BR112013018600B1

BR112013018600B1 - Formulação retardante de chama apropriada para prover produtos de poliuretano

Info

Publication number: BR112013018600B1
Application number: BR112013018600-3A
Authority: BR
Inventors: Serge Bourbigot; Sophie Duquesne; Fabienne Samyn; Maryska Muller; Chris Ian Lindsay; Rene Alexander Klein; Giacomo Giannini
Original assignee: Huntsman International Llc
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2021-08-24
Also published as: CN103502339A; RU2013144220A; CA2823849A1; BR112013018600A2; EP2681267B1; WO2012116884A1; WO2012116885A1; US20130338248A1; US9499685B2; EP2681267A1; CA2823849C; RU2560146C2; PL2681267T3; CN103502339B

Abstract

formulação, e, produto de poliuretano a invenção se refere a uma formulação apropriada para prover poliuretano, a formulação compreendendo (a) pelo menos uma mistura formadora de poliuretano; (b) pelo menos um componente fosfato selecionado dentre o grupo consistindo de amônio (app) e fosfato de melamina, e misturas dos mesmos, e; (c) pelo menos uma partícula de óxido de metal ou metalóide tendo um tamanho máximo de partícula de 300 (mi)m, em que o metal ou metalóide é selecionado dentre o grupo consistindo de mg e al, e em que referido pelo menos um componente fosfato está presente em uma quantidade na faixa de 20 a 45% em peso com base em 100% em peso da formulação.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a formulações apropriadas para prover poliuretanos e poliuretanos obtidos reagindo referidas formulações. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Formulações apropriadas para prover poliuretano (PU) e poliuretanos obtidos reagindo tais formulações são bem conhecidas na técnica. Poliuretano, principalmente espumas flexíveis e rígidas, é usado no transporte, refrigeração, mobiliário doméstico, edificações e construções, marinha, e máquinas comerciais. Para muitos destes produtos, é necessário adicionar retardante de chama no poliuretano. Entretanto, já que a maioria das aplicações finais é interna, o poliuretano está em uma situação crítica e diretamente submetido às regulamentações cada vez mais rigorosas, que por um lado exigem altos padrões de segurança contra fogo, e por outro limitam o uso de retardantes de chama potencialmente tóxicos, mas extremamente efetivos.

[003] Este é o caso dos retardantes de chama halogenados. Retardantes de fogo halogenados são geralmente muito efetivos, exigindo que quantidades relativamente pequenas sejam adicionadas no produto final a fim de obter propriedades retardantes de chama duradouras, mas eles foram incluídos na lista de poluente de prioridade como um poluente de prioridade perigoso, e seu uso está sendo limitado.

[004] Outro ponto a ser considerado é que os retardantes de chama podem realmente reduzir as propriedades físicas do produto, causando problemas no processamento e encurtando a vida útil de um produto se eles não são compatíveis com o próprio material ou outros aditivos. Alguns retardantes de chama halogenados são muito efetivos em concentrações de alguns por cento embora muitos retardantes de chama inorgânicos exijam concentrações de 30% ou superiores, degradando assim o valor mecânico da parte plástica. Quando retardantes de chama mais amigáveis ambientalmente são usados no lugar de compostos halogenados, tais como inorgânicos ou melamina, um meio termo deve ser encontrado entre, alcançar propriedades contra fogo aceitáveis e a carga elevada exigida, que é prejudicial para o desempenho do material.

[005] Isto é especialmente importante para espumas de PU que, por um lado são mais inflamáveis devido a sua estrutura celular e por outro lado são fortemente afetadas pela adição do retardante de chama que pode afetar a estrutura complexa da célula da espuma, reduzido assim as propriedades mecânicas e de isolamento finais.

[006] A EP 0512629 descreve o uso de borato de zinco em combinação com polifosfato de amônio encapsulado em uretanos termoplásticos. A combinação de retardante de chama deve conter, além de borato de zinco, um composto “carbonífico” (formador de carbonizados poliídricos) tal como pentaeritritol. Entretanto, ainda permanece uma necessidade para formulações retardantes de fogo livres de halogênio, capazes de produzir desempenhos melhorados contra fogo com cargas reduzidas de aditivos.

[007] É um objeto da presente invenção, melhorar a resistência contra fogo dos produtos de poliuretano.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008] Os presentes inventores verificaram que estes objetos podem ser obtidos pelo uso de uma combinação de um aglutinante resistente ao fogo com uma partícula de óxido de metal de micro ou nano tamanho. Este pacote de aditivo pode prover um comportamento retardante de fogo dramaticamente melhorado e sinergístico, enquanto mantendo as excelentes características de desempenho do poliuretano.

[009] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, uma formulação apropriada para prover poliuretano é provida. A formulação compreende: (a) pelo menos uma mistura formadora de poliuretano;(b) pelo menos um componente fosfato selecionado dentre o grupo consistindo de polifosfato de amônio (APP), e fosfatos de melamina e misturas dos mesmos, e;(c) pelo menos uma partícula de óxido de metal ou metalóide tendo um tamanho máximo de partícula de menos do que 300 μm, em que o metal ou metalóide é selecionado dentre o grupo consistindo de Mg, Al e Si.

[0010] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção encerra também um produto de poliuretano, obtido reagindo uma formulação de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

[0011] Os produtos de poliuretano obtidos reagindo uma formulação de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção mostraram surpreendentemente propriedades melhoradas de resistência ao fogo. Esta combinação de ingredientes produz uma redução do pico da taxa de liberação de calor (PHRR) e do calor total liberado (THR) em experimentos no calorímetro de cone e um forte aumento do valor do Índice Limite de Oxigênio (LOI). A invenção pode ser usada para alcançar desempenhos extremamente altos contra fogo.

[0012] As reivindicações independentes e dependentes definem os aspectos particulares e preferidos da invenção. Aspectos das reivindicações dependentes podem ser combinados com aspectos das reivindicações independentes ou outras dependentes como apropriado.

[0013] As características, aspectos e vantagens acima e outros da presente invenção se tornarão aparentes a partir da descrição detalhada seguinte, tomada em conjunção com os desenhos que acompanham que ilustram como forma de exemplo, os princípios da invenção. As figuras e referência citadas abaixo se referem aos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0014] A Figura 1 representa fotos digitais de resíduos carbonizados após o teste no calorímetro de cone, (a) Formulação compreendendo 70% em peso de poliuretano (PU) e 30% em peso de polifosfato de amônio (APP), (b) Formulação compreendendo 70% em peso de PU e 29% em peso de APP e 1% em peso de nanopartículas de óxido de magnésio (nMgO), (c) Formulação compreendendo 70% em peso de PU e 28% em peso de APP e 2% em peso de nMgO, (c) Formulação compreendendo 70% em peso de PU e 25% em peso de APP e 5% em peso de nMgO.

