EA043569B1 - POLYMER COMPOSITION WITH PHOSPHONATE FIRE RETARDANT - Google Patents
POLYMER COMPOSITION WITH PHOSPHONATE FIRE RETARDANT Download PDFInfo
- Publication number
- EA043569B1 EA043569B1 EA202190520 EA043569B1 EA 043569 B1 EA043569 B1 EA 043569B1 EA 202190520 EA202190520 EA 202190520 EA 043569 B1 EA043569 B1 EA 043569B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- group
- melamine
- alkyl
- groups
- atoms
- Prior art date
Links
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 title claims description 134
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 134
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims description 17
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M phosphonate Chemical compound [O-]P(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M 0.000 title description 5
- -1 aryl alcohols Chemical class 0.000 claims description 85
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 39
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical class OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 28
- YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N Morpholine Chemical compound C1COCCN1 YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 21
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 21
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 20
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 20
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims description 16
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 13
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 13
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 12
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 11
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 11
- 125000002950 monocyclic group Chemical class 0.000 claims description 11
- 125000006413 ring segment Chemical group 0.000 claims description 11
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N Guanidine Chemical compound NC(N)=N ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 claims description 10
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229960005141 piperazine Drugs 0.000 claims description 10
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 claims description 10
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 claims description 10
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 claims description 9
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 claims description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 8
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 8
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000006165 cyclic alkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000001997 phenyl group Chemical class [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 8
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 8
- 125000003808 silyl group Chemical group [H][Si]([H])([H])[*] 0.000 claims description 8
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims description 8
- 241000219112 Cucumis Species 0.000 claims description 7
- 235000015510 Cucumis melo subsp melo Nutrition 0.000 claims description 7
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N [4,6-bis(cyanoamino)-1,3,5-triazin-2-yl]cyanamide Chemical compound N#CNC1=NC(NC#N)=NC(NC#N)=N1 FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 7
- 150000004663 bisphosphonates Chemical group 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- YSRVJVDFHZYRPA-UHFFFAOYSA-N melem Chemical compound NC1=NC(N23)=NC(N)=NC2=NC(N)=NC3=N1 YSRVJVDFHZYRPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 7
- 150000000182 1,3,5-triazines Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 claims description 6
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 claims description 6
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 6
- 150000007974 melamines Chemical class 0.000 claims description 6
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 6
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 6
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- YZEZMSPGIPTEBA-UHFFFAOYSA-N 2-n-(4,6-diamino-1,3,5-triazin-2-yl)-1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(NC=2N=C(N)N=C(N)N=2)=N1 YZEZMSPGIPTEBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N N-methyl-guanidine Natural products CNC(N)=N CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 claims description 5
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 claims description 5
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 5
- SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N dimethylaminoamidine Natural products CN(C)C(N)=N SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 claims description 4
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 4
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 4
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 claims description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N melamine cyanurate Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.O=C1NC(=O)NC(=O)N1 ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M phosphinate Chemical group [O-][PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 3
- DXZMANYCMVCPIM-UHFFFAOYSA-L zinc;diethylphosphinate Chemical compound [Zn+2].CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC DXZMANYCMVCPIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- CEHBSXXRJYIJGT-UHFFFAOYSA-N (2,4,6-triamino-1h-1,3,5-triazin-4-yl)urea Chemical compound NC(=O)NC1(N)NC(N)=NC(N)=N1 CEHBSXXRJYIJGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OUPZKGBUJRBPGC-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-tris(oxiran-2-ylmethyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione Chemical compound O=C1N(CC2OC2)C(=O)N(CC2OC2)C(=O)N1CC1CO1 OUPZKGBUJRBPGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KOMNUTZXSVSERR-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-tris(prop-2-enyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione Chemical compound C=CCN1C(=O)N(CC=C)C(=O)N(CC=C)C1=O KOMNUTZXSVSERR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- TXBCBTDQIULDIA-UHFFFAOYSA-N 2-[[3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol Chemical compound OCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)CO TXBCBTDQIULDIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GZVHEAJQGPRDLQ-UHFFFAOYSA-N 6-phenyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(C=2C=CC=CC=2)=N1 GZVHEAJQGPRDLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UHSRWGBKKWTOLJ-UHFFFAOYSA-N 6-phenyltriazine-4,5-diamine Chemical compound NC1=NN=NC(C=2C=CC=CC=2)=C1N UHSRWGBKKWTOLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YAAQEISEHDUIFO-UHFFFAOYSA-N C=CC#N.OC(=O)C=CC=CC1=CC=CC=C1 Chemical compound C=CC#N.OC(=O)C=CC=CC1=CC=CC=C1 YAAQEISEHDUIFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 claims description 2
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 claims description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 2
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N acetaldehyde Diethyl Acetal Natural products CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NJYZCEFQAIUHSD-UHFFFAOYSA-N acetoguanamine Chemical compound CC1=NC(N)=NC(N)=N1 NJYZCEFQAIUHSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000002777 acetyl group Chemical class [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 claims description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- XSAOTYCWGCRGCP-UHFFFAOYSA-K aluminum;diethylphosphinate Chemical compound [Al+3].CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC XSAOTYCWGCRGCP-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- YSKUZVBSHIWEFK-UHFFFAOYSA-N ammelide Chemical compound NC1=NC(O)=NC(O)=N1 YSKUZVBSHIWEFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MASBWURJQFFLOO-UHFFFAOYSA-N ammeline Chemical compound NC1=NC(N)=NC(O)=N1 MASBWURJQFFLOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IUTYMBRQELGIRS-UHFFFAOYSA-N boric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound OB(O)O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IUTYMBRQELGIRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YZYDPPZYDIRSJT-UHFFFAOYSA-K boron phosphate Chemical compound [B+3].[O-]P([O-])([O-])=O YZYDPPZYDIRSJT-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229910000149 boron phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Inorganic materials [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 2
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- ZSFDBVJMDCMTBM-UHFFFAOYSA-N ethane-1,2-diamine;phosphoric acid Chemical compound NCCN.OP(O)(O)=O ZSFDBVJMDCMTBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 2
- XZTOTRSSGPPNTB-UHFFFAOYSA-N phosphono dihydrogen phosphate;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XZTOTRSSGPPNTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CZQYVJUCYIRDFR-UHFFFAOYSA-N phosphono dihydrogen phosphate;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.NC1=NC(N)=NC(N)=N1.OP(O)(=O)OP(O)(O)=O CZQYVJUCYIRDFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound OP(O)(O)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NQQWFVUVBGSGQN-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;piperazine Chemical compound OP(O)(O)=O.C1CNCCN1 NQQWFVUVBGSGQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960001954 piperazine phosphate Drugs 0.000 claims description 2
- 125000003386 piperidinyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 2
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims 1
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 claims 1
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 claims 1
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 14
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 14
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 12
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 10
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 9
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 8
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 8
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 8
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 8
- LCEDQNDDFOCWGG-UHFFFAOYSA-N morpholine-4-carbaldehyde Chemical compound O=CN1CCOCC1 LCEDQNDDFOCWGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 7
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- MGRVRXRGTBOSHW-UHFFFAOYSA-N (aminomethyl)phosphonic acid Chemical class NCP(O)(O)=O MGRVRXRGTBOSHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BSYJHYLAMMJNRC-UHFFFAOYSA-N 2,4,4-trimethylpentan-2-ol Chemical class CC(C)(C)CC(C)(C)O BSYJHYLAMMJNRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 5
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 5
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2,7-diazaspiro[4.5]decane-7-carboxylate Chemical compound C1N(C(=O)OC(C)(C)C)CCCC11CNCC1 ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KVMPUXDNESXNOH-UHFFFAOYSA-N tris(1-chloropropan-2-yl) phosphate Chemical compound ClCC(C)OP(=O)(OC(C)CCl)OC(C)CCl KVMPUXDNESXNOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 4
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 4
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 238000006897 homolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 4
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 3
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-N Pyrrolidine Chemical compound C1CCNC1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WETWJCDKMRHUPV-UHFFFAOYSA-N acetyl chloride Chemical compound CC(Cl)=O WETWJCDKMRHUPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012346 acetyl chloride Substances 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 150000001723 carbon free-radicals Chemical class 0.000 description 3
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 3
- LXCYSACZTOKNNS-UHFFFAOYSA-N diethoxy(oxo)phosphanium Chemical compound CCO[P+](=O)OCC LXCYSACZTOKNNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- CBLGQEBXWDKYDI-UHFFFAOYSA-N piperazine-1,4-dicarbaldehyde Chemical compound O=CN1CCN(C=O)CC1 CBLGQEBXWDKYDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 3
- GKASDNZWUGIAMG-UHFFFAOYSA-N triethyl orthoformate Chemical compound CCOC(OCC)OCC GKASDNZWUGIAMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 3
- LKLLNYWECKEQIB-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazinane Chemical group C1NCNCN1 LKLLNYWECKEQIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101710105759 Major outer membrane porin Proteins 0.000 description 2
- 101710164702 Major outer membrane protein Proteins 0.000 description 2
- 238000004497 NIR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- WYNCHZVNFNFDNH-UHFFFAOYSA-N Oxazolidine Chemical compound C1COCN1 WYNCHZVNFNFDNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N Piperidine Chemical compound C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 2
- 230000002152 alkylating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 2
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 2
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 150000003008 phosphonic acid esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- FIDRAVVQGKNYQK-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4-tetrahydrotriazine Chemical compound C1NNNC=C1 FIDRAVVQGKNYQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIABEENURMZTTI-UHFFFAOYSA-N 1-isocyanato-2-[(2-isocyanatophenyl)methyl]benzene Chemical compound O=C=NC1=CC=CC=C1CC1=CC=CC=C1N=C=O JIABEENURMZTTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004679 31P NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 229940122361 Bisphosphonate Drugs 0.000 description 1
- ANJZTKMZPUDPJG-UHFFFAOYSA-N CC(NP(=O)(O)OP(=O)O)C Chemical compound CC(NP(=O)(O)OP(=O)O)C ANJZTKMZPUDPJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DVHVKHKIAGSUFN-UHFFFAOYSA-N CNP(=O)(O)OP(=O)O.CNP(=O)(O)OP(=O)O.N1CCNCC1 Chemical compound CNP(=O)(O)OP(=O)O.CNP(=O)(O)OP(=O)O.N1CCNCC1 DVHVKHKIAGSUFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000965 Duroplast Polymers 0.000 description 1
- 229920006347 Elastollan Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000003109 Karl Fischer titration Methods 0.000 description 1
- SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N N,N‐diethylformamide Chemical compound CCN(CC)C=O SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920003829 Ultramid® B3S Polymers 0.000 description 1
- 239000004164 Wax ester Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000007860 aryl ester derivatives Chemical class 0.000 description 1
- JPNZKPRONVOMLL-UHFFFAOYSA-N azane;octadecanoic acid Chemical class [NH4+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O JPNZKPRONVOMLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000010504 bond cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N chelidonic acid Natural products OC(=O)C1=CC(=O)C=C(C(O)=O)O1 PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 125000004177 diethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- CZHYKKAKFWLGJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl phosphite Chemical compound COP([O-])OC CZHYKKAKFWLGJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- VKVYTKULMKDWLP-UHFFFAOYSA-N ethane-1,2-diol;propane-1,2-diol;propane-1,2,3-triol Chemical compound OCCO.CC(O)CO.OCC(O)CO VKVYTKULMKDWLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 150000002314 glycerols Chemical class 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 239000004312 hexamethylene tetramine Substances 0.000 description 1
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052816 inorganic phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N monomethyl-formamide Natural products CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002896 organic halogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013873 oxidized polyethylene wax Nutrition 0.000 description 1
- 125000000913 palmityl group Chemical class [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000006072 paste Substances 0.000 description 1
- AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N phosphite(3-) Chemical class [O-]P([O-])[O-] AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N phosphorus trichloride Chemical compound ClP(Cl)Cl FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HIRJFVFSDAJYNR-UHFFFAOYSA-N piperazine-1,2-dicarbaldehyde Chemical compound O=CC1CNCCN1C=O HIRJFVFSDAJYNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006112 polar polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 231100000683 possible toxicity Toxicity 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- QPILZZVXGUNELN-UHFFFAOYSA-M sodium;4-amino-5-hydroxynaphthalene-2,7-disulfonate;hydron Chemical compound [Na+].OS(=O)(=O)C1=CC(O)=C2C(N)=CC(S([O-])(=O)=O)=CC2=C1 QPILZZVXGUNELN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 229920006345 thermoplastic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N tris(2-chloroethyl) phosphate Chemical compound ClCCOP(=O)(OCCCl)OCCCl HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 235000019386 wax ester Nutrition 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к композиции, содержащей полимерный материал и фосфорсодержащий огнезащитный состав на основе аминометилбисфосфоната, способу получения композиции, применению огнезащитного состава, а также выбранным структурам огнезащитного состава.The invention relates to a composition containing a polymer material and a phosphorus-containing fire-retardant composition based on aminomethyl bisphosphonate, a method for producing the composition, the use of a fire-retardant composition, as well as selected structures of the fire-retardant composition.
