamina, derivados de cianurato e fosfato de guanidina e piperazina, composto de fosfazeno, polifosfazenos, óxido de antimônio, sílica, talco, hidrotalcita, sais de borato, alumina hidratada, tal como hidróxido de alumínio (ATH), boemita, óxido de bismuto, óxido de molibdênio ou misturas desses compostos com zinco, alumínio e/ou óxido de magnésio ou sais.
A quantidade de compostos da fórmula I, II, lia, Ilb, IIc ou misturas dos mesmos adicionados ao polímero como um retardador de chamas pode variar em relação a uma faixa ampla.normalmente de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 100 partes em peso dos compostos são utilizados por 100 partes em peso de polímero. Preferivelmente aproximadamente 0,5 a aproximadamente 70 partes dos compostos são utilizados por 100 partes em peso de polímero, ou de aproximadamente 2 a aproximadamente 50 partes em peso por 100 partes em peso de polímero.
Preferivelmente, os compostos da fórmula I, II, lia, Ilb, IIc ou misturas dos mesmos são triturados ou moídos antes de combinar com o polímero o tamanho de partícula dso após trituração ou moagem pode ser menor do que aproximadamente 15
16/28 pm, ou menor do que 10 pm, ou menor do aproximadamente 5 pm, ou menor do que aproximadamente 3 pm ou menor do que aproximadamente 2 pm. O tamanho de partícula d50 pode ser ainda menor do que 1 pm, como aproximadamente 100 nm a 800 nm. Um tamanho de partícula de dso é o tamanho de partícula mediano, onde metade das partículas está acima do valor e metade das partículas estão abaixo do valor. Qualquer técnica de moagem ou trituração apropriada pode ser utilizada como moagem ajato.
Para determinar tamanho de partícula mediano, um contador LS-230 Coulter ou equivalente é utilizado com seu módulo de volume pequeno. As instruções de operação do fabricante são seguidas. Altemativamente, um instrumento de dispersão de luz laser Horiba (por exemplo, Horiba LA900 Modelo 7991) ou equivalente pode ser utilizado. O procedimento envolve pesagem da amostra, tipicamente uma quantidade na faixa de aproximadamente 0,01 grama a aproximadamente 0,015 grama, em um copo de alumínio seco limpo que foi lavado com água deionizada antes do uso. O instrumento auto-amostrador dispersa uma amostra de 0,05 g em água utilizando 0,4 ml de tensoativo Triton X-100 a 1% e tratamento ultrassônico. Essa suspensão é circulada através de uma célula de medição onde as partículas de pó espalham um feixe de luz laser. Detectores no instrumento medem a intensidade da luz dispersa. O computador no instrumento calcula tamanho médio de partícula, tamanho médio de partícula e distribuição de tamanho de partícula de tais medições.
Bateladas mestre de polímero contendo os compostos da fórmula I, lia, Ilb, IIc ou misturas dos mesmos da presente invenção, que é misturada com quantidades adicionais de polímero de substrato, podem conter concentrações ainda mais elevadas dos compostos, por exemplo, de aproximadamente 10 a aproximadamente 1000, ou de aproximadamente 25 a aproximadamente 500, ou de aproximadamente 25 a aproximadamente 250 partes em peso dos compostos por 100 partes em peso do polímero.
Altemativamente, a quantidade dos compostos de fósforo da fórmula I, II, lia, Ilb, IIc ou misturas dos mesmos na composição de polímero retardador de chamas é selecionada de modo que a composição conterá aproximadamente 0,1% em
17/28 peso a aproximadamente 10% em peso, ou aproximadamente 1,0% em peso a aproximadamente 7% em peso ou aproximadamente 1,2% em peso a aproximadamente 5% em peso ou aproximadamente 1,5% em peso a aproximadamente 4% em peso de teor fosforoso, com base no peso total da composição.
EXEMPLOS
Os seguintes exemplos ilustram a presente invenção. Deve ser entendido, entretanto, que a invenção como totalmente descrita aqui e como mencionado nas reivindicações, não pretende ser limitada pelos detalhes dos seguintes exemplos.
EXEMPLO 1
6H-Dibenzrc.e]ri.21oxafosforin,6.6’-(l,2-etanodiil)bis-.6.6’-dióxido
A um frasco de reação com 3 gargalos de 25 ml adaptado com um coletor Dean-Stark, funil de adição, termopar e entrada e saída de nitrogênio foram carregados 17,082 g DOPO (0,0790 mol), 2,509 g de etileno glicol (0,0404 mol) e 0,300 g de iodeto de sódio (0,00200 mol). A mistura de reação foi aquecida a 210°C e a adição de p-xileno (arrastador) do funil de adição foi iniciada. A água imediatamente saiu com p-xileno e etileno glicol. Após a temperatura de reação ser mantida entre 190210°C por 2 horas, outra quantidade de 1,651 gramas de etileno glicol foi adicionada para compensar aquela perdida. A mistura de reação foi mantida em agitação por mais uma hora e então a mistura foi diluída com xileno e agitada por meia hora a 133°C. A pasta foi filtrada, lavada por acetona e seca a 120°C durante a noite. Um sólido branco de 14,84 gramas foi obtido e o rendimento foi de 82%.