[0015] A Figura 2 representa as curvas da taxa de liberação de calor (HRR) obtidas no teste do calorímetro de cone em um fluxo de calor incidente de 50kW/m2, para formulação compreendendo apenas PU, PU e APP, e para as formulações de acordo com as formas de realização da invenção compreendendo PU, APP e MgO.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] Antes das presentes formulações da invenção serem descritas, deve ser entendido que esta invenção não está limitada as formulações particulares descritas, já que tal formulação pode, é claro, variar. Deve se entendido também que a terminologia usada aqui não é planejada para ser limitante, já que o escopo da presente invenção será limitado apenas pelas reivindicações anexas.

[0017] Como usado aqui, as formas singulares “um”, “uma”, e “o, a,” incluem tanto o referente singular como plural a menos que o contexto indique claramente em contrário.

[0018] Os termos “compreendendo”, “compreende” e “compreendido de” como usado aqui são sinônimos de “incluindo”, “inclui” ou “contendo”, “contém”, e são inclusivos e abrangentes e não excluem membros, elementos ou etapas do método adicionais não citadas. Será apreciado que os termos “compreendendo”, “compreende” e “compreendido de” como usados aqui compreendem os termos “consistindo de, “consiste” e “consiste de”.

[0019] A recitação de faixas numéricas pelos pontos finais inclui todos os números e frações classificados dentro das faixas respectivas, assim como os pontos finais recitados.

[0020] Todas as referências citadas no presente pedido são incorporadas aqui como referência em sua totalidade. Em particular os ensinamentos de todas as referências especificamente referidas são incorporados como referência.

[0021] A menos que definido em contrário, todos os termos usados na descrição da invenção, incluindo termos técnicos e científicos, tem o significado como comumente entendido pelos versados na técnica a qual esta invenção pertence. Como forma de mais orientação, as definições dos termos estão incluídas para apreciar melhor os ensinamentos da presente invenção.

[0022] Nas passagens seguintes, diferentes aspectos da invenção são definidos em mais detalhes. Cada aspecto definido assim pode ser combinado com qualquer outro aspecto ou aspectos a menos que claramente indicado em contrário. Em particular, qualquer aspecto indicado como sendo preferido ou vantajoso pode ser combinado com qualquer outro aspecto ou aspectos indicados como sendo preferidos ou vantajosos.

[0023] Referência em todo este pedido a “uma forma de realização” ou “uma forma de realização” significa que um aspecto, estrutura ou característica particular descrita em conexão com a forma de realização está incluída em pelo menos uma forma de realização da presente invenção. Assim, os aparecimentos das frases “em uma forma de realização” ou “em uma forma de realização” em vários lugares em todo este pedido não estão todos necessariamente se referindo a mesma forma de realização, mas podem. Além disso, os aspectos, estruturas ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira apropriada, como será aparente para os versados na técnica a partir desta descrição, em uma ou mais formas de realização. Além disso, embora algumas formas de realização descritas aqui incluam alguns, mas não todos os aspectos incluídos em outras formas de realização, combinações de aspectos de diferentes formas de realização são indicadas como estando dentro do escopo da invenção, e formam diferentes formas de realização, como será entendido pelos versados na técnica. Por exemplo, nas reivindicações anexas, quaisquer das formas de realização reivindicadas podem ser usadas em qualquer combinação.

[0024] A presente invenção se refere a uma formulação também referida aqui como “formulação retardante de chama”, compreendendo:(a) uma mistura formadora de poliuretano (PU);(b) pelo menos um componente fosfato selecionado dentre o grupo consistindo de polifosfato de amônio (APP) e fosfatos de melamina e misturas dos mesmos, preferivelmente o componente fosfato compreende ou mesmo consiste de polifosfato de amônio e;(c) pelo menos uma partícula de óxido de metal ou metalóide tendo um tamanho máximo de partícula de menos do que 300 μm, em que o metal ou metalóide é selecionado dentre o grupo consistindo de Mg, Al e Si, preferivelmente Mg, e Al, mais preferivelmente Mg.

[0025] De acordo com as formas de realização da presente invenção, o componente fosfato pode compreender pelo menos um fosfato de melamina selecionado dentre o grupo consistindo de ortofosfato de melamina, pirofosfato de melamina e polifosfato de melamina.

[0026] Preferivelmente, partículas de óxido de magnésio são usadas. Mais preferivelmente as partículas de óxido de magnésio são micro-, ou nanopartículas.

[0027] Partículas de micro ou nano tamanho são preferidas a fim de aperfeiçoar outras propriedades relevantes do material, tais como propriedades mecânicas ou morfologia da espuma. Por exemplo, partículas menores do que 300 μm são preferidas a fim de minimizar o rompimento da estrutura da célula da espuma.

[0028] Como usado em todo este pedido, “micropartículas”, “mícron- partículas”, “partículas de tamanho mícron”, “partículas de tamanho micro” são partículas tendo um diâmetro médio de entre 0,1 μm e 300 μm, mais preferivelmente 0,1 μm e 150 μm. Como usado também em todo este pedido, “nanopartículas” ou “partículas de nano tamanho” são partículas tendo um diâmetro médio de entre 1 nanômetro e 100 nanômetros.

[0029] Preferivelmente, a pelo menos uma partícula de óxido de metal ou metalóide tem um tamanho máximo de partícula (D99) de menos do que 300 μm, preferivelmente de menos do que 200 μm, preferivelmente de menos do que 170 μm, preferivelmente de menos do que 150 μm, preferivelmente de menos do que 100 μm, preferivelmente de menos do que 50 μm, por exemplo, de menos do que 30 μm, por exemplo de menos do que 20 μm, por exemplo, de menos do que 10 μm.

[0030] Como usado aqui, tamanho médio de partícula pode ser expresso como “Dxx” onde o “xx” é a percentagem em volume daquela partícula tendo um tamanho igual a ou menor do que Dxx. O D99 é definido como o tamanho de partícula para o qual noventa e nove por cento em volume das partículas tem um tamanho menor do que o D99. O D50 pode ser medido por peneiramento, por medição da superfície BET, ou por análise de difração de laser.

[0031] Os óxidos de metal ou metalóide para uso na presente invenção são selecionados dentre óxido de magnésio, óxido de alumínio, ou óxido de silício, ou misturas dos mesmos, preferivelmente óxido de magnésio. As partículas de óxido de metal ou metalóide para uso na invenção compreendem, preferivelmente consistem ainda, de óxidos ou hidróxidos destes elementos, embora seja entendido que no contexto desta invenção, outros elementos ou componentes presentes como impurezas podem formar parte da partícula.

[0032] A quantidade de partículas de óxido de metal ou metalóide, preferivelmente de partículas de óxido de magnésio na formulação pode estar na faixa de 0,2 a 10% em peso com base em 100% em peso da formulação, por exemplo, de 0,2% a 8% em peso. Preferivelmente, a quantidade de óxido de magnésio na formulação está na faixa entre 0,5% a 6% em peso.

