ES2243845T3 - Sales de acidos fosfinicos, modificadas superficialmente. - Google Patents

Sales de acidos fosfinicos, modificadas superficialmente.

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ES2243845T3 ES03018723T ES03018723T ES2243845T3 ES 2243845 T3 ES2243845 T3 ES 2243845T3 ES 03018723 T ES03018723 T ES 03018723T ES 03018723 T ES03018723 T ES 03018723T ES 2243845 T3 ES2243845 T3 ES 2243845T3
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Abstract

Sales de ácidos fosfínicos, modificadas superficialmente, de la fórmula (I) y/o sales de ácidos difosfínicos, modificadas superficialmente, de la fórmula (II) y/o sus polímeros, en las que R1, R2 son iguales o diferentes y significan alquilo de C1-C6, lineal o ramificado, y/o arilo; R3 significa alquileno de C1-C10, lineal o ramificado, arileno, alquilarileno o arilalquileno de C6-C10; M significa Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K y/o una base nitrogenada protonada; m significa de 1 a 4; n significa de 1 a 4; x significa de 1 a 4 estando caracterizadas las sales de ácidos fosfínicos y/o las sales de ácidos difosfínicos, o sus polímeros, se envuelven con una capa superficial a base de una resina artificial o de una cera.

Description

Sales de ácidos fosfínicos, modificadas superficialmente.
El invento se refiere a sales de ácidos fosfínicos, modificadas superficialmente, a un procedimiento para su preparación y a su aplicación como agentes ignifugantes para polímeros termoplásticos y duroplásticos (termoestables).
Para polímeros termoplásticos, las sales de ácidos fosfínicos (fosfinatos) se han acreditado como eficaces aditivos ignifugantes, esto es válido tanto para las sales de metales alcalinos (documento de solicitud de patente alemana DE-A-2.252.258), como también para las sales de otros metales (documento DE-A-2.447.727).
Los fosfinatos de calcio y de aluminio se han descrito como especialmente eficaces en poliésteres y perjudican a las propiedades materiales de las masas poliméricas de moldeo menos que las sales de metales alcalinos (documento de solicitud de patente europea EP-A-0.699.708).
Además de esto, se encontraron combinaciones sinérgicas de los citados fosfinatos con determinados compuestos nitrogenados, que en toda una serie de polímeros actúan más eficazmente como agentes ignifugantes que los fosfinatos por sí solos (documento PCT/EP97/01664, así como documentos DE-A-197.34.437 y DE-A-197.37.727).
Mediante la adición de agentes ignifugantes orgánicos de fósforo se puede llegar a perjuicios indeseados para el polímero. En poliésteres termoplásticos se puede llegar, por ejemplo, a una degradación de las cadenas poliméricas por un desdoblamiento de ésteres catalizado en condiciones ácidas. En el documento DE-199.20.276 se describe la utilización de carbodiimidas en conexión con agentes ignifugantes orgánicos de fósforo. Es desventajoso el alto precio de los estabilizadores del tipo de carbodiimidas. Además de esto, se puede llegar a descoloraciones de los polímeros, en particular a unas temperaturas muy altas de elaboración, tales como las que se alcanzan p.ej. en el caso de una poliamida 66 reforzada.
Se encontró por fin, sorprendentemente, que la elaboración de los diferentes fosfinatos en polímeros termoplásticos se puede mejorar manifiestamente mediante una modificación superficial de los fosfinatos. Mediante una modificación superficial apropiada, la estabilidad térmica de los fosfinatos se aumenta desde aproximadamente 340 hasta por encima de 380ºC. De esta manera se puede disminuir considerablemente la degradación de los polímeros en el caso de una incorporación en poliésteres termoplásticos tales como un poli(tereftalato de butileno) (PBT). Además de esto, se reprimen las descoloraciones condicionadas por altas temperaturas de elaboración en el caso de una incorporación en los polímeros termoplásticos, tales como una poliamida 66.
Además, se encontró sorprendentemente que el efecto ignifugante de los fosfinatos no es perjudicado negativamente por la modificación superficial, a pesar de que se utilizan para la modificación superficial materiales orgánicos, y por tanto combustibles.
Son objeto del invento, por consiguiente, sales de ácidos fosfínicos de la fórmula (I) y/o sales de ácidos difosfínicos de la fórmula (II), modificadas superficialmente, y/o sus polímeros,
1
2
en las que
R^{1}, R^{2} son iguales o diferentes y significan alquilo de C_{1}-C_{6}, lineal o ramificado, y/o arilo;
R^{3}
significa alquileno de C_{1}-C_{10}, lineal o ramificado, arileno, alquilarileno o arilalquileno de C_{6}-C_{10};
M
significa Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K y/o una base nitrogenada protonada;
m
significa de 1 a 4;
n
significa de 1 a 4;
x
significa de 1 a 4
caracterizado porque las sales de ácidos fosfínicos y/o las sales de ácidos difosfínicos o sus polímeros se envuelven con una capa superficial a base de una resina artificial o de una cera.
Las sales de ácidos fosfínicos modificadas superficialmente de la fórmula (I) y/o las sales de ácidos difosfínicos de la fórmula (II) y/o sus polímeros se designan seguidamente también como "compuestos".
De manera preferida, R^{1} y R^{2} son iguales o diferentes y significan alquilo de C_{1}-C_{6}, lineal o ramificado, y/o fenilo.
De manera especialmente preferida, R^{1} y R^{2} son iguales o diferentes, y significan metilo, etilo, n-propilo, iso-propilo, n-butilo, terc.-butilo, n-pentilo y/o fenilo.
