BR112014010342B1

BR112014010342B1 - Composição, polímero retardante de chama, e, processos para produzir uma composição monomérica retardante de chama e um polímero retardante de chama

Info

Publication number: BR112014010342B1
Application number: BR112014010342-9A
Authority: BR
Inventors: John Ta-Yuan Lai; Ti Chou
Original assignee: Lubrizol Advanced Materials, Inc
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2021-03-30
Also published as: TR201807760T4; US20140296396A1; JP2016216748A; MX2014005066A; BR112014010342A2; CN104011176A; MX351640B; JP2014532782A; EP2773722A1; JP6150812B2; ES2671925T3; WO2013066906A1; CA2853948C; KR102064933B1; CN104011176B; KR20140096099A; CA2853948A1; EP2773722B1; US9290639B2

Abstract

composição, polímero retardante de chama, e, processos para produzir uma composição monomérica retardante de chama e um polímero retardante de chama. monômeros não halogenados que podem ser polimerizados em polímeros retardantes de chama e processos para a produção de monômeros e polímeros são fornecidos. em um aspecto mais simples, é fornecida uma composição monomérica que pode compreender a) um grupo derivado de um de um ácido (met)acrílico, (met)acrilamida ou vinilbenzeno, b) uma porção de polifosfato e c) uma espécie de amina. em uma composição monomérica, o monômero etilenicamente insaturado de (a) é ligado de maneira covalente diretamente ou através de um grupo de ligação à porção de b), que forma uma unidade monomérica precursora. as espécies de amina de c) está em complexo com a unidade monomérica precursora. o polímero pode ser um homopolímero da composição monomérica ou um copolímero da composição monomérica tendo variantes a), b) e c). em uma forma de realização, o polímero pode compreender adicionalmente monômeros etilenicamente insaturados não covalentemente ligados a uma porção de polifosfato.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001] A tecnologia descrita refere-se à composições retardantes de chama não halogênicas que compreendem fósforos em complexo com nitrogênio.

[0002] Halogênios, isto é, flúor, cloro, bromo e iodo, podem ser usados em composições retardantes de chama. Entretanto, os halogênios são elementos químicos muito ativos e podem gerar substâncias tóxicas, tais como dioxina e di furano, na degradação. Estas substâncias podem acumular em um corpo humano por períodos longos de tempo e causai' problemas hormonais ambientais. Adicionalmente, flúor, cloro e bromo, em particular, foram conhecidos causar depleção grave de ozônio. Por esta razão, o uso de halogênios, como retardantes de chama ou em outras aplicações, é crescentemente regulado. Consequentemente, existe uma necessidade quanto a retardantes de chama não halogenados.

[0003] Um método de obter uma composição retardante de chama é incluir fósforo na composição. Por exemplo, Patente U. S. N° 5,281.239 concedida a Chatelin et aL, emitida em 25 de janeiro de 1994, explica um método de enxertar um material fibroso com ésteres de ácido fosfórico etilênico da fórmula geral:

a taxa de enxerto do éster é explicada ser menor ou igual a 20%.

[0004] Similarmente, a publicação US N° 2010/0261862 to Sugiyama et aL, publicada em 14 de outubro de 2010, explica um método para enxertar compostos contendo fósforo junto com um composto de amina em uma fibra celulósica. O método conta com a irradiação da fibra para criar radicais aos quais o composto contendo fósforo pode ligar-se.

[0005] JP2007182652A concedida a Toshio, publicado em 19 de julho de 2007, explica aditivos retardantes de chama que compreendem uma mistura de um retardante de chama com base em fósforo orgânico e um retardante de chama do tipo nitrogênio. Similarmente, CN 102071032 explica o uso na combinação de retardantes de chama contendo fósforo e contendo nitrogênio. Estas publicações explicam apenas compostos contendo ácido fosfórico tribásico e não explicam a polimerização dos compostos.

[0006] As composições poliméricas contendo uma resina de vínila modificada por borracha, uma resina de éter de polifenileno, um composto de fosfato de alquila cíclico e um éster de fosfato aromático são explicados na Patente U. S. N° 7,829,629 concedida a Ahn et al., emitida em 9 de novembro de 2010. Similarmente, a publicação US N° 2007/0192966 concedida a Cottrell et al., publicada em 23 de agosto de 2007, explica polímeros contendo fósforo retardante de chama compreendidos entre 10 e 100% em peso das unidades derivadas de monômero contendo fósforo. Nenhuma das referências já mencionadas explica um polímero em que os monômeros estão em complexo com uma espécie de amina. Estes polímeros devem ser altamente ácidos e danificam vários substratos e, desta maneira, uma relação de transporte.

[0007] Existe uma necessidade quanto a novos retardantes de chama não halogenados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] Eoi verificado novos monômeros retardantes de chama (FR) que podem ser polimerizados em novos polímeros retardantes de chama não halogenados.

[0009] Desta maneira, em um aspecto mais simples da invenção, é fornecida uma nova composição nionomérica retardante de chama. A nova composição monomérica retardante de chama pode compreender a) um grupo derivado de um de um ácido (met)acrílico, (met)acrilamida ou vinilbenzeno, b) uma porção de polifosfato e c) uma espécie de amina. Em uma nova composição monomérica retardante de chama, um monômero etilenicamente insaturado de (a) é ligado de maneira covalente diretamente ou através de um grupo de ligação to a porção de polifosfato de b), que forma uma unidade monomérica precursora. Adicionalmente, as espécies de amina de c) está em complexo com a porção de fosfato de polifosfato covalentemente ligado de b) na unidade monomérica precursora.

[0010] Em uma forma de realização, a nova composição monomérica retardante de chama pode ser produzida pela reação da unidade monomérica precursora com as espécies de amina.

[0011] Em um outro aspecto da invenção, é fornecido um polímero retardante de chama. O polímero retardante de chama pode ser um homopolímero de unidades monornéricas retardantes de chama equivalentes a, isto é, derivados de, uma nova composição monomérica retardante de chama ou um copolímero de unidades monornéricas equivalentes à novas composições monornéricas retardantes de chama tendo variantes a), b)e c).

[0012] Em uma forma de realização. o polímero retardante de chama pode compreender adicionalmente unidades monoméricas equivalentes a monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato. Em uma taj forma de realização, pelo menos 20°4 dos monômeros no polímero are unidades monoméricas equivalentes à nor'as composições monoméricas retardantes de chama do aspecto mais simples da invenção e de 0,1°4 a cerca de 80% dos monômeros no polímero podem ser unidades monoméricas equivalentes aos monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato. Um tal copolímero pode ser compreendida de pelo menos 1°/0 em peso de P e tem um peso molecular médio numérico (Mn) de pelo menos cerca de l.000 g/mol.

[0013] Em uma outra foma de realização da invenção, pelo menos 9O°/j dos monômeros no polímero retardante de chama podem compreender uma combinação de unidades monoméricas equivalentes aos monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfàto e unidades monoméricas equivalentes às novas composições rnonon:iéricas retardantes de chama do aspecto mais simples da invenção.

[0014] Em um aspecto da invenção, um polímero retardante de chama pode ser produzida por diversas vias.

[0015] Em uma forma de realização, a nova composição monomérica retardante de chama do aspecto mais simples pode ser polimerizada de radical livre para formar um polímero retardante de chama.

[0016] Em uma outra forma de realização, o polímero retardante de chama pode ser produzida pela polimerização de radical livre às unidades monoméricas precursoras e reagindo subsequentemente ao produto polimerizado com as espécies de amina.

[0017] Em cada forma de realização do processo, unidades monoméricas etilenicamente insaturadas que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato podem estar incluídos na polimerização de radical livre.

