FR1455144A - Nouveaux esters phosphoreux - Google Patents

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    • C08K5/524Esters of phosphorous acids, e.g. of H3PO3

Description

Nouveaux esters phosphoreux. La présente invention concerne de nouveaux phosphites organiques et leur procédé de prépara tion. Elle a égaiement pour objet .des compositions de corps poreux - en particulier de mousses de polyuréthannes - renfermant ces phosphites comme agents d'ignifugation par voie structurelle.
Les produits selon l'invention sont des phosphites de N - chiorophényi - aminoalcoois ou des phos- phites mixtes de phén.yle et de N - polychioro- phényiamino - alcools, qui peuvent être représentés par l'a formule générale suivante
Figure img00010024

dans laquelle R, représente un radical hydrocarboné divalent, en particulier un reste alcoyle, linéaire ou ramifié; n, est un nombre entier compris entre 1 et 5; x, est un nombre entier ou fractionnaire inférieur ou égal à 3.
Parmi les phosphites visés selon l'invention on peut citer, à titre non limitatif, les phosphites de morio (ou di-) phényie et de bis (ou morio-) N- ch'lorophénylaminoaicoois ainsi que les phosphites de tris (N - chlorophénylaminoalcools) dans les quels le reste N - chiorophényiaminoaqcool peut être constitué par les produits suivants : N - pen- tachlorophényiéthanolamine, N - pentachlorophényi- propanoiamine, N - pentachiorophényiisopropanoia- mine, N - tétrachiorophényléthanolamine, N - tétra- chiorophény'lisobutanolamine, N - trichlorophényié- thanolamine, N - trichlorophénylisopropanolamine, N - trichiorophénylpentanolamine, <B><I>N</I></B> - trichioro- phényïheptanolamine, N - dichiorophényléthanoia- mine, N - dichlorophényibutanoiamine, N - dichloro- phénylisopropanolamine, N - chlorophényléthanola- mine, N - chiorophényipentanaiamine, N - chioro- phénylisopropanolamine, etc.
Les phosphites de formule (I) peuvent être ob- tenus par transestérification, selon les méthodes con nues, du phosphite triphénylique à l'-aide de N - chio- rophényiaminoaicools de formule
Figure img00010073