Уровень техникиState of the art
Для придания огнестойкости полимерным материалам известны многочисленные вещества, которые могут быть введены по отдельности или в комбинации с дополнительными веществами, которые проявляют аналогичные или дополняющие огнезащитные свойства. К наиболее известным огнезащитным составам относятся галогенированные органические соединения, гидроксиды металлов, органические или неорганические фосфаты, фосфонаты или фосфинаты, а также производные 1,3,5-триазиновых соединений, и их смеси. Среди этих огнезащитных составов может быть проведено различие между низкомолекулярными и высокомолекулярными веществами. Хотя высокомолекулярные, т.е. полимерные огнезащитные составы, такие как галогенированный полиол Exolit OP 550 фирмы Clariant, в отличие от низкомолекулярных огнезащитных добавок, благоприятным образом проявляют лишь незначительное пластифицирующее действие и имеют небольшую склонность к миграции в полимерном материале, все же они при технической переработке часто хуже могут смешиваться с защищаемым полимерным материалом, в особенности при незначительной плавкости. Кроме того, добавление высокомолекулярного огнезащитного состава может оказывать негативное влияние на отверждение полимерного материала.Numerous substances are known to impart fire resistance to polymeric materials, which can be added alone or in combination with additional substances that exhibit similar or complementary fire retardant properties. The most well-known fire retardants include halogenated organic compounds, metal hydroxides, organic or inorganic phosphates, phosphonates or phosphinates, as well as derivatives of 1,3,5-triazine compounds, and mixtures thereof. Among these flame retardants, a distinction can be made between low molecular weight and high molecular weight substances. Although high molecular weight, i.e. polymeric flame retardant compounds, such as the halogenated polyol Exolit OP 550 from Clariant, in contrast to low molecular weight flame retardant additives, favorably exhibit only a slight plasticizing effect and have a slight tendency to migrate in the polymer material; however, during technical processing they can often mix less well with the protected material polymer material, especially with low fusibility. In addition, the addition of high molecular weight flame retardant may have a negative effect on the curing of the polymer material.
Поэтому большая часть применяемых антипиренов представляет собой низкомолекулярные соединения. В этой области, помимо прочих, известны фосфорсодержащие соединения как особенно эффективные. В случае пожара они могут раздуваться в полимерных материалах до объемистых защитных слоев, что называется вспучивающимся огнезащитным покрытием. В результате этого образуется затрудняющий доступ кислорода изолирующий слой, который препятствует дальнейшему горению полимерного материала. Кроме того, предотвращающее горение действие в твердой фазе может основываться на повышении скорости обугливания полимерного материала или образовании неорганических стекол. В активность в прерывании горения также вносит вклад газофазный механизм, при котором процесс горения полимерного материала сильно замедляется рекомбинацией радикалов с РО-радикалами, которые образуются при сгорании фосфорного соединения. Важнейшие фосфорсодержащие соединения представляют собой галогенированные фосфаты трис(2-хлорэтил)фосфат (ТСЕР) и трис(2-хлоризопропил)фосфат (ТСРР). Однако применение их все больше ограничивают вследствие потенциальной токсичности и экологических проблем, которые связаны с их использованием, в частности, поскольку подобные фосфаты могут накапливаться в экосистемах, однако лишь с трудом могут быть удалены из сточных вод в коммунальных очистных установках. Кроме того, они содержат галогены, что в случае пожара приводит к образованию и выделению НХ-газов и прочих токсичных соединений. В частности, в области электроники подобные коррозионно-агрессивные газообразные продукты горения представляют особенную опасность.Therefore, most of the flame retardants used are low molecular weight compounds. In this area, among others, phosphorus-containing compounds are known to be particularly effective. In the event of a fire, they can inflate in polymeric materials into voluminous protective layers, which is called an intumescent fire retardant coating. As a result, an insulating layer that impedes the access of oxygen is formed, which prevents further combustion of the polymer material. In addition, the combustion-preventing effect in the solid phase may be based on increasing the rate of charring of the polymer material or the formation of inorganic glasses. The combustion interruption activity is also contributed by the gas-phase mechanism, in which the combustion process of the polymer material is greatly slowed down by the recombination of radicals with PO radicals that are formed during the combustion of a phosphorus compound. The most important phosphorus-containing compounds are the halogenated phosphates tris(2-chloroethyl)phosphate (TCEP) and tris(2-chloroisopropyl)phosphate (TCPP). However, their use is increasingly limited due to the potential toxicity and environmental problems associated with their use, particularly since such phosphates can accumulate in ecosystems but are difficult to remove from wastewater in municipal wastewater treatment plants. In addition, they contain halogens, which in the event of a fire leads to the formation and release of HX gases and other toxic compounds. In particular, in the field of electronics, such corrosive combustion gases pose a particular danger.
Альтернативой фосфатсодержащим огнезащитным составам являются галогенированные и не содержащие галогенов фосфонаты. По сравнению с фосфатами, они проявляют особенно выраженную активность в предотвращении горения в газовой фазе. Патентный документ DE 2128060 описывает применение сложных эфиров аминометанфосфоновой кислоты с содержанием фосфора до 23,2 вес.% в качестве огнезащитного средства в полиуретанах. Сложные эфиры аминометанфосфоновой кислоты получают из гексаметилентетрамина и диалкил- или диарилфосфонатов. Для применения этих фосфонатов их вместе с другими необходимыми по обстоятельствам добавками растворяют в полиольном компоненте смеси для формирования полиуретана и к ней добавляют полиизоцианат. Содержащие NH-группы сложные эфиры вводятся в полимерный материал в результате присоединения к изоцианатным группам.An alternative to phosphate-containing flame retardants are halogenated and halogen-free phosphonates. Compared to phosphates, they exhibit particularly pronounced activity in preventing combustion in the gas phase. Patent document DE 2128060 describes the use of aminomethanephosphonic acid esters with a phosphorus content of up to 23.2% by weight as a flame retardant in polyurethanes. Aminomethanephosphonic acid esters are prepared from hexamethylenetetramine and dialkyl or diarylphosphonates. To use these phosphonates, they, along with other additives necessary under the circumstances, are dissolved in the polyol component of the mixture to form the polyurethane, and the polyisocyanate is added to it. Esters containing NH groups are introduced into the polymer material by addition to isocyanate groups.
Патентный документ ЕР 0001996 относится к получению диметиловых сложных эфиров N,N-6uc(2-гидроксиалкил)аминометанфосфоновой кислоты, которые используют главным образом как огнезащитные добавки в полимерных материалах, в частности, в полиуретанах. Для их синтеза к смеси диметилфосфита и оксазолидина добавляют Н-кислотное соединение в качестве катализатора. Продукты имеют концевую вторичную гидроксильную группу и тем самым могут быть встроены в полимерный материал при добавлении к полиольному компоненту смеси для образования полиуретана. Однако в этом случае добавленные Н-кислотные вещества остаются в полимерном материале, что может приводить к ухудшению свойств. В альтернативном варианте они перед добавлением к полиольному компоненту должны быть преобразованы в соответствующие им соли со щелочными металлами, с тем чтобы их можно было отделить от сложных эфиров фосфоновых кислот.Patent document EP 0001996 relates to the preparation of dimethyl esters of N,N-6uc(2-hydroxyalkyl)aminomethanephosphonic acid, which are used mainly as flame retardant additives in polymeric materials, in particular in polyurethanes. To synthesize them, an H-acid compound is added to a mixture of dimethylphosphite and oxazolidine as a catalyst. The products have a terminal secondary hydroxyl group and thus can be incorporated into the polymeric material when added to the polyol component of the mixture to form a polyurethane. However, in this case, the added H-acid substances remain in the polymer material, which can lead to deterioration of properties. Alternatively, they must be converted to their corresponding alkali metal salts before being added to the polyol component so that they can be separated from the phosphonic acid esters.
Патентный документ СА 2027078 относится к ариловым сложным эфирам аминометанфосфоновой кислоты, которые могут быть использованы в качестве огнезащитного состава в пеноматериалах, термопластах и дуропластах. Соответствующие соединения получают реакцией амина с триалкил- или триарилфосфитами и параформальдегидом. Продукты либо могут быть использованы в процессе экструзии обрабатываемого полимерного материала, либо могут служить в качестве добавки к сокомпоненту конденсации в реакции поликонденсации.Patent document CA 2027078 relates to aryl esters of aminomethane phosphonic acid, which can be used as a flame retardant in foams, thermoplastics and duroplasts. The corresponding compounds are prepared by reacting the amine with trialkyl or triaryl phosphites and paraformaldehyde. The products either can be used in the extrusion process of the polymer material being processed, or can serve as an additive to the condensation co-component in a polycondensation reaction.
Из работы авторов Liu и др., Ind. Eng. Chem. Res. (2017), том 56, с. 8789-8696, известны DOPO- 1 043569 производные с огнезащитным действием, которые образованы из DOPO (9,10-дигидро-9-окса-10фосфафенантрен-10-оксида), параформальдегида и пиперазина. Они не содержат галогенов и проявляют препятствующее горению действие при применении в поликарбонатах. Правда, эти соединения, как и в вышеуказанных документах, также имеют лишь незначительную термостойкость, которая объясняется слабой Р-С-связью в P-CH2N-группе. Хотя Р-С-связь в принципе является стабильной химически и термически, однако α-аминогруппа стабилизирует образующийся при гомолизе углеродный радикал так, что расщепление Р-С-связи в этом огнезащитном составе происходит уже при относительно низких температурах. Поскольку третичный амин, который образуется при гомолизе, имеет небольшую молекулярную массу, он удаляется как легколетучий компонент и обусловливает соответствующую потерю массы. Если огнезащитный состав введен в полимерный материал, то вследствие выделения амина могут усиленно образовываться дымовые газы. Вследствие низкой температуры разложения огнезащитные составы частично разлагаются уже в процессе формования полимерного материала, в который они встроены. Еще один недостаток этих огнезащитных составов состоит в том, что вследствие низкого содержания в них фосфора их нужно добавлять в полимерный материал с высокими концентрациями, ввиду чего значительно ухудшаются технологичность, гибкость и прочие технические характеристики полимерного материала.From the work of the authors Liu et al., Ind. Eng. Chem. Res. (2017), volume 56, p. 8789-8696, DOPO derivatives with flame retardant action are known, which are formed from DOPO (9,10-dihydro-9-oxa-10phosphaphenanthrene-10-oxide), paraformaldehyde and piperazine. They are halogen-free and exhibit flame retardant properties when used in polycarbonates. However, these compounds, as in the above documents, also have only insignificant thermal stability, which is explained by the weak P-C bond in the P-CH 2 N group. Although the P-C bond is in principle chemically and thermally stable, the α-amino group stabilizes the carbon radical formed during homolysis so that the cleavage of the P-C bond in this fire retardant composition occurs already at relatively low temperatures. Since the tertiary amine that is formed during homolysis has a small molecular weight, it is removed as a highly volatile component and causes a corresponding weight loss. If a fire retardant composition is introduced into a polymer material, then due to the release of amine, flue gases can be intensively formed. Due to the low decomposition temperature, fire retardant compounds partially decompose during the molding process of the polymer material in which they are embedded. Another disadvantage of these fire retardant compositions is that, due to their low phosphorus content, they must be added to the polymer material in high concentrations, as a result of which the processability, flexibility and other technical characteristics of the polymer material are significantly deteriorated.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
На этом основании задача настоящего изобретения состояла тем самым в создании композиции с полимерным материалом, которая имеет не содержащий галогенов огнезащитный состав с подобными или даже лучшими характеристиками огнезащиты сравнительно с известными из прототипа, которая может быть применена с меньшими концентрациями в композиции при одновременно хорошем препятствующем горению действии, которая разлагается лишь при более высоких температурах, чем известные огнезащитные составы, предпочтительно гораздо выше температуры обработки и/или получения, и чуть ниже температуры разложения полимерного материала или при такой температуре, и при разложении ее в полимерном материале возникает дымовой газ с небольшой густотой и/или дымовой газ с меньшей токсичностью.On this basis, the object of the present invention was therefore to create a composition with a polymeric material that has a halogen-free fire retardant composition with similar or even better fire protection characteristics compared to those known from the prior art, which can be used in lower concentrations in the composition while at the same time having good fire retardant properties. action, which decomposes only at higher temperatures than known fire retardant compositions, preferably much higher than the processing and/or production temperature, and slightly below the decomposition temperature of the polymer material, or at such a temperature, and when it decomposes in the polymer material, a flue gas with a low density is generated and/or flue gas with less toxicity.
Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of Embodiments of the Invention
Эта задача согласно изобретению решена посредством композиции, которая содержит полимерный материал, в частности термопластичный или термореактивный полимерный материал, и содержащийся в нем и/или связанный с ним не содержащий галогенов огнезащитный состав в количестве от 1 до 40 вес.% в расчете на всю композицию, причем огнезащитный состав представляет собой соединение формулы (I), его соответствующую аммониевую соль, его соответствующую фосфонатную соль или смесь вышеуказанных компонентов:This problem according to the invention is achieved by means of a composition which contains a polymeric material, in particular a thermoplastic or thermosetting polymeric material, and a halogen-free flame retardant contained therein and/or associated with it in an amount of from 1 to 40% by weight based on the entire composition wherein the fire retardant composition is a compound of formula (I), its corresponding ammonium salt, its corresponding phosphonate salt, or a mixture of the above:
R2 R 2
NN
О=Р^Р=О (!) причем (i) R1 и R2 представляют собой одинаковые или различные заместители и выбраны из группы, состоящей из линейных, разветвленных или циклических алкильных, алкенильных и алкинильных групп, незамещенных и алкилзамещенных фенильных групп, моноциклических и полициклических ароматических групп с числом циклов до 4, моноциклических или полициклических гетероароматических групп с числом циклов до 4, силильных групп, аллиловых, алкиловых или ариловых спиртов; или (ii) R1 и R2 совместно образуют включающий N-атом насыщенный, или однократно ненасыщенный, или многократно ненасыщенный гетероцикл с 4-8 атомами в цикле, которые выбраны из углерода, кислорода, серы, фосфора, кремния и азота, причем в гетероцикле, когда он имеет атомы азота в качестве атомов в цикле, эти атомы цикла имеют в качестве заместителей Н, алкильную, арильную или метилбисфосфонатную группу со следующей структурой (II),O=P^P=O (!) wherein (i) R 1 and R 2 represent the same or different substituents and are selected from the group consisting of linear, branched or cyclic alkyl, alkenyl and alkynyl groups, unsubstituted and alkyl-substituted phenyl groups, monocyclic and polycyclic aromatic groups with up to 4 rings, monocyclic or polycyclic heteroaromatic groups with up to 4 rings, silyl groups, allyl, alkyl or aryl alcohols; or (ii) R 1 and R 2 together form an N-atom-containing saturated, or singly unsaturated, or multiply unsaturated heterocycle with 4-8 ring atoms, which are selected from carbon, oxygen, sulfur, phosphorus, silicon and nitrogen, and in heterocycle, when it has nitrogen atoms as ring atoms, these ring atoms have as substituents an H, alkyl, aryl or methyl bisphosphonate group with the following structure (II),
х О о о R3 R4 R5RS и при этом в гетероцикле, когда он в качестве атомов цикла имеет углерод, фосфор или кремний, эти атомы могут иметь заместители, выбранные из группы, состоящей из Н, алкила, арила, -NH2, -NHR, -NR2, -ОН, -OR, =O, -I, -Cl, -Br, с R=алкил, арил, и где -Х- представляет атом кислорода, -О-, или -Х- представляет простую связь, и гдеx O o o R 3 R 4 R 5 R S and at the same time in a heterocycle, when it has carbon, phosphorus or silicon as ring atoms, these atoms may have substituents selected from the group consisting of H, alkyl, aryl, - NH2, -NHR, -NR2, -OH, -OR, =O, -I, -Cl, -Br, with R=alkyl, aryl, and where -X- represents an oxygen atom, -O-, or -X- represents a simple connection, and where
- 2 043569 (i) R3, R4, R5 и R6 представляют собой одинаковые или различные заместители и выбраны из группы, состоящей из Н, линейных, разветвленных или циклических алкильных, алкенильных и алкинильных групп, незамещенных и алкилзамещенных фенильных групп, полициклических ароматических групп с числом циклов до 4, моноциклических или полициклических гетероароматических групп с числом цик лов до 4, силильных групп, аллиловых, алкиловых или ариловых спиртов, катионов, причем катион представляет собой Na+, K+, Mg2+, Са2+, В3+, Al3+, Zn2+, NH4 +, или ион аммония аминосоединения, выбранного из группы, состоящей из меламина или продуктов его конденсации, предпочтительно мелама, мелема, мелона, мочевины, гуанидина, морфолина и пиперазина; причем (ia) когда R1 и R2 одинаково представляют собой метил, R3, R4, R5 и R6 представляют одинаковые или различные заместители, и выбраны из группы, состоящей из линейных, разветвленных или циклических алкильных, алкенильных и алкинильных групп, незамещенных и алкилзамещенных фенильных групп, полициклических ароматических групп с числом циклов до 4, моноциклических или полицикли ческих гетероароматических групп с числом циклов до 4, силильных групп, аллиловых, алкиловых или ариловых спиртов, катионов, причем катион представляет собой Mg2+, Са2+, В3+, Al3+, Zn2+, или ион аммония аминосоединения, выбранного из группы, состоящей из меламина или продуктов его конденсации, предпочтительно, мелама, мелема, мелона, мочевины, гуанидина, морфолина и пиперазина; и/или (ii) когда -Х- представляет атом кислорода, -О-, -OR3 и -OR4 совместно и/или -OR5 и -OR6 совместно, включая Р-атом фосфонатной группы, образуют циклический сложный эфир фосфоновой кислоты с величиной цикла 4-10 атомов; и/или (iii) когда -Х- представляет простую связь, R3 и -OR4 совместно образуют включающий Р-атом фосфинатной группы циклический сложный эфир фосфиновой кислоты с величиной цикла 4-10 атомов, и/или -OR5 и -OR6, включая Р-атом фосфонатной группы, совместно образуют циклический сложный эфир фосфоновой кислоты с величиной цикла 4-10 атомов.- 2 043569 (i) R 3 , R 4 , R 5 and R 6 represent the same or different substituents and are selected from the group consisting of H, linear, branched or cyclic alkyl, alkenyl and alkynyl groups, unsubstituted and alkyl-substituted phenyl groups, polycyclic aromatic groups with the number of rings up to 4, monocyclic or polycyclic heteroaromatic groups with the number of rings up to 4, silyl groups, allyl, alkyl or aryl alcohols, cations, where the cation is Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , B 3+ , Al 3+ , Zn 2+ , NH 4 + , or an ammonium ion of an amino compound selected from the group consisting of melamine or its condensation products, preferably melam, melem, melon, urea, guanidine, morpholine and piperazine; wherein (ia) when R 1 and R 2 are equally methyl, R 3 , R 4 , R 5 and R 6 represent the same or different substituents, and are selected from the group consisting of linear, branched or cyclic alkyl, alkenyl and alkynyl groups , unsubstituted and alkyl substituted phenyl groups, polycyclic aromatic groups with the number of rings up to 4, monocyclic or polycyclic heteroaromatic groups with the number of rings up to 4, silyl groups, allyl, alkyl or aryl alcohols, cations, where the cation is Mg 2+ , Ca 2 + , B 3+ , Al 3+ , Zn 2+ , or an ammonium ion amino compound selected from the group consisting of melamine or its condensation products, preferably melam, melem, melon, urea, guanidine, morpholine and piperazine; and/or (ii) when -X- represents an oxygen atom, -O-, -OR 3 and -OR 4 together and/or -OR 5 and -OR 6 together, including the P-atom of the phosphonate group, form a cyclic phosphonic ester acids with a cycle size of 4-10 atoms; and/or (iii) when -X- is a single bond, R 3 and -OR 4 together form a cyclic phosphinic acid ester containing the P-atom of the phosphinate group with a ring size of 4-10 atoms, and/or -OR 5 and -OR 6 , including the P-atom of the phosphonate group, together form a cyclic phosphonic acid ester with a ring size of 4-10 atoms.
Соответствующие изобретению огнезащитные составы могут быть получены описанным в патентном документе DE 3133308 А1 способом. Согласно этому могут быть получены алкиламинометандифосфоновые кислоты и, соответственно, их акриловые производные с очень хорошими выходами, когда продукты реакции уксусного ангидрида или ацетилхлорида и фосфористой кислоты вводят во взаимодействие с алкилформамидами с стехиометрических соотношениях. Для достижения по возможности высоких выходов температуру реакции в первой стадии превращения, т.е. взаимодействия уксусного ангидрида или, соответственно, ацетилхлорида с фосфористой кислотой, поддерживают между 40-60°С.The fire retardant compositions according to the invention can be produced by the method described in patent document DE 3133308 A1. According to this, alkylaminomethane diphosphonic acids and, accordingly, their acrylic derivatives can be obtained in very good yields when the reaction products of acetic anhydride or acetyl chloride and phosphorous acid are reacted with alkylformamides in stoichiometric ratios. To achieve the highest possible yields, the reaction temperature in the first stage of transformation, i.e. the reaction of acetic anhydride or acetyl chloride with phosphorous acid is maintained between 40-60°C.
Вместо исходных уксусного ангидрида или, соответственно, ацетилхлорида и фосфористой кислоты в первой стадии реакции также может быть использована смесь трихлорида фосфора и уксусной кислоты.Instead of the starting acetic anhydride or, respectively, acetyl chloride and phosphorous acid, a mixture of phosphorus trichloride and acetic acid can also be used in the first stage of the reaction.
В качестве подходящих алкилформамидов описаны, помимо прочих, моно-, а также диалкилформамиды, например, такие как метил- и диметилформамид, этил- и диэтилформамид, а также формильные произ водные морфолина, пиперидина, пирролидина, оксазолидина, алканоламинов.Suitable alkylformamides include, among others, mono- and dialkylformamides, for example methyl and dimethylformamide, ethyl and diethylformamide, as well as formyl derivatives of morpholine, piperidine, pyrrolidine, oxazolidine, alkanolamines.
В одном предпочтительном варианте исполнения R1 и R2 совместно образуют включающий N-атом морфолиновый или пиперидиновый цикл в особенности предпочтительно структуры согласно формуле (II) и (III).In one preferred embodiment, R 1 and R 2 together form an N-atom-containing morpholine or piperidine ring, particularly preferably structures according to formula (II) and (III).
В этих структурах предпочтительно Х=-О-, и R3, R4, R5 и R6 представляют Н, Na+, NH4 +, Zn2+ или Al3+. В одном особенно предпочтительном варианте исполнения все остатки R3, R4, R5 и R6 представляют Н. В дополнительном предпочтительном варианте исполнения три из остатков R3, R4, R5 и R6 представ ляют натрий и один остаток представляет Н.In these structures, preferably X=-O-, and R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are H, Na + , NH 4 + , Zn 2+ or Al 3+ . In one particularly preferred embodiment, all of the residues R3 , R4 , R5 and R6 are H. In a further preferred embodiment, three of the residues R3 , R4 , R5 and R6 are sodium and one residue is H.
В дополнительном предпочтительном варианте исполнения R1 и R2 совместно образуют включающий N-атом 1,3,5-триазациклогексановый цикл, особенно предпочтительно со структурой согласно формуле (IV).In a further preferred embodiment, R 1 and R 2 together form an N-atom containing 1,3,5-triazacyclohexane ring, particularly preferably with the structure according to formula (IV).
- 3 043569- 3 043569
R3 R 3
R3R4 R5 R6 (IV)R 3 R 4 R 5 R 6 (IV)
В дополнительном предпочтительном варианте исполнения R1 и R2 совместно образуют включающий N-атом 1,3,5-триаза-2,4,6-триоксоциклогексановый цикл особенно предпочтительно со структурой согласно формуле (V).In a further preferred embodiment, R 1 and R 2 together form an N-atom containing 1,3,5-triaza-2,4,6-trioxocyclohexane ring, particularly preferably with the structure according to formula (V).
,3 %.3%
I 3 I 4 I 5 1 6I 3 I 4 I 5 1 6
R R R R (V)R R R R (V)
В дополнительном предпочтительном варианте исполнения R1 и R2 представляют одинаковые или различные заместители, причем по меньшей мере один из заместителей представляет собой меламин, причем атом азота аминогрупп замещен атомом Н, алкильной, арильной или метилбисфосфонатной группой со следующей структурой (II).In a further preferred embodiment, R 1 and R 2 are the same or different substituents, wherein at least one of the substituents is melamine, wherein the nitrogen atom of the amino groups is replaced by an H atom, an alkyl, aryl or methyl bisphosphonate group with the following structure (II).
(II)(II)
Особенно предпочтительным на каждом из атомов азота аминогрупп одного из заместителей является Н и другого метилбисфосфонатная группа со структурой (II). В другом предпочтительном варианте исполнения на каждом из атомов азота обоих заместителей находится метилбисфосфонатная группа со структурой (II).Particularly preferred on each of the nitrogen atoms of the amino groups of one of the substituents is H and the other is a methyl bisphosphonate group with structure (II). In another preferred embodiment, on each of the nitrogen atoms of both substituents there is a methyl bisphosphonate group with structure (II).
Соответствующие изобретению огнезащитные составы имеют более высокую термостойкость, чем известные из прототипа фосфонаты, в которых атом углерода в α-положении к атому азота замещен только одной фосфонатной группой. Это значит, что температура разложения является более высокой, чем у сравнимых известных фосфонатов. В соответствующей изобретению композиции температуру разложения понимают как температуру, при которой потеря массы сухого образца огнезащитного состава достигает 2 вес.%. Например, аминотриметиленфосфоновая кислота (АТМР, CAS: 6419-19-8) достигает потери массы 2 вес.% уже при 176,4°С (см. фиг. 5). Соответствующая потеря массы в случае соответствующих изобретению фосфонатов достигается лишь при явно более высоких температурах (см. фиг. 2 и 4). Потеря массы образца в зависимости от температуры может быть измерена методом термогравиметрии. Сухой в этом случае означает, что содержание воды в огнезащитном составе составляет <0,5 вес.%. Содержание воды в огнезащитном составе может быть определено известными специалистам методами, например, такими как колориметрическое титрование по Карлу Фишеру или спектроскопия в ближней инфракрасной области (NIR). Соответствующий изобретению огнезащитный состав особенно пригоден для введения в полимерный материал, который должен быть переработан экструзией, так как он разлагается не при обычных для экструзии температурах обработки, а только при возникающих в пожарах более высоких температурах, и тогда проявляет свое препятствующее горению действие.The fire retardant compositions corresponding to the invention have higher heat resistance than the phosphonates known from the prototype, in which the carbon atom in the α-position to the nitrogen atom is replaced by only one phosphonate group. This means that the decomposition temperature is higher than that of comparable known phosphonates. In the composition according to the invention, the decomposition temperature is understood as the temperature at which the weight loss of a dry sample of the fire retardant composition reaches 2 wt.%. For example, aminotrimethylenephosphonic acid (ATMP, CAS: 6419-19-8) achieves a weight loss of 2 wt.% already at 176.4°C (see Fig. 5). The corresponding weight loss in the case of the phosphonates according to the invention is only achieved at clearly higher temperatures (see FIGS. 2 and 4). The weight loss of a sample as a function of temperature can be measured by thermogravimetry. Dry in this case means that the water content of the fire retardant composition is <0.5 wt.%. The water content of the fire retardant composition can be determined by methods known to those skilled in the art, such as, for example, colorimetric Karl Fischer titration or near-infrared spectroscopy (NIR). The fire retardant composition according to the invention is particularly suitable for incorporation into a polymeric material which is to be processed by extrusion, since it does not decompose at processing temperatures usual for extrusion, but only at higher temperatures occurring in fires, and then exhibits its flame retardant effect.