[0018] Adicionalmente, em um aspecto da invenção, as composições retardantes de chama são fornecidas. A composição retardante de chama pode compreender os polímeros retardantes de chama junto com outros aditivos. Em particular, aditivos, tais como aditivos retardantes de chama e outros polímeros podem ser combinados nas composições retardantes de chama junto com o polímero retardante de chama.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENCÀO

[0019] Várias características e formas de realização preferidas serão descritas abaixo por intermédio de ilustração não limitante.

[0020] Todos os limites de faixa e razão descritos neste relatório descritivo e reivindicações podem ser combinados de qualquer maneira. Deve ser entendido que a não ser que estabelecido especificamente de outra maneira, referências a “um”, “uma” e “o” podem incluir um ou mais do que um e que referência a um item no singular também pode incluir o item no plural.

[0021] O termo “% em peso de” significa o número de partes em peso de ingrediente por 100 partes em peso da composição ou material cujo ingrediente forma uma parte.

[0022] Como usado aqui, uma porção de polifosfato refere-se especificamente a um grupo contendo um átomo de fósforo ligado a três ions de oxigênio (fosfonato) ou um átomo de fósforo ligado a quatro ions de oxigênio (fosfato). A porção de polifosfato pode conter mono, di, tri-fosfato ou superior ou um mono- e/ou di-fosfonato e, em particular, um monofosfato, difosfato, trifosfato ou monofosfonato. Preferivelmente uma porção de polifosfato é um mono, di ou tri-fosfato.

[0023] Como usado aqui, o termo “substituinte de hidrocarbila” ou “grupo hidrocarbila” é usado em seu sentido comum, que é bem conhecido por aqueles habilitados na técnica. Especificamente, este refere-se a um grupo tendo um átomo de carbono ligado diretamente ao remanescente da molécula e tendo predominantemente caráter de hidrocarboneto. Os exemplos de hidrocarbila incluem: (i) substituintes de hidrocarboneto, isto é, substituintes alifáticos (por exemplo, alquila ou alquenila), alicíclico (por exemplo, cicloalquila, cicloalquenila) e substituintes aromáticos, alifáticos e aromáticos substituídos alicíclicos, bem como substituintes cíclicos em que o anel é completado através de uma outra porção da molécula (por exemplo, dois substituintes juntos formam um anel); (ii) substituintes de hidrocarboneto substituídos, isto é, substituintes contendo grupos que não hidrocarboneto que, no contexto desta invenção, não alteram predominantemente a natureza do hidrocarboneto do substituinte (por exemplo, halo (especialmente, cloro e flúor), hidróxi, alcóxi, mercapto, alquilmercapto, nitro, nitroso e sulfóxi); (iii) substituintes hetero, isto é, substituintes que, enquanto tem um caráter predominantemente de hidrocarboneto, no contexto desta invenção, outro que não carbono em um anel ou cadeia de outra maneira composto de átomos de carbono. Os heteroátomos incluem enxofre, oxigênio, nitrogênio e abrangem substituintes como piridila, túrila, tienila e imidazolila. Como usado aqui, um grupo alquila contendo um átomo de oxigênio é referido a um grupo alcóxi.

[0024] O termo “revestimento” é usado aqui para referir-se a revestimento por impregnação, saturação, rolo, escova, pulverização, espuma e cortina e procedimentos similares.

[0025] A expressão “( ),” tal como “(met)”, “(ale)”, ou “(alquil),” é usada para indicar que o substituinte particular em um nome químico está opcionalmente presente mas pode estar ausente. Por exemplo, o termo “(met)acrilato” pode ser usado para referir-se a acrilato ou metacrilato,

[0026] Como usado aqui o termo “polímero” refere-se ao produto de uma reação de polimerização em que as moléculas de um ou mais monômeros são ligados juntos para formar moléculas grandes cujo peso molecular é um múltiplo daquele do um ou mais monômeros. Estes polímeros podem ser homopo lí meros ou copolímeros. Estes polímeros podem ser polímeros lineares, polímeros ramificados, polímeros reticulados ou uma mistura de dois ou mais destes.

[0027] O termo “homopolímero” é usado aqui para referir-se a um polímero resultante da polimerização de um monômero simples.

[0028] O termo “copolímero” é usado aqui para referir-se a um polímero resultante da polimerização de dois ou mais monômeros quimicamente distintos.

[0029] O termo “polímero linear’’ refere-se a um polímero em que as moléculas formam cadeias longas sem ramificações ou estruturas reticuladas.

[0030] O termo “polímero ramificado” refere-se a um polímero em que as moléculas formam uma cadeia principal ou uma cadeia polimérica e uma ou mais cadeias relativamente curtas adicionais são ligadas à cadeia principal ou cadeia principal polimérica.

[0031] O termo “polímero reticulado” refere-se a um polímero em que as moléculas poliméricas são ligadas umas às outras em outros pontos em suas estruturas que não nas extremidades das cadeias poliméricas.

[0032] O termo polímero “isento de halogênio” ou “não halogenado” refere-se a polímero que não tem quaisquer átomos halogênios ligados a este. Em uma forma de realização, o polímero isento de halogênio é um polímero isento de cloro. O termo “isento de halogênio” não exclui o halogênio que pode estar presente em níveis contaminados, por exemplo, níveis de até cerca de 5% em peso e em uma forma de realização até cerca de 2% em peso e em uma forma de realização até cerca de 1% em peso e em uma forma de realização até cerca de 0,5% em peso e em uma forma de realização até cerca de 0,2% em peso e em uma forma de realização até cerca de 0,1% em peso.

[0033] É reconhecido que quando um monômero é polimerizado, a unidade monomérica resultante dentro do polímero terá uma estrutura que é levemente alterada a partir do monômero de partida. A unidade monomérica é equivalente a, isto é, derivada ou derivável do monômero de partida, tendo os mesmos átomos nas mesmas posições relativas umas às outras como no monômero, apenas ligação dupla carbono a carbono do monômero é convertida a uma ligação dupla carbono a carbono na unidade monomérica e os elétrons em excesso a partir daquela conversão do monômero são usados para a ligação a cada unidade monomérica aos átomos de carbono adjacentes em uma unidade de repetição do polímero. Deve ser estimado aqui que a referência a um polímero que compreende um monômero significa que o polímero é compreendido de unidades monoméricas equivalentes a, isto é, derivada ou derivável do monômero.

[0034] Em um aspecto mais simples da invenção, é fornecida uma nova composição monomérica retardante de chama. A nova composição monomérica retardante de chama pode compreender a) um monômero etilenicamente insaturado, tal como, por exemplo, um grupo derivado de um de um ácido (met)acrílico, (met)acrilamida ou vinilbenzeno. b) uma porção de polifosfato e c) uma espécie de amina. Como usado aqui, vinilbenzeno pode ser estireno ou um vinilbenzeno substituído por alquila, tal como, por exemplo, a-metil estireno, l-metiI-2-vinilbenzeno, l-metil-3-vinilbenzeno, 1- metil-4-vinÍlbenzeno e outros.

[0035] Como o monômero etilenicamente insaturado, também é considerado, por exemplo, 2-hidroxietil (met)acrilato (HEMA). Altemativamente, outros monômeros, tais como (met)acrilato de hidroxipropila ou (met)acrilato de 4-hidroxibutila são considerados. Da mesma maneira, 2-hidroxietil (met)acrilamida, hidroxipropil (met)acrilamida, (met)acrilato de polietilenoglicol e outros são considerados.

[0036] Em uma nova composição monomérica retardante de chama, um dos monômeros etilenicamente insaturados de a) é ligado de maneira covalente diretamente ou através de um grupo de ligação to a porção de polifosfato de b), que forma uma unidade monomérica precursora. Adicionalmente, as espécies de amina de c) estão em complexo, tipicamente um sal com uma porção de fosfato de polifosfato covalentemente ligado de b) na unidade monomérica precursora. Desta maneira, embora os monômeros etilenicamente insaturados de a), a porção de polifosfato de b) e as espécies de amina de c) são descritas separadamente, em uma nova composição monomérica retardante de chama, as espécies de amina estão presentes em complexo com a porção de polifosfato e a porção de polifosfato é ligado de maneira covalente aos monômeros etilenicamente insaturados de a).