EXEMPLO 2
6H-Dibenzrc,eiri.21oxafosforin,6.6’-(1.2-etanodiil)bis-.6,6’-dióxido
A um frasco de reação com 3 gargalos de 250 ml adaptado com um coletor Dean-Stark, dois funis de adição, termopar e entrada e saída de nitrogênio foram carregados 80,64 g (0,373 mol) DOPO. O frasco foi aquecido e a temperatura foi levada até 170°C. a adição de p-xileno de um funil de adição foi iniciada. Após um refluxo suave de xileno em um coletor Dean-Stark foi observado, uma mistura de 16,682 g (0,269 mol) de etileno glicol com 1,019 g de ácido metil sulfônico foi gradualmente adicionado a partir do 2o funil de adição. A mistura de reação foi mantida em agitação
18/28 em uma faixa de temperatura de 170 a 180°C por 18 horas, a seguir a temperatura de reação foi abaixada para 100°C. a pasta obtida foi lavada por uma mistura de 140 g de água e 11,06 g de hidróxido de sódio a 50%, a seguir filtrada, lavada por água e seca em um forno. Um sólido branco de 42,125 g correspondendo a um rendimento de 50% foi obtido. A razão de isômero 31PNMR não corrigida de isômero de ponto de fusão elevado / isômero de ponto de fusão baixo = 0,87. A razão corrigida foi de 0,80.
Este exemplo demonstra que mantendo baixa a temperatura de reação de modo que a remoção de água não fosse tempestiva um produto com teor muito elevado de isômero de ponto de fusão elevado foi obtido.
EXEMPLO 3
6H-Dibenzrc,eiri .21oxafosforin,6,6’-( 1.2-etanodiil)bis-,6,6’-dióxido
A um frasco de reação de 4 gargalos de 500 ml equipado com um coletor Dean-Stark, um agitador mecânico, dois funis de adição, termopar e entrada e saída de nitrogênio foram carregados 87,30 g (0,404 mol) de DOPO, 27,4 g de p-xileno, e 178 g de difenil propano. A mistura foi levada até uma temperatura de 200°C e mais p-xileno foi adicionado para assegurar um refluxo suave em coletor Dean-Stark. A adição de uma mistura de 43,037 g (0,693 mol) de etileno glicol e 0,884 g de iodeto de sódio foi então iniciada e concluída em 5,5 horas. Uma mistura de destilado aquoso foi reciclada de volta para o funil de adição e a adição foi concluída em 6 horas. Uma pasta foi observada com boa capacidade de agitação. Uma amostra foi tirada e 31P NMR indicou que a pasta foi composta de 93% de DiDOPO e 7% de outra espécie contendo fósforo. A pasta foi misturada com 19 g de isopropanol e agitada por meia hora em uma temperatura de 86°C, a seguir foi filtrada, lavada por 2 x 40 g de isopropanol, e seca em um forno em uma temperatura de 130°C durante a noite. Um sólido branco de 81,2 g foi obtido com uma pureza > 99%. O rendimento isolado foi de 88%. A razão de isômero não corrigida de isômero com ponto de fusão elevado/isômero com baixo ponto de fusão = 0,69. A razão corrigida foi de 0,53.
Este exemplo demonstra que por alimentar uma mistura de etileno glicol e água durante a reação um produto rico no(s) isômero(s) de ponto de fusão elevado foi obtido.
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EXEMPLO 4
6H-dibcnz|c,eiri .21oxafosforin,6.6’-/l .2-etanodiil)bis-,6,6’-dióxido
A um frasco de reação com 3 gargalos de 250 ml equipado com um coletor Dean-Stark, um magnético, dois funis de adição, termopar e entrada e saída de nitrogênio foram carregados 46,778 g (0,216 mol) DOPO, 16,50 g de p-xileno, e 106,70 g de difenil metano. A mistura foi levada até uma temperatura de 200°C e mais p-xileno foi adicionado para assegurar um refluxo suave no coletor Dean-Stark. A adição de uma mistura de 25,407 g (0,393 mol) de etileno glicol e 0,639 g de iodeto de sódio foi, então, iniciada e concluída em 6 horas. Uma mistura de destilado aquoso foi reciclada de volta para o funil de adição e a adição foi concluída em 2 horas. Uma pasta foi observada com boa capacidade de agitação. Uma amostra foi tirada e 31P NMR indicou que a pasta era composta de 93% de DiDOPO e 7% de outras espécies contendo fósforo.
EXEMPLO 5
6H-Dibenz1 [ 1,21oxafosforin,6.6’-( 1,2-etanodiil) bis-,6,6’-dióxido
Seguindo o Exemplo 4, exceto que bifenil foi utilizado como solvente. A pasta da mistura final era composta de 91% de DiDOPO e 9% de outra espécie contendo fósforo.