[0033] Preferivelmente, a relação de % em peso da pelo menos uma partícula de óxido de metal ou metalóide com relação à % em peso do componente fosfato está na faixa de 0,01 a 0,3, preferivelmente 0,01 a 0,2, preferivelmente de 0,02 a 0,14, mais preferido na faixa de 0,02 a 0,11, ainda mais preferivelmente de 0,03 a 0,08. A % em peso do componente fosfato e a % em peso das partículas se refere tanto ao peso do componente, como das partículas ou do fosfato, com relação ao peso total da formulação.

[0034] De acordo com as formas de realização, a formulação pode compreender ainda partículas de óxido de Zinco (Zn) e/ou Boro (B), tais como partículas de borato de zinco

[0035] A quantidade de partículas de óxido de Zn e/ou B, preferivelmente de partículas de borato de zinco na formulação pode estar na faixa de 0,2 a 10% em peso com base em 100% em peso da formulação, por exemplo, de 0,2% a 8% em peso. Preferivelmente, a quantidade de borato de zinco na formulação está na faixa entre 0,5% a 6% em peso com base em 100% em peso da formulação.

[0036] Preferivelmente, a relação de % em peso de partículas de óxido de Zn e/ou B com relação a % em peso do componente fosfato está na faixa de 0,01 a 0,3, preferivelmente de 0,02 a 0,25, mais preferido na faixa de 0,02 a 0,2, ainda mais preferivelmente de 0,03 a 0,20. A % em peso do componente fosfato e a % em peso das partículas, se refere tanto ao peso do componente, como das partículas ou do fosfato, com relação ao peso total da formulação.

[0037] De acordo com a invenção, a formulação compreende um componente fosfato selecionado dentre o grupo consistindo de polifosfato de amônio e fosfatos de melamina, e misturas dos mesmos.

[0038] Polifosfato de amônio é conhecido e descrito como, por exemplo, um retardante de chama. Polifosfato de amônio é um sal inorgânico de ácido polifosfórico e amônia. A fórmula química do polifosfato de amônio é [NH4PO3] e corresponde a fórmula geral (I), na qual n é maior do que 100:

[0039] O comprimento da cadeia (n) deste composto polimérico é tanto variável como pode ser ramificado, e pode ser maior do que 100, preferivelmente maior do que 1000. Preferivelmente o polifosfato de amônio tem a fórmula geral (II):

com n maior do que 100, preferivelmente maior do que 1000.

[0040] O componente fosfato pode ser um composto de fosfato de melamina selecionado dentre o grupo consistindo de ortofosfato de melamina, pirofosfato de melamina e polifosfato de melamina, ou uma mistura dos mesmos. O composto de fosfato de melamina tem a fórmula geral (III):

na qual n=1 é ortofosfato de melamina, n=2 é pirofosfato de melamina; n>2 é polifosfato de melamina.

[0041] O componente fosfato pode ser ou pode não ser encapsulado. O componente fosfato não encapsulado apropriado pode estar comercialmente disponível prontamente, sob o nome comercial de Exolit AP-422 da Clariant, FR Cros 484 da Budenheim, Antiblaze LR3 da Albemarle, APPlOOl da Dgtech International e Aflammit PCI 202 da Thor. Preferivelmente o componente fosfato, em particular um polifosfato, é encapsulado.

[0042] Os polifosfatos de amônio encapsulados apropriados são descritos nas Patentes U. S. Nos. 4.347.334, 4.467.056, 4.514.328, e 4.639.331 incorporadas aqui como referência. Tais polifosfatos de amônio encapsulados contêm uma resina endurecida, insolúvel em água envelopando as partículas individuais de polifosfato de amônio. A resina pode ser uma resina de fenol- formaldeído, uma resina epóxi, um silano reagido na superfície, uma melamina reagida na superfície ou uma resina de melamina-formaldeído. Um exemplo para uso é o retardante de chama de polifosfato de amônio disponível sob o nome comercial de FR CROS C 60, FR CROS C30, FR CROS C70 da Chemische Fabrik Budenheim, Budenheim am Rhein, Alemanha, EXOLIT 462 da Hoechst Celanese Corporation, Somerville, N.J. Por exemplo, o retardante de chama de polifosfato de amônio encapsulado pode ser um aditivo de polifosfato de amônio encapsulado com melamina- formaldeído.

[0043] Compostos de melamina encapsulados apropriados são descritos na US 6.015.510 incorporada aqui como referência. Tais compostos de melamina contêm um revestimento externo. Tais compostos de revestimento podem compreender organo silanos tais como alquil silanos, amino silanos, misturas de alquil silanos e polisiloxanos; ésteres; polióis; ácidos dicarboxílicos; dianidridos aromáticos ou alifáticos; melamina-formaldeído; e misturas dos mesmos.

[0044] A quantidade total do componente ou componentes fosfato, preferivelmente compreendendo ou mesmo consistindo de polifosfato de amônio, está presente em uma quantidade na faixa de 20 a 45% em peso com base em 100% em peso da formulação, preferivelmente de 25 a 40% em peso. O componente ou componentes fosfato podem ser introduzidos na formulação pelo uso de uma composição de retardante de chama compreendendo o componente ou componentes fosfato.

[0045] De acordo com a invenção, a formulação compreende pelo menos uma mistura formadora de poliuretano. Preferivelmente a pelo menos uma mistura formadora de poliuretano está presente na formulação em uma quantidade na faixa de 30 a 90% em peso com base em 100% em peso da formulação, preferivelmente de 50 a 80% em peso, mais preferivelmente de 60 a 75% em peso.

[0046] De acordo com as formas de realização da invenção, a mistura formadora de poliuretano pode compreender:pelo menos um composto de isocianato; epelo menos um componente reativo a isocianato.

[0047] A presente invenção é utilizável para seus efeitos retardantes de chama em materiais de poliuretano e uréia e em particular em espumas de poliuretano e poliuréia. Os materiais de poliuréia podem ser fabricados reagindo um composto isocianato, preferivelmente um poliisocianato e pelo menos uma poliamina e poliuretanos podem ser fabricados reagindo um composto de isocianato preferivelmente poliisocianatos com um de mais polióis.

[0048] A poliamina pode ser selecionada dentre qualquer tipo apropriado de poliaminas, tais como poliéter poliaminas.

[0049] Os compostos de isocianato são preferivelmente compostos de poliisocianato. Os poliisocianatos apropriados usados podem ser poliisocianatos alifáticos, aralifáticos e/ou aromáticos, tipicamente do tipo R- (NCO)x com x sendo pelo menos 2 e R sendo um grupo aromático, alifático ou aromático/alifático combinado. Exemplos de R são difenilmetano, tolueno, diciclohexilmetano, hexametileno, ou grupos provendo um poliisocianato similar.