[0037] Um monômero retardante de chama é um que comunica retardância de chama a um polímero que é incorporado.

[0038] As formas de realização de um nova composição monomérica retardante de chama podem ser, por exemplo, ésteres de fosfato de metacrilato de 2-hidroxietila complexado com guanil ureia e ésteres fosfóricos de metacrilato de 2-hidroxietila complexado com guanil ureia. Sem desejar estar ligado por teoria, a nova composição monomérica retardante de chama pode ser representada, por exemplo, por uma nova composição monomérica retardante de chama da fórmula I.

[0039] Em algumas formas de realização da invenção, o termo “derivado” pode significar derivado ou derivável. Em algumas formas de realização, o monômero contendo fósforo pode ser derivada ou derivável de ácido (met)acrílico ou (met)acrilamida. Por derivável, é entendido que a derivação do monômero é possível a partir de ácido (met)acrílico ou (met)acrilamida, mas também pode ser derivado de outros materiais, tal como outras fontes de ácido (met)acrílico, por exemplo, (met)acrilonitrila em uma reação de Ritter. Em um outro exemplo, o monômero retardante de chama derivado de ácido (met)acrílico pode ser feito usando-se um éster de ácido (met)acrílico. Em tais casos como os exemplos precedentes, o produto monomérico contém o porção de ácido (met)acrílico ou (met)acrilamida logo o mesmo como se forem derivados de ácido (met)acrílico ou (met)acrilamida.

[0040] Como observado acima, uma unidade monomérica precursora pode ser formada a partir de uma porção de polifosfato e um monômero etilenicamente insaturado de a). A porção de polifosfato podem ser uma composto de polifoslato ou monofosfonato da fórmula -R3X- [P(=O)(OR5)O]nI<i? ou -RrP(=O)(ORiXOR5), onde: X é O ou NH, R3 é um grupo de ligação de hidrocarbila C0-C50 tendo átomos de oxigênio e/ou nitrogênio substituído por até 20 dos átomos de carbono, n pode estar entre cerca de 1 a cerca de 10, ou cerca de 1 a cerca de 8, ou cerca de 1 a cerca de 6 e preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 3, Ri é H, M’ ou alquila, R5 é H ou M* e M' é um contraíon selecionado dos elementos os Grupos I e II da tabela periódica ou amónio,

[0041] Como usado aqui, amónio significa Ni-f ou mono-, di-, tri- ou tetra-a lq ui 1 amónio.

[0042] Em algumas fornias de realização, a porção de polifosfato pode conter um ácido tribásico de fósforo. Em algumas formas de realização, a porção de polifosfato pode ser derivada de monofosfato de carboxietila, monofosfonato de carboxietila, monofosfato de carboamidoetila, monofosfonato de carboamidoetila, monofosfato de fenetila ou monofosfonato de fenetila.

[0043] Frequentemente, a unidade monomérica precursora, isto é, a unidade compreendida do ácido (metjacrílico, (met)acrilamida ou vjrülbenzeno covalentemente ligado a uma porção de polifosfato, pode ser adquirido comercialmente, mas as unidades monornéricas precursoras nào comerciais também são consideradas aqui. Frequentemente as unidades monornéricas precursoras comerciais são misturas, tais como, por exemplo, Sipomer™ Pam-4000 disponíveis da Rhodia, que é uma parte principal 2- hidroxietil (met)acrilato monofosfato éster (HEMA) e uma parte menor bis(2- hidroxietil (met)acrilato) fosfato éster. Tais misturas são consideradas aqui, bem como unidades monornéricas precursoras que são composições puras. HEMA polifosfato também pode ser feita diretamente de HEMA e pentóxido de fósforo ou ácido fosfórico. Alternativamente, outros monômeros, tais como (met)acrilato de hídroxipropÜa ou (met)acrilato de 4-hidroxibutila pode ser usado no lugar de HEMA. Alguns outros exemplos de unidades monornéricas precursoras podem incluir, (met)acrilato de polietileno glicol fosfato éster (disponível como PAM-100 da Rhodia), polipropiieno glicol (met)acrilato fosfato éster (disponível como PAM-200 da Rhodia), ácido metacrilamidoeiil fosfônico, ácido vinilbenzeno fosfônico, ácido vinil fosfônico e ácido isopropenil fosfônico.

[0044] Em geral, as espécies de amina c) podem ter um peso molecular de cerca de 17 a cerca de 3.000 g/mol. As espécies adequadas de amina para a nova composição monomérica retardante de chama pode ser derivada de, por exemplo, diciandiamida, alquilaminas, tal como, por exemplo, trimeti lamina, trieti lamina, trietanolamina e d i meti lamina ou guanidina. Outros exemplos de compostos de amina adequados são ureia, alquil ureias substituídas, tioureia, alquil tioureia, cianamida, etilenodiureia, anilina, etilenoaminas, guanidina, guanamina, benzoguanamina, acetoguanamina, glicourila, acrilamida, metacrilamida, melamina, benzeno sulfonamida, nafialeno sulfonamida, tolueno sulfonamida, amei i na, amei ida, guanazol, fenilguanazol, carbamoilguanazol, di-hidroxietilenoureia, etilenoureia, propileno ureia, melem (QH^NJO), melam (C6H9Nn), octadecilamida, glicina e suas misturas. Um exemplo específico das espécies adequadas de amina para o uso em uma nova composição monomérica retardante de chama pode ser guanil ureia, que pode ser derivada de diciandiamida e água.

[0045] Um outro aspecto da invenção é um polímero retardante de chama. Em uma forma de realização, os polímeros retardantes de chama podem ser homopolimeros ou copolímeros que compreende a novas composições monoméricas retardantes de chama do aspecto mais simples da invenção. Em uma outra forma de realização, os polímeros retardantes de chama podem ser um copolímero de A) pelo menos uma unidade monomérica etilenicamente insaturada que é não covalentemente ligada a uma porção de polifosfato e B) a novas composições monoméricas retardantes de chama do aspecto mais simples da invenção. Como um copolímero, o polímero pode conter uma ou mais das mesmas unidades monoméricas etilenicamente insaturadas diferentes de A) e/ou uma ou mais das mesmas ou novas composições monoméricas retardantes de chama diferentes de b).

[0046] Em algumas formas de realização, as unidades de monômero etilenicamente insaturado de A) podem ser de 0% ou 0,1% dos monômeros no polímero a cerca de 80% dos monômeros no polímero. Da mesma maneira, até cerca de 65% dos monômeros no polímero retardante de chama podem ser unidades monoméricas etilenicamente insaturadas de A). Alternativamente, até cerca de 70% ou 75% dos monômeros podem se as unidades de monômero etilenicamente insaturado de A).

[0047] As unidades de monômero etilenicamente insaturado de A) da presente invenção podem servir, entre outras coisas, para fornecer características tísicas particulares ao polímero. Desta maneira, uma pessoa de habilidade comum na técnica pode escolher o monômero apropriado etilenicamente insaturado para o polímero retardante de chama com base nas características físicas particulares desejadas para uma aplicação particular do polímero retardante de chama.

[0048] Alguns dos exemplos de monômeros etilenicamente insaturados não covalentemente ligados a uma porção de polifosfato adequado para o uso no polímero retardante de chama pode ser, por exemplo, um ou mais de, estireno, (met)acrilatos de alquila C1-C40, (met)acrilamidas C1-C40, acrilamida, N-metilolacrilamida, acrilonitrila, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido maleico, ácido 2-acrilamido-2- metilpropano sulfônico, (met)acrilatos de hidroxialquila C1-C40, metacrilato (acetoacetóxi)etila, hidroxialquil (met [acrilamida C1-C40, diacetona acrilamida, vinil ésteres, butadiene, isopreno e compostos diméricos ou multiderivados destes. Adicionalmente, embora o polímero retardante de chama possa ser não halogenado, monômeros etilenicamente insaturados halogenados, tal como, por exemplo, cloreto de vinila, também são consideradas aqui como unidades monoméricas etilenicamente insaturadas adequadas A) nos polímeros retardantes de chama.