EXEMPLO 6
6H-Dibenz|c.el Γ1,21oxafosforin,6,6’-( 1,3-propanodiil)bis-6,6,’-dióxido
A um frasco de reação de 3 gargalos com 100 ml equipado com um coletor Dean-Stark, um magnético, dois funis de adição, termopar e entrada e saída de nitrogênio foram carregados 33,004 g (0,153 mol) de DOPO e 5,361 g de p-xileno. A mistura foi levada até uma temperatura de 200°C a seguir a adição de uma mistura de 7,405 g (0,0973 mol) 1,3-propanodiol e 0,631 g de iodeto de sódio foi iniciada e concluída em 1,6 horas. Uma mistura de destilado aquoso foi reciclada de volta para o funil de adição e a adição foi concluída em 1 hora. Repetir esse procedimento duas vezes e uma amostra foi tirada. 31P NMR indicou que a solução era composta de 55% de DiDOPO, 30% de mono-espécie e 15% de outra espécie contendo fósforo.
EXEMPLO 7
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Processo de Pressão Elevada
ÓH-Dibenzlc.el Γ1,21oxafosforin.6,6’-(l ,2-etanodiil)bis-,6,6’-dióxido
A uma autoclave de 100 mL equipada com um agitador mecânico, termopar, coluna de destilação e recipiente de coleta foram carregados 10,80 g de DOPO, 3,1 g de etileno glicol, 50 g de p-xileno (solvente/arrastador) e 0,188 g de iodeto de sódio. A mistura de reação foi primeiramente varrida por fluxo de nitrogênio por 15 minutos e, então, graduaimente levada até uma faixa de temperatura de 190 a 200°C a 0,276 a 0,283 MPa (40 a 41 psig). Líquido começou a sair a 194°C. Após não ter mais líquido saindo, a temperatura de reação foi lentamente elevada até 200°C e a mistura foi facilmente agitada por 2 horas. Após resfriamento e desgaseificação, a análise de NMR mostrou que a pasta bruta continha 62% de DiDOPO, 22% de DOPO e o resto sendo espécie contendo fósforo. Outra quantidade de 0,78 g de etileno glicol e 28 g de p-xileno foi adicionada no reator e aquecida a 190 a 200°C. Após 5 horas, a mistura de reação foi resfriada e diluída com 22 g de p-xileno e 10 g de iso-propanol. A análise de NMR indicou 90% de DiDOPO.
EXEMPLO 8
6H-Dibenz[c,eiri,21oxafosforin.6,6’-(l,2-etanodiil)bis-,6,6’-dióxido com uma Razão de Isômero relativamente baixa
A um frasco de reação com 4 gargalos de 500 ml equipado com um coletor Dean-Stark, um agitador mecânico, dois funis de adição, termopar e entrada e saída de nitrogênio foram carregados 88,36 g (0,409 mol) DOPO, 43,60 g de p-xileno e 177 g de difenil metano. A mistura foi levada até uma temperatura de 200°C para obter um refluxo suave em coletor Dean-Stark. A adição de uma mistura de 61,84 g (0,996 mol) de etileno glicol e 0,925 g de iodeto de sódio foi então iniciada e concluída em 14,5 horas. Uma amostra foi tirada e 31P NMR indicou que a pasta era composta de 82% de DiDOPO, 9% de ácido fosfônico e outra espécie contendo fósforo. A razão não corrigida de isômero(s) de ponto elevado de fusão/total de isômeros = 0,41. A razão corrigida é de 0,12. Esse exemplo demonstra que alimentando etileno glicol livre de água um produto rico nos isômeros de baixo ponto de fusão foi obtido. Um sumário de alguns dos exemplos é mostrado abaixo na Tabela 1.
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TABELA 1. SUMÁRIO DOS EXEMPLOS
Exemplo | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 7 | 8 |
Modo de | DOPO/ | EG/cat. | EG/cat. | EG/cat. | EG/cat. | DOPO/EG/ | EG/cat. |
carga | EG | Adicionado | Adicionado | Adicionado | Adicionado | catalisador | Adicionado |
catalisador | continua-mente | continua- | continua- | continua- | carregado uma | continuamente | |
carregado | mente e | mente e | mente e | vez, sistema | sem | ||
uma vez | reciclado | reciclado | reciclado | fechado | reciclagem | ||
Catalisador | NaI | Ácido metil | NaI | NaI | NaI | NaI | NaI |
_ | sulfônico | ||||||
Temp (°C) | 190-210 | 170-175 | 190-200 | 190-200 | 190-200 | 190-200 | 190-200 |
Arrastador | p-xileno | p- xileno | p- xileno | p- xileno | p- xileno | xileno | xileno |
Solvente | Não | Não | Difenil | Difenil metano | Bifenil | Xileno | Difenil metano |
propano | |||||||
Rendimento bruto | 93% | 91% | 92% | 90% | 82% | ||
Rendimento | 82% | 50% | 88% | 83% ' | ·· | ||
isolado | |||||||
Capacidade | Difícil | Um pouco de | Fácil | Muito fácil | Muito fácil | Bom | Fácil |
de agitação | dificuldade | ||||||
Razão por 31pnmr | 0,51 | 0,87 | 0,69 | 0,62 | 0,58 | 0,57 | 0,41 |
Razão por 31P NMR- corrigido | 0,26 | 0,80 | 0,53 | 0,43 | 0,37 | 0,36 | 0,12 |
Razão por | 0.82 | 0.61 | |||||
DSC | ---- |
Razão corrigida - (área de pico de campo baixo - 0,5* área de pico de campo elevado)/(área de pico de campo baixo + área de pico de campo elevado).