[0050] Exemplos não limitativos de poliisocianatos apropriados são isocianatos do tipo diisocianato de difenilmetano (MDI) na forma de seus isômeros 2,4'-, 2,2'- e 4,4'- e misturas dos mesmos (também referido como MDI puro), as misturas de diisocianatos de difenilmetano (MDI) e oligômeros dos mesmos (conhecidos na técnica como MDI “bruto” ou polimérico), e produtos da reação de poliisocianatos (por exemplo, poliisocianatos como definidos acima), com componentes contendo átomos de hidrogênio reativos para isocianato formando poliisocianatos poliméricos ou os assim chamados pré-polímeros. Outros exemplos são diisocianato de tolileno (também conhecido como diisocianato de tolueno, e referido como TDI), tais como 2,4 TDI e 2,6 TDI em qualquer mistura de isômero apropriada, diisocianato de hexametileno (HMDI ou HDI), diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de butileno, diisocianato de trimetil-hexametileno, di(isocanatociclohexil)metano, por exemplo, 4,4'-diisocianatodiciclohexilmetano (H12MDI), diisocianato de isocianatometil- 1,8-octano e diisocianato de tetrametilxileno (TMXDI), diisocianato de 1,5- naphtaleno (NDI), diisocianato de p-fenileno (PPDI), diisocianato de 1,4- ciclohexano (CDI), diisocianato de tolidina (TODI), e qualquer mistura apropriada destes poliisocianatos, e qualquer mistura apropriada de um ou mais destes poliisocianatos com poliisocianatos do tipo MDI.

[0051] O poliuretano é geralmente preparado reagindo um poliisocianato com componentes reativos para isocianato que são tipicamente componentes contendo átomos de hidrogênio reativos para isocianato, tal como um poliéster terminado em hidroxila (poliéster polióis) poliéter terminado em hidroxila (poliéter polióis), um policarbonato terminado em hidroxila ou misturas dos mesmos, com um ou mais extensores de cadeia, todos os quais são bem conhecidos pelos versados na técnica.

[0052] O intermediário do poliéster terminado em hidroxila (poliéster polióis),pode ser geralmente um poliéster linear tendo um peso molecular médio numérico (Mn) de cerca de 500 a cerca de 10000, desejavelmente de cerca de 700 a cerca de 5000, e preferivelmente de cerca de 700 a cerca de 4000, um número de ácido geralmente menor do que 1,3 e preferivelmente menor do que 0,8. O peso molecular é determinado pelo teste dos grupos funcionais terminais e está relacionado com o peso molecular médio numérico. Os polímeros são produzidos por (1) uma reação de esterificação de um ou mais glicóis com um ou mais ácidos dicarboxílicos ou anidridos ou (2) pela reação de transesterificação, isto é, a reação de um ou mais glicóis com ésteres de ácidos dicarboxílicos. Relações molares em excesso de mais do que um mol de glicol para ácido são preferidas a fim de obter cadeias lineares tendo uma preponderância de grupos hidroxila terminais. Os intermediários do poliéster incluem também várias lactonas tal como policaprolactona fabricada tipicamente de caprolactona e um iniciador bifuncional tal como dietileno glicol. Os ácidos dicarboxílicos do poliéster desejado podem ser alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos, ou combinações dos mesmos. Ácidos dicarboxílicos apropriados que podem ser usados sozinhos ou em misturas geralmente tem um total de 4 a 15 átomos de carbono e incluem: succínico, glutárico, adípico, pimélico, subérico, azelaico, sebácico, dodecanodióico, isoftálico, tereftálico, ciclohexano dicarboxílico, e similares. Anidridos dos ácidos dicarboxílicos acima tais como anidrido ftálico, anidrido tetra-hidroftálico, ou similares, também podem ser usados. Ácido adípico é o ácido preferido. Os glicóis que são reagidos para formar um intermediário do poliéster desejável podem ser alifáticos, aromáticos, ou combinações dos mesmos, e tem um total de 2 a 12 átomos de carbono, e incluem etileno glicol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4- butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 2,2-dimetil-1,3-propanodiol, 1,4- ciclohexanodimetanol, decametileno glicol, dodecametileno glicol, e similares. 1,4-Butanodiol é o glicol preferido.

[0053] Os intermediários de poliéter terminados em hidroxila são preferivelmente poliéter polióis derivados de um diol ou poliol tendo um total de 2 a 15 átomos de carbono, preferivelmente um alquil diol ou glicol que é reagido com um éter compreendendo um óxido de alquileno tendo de 2 a 6 átomos de carbono, tipicamente óxido de etileno ou óxido de propileno ou misturas dos mesmos. Por exemplo, poliéter com funcionalidade hidroxila pode ser produzido reagindo primeiro propileno glicol com óxido de propileno seguido pela reação subsequente com óxido de etileno. Os grupos hidroxila primários resultantes do óxido de etileno são mais reativos do que os grupos hidroxila secundários e desse modo são preferidos. Poliéter polióis comerciais utilizáveis incluem poli(etileno glicol) compreendendo óxido de etileno reagido com etileno glicol, poli(propileno glicol) compreendendo óxido de propileno reagido com propileno glicol, poli(tetrametil glicol) (PTMG) compreendendo água reagido com tetra-hidrofurano (THF). Os poliéter polióis incluem ainda adutos de poliamida de um óxido de alquileno e podem incluir, por exemplo, aduto de etileno diamina compreendendo o produto da reação de etileno diamina e óxido de propileno, aduto de dietileno triamina compreendendo o produto da reação de dietilenotriamina com óxido de propileno, e poliéter polióis do tipo poliamida similares. Copoliéteres também podem ser utilizados na presente invenção. Copoliéteres típicos incluem o produto da reação de glicerol e óxido de etileno ou glicerol e óxido de propileno.

[0054] Os vários intermediários de poliéter têm geralmente um peso molecular médio numérico (Mn), como determinado pelo teste dos grupos funcionais terminais, que é um peso molecular médio de cerca de 500 a cerca de 10000, desejavelmente de cerca de 500 a cerca de 5000, e preferivelmente de cerca de 700 a cerca de 3000.

[0055] Os intermediários de policarbonato terminados em hidroxila podem ser preparados reagindo um glicol com um carbonato. US 4131731 é incorporada aqui como referência para sua descrição dos policarbonatos terminados em hidroxila e sua preparação. Tais policarbonatos são lineares e tem grupos hidroxila terminais com a exclusão essencial de outros grupos terminais. Os reagentes essenciais são glicóis e carbonatos. Glicóis apropriados são selecionados dentre dióis cicloalifáticos e alifáticos contendo de 4 a 40, e preferivelmente de 4 a 12 átomos de carbono, e dentre polioxialquileno glicóis contendo de 2 a 20 grupos alcóxi por molécula com cada grupo alcóxi contendo de 2 a 4 átomos de carbono. Dióis apropriados para uso na presente invenção incluem dióis alifáticos contendo de 4 a 12 átomos de carbono tais como butanodiol-1,4, pentanodiol-1,4, neopentil glicol, hexanodiol-1,6, 2,2,4-trimetil-hexanodiol-1,6, decanodiol-1,10, dilinoleilglicol hidrogenado, diolelilglicol hidrogenado; e dióis cicloalifáticos tais como ciclohexanodiol- 1,3, dimetilolciclohexano-1,4, ciclohexanodiol- 1,4, dimetilolciclohexano-1,3, 1,4-endometileno-2-hidroxi-5-hidroximetil ciclohexano, e polialquileno glicóis. Os dióis usados na reação podem ser um único diol ou uma mistura de dióis dependendo das propriedades desejadas no produto acabado.