[0049] No polímero retardante de chama de acordo com a invenção, pelo menos 20% dos monômeros no polímero são selecionados de uma nova composição monomérica retardante de chama. Também pode ser considerado que até 100% dos monômeros que formam o polímero retardante de chama podem ser uma nova composição monomérica retardante de chama. Também é considerado que pelo menos 30%, pelo menos 40% ou pelo menos 50% dos monômeros no polímero retardante de chama podem ser uma nova composição monomérica retardante de chama. Em certos polímeros retardantes de chama de acordo com a invenção, pelo menos 35%, pelo menos 45% e pelo menos 55% dos monômeros pode ser uma nova composição monomérica retardante de chama.

[0050] Em algumas formas de realização, pelo menos 80% ou pelo menos 85% ou pelo menos 90% e em algumas formas de realização pelo menos 95% dos monômeros no polímero compreendem uma combinação dos monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato e a novas composições monoméricas retardantes de chama.

[0051] Preferivelmente, o polímero retardante de chama is compreendido de pelo menos 1% em peso de fósforo e tem um peso molecular médio numérico (Mn) de pelo menos cerca de 1.000 g/mol. Em outras formas de realização, o polímero retardante de chama podem conter fósforo de cerca de 1 % em peso de a cerca de 15% em peso de ou de cerca de 2% em peso de a cerca de 14% em peso de ou de cerca de 5% em peso de a cerca de 10% em peso de. Em uma forma de realização, o polímero retardante de chama contém pelo menos 7% em peso de fósforo e em um outro o polímero retardante de chama contém cerca de, 9% em peso de fósforo e em um outro 10,6% em peso de fósforos.

[0052] O Mn do polímero retardante de chama deve ser de pelo menos 1.000 g/mol. O Mn também pode ser de cerca de 50.000 g/mol a cerca de 1.000.000 g/mol ou de cerca de 100.000 g/mol a cerca de 750.000 g/mol. Em uma forma de realização, O Mn do polímero retardante de chama pode ser de cerca de 200.000 g/mol a cerca de 500.000 g/mol.

[0053] Surpreendentemente, os polímeros retardantes de chama compreendidos das novas composições monoméricas retardantes de chama fornece desempenho retardante de chama melhor do que os polímeros similares que não incluem um polifosfato/espécies de amina como faz a nova composição monomérica retardante de chama.

PROCESSO

[0054] Em uma forma de realização preferida, o polímero retardante de chama pode ser produzido produzindo-se primeiro uma mistura de pelo menos uma nova composição monomérica retardante de chama e polimerizando-se subsequentemente com radical livre a mistura para formar um polímero retardante de chama, por exemplo, como mostrado na fórmula H.

[0055] Adicíonalmente, embora as unidades monoméricas etilenicamente insaturadas de A) possam ser adi.cionadas à mistura de polimerização da pelo menos uma nova composição monQmérica retardante de chama de modo que a polimerização resulta em um polímero retardante de chama em que Oq/o a cerca de 80°'6 (ou cerca de 0,1 a 75% ou L a 65°'6 ou 5 a 55%) dos monòmeros são unidades monoméricas etilenicamente insaturadas de A) e p'elo menos 20°4 dos monômeros são a pelo menos uma nova composição rnonomérica retardante de chama. Utilizando-se o processo precedente, um poLímero retardante de c.hama pode ser produzido em que até 80°4, ou até 85°4 ou até 90°4 das un,idades monoméricas no polímero podem ser uma nova composição monomérica retardante de chama- Da mesma marleir% até 95°4 ou até 1OO°/o das unidades monoméricas no poLímero podem ser uma nova composição monomérica retardante de chama.

[0056] A mistura da pelo menos uma nova composição monomérica retardante de chama pode ser produzida, em uma forma de realização, pela reação de uma mistura de pelo menos uma unidade de monômero preeursor com uma mistura de pelo menos uma espécie de amina entre 10 minutos e 8 horas, preferivehnente cerca de 1 e 5 horas, em uma temperatura entre cerca de 20°C e 1OO°C, preferivelmente 70°C a 95°C, para formar uma mistura de pelo menos uma nova composição monomérica retardante de chama.

[0057] Em uma forma de realização alternativa, o polímero retardante de chama pode ser produzido produzindo-se primeiro um polímero precursor pela polimerização de radical livre unidades monornéricas precursoras junto com as unidades monornéricas etilenicamente insaturadas de A) para produzir um polímero em que 0% a cerca de 80% dos monômeros são unidades monornéricas etilenicamente insaturadas de A) e pelo menos 20% dos monômeros are unidades monornéricas precursoras. Subsequente à polimerização, o polímero precursor pode ser reagido com espécies o bastante de amina para complexar as porções de polifosfato na unidade monomérica precursoras, como mostrado, por exemplo, na fórmula TIL

[0058] Utilizando-se o processo precedente, um polímero retardante de chama pode ser produzido em que até 30% ou até 35% ou até 40% das unidades monoméricas no polímero pode ser covalentemente ligado com porções de polifosfato.

[0059] Notavelmente, um contraíon pode ser produzido no composto durante o ajuste de pH. Por exemplo, NaOH, KOH, hidróxido de amónio ou alquil hidróxido de amónio pode ser utilizado pelo ajuste de pH, resultando na substituição do hidrogênio de uma ou ambas as hidroxilas com um contraíon, tal como Na*, K?, amónio ou alquil amónio.

[0060] Em algumas formas de realização, um catalisador de polimerização ou outro catalisador padrão pode ser utilizado para auxiliar a polimerização. Os exemplos de catalisadores de polimerização pode ser sais de hipofosfito de metal alcalino, tal como hipofosfíto de sódio, fostitos de metal alcalino, polifosfítos de metal alcalino, di-hidrogenos de metal alcalino, ácidos poli fosfóricos e ácido alquil polifosfínicos. No caso onde uma nova composição monomérica retardante de chama é produzida e então polimerizada, o uso de um catalisador de polimerização pode resultar em até 95% ou até 97,5% ou ainda até 100% das unidades monoméricas no polímero covalentemente ligado com porções de polifosfato. Da mesma maneira, no caso onde a polimerização acontece antes da complexação, o uso de um catalisador de polimerização pode resultar em até 80%, ou até 85% ou até 88% ou ainda até 90% das unidades monoméricas no polímero covalentemente ligado com porções de polifosfato. O solvente pode ser utilizado em qualquer ponto nos processos, incluindo durante a adição e a reação dos monômeros vinílicos usados na polimerização.

[0061] Na forma de realização os processos para produzir os polímeros retardantes de chama, a mistura da pelo menos uma unidade de monômero precursor pode ser obtida comercialmente ou por processos já conhecidos por aqueles habilitados na técnica.

[0062] Em uma forma de realização, a pelo menos uma unidade de monômero precursor pode ser feita diretamente a partir da reação de um (met)acrilato de alcoxila com pentóxido de fósforo em água.

[0063] No processo para produzir o polímero retardante de chama, a razão de polifosfato para espécies de amina (P:N) nas espécies da etapa de reação de amina podem ser de cerca de 1:0.2 a cerca de 1:15. A razão P:N também pode ser de cerca de 1:0.5 a cerca de 1:10 ou de cerca de 1:1 a cerca de 1:5. Adicionalmente, em cada forma de realização, a etapa de reação de espécies de amina pode ser realizada na presença de água. Em particular, a etapa de reação pode ser completada pela reação das unidades monoméricas precursoras ou polímero precursor com diciandiamida e água. A reação com diciandiamida e água resultará na produção de um guanil ureia, cuja guanil ureia pode então complexar com a porção de polifosfato na unidade monomérica precursoras. A reação de complexação pode resultar em outros subprodutos, cujos subprodutos são considerados aqui.