dans laquelle R et n ont la même signification que ci-dessus.
Ces composés, qui constituent eux-mêmes des produits intermédiaires nouveaux et sont visés comme tels dans la présente, description (à l'excep tion des produits pour lesquels rz - 5 dans la for mule II), sont facilement accessibles, avec de bons rendements, par condensation, sous chauffage à re flux, de poiychlorobenzènes avec un excès de l'ami moalcooi correspondant au produit désiré. Ils se présentent sous la forme soit de. solides cristallins soit d'huiles incolores ou faiblement jaunâtres.
La réaction de transestérification est effectuée par chauffage du triphénylphosphite avec le @chioro- phényiaminoalcool, à température généralement su périeure à 100 C - de préférence comprise entre 120 et 150 C - en présence de traces -d'un cata lyseur alcalin, tel que par exemple un hydroxyde ou un alcooiate alcalin. On opère généralement sous pression atmosphérique, éventuellement en présence d'un courant de gaz inerte.
Le chauffage, qui peut durer de une à plu sieurs heures, est avantageusement terminé sous vide de façon à éliminer, par distillation,. le phé nol libéré correspondant à la quantité staechiomé- trique d'aminoalcooi employé. Le .phosphite formé est ensuite récupéré sous forme pure soit par dis- tillation fractionnée soit par simple filtration du milieu, réactionnel.
Le type de phosphite obtenu, après transestéri- fication, est évidemment fonction. des proportions molaires utilisées pour le triphénylphosphite et le N - chlorophénylaminoalcool. Lorsqu'on met en #uvre, par exemple, 1 mole de triphényiphosphite pour 2 moles de chlorophénylaminoaieool, on ob tient un phosphite mixte de monophényle et de bis (chlorophénylaminoalcool). Lorsque, au contraire, ces quantités molaires sont respectivement de 1 pour 3 on: parvient au phosphite -de tris (chloro- phénylaminoalcool).
L'aspect physique des produits selon l'invention est égaiement variable selon que les phosphites sont mixtes ou simples et selon la structure de l'aminoai cool. utilisé comme matière première. Ii s'agit généra lement soit de liquides visqueux soit de résines à bas point de coulée (généralement inférieur à 50 C) incolores ou très faiblement colorés en jaune-orange.
Les phosphites de formule (I) peuvent avanta- geusement être utilisés, comme un grand nombre des phosphites organiques déjà connus, dans la stabili sation des résines vinyliques halogénées ou le trai tement antioxydant des elastomères de synthèse.
Il a toutefois été trouvé que les phosphites, sim ples ou mixtes, selon l'invention peuvent donner lieu, -lorsqu'ils sont incorporés à des réactifs sus- ceptibles -de donner .des matières plastiques cel'iu- lairess, à l'obtention de mousses extrêmement résis tantes à l'action de la flamme. Cette propriété est particulièrement :caractéristique dans le cas des mousses de polyuréthannes, obtenues par condensa- tion de polyesters ou polyéthers à groupements hydroxyles terminaux avec des poiyisocyanates ali- phatiques et/ou aromatiques. Les mousses renfer mant un ou plusieurs es phosphites précités comme agents d'ignifugation, et, en particulier, les mousses dites rigides<B> ,</B> deviennent incombustibles, au sens de la norme américaine A'STM D 1962.
Ce phénomène est d'autant plus intéressant que les phosphites de formule (I) sont .compatibles avec la plupart .des polycondensats à groupes OH libres habituellement utilisés pour ia. fabrication des polyuréthannes et que les propriétés physiques et mécaniques des corps poreux obtenus ne sont pas sensiblement affectées par la présence du com posé phosphoré.
L'agent ignifuge selon: -l'invention est introduit dans le polycondensat (polyester ou polyéther) et l'on traite, de manière connue, avec un: excès de polyisocyanate de façon à faire réagir les groupes NCO sur l'hydrogène actif des phosphites de N - chlo- rophénylaminoalcools.
La proportion de phosphite à incorporer au poly- condensat peut varier entre de larges limites qui sont fonction de la compatibilité des réactifs entre eux -et de ].'effet .d'ignïfugaxion .désiré. Elle peut être calculée de telle sorte que 3a mousse finale renferme des quantités de chlore comprises, par exemple, entre 5 et 15<I>go'</I> (en poids). Dans ces conditions les teneurs en phosphore peuvent varier généralement entre 0,2 et 5 /-o (du poids total de mousse) et le rapport P/Cl se trouve compris entre 0;04 et 0,3. Les exemples suivants, décrits à titre non limi- tatif; montrent comment l'invention peut être mise en pratique. Les exemples 1 à 8 illustrent la prépa ration et les propriétés d'un certain: nombre des phosphites selon l'invention. Les exemples 9 à 18 montrent l'application de ces phosphites dans la fa brication de mousses de poiyuréthannes incombus- tibles.