[0056] Exemplos não limitativos de carbonatos para uso aqui incluem carbonato de etileno, carbonato de trimetileno, carbonato de tetrametileno, carbonato de 1,2-propileno, carbonato de 1,2-butileno, carbonato de 2,3- butileno, carbonato de 1,2-etileno, carbonato de 1,3-pentileno, carbonato de 1,4-pentileno, carbonato de 2,3-pentileno e carbonato de 2,4-pentileno.

[0057] Também apropriados aqui são carbonatos de dialquila, carbonatos cicloalifáticos, e carbonatos de diarila. Os carbonatos de dialquila podem conter de 2 a 5 átomos de carbono em cada grupo alquila e exemplos específicos dos mesmos são carbonato de dietila e carbonato de dipropila. Carbonatos cicloalifáticos, especialmente carbonatos dicicloalifáticos, podem conter de 4 a 7 átomos de carbono em cada estrutura cíclica, e podem existir uma ou duas de tais estruturas. Quando um grupo é cicloalifático, o outro pode ser ou alquila ou arila. Por outro lado, se um grupo é arila, o outro pode ser alquila ou cicloalifático. Exemplos preferidos de carbonato de diarila, que podem conter de 6 a 20 átomos de carbono em cada grupo arila, são carbonato de difenila, carbonato de ditolila e carbonato de dinaftila.

[0058] A reação é realizada reagindo um glicol com um carbonato, preferivelmente um carbonato de alquileno na faixa molar de 10:1 a 1:10, mas preferivelmente 3:1 a 1:3 a uma temperatura de 100°C a 300°C e a uma pressão na faixa de 0,1 a 300 mm Hg na presença ou ausência de um catalisador de troca de éster, enquanto removendo os glicóis de baixo ponto de ebulição por destilação.

[0059] Mais especificamente, os policarbonatos terminados em hidroxila podem ser preparados em dois estágios. No primeiro estágio, um glicol é reagido com um carbonato para formar um policarbonato terminado em hidroxila de baixo peso molecular. O glicol com ponto de ebulição mais baixo é removido por destilação a de 100°C a 300°C, preferivelmente a de 150°C a 250°C, sob uma pressão reduzida de 10 a 30 mm Hg, preferivelmente de 50 a 200 mm Hg. Uma coluna de fracionamento é usada para separar o subproduto glicol da mistura da reação. O subproduto glicol é retirado do topo da coluna e o carbonato de alquileno não reagido e reagente glicol são retornados para o vaso de reação como refluxo. Uma corrente de gás inerte ou um solvente inerte pode ser usada para facilitar a remoção do subproduto glicol à medida que ele é formado. Quando a quantidade de subproduto glicol obtida indica que grau de polimerização do policarbonato terminado em hidroxila está na faixa de 2 a 10, a pressão é gradualmente reduzida para de 0,1 a 10 mm Hg e o glicol não reagido e carbonato de alquileno são removidos. Isto marca o início do segundo estágio de reação durante o qual o policarbonato terminado em hidroxila de baixo peso molecular é condensado pela destilação do glicol à medida que ele é formado a de 100°C a 300°C, preferivelmente de 150°C a 250°C e a uma pressão de 0,1 a 10 mm Hg até que o peso molecular desejado do policarbonato terminado em hidroxila é atingido. O peso molecular (Mn) dos policarbonatos terminados em hidroxila pode variar de cerca de 500 a cerca de 10000, mas em uma forma de realização preferida, ele estará n faixa de 500 a 2500.

[0060] Exemplos não limitativos de glicóis extensores apropriados (isto é, extensores de cadeia) são glicóis alifáticos inferiores ou de cadeia curta tendo de cerca de 2 a cerca de 10 átomos de carbono e incluem, por exemplo, etileno glicol, dietileno glicol, propileno glicol, dipropileno glicol, 1,4- butanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,3-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,4- ciclohexanodimetanol, hidroquinona di(hidroxietil)éter, neopentil glicol, e similares, com 1,4-butanodiol e hidroquinona di(hidroxietil)éter sendo preferidos.

[0061] O poliuretano é geralmente fabricado a partir do componente reativo para isocianato mencionado acima tal com um poliéster, poliéter, ou policarbonato terminado em hidroxila, preferivelmente poliéter, que é reagido ainda com um poliisocianato, preferivelmente um diisocianato, junto com um glicol extensor.

[0062] A formulação pode compreender também cargas minerais não retardantes de fogo tais como certos óxidos, carbonatos, silicatos, boratos, estanatos, hidróxidos de óxido misto, carbonatos de hidróxido-óxido, silicatos de hidróxido, ou boratos de hidróxido ou uma mistura destas substâncias. Como meio de exemplo, pode ser feito uso de óxido de cálcio, óxido de alumínio, óxido de manganês, óxido de estanho, boemita, di-hidrotalcita, hidrocalumita, ou carbonato de cálcio. Os compostos preferidos são silicatos e silicato de hidróxido. Estas cargas são usualmente adicionadas em quantidades de entre 1 a 20 % em peso com base na formulação, preferivelmente entre 1 e 10 % em peso.

[0063] Outros aditivos podem ser usados separadamente das cargas na formulação desta invenção. Aditivos tais como catalisadores, estabilizantes, lubrificantes, colorantes, antioxidantes, antiozonatos, estabilizantes de luz, estabilizantes de UV e similares podem ser usados em quantidades de 0 a 5% em peso da composição, preferivelmente de 0 a 2% em peso.

[0064] Quando a formulação é reagida, produtos de poliuretano (PU), por exemplo, PU termoplástico (também referido como TPU), ou espuma de PU macias, semirrígidas ou rígidas, podem ser providos. As espumas podem ser fabricadas usando agentes de sopro químicos ou inertes enquanto conduzindo as reações acima ou usando um gás a fim de criar mais espuma durante estas reações. Um agente de sopro químico utilizável é água. Materiais de poliuretano e poliuréia não espumantes podem ser fabricados de maneira similar, na ausência de um agente de sopro. As espumas podem ser rígidas, semirrígidas, flexíveis e elastoméricas microcelulares; elas podem ter uma pele integral ou não e elas podem ser fabricadas em um molde, sobre um laminador ou uma máquina de placas. As densidades das espumas podem variar amplamente, por exemplo, 10 - 1.000 kg/m3.