[0064] Em cada forma de realização, a polimerização ou copolimerização de radical livre dos monômeros pode ser qualquer processo de polimerização, tal como, por exemplo, pela polimerização de dispersão, polimerização da solução, foto-polimerização ou polimerização por radiação. A polimerização de emulsão pode ser usada. Os monômeros podem ser emulsificados com tensoativo aniônico, catiônico ou não iônico ou agente de dispersão ou misturas compatíveis destes tal como uma mistura de um tensoativo aniônico e não iônico, usando-se, por exemplo, de cerca de 0,05% a cerca de 5% em peso de um tensoativo ou agente de dispersão com base no peso do monômero. Os agentes de dispersão catiônicos incluem cloreto de lauril piridínio, acetato de cetildimetil amina e cloreto de alquildimetílbenzilamônio, em que o grupo alquila tem de 8 a 18 átomos de carbono. Os agentes de dispersão aniônicos adequados incluem, por exemplo, sulfatos de álcool graxo alcalinos, tais como lauril sulfato de sódio e outros; arilalquil sulfonates, tai como isopropilbenzeno sulfonate de potássio e outros; sulfosuccinatos de alquila alcalinos, tal como octil sulfossuccinato de sódio e outros e sulfatos ou sulfonatos de arilalquilpolietoxietanol alcalinos, tal como t-octilfenoxipolietoxietil sulfato de sódio, tendo de 1 a 5 unidades de oxietileno e outros. Os agentes de dispersão não tônicos incluem, por exemplo, alquil fenoxipolietoxi etanóis tendo grupos alquila de cerca de 7 a 18 átomos de carbono e de cerca de 6 a cerca de 60 unidades de oxietileno tal como, por exemplo, heptil fenoxipolietoxietanóis; derivados de óxido de etileno de adidos carboxílicos de cadeia longa tal como ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido oleico e outros ou misturas de ácidos, tais como aqueles encontrados em resina de polpa contendo de 6 a 60 unidades de oxietileno; condensados de óxido de etileno de álcoois de cadeia longa tal como álcoois octílicos, decílicos, laurílicos ou cetílicos contendo de 6 a 60 unidades de oxietileno; condensados de óxido de etileno de aminas de cadeia longa ou de cadeia ramificada tal como dodecil amina, hexadecil amina e octadecil amina, contendo de 6 a 60 unidades de oxietileno e copolímeros de bloco de seções de óxido de etileno combinados com uma ou mais seções de óxido de propileno hidrofóbico. Polímeros de peso molecular alto tal como hidroxietil celulose, metil celulose, ácido poliacrílico, álcool polivinílico e outros, podem ser usados como estabilizadores de emulsão e colóides protetores. Alternativamente, os monômeros podem ser polimerizados com um tensoativo.

[0065] A polimerização pode ser iniciada na presença de um polímero de emulsão pré-formado de tamanho de partícula pequeno (por exemplo, polimerização de semente) ou sem semente. A polimerização com semente pode produzir uma dispersão aquosa de polímero e látex tendo tamanho e partícula mais uniforme do que a polimerização sem semente.

[0066] Os agentes de transferência de cadeia podem ser usados para controlar o peso molecular e incluir mercaptanaos, polimercaptanaos, álcoois e compostos halogênios usados na mistura de polimerização a fim de moderar o peso molecular do aglutinante polimérico. Em geral, de 0% a cerca de 3% em peso, com base no peso do aglutinante polimérico, de alquil mercaptanas C4-C20, ácido mercaptopropiônico ou ésteres de ácido mercaptopropiônico, podem ser usados.

[0067] O processo de polimerização pode compreender um processo de batelada, processo contínuo, processo formador de estágio, ou um processo que envolve qualquer outro método. Cada estágio de um processo formador de estágio pode incorporar a iniciação redox ou térmica da polimerização. Uma emulsão de monômero contendo todos ou algumas porções dos monômeros a ser polimerizada em um dado estágio pode ser preparado usando os monômeros, água e emulsificadores. Uma solução do iniciador em água pode ser separadamente preparado. A emulsão de monômero e solução iniciadora pode ser coalimentada em um recipiente de polimerização no curso da polimerização da emulsão de qualquer estágio do processo. O recipiente de reação por si só também inicialmente contém a emulsão de semente e adicionalmente pode adicionalmente conter um carga inicial do iniciador de polimerização. A temperatura dos teores do recipiente de reação pode ser controlado pelo esfriamento para remover calor gerado pela reação de polimerização ou pelo aquecimento do recipiente de reação. Diversas emulsões de monômero podem ser simultaneamente coalimentadas no recipiente de reação. Quando as emulsões de monômero múltiplo são coalimentadas, estas podem ser nova composição monomérica retardante de chama diferente. A sequência e taxas em que as emulsões de monômero são coalimentadas pode ser alterada durante o processo de polimerização de emulsão. Após adição das primeiras emulsões de monômero serem completadas, a mistura de reação de polimerização pode ser mantida em alguma temperatura por um período e/ou tratada com um inibidor de polimerização antes da polimerização das emulsões de monômero subsequentes. Similarmente, após adição das emulsões de monômero final serem completadas, a mistura de reação de polimerização pode ser mantida em alguma temperatura por um período e/ou tratada com um inibidor de polimerização antes do esfriamento em temperatura ambiente. O pH dos polímeros podem ser ajustados a cerca de 3,0 a cerca de 10,0 na pré-mistura ou no polímero de emulsão com base comumente usada, tal como, por exemplo, hidróxido de amónio, hidróxido de sódio ou potássio, hidróxido de magnésio, tri(m)eti lamina e outros.

COMPOSIÇÕES RETARDANTES DE CHAMA

[0068] Os polímeros retardantes de chama podem conter os ingredientes convencionais tais como solventes, plastificantes, pigmentos, corantes, enchedores, emulsificadores, tensoativos, espessantes, modificadores de reologia, aditivos de estabilização de calor e radiação, desespumantes, agentes de nivelamento, agentes antiformação de buraco, enchedores, inibidores de sedimentação, absorvedores U.V., antioxidantes, retardantes de chama, etc. Pode conter outras espécies poliméricas tais como polímeros adicionais nas formas de combinações, redes de interpenetração, etc.

[0069] Em uma forma de realização, os polímeros retardantes de chama podem ser combinados com retardantes de chama de aditivo adicional, que são bem conhecidos na literatura e técnica. Os retardantes de chama aditivos exemplares incluem retardantes de chama de não halogênio, tal como melamina e derivados de melamina, tal como cianurato de melamina, borato de melamina, fosfato de melamina, molibdato de melamina; boratos; fosfatos orgânicos, fosfinatos orgânicos tal como, por exemplo, Exol.it™ OP 1230 e 1311 disponível de Clariant e compostos contendo fósforo, tal como, 9,10-di- hidro-9-oxa-10-fosfafenantreno-10-óxÍdo, cloreto de tetraquis(hidroximetil)fosfônio e bis[tetraquis(hidroximetil)fosfônio]sulfato; compostos inorgânicos ta) como tri-hidrato de alumínio, óxido de antimônio, fosfato de amónio, polifosfato de amónio, carbonato de cálcio, argila e talco. Embora em algumas formas de realização, os polímeros retardantes de chama são desejados ser não halogenados, combinação de polímeros retardantes de chama com retardantes de chama halogenados, tais como compostos brometados e cloretados, tal como pentabromodifenil éter, octabromodifenil éter, decabromodifenil éter e hexabromociclododecano, é considerado aqui. Mais frequente do que um retardante de chama é usado e frequentemente 3 ou mais retardantes de chama são combinados nas formulações retardantes de chama. O nível de retardantes de chama usados na conjunção com os polímeros retardantes de chama e copolímeros da presente invenção podem ser de cerca de 1 a cerca de 50 partes em peso do aditivo retardante de chama por 100 partes em peso do polímero retardante de chama,

[0070] Logo como os monômeros etilenicamente insaturados podem ser escolhidos para conceder as propriedades físicas particulares ao polímero retardante de chama, polímeros adicionais podem ser combinados com os polímeros retardantes de chama e copolímeros da presente invenção para produzir combinações da retardância de chama adicional ou com certas propriedades físicas. Exemplos de outros polímeros que podem ser combinados podem incluir polímeros de poliuretano, polímeros de poliamida, polímeros de poliureia, polímeros de poliéster, polímeros de poliacrilaio, resinas fenólicas ou misturas destes.