De manera preferida, R^{3} significa metileno, etileno, n-propileno, iso-propileno, n-butileno, terc.-butileno, n-pentileno, n-octileno o n-dodecileno.
De manera preferida, R^{3} significa también fenileno o naftileno.
De manera preferida, R^{3} significa también metilfenileno, etilfenileno, terc.-butilfenileno, metilnaftileno, etilnaftileno o terc.-butilnaftileno.
De manera preferida, R^{3} significa también fenilmetileno, feniletileno, fenilpropileno o fenilbutileno.
De manera preferida M significa calcio, aluminio o zinc.
De manera preferida, en el caso de la resina artificial se trata de una resina endurecible.
De manera preferida, en el caso de la resina endurecible se trata de una resina epoxídica, una resina fenólica o una resina de melamina.
De manera preferida, la resina artificial se añade en unas proporciones de 0,1 a 20% en peso, referidas a la sal de ácido fosfínico.
De manera especialmente preferida, la resina artificial se añade en unas proporciones de 0,5 a 10% en peso, en particular en unas proporciones de 1 a 5% en peso, referidas a la sal de ácido fosfínico.
De manera preferida, en el caso de las ceras se trata de ceras hidrocarbonadas, ceras ésteres, ceras poliolefínicas oxidadas, ceras hidrocarbonadas oxidadas, ceras amidas, ácidos de ceras, jabones de ceras y/o combinaciones de estos componentes.
De manera preferida, las ceras se emplean como polvos, polvos finísimos, una dispersión en agua, una dispersión en disolventes o como dispersiones en mezclas de agua y disolventes.
De manera preferida, las ceras se añaden en unas proporciones de 0,5 -10% en peso, de manera preferida en unas proporciones de 1 - 5% en peso, referidas a la sal de ácido fosfínico.
De manera preferida, se añade un líquido orgánico, emulsionable en agua, que actúa como agente de flegmatización, en unas proporciones de 0,1 - 5% en peso, de manera preferida en unas proporciones de 0,1 - 1% en peso, referidas a la sal de ácido fosfínico.
De manera preferida, en el caso del líquido orgánico emulsionable en agua se trata de poliglicoles, ftalatos o ésteres aromáticos de ácido fosfórico.
De manera preferida, en el caso de los compuestos están presentes, además, fosfato de melamina, fosfato de dimelamina, pirofosfato de melamina, polifosfatos de melamina, polifosfatos de melam, polifosfatos de melem y/o polifosfatos de melon.
De manera preferida, en el caso de los compuestos están presentes, además, productos de condensación de melamina tales como melam, melem y/o melon.
De manera preferida, en el caso de los compuestos están presentes además ésteres oligoméricos del isocianurato de tris(hidroxietilo) con ácidos policarboxílicos aromáticos, benzoguanamina, isocianurato de tris(hidroxietilo), alantoína, glicolurilo, melamina, cianurato de melamina, diciandiamida y/o guanidina.
De manera preferida, en el caso de los compuestos están presentes fosfatos nitrogenados de las fórmulas (NH_{4})_{y}
H_{3-y}PO_{4} o bien (NH_{4}PO_{3})_{z}, con y igual a 1 hasta 3 y z igual a 1 hasta 10.000.
De manera preferida, en el caso de los compuestos están presentes un compuesto inorgánico sintético y/o un producto mineral.
De manera preferida, en el caso del compuesto inorgánico sintético y/o en el del producto mineral m se trata de un compuesto oxigenado de silicio, de compuestos de magnesio, de carbonatos metálicos de metales del segundo grupo principal del sistema periódico, de fósforo rojo, o de compuestos de zinc o de aluminio.
Se prefieren unos compuestos, que están caracterizados porque en el caso de los compuestos oxigenados de silicio se trata de sales y ésteres del ácido ortosilícico y de sus productos de condensación, de silicatos, zeolitas y ácidos silícicos, de polvos de vidrio, de vidrio y cerámica o de cerámica; en el caso de los compuestos de magnesio se trata de hidróxido de magnesio, hidrotalcitas, carbonatos de magnesio o carbonatos de magnesio y calcio; en el caso de los compuestos de zinc se trata de óxido, estanato, hidroxiestanato, fosfato, borato o sulfuros de zinc; en el caso de los compuestos de aluminio se trata de hidróxido o fosfato de aluminio.
De manera preferida, como componentes adicionales están presentes compuestos nitrogenados.
De manera preferida, en el caso de los compuestos nitrogenados se trata de los de las fórmulas (III) a (VIII) o mezclas de ellos
3 
\vskip1.000000\baselineskip
4 
\vskip1.000000\baselineskip
5
en las que
R^{5} hasta R^{7} significan hidrógeno, alquilo de C_{1}-C_{8}, cicloalquilo o alquilcicloalquilo de C_{5}-C_{18}, eventualmente sustituido con una función hidroxi o hidroxialquilo de C_{1}-C_{4}, o significan alquenilo de C_{2}-C_{8}, alcoxi, acilo o aciloxi de C_{1}-C_{8}, arilo o arilalquilo de C_{6}-C_{12}, -OR^{8} y -N(R^{8})R^{9}, así como un radical alicíclico con N o aromático con N,
R^{8}
significa hidrógeno, alquilo de C_{1}-C_{8}, cicloalquilo o alquilcicloalquilo de C_{5}-C_{16}, eventualmente sustituido con una función hidroxi o hidroxilaquilo de C_{1}-C_{4}, o significa alquenilo de C_{2}-C_{8}, alcoxi, acilo o aciloxi de C_{1}-C_{8}, o bien arilo o arilalquilo de C_{6}-C_{12}
R^{9} hasta R^{13} significan los mismos grupos que R^{8} así como -O-R^{8},
m y n significan, independientemente uno de otro, 1, 2, 3 ó 4,
X
significa ácidos, que pueden formar aductos con compuestos de triazina (III).