В дополнение соответствующий изобретению огнезащитный состав предпочтительно обеспечивает также меньшее образование дымовых газов. Это проявляется в большой массе остатка после разложения.In addition, the fire retardant composition according to the invention preferably also ensures less flue gas formation. This manifests itself in a large mass of residue after decomposition.
Авторы настоящего изобретения исходили из того, что повышенную термостойкость соответствующих изобретению огнезащитных составов можно объяснить их особенной структурой. В принципе при термическом разложении аминометанфосфонатов сначала происходит разрыв слабой Р-С-связи P-CH2Nгруппы. Хотя Р-С-связь в принципе является стабильной химически и термически, однако α-аминогруппа стабилизирует образующийся при гомолизе углеродный радикал так, что расщепление Р-С-связи в амиThe authors of the present invention proceeded from the fact that the increased heat resistance of the fire retardant compositions corresponding to the invention can be explained by their special structure. In principle, during the thermal decomposition of aminomethanephosphonates, the weak P-C bond of the P-CH2N group is first broken. Although the P-C bond is, in principle, chemically and thermally stable, the α-amino group stabilizes the carbon radical formed during homolysis so that the cleavage of the P-C bond into amino
- 4 043569 нометанфосфонатах происходит уже при относительно низких температурах. Поскольку в соединениях согласно прототипу α-аминогруппа имеет относительно небольшую молекулярную массу, соответствующий амин после гомолиза улетучивается как газообразный продукт. Выделение амина представляет собой термодинамическую движущую силу реакции, так что она по большей части и происходит. В случае огнезащитных составов согласно настоящему изобретению с углеродным радикалом в а-положении к аминогруппе связана дополнительная фосфонатная группа. Вследствие этого амин имеет более высокую молекулярную массу, благодаря чему он в принципе улетучивается только в гораздо меньшем количестве. Чтобы амин мог улетучиваться при более низких температурах, он должен иметь меньшую массу, что может быть достигнуто только тем, чтобы также гомолитически расщеплялась Р-С-связь со второй фосфонатой группой. Однако поскольку вследствие этого образовывался бы особенно нестабильный карбанион, эта реакция не протекает или почти не происходит. Соответственно этому при разложении полимерного материала наблюдается явственно меньшее выделение амина и тем самым также меньшее образование дымовых газов. Кроме того, ввиду того, что амин улетучивается не сразу же после расщепления связи, также возникает возможность обратной реакции, т.е. рекомбинация обоих радикалов с образованием исходного соединения. Вышеуказанные эффекты содействуют тому, что расщепление Р-С-связи не является столь благоприятным, как для соединений согласно прототипу, так что соответствующие изобретению аминометанфосфонаты имеют явственно более высокую термостойкость.- 4 043569 nomethanephosphonates occurs already at relatively low temperatures. Since in the compounds according to the prototype the α-amino group has a relatively small molecular weight, the corresponding amine evaporates as a gaseous product after homolysis. The release of the amine is the thermodynamic driving force for the reaction, so that's what mostly happens. In the case of the flame retardant compositions of the present invention, an additional phosphonate group is linked to the carbon radical at the a-position to the amino group. As a result, the amine has a higher molecular weight, so that in principle it only volatilizes in much smaller quantities. In order for the amine to volatilize at lower temperatures, it must have a lower mass, which can only be achieved by the P-C bond with the second phosphonate group also being homolytically cleaved. However, since this would result in the formation of a particularly unstable carbanion, this reaction does not occur or hardly occurs. Accordingly, during the decomposition of the polymer material, a clearly lower release of amine is observed and thus also a lower formation of flue gases. In addition, due to the fact that the amine does not volatilize immediately after bond cleavage, the possibility of a reverse reaction also arises, i.e. recombination of both radicals to form the parent compound. The above effects contribute to the fact that the cleavage of the P-C bond is not as favorable as for the compounds according to the prototype, so that the aminomethanephosphonates corresponding to the invention have a clearly higher thermal stability.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения температура разложения, т.е. потеря массы сухого огнезащитного состава на уровне 2 вес.%, достигается лишь при температуре 200°С, особенно предпочтительно 220°С и наиболее предпочтительно при температуре 245°С.In one preferred embodiment of the invention, the decomposition temperature, i.e. weight loss of dry fire retardant composition at the level of 2 wt.% is achieved only at a temperature of 200°C, especially preferably 220°C and most preferably at a temperature of 245°C.
Поскольку атом углерода в а-положении к аминогруппе дважды замещен фосфонатной группой, соответствующие изобретению огнезащитные составы имеют более высокое содержание фосфора, чем известные фосфонаты согласно прототипу. Было обнаружено, что предотвращающее горение действие фосфорсодержащих огнезащитных составов возрастает с повышением содержания фосфора. Поэтому является особенно высокой эффективность, т.е. предотвращающее горение действие в расчете на единицу массы используемого огнезащитного состава, соответствующих изобретению огнезащитных составов. Даже при меньших концентрациях огнезащитного состава в полимерном материале тем самым может быть достигнуто хорошее предотвращающее горение действие. Одновременно он почти не оказывает влияния на свойства полимерного материала, в частности, на обрабатываемость и относительное удлинение при разрыве. В одном предпочтительном варианте исполнения содержание фосфора в огнезащитном составе составляет по меньшей мере 19,5 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 20 вес.%, особенно предпочтительно по меньшей мере 21,5 вес.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 23,5 вес.%. Благодаря тому что содержание фосфора в соответствующем изобретению огнезащитном составе является высоким, остатки R1-R6 благоприятным образом имеют по возможности низкую массу.Since the carbon atom in the a-position to the amino group is doubly replaced by a phosphonate group, the fire retardant compositions corresponding to the invention have a higher phosphorus content than the known phosphonates according to the prototype. The fire retardant effect of phosphorus-containing fire retardants has been found to increase with increasing phosphorus content. Therefore, the efficiency is particularly high, i.e. fire-preventing effect per unit mass of the fire-retardant composition used, corresponding to the invention of fire-retardant compositions. Even with lower concentrations of the flame retardant in the polymer material, a good fire-preventive effect can thereby be achieved. At the same time, it has almost no effect on the properties of the polymer material, in particular, on workability and elongation at break. In one preferred embodiment, the phosphorus content of the fire retardant composition is at least 19.5 wt%, preferably at least 20 wt%, particularly preferably at least 21.5 wt%, most preferably at least 23.5 weight.%. Due to the high phosphorus content of the fire retardant composition according to the invention, the residues R1 to R 6 advantageously have as low a mass as possible.
В частности, продукт добавлении одного или многих компонентов в качестве добавки предпочтительно может быть сделана благоприятной катализируемая реакция полимеризации, в которой соответствующий изобретению огнезащитный состав используют в виде соли или сложного эфира, особенно предпочтительно в виде соли. Благодаря этому предотвращают возможное взаимодействие свободных кислотных групп огнезащитного состава с компонентами, например, с катализатором реакции. Также в случае чувствительных к величине рН полимерных материалов, т.е. полимерных материалов, структуры которых изменяются и/или разрушаются при действии кислот, соответствующий изобретению огнезащитный состав предпочтительно используют в форме соли или сложного эфира. Кроме того, для подобных вариантов применения солевая форма может быть растворена в воде и тем самым однородно смешана с полиолом. Когда огнезащитный состав применяют в виде сложного эфира, он вследствие гидрофобизации дополнительно содействует лучшему связыванию с матрицей, что опять же приводит к улучшению механических характеристик и сокращению миграции из полимера.In particular, the product of adding one or more components as an additive can advantageously be made favorable by a catalyzed polymerization reaction in which the flame retardant composition according to the invention is used in the form of a salt or ester, particularly preferably in the form of a salt. Due to this, possible interaction of free acid groups of the fire retardant composition with components, for example, with a reaction catalyst, is prevented. Also in the case of pH-sensitive polymer materials, i.e. polymeric materials, the structures of which change and/or are destroyed by the action of acids, the fire retardant composition according to the invention is preferably used in the form of a salt or ester. Additionally, for such applications, the salt form can be dissolved in water and thereby mixed homogeneously with the polyol. When the flame retardant is used in ester form, it, due to hydrophobization, further promotes better binding to the matrix, which again leads to improved mechanical properties and reduced migration from the polymer.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения тем самым по меньшей мере одна, предпочтительно по меньшей мере две, особенно предпочтительно по меньшей мере три, наиболее предпочтительно четыре группы R3, R4, R5 и R6 представляют катион, причем катион представляет собой Na+, K+, Mg2+, Ca2+, В3+, Al3+, Zn2+, NH4 +, или аммониевый ион аминосоединения, выбранного из группы, состоящей из меламина или продуктов его конденсации, предпочтительно мелама, мелема, мелона, мочевины, гуанидина, морфолина и пиперазина. Особенно предпочтительны Na+ и Са2+. Наиболее предпочтительным является применение Na+ в качестве катиона, так как он имеет малую молекулярную массу и тем самым может поддерживать по возможности высокой весовую долю фосфора в огнезащитном составе.In one preferred embodiment of the invention, at least one, preferably at least two, especially preferably at least three, most preferably four groups R 3 , R 4 , R 5 and R 6 represent a cation, the cation being Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , B 3+ , Al 3+ , Zn 2+ , NH 4 + , or an ammonium ion of an amino compound selected from the group consisting of melamine or its condensation products, preferably melamine, melem, melon, urea, guanidine, morpholine and piperazine. Particularly preferred are Na + and Ca 2+ . The most preferred is the use of Na + as a cation, since it has a low molecular weight and thereby can maintain the highest possible weight fraction of phosphorus in the fire retardant composition.
В частности, когда защищаемый полимер представляет собой не неполярный полиолефин, а полярный полимер, такой как полиамид, полиуретан, полимочевина или сложный полиэфир, может быть предпочтительным, чтобы соответствующий изобретению огнезащитный состав применяли в виде кислоты. Огнезащитный состав предпочтительно представляет собой кислоту в особенности при использовании в качестве сокомпонентов конденсации/присоединения. Поэтому в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере одна, предпочтительно по меньшей мере две, особенно предпочтительно по меньшей мере три, наиболее предпочтительно четыре группы R3, R4, R5 и R6 представляют Н. Например, соответствующий изобретению огнезащитный состав предпочтительно моIn particular, when the polymer to be protected is not a non-polar polyolefin, but a polar polymer such as a polyamide, polyurethane, polyurea or polyester, it may be preferable that the flame retardant composition according to the invention is used in the form of an acid. The flame retardant composition is preferably an acid, particularly when used as condensation/addition co-components. Therefore, in one preferred embodiment of the invention at least one, preferably at least two, especially preferably at least three, most preferably four groups R 3 , R 4 , R 5 and R 6 represent H. For example, the fire retardant composition according to the invention is preferably mo
- 5 043569 жет быть добавлен в форме кислоты в процессе вспенивания полиуретана как сокомпонент реакции присоединения. Без намерения вдаваться в теорию, авторы настоящего изобретения исходят из того, что в результате реакции изоцианата и группой фосфоновой кислоты огнезащитный состав встраивается в полимер с образованием особенно стабильных Р-О-C(=O)-N-групп, что оказывает положительное влияние на характеристики разложения полиуретана. Подобное действительно для других полимеров, которые получены полиприсоединением, например, полиэтиленоксида, полипропиленоксида, полиэтиленгликоля и полимочевины. Здесь также группа фосфоновой кислоты реагирует с одним из компонентов и тем самым встраивается в полимер. Поэтому особенно предпочтительно применение соответствующего изобретению огнезащитного состава в форме кислоты в качестве сокомпонента реакции присоединения при получении этих полимеров.- 5 043569 can be added in acid form during the polyurethane foaming process as a co-component of the addition reaction. Without intending to go into theory, the authors of the present invention proceed from the fact that as a result of the reaction of the isocyanate and the phosphonic acid group, the flame retardant is incorporated into the polymer with the formation of particularly stable P-O-C(=O)-N-groups, which has a positive effect on polyurethane decomposition characteristics. The same is true for other polymers that are obtained by polyaddition, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethylene glycol and polyurea. Here, too, the phosphonic acid group reacts with one of the components and is thereby incorporated into the polymer. It is therefore particularly preferred to use the flame retardant composition according to the invention in acid form as a co-component of the addition reaction in the preparation of these polymers.
Аналогично в одном предпочтительном варианте исполнения соответствующий изобретению огнезащитный состав применяют в форме кислоты в качестве сокомпонента конденсации в реакции поликонденсации. Здесь авторы настоящего изобретения исходят из того, что группы фосфоновой кислоты реагируют с гидроксильными или аминогруппами компонентов реакции конденсации, и в результате этого встраиваются в полимер. Поэтому соответствующие изобретению огнезащитные составы используют предпочтительно в форме кислоты как сокомпоненты реакции конденсации при получении сложных полиэфиров, поликарбонатов и полиамидов.Likewise, in one preferred embodiment, the flame retardant composition according to the invention is used in acid form as a condensation co-component in a polycondensation reaction. Here, the authors of the present invention proceed from the fact that phosphonic acid groups react with hydroxyl or amino groups of the components of the condensation reaction, and as a result are incorporated into the polymer. Therefore, the flame retardant compositions according to the invention are preferably used in acid form as co-components of the condensation reaction in the production of polyesters, polycarbonates and polyamides.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения остатки R3, и/или R4, и/или R5, и/или R6 представляют органические остатки с более чем двумя атомами углерода, например, с более чем тремя атомами углерода. Из прототипа известны сложные эфиры фосфоновых кислот с короткоцепочечными углеродными остатками, в частности, метальными группами. Поскольку они в условиях разложения проявляют алкилирующее действие, они все же являются высокотоксичными. Например, может быть длительное повреждение человеческой ДНК. Однако с увеличением длины цепи алкилирующее действие сильно снижается.In one preferred embodiment of the invention, the radicals R 3 and/or R 4 and/or R 5 and/or R 6 are organic radicals with more than two carbon atoms, for example with more than three carbon atoms. Phosphonic acid esters with short-chain carbon residues, in particular methyl groups, are known from the prototype. Since they exhibit an alkylating effect under decomposition conditions, they are still highly toxic. For example, there may be long-term damage to human DNA. However, as the chain length increases, the alkylating effect decreases greatly.