[0071] O polímero pode ser combinado com outros polímeros comerciais ou dispersões de polímero pelos métodos aquela pessoa habilitada na técnica. Os polímeros podem ser usados pela formação dos híbridos com outros polímeros tais como uretanos ou silicones. Este pode ser feito pela polimerização dos monômeros adicionais pela polimerização de emulsão ou suspensão na presença do polímero, combinação do polímero com outros polímeros pré-formados, ou sintetizar o polímero na presença de outros polímeros.

[0072] Em uma forma de realização, o polímero pode ser misturado com uma resina fenólica em uma reação de condensação, preferivelmente contendo 0,5 a 10% em peso de N-metilol (met)acrilamida.

[0073] Os adjuvantes úteis na preparação do polímero e/ou em seu uso subsequente pode ser adicionado durante ou subsequente à reação de polimerização. Estes podem incluir os tensoativos auxiliares; desespumantes tal como, por exemplo, SURFYNOL™ 104E e Nopco™ NXZ usados em um nível de cerca de 0,001 a cerca de 0,1% em peso com base no peso da mistura de monômero; agentes de nivelamento tal como, por exemplo. Sag™ Silicone Antifoam 47, usado em um nível de cerca de 0,001 a cerca de 0,1% em peso com base no peso da mistura de monômero; antioxi dantes tal como, por exemplo, MAROXOL™ 20 e IRGANOX™ 1010 usado em um nível de cerca de 0,1 a cerca de 5% em peso com base no peso da mistura de monômero; plastiiicante tal como, por exemplo, plastificante FLEXOL™; e preservante tal como, por exemplo, KATHON™ em um nível de cerca de 30 a cerca de 45 partes por milhão (ppm), ou PROXEL™ GXL em um nível de cerca de 300 a cerca de 500 ppm.

[0074] E conhecido que alguns dos materiais descritos acima podem interagir na formulação final, de modo que os componentes da formulação final podem ser diferentes daqueles que são inicialmente adicionados. Os produtos formados, portanto, incluindo os produtos formados na utilização da composição da presente invenção em seu uso pretendido, não podem ser susceptível para facilitar a descrição. Contudo, todas tais modificações e produtos de reação são incluídos dentro do escopo da presente invenção; a presente invenção abrange uma composição preparada pela mistura dos componentes descritos acima. EXEMPLOS Amostra 1 - Polímero FR com 35% dos monômeros sendo PAM-4000 no complexo com guanil ureia e em uma composição com aditivo FR de fosfinato orgânico Exolit™ 1230 (Clariant)

[0075] Em uma apresentação de polimerização de emulsão por semi- batelada, 175 g de água, 0,1 g de 30% de laurilsulfato de sódio (SLS) e 0,06 g de Dextrol OC-40 são colocados em um reator. A mistura é aquecida a 75°C e uma solução de I g de perssulfato de amónio (APS) em 12 g de água é adicionado, seguido imediatamente por uma pré-mistura por 3 horas a 75°C. Uma mistura de pré-mistura de 130 g de água, 6 g de Dextrol OC-40, 0,8 g de hidróxido de amónio concentrado, 6 g de 48% de N-metilol acrilamida (NMA), 89 g de acrilato de etila (EA), 40 g de metacrilato de butila (BMA) e 67 g de Sipomer™ PAM-4000 é preparado e adicionado ao reator. 6 g de água é usado para fluir a linha após a adição. 30 minutos depois, 1 g de APS em 12 g de água é adicionado em uma porção e é deixado reagir por 30 minutos antes do esfriamento a 62°C. 62°C, 0,36 g de 17,5% de hidroperóxido de t-butila (t-BHP) e 0,14 g de Bruggolite™ FF6 (derivado de ácido sulílnico de Bruggemann Chemical) em 10 g de água é adicionado e a reação é agitada por 45 minutos. Uma mistura de 1,2 g de água, 0,68 g de 17,5% de t-BHP e 0,14 g de 30% de SLS é adicionado seguido por uma solução de 0,2 g sulfoxilato de formaldeído de sódio em 7 g de água. A reação, que é essencialmente isenta de coagulação, é deixada esfriar abaixo de 30°C e é então filtrada através do pano de queijo de camada dupla.

[0076] 200 g do material fütrado é colocado em um reator de 500 mj com 26 g de diciandiamida e 26 g de água A mistura é agitada e reagida sob atmosfera de nitrogênio por cerca de 2 horas antes do es&iamento abatxo da temperatura ambiente. O produto é filtrado então combinado com 54 g de E.xolit"M 1230 e 50 g de água usando um agitador de velocidade alta equipado com Lâmina de CowIe por 30 minutos a 1200 rpm para produzir a composição do polímero final. Amostra 2 - Pdímero FR com 65°4 dos monômeros sendo PAM-4000 no complexo com guanil ureia e em uma comp'osição com Cianurato de melanina de aditívo FR

[0077] 63,7 g Sipo1ner"M PAM-4000, 25,5 g de diciandiamida, 0,1 g de hidroxitolueno butilado (BHT) e 89,2 g de água são misturados sob ar e aquecido a 90"C por 2 horas antes do eshiamento.

[0078] O produto é misturado com 3 g de 48% de NMA, 34,3 g EA e 1 g de OC-40. Em um reator, 220 g de água, 20 g de diciandiamida, 0,5 g de 30% de SLS e 0,03 g de OC-40 são misturados e agitados sob nitrogênio, então aquecidos a 75°C. 0,55 g de SPS em 6 g de água é adicionado em uma porção, seguido pela pré-mistura anteriormente mencionada em 3 horas. 3 g de água é usada para fluir a linha. 30 minutos após a adição, 0,1 g de APS em 3 g de água é adicionado e a reação procede por 30 mais minutos a 75°C antes do esfriamento a 62°C. Uma mistura de reação é então submetida em uma reação redox duas vezes, a mesma maneira como no exemplo prévio. Após esfriamento menos do que 30°C, o produto é filtrado e então combinado com 45 g de cianurato de melamina. Amostra 3 - Polímero FR com 70% dos monômeros sendo PAM-4000 no complexo com guanil ureia

[0079] 300 g de Sipomer™ PAM-4000, 120 g de diciandiamida, 0,3 g de BHT e 420 g de água são reagidos a 90°C por 2 horas, O produto é misturado com 12 g de 48% de NMA e 128,6 g de EA a ser bombeado em 3 horas em um reator contendo 775 g de água e 60 g diciandiamida iniciado com 2,4 g de APS em 25 g de água a 75°C, como descrito nos exemplos prévios. 12 g de água é usada para fluir a linha. 0,45 g adicional de APS em 12 g de água é adicionado 30 minutos depois. A mistura é agitada por 30 minutos antes do esfriamento a 62°C. A mistura é submetida a redox com 0,31 g de APS em 12 g de água e 0,31 g FF-6 em 20 g de água antes do esfriamento. O produto é filtrado através de um pano de queijo de camada dupla com nenhum coágulo aparente. Amostra 4 - Polímero FR com 97,5% dos monômeros sendo PAM-4000 no complexo com guanil ureia

[0080] 292,5 g Sipomer™ PAM-4000 é misturado com 409,5 g de água, 117 g de diciandiamida e 0,24 g de BHT e levado a 90°C sob ar. A reação é aquecida a cerca de 90 a cerca de 92°C por 5,5 horas e então esfriada. O pH da solução resultante é medida a 4,52.