EXEMPLO 9
22/28
6H-Dibenz[c,e][l .21oxafosforin.6,6>-(l,2-etanodiil)bis-.6.6,-dióxido
A um frasco de reação com 3 gargalos de 500 ml adaptado com um coletor Dean-Stark, um funil de adição, termopar e entrada e saída de nitrogênio foram carregados 89,0 g (0,412 mol) DOPO, 40,9 g de p-xileno, 182,8 g de difenil metano. A 5 mistura foi aquecida e a temperatura foi levada até 200°C. Após um refluxo suave de xileno em coletor Dean-Stark foi observado, uma mistura de 61,895 g de etileno glicol com 0,918 g de iodeto de sódio foi gradualmente adicionada a partir do funil de adição. A mistura de reação foi mantida agitando em uma faixa de temperatura de 190 a 200°C. Após aproximadamente 16 horas, a mistura de EG/Nal foi utilizada e 48 mL de 10 EG/H20 recuperados do destilado foram alimentados continuamente em uma faixa de temperatura de 200 a 25°C e concluída em 4 horas. A seguir a mistura foi, então, aquecida de volta a 190°C para remover etileno glicol e água em ~1 hora. Após resfriar, a mistura de reação foi submetida à filtração e lavagens de isopropanol e, então, seca a 130°C. As amostras foram tiradas durante a reação e as razões de isômero foram 15 medidas por 31P NMR. Uma vez que a reação gerou subprodutos, as razões de isômero foram normalizadas. Os resultados são mostrados na Tabela 2.
TABELA 2. TEOR DE ISÔMERO DE PONTO DE FUSÃO (MP)
ELEVADO VS. TEMPO DE REAÇÃO NO EXEMPLO 9
Tempo (h) | EG/Nal restante (ml) | eg/h2o adicionado (ml) | Ácido fosfônico (mol%) | DOPO conversão (%) | Isômero de Mp elevado | Isômero de Mp elevada (% corrigida) |
(% corrigida) | não | |||||
13,5 | 6 | 9 | 93 | 44 | 17 | |
14,6 | 2 | 11 | 98 | 49 | 24 | |
16,1 | 0 | 0 | 11 | 100 | 52 | 28 |
17,1 | _ | 11 | 52 | 28 | ||
18,1 | 12 | 11 | 61 | 41 | ||
20,6 | 25 | 11 | 60 | 40 | ||
21,6 | 48 | 11 | 88 | J2 |
23/28
Este exemplo demonstra que isômero(s) com ponto elevado de fusão pode(m) ser obtidos por converter isômero com baixo ponto de fusão por etileno glicol e água na presença de catalisadores ácidos.
EXEMPLO 10
6H-Dibenz[c,e][l,2]oxafosforin. 6.6’-(l,2-etanodiil)bis-,6,6’-dióxido
Uma composição de 6H-Dibenz[c,e][l,2]oxafosforin,6,6’-(1,2etanodiil)bis-,6,6’-dióxido (7,866 g) contendo 88% de isômero com baixo ponto de fusão foi misturada com 85% de ácido fosfórico aquoso (0,189 g) e difenil propano (42 g). A mistura foi gradualmente aquecida a 200°C e foi mantida nesta temperatura por 2,5 horas. As amostras foram tiradas durante o tratamento e medidas por 31P NMR. Os resultados foram mostrados na Tabela 3 abaixo:
TABELA 3. TEOR DE ISÔMERO VS. TEMPO DE REAÇÃO PARA O EXEMPLO 10
Tempo (h.) | Isômeros de Mp baixo % | Isômero de Mp alto % |
0 | 88 | 12 |
1 | 81 | 19 |
2,5 | 48 | 52 |
Este exemplo demonstra que o tratamento de 6Hdibenz[c,e][l,2]oxafosforin,6,6’-(l,2-etanodiil)bis-,6,6’-dióxido rico em isômeros com baixo ponto de fusão por catalisador de ácido aquoso em temperatura elevada aumentou o teor de isômero com elevado ponto de fusão.
EXEMPLO 11 ^H-Dibenz[c,e][l,21oxafosforin,6.6’-(l,3-propanodiir)bis-.,6,6’-dióxido
A composição de 6H-Dibenz[c,e][l,2]oxafosforin,6,6’-(l,2-etanodiil)bis,6,6 -dióxido (57,9 g, razão de isômero = 0,43, isômero de fusão baixa = 0,57) foi misturada com 134,5 g de difenil metano e 3,1 g de ácido fosfórico a 85% em um frasco equipado com funil adicional, coletor Dean-Stark, agitador mecânico e termopar. A mistura foi aquecida a 150°C. Água (13 g) foi lentamente adicionada à mistura de reação e continuamente destilada. Após 12 ml de água serem coletados, a reação foi ajustada ao refluxo total e a mistura de reação foi agitada por 2,5 horas nessa
24/28 temperatura. Então, a temperatura de reação foi diminuída para 126°C e isopropanol (70,4 g) foi adicionado. A mistura foi subsequentemente resfriada, filtrada, lavada por 82 g de isopropanol e seca a 130°C em um forno durante a noite. Uma amostra foi tirada e o resultado de 31P NMR mostrou uma razão de isômero de 0,90 (isômero de fusão baixa = 0,10).