De manera preferida están presentes también carbodiimidas.
El invento se refiere asimismo a un procedimiento para la preparación de sales de ácidos fosfínicos, modificadas superficialmente, en el que una suspensión acuosa de un fosfinato se ajusta a un valor del pH de 4 a 9, luego se añade una emulsión acuosa de una cera o de una resina artificial o una solución de la cera o resina artificial en un disolvente miscible con agua, se agita durante 0,5 a 3 horas a una temperatura de 40 a 80ºC, después de esto se añade eventualmente una emulsión acuosa de un líquido orgánico, y se agita durante 0,5 a 3 horas a una temperatura de 20 a 90ºC, de tal manera que por desde más de 80 hasta 99,9 partes en masa del fosfinato se presenten de 0,1 - 20% de cera o bien de una resina artificial, y eventualmente de 0,1 - 5% de un agente de flegmatización.
El invento se refiere también a una masa de moldeo de material artificial aprestada de manera ignífuga, que contiene las sales de ácidos fosfínicos modificadas superficialmente, conformes al invento.
De manera preferida, en el caso de los polímeros termoplásticos de la masa de moldeo de material artificial aprestada de manera ignífuga se trata de un poliestireno-HI (del inglés "High-Impact" = de alto impacto), poli(fenilen-éteres), poliamidas, poliésteres, policarbonatos y mezclas preparadas, o de mezclas preparadas de polímeros del tipo ABS (acrilonitrilo, butadieno y estireno) o PC/ABS (policarbonato / acrilonitrilo, butadieno y estireno).
De manera preferida, en el caso de los polímeros se trata de una poliamida y/o de un poliéster.
En la masa de moldeo de material artificial aprestada de manera ignífuga se emplean, independientemente una de otro, la sal de ácido fosfínico modificada superficialmente en una concentración de 1 a 30% en peso, y el compuesto nitrogenado en una concentración de 0,1 a 10% en peso, en cada caso referida a la masa de moldeo de 
\hbox{material artificial.}
El invento se refiere finalmente también a cuerpos moldeados, películas, hilos y fibras de polímeros termoplásticos, que contienen las sales de ácidos fosfínicos, modificadas superficialmente, conformes al invento.
De manera preferida, en el caso de los polímeros termoplásticos de los cuerpos moldeados, películas, hilos y fibras de polímeros, se trata de un poliestireno HI (de alto impacto), poli-(fenilen-éteres), poliamidas, poliésteres, policarbonatos y mezclas preparadas, o de mezclas preparadas de polímeros del tipo ABS (acrilonitrilo, butadieno y estireno) o PC/ABS (policarbonato / acrilonitrilo, butadieno y estireno), o de una poliamida, un poliéster y/o un ABS.
De manera preferida, los cuerpos moldeados, las películas, los hilos y las fibras de polímeros contienen
de 1 a 30% en peso de las sales de ácidos fosfínicos, modificadas superficialmente
de 1 a 99% en peso de un polímero termoplástico o de mezclas de tales polímeros
de 0 a 5% en peso de aditivos
de 0 a 50% en peso de un material de carga.
De manera especialmente preferida, los cuerpos moldeados, las películas, los hilos y las fibras de polímeros contienen
de 5 a 20% en peso de las sales de ácidos fosfínicos, modificadas superficialmente
de 48 a 95% en peso de polímeros o de mezclas de tales polímeros
de 0 a 2% en peso de aditivos
de 0 a 30% en peso de un material de carga.
De manera preferida, en el caso de la modificación superficial se trata de un revestimiento de los fosfinatos con ceras o resinas artificiales. Se prefieren especialmente las resinas artificiales duroplásticas (termoestables) tales como resinas epoxídicas o resinas de melamina endurecidas.
Las ceras son sustancias obtenidas natural o sintéticamente, que son sólidas y amasables a 20ºC, y que por encima de 40ºC se funden sin descomponerse y tienen una viscosidad baja. Por regla general, las ceras pasan al estado líquido fundido, de baja viscosidad, a unas temperaturas entre 50 y 90ºC, en casos excepcionales también hasta de aproximadamente 200ºC. Se establece diferencia entre ceras naturales, tales como cera de carnauba, ceras modificadas químicamente, tales como ceras ésteres de montana y ceras sintéticas, tales como ceras polietilénicas. Se prefieren las ceras hidrocarbonadas, las ceras ésteres, las poliolefinas oxidadas, las ceras hidrocarbonadas oxidadas, las ceras amidas, los ácidos de ceras, los jabones de ceras, o combinaciones de estos componentes.
En el caso de la preparación de las sales de ácidos fosfínicos conformes al invento, las ceras se pueden emplear en forma de polvos, polvos finísimos, una dispersión en agua, una dispersión en disolventes, o como dispersiones en mezclas de agua y disolventes.
Por resinas artificiales se entienden, según la norma DIN 55948, unas resinas sintéticas, que se preparan mediante una reacción de polimerización, poliadición o policondensación. Los duroplastos son una denominación colectiva para todos los materiales artificiales preparados a partir de resinas endurecibles. A los duroplastos pertenecen resinas epoxídicas, poliuretanos, resinas fenólicas, resinas de melamina, así como resinas de poliésteres insaturados.