[0081] Um reator contendo 470 g de água e 15 g de hipofosfito de sódio é aquecido a 75°C sob uma atmosfera de nitrogênio e 1,4 g de APS em 18 g de água é adicionado. Portanto a solução previamente preparada é medida em três horas no reator com 15 g de 48% de N-metílol acrilamida. A temperatura de reação é levada a 78°C. 10 g de água é usada para enxaguar a linha. 30 minutos após a medição, 0,27 g de APS em 9 g de água é adicionado e a reação é continuada por 30 mais minutos a 78°C. A mistura de reação é esfriada a 62°C e um sistema redox contendo 0.2 g de APS em 6 g de água e 0,2 g de FF-6 em 15 g de água é adicionado na sequência. 30 minutos depois do mesmo sistema redox é adicionado e a reação é deixada esfriar em temperatura ambiente. O material translúcido tem um pH de 4,67. Amostra 5 - Polímero FR feito diretamente de HEMA

[0082] 51 g de HEMA e 0.03 g hidroquinona de butila são colocados em um frasco de 250 ml de bocas. A mistura é aquecida a 50°C sob ar enquanto 27,9 g pentóxido fosforoso é adicionado em 5 porções de 30 minutos. A reação é então aquecida a 80°C, mantida por 2 horas e esfriada a cerca de 60°C. 12 g de água é adicionado seguida por 32,9 g diciandiamida em porções para manter uma temperatura de reação abaixo de 70°C. A temperatura é então levada a 90°C e mantida por 3 horas antes do esfriamento a 60°C e adicionar 60 g de água desmineralizada. A mistura é agitada sob a temperatura que está abaixo de 30°C. O pH da solução aquosa é 3,8 e NMR fosforoso revela que 44% do fósforo é monofosfato, 40% é difosfato e cerca de 16% é trifosfato.

[0083] A solução é adicionada 34,65 g estireno, 29,25 g de acrilato de butila, 7,5 g de 52% de N-metilol acrilamida e 2,25 g de OC-4Q. A polimerização realizada como descrito acima para obter um látex estável com essencialmente nenhum coágulo. Amostra 6 - Polímero FR feito diretamente de HEM A

[0084] 37,1 g de HEMA e 0,02 g de hidroquinona de butila são colocados em um frasco de 250 ml de bocas e aquecido a 60°C sob ar enquanto 20,3 g de pentóxido fosforoso é adicionado em 5 porções de 30 minutos. A reação é aquecido a 60°C sob ar e mantida por cerca de 2 horas. 23 g de estireno, 14,5 g de acrilato de butila, 24 g de diciandiamida e 8 g de água são adicionados. A temperatura é lentamente levada a 90°C e mantida por 3 horas antes do esfriamento a 60°C e adicionai' 40 g de água desmineralizada. A mistura é agitada sob a temperatura que está abaixo de 30°C. O pH da solução aquosa é 4,0 e NMR fosforoso mostra que 35,8% do fósforo é monofosfato, 47,5% é difosfato e cerca de 16.7% é trifosfato.

[0085] A solução é adicionada 1 g de butilacrilato, 3 g de 48% de N- metilol acrilamida e 1,5 g de OC-40. A polimerização é realizada como descrita acima para obter um látex estável com essencialmente nenhum coágulo. Amostra 6(a) - Polímero FR feito diretamente de HEMA

[0086] 51,1 g de HEMA e 0,04 g de hidroquinona de butila são colocados em um frasco de 250 ml de bocas e aquecido a 50°C sob ar enquanto 20,3 g de pentóxido fosforoso é adicionado em 5 porções de 30 minutos. A reação é aquecido a 60°C sob ar e mantida por cerca de 2 horas. 30 g de acrilato de butila, 0,02 g de BHT, 33 g de diciandiamida e 12 g água DM são adicionados. A temperatura é lentamente levada a 90°C e mantida por 3 horas antes do esfriamento a 60°C e adicionar 60 g água desmineralizada. A mistura é agitada sob a temperatura que está abaixo de 30°C. O pH da solução aquosa é 3,8 e NMR fosforoso mostra que cerca de 40% do fósforo é monofosfato. 48% é difosfato e cerca de 12% é trifosfato. A solução é ajustada a pFI 4,4 com 4,12 g de trietanolamina.

[0087] A solução é adicionada 35 g estireno, 4 g de 48% N-metilol acrilamida e 1,5 g de 30% de solução de laurilsulfato de sódio. A polimerização é realizada como descrita acima para obter um látex estável com essencialmente nenhum coáaulo. Amostra 6(b) - Polímero FR feito diretamente de HE MA

[0088] 34 g de HEMA e 0,02 g de hidroquinona de butila são colocados em um frasco de 250 ml de bocas e aquecido a 50°C sob ar enquanto 18,6 g pentóxido fosforoso é adicionado em 5 porções de 30 minutos. A reação é aquecido a 60°C sob ar e mantida por cerca de 2 horas. 23 g estireno, 0,02 g de BHT. 22 g de diciandiamida e 8 g de água são adicionados. A temperatura é lentamente levada a 90°C e mantida por 3 horas antes do esfriamento a 60°C e adicionar 40 g da água desmineralizada. A mistura é agitada sob a temperatura que está abaixo de 30°C. O pH da solução aquosa é 3,44 que é ajustado a 4,47 com 7,4 g de 20% da solução NaOH.

[0089] A solução é adicionada 19 g de butilacrilato, 3 g de ácido itacônico e 1 g de 30% de solução de laurilsulfato de sódio. A polimerização é realizada como descrita acima para obter um látex estável com essencialmente nenhum coágulo. Amostra 7 - Polímero FR com resina fenólica

[0090] O polímero da amostra 4 ê usado como um aditivo retardante de chama com uma resina fenólica resole, A razão de combinação é 50% da resina fenólica/50% da amostra 4, em uma base de peso seco. Amostra 8 - Polímero FR com Resina de uretano

[0091] O polímero da amostra 4 é usado como um aditivo retardante de chama em uma dispersão de poliuretano flutuante. A razão de combinação é 50% de poliuretano (Sancure® 2715 de Lubrizol Corporation)/50% de Amostra 4, em uma base de peso seco. Amostra 9 - Polímero FR com Resina de formaldeído ureia

[0092] O polímero da amostra 4 é usado como um aditivo retardante de chama com uma resina de formaldeído ureia. A razão de combinação é 50% de formaldeído ureia (de Arclin)/50% de Amostra 4, em uma base de peso seco. Exemplo 1 - Dados de desempenho para resinas de látex

[0093] Papel impregnado com as composições de .Amostras 1, 2. 3, 5 e 6 são testados pela retardância de chama contra o papel impregnado com diversos controles diferentes. A primeira composição de controle é Hycar™ 26846, que é uma composição de látex comercial disponível de Lubrizol. Este é testado com seu próprio e com aditivos retardantes de chama comerciais em um teste de queima vertical de acordo com o TAPPÍ 461, Mecanismo 3.1 a 3.4, tanto antes da saturação com água quanto após ser saturada na água desmineralizada por 24 horas e secada.

[0094] PAM-4000 também é testado em seu próprio como uma película de fundição secada em temperatura ambiente e curada a 300° F (148,9°C) por 5 minutos. Os resultados sào mostrados na tabela 1.

“SE” significa autoextinto e “CB” significa queima completa. Pyrosan™ SYN é um composto de fosfato orgânico disponível de Emerald Performance Materials. Antiblaze™ LR3, LR4 e MC são polifosfatos de amónio disponível de Albemarle Corp. Martinal™ OL-104 LE é um hidróxido de alumínio disponível de Albemarle Corp. Melapur™ MP é um fosfato de melamina disponível de DSM Melapur.