Esse exemplo demonstra que tratar 6H-dibenz[c,e][l,2]oxafosforin,6,6’(l,2-etanodnl)bis-,6,6’-dióxido rico em isômeros com baixo ponto de fusão por água na presença de um catalisador ácido aumentou o teor de isômero com elevado ponto de fusão.
EXEMPLO 12
6H-Dibenz[c,e] [ 1,2]oxafosforin,6,6’ -(1,3 -propanodiil)bis-,6.6 ’ -dióxido
A um frasco de reação de 1 L equipado com agitador mecânico, termômetro, medidor de pressão e coletor Dean-Stark foram carregados 100,00 g de DOPO, 0,10 g de lodeto de sódio, 0,28 g de etileno glicol e 400 g de xilenos misturados. A mistura de reação foi aquecida a 200°C a aproximadamente 0,276 MPa (40 psig). Uma solução de 0,90 g de iodeto de sódio em 50,00 g de etileno glicol foi gradualmente alimentada à mistura em um curso de 14 horas. Subsequentemente a mistura foi mantida em agitação a 198 a 200°C por 6 horas. Uma amostra de pasta foi, então, tirada. 13P NMR mostrou que DOPO foi essencialmente consumido com uma razao de isômero de produto = 0,43 e a presença de ácido fosfônico (aproximadamente 3% em mole de DOPO). Para aumentar a razão de isômero, água (120 g) foi lentamente alimentada à mistura de reação a 173°C em um curso de 5 horas. Ao término do tratamento de água, uma amostra foi tirada e 31P NMR mostrou uma razão de isômero de produto = 0,94.
Este exemplo demonstra que isômero(s) com elevado ponto de fusão pode(m) ser obtido(s) convertendo isômero de ponto de fusão baixo por água.
EXEMPLO 13
Uso de 6H-Dibenz|c,e][L2]oxafosforin,6,6’-(T.2-butanodiir)bis-.6.6’dióxido como um retardador de chamas em laminado de epóxi
25/28
DOPO
195-200°C
-xilenos
Cat. Nal
Etileno glicol (EG)
Di-DOPO
DOPO de pureza elevada foi carregado em um reator e uma quantidade dada de xilenos misturados foi então bombeada para dentro do reator. Uma solução de NaI/EG a 2,62% em peso foi preparada e carregada no reator. O conteúdo foi então agitado e aquecido a 198°C em 5 a 6 horas enquanto a pressão foi mantida a 0,276 a 0,283 MPa (40 a 41 psig). Após o conteúdo atingir a temperatura de reação, uma coahmentação contendo NaI/EG a 2,62% em peso e xilenos misturados foi iniciada. A coalimentação durou um mínimo de aproximadamente 14 horas.
A taxa de alimentação de xileno foi da ordem de 0,45 kg/min (1 Ib/min). Após uma alimentação de 11,5 horas e retenção de 2 horas, o reator se tomou cheio. Foi resfriado a 190°C, e uma amostra da pasta do reator foi coletada. Os resultados de NMR indicaram que a conversão de DOPO foir de aproximadamente 72% nesse ponto. O reator foi aquecido novamente a 197-199°C, e a co-alimentação foi conduzida por outro período de 5 horas, seguida com retenção de 2,5 horas. A conversão de DOPO foi, então, de aproximadamente 93% ao término da segunda co-alimentação. A mistura de reação foi resfriada bruscamente com IPA e resfriada lentamente a ~100°C.
Após resfriado, o conteúdo do reator foi filtrado e a massa úmida foi, então, lavada três vezes com IPA novo e seca a vácuo a 130°C.
Aproximadamente 100 g da amostra preparada acima foram adicionados a um frasco Erlenmeyer de 2L, juntamente com 2,0 kg de clorofórmio e 0,4 kg de 2propanol. A mistura foi agitada por aproximadamente 15 minutos a 65°C. A mistura foi removida de calor e deixada resfriar lentamente sem agitar até a temperatura ambiente. O frasco erlenmeyer foi, então, colocado em um banho de gelo por aproximadamente 1 hora. O sólido branco foi filtrado a vácuo através de um funil de frita de vidro médio, enxaguado com aproximadamente 100 mL de 2-propanol e seco a 170°C por 5 h. Três
26/28 bateladas do pó seco resultante foram combinadas e moídas em jato em tamanho de partícula menor tendo um d50 de aproximadamente 2 a 4 pm para fornecer 130 g de uma amostra de retardador de chamas de 6H-dibenz[c,e][l,2]oxafosforin,6,6’-(l,2butanodnl)bis-,6,6’-dióxido com pureza muito elevada. A razão de isômero da amostra foi aproximadamente 0,98.
Em geral, soluções de estoque de resina avançada, curativo e promotor sao todas preparadas e armazenadas separadamente para facilitar a experimentação. Uma solução de resina novolac epóxi o-cresolfenol a 50% em peso, NPCN®-703 (Nan Ya Plastics Corporation), contendo 50% em peso de 2-butanona (MEK) foi preparada. Agente de cura novolac Durite SD-1702 foi obtido da Hexion Corporation. Uma solução de resina novolac foi preparada por dissolver 50% em peso de SD-1702 em 50% em peso de solvente MEK.