Полимерные материалы, в которые может быть введен огнезащитный состав, предпочтительно выбирают из поливинилбутираля (PVB), полипропилена (РР), полиэтилена (РЕ), полиамида (РА), сложных полиэфиров, таких как полибутилентерефталат (РВТ), полиэтилентерефталат (PET), полиуретана (PU), термопластичных полиуретанов (TPU), полимочевины, полифениленоксида, полиацеталя, полиакрилата, полиметакрилата, полиоксиметилена, поливинилацеталя, полистирола, сополимера акрилонитрила, бутадиен и стирола (ABS), сополимера акрилонитрила, стирола и сложного эфира акриловой кислоты (ASA), поликарбоната, простого полиэфирсульфона, полисульфоната, политетрафторэтилена, полимочевины, формальдегидных смол, меламиновых смол, простого полиэфиркетона, поливинилхлорида, полилактида, полисилоксана, фенольных смол, эпоксидных смол, полиимида, бисмалеимид-триазина, термопластичного полиуретана, сополимера этилена и винилацетата (EVA), полилактида (PLA), полигидроксимасляной кислоты (РНВ), сополимеров и/или смесей вышеуказанных полимеров. Особенно предпочтительным является применение соответствующего изобретению огнезащитного состава в пеноматериалах на основе вышеуказанных полимерных материалов, в особенности предпочтительно в пенополиуретанах. При этом огнезащитный состав предпочтительно добавляют как добавку или сокомпонент конденсации/присоединения полиольного компонента. Когда огнезащитный состав вводят как добавку, то он предпочтительно представляет собой соль или сложный эфир. Когда огнезащитный состав добавляют как сокомпонент конденсации/присоединения, то он предпочтительно представляет собой кислоту.The polymeric materials into which the flame retardant composition may be incorporated are preferably selected from polyvinyl butyral (PVB), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyamide (PA), polyesters such as polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyurethane (PU), thermoplastic polyurethanes (TPU), polyurea, polyphenylene oxide, polyacetal, polyacrylate, polymethacrylate, polyoxymethylene, polyvinyl acetal, polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), acrylonitrile-styrene-acrylic acid ester copolymer (ASA), polycarbonate , polyethersulfone, polysulfonate, polytetrafluoroethylene, polyurea, formaldehyde resins, melamine resins, polyetheretherketone, polyvinyl chloride, polylactide, polysiloxane, phenolic resins, epoxy resins, polyimide, bismaleimide-triazine, thermoplastic polyurethane, ethylene-vinyl acetate copolymer ( EVA), polylactide ( PLA), polyhydroxybutyric acid (PHB), copolymers and/or mixtures of the above polymers. Particularly preferred is the use of the fire retardant composition according to the invention in foams based on the above polymeric materials, particularly preferably in polyurethane foams. In this case, the fire retardant composition is preferably added as an additive or co-component of the condensation/attachment of the polyol component. When the flame retardant is added as an additive, it is preferably a salt or ester. When the fire retardant is added as a condensation/addition co-component, it is preferably an acid.
При применении для этого огнезащитных составов особенно предпочтительно R1 и R2 совместно образуют включающий N-атом морфолиновый цикл так, что получают огнезащитный состав со структурой согласно формуле (II).When flame retardant compositions are used for this purpose, it is particularly preferable that R 1 and R 2 together form an N-atom-containing morpholine ring so that a flame retardant composition with a structure according to formula (II) is obtained.
(И)(AND)
Было обнаружено, что этот фосфонат проявляет не только предотвращающее горение действие, но что он также может катализировать вспенивание полиуретана.It was discovered that this phosphonate not only exhibits a fire retardant effect, but that it can also catalyze the foaming of polyurethane.
В одном предпочтительном варианте исполнения полимерный материал содержит огнезащитный состав в количестве по меньшей мере 1,5 вес.%, или по меньшей мере 3 вес.%, или по меньшей мере 5 вес.%, или по меньшей мере 10 вес.%, или по меньшей мере 15 вес.%, и/или в количестве не выше 35 вес.%, не выше 30 вес.%, или не выше 25 вес.% в расчете на всю полимерную композицию.In one preferred embodiment, the polymeric material contains a flame retardant composition in an amount of at least 1.5 wt.%, or at least 3 wt.%, or at least 5 wt.%, or at least 10 wt.%, or at least 15 wt.%, and/or in an amount not higher than 35 wt.%, not higher than 30 wt.%, or not higher than 25 wt.% based on the entire polymer composition.
При таких количественных соотношениях, с одной стороны, обеспечивается хорошее огнезащитное действие полимерной композиции и, с другой стороны, оказывается лишь незначительное влияние на характеристики обрабатываемости и свойства полимерного материала.With such quantitative ratios, on the one hand, a good fire-retardant effect of the polymer composition is ensured and, on the other hand, there is only a slight effect on the workability characteristics and properties of the polymer material.
Соответствующий изобретению огнезащитный состав может быть благоприятным образом исполь- 6 043569 зован в комбинации с другими огнезащитными средствами, например, с такими, которые обеспечивают защиту от горения в соответствии с другими механизмами действия. В результате взаимодействия соответствующего изобретению огнезащитного состава с другими огнезащитными средствами может быть достигнут синергический эффект, т.е. эффект, который превышает простую сумму предотвращающего горение действия отдельных компонентов.The flame retardant composition according to the invention can advantageously be used in combination with other flame retardants, for example those which provide combustion protection according to other mechanisms of action. As a result of the interaction of the fire retardant composition according to the invention with other fire retardants, a synergistic effect can be achieved, i.e. an effect that exceeds the simple sum of the combustion-preventing effects of the individual components.
В одном предпочтительном варианте исполнения полимерный материал содержит по меньшей мере один дополнительный антипирен, который предпочтительно выбран среди азотистых оснований, производных меламина, фосфатов, пирофосфатов, полифосфатов, органических и неорганических фосфинатов, органических и неорганических фосфонатов, и производных вышеуказанных соединений, предпочтительно выбран из полифосфата аммония, покрытых меламином, меламиновой смолой, производными меламина, силанами, силоксанами, полисилоксанами, силиконами или полистиролами, и/или покрытых и сшитых частиц полифосфата аммония, а также 1,3,5-триазиновых соединений, в том числе меламина, мелама, мелема, мелона, аммелина, аммелида, 2-уреидомеламина, ацетогуанамина, бензогуанамина, диаминофенилтриазина, солей и аддуктов меламина, цианурата меламина, бората меламина, ортофосфата меламина, пирофосфата меламина, пирофосфата димеламина, диэтилфосфината алюминия, полифосфата меламина, олигомерных и полимерных производных 1,3,5-триазина и полифосфатов производных 1,3,5-триазина, гуанина, фосфата пиперазина, полифосфата пиперазина, фосфата этилендиамина, пентаэритрита, дипентаэритрита, фосфата бора, 1,3,5-тригидроксиэтилизоцианурата, 1,3,5-триглицидилизоцианурата, триаллилизоцианурата, и производных вышеуказанных соединений. В одном предпочтительном варианте исполнения полимерный материал для лучшей диспергируемости дополнительных огнезащитных компонентов содержит воски, силоксаны, жиры или минеральные масла.In one preferred embodiment, the polymeric material contains at least one additional flame retardant, which is preferably selected from nitrogenous bases, melamine derivatives, phosphates, pyrophosphates, polyphosphates, organic and inorganic phosphinates, organic and inorganic phosphonates, and derivatives of the above compounds, preferably selected from polyphosphate ammonium coated melamine, melamine resin, melamine derivatives, silanes, siloxanes, polysiloxanes, silicones or polystyrenes, and/or coated and cross-linked ammonium polyphosphate particles, as well as 1,3,5-triazine compounds, including melamine, melam, melem , melon, ammeline, ammelide, 2-ureidomelamine, acetoguanamine, benzoguanamine, diaminophenyltriazine, melamine salts and adducts, melamine cyanurate, melamine borate, melamine orthophosphate, melamine pyrophosphate, dimelamine pyrophosphate, aluminum diethylphosphinate, melamine polyphosphate, oligomeric and polymer derivatives 1.3 ,5-triazine and polyphosphates of derivatives of 1,3,5-triazine, guanine, piperazine phosphate, piperazine polyphosphate, ethylenediamine phosphate, pentaerythritol, dipentaerythritol, boron phosphate, 1,3,5-trihydroxyethyl isocyanurate, 1,3,5-triglycidylisocyanurate, triallyl isocyanurate , and derivatives of the above compounds. In one preferred embodiment, the polymeric material contains waxes, siloxanes, fats or mineral oils for better dispersibility of additional fire retardant components.
Полимерный материал наряду с соответствующим изобретению огнезащитным составом предпочтительно содержит в качестве дополнительных антипиренов фосфат, в частности полифосфат аммония. Поскольку активность фосфатов в твердой фазе, как правило, превышает активность фосфонатов, а фосфонаты, напротив, имеют более высокую активность в газовой фазе, комбинацией может быть достигнуто особенно выраженное предотвращающее горение действие.The polymer material, along with the fire retardant composition according to the invention, preferably contains phosphate, in particular ammonium polyphosphate, as additional flame retardants. Since the activity of phosphates in the solid phase generally exceeds that of phosphonates, and phosphonates, on the contrary, have a higher activity in the gas phase, a particularly pronounced combustion-preventive effect can be achieved by the combination.
В одном предпочтительном варианте исполнения отношение соответствующего изобретению огнезащитного состава к по меньшей мере одному дополнительному антипирену в полимерном материале составляет от 1:18 до 1:1, предпочтительно от 1:9 до 1:4, и особенно предпочтительно от 1:6 до 1:4. Эти отношения также относятся к применению полифосфата аммония в качестве дополнительного огнезащитного компонента.In one preferred embodiment, the ratio of the flame retardant composition according to the invention to the at least one additional flame retardant in the polymeric material is from 1:18 to 1:1, preferably from 1:9 to 1:4, and particularly preferably from 1:6 to 1: 4. These relationships also apply to the use of ammonium polyphosphate as an additional fire retardant component.
Кроме того, полимерный материал наряду с соответствующим изобретению огнезащитным составом предпочтительно содержит дополнительные наполнители, которые выбраны из карбоната кальция, силикатов, таких как тальк, глина или слюда, каолин или волластонит, кремнезема, сульфата кальция и бария, гидроксида алюминия, стеклянных волокон и стеклянных шариков, а также древесной муки, целлюлозного порошка, и разных сортов технического углерода и графита. Эти наполнители могут придавать полимерному материалу дополнительные желательные свойства. В частности, тем самым может быть снижена стоимость полимерного материала, полимерный материал может быть окрашен, или улучшены его механические свойства, например, вследствие армирования стеклянными волокнами.In addition, the polymeric material, along with the fire retardant composition according to the invention, preferably contains additional fillers, which are selected from calcium carbonate, silicates such as talc, clay or mica, kaolin or wollastonite, silica, calcium and barium sulfate, aluminum hydroxide, glass fibers and glass balls, as well as wood flour, cellulose powder, and various types of carbon black and graphite. These fillers can impart additional desirable properties to the polymeric material. In particular, the cost of the polymer material can thereby be reduced, the polymer material can be colored, or its mechanical properties can be improved, for example due to glass fiber reinforcement.
В дополнительном варианте осуществления изобретения полимерный материал в целом имеет содержание галогенов по весу <1500 млн-1, предпочтительно <900 млн-1 по весу. Содержание галогенов может быть определено привычными для специалиста методами анализа, такими как ионная хроматография продуктов сгорания (CIC). Особенно низкое содержание галогенов является благоприятным сравнительно с огнезащитными составами согласно прототипу, так как в известных огнезащитных составах введено нежелательно много галогена в форме галогенов, связанных в неорганических и органических соединениях. Понятие не содержащий галоген в смысле изобретения подразумевает незначительные загрязняющие примеси галогенов в вышеуказанных наибольших количествах. Правда, галоген в общем должен удерживаться на низком уровне, чтобы предотвращать вредные влияния галогенов.In a further embodiment of the invention, the polymeric material as a whole has a halogen content by weight of <1500 ppm , preferably <900 ppm by weight. The halogen content can be determined by analysis methods familiar to those skilled in the art, such as combustion ion chromatography (CIC). A particularly low halogen content is advantageous in comparison with the flame retardant compositions according to the prototype, since in known fire retardant compositions an undesirably large amount of halogen is introduced in the form of halogens bound in inorganic and organic compounds. The term halogen-free in the sense of the invention implies minor halogen contaminants in the above-mentioned largest quantities. It is true that halogen must generally be kept at low levels to prevent the harmful effects of halogens.