Las resinas epoxídicas son unos compuestos que se preparan mediante una reacción de poliadición de un componente resina epoxídica y de un componente (endurecedor) de reticulación. Como componentes resinas epoxídicas se utilizan poli(ésteres glicidílicos) aromáticos, tales como éster diglicidílico de bisfenol-A, éster diglicidílico de bisfenol-F, poli(ésteres glicidílicos) de resinas de fenol y formaldehído y de resinas de cresol y formaldehído, poli(ésteres glicidílicos) de los ácidos ftálico, isoftálico y tereftálico, así como de ácido trimelítico, compuestos N-glicidílicos de aminas aromáticas y bases nitrogenadas heterocíclicas, así como compuestos di- y poli-glicidílicos de alcoholes alifáticos plurivalentes. Como endurecedores encuentran utilización poliaminas, tales como trietilen-tetraamina, amino-etil-piperazina e isoforona-diamina, poli(amido-aminas), ácidos pluribásicos o sus anhídridos, tales como p.ej. anhídrido de ácido ftálico, anhídrido de ácido hexahidroftálico, anhídrido de ácido metil-tetrahidroftálico o fenoles. La reticulación se puede efectuar también por polimerización mediando utilización de catalizadores apropiados.
Las resinas de melamina o las resinas de melamina y formaldehído son productos endurecibles de condensación a base de melamina y formaldehído. El endurecimiento total se efectúa a temperaturas elevadas (> 100ºC) en la mayoría de los casos en presencia de aceleradores de carácter ácido. Mediando separación de agua se forma un duroplasto.
El efecto ignifugante de los fosfinatos modificados superficialmente se puede mejorar mediante una combinación con otros agentes ignifugantes, de manera preferida agentes sinérgicos nitrogenados o agentes ignifugantes de fósforo y nitrógeno, tales como los que se han descrito antes.
De manera preferida, el fosfinato modificado superficialmente, conforme al invento, se emplea como agente ignifugante en combinación con compuestos nitrogenados.
El invento se refiere también a la utilización de los fosfinatos modificados superficialmente conformes al invento para el apresto ignífugo de polímeros termoplásticos. Por polímeros termoplásticos se entienden según Hans Domininghaus en la obra "Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften" (Los materiales sintéticos y sus propiedades), 5ª edición (1998), páginas 14-25, unos polímeros cuyas cadenas moleculares no tienen ninguna ramificación lateral o tienen también unas ramificaciones laterales más o menos largas, y diferentes en su número, que se reblandecen en caliente y que se pueden moldear casi arbitrariamente.
De manera preferida, los fosfinatos modificados superficialmente, conformes al invento, se emplean en una concentración de 1 a 30% en peso, y el componente nitrogenado se emplea en una concentración de 0,1 a 10% en peso, en cada caso referida a la masa de moldeo de material artificial.
En lo que sigue, el concepto de "sal de ácido fosfínico" abarca sales de los ácidos fosfínicos y difosfínicos y sus polímeros.
Las sales de ácidos fosfínicos, que se preparan en medio acuoso, son compuestos esencialmente monoméricos. En dependencia de las condiciones de reacción, se pueden formar en determinadas circunstancias también sales poliméricas de ácidos fosfínicos.
Ácidos fosfínicos apropiados como componente de las sales de ácidos fosfínicos son, por ejemplo: ácido dimetil-fosfínico, ácido etil-metil-fosfínico, ácido dietil-fosfínico, ácido metil-n-propil-fosfínico, metano-di(ácido metil-fosfínico), benceno-1,4-(ácido dimetil-fosfínico), ácido metil-fenil-fosfínico y ácido difenil-fosfínico.
Las sales de los ácidos fosfínicos de acuerdo con el invento se pueden preparar de acuerdo con métodos conocidos, tales como se han descrito más detalladamente, por ejemplo, en el documento EP-0.699.708 A2. Los ácidos fosfínicos se hacen reaccionar en este caso, por ejemplo, en una solución acuosa con carbonatos metálicos, hidróxidos metálicos u óxidos metálicos.
Para la modificación superficial, conforme al invento, de las sales de ácidos fosfínicos se pueden utilizar polímeros orgánicos tales como ceras o resinas artificiales. La proporción de cera o de polímero, que se aplica sobre la superficie de los fosfinatos, se sitúa entre 0,1 a 20% en peso, de manera preferida entre 0,5 y 10% en peso, y de manera especialmente preferida entre 1 y 5% en peso. La aplicación se puede efectuar, de manera preferida, mediante deposición desde una dispersión acuosa.
La proporción de la sal de ácido fosfínico, que se ha de añadir a los polímeros, puede variar dentro de amplios límites. Por lo general, se utiliza de 1 a 30% en peso, referido a la masa de moldeo de material artificial. La cantidad óptima depende de la naturaleza del polímero y del tipo de la sal de ácido fosfínico empleada, propiamente dicha. Se prefiere de 3 a 25% en peso, en particular de 5 a 20% en peso, referido a la masa de moldeo de material artificial.
Las sales de ácidos fosfínicos, antes mencionadas, se pueden utilizar para la combinación conforme al invento de agentes ignifugantes en diversas formas físicas, según sea el tipo del polímero utilizado y de las propiedades deseadas. Así, las sales de ácidos fosfínicos se pueden moler a una forma finamente dividida p.ej. para conseguir una mejor dispersión en el polímero. En caso deseado, se pueden emplear también mezclas de diferentes sales de ácidos fosfínicos.
Las sales de ácidos fosfínicos conformes al invento son térmicamente estables, no descomponen a los polímeros al realizar la elaboración, ni influyen sobre el proceso de preparación de la masa de moldeo de material artificial. Las sales de ácidos fosfínicos no son volátiles en las condiciones de preparación y elaboración usuales para polímeros termoplásticos.