Uma mistura de resina retardadora de chamas contendo 3,0% em peso de P foi preparada por misturar 128,8 g de solução de NPCN 703 a 50% em peso, 62,7 g de solução de SD-1702 a 50% em peso, 14,0 g do retardador de chamas, 14,0 g de polifosfato de melamina Melapur 200 (M-200) da BASF Corporation e 0,070 g de promotor de 2-fenil imidazol. Uma quantidade adicional de 11 g de MEK foi adicionada a mistura. A razão de novolac para promotor foi de aproximadamente 448. O retardador de chamas era insolúvel na solução de resina até fazer contato com a placa de gel quente, onde dissolveu totalmente em temperatura elevada. Aproximadamente 0,5 a 1 mL da mistura de resina foi adicionado a uma placa de cura quente (Thermoelectric company) a aproximadamente 170 a 172°C. Um depressor de língua foi dividido no meio no sentido do comprimento e metade do depressor foi utilizada para mover a resma na placa quente até que rigidez foi observada e, então, elevando a resina com a parte plana do depressor até que a formação de corda cessou. O tempo de gel foi de 3 minutos, 16 segundos, determinado pelo ponto onde “cordas” de resina não mais pudessem ser puxadas da mistura de resina e o epóxi se tomou “livre de pega”. A mistura de resina foi misturada completamente utilizando um misturador de cisalhamento elevado agitado a 6.000 RPM por aproximadamente 15 minutos.
Um tecido de vidro tecido quarado de 27,94 por 27,94 cm (11 polegadas
27/28 por 11 polegadas) (vidro 7628 e acabamento 643 da BGF Industries) foi cortado no tamanho de um rolo grande e grampeado em suportes de madeira (30,48 cm (12 polegadas) de comprimento, 2,54 cm (1 polegada) de largura e 0,16 cm (1/16 polegada) de espessura) nas extremidades superior e inferior do tecido. Os suportes de madeira continham furos nos cantos para inserir grampos de papel em uma extremidade para pendurar o tecido no forno de estágio B. O estágio A, ou verniz de resina, foi pintado na frente e atrás do tecido. Grampos de papel foram desdobrados e inseridos nos furos de um suporte de madeira. O tecido saturado de resina foi suspenso de suportes de alumínio em uma coifa de laboratório e deixado gotejar até secar por aproximadamente um minuto antes de pendurar em um forno Blue M de ar forçado pré-aquecido (até 170°C) (Lab Safety Supply Inc., uma unidade da General Signal) por 1 minuto. 20 segundos. As bordas do compósito pré-impregnado de estágio B foram removidas reduzindo as dimensões da folha para 25,4 por 25,4 cm (10 polegadas por 10 polegadas). A folha foi cortada em quatro folhas de 12,7 por 12,7 cm (5 polegadas por 5 polegadas) e pesada antes de empilhar as quatro camadas de compósito pré-impregnado entre duas camadas de filme de liberação Pacothane (Insulectro Corp.) e duas placas de aço (dimensões do quadrado de 0,32 cm (1/8 polegada) de espessura, 30,48 por 30,48 cm (12 polegadas por 12 polegadas)). O laminado foi formado na prensa quente a 34,474 MPa (5.000 psig) por 1 hora. O laminado resultante tinha 0,08 cm (0,03 polegada) de espessura, continha 45,5% em peso de resina e foi submetido a transbordamento de resina a 17% em peso durante prensagem. Cinco cupons com 1,27 cm (0,5 polegada) de largura foram cortados do laminado utilizando uma serra de diamante e as bordas do cupom foram alisadas com lixa. A inflamabilidade dos cupons foi classificada por ASTM D3 801-06 utilizando uma câmara de queima Atlas UL-94, resultando em uma classificação V-O com 29 segundos no total de tempo de queima para as duas ignições em todos os cinco cupons. Nenhuma queima única foi maior do que 10 segundos.
A temperatura de transição vítrea do laminado foi de aproximadamente 185°C e o TGA foi de aproximadamente 322°C para uma perda de 1%, aproximadamente 342°C para uma perda de 2% e aproximadamente 363°C para uma
28/28 perda de 5%.
Os componentes mencionados pelo nome químico ou fórmula em outra parte no relatório descritivo ou reivindicações do presente, quer mencionados no singular ou plural, são identificados visto que existem antes de entrar em contato com outra substância mencionada pelo nome químico ou tipo químico (por exemplo, outro componente, solvente, ou etc.). Não importa quais alterações químicas, transformações e/ou reações, caso haja, ocorrem na mistura ou solução resultante visto que tais alterações, transformações e/ou reações são o resultado natural de reunir os componentes especificados sob as condições exigidas de acordo com essa revelação. Desse modo os componentes são identificados como ingredientes a serem reunidos com relação à execução de uma operação desejada ou na formação de uma composição desejada. Além disso, embora as reivindicações a seguir possam se referir a substâncias, componentes e/ou ingredientes no presente (“compreende”, “é”, etc.) a referência é em relação à substância, componente ou ingrediente como existia no momento pouco antes de ser primeiramente contatado, misturado ou agitado com uma ou mais outras substancias, componentes, e/ou ingredientes de acordo com a presente revelação. O fato de que uma substância, componente ou ingrediente pode ter perdido sua identidade original através de uma reação química ou transformação durante o curso de operações de contato, mistura ou agitação, se conduzidas de acordo com essa revelação e com conhecimentos comuns de um químico, não tem importância prática.