Если огнезащитный состав вводят в защищаемый полимерный материал в процессе формования, то при внедрении огнезащитного состава предпочтительно применяют диспергатор. Поэтому в дополнительном варианте осуществления изобретения в соответствующем изобретению полимерном материале диспергатор содержится в количестве от 0,01 до 10 вес.%, предпочтительно в количестве от 0,1 до 5,0 вес.%, в расчете на вес соответствующего изобретению огнезащитного состава, причем диспергатор предпочтительно выбирают из амидов жирных кислот, в том числе моноамидов жирных кислот, бисамидов жирных кислот и алканоламидов жирных кислот, таких как олеоамиды и эрукамиды, из сложных эфиров жирных кислот, в том числе сложных эфиров глицерина и восковых сложных эфиров, из жирных С16-С18-кислот, из производных жирных кислот и спиртов, в том числе производных жирных кислот и цетилового и стеарилового спиртов, из природных и синтетических восков, полиэтиленовых восков и окисленных полиэтиленовых восков, и из стеаратов металлов, предпочтительно Са-, Zn-, Mg-, Ba-, Al-, Cd- и Pb-стеаратов. Добавление вышеуказанных диспергаторов повышает точность дозирования огнезащитного состава, улучшает пригодность полимерного материала к экструдированию и однородность диспергированного внутри полимерного материала огнезащитного состава.If the fire retardant composition is introduced into the polymeric material to be protected during the molding process, then a dispersant is preferably used when introducing the fire retardant composition. Therefore, in a further embodiment of the invention, in the polymeric material according to the invention, the dispersant is contained in an amount of from 0.01 to 10% by weight, preferably in an amount from 0.1 to 5.0% by weight, based on the weight of the fire retardant composition according to the invention, wherein the dispersant is preferably selected from fatty acid amides, including fatty acid monoamides, fatty acid bisamides and fatty acid alkanolamides, such as oleoamides and erucamides, from fatty acid esters, including glycerol esters and wax esters, from C16- fatty acids C18 acids, from derivatives of fatty acids and alcohols, including derivatives of fatty acids and cetyl and stearyl alcohols, from natural and synthetic waxes, polyethylene waxes and oxidized polyethylene waxes, and from metal stearates, preferably Ca-, Zn-, Mg- , Ba-, Al-, Cd- and Pb-stearates. The addition of the above dispersants increases the accuracy of dosing of the fire retardant composition, improves the suitability of the polymer material for extrusion and the uniformity of the fire retardant composition dispersed inside the polymer material.
- 7 043569- 7 043569
В дополнительном варианте осуществления изобретения соответствующий изобретению огнезащитный состав имеет содержание свободной воды (влагосодержание) <0,6 вес.%, предпочтительно <0,4 вес.%. Низкое содержание воды также улучшает точность дозирования огнезащитного состава, пригодность полимерного материала к экструдированию и однородность диспергированного внутри композиции огнезащитного состава и предотвращает обусловленное гидролизом разложение.In a further embodiment of the invention, the fire retardant composition according to the invention has a free water content (moisture content) of <0.6 wt.%, preferably <0.4 wt.%. The low water content also improves the dosage accuracy of the flame retardant, the extrudability of the polymer material and the uniformity of the flame retardant dispersed within the composition and prevents hydrolysis-induced degradation.
Огнезащитный состав может быть введен в полимерный материал различными способами. В первую очередь огнезащитный состав может быть введен в полимерный материал во время процесса формования. Если полимерный материал, например, обрабатывают способом экструзии, то огнезащитный состав может быть добавлен в процессе экструдирования, например, в составе маточной смеси. Маточная смесь в смысле настоящего изобретения представляет собой полимерный материал в форме гранулята или порошка, который содержит огнезащитный состав и, при необходимости, дополнительные добавки, с концентрациями, которые являются более высокими, чем при конечном применении. Маточная смесь или различные маточные смеси для получения соответствующего изобретению полимерного материала объединяют с дополнительным полимерным материалом без содержащегося в маточной смеси огнезащитного состава в таких количествах и, соответственно, соотношениях, которые соответствуют желательным концентрациям огнезащитного состава в конечном продукте. Маточные смеси, сравнительно с добавлением различных веществ в форме паст, порошков или жидкостей, имеют то преимущество, что они обеспечивают высокую надежность технологического процесса и могут быть очень хорошо обработаны и дозированы. В результате экструзии огнезащитный состав однородно распределяется в полимерном материале.The fire retardant composition can be introduced into the polymer material in various ways. Primarily, the flame retardant compound may be incorporated into the polymer material during the molding process. If the polymeric material is, for example, processed by extrusion, then the flame retardant composition can be added during the extrusion process, for example, as part of a masterbatch. A masterbatch in the sense of the present invention is a polymeric material in granulate or powder form, which contains a fire retardant composition and, if necessary, additional additives, in concentrations that are higher than those in the final application. The masterbatch or various masterbatches to produce the polymeric material according to the invention are combined with additional polymeric material without the flame retardant contained in the masterbatch in such quantities and accordingly ratios that correspond to the desired concentrations of the flame retardant in the final product. Masterbatches, compared to the addition of various substances in the form of pastes, powders or liquids, have the advantage that they provide high process reliability and can be processed and dosed very well. As a result of extrusion, the fire retardant composition is uniformly distributed in the polymer material.
В другом варианте исполнения огнезащитный состав представляет собой сокомпонент реакции конденсации или сокомпонент реакции присоединения в полимерном материале, который применяют для получения полимерного материала путем поликонденсации или полиприсоединения. Тем самым огнезащитный состав может быть связан с полимерным материалом. Встраивание огнезащитного состава в полимер может быть подтверждено подходящими методами анализа, в частности, 31Р-ЯМРспектроскопии. В одном особенно предпочтительном варианте исполнения полимерный материал представляет собой сложный полиэфир или полиуретан. Соответствующий принцип действий имеет то преимущество, что огнезащитный состав прочно связывается с полимерным материалом и тем самым едва ли может или вообще не может быть удален из полимерного материала, т.е. вымывание является соответственно незначительным.In another embodiment, the flame retardant composition is a condensation reaction cocomponent or an addition reaction cocomponent in a polymeric material that is used to produce a polymeric material by polycondensation or polyaddition. The fire retardant composition can thereby be bonded to the polymeric material. The incorporation of the flame retardant into the polymer can be confirmed by suitable analytical methods, in particular 31 P-NMR spectroscopy. In one particularly preferred embodiment, the polymeric material is a polyester or polyurethane. The corresponding operating principle has the advantage that the flame retardant composition is firmly bound to the polymer material and can therefore hardly or not be removed from the polymer material, i.e. washout is correspondingly negligible.
Изобретение также включает огнезащитный состав, который представляет собой соединение формулы I, его соответствующую аммониевую соль, его соответствующую фосфонатную соль, или смесь вышеуказанных веществ, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из групп R3, R4, R5 и R6 представляет Н или катион, причем катион представляет собой Na+, K+, Mg2+, Са2+, В3+, Al3+, Zn2+, NH4 +, или аммониевый ион аминосоединения, выбранного из группы, состоящей из меламина или продуктов его конденсации, предпочтительно мелама, мелема, мелона, мочевины, гуанидина, морфолина и пиперазина.The invention also includes a fire retardant composition which is a compound of formula I, its corresponding ammonium salt, its corresponding phosphonate salt, or a mixture of the foregoing, characterized in that at least one of the groups R 3 , R 4 , R 5 and R 6 represents H or a cation, wherein the cation is Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , B 3+ , Al 3+ , Zn 2+ , NH 4 + , or an ammonium ion of an amino compound selected from the group consisting of melamine or its condensation products, preferably melam, melem, melon, urea, guanidine, morpholine and piperazine.
Изобретение также включает применение соединения согласно формуле I, его соответствующей аммониевой соли, его соответствующей фосфонатной соли, или смеси вышеуказанных веществ, в качестве огнезащитного состава для придания огнестойкости полимерному материалу, в частности термопластичному полимеру.The invention also includes the use of a compound of Formula I, its corresponding ammonium salt, its corresponding phosphonate salt, or a mixture of the foregoing, as a flame retardant composition for imparting fire resistance to a polymeric material, in particular a thermoplastic polymer.
ПримерыExamples
Изобретение теперь дополнительно разъясняется посредством конкретных вариантов осуществления соответствующих изобретению огнезащитных составов, примеров получения соответствующих изобретению огнезащитных составов, а также посредством примеров защиты от горения и сопроводительных фигур.The invention is now further explained by way of specific embodiments of the inventive flame retardant compositions, examples of the preparation of the inventive fire retardant compositions, and also by means of flame retardant examples and accompanying figures.
Конкретные варианты исполнения соответствующих изобретению огнезащитных составов.Specific embodiments of fire retardant compositions corresponding to the invention.
Варианты исполнения с диметильной группойOptions with dimethyl group
- 8 043569- 8 043569
Варианты исполнения с диэтильной группойOptions with diethyl group
Варианты исполнения с морфолином, МОМРOptions with morpholine, MOMP
Варианты исполнения с пиперазином, PIMPOptions with piperazine, PIMP
- 9 043569- 9 043569
Варианты исполнения с 1,3,5-триазациклогексановым цикломOptions with 1,3,5-triazacyclohexane ring
Варианты исполнения с циклическим сложным эфиром фосфоновой кислотыCyclic Phosphonic Ester Options
- 10 043569- 10 043569
Варианты исполнения с циклическим сложным эфиром фосфиновой кислотыCyclic Phosphinic Ester Options
Варианты исполнения с морфолином и циклическим сложным эфиром фосфоновой кислотыOptions with morpholine and cyclic phosphonic ester
- 11 043569- 11 043569
Варианты исполнения с морфолином и циклическим сложным эфиром фосфиновой кислотыOptions with morpholine and cyclic phosphinic acid ester
- 12 043569- 12 043569
Варианты исполнения с меламином и циклическим сложным эфиром фосфоновой кислотыOptions with melamine and cyclic phosphonic ester
Варианты исполнения с меламином и циклическим сложным эфиром фосфоновой кислотыOptions with melamine and cyclic phosphonic ester
- 13 043569- 13 043569
Варианты исполнения с меламином и циклическим сложным эфиром фосфоновой кислотыOptions with melamine and cyclic phosphonic ester
- 14 043569- 14 043569
Примеры получения соответствующих изобретению композиций.Examples of obtaining compositions corresponding to the invention.
Исходные веществаStarting materials
Дополнительные огнезащитные составы.Additional fire retardants.
Budit 240: фосфорсодержащий, частично сшитый полиакрилат, полученный согласно примеру 1 патентного документа WO 2014/124933.Budit 240: phosphorus-containing, partially cross-linked polyacrylate, obtained according to example 1 of patent document WO 2014/124933.
Budit 315: цианурат меламина фирмы Chemischen Fabrik Budenheim KG.Budit 315: Melamine cyanurate from Chemischen Fabrik Budenheim KG.
Budit 342: полифосфат меламина фирмы Chemischen Fabrik Budenheim KG.Budit 342: melamine polyphosphate from Chemischen Fabrik Budenheim KG.
Budit 667: вспучивающаяся огнезащитная система фирмы Chemischen Fabrik.Budit 667: intumescent fire protection system from Chemischen Fabrik.
Budenheim KG на основе полифосфата аммония.Budenheim KG based on ammonium polyphosphate.
ТСРР: трис(2-хлоризопропил)фосфат ТСРР фирмы Sigma Aldrich (CAS: 13674-84-5).TCPP: TCPP tris(2-chloroisopropyl)phosphate from Sigma Aldrich (CAS: 13674-84-5).
OP 550: фосфорсодержащий полиол Exolit OP 550 фирмы Clariant AG (CAS: 184538-58-7).OP 550: phosphorus-containing polyol Exolit OP 550 from Clariant AG (CAS: 184538-58-7).
Методы измерения.Measurement methods.
Измерения методом динамической дифференциальной калориметрии (DSC) проводили с использованием прибора для одновременных термогравиметрии - динамической дифференциальной калориметрии (STA/TG-DSC), модель STA409 РС/3/Н Luxx фирмы Netzsch Geratebau GmbH, в диапазоне от 25 до 500°С, в атмосфере азота, со скоростью нагревания 10 K/мин. Навеска образца составляла около 15 мг. Для обработки результатов использовали пакет программ NETZSCH Proteus.Dynamic differential calorimetry (DSC) measurements were carried out using a simultaneous thermogravimetry - dynamic differential calorimetry (STA/TG-DSC) instrument, model STA409 PC/3/H Luxx from Netzsch Geratebau GmbH, in the range from 25 to 500°C, in nitrogen atmosphere, with a heating rate of 10 K/min. The sample weight was about 15 mg. The NETZSCH Proteus software package was used to process the results.
Термогравиметрические анализы (TGA) проводили с использованием прибора для одновременных термогравиметрии - динамической дифференциальной калориметрии (STA/TG-DSC), модель STA409 РС/3/Н Luxx фирмы Netzsch Geratebau GmbH, в диапазоне от 25 до 800°С, в атмосфере азота, со скоростью нагревания 10 K/мин. Навеска образца составляла 12-15 мг. Для оценки TGA-кривых использовали пакет программ NETZSCH Proteus.Thermogravimetric analyzes (TGA) were carried out using a device for simultaneous thermogravimetry - dynamic differential calorimetry (STA/TG-DSC), model STA409 PC/3/H Luxx from Netzsch Geratebau GmbH, in the range from 25 to 800°C, in a nitrogen atmosphere, with a heating rate of 10 K/min. The sample weight was 12-15 mg. The NETZSCH Proteus software package was used to evaluate TGA curves.