[0065] A presente invenção também encerra um produto de poliuretano, obtido reagindo uma formulação de acordo com a invenção. Em algumas formas de realização, o produto de poliuretano pode ser um produto de poliuretano termoplástico. Em outras formas de realização, o produto de poliuretano pode ser um produto de poliuretano elastomérico. Em ainda outras formas de realização, o produto de poliuretano pode ser uma espuma de poliuretano, tal como uma espuma de poliuretano flexível ou uma espuma de poliuretano rígida ou semirrígida. Em ainda outras formas de realização, o produto de poliuretano pode ser um revestimento de poliuretano.

[0066] Os produtos de poliuretano obtidos reagindo uma formulação de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, mostraram surpreendentemente propriedades melhoradas de resistência contra fogo. Embora a teoria por traz disso tudo não seja completamente entendida, parece haver um efeito sinergético da presença tanto de fosfato como fosfatos como de partículas de óxido de metal muito pequenas, mícron ou nanodimensionais nos comportamentos resistivos ao fogo do material de poliuretano obtido.

[0067] Existem diversos meios de testar a eficácia dos retardantes de chama. Um padrão que é tipicamente usado é o ASTM E 1354-08, “Standard Test Method for Heat and Visible Smoke release Rates for Materials and Products Using an Oxygen Consumption Calorímetro”, aprovado em 1 de janeiro de 2008. Este método de teste provê a medição do tempo para a chama sustentada, taxa de liberação de calor (HRR), pico e calor total liberado (THR). Os dados de liberação de calor com diferentes fluxos de aquecimento podem ser obtidos também por este método. A amostra é orientada horizontalmente, e uma fonte de ignição por centelha é usada. A calorimetria de cone tem sido uma ferramenta útil para a quantificação da inflamabilidade do material. A análise de calorimetria de cone de plásticos classificados como UL-94 V é descrita, por exemplo, por A. Morgan e M. Bundy, Fire Mater, 31, 257-283 (2007). Outra medição importante para o retardamento da chama é provida pelo FIGRA ou taxa de crescimento do fogo que é calculada como: (FIGRA) = Pico HRR / tempo para o Pico HRR (kW/m2 seg.). Todos estes parâmetros podem ser determinados também usando um Calorímetro de Perda de Massa em vez de um Calorímetro de Consumo de Oxigênio. O Índice Limite de Oxigênio (LOI) pode ser medido usando um instrumento Stanton Redcroft de acordo com o padrão ASTM 2863 (método de teste padrão para medir a concentração mínima de oxigênio para suportar a combustão tipo vela de plásticos ASTM D2863/77 Philadelphia PA American Society for Testing and Materials 1977). Os dados para os Exemplos são apresentados usando algumas destas medições.

[0068] Inesperadamente, foi verificado que quando uma quantidade menor de partículas de óxido de metal pequenas, do tamanho de mícron ou nanopartículas de acordo com a invenção, é usada em combinação com um componente fosfato selecionado de acordo com a invenção, preferivelmente APP, e usada nas faixas de acordo com a invenção, não só a liberação de calor do poliuretano é reduzida, mas também o Índice Limite de Oxigênio (LOI) do poliuretano é significantemente aumentado.

[0069] Este efeito é provavelmente o resultado de um resultado sinergético das partículas pequenas de óxido de metal e dos fosfatos.

[0070] Os produtos de poliuretano obtidos, quando submetidos ao experimento do calorímetro de cone, mostram por um lado uma redução significante do pico de liberação de calor (PHRR, expressa em kW/m2), a liberação total de calor (THRR, expressa em kW/m2) e melhoram a relação PHRR/Tig, Tig sendo o tempo para ignição, enquanto simultaneamente, o Índice Limite de Oxigênio (LOI) é significantemente aumentado. O Índice Limite de Oxigênio (LOI) se refere à concentração mínima de oxigênio em uma mistura de oxigênio - nitrogênio, exigida para suportar a queima descendente de uma amostra de teste montada verticalmente.

[0071] A invenção é ilustrada, mas não limitada aos exemplos seguintes. EXEMPLOSExemplos 1-2 (Tabela 1)

[0072] As amostras dos Exemplos 1-2 são com base em um formulação de revestimento rígida de poliuretano obtida polimerizando 52 partes de poliol Jeffox WL440 (Huntsman PP) com 48 partes de isocianato Suprasec 2020 (Huntsman PU) usando 0,4 partes de catalisador Dabco 25 S (Air Products).

[0073] Polifosfato de amônio (Exolit AP 422, Clariant) foi disperso tanto no poliol como no isocianato por misturação de alto cisalhamento usando um Dispermat a 4000 rpm durante 30 minutos. A fração de APP a ser adicionada para cada corrente foi calculada em proporção a fração em peso de poliol/isocianato. A quantidade exigida de partículas de óxido de metal ou metalóide foi em seguida adicionada para o poliol (ou para a dispersão de APP no poliol) e misturada por misturação de alto cisalhamento usando um Dispermat a 4000 durante 1 hora seguido por sonicação durante 20 minutos (2s ativo-2s inativo) a 40% de amplitude usando um Sonic VCX 600. A etapa de misturação de alto cisalhamento foi realizada sob um fluxo de nitrogênio a fim de evitar a incorporação de umidade contida no ar.

[0074] Para a preparação das peças fundidas, a quantidade apropriada de cada mistura padrão (partículas de Poliol/APP e Isocianato/APP) foi pesada em copos de papel. O catalisador foi adicionado no copo do poliol e a solução foi homogeneizada usando uma espátula descartável. O isocianato/APP foi rapidamente adicionado na mistura contendo as partículas de poliol/APP. A mistura foi misturada com a espátula descartável até que a mistura começou a esquentar. Em seguida a formulação foi rapidamente despejada em um molde de Teflon pré-aquecido. O molde foi pré-aquecido em um forno a 80°C e retirado um pouco antes de preparar a peça fundida a fim de manter o mesmo quente. A peça fundida foi em seguida pós-curada em um forno a 80°C durante 1 hora.

[0075] O comportamento de inflamabilidade e térmico das formulações comparativas e formulações de acordo com as formas de realização da invenção foi medido usando o índice limite de oxigênio (LOI), e o teste do calorímetro de cone.

[0076] LOI foi medido usando um instrumento Stanton Redcroft (100x10x4) mm3 bar na amostra de acordo com o padrão ASTM 2863 (método de teste padrão para medir a concentração mínima de oxigênio para suportar a combustão tipo vela de plásticos ASTM D2863/77 Philadelphia PA American Society for Testing and Materials 1977).