A invenção descrita e reivindicada aqui não deve ser limitada no escopo pelos exemplos específicos e pelas modalidades aqui reveladas, uma vez que esses exemplos e essas modalidades são destinadas a ser ilustrações de vários aspectos da invenção. Quaisquer modalidades equivalentes são destinadas a estar compreendidas no escopo da invenção. Realmente, várias modificações da invenção além daquelas mostradas e descritas aqui se tomarão evidentes para aqueles versados na técnica a partir da descrição supra. Tais modificações também pretendem estar compreendidas no escopo das reivindicações apensas.
Claims (34)
- REIVINDICAÇÕES1. Processo para preparar o composto da fórmula I:Fórmula I em que cada R1, R2, R3 e R4 são independentemente hidrogênio, alquila C1-C15, arila C6-C12, aralquila C7-C15 ou alcarila C7-C15; ou R1 e R2 ou R3 e R4 tomados juntos podem formar um anel cíclico saturado ou insaturado, em que o anel cíclico saturado ou insaturado pode ser opcionalmente substituído por uma alquila CiCó; cada m é independentemente 1, 2, 3 ou 4; e n é 2 a aproximadamente 18; CARACTERIZADO pelo fato de que compreende reagir um composto da fórmula A:Fórmula A em que R3, R4 e m são definidos acima;com um composto de diol da fórmula B na presença de um catalisador, opcionalmente um solvente, e opcionalmente um arrastador;HO-(CH2)n”OHFórmula BPetição 870180133795, de 24/09/2018, pág. 12/31
- 2/8 em que n é definido acima.2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que n é 2 a 6 e R1, R2, R3 e R4 são hidrogênio.
- 4. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o arrastador está presente.
- 5. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 3,CARACTERIZADO pelo fato de que o solvente está presente.
- 6. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 3,CARACTERIZADO pelo fato de que tanto o solvente quanto o arrastador estão presentes.
- 7. Processo, de acordo com as reivindicações 1 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o catalisador é um haleto de alquila, haletosPetição 870180133795, de 24/09/2018, pág. 13/313/8 alcalinos, haletos de metal alcalino terroso, metais de transição e seus haletos ou catalisadores ácidos.
- 8. Processo, de acordo com as reivindicações 1 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o catalisador é iodeto de sódio, brometo de lítio, cloreto de lítio, iodeto de potássio, brometo de potássio, iodeto de lítio, iodeto de alquila C1-C6, brometo de alquila C1-C6, 2-iodoetanol, 2-bromoetanol, 2-cloroetanol,3-iodopropanol, 3-bromopropanol, brometo férrico, cloreto ferroso, brometo ferroso, haleto de manganês, pó de cobre, haleto de níquel, cloreto de cobalto, brometo de césio, cloreto de paládio, ácido sulfúrico, acido aril sulfônico, acido alquil sulfônico, ácido aralquil sulfônico, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido fluorídrico, ácido oxálico, ácido perclórico, ácido trifluormetano sulfônico, ácido fluorsulfônico, ácido nítrico, cloreto de alumínio, cloreto de dietil alumínio, cloreto de hidrogênio/trietil alumínio, cloreto férrico, cloreto de zinco, tricloreto de antimônio, cloreto estânico, trifluoreto de boro, zeólitos acídicos, argilas acídicas, ácidos sulfônicos poliméricos ou misturas dos mesmos.
- 9. Processo, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o solvente é um solvente com elevado ponto de ebulição, em que o solvente com elevado ponto de ebulição tem um ponto de ebulição maior do que aproximadamente 150°C em 1 atmosfera e ponto de fusão maior do que aproximadamente -100°C.
- 10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o solvente com elevado ponto de ebulição é difenil metano, difenil etano, difenil propano, bifenil, decaidronaftaleno, cicloexil benzeno, 1,3-diisopropil benzeno, dimetil sulfóxido (DMSO), dimetil formamida (DMF), dimetil acetamida (DMAC), etileno glicol dimetil éter, etileno glicol dietil éter ou misturas dos mesmos.
- 11. Processo, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o processo é conduzido em pressão maior do que aproximadamente 1 pressão atmosférica e o solvente é um solvente de baixo ponto de ebulição tendo um ponto de ebulição menor do que aproximadamente 150°CPetição 870180133795, de 24/09/2018, pág. 14/314/8 em 1 atmosfera.
- 12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o solvente é heptano, hexano, éter de petróleo, metil cicloexano; tolueno, xileno, mesitileno, etil benzeno, tetraidrofurano, 1,4dioxano, acetonitrila ou misturas dos mesmos.
- 13. Processo, de acordo com as reivindicações 1 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a temperatura da reação varia de aproximadamente 100°C a aproximadamente 250°C.
- 14. Processo, de acordo com as reivindicações 1 ou 3,CARACTERIZADO pelo fato de que o processo é realizado em um modo contínuo.