La proporción del compuesto nitrogenado, que se ha de añadir al polímero, puede variar dentro de amplios límites. Por lo general, se utiliza de 1 a 30% en peso, referido a la masa de moldeo de material artificial. La cantidad óptima depende de la naturaleza del polímero, del tipo de la sal de ácido fosfínico que se emplea, así como del tipo del compuesto nitrogenado propiamente dicho. Se prefiere de 3 a 20, en particular de 5 a 15% en peso.
Los componentes ignifugantes se pueden incorporar en polímeros termoplásticos mezclando previamente p.ej. todos los componentes en forma de un polvo y/o un granulado en un mezclador, y a continuación homogeneizándolos en la masa fundida polimérica en un equipo de formulación (p.ej. una extrusora de doble husillo). La masa fundida se retira usualmente en forma de un cordón, se enfría y se granula. Los componentes se pueden introducir también por separado, a través de un instalación de dosificación, directamente en el equipo de formulación.
Asimismo, es posible añadir los aditivos ignifugantes a un granulado o polvo polimérico acabado, y elaborar la mezcla directamente en una máquina de moldeo por inyección para dar piezas moldeadas.
A las masas de moldeo se les pueden añadir, junto a la combinación ignifugante conforme al invento, también materiales de carga y de refuerzo, tales como fibras de vidrio, bolas de vidrio o minerales, tales como greda. Adicionalmente, las masas de moldeo pueden contener todavía otros aditivos tales como agentes antioxidantes, agentes fotoprotectores, agentes de deslizamiento, agentes colorantes, agentes de nucleación o agentes antiestáticos. Ejemplos de los aditivos utilizables se indican en el documento EP-A-584.567.
Las masas ignífugas de moldeo de materiales sintéticos se adecuan para la producción de cuerpos moldeados, películas, hilos y fibras, p.ej. mediante moldeo por inyección, extrusión o compresión.
Ejemplos 1. Componentes empleados Polímeros usuales en el comercio (como un granulado)
Poliamida 66 (PA 66-GV):
®Durethan AKV 30 (de la entidad Bayer AG, Alemania) contiene 30% de fibras de vidrio.
Poli(tereftalato de butileno) (PBT-GV):
®Celanex 2300 GV1/30 (de la entidad Ticona GmbH, Alemania) contiene 30% de fibras minerales.
Fosfinatos
Sal de aluminio del ácido dietil-fosfínico, en lo que sigue designada como DEPAL.
Sal de aluminio del ácido metil-etil-fosfínico, en lo que sigue designada como MEPAL.
Modificadores de superficies Resina epoxídica
Beckopox EP 140, éster bisglicidílico de bisfenol-A, valor de EP 0,54 mol/100 g, endurecedor poliamínico EH 623 w, endurecedor amínico diluible en agua, de la entidad Vianova Resins GmbH, Maguncia
Resina de melamina
Madurit MW 909, resina de melamina y formaldehído eterificada parcialmente, polvo soluble en agua, de la entidad Vianova Resins GmbH, Maguncia, Alemania.
Ceras
Agrocer 09: dispersión acuosa de ceras sobre la base de una cera de montana, que contiene 23% de la cera Ceridust 5551, una cera éster parcialmente saponificada de un ácido de montana, micronizada, con un tamaño de partículas de 9 \mum, de la entidad Clariant GmbH, Sulzbach, Alemania
Agentes sinérgicos nitrogenados
Melapur® MP (fosfato de melamina), de la entidad DSM Melapur, Holanda
Melapur® 200 (polifosfato de melamina), de la entidad DSM Melapur, Holanda
2. Modificación superficial 2.1 Encapsulación con una resina epoxídica
Ejemplo 1
200 g de MEPAL se dispersan en 200 g de agua desionizada. Mediando agitación se emulsionan 5 g de Beckopox 122 w y 5 g de Beckopox EH 623 w en 40 ml de H_{2}O. Las emulsiones así obtenidas se introducen con agitación en la MEPAL dispersada. Esta mezcla se agita durante 1 hora a 60ºC y se separa por filtración a través de un papel de filtro (Banda Blanca). La torta del filtro se lava con una cantidad suficiente de agua. La desecación se efectúa a 120ºC en un armario de desecación de vacío. Se obtienen 203,7 g de un producto.
Ejemplo 2
200 g de DEPAL se dispersan en 200 g de agua desionizada. Mediando agitación se emulsionan 5 g de Beckopox 122 w y 5 g de Beckopox EH 623 w en 40 ml de H_{2}O. Las emulsiones así obtenidas se introducen con agitación en la MEPAL dispersada. Esta mezcla se agita durante 1 hora a 60ºC y se separa por filtración a través de un papel de filtro (Banda Blanca). La torta del filtro se lava con una cantidad suficiente de agua. La desecación se efectúa a 120ºC en un armario de desecación de vacío. Se obtienen 203,7 g de un producto.
2.2 Encapsulación con una resina de melamina
Ejemplo 3
200 g de MEPAL se dispersan en 200 g de agua desionizada.
10 g de MADURIT MW 909 se emulsionan en 25 g de agua caliente a 70ºC.
La emulsión se introduce con agitación en la MEPAL dispersada. El valor del pH de la mezcla se ajusta a 4,5 con una solución al 10% de H_{2}SO_{4}. Esta mezcla se agita durante 1 hora a 60ºC. A continuación, se emulsionan de nuevo 10 g de MADURIT MW 909 en 25 g de agua caliente a 70ºC, y se introduce con agitación en la MEPAL, y se agita de nuevo durante una hora a 60ºC.