[0077] As amostras foram expostas a um calorímetro de cone de perda de massa FTT sob um fluxo de calor de 50kW/m2. Uma ignição por centelha foi usada durante o experimento para inflamar os voláteis liberados pelas amostras. Os valores relatados na Tabela 1 são a média de pelo menos 3 medições realizadas em cada formulação. As curvas relatadas na Figura 2 representam as tendências típicas.Exemplo 1

[0078] Neste exemplo partículas de óxido de Magnésio foram usadas: nanopartículas de MgO fornecidas pela Nanocerox (U.S. A). A área de superfície BET era 79 m2/g, correspondendo a um tamanho médio de partícula primária de 21 nm.

[0079] O comportamento de inflamabilidade e térmico das formulações comparativas e formulações de acordo com as formas de realização da invenção foi medido usando um índice limite de oxigênio (LOI), e o teste do calorímetro de cone.

[0080] Os resultados do teste do calorímetro de cone são mostrados nas Figuras 1 e 2.

[0081] A Figura 1 mostra o efeito retardante de chama da combinação APP/MgO. Fotos digitais de resíduos carbonizados após o teste do calorímetro de cone são mostradas para:(a) uma formulação compreendendo 70% em peso poliuretano (PU) e 30% em peso de polifosfato de amônio (APP) (Figura 1a),(b) uma formulação compreendendo 70% em peso de PU e 29% em peso de APP e 1% em peso de partículas de óxido de magnésio (MgO)(Figura 1b),(c) uma formulação compreendendo 70% em peso de PU e 28% em peso de APP e 2% em peso de MgO (Figura 1c), e(d) uma formulação compreendendo 70% em peso de PU e 25% em peso de APP e 5% em peso de MgO (Figura 1d).

[0082] Quase nenhum carbonizado é deixado para o polímero compreendendo apenas PU e APP após os testes do calorímetro de cone— ver Figura 1(a)— enquanto que para as formulações de PU/APP/MgO— ver Figuras 1(b), 1(c) e 1(d)— um carbonizado homogêneo, compacto, e intumescido se forma. Um carbonizado de alta qualidade forma efetivamente uma camada protetora que protege o material abaixo de outra combustão, ajudando desse modo a parar a transferência de calor de voláteis inflamáveis e resultando em um bom retardamento de chama.

[0083] A Figura 2 mostra as curvas FIRR obtidas a partir do teste de calorímetro de cone a um fluxo de calor incidente de 50 kW/m2 para a formulação compreendendo apenas PU, PU e APP, e para as formulações de acordo com as formas de realização da invenção compreendendo PU, APP e MgO. HRR é um parâmetro crítico e pode ser usada para expressar a intensidade do fogo. Um sistema retardante de chama efetivo normalmente mostra um valor HRR baixo. Os dados na Figura 2 mostram que o PU puro queima muito rapidamente após a ignição: um pico HRR brusco aparece com um pico da taxa de liberação de calor (PHRR) tão alto como 334kW/m2.

[0084] A formulação compreendendo 70% em peso de PU e 30% em peso de APP exibiu um comportamento intumescente típico. Submetido a fonte de calor o material se degrada liberando gases inflamáveis que inflamam e queimam causando o primeiro aumento da HRR. Ao mesmo tempo, a temperatura aumentada faz com que o APP se degrade e promove a formação de uma barreira intumescente, levando a uma diminuição do valor da HRR. Após um tempo prolongado sob o cone, a barreira carbonizada se degrada resultando em um segundo pico da HRR. A formação da barreira intumescente é responsável pela redução da PHRR em 58% em relação ao PU puro.

[0085] Surpreendentemente, para as formulações compreendendo 70% em peso de PU e 29% em peso de APP e 1% em peso de MgO ou 28% em peso de APP e 2% em peso de MgO, a barreira protetora intumescente é tão eficiente que a parte inicial da curva da HRR é quase plana e muito perto de zero. A expansão destas amostras é muito pronunciada (ver Figura 1) de modo que o resíduo se intumesce antes de tocar o aquecedor cônico do calorímetro de cone. Estes picos produzidos da HRR que são muito inferiores aos produzidos pela formulação de PU puro, ou pela formulação de PU e APP.

[0086] Para a formulação compreendendo 70% em peso de PU e 25% em peso de APP e 5% em peso de MgO a barreira intumescente formada durante a combustão não é tão eficiente e um aumento regular da HRR é observado. Isto demonstra a importância decisiva da relação da % em peso da partícula com relação a % em peso do componente fosfato a fim de alcançar um desempenho contra fogo ideal.

[0087] Os resultados indicam que quando MgO e APP são adicionados para a formulação de PU, o material mostra excelente capacidade de retardamento de chama. Além disso, comparado com as formulações de PU sozinho, ou PU/APP, a análise do calorímetro de cone das formulações de acordo com as formas de realização da invenção mostra uma diminuição significante da liberação total de calor e da duração de tempo exigida para alcançar a PURR (desse modo, redução de FIGRA).Exemplo 2

[0088] Neste exemplo os testes foram realizados usando as partículas de óxido de metal ou metaloide.

[0089] Partículas de óxido de magnésio: partículas de MgO fornecidas pela Acros Organics. “Óxido de magnésio, 98%, extra puro, em pó, tamanho de partícula: 99% <150 μm (malha - 100)” D99<150 μm.

[0090] Partículas de óxido de alumínio: nanopartículas de Al203 fornecidas pela Nanocerox (U.S. A). A área de superfície BET é 54 m2/g, correspondendo ao tamanho médio de partícula primária de 41 nm.

[0091] O comportamento da inflamabilidade e térmico das formulações comparativas e formulações de acordo com as formas de realização da invenção foi medido usando o índice limite de oxigênio (LOI), e o teste do calorímetro de cone.

[0092] Os resultados são mostrados na Tabela 1. Os dados relatados na Tabela 1 foram obtidos usando um Calorímetro de Cone de Perda de Massa sob um fluxo de calor de 50kW/m2. Para assegurar a capacidade de reprodução dos experimentos, cada formulação foi testada várias vezes.

a) Fração em peso de partículas de óxido de metal, ou nanopartículas (MgO. Al2O3) ou partículas de tamanho micro (μMgO)b) Pico da Taxa de Liberação de Calorc) Calor Total Liberadod) Expansão do resíduo carbonizado após os experimentos de calorimetria de conee) Índice Limite de Oxigêniof) I formulação indicada de acordo com a invenção.

[0093] Os resultados indicam que quando uma quantidade menor de partículas de MgO ou Al2O3 e APP são adicionadas ao PU, o material mostra excelente capacidade de retardamento de chama e o LOI aumenta significantemente. Comparado as formulações de PU sozinho, ou PU/APP, a análise do calorímetro de cone das formulações compreendendo uma quantidade menor de partículas de MgO ou Al2O3 e APP mostra uma diminuição significante no pico da taxa de liberação de calor (PHRR) e calor total liberado.