- 15. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 3,CARACTERIZADO pelo fato de que o processo é realizado em um modo de batelada.
- 16. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que um produto da reação é água e em que a água e o composto de diol da fórmula B ou etileno glicol são continuamente reciclados de volta para o reator.
- 17. Processo, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o processo é conduzido na pressão normal e o arrastador é continuamente reciclado de volta para o reator.
- 18. Processo, de acordo com as reivindicações 1 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o arrastador é um solvente com baixo ponto de ebulição, em que o solvente de baixo ponto de ebulição tem um ponto de ebulição mais baixo do que aproximadamente 150°C.
- 19. Processo, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o solvente com baixo ponto de ebulição é pentano, hexano, heptano, octano, cicloexnao, metil cicloexnao, tolueno, xilenos, etil benzeno, isopropil benzeno ou misturas dos mesmos.
- 20. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o catalisador é um catalisador ácido.Petição 870180133795, de 24/09/2018, pág. 15/315/8
- 21. Processo, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o catalisador ácido é ácido sulfúrico, acido aril sulfônico, acido alquil sulfônico, ácido aralquil sulfônico, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido fluorídrico, ácido oxálico, ácido perclórico, ácido trifluormetano sulfônico, ácido fluorsulfônico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácidos fosfônicos, ácidos fosfínicos, cloreto de alumínio, cloreto de dietil alumínio, cloreto de hidrogênio/trietil alumínio, cloreto férrico, cloreto de zinco, tricloreto de antimônio, cloreto estânico, trifluoreto de boro, zeólitos acídicos, argilas acídicas, ácidos sulfônicos poliméricos ou misturas dos mesmos.
- 24. Composição, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADA pelo fato de que uma pluralidade dos compostos na composição é o diastereômero da fórmula lia.
- 25. Composição, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADA pelo fato de que tem uma Razão de Isômero maior do que 0,5 utilizando o método 3 IP NMR.
- 26. Composição, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADA pelo fato de que tem uma Razão de Isômero maior do que 0,8 utilizando o método 3 IP NMR.
- 27. Composição, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADA pelo fato de que tem uma Razão de Isômero maior do que 0,95 utilizando o método 31PNMR.
- 28. Processo para produzir uma composição com ponto de fusão mais elevado compreendendo o composto da fórmula II:Fórmula IICARACTERIZADO pelo fato de que compreende contatar uma composição contendo quantidades inferiores de isômeros de ponto de fusão elevado da fórmula II com alcoóis, água ou misturas dos mesmos na presença de um catalisador ácido, desse modo produzindo uma composição contendo quantidades maiores de isômeros de ponto de fusão mais elevado da fórmula II.
- 29. Composição, de acordo com a reivindicação 28, CARACTERIZADA pelo fato de que o catalisador ácido é ácido sulfúrico, acido arilPetição 870180133795, de 24/09/2018, pág. 17/317/8 sulfônico, acido alquil sulfônico, ácido aralquil sulfônico, ácido clorídrico, ácido bromídrico, ácido fluorídrico, ácido oxálico, ácido perclórico, ácido trifluormetano sulfônico, ácido fluorsulfônico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácidos fosfônicos, ácidos fosfínicos, cloreto de alumínio, cloreto de dietil alumínio, cloreto de hidrogênio/trietil alumínio, cloreto férrico, cloreto de zinco, tricloreto de antimônio, cloreto estânico, trifluoreto de boro, zeólitos acídicos, argilas acídicas, ácidos sulfônicos poliméricos ou misturas dos mesmos.
- 30. Composição de polímero retardadora de chamas, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um polímero e o composto da reivindicação 22.
- 31. Composição, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADA pelo fato de que o polímero é poliolefinas, poliésteres, poliéteres, policetonas, poliamidas, cloretos de polivinil, borrachas natural e sintética, poliuretanos, poliestirenos, poli(met)acrilatos, resinas fenólicas, polibenzoxazina, poliacetais, poliacrilonitrilas, polibutadienos, poliestirenos, poliimidas, poliamidaimidas, polieterimidas, polifenil sulfetos, óxido de polifenileno, policarbonatos, celulose, derivados de celulose, ésteres de cianato, ésteres de polifenileno, resinas de polibutadieno, resinas de butadieno-estireno, resinas de butadieno-divinilbenzeno-estireno, resinas de polibutadieno modificadas por epóxi, adesivos de acetato de vinil ou acrílico, copolímeros de butadieno-acrilonitrila terminados com carboxila, éteres de fenileno, copolímeros de butadieno-estireno enxertados com anidrido maleico, resinas de 4-metil-1 penteno modificadas por anidrido maleico, copolímeros de 1-buteno-etileno maleatados, resinas derivadas de compostos de éter de vinil benzila, resinas de epóxi ou misturas dos mesmos.
- 32. Composição, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADA pelo fato de que o polímero é de poliolefinas, poliésteres, resinas fenólicas, poliamidas, poliuretanos, poliestireno, resinas epóxi ou misturas dos mesmos.
- 33. Composição, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda um polifosfato dePetição 870180133795, de 24/09/2018, pág. 18/318/8 melamina.
- 34. Composição, de acordo com a reivindicação 30,CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda sílica.
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
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