Esta mezcla se separa por filtración a través de un papel de filtro (Banda Blanca). La torta del filtro se lava con una cantidad suficiente de agua. La desecación se efectúa a 120ºC en un armario de desecación de vacío. Se obtienen 205,3 g de un producto.
2.3 Encapsulación con una cera modificada
Ejemplo 4
Con una emulsión acuosa de cera
200 g de MEPAL se dispersan en 250 g de agua desionizada.
40 g de Agrocer 09 se introducen con agitación en la MEPAL dispersada. Esta mezcla se agita durante 1 hora a la temperatura ambiente y a continuación se separa por filtración a través de un papel de filtro (Banda Blanca). La torta del filtro se lava con una cantidad suficiente de agua. La desecación se efectúa a 120ºC en un armario de desecación de vacío. Se obtienen 208,4 g de un producto.
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Ejemplo 5
Con una cera micronizada
200 g de MEPAL se dispersan en 250 g de agua desionizada.
20 g de Ceridust 5551 se introducen con agitación en la MEPAL dispersada. Esta mezcla se agita durante 1 hora a la temperatura ambiente y a continuación se separa por filtración a través de un papel de filtro (Banda Blanca). La torta del filtro se lava con una cantidad suficiente de agua. La desecación se efectúa a 120ºC en un armario de desecación de vacío. Se obtienen 210,7 g de un producto.
3. Producción, elaboración y comprobación de masas de moldeo ignífugas de materiales sintéticos
Los componentes agentes ignifugantes se entremezclan en la relación indicada en las Tablas con el granulado polimérico y eventualmente con aditivos, y se incorporan en una extrusora de doble husillo (del tipo Leistritz LSM 30/34) a unas temperaturas de 230 a 260ºC (PBT-GV) o bien de 260 a 280ºC (PA 66-GV). Se retira el cordón polimérico homogeneizado, se enfría en un baño de agua y a continuación se granula.
Después de una suficiente desecación, las masas de moldeo se elaboraron en una máquina de moldeo por inyección (del tipo Aarburg Allrounder) a unas temperaturas de las masas de 240 a 270ºC (PBT-GV) o bien de 260 a 290ºC (PA 66-GV) para dar probetas, y se ensayan en cuanto a su carácter ignífugo y se clasifican con ayuda del ensayo UL-94 (de Underwriter Laboratories).
El índice de aceite indica la cantidad de aceite en g, que se necesita para elaborar 100 g de un material sólido (p.ej. un pigmento) para dar una masa coherente, a modo de masilla (norma DIN ISO 787 T5 (Febrero de 1983)).
La estabilidad térmica se midió por medio de un termoanálisis diferencial (DTA) con un aparato Netzsch STA 409C en aire con una velocidad de calentamiento de 5ºC/min.
La Tabla 1 muestra la estabilidad térmica de la MEPAL pura y el aumento de la estabilidad térmica por medio de la modificación superficial conforme al invento.
Se indica la temperatura extrapolada de descomposición incipiente. La medición del índice de aceite muestra, además de esto, el efecto de la modificación superficial. Una disminución del índice de aceite significa una mojadura mejor del polvo con un aceite y, con ello, una compatibilidad más alta con el polímero.
TABLA 1 Estabilidad térmica e índice de aceite de la MEPAL modificada superficialmente
Fosfinato Modificación superficial Índice de aceite ml de Estabilidad térmica
aceite/100 g DTA (5ºC/min)
MEPAL Sin 50 339ºC
MEPAL 1% de una resina epoxídica 49 372ºC
MEPAL 2% de una resina epoxídica 46 376ºC
MEPAL 5% de una resina epoxídica 43 397ºC
MEPAL 5% de CEridust 5551 40 391ºC
MEPAL 5% de Agrocer 09 39 391ºC
MEPAL 8% de una resina de melamina 42 380ºC
La Tabla 2 muestra ensayos en un PBT. El índice de SV se determinó como la viscosidad de una solución al 1% en ácido dicloroacético.
TABLA 2 Incorporación de DEPAL modificada superficialmente, en un PBT-GV
FSM DEPAL DEPAL DEPAL DEPAL Sin
Modificación Sin 5% de una 8% de una 5% de una
cera* resina MF* resina EP***
Dosificación % 20 20 20 20 0
UL 94 1,6 mm V-1 V-1 V-0 V-0 n.c
períodos de tiempo de s 47 81 19 15 quemado
combustión posterior
UL 94 0,8 mm V-1 V-1 V-1 V-1 n.c
períodos de tiempo de s 53 67 66 57 quemado
combustión posterior
Índice de SV 644 740 695 782 1.000
* Agrocer 09
** Madurit MW 909
*** Beckopox EP 140/EH 623 w
n.c. = no clasificado
Con 20% de DEPAL se consigue en un PBT reforzado con fibras de vidrio una clasificación como V-0. Al incorporar DEPAL en el PBT se llega a una degradación parcial del polímero, lo que se expresa por la disminución del índice de SV. Propiedades mecánicas importantes, tales como la resistencia a la rotura y el alargamiento en la rotura se empeoran de esta manera considerablemente. Mediante la modificación superficial conforme al invento se limita la degradación del polímero en PBT.