Пример 1. Синтез морфолин-метиламинодифосфоновой кислоты (МОМР-Н4).Example 1. Synthesis of morpholine-methylaminodiphosphonic acid (MOMP-H4).
0,1 моля 4-формилморфолина поместили в круглодонную колбу емкостью 500 мл и смешали с 0,2 моля фосфоновой кислоты и 30 мл ангидрида уксусной кислоты. Реакционный раствор перемешивали при 65°С в течение 90 мин. В заключение удалили образовавшуюся уксусную кислоту, а также избыток воды в роторном испарителе при пониженном давлении ~30 мбар (3 кПа) и остаток освободили от остаточного растворителя при 85°С в течение 4 ч в сушильном шкафу.0.1 mol of 4-formylmorpholine was placed in a 500 ml round bottom flask and mixed with 0.2 mol of phosphonic acid and 30 ml of acetic anhydride. The reaction solution was stirred at 65°C for 90 minutes. Finally, the acetic acid formed was removed as well as excess water in a rotary evaporator under reduced pressure of ~30 mbar (3 kPa) and the residue was freed from residual solvent at 85°C for 4 h in an oven.
Пример 2. Синтез пиперазин-ди(метиламинодифосфоновой кислоты) (PIMP-H4).Example 2. Synthesis of piperazine-di(methylaminodiphosphonic acid) (PIMP-H 4 ).
0,28 моля фосфоновой кислоты в круглодонной колбе емкостью 250 мл растворили при перемешивании в 31 мл полностью обессоленной воды. К ним на протяжении 15 мин прикапывали раствор 0,07 моля диформилпиперазина в 30 мл полностью обессоленной воды. Во время добавления было обнаружено повышение температуры на несколько градусов. По окончании прибавления реакционную смесь перемешивали еще в течение 3 ч при кипячении с обратным холодильником. После охлаждения раствора удалили избыточную воду в роторном испарителе. К жидкому остатку после отгонки прикапывали насыщенный раствор пиперазина. С выделением тепла образовался белый аморфный осадок.0.28 mol of phosphonic acid in a 250 ml round-bottom flask was dissolved with stirring in 31 ml of completely demineralized water. A solution of 0.07 mol of diformylpiperazine in 30 ml of completely desalted water was added dropwise to them over 15 minutes. During the addition, a temperature increase of several degrees was observed. After addition was complete, the reaction mixture was stirred for another 3 hours at reflux. After cooling the solution, excess water was removed in a rotary evaporator. A saturated solution of piperazine was added dropwise to the liquid residue after distillation. With the release of heat, a white amorphous precipitate formed.
Пример 3. Синтез диметил-метиламинодифосфоновой кислоты (DAMP-H4).Example 3. Synthesis of dimethyl-methylaminodiphosphonic acid (DAMP-H4).
0,9 моля диметилформамида поместили в круглодонную колбу емкостью 500 мл и смешали с 1,8 моля фосфоновой кислоты и 225 мл ангидрида уксусной кислоты. Реакционный раствор перемешивали при 90°С в течение 90 мин. В заключение удалили образовавшуюся уксусную кислоту, а также избыток воды в роторном испарителе при пониженном давлении ~300 мбар (30 кПа) и остаток освободили от остаточного растворителя при 85°С в течение 4 ч в сушильном шкафу.0.9 mol of dimethylformamide was placed in a 500 ml round bottom flask and mixed with 1.8 mol of phosphonic acid and 225 ml of acetic anhydride. The reaction solution was stirred at 90°C for 90 minutes. Finally, the acetic acid formed was removed as well as excess water in a rotary evaporator under reduced pressure of ~300 mbar (30 kPa) and the residue was freed from residual solvent at 85°C for 4 h in an oven.
Пример 4. Синтез водного раствора натриевой соли морфолин-метиламинодифосфоновой кислоты (MOMP-H-Na3).Example 4. Synthesis of an aqueous solution of sodium salt of morpholine-methylaminodiphosphonic acid (MOMP-H-Na3).
0,289 ммоля морфолин-метиламинодифосфоновой кислоты (МОМР-Н4) растворили в 50 мл полностью обессоленной воды и добавили 0,867 ммоля NaOH. Получили раствор со значением рН~9.0.289 mmol of morpholine-methylaminodiphosphonic acid (MOMP-H4) was dissolved in 50 ml of completely demineralized water and 0.867 mmol of NaOH was added. A solution with a pH value of ~9 was obtained.
Пример 5. Синтез тетраэтилового сложного эфира морфолин-метиламинодифосфоновой кислоты (MOMP-Et4).Example 5 Synthesis of morpholine-methylaminodiphosphonic acid tetraethyl ester (MOMP-Et 4 ).
- 15 043569- 15 043569
Для получения MOMP-Et4 0,1 моля морфолина поместили в реактор и перемешивали. Дополнительно добавляли по каплям 0,1 моля триэтоксиметана. Затем добавили 0,2 моля диэтилфосфита. Смесь нагрели до 120°С, и при этой температуре перемешивали в течение 4 ч. По окончании реакции продукт очистили вакуумной перегонкой при давлении 50 мбар (5 кПа) и 150°С.To prepare MOMP-Et4, 0.1 mol of morpholine was placed in a reactor and stirred. Additionally, 0.1 mol of triethoxymethane was added dropwise. Then 0.2 mol of diethyl phosphite was added. The mixture was heated to 120°C and stirred at this temperature for 4 hours. After completion of the reaction, the product was purified by vacuum distillation at a pressure of 50 mbar (5 kPa) and 150°C.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения все остатки R3, R4, R5 и R6 представляют собой катионы или органические остатки, в особенности предпочтительно этил, так как соответственно замещенные соединения могут действовать как катализатор в синтезе пенополиуретана. Применение таких соединений является особенно благоприятным, так как они не только ускоряют синтез полиуретана, но также улучшают характеристики огнезащиты полученного полимера. Соединения с Р-ОН-группой, например, такие как МОМР-Н4, не проявляют соответствующее каталитическое действие, вероятно, потому что они находятся в форме цвиттериона (POTNH+), четвертичная аминогруппа которого не имеет каталитических свойств.In one preferred embodiment of the invention, the radicals R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are all cations or organic radicals, particularly preferably ethyl, since suitably substituted compounds can act as a catalyst in the synthesis of polyurethane foam. The use of such compounds is particularly advantageous since they not only accelerate the synthesis of polyurethane, but also improve the fire retardant properties of the resulting polymer. Compounds with a P-OH group, such as MOMP-H 4 , do not exhibit a corresponding catalytic effect, probably because they are in the zwitterion form (POTNH+), the quaternary amino group of which has no catalytic properties.
Так называемое время срабатывания до образования пены значительно сокращается при применении соответственно замещенных соединений по сравнению с соединениями с Р-ОН-группой, например такими, как МОМР-Н4, как показано следующими экспериментами.The so-called reaction time before foam formation is significantly reduced when using suitably substituted compounds compared to compounds with a P-OH group, such as MOMP-H 4 , as shown by the following experiments.
Общая методика: полиол (22,5 г) перемешивают с катализатором (этиленгликоль, 1,05 г), пентаном (4,5 г) и данным огнезащитным составом при скорости 1000 об/мин. Добавляют изоцианат (метилендифенилдиизоцианат (MDI), 60,0 г) при выключенном диспергаторе и смесь в течение 10 с перемешивают со скоростью 1500 об/мин, а затем без промедления переливают._______________________General procedure: Polyol (22.5 g) is mixed with catalyst (ethylene glycol, 1.05 g), pentane (4.5 g) and this flame retardant at 1000 rpm. Add isocyanate (methylene diphenyl diisocyanate (MDI), 60.0 g) with the dispersant off and the mixture is stirred for 10 s at 1500 rpm and then poured without delay. _______________________
* php - частей на сто частей полиола, часть на 100 частей полиола. Пример 6. Синтез морфолин-метиламиноди-DOPO (MOM-DOPO2).* php - parts per hundred parts of polyol, part per 100 parts of polyol. Example 6. Synthesis of morpholine-methylaminodi-DOPO (MOM-DOPO2).
- 16 043569- 16 043569
В отношении реакции речь идет о реакции конденсации, при которой из формильной функциональной группы в 4-формилморфолине (4-FM) и Р-Н-групп молекулы DOPO с отщеплением Н2О образуется продукт MOM-DOPO2. Для этого 40 г DOPO растворяют при перемешивании в 100 мл ангидрида уксусной кислоты (Ас2О) в колбе емкостью 250 мл и смесь нагревают до 120°С. Когда достигают этой температуры, добавляют 10 г 4-FM. Через 5 ч смесь нейтрализуют добавлением 80 мл воды и прекращают внешнее термостатирование. После охлаждения выпадает белое твердое вещество, которое отфильтровывают и повторно промывают водой. В качестве дополнительного побочного продукта образуется уксусная кислота.In terms of the reaction, we are talking about a condensation reaction in which the product MOM-DOPO2 is formed from the formyl functional group in 4-formylmorpholine (4-FM) and the P-H groups of the DOPO molecule with the elimination of H2O. To do this, 40 g of DOPO are dissolved with stirring in 100 ml of acetic anhydride (Ac2O) in a 250 ml flask and the mixture is heated to 120°C. When this temperature is reached, 10 g of 4-FM is added. After 5 hours, the mixture is neutralized by adding 80 ml of water and external thermostating is stopped. After cooling, a white solid precipitates, which is filtered and washed again with water. Acetic acid is formed as an additional by-product.
Пример 7. Синтез Zn-соли морфолин-метиламинодифосфоновой кислоты (MOMP-H2Zn).Example 7. Synthesis of the Zn salt of morpholine-methylaminodiphosphonic acid (MOMP-H 2 Zn).
Для получения Zn-соли (1:1) 50,0 г (0,191 моля) МОМР диспергируют в 500 г Н2О и вводят во взаимодействие с 14,6 г ZnO (0,191 моля). Реакционную смесь нагревают до 95°С и перемешивают в течение 4 ч при этой температуре. Затем смесь охлаждают до температуры ниже 50°С и отделяют твердое вещество от маточного раствора. Осадок на фильтре высушивают в окружающем воздухе при 120°С.To obtain the Zn salt (1:1), 50.0 g (0.191 mol) of MOMP is dispersed in 500 g of H2O and reacted with 14.6 g of ZnO (0.191 mol). The reaction mixture is heated to 95°C and stirred for 4 hours at this temperature. The mixture is then cooled to below 50° C. and the solid is separated from the mother liquor. The filter cake is dried in ambient air at 120°C.
Пример 8. Синтез пиперазин-диметиламинодифосфоновой кислоты . (Р1МР-Н4).Example 8. Synthesis of piperazine-dimethylaminodiphosphonic acid. (Р1МР-Н4).
0,1 моля 1,4-диформилпиперазина и 0,1 моля ангидрида уксусной кислоты помещают в реактор и перемешивают. Смесь нагревают до 120°С. Отдельно растворяют 0,4 моля фосфористой кислоты в 0,3 моля ангидрида уксусной кислоты. Затем этот раствор по каплям добавляют в реактор. Затем добавляют еще дополнительные 0,5 моля ангидрида уксусной кислоты, и смесь нагревают до 135°С. Через 30 мин времени реакции прикапывают 2,1 моля воды. После дополнительных 40 мин времени реакции смесь охлаждают до комнатной температуры. Затем добавляют 70 мл раствора гидроксида натрия. Продукт отделяют от маточного раствора и растворяют в воде. Затем из раствора опять выделяют осадок добавлением серной кислоты, продукт отфильтровывают, промывают и высушивают.0.1 mol of 1,4-diformylpiperazine and 0.1 mol of acetic anhydride are placed in the reactor and stirred. The mixture is heated to 120°C. Separately dissolve 0.4 mol of phosphorous acid in 0.3 mol of acetic anhydride. This solution is then added dropwise to the reactor. An additional 0.5 mol of acetic anhydride is then added and the mixture is heated to 135°C. After 30 minutes of reaction time, 2.1 moles of water are added dropwise. After an additional 40 minutes of reaction time, the mixture is cooled to room temperature. Then add 70 ml of sodium hydroxide solution. The product is separated from the mother liquor and dissolved in water. Then the precipitate is again separated from the solution by adding sulfuric acid, the product is filtered, washed and dried.
Примеры защиты от горения.Examples of fire protection.
Составы.Compositions.
Для контрольного испытания характеристик защиты от горения и для классификации соответствующих изобретению композиций огнезащитных составов в различных полимерах было проведено UL94-испытание на предписанных стандартом IEC/DIN EN 60695-11-10 испытательных образцах.To verify the fire protection properties and to classify the flame retardant compositions according to the invention in various polymers, a UL94 test was carried out on the test samples prescribed by the IEC/DIN EN 60695-11-10 standard.
UL94-V-тест.UL94-V test.
Для каждого испытания в каждом случае 5 испытательных образца закрепили в вертикальном положении, и свободным концом ввели в пламя бунзеновской горелки. При этом с помощью одного из испытательных образцов оценивали время горения и также отпадение горящей части. Испытание и обработку пламенем длиной 2 см от бунзеновской горелки проводили в точном соответствии с указаниями компании Underwriter Laboratories, стандарт UL94.For each test in each case, 5 test pieces were secured in a vertical position and the free end was inserted into the flame of a Bunsen burner. In this case, using one of the test samples, the burning time and also the falling off of the burning part were assessed. Testing and treatment with a 2 cm Bunsen burner flame was carried out exactly as specified by Underwriter Laboratories, UL94 standard.