[0094] Em particular, as formulações de acordo com a invenção, onde APP está presente em uma quantidade na faixa de 20 a 45% em peso com base em 100% em peso da formulação, mostraram o melhor retardamento de chama, tendo o valor mais alto de LOI e o pico mais baixo de taxa de liberação de calor.

[0095] Além disso, o melhor desempenho em termos de LOI aumentado e pico diminuído da taxa de liberação de calor é obtido para as formulações de acordo com a invenção onde a relação da % em peso da partícula com relação a % em peso do componente fosfato está na faixa de 0,034 a 0,071Quando uma fração maior de partícula é adicionada (por exemplo, acima de 0,2) o LOI diminui para abaixo do valor da formulação contendo apenas PU e APP. Exemplo 3 (Tabela 2)

[0096] Neste exemplo as partículas de óxido de magnésio seguintes foram usadas.

[0097] Partículas de óxido de magnésio: partículas de MgO fornecidas pela Acros Organics. “Óxido de magnésio, 98%, extra puro, em pó, tamanho de partícula: 99% <150 μm (malha - 100)” D99<150 μm.

[0098] As amostras do Exemplo 3 são com base na formulação de poliuretano elastomérico obtida polimerizando 48,4 partes de poliol Arcol 1374 (Bayer MaterialScience), 7,4 partes de extensor de cadeia Daltoped AO 00009 (1,4 butanodiol, Huntsman PU) com 43,8 partes de pré-polímero de isocianato Suprasec 2433 (Huntsman PU) usando 0,4 partes de catalisador Dabco S25 (Air Products).

[0099] Polifosfato de melamina (Melapur 200/70, Ciba-BASF) foi disperso tanto no poliol como no pré-polímero de isocianato por misturação de alto cisalhamento usando um misturador Heidolph equipado com uma lâmina COWEL a 4000 rpm durante 40 minutos. A fração de polifosfato de melamina a ser adicionada para cada corrente foi calculada em proporção a fração em peso de poliol/isocianato. A quantidade exigida de partículas foi em seguida adicionada para o poliol (ou para a dispersão de polifosfato de melamina no poliol) e misturada por misturação de alto cisalhamento usando um misturador Heidolph equipado com uma lamina COWEL a 4000 rpm durante 40 minutos seguido por sonicação durante 20 minutos (2sec ativo-2sec descanso) a 40% de amplitude usando um Sonic VCX 500. A etapa de misturação de alto cisalhamento foi realizada sob fluxo de nitrogênio a fim de evitar a incorporação de umidade contida no ar.

[00100] Para a preparação das peças fundidas elastoméricas, a quantidade apropriada de partículas de poliol/polifosfato de melamina foi pesada em um copo de papel, 1,4 butanodiol foi adicionado e a mistura foi misturada a 400 rpm durante 10 minutos sob vácuo. Em seguida a quantidade apropriada de isocianato/polifosfato de melamina foi adicionada para a mistura, que foi em seguida agitada sob vácuo a 800 rpm durante 60 segundos. O catalisador Dabco 25 S foi adicionado gota a gota e a mistura foi novamente agitada a 800 rpm durante 20 segundos. Nesta etapa, a mistura foi rapidamente despejada em um molde de alumínio (preventivamente pulverizado com um agente de liberação) colocada em uma placa quente a 85°C. Após 1 hora a peça fundida foi removida e pós-curada a 85°C durante 24 horas em um forno.

[00101] O comportamento de inflamabilidade e térmico das formulações comparativas e formulações de acordo com as formas de realização da invenção foi medido usando o índice limite de oxigênio (LOI), e o teste do calorímetro de cone.

[00102] L.O.I. foi medido usando um instrumento Stanton Redcroft (100x10x4) mm3 bar na amostra de acordo com o ASTM 2863 (método de teste padrão para medir a concentração mínima de oxigênio para suportar a combustão tipo vela de plásticos ASTM D2863/77 Philadelphia PA American Society for Testing and Materials 1977).

[00103] As amostras foram cobertas com uma grade de metal e expostas a um calorímetro de cone de depleção de oxigênio (Fire Instrumentation and Research Equipment) sob um fluxo de calor de 35kW/m2.

[00104] Os resultados são mostrados na Tabela 2.

[00105] Os resultados indicam que quando MgO e polifosfato de melamina são adicionados para a formulação de PU, o material mostra excelente capacidade de retardamento de chama. Além disso, comparado com as formulações de PU sozinho, ou PU/polifosfato de melamina, a análise do calorímetro de cone das formulações de acordo com as formas de realização da invenção mostra uma diminuição significante do calor total liberado (THR) e taxa de crescimento de fogo (FIGRA).

[00106] Deve ser entendido que embora as formas de realização preferidas e/ou materiais tenham sido discutidas para prover as formas de realização de acordo com a presente invenção, várias modificações ou mudanças podem ser feitas sem se desviar do escopo e espírito desta invenção.

Claims

1. Formulação apropriada para prover poliuretano, caracterizada pelo fato de que compreende(a) pelo menos uma mistura formadora de poliuretano;(b) pelo menos um componente fosfato selecionado dentre o grupo consistindo de polifosfato de amônio (APP) e fosfatos de melamina e misturas dos mesmos, e;(c) pelo menos uma partícula de óxido de metal ou metalóide tendo um tamanho máximo de partícula de menos do que 300 μm,em que o metal ou metalóide é selecionado dentre o grupo consistindo de Mg e Al, e em que referido pelo menos um componente fosfato está presente em uma quantidade na faixa de 20 a 45% em peso com base em 100% em peso da formulação.

2. Formulação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a relação em peso % de pelo menos uma partícula de óxido de metal ou metalóide em relação ao peso % do componente fosfato está na faixa de 0,01 a 0,3.

3. Formulação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que referida partícula é partícula de óxido de magnésio.

4. Formulação de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende ainda partículas de óxidos de Zn e/ou B.

5. Formulação de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o componente fosfato compreende pelo menos um fosfato de melamina selecionado dentre o grupo consistindo de ortofosfato de melamina, pirofosfato de melamina and polifosfato de melamina.

6. Formulação de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o componente fosfato é polifosfato de amônio.

7. Formulação de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o componente fosfato está presente em uma quantidade na faixa de 20 a 40 % em peso com base em 100% em peso da formulação.

8. Produto de poliuretano, caracterizado pelo fato de que é obtido compondo uma formulação como definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 7.

9. Produto de poliuretano de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o produto de poliuretano é um produto de poliuretano termoplástico.

10. Produto poliuretano de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o produto de poliuretano é um produto elastomérico de poliuretano.

11. Produto de poliuretano de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o produto de poliuretano é uma espuma de poliuretano.

12. Produto de poliuretano de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o produto de poliuretano é uma espuma flexível de poliuretano.

13. Produto de poliuretano de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o produto de poliuretano é uma espuma de poliuretano rígida ou semirrígida.

14. Produto de poliuretano de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o produto de poliuretano é um revestimento de poliuretano.