La Tabla 3 muestra ensayos en una PA 66.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3 Incorporación de DEPAL modificada superficialmente con el agente sinérgico polifosfato de melamina (MPP), en PA 66 GV
FSM DEPAL/MMP DEPAL/MMP DEPAL/MMP DEPAL/MMP Sin
Modificación Sin 5% de una 8% de 5% de una
cera* resina MF* resina EP***
Dosificación % 10+5 10+5 10+5 10+5 0
UL 94 1,6 mm V-0 V-0 V-0 V-0 n.c
períodos de tiempo de s 20 21 19 15 quemado
combustión posterior
UL 94 0,8 mm V-1 V-1 V-1 V-1 n.c
períodos de tiempo de s 51 67 66 57 quemado
combustión posterior
Color de las pardo amarillento pardo amarillento amarillento
barras UL grisáceo
* Agrocer 09
** Madurit MW 909
*** Beckopox EP 140/EH 623w
Con 10% de DEPAL y 5% de un polifosfato de melamina se consigue en una PA 66 GV una clasificación como V-0. Sin embargo, por causa de la temperatura de elaboración de > 300ºC se observa una descoloración manifiesta de las probetas hacia un color pardo grisáceo. Mediante una modificación superficial con una resina epoxídica o una cera se puede disminuir la descoloración.

Claims (36)

1. Sales de ácidos fosfínicos, modificadas superficialmente, de la fórmula (I) y/o sales de ácidos difosfínicos, modificadas superficialmente, de la fórmula (II) y/o sus polímeros,
6
7
en las que
R^{1}, R^{2} son iguales o diferentes y significan alquilo de C_{1}-C_{6}, lineal o ramificado, y/o arilo;
R^{3}
significa alquileno de C_{1}-C_{10}, lineal o ramificado, arileno, alquilarileno o arilalquileno de C_{6}-C_{10};
M
significa Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K y/o una base nitrogenada protonada;
m
significa de 1 a 4;
n
significa de 1 a 4;
x
significa de 1 a 4
estando caracterizadas las sales de ácidos fosfínicos y/o las sales de ácidos difosfínicos, o sus polímeros, se envuelven con una capa superficial a base de una resina artificial o de una cera.
2. Compuestos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizados porque R^{1} y R^{2} son iguales o diferentes y significan alquilo de C_{1}-C_{6}, lineal o ramificado, y/o fenilo.
3. Compuestos de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizados porque R^{1} y R^{2} son iguales o diferentes, y significan metilo, etilo, n-propilo, iso-propilo, n-butilo, terc.-butilo, n-pentilo y/o fenilo.
4. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque R^{3} significa metileno, etileno, n-propileno, iso-propileno, n-butileno, terc.-butileno, n-pentileno, n-octileno o n-dodecileno.
5. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque R^{3} significa fenileno o naftileno.
6. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque R^{3} significa metilfenileno, etilfenileno, terc.-butilfenileno, metilnaftileno, etilnaftileno o terc.-butilnaftileno.
7. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque R^{3} significa fenilmetileno, feniletileno, fenilpropileno o fenilbutileno.
8. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizados porque M significa calcio, aluminio o zinc.
9. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizados porque en el caso de la resina artificial se trata de una resina endurecible.
10. Compuestos de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizados porque en el caso de la resina artificial se trata de una resina epoxídica, una resina fenólica o una resina de melamina.
11. Compuestos de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizados porque la resina artificial se añade en unas proporciones de 0,1 a 20% en peso, referidas a la sal de ácido fosfínico.
12. Compuestos de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizados porque la resina artificial se añade en unas proporciones de 0,5 a 10% en peso, de manera preferida en unas proporciones de 1 a 5% en peso, referidas a la sal de ácido fosfínico.
13. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizados porque en el caso de las ceras se trata de ceras hidrocarbonadas, ceras ésteres, ceras poliolefínicas oxidadas, ceras hidrocarbonadas oxidadas, ceras amidas, ácidos de ceras, jabones de ceras y/o combinaciones de estos componentes.
14. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizados porque las ceras se emplean en forma de polvos, polvos finísimos, una dispersión en agua, una dispersión en disolventes o como dispersiones en mezclas de agua y disolventes.
15. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizados porque las ceras se añaden en unas proporciones de 0,5 a 10% en peso, de manera preferida en unas proporciones de 1 a 5% en peso, referidas a la sal de ácido fosfínico.
16. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizados porque se añade un líquido orgánico emulsionable en agua, que actúa como agente de flegmatización, en unas proporciones de 0,1 a 5% en peso, de manera preferida en unas proporciones de 0,1 a 1% en peso, referidas a la sal de ácido fosfínico.
17. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizados porque en el caso del líquido orgánico emulsionable en agua se trata de poliglicoles, ftalatos o ésteres aromáticos de ácido fosfórico.
18. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizados porque además están presentes fosfato de melamina, fosfato de dimelamina, pirofosfato de melamina, polifosfatos de melamina, polifosfatos de melam, polifosfatos de melem y/o polifosfatos de melon.
19. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizados porque además están presentes productos de condensación de melamina, tales como melam, melem y/o melon.
20. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizados porque además están presentes ésteres oligoméricos del isocianurato de tris(hidroxietilo) con ácidos policarboxílicos aromáticos, benzoguanamina, isocianurato de tris(hidroxietilo), alantoína, glicolurilo, melamina, cianurato de melamina, diciandiamida y/o guanidina.
21. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizados porque están presentes unos fosfatos nitrogenados de las fórmulas (NH_{4})_{y}H_{3-y}PO_{4} o bien (NH_{4}PO_{3})_{z}, con y igual a 1 hasta 3, y z igual a 1 hasta 10.000.
22. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizados porque están presentes un compuesto sintético inorgánico y/o un producto mineral.
23. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizados porque en los casos del compuesto sintético inorgánico y/o del producto mineral m se trata de un compuesto oxigenado del silicio, de compuestos de magnesio, de carbonatos metálicos de metales del segundo grupo principal del sistema periódico, de fósforo rojo, o de compuestos de zinc o aluminio.
24. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizados porque en el caso de los compuestos oxigenados del silicio se trata de sales y ésteres del ácido ortosilícico y de sus productos de condensación, de silicatos, zeolitas y ácidos silícicos, de polvos de vidrio, de vidrio y cerámica o de cerámica; en el caso de los compuestos de magnesio se trata de hidróxido de magnesio, hidrotalcitas, carbonatos de magnesio o carbonatos de magnesio y calcio; en el caso de los compuestos de zinc se trata de óxido, estanato, hidroxiestanato, fosfato, borato o sulfuros de zinc; y en el caso de los compuestos de aluminio se trata de hidróxido o fosfato de aluminio.
25. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizados porque como componente adicional están presentes compuestos nitrogenados.
26. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizados porque en el caso de los compuestos nitrogenados se trata de los de las fórmulas (III) a (VIII) o mezclas de éstos
8
9
10
en las que
R^{5} hasta R^{7} significan hidrógeno, alquilo de C_{1}-C_{8}, cicloalquilo o alquilcicloalquilo de C_{5}-C_{16}, eventualmente sustituido con una función hidroxi o hidroxialquilo de C_{1}-C_{4}, o significan alquenilo de C_{2}-C_{8}, alcoxi, acilo o aciloxi de C_{1}-C_{8}, arilo o arilalquilo de C_{6}-C_{12}, -OR^{8} y -N(R^{8})R^{9}, así como un radical alicíclico con N o aromático con N,
R^{8}
significa hidrógeno, alquilo de C_{1}-C_{8}, cicloalquilo o alquilcicloalquilo de C_{5}-C_{16}, eventualmente sustituido con una función hidroxi o hidroxilaquilo de C_{1}-C_{4}, o significa alquenilo de C_{2}-C_{8}, alcoxi, acilo o aciloxi de C_{1}-C_{8}, o bien arilo o arilalquilo de C_{6}-C_{12}
R^{9} hasta R^{13} significan los mismos grupos que R^{8} así como -O-R^{8},
m y n significan, independientemente uno de otro, 1, 2, 3 ó 4,
X
significa ácidos, que pueden formar aductos con compuestos de triazina (III).
27. Compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizados porque además están presentes carbodiimidas.
28. Procedimiento para la preparación de compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque una suspensión acuosa de un fosfinato se ajusta a un valor del pH de 4 a 9, luego se añade una emulsión acuosa de una cera o de una resina artificial o una solución de la cera o de la resina artificial en un disolvente miscible con agua, se agita durante 0,5 a 3 horas a una temperatura de 40 a 80ºC, después de esto se añade eventualmente una emulsión acuosa de un líquido orgánico y se agita durante 0,5 a 3 horas a una temperatura de 20 a 90ºC, de tal manera que por desde más de 80 hasta 99,9 partes en masa del fosfinato se presenten de 0,1 - 20% de cera o bien de una resina artificial, y eventualmente de 0,1 - 5% de un agente de flegmatización.
29. Masa de moldeo de material artificial aprestada de manera ignífuga, que contiene un compuesto de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 27.
30. Masa de moldeo de material artificial aprestada de manera ignífuga de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizada porque en el caso de los polímeros termoplásticos se trata de un poliestireno-HI (de alto impacto),
poli(fenilen-éteres), poliamidas, poliésteres, policarbonatos y mezclas preparadas, o mezclas preparadas de polímeros del tipo ABS (acrilonitrilo, butadieno y estireno) o PC/ABS (policarbonato / acrilonitrilo, butadieno y estireno).
31. Masa de moldeo de material artificial aprestada de manera ignífuga de acuerdo con la reivindicación 29 ó 30, caracterizada porque en el caso de los polímeros se trata de una poliamida y/o un poliéster.
32. Masa de moldeo de material artificial aprestada de manera ignífuga de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 29 a 31, caracterizada porque, independientemente una de otro, se emplean la sal de ácido fosfínico, modificada superficialmente, en una concentración de 1 a 30% en peso, y el compuesto nitrogenado en una concentración de 0,1 a 10% en peso, en cada caso referido a la masa de moldeo de un material artificial.
33. Cuerpos moldeados, películas, hilos y fibras de polímeros termoplásticos, que contienen compuestos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 27.
34. Cuerpos moldeados, películas, hilos y fibras de polímeros termoplásticos de acuerdo con la reivindicación 33, caracterizados porque en el caso de los polímeros termoplásticos se trata de un poliestireno-HI, poli(fenilen-éteres), poliamidas, poliésteres, policarbonatos y mezclas preparadas, o mezclas preparadas de polímeros del tipo ABS (acrilonitrilo, butadieno y estireno) o PC/ABS (policarbonato / acrilonitrilo, butadieno y estireno), o de una poliamida, un poliéster y/o un ABS.
35. Cuerpos moldeados, películas, hilos y fibras de polímeros termoplásticos de acuerdo con la reivindicación 33 ó 34, caracterizados porque contienen
de 1 a 30% en peso de un compuesto de las reivindicaciones 1 a 27
de 1 a 99% en peso de un polímero termoplástico o de mezclas de tales polímeros
de 0 a 5% en peso de aditivos
de 0 a 50% en peso de un material de carga.
36. Cuerpos moldeados, películas, hilos y fibras de polímeros termoplásticos de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 33 a 35, caracterizados porque contienen
de 5 a 20% en peso de un compuesto de las reivindicaciones 1 a 27
de 48 a 95% en peso de polímeros o de mezclas de tales polímeros
de 0 a 2% en peso de aditivos
de 0 a 30% en peso de un material de carga.
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