В качестве результатов приведены градации по классам огнезащиты от V-0 до V-2. При этом V-0 означает, что общая длительность горения 5 протестированных испытательных образцов составляла менее 50 с и ватный тампон не воспламенялся падающими каплями раскаленных или горящих компонентов испытательного образца. Класс V-1 означает, что общая продолжительность горения 5 протестированThe results show gradations according to fire protection classes from V-0 to V-2. V-0 means that the total burning time of the 5 test pieces tested was less than 50 seconds and the cotton swab was not ignited by falling drops of hot or burning components of the test piece. Class V-1 means 5 total burning time tested
- 17 043569 ных испытательных образцов составляла более 50 с, но менее 250 с, и ватный тампон также не воспламенялся. V-2 означает, что общая длительность горения 5 протестированных испытательных образцов хотя и составляла менее 250 с, однако ватный тампон воспламенялся падающими каплями испытательного образца по меньшей мере в одном из 5 тестов. Сокращение NC означает не может быть классифицировано и подразумевает, что была измерена общая продолжительность горения более 250 с. Во многих случаях невозможности классификации испытательные образцы сгорали полностью.- 17 043569 test samples was more than 50 s but less than 250 s, and the cotton swab also did not ignite. V-2 means that the total burning time of the 5 test samples tested was less than 250 seconds, but the cotton swab was ignited by falling drops of the test sample in at least one of the 5 tests. The abbreviation NC means cannot be classified and implies that a total combustion duration of more than 250 s was measured. In many cases where classification was not possible, the test samples burned completely.
UL94-НВ-тест.UL94-NV-test.
Для каждого измерения в каждом случае по меньшей мере 3 испытательных образца закрепили в горизонтальном положении, и свободным концом ввели в пламя бунзеновской горелки. При этом оценивали скорость выгорания и общую длину сгоревшего участка. Испытание и обработку пламенем длиной 2 см от бунзеновской горелки проводили в точном соответствии с указаниями компании Underwriter Laboratories, стандарт UL94.For each measurement in each case, at least 3 test pieces were secured in a horizontal position and the free end was inserted into the flame of a Bunsen burner. At the same time, the burnout rate and the total length of the burned area were assessed. Testing and treatment with a 2 cm Bunsen burner flame was carried out exactly as specified by Underwriter Laboratories, UL94 standard.
В качестве результатов приведены градации по классам огнезащиты НВ.The results show gradations according to NV fire protection classes.
Классификация НВ означает, что скорость выгорания между двумя маркировками, первая из которых отстояла от горящего конца на 25 мм, вторая отстояла от горящего конца на 100 мм, составляла менее 40 мм/мин. Кроме того, фронт пламени не пересекал маркировку 100 мм. Сокращение NC означает не может быть классифицировано и подразумевает, что на протяжении участка длиной 75 мм скорость выгорания составляла >40 мм/мин, или общая длина сгоревшего участка составляла >100 мм.The NV classification means that the burnout rate between two markings, the first of which was 25 mm from the burning end, the second 100 mm from the burning end, was less than 40 mm/min. In addition, the flame front did not cross the 100 mm marking. The abbreviation NC means cannot be classified and implies that over a 75 mm long section the burn rate was >40 mm/min or the total length of the burnt section was >100 mm.
Пример 9. Характеристики защиты от горения МОМР-Н4 в полипропилене.Example 9. Characteristics of fire protection MOMP-N 4 in polypropylene.
Полимеры.Polymers.
Для получения защищающих от горения композиций в нижеследующих примерах использовали следующие полимерные материалы.To obtain flame retardant compositions in the following examples, the following polymeric materials were used.
Полипропилен (РР) HD120 МО фирмы Borealis AG.Polypropylene (PP) HD120 MO from Borealis AG.
С помощью двухшнекового экструдера, модели Process 11, фирмы Thermo Fisher Scientific Inc., сформировали при обычных для экструзии полипропилена условиях гранулят с размером зерен около 3x1x1 мм. Процесс экструзии проводили с производительностью 5-7 кг/ч и скоростью вращения шнеков 450-500 об/мин и при температуре экструзионной зоны 190-220°С. Последующим горячим прессованием получили соответствующие стандарту UL94 испытательные образцы с хорошим качеством. Толщина испытательных образцов составляла 1,6 и, соответственно, 3,2 мм. В процессе экструзии в полимерный материал был введен полученный согласно примеру 1 фосфонат.Using a Process 11 twin-screw extruder from Thermo Fisher Scientific Inc., granulates with a grain size of approximately 3x1x1 mm were formed under normal conditions for polypropylene extrusion. The extrusion process was carried out with a productivity of 5-7 kg/h and a screw rotation speed of 450-500 rpm and at an extrusion zone temperature of 190-220°C. Subsequent hot pressing produced UL94-compliant test pieces with good quality. The thickness of the test samples was 1.6 and, respectively, 3.2 mm. During the extrusion process, the phosphonate obtained according to Example 1 was introduced into the polymer material.
Пример 10. Характеристики защиты от горения МОМР-Н4 в полиуретане (PU).Example 10. Combustion protection characteristics of MOMP-N4 in polyurethane (PU).
Для получения защищающих от горения композиций следующие компоненты вводили во взаимодействие в реакции вспенивания:To obtain fire-protective compositions, the following components were introduced into the reaction in a foaming reaction:
полиол: 22,5 г;polyol: 22.5 g;
катализатор (этиленгликоль): 1,05 г;catalyst (ethylene glycol): 1.05 g;
пентан: 4,5 г;pentane: 4.5 g;
изоцианат (MDI): 60 г.isocyanate (MDI): 60 g.
Соответствующий изобретению огнезащитный состав добавляли к полиольному компоненту перед реакцией. Приведенные в следующей таблице массовые доли огнезащитного состава соотносятся с суммой масс полиола, катализатора, огнезащитного состава и изоцианата.The flame retardant composition according to the invention was added to the polyol component before the reaction. The mass fractions of fire retardant listed in the following table correspond to the sum of the masses of polyol, catalyst, fire retardant and isocyanate.
- 18 043569- 18 043569
* Двойная калиевая соль МОМР-Н4;* Double potassium salt MOMP-H4;
* * без катализатора.* * without catalyst.
Пример 11. Характеристики защиты от горения МОМР-Н4 в термопластичном полиуретане (TPU).Example 11. Flame retardant properties of MOMP-N4 in thermoplastic polyurethane (TPU).
Для получения защищающих от горения композиций в нижеследующих примерах использовали следующие полимерные материалы: термопластичный полиуретан (TPU) Elastollan 1185 А фирмы BASF SE.To obtain flame retardant compositions in the following examples, the following polymeric materials were used: thermoplastic polyurethane (TPU) Elastollan 1185 A from BASF SE.
С помощью двухшнекового экструдера, модели Process 11, фирмы Thermo Fisher Scientific Inc., сформировали при обычных для экструзии TPU условиях гранулят с размером зерен около 3x1x1 мм. Процесс экструзии проводили с производительностью 5 кг/ч и скоростью вращения шнеков 300 об/мин и при температуре экструзионной зоны около 205°С. Последующим горячим прессованием получили соответствующие стандарту UL94 испытательные образцы с хорошим качеством. Толщина испытательных образцов составляла 0,8 мм. В процессе экструзии в полимерный материал был введен полученный согласно примеру 1 фосфонат.Using a Process 11 twin-screw extruder from Thermo Fisher Scientific Inc., granulates with a grain size of approximately 3x1x1 mm were formed under normal TPU extrusion conditions. The extrusion process was carried out with a productivity of 5 kg/h and a screw rotation speed of 300 rpm and at an extrusion zone temperature of about 205°C. Subsequent hot pressing produced UL94-compliant test pieces with good quality. The thickness of the test samples was 0.8 mm. During the extrusion process, the phosphonate obtained according to Example 1 was introduced into the polymer material.
* butc=испытательный образец сгорел до зажима;* butc=test sample burned to clamp;
# ditc=падающие капли поджигали хлопок;# ditc=falling drops set the cotton on fire;
~ второе воспламенение невозможно, так как испытательный образец уже выгорел после первого поджигания.~ the second ignition is impossible, since the test sample has already burned out after the first ignition.
Пример 12. Характеристики защиты от горения MOMP-H4Zn в термопластичном полиамиде (РА).Example 12 Flame retardant performance of MOMP-H 4 Zn in thermoplastic polyamide (PA).
Для получения защищающих от горения композиций в нижеследующих Примерах использовали следующие полимерные материалы:To obtain flame retardant compositions in the following Examples, the following polymeric materials were used:
полиамид 6: Ultramid B3S (фирмы BASF);polyamide 6: Ultramid B3S (BASF);
стеклянные волокна (GF) для PA: CS7928 (фирмы Lanxess).glass fibers (GF) for PA: CS7928 (Lanxess).
С помощью двухшнекового экструдера, модели Process 11, фирмы Thermo Fisher Scientific Inc., сформировали при обычных для экструзии РА6 условиях гранулят с размером зерен около 3x1x1 мм. Процесс экструзии проводили с производительностью 5 кг/ч и скоростью вращения шнеков 300 об/мин и при температуре экструзионной зоны около 280°С. Последующим горячим прессованием получили соответствующие стандарту UL94 испытательные образцы с хорошим качеством. Толщина испытательных образцов составляла 0,8 мм. В процессе экструзии в полимерный материал был введен полученный согласно примеру 7 (MOMP-H2Zn) фосфонат.Using a Process 11 twin-screw extruder from Thermo Fisher Scientific Inc., granulates with a grain size of approximately 3x1x1 mm were formed under normal PA6 extrusion conditions. The extrusion process was carried out with a productivity of 5 kg/h and a screw rotation speed of 300 rpm and at an extrusion zone temperature of about 280°C. Subsequent hot pressing produced UL94-compliant test pieces with good quality. The thickness of the test samples was 0.8 mm. During the extrusion process, the phosphonate obtained according to example 7 (MOMP-H 2 Zn) was introduced into the polymer material.
- 19 043569- 19 043569
* butc=испытательный образец сгорел до зажима;* butc=test sample burned to clamp;
** Exolit OP 1230;** Exolit OP 1230;
~ второе воспламенение невозможно, так как испытательный образец уже выгорел после первого поджигания.~ the second ignition is impossible, since the test sample has already burned out after the first ignition.
Описание фигурDescription of the figures
Сопроводительные фигуры представляют результаты термогравиметрических измерений, при этом показано на фиг. 1 - измерение DAMP-H4 методом дифференциальной калориметрии;The accompanying figures present the results of thermogravimetric measurements, with FIG. 1 - measurement of DAMP-H4 by differential calorimetry;
на фиг. 2 - термогравиметрическое измерение DAMP-H4;in fig. 2 - thermogravimetric measurement DAMP-H 4 ;
на фиг. 3 - измерение МОМР-Н4 методом дифференциальной калориметрии;in fig. 3 - measurement of MOMP-H4 by differential calorimetry;
на фиг. 4 - термогравиметрическое измерение МОМР-Н4;in fig. 4 - thermogravimetric measurement of MOMR-N4;
на фиг. 5 - измерение АТМР методом дифференциальной калориметрии;in fig. 5 - ATMR measurement using differential calorimetry;
на фиг. 6 - термогравиметрическое измерение АТМР;in fig. 6 - thermogravimetric ATMR measurement;
на фиг. 7 - измерение MOMP-Et4 методом дифференциальной калориметрии;in fig. 7 - measurement of MOMP-Et 4 by differential calorimetry;
на фиг. 8 - термогравиметрическое измерение MOMP-Et4;in fig. 8 - thermogravimetric measurement MOMP-Et 4 ;
на фиг. 9 - измерение MOMP-DOPO2 методом дифференциальной калориметрии;in fig. 9 - measurement of MOMP-DOPO2 by differential calorimetry;
на фиг. 10 - термогравиметрическое измерение MOM-DOPO2;in fig. 10 - thermogravimetric measurement of MOM-DOPO2;
на фиг. 11 - измерение MOMP-H2Zn методом дифференциальной калориметрии;in fig. 11 - measurement of MOMP-H 2 Zn by differential calorimetry;
на фиг. 12 - термогравиметрическое измерение MOMP-H2Zn;in fig. 12 - thermogravimetric measurement of MOMP-H 2 Zn;
на фиг. 13 - измерение PIMP методом дифференциальной калориметрии;in fig. 13 - PIMP measurement using differential calorimetry;
на фиг. 14 - термогравиметрическое измерение PIMP.in fig. 14 - thermogravimetric measurement PIMP.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018119835.3 | 2018-08-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA043569B1 true EA043569B1 (en) | 2023-06-01 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7481323B2 (en) | Phosphonate flame retardants and polymer compositions | |
RU2233296C2 (en) | Refractory mixture | |
US7148276B2 (en) | Granular flame-retardant composition | |
KR101828892B1 (en) | Azine metal phosphates as flame-retardant materials | |
US20120322923A1 (en) | Flame retardant composition for thermoplastic molding compounds | |
EP1252168B1 (en) | Salt of a melamine condensation product and a phosphorus-containing acid | |
KR102604622B1 (en) | Flame retardant composition and flame retardant thermoplastic resin composition containing flame retardant composition | |
AU2001234222A1 (en) | Salt of a melamine condensation product and a phosphorus-containing acid | |
KR102300270B1 (en) | Flame retardant prepared from amide derivatives and process for making the same | |
EA043569B1 (en) | POLYMER COMPOSITION WITH PHOSPHONATE FIRE RETARDANT | |
JP2022515963A (en) | Flame retardants and their preparation process | |
JP7462349B2 (en) | Flame retardant composition and flame retardant thermoplastic polyurethane composition | |
TWI855127B (en) | Flame retardant composition and flame retardant thermoplastic polyurethane composition |