[0095] Anostras 1 a 6 são testados pela queima vertical. Os resultados são mostrados na tabela 2. Tabela 2

Exemplo 2 - Dados de desempenho for resina fenólicas

[0096] O papel é impregnado com a combinação retardante de chama da Amostra 7 ou um polímero de controle do tipo resole e testado pela retardância de chama. A amostra e o controle são testados em seu próprio em um teste de queima vertical de acordo com o TAPP1 461, Mecanismo 3.1 a 3.4, tanto antes da saturação com água quanto após ser saturada na água desmineralizada. A saturação com água ocorre pela saturação pela amostra de papel em desmineralizada por 2 horas, seguida por secagem. Este processo é repetido em um total de 3 vezes por um total de 6 horas de saturação antes do teste de queima vertical.

[0097] Os resultados são mostrados na tabela 3 abaixo.

[0100] O papel impregnado com uma composição da Amostra 8 é testado pela retardância de chama contra o papel impregnado com Sancure™ 2715, um polímero de tipo poliuretano flutuante alifático. A amostra e o controle são testados em seu próprio em um teste de queima vertical de acordo com o TAPPI 461, Mecanismo 3.1 a 3.4, tanto antes da saturação com água quanto após ser saturada na água desmineralizada. A saturação com água ocorre pela saturação pela amostra de papel em desmineralizada por 2 horas, seguida por secagem. Este processo é repetido em um total de 3 vezes por um total de 6 horas de saturação antes do teste de queima vertical.

[0101] Os resultados são mostrados na tabela 4 abaixo.

Exemplo 4 - Dados de desempenho para as resmas de formaldeido ureia

[0102] O papel impregnado com uma composição da amostra 9 é testada pela retardância de chama contra o papel impregnado com um resina de formaldeído ureia de Arclin™. A amostra e o controle são testados em seu próprio em um teste de queima vertical de acordo com o TAPPI 461, Mecanismo 3.1 a 3.4, tanto antes da saturação com água quanto após ser saturada in água desmineralizada. A saturação com água ocorre pela saturação pela amostra de papel em desmineralizada por 2 horas, seguida por secagem. Este processo é repetido em um total de 3 vezes por um total de 6 horas de saturação antes do teste de queima vertical.

[0103] Os resultados são mostrados na tabela 5 abaixo. Tabela 5

[0104] Cada um dos documentos referidos acima são incorporados neste por referência. A menção de qualquer documento não é uma admissão tal como o documento qualifica como técnica anterior ou constitui o conhecimento geral da pessoa habilitada em qualquer jurisdição. Exceto nos Exemplos, ou onde de outra maneira explicitamente indicado, todas as quantidades numéricas nestas quantidades que especificam a descrição dos materiais, condições de reação, pesos moleculares, número de átomos de carbono e outros, serão entendidos como modificados pela palavra "cerca de." Será entendido que a quantidade superior e inferior, limites de faixa e taxa apresentados aqui podem ser independentemente combinados. Similarmente, as faixas e quantidades para cada elemento da invenção podem ser usados juntos com faixas ou quantidades para qualquer de outros elementos. Como usado neste, a expressão "que consiste essencialmente de" permite a inclusão de substâncias que não materialmente afetam as novas e básicas características da composição sob consideração.

Claims

1. Composição monomérica retardante de chama, caracterizada pelo fato de que compreende: a) um grupo derivado de um de ácido (met)acrílico, (met)acrilamida ou vinilbenzeno, b) uma porção de polifosfato contendo mono, di ou trifosfato ou mono e/ou difosfonato, e c) guanil ureia; em que a) é ligado de maneira covalente diretamente ou através de um grupo de ligação a b) formando uma unidade monomérica precursora, e em que c) está em complexo com a porção de polifosfato covalentemente ligada de b) na unidade monomérica precursora.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção de polifosfato é derivada de um composto de polifosfato ou monofosfonato da fórmula -R3X-[P(=O)(OR5)O-]nR4 ou -R3- P(=O)(OR4)(OR5), onde: n é de 1 a 10, X é O ou NH, R3 é um grupo de ligação de hidrocarbila C0-C50 tendo átomos de oxigênio e/ou nitrogênio substitutos para até 20 dos átomos de carbono, R4 é H ou M+, R5 é H ou M+ e M+ é um contraíon selecionado dos elementos nos Grupos I e II da tabela periódica ou amônio.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a porção de polifosfato é monofosfato de carboxietila, monofosfonato de carboxietila, monofosfato de carboamidoetila, monofosfonato de carboamidoetila, monofosfato de fenetila ou monofosfonato de fenetila ou misturas dos mesmos.

4. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a unidade monomérica precursora é selecionada de 2-hidroxietil (met)acrilato monofosfato éster, bis(2-hidroxietil (met)acrilato difosfato éster, (met)acrilato de polietileno glicol monofosfato éster, polipropileno glicol (met)acrilato monofosfato éster, ácido metacrilamidoetil fosfônico, ácido vinilbenzeno fosfônico, ácido vinil fosfônico e ácido isopropenil fosfônico.

5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a composição monomérica retardante de chama é metacrilato de 2-(fosfono-óxi)etila complexado com guanil ureia ou ácido (2-(metacriloilóxi)etil)fosfônico complexado com guanil ureia.

6. Dispersão aquosa de um polímero de látex retardante de chama, caracterizada pelo fato de que compreende unidades monoméricas equivalentes a uma composição monomérica retardante de chama como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.

7. Dispersão aquosa de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato.

8. Dispersão aquosa de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos 20% dos monômeros no polímero são as composições monoméricas retardantes de chama e de 0,1% a 80% dos monômeros no polímero são os monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato, e em que o polímero é compreendido de pelo menos 1% em peso de P e tem um Mn de pelo menos 1.000 g/mol, e em que pelo menos 90% dos monômeros no polímero compreendem uma combinação dos monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato e as composições monoméricas retardantes de chama, em que os monômeros etilenicamente insaturados que não são covalentemente ligados a uma porção de polifosfato são um ou mais de cloreto de vinila, estireno, (met)acrilatos de alquila C1-C40, (met)acrilamidas C1-C40, acrilamida, N-metilolacrilamida, acrilonitrila, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido maleico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, (met)acrilatos de hidroxialquila C1-C40, hidroxialquil (met)acrilamida C1-C40, vinil ésteres, butadieno, isopreno e compostos diméricos ou multiderivados dos mesmos.

9. Dispersão aquosa de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o teor de fósforo é de 1,0 a 15,0% em peso do polímero.

10. Dispersão aquosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos 50% dos monômeros na composição são selecionados das composições monoméricas retardantes de chama.

11. Processo para produzir a composição monomérica retardante de chama como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende reagir a unidade monomérica precursora com a espécie de amina para formar a composição monomérica retardante de chama.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a reação é realizada na presença de água.

13. Processo de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a razão de polifosfato para espécie de amina (P:N) na etapa de reação de espécie de amina é de 1:0,2 a 1:15.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que as composições monoméricas retardantes de chama são subsequentemente polimerizadas por radical livre para produzir um polímero retardante de chama.

15. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende a dispersão aquosa como definida em qualquer uma das reivindicações 7 a 10 e adicionalmente de 1 a 50 partes em peso de um aditivo retardante de chama por 100 partes em peso do polímero retardante de chama.

16. Composição de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que o aditivo retardante de chama é um ou mais de um retardante de chama derivado de melamina, um retardante de chama orgânico, um retardante de chama inorgânico, um fosfato orgânico, retardante de chama de fosfonato ou fosfinato, um retardante de chama de composto halogenado e misturas dos mesmos.

17. Composição de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o aditivo retardante de chama é cianurato de melamina.

18. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizada pelo fato de que é adicionalmente misturada com um ou mais polímeros de poliuretano, polímeros de poliamida, polímeros de poliureia, polímeros de poliacrilato ou misturas dos mesmos.