<I>Exemple</I> 1. - Dans un ballon muni d'un dispo sitif d'agitation, d'une courte colonne Vigreux et -d'un réfrigérant, on introduit 47,5 g (0;15 mole) de triphénylphosphite, 95 g (0,30 mole) de N - pen- tachlorophényléthanolamine et 100 mg de NaOH pulvérulente.
On chauffe les réactifs pendant 3 heures à l20. C, dans un, bain. d'huile sous pression atmosphérique et sous courant d'azote. Puis on réduit la pres sion et distille le phénol formé. On obtient ainsi 31,5 g de phénol dont on achève l'élimination en chauffant encore pendant 30 minutes à 170 C sous 8mmHg Le produit réactionnel, liquide visqueux et légè rement trouble, est ensuite filtré à chaud (900C). On obtient 100 g de filtrat, liquide visqueux et liquide visqueux et limpide, dont l'analyse corres pond au phosphite mixte de monophényle et de bis (N - pentachiorophényléthanoiamine). Analyse Calculé <B>Trouvé</B> P %....................... 4,18 4,5 C %. .. ............. .. .... 47,8 47,3 Poids moléculaire............. 741 745 Indice d'acide : 1,2.
Point de coulée : 21 OC. La N - pentachlorophényléthanolamine utilisée comme matière première est un solide cristallin fondant vers 77-79 C, décrit -dans le brevet améri- cain USP. 2.829.164 du 13 Septembre <B>1955.</B>
<I>Exemple 2.</I> - Dans un appareillage identique à celui utilisé dans l'exemple 1, on chauffe pendant 2 heures à 122 RTI ID="0002.0233" WI="4" HE="4" LX="1417" LY="1792"> a0 :337 -g (1,4 moles) de N - tri- chlorophényl-éthanoIamine, 145 @g (0,47 mole) de triphénylphosphite et 500 mg de NaOH pulvéru lente puis on élimine par distillation, sous 60 mm Hg,<B>130</B> g de phénol en 3 heures. On complète l'élimination des produits volatils en chauffant en core pendant 1 heure à 180 C sous 4 mm Hg (distillat obtenu : 14 g.).
Le produit réactionnel obtenu, après filtration à 80 C, donne 332 g (Rendement : 96 q o) -de phos- phite de tris (N - trichlorophényléthanolamine), liquide très visqueux, jaune pâle, dont l'analyse a fourni les résultats suivants Calculé <B>Trouvé</B> P /....................... 4,13 4,5 Ci % . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42,63 42,3 Indice d'acide : 0,5. La N - trichiorophényiéthanoiamine, utilisée comme matière première, est un produit nouveau se présentant sous la forme d'une huile incolore bouil lant à 193 C sous 10 mm Hg et dont le chlorhy- drate fond entre 159 et 162 C. Elfe a été préparée par chauffage à reflux de tétrachioro - 1,2,3,4 ben zène. avec un excès de monoéthanolamine puis éli mination, par distillation, du tétrachlorobenzène n'ayant pas réagi.
Exemple <I>3. -</I> On, fait réagir 243 g (0,75, mole) de N - pen'tachlorophénylisopropanol-amine avec 116 g (0,37 mole) de triphényiphosphite, et 300 mg de NaOH solide pendant une heure et demie à tem pérature de 121 à 127 C puis on distille, sous 45 mm Hg, 69,5 g de phénol pendant 7 heures. On achève l'élimination du phénol .par chauffage du produit réactionnel pendant 30 minutes à 180 C sous 7 mm Hg.
Après filtration à chaud (vers 100 C), on obtient 280 g (rendement : 97 ,o) de phosphite de mono phényle et de bis (N - pentachlorophénylisopropa- noi - amine), produit résineux de couleur claire, fondant vers 28 C et dont l'analyse a fourni les résultats suivants Calculé Trouvé P % .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,02 4,7 Ci % . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45,99 46,2 N % . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 3,62 3,62 Indice d'acide : 0,3.
Exemple 4. - On chauffe 339,6 g de N - penta- chiorophényféthanolamine, 113 g de triphénylphos- phite et 150 mg de NaOH broyée pendant 3 heures à 125 C puis on élimine le phénol formé en chauf fant la masse réactionnelle pendant 5 heures sous 5 mm Hg jusqu'à une température de 175 C. On recueille ainsi 129 g de phénol.
Après filtration à chaud du milieu réactionnel, on obtient 320 g de phosphite de tris (N - penta- chlorophényléthanolamine), résine limpide -de poids moléculaire voisin de 900 présentant une densité de 1,72 et un point de coulée de 45 C environ.. Analyse Calculé Trouvé P % . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . 3,24 3,8 Ci %......... ............. 55,6 54,8 Indice d'acide : 2,5.
<I>Exemple</I> 5. - On transestérifie 155 g de tri- phényfphosphite par 240 g de N-trichlorophényié- thanolamine en présence de 0,2 g de NaOH broyée. Après 4 heures de chauffage à 125-180 C sous pression réduite, on a distillé 96 g de phénol et obtenu, par filtration à chaud, 296 g de phosphite mixte de monophényfe et de bis (N - trichlorophé- nyléthanolamine), liquide jaune pâle, peu visqueux dont l'analyse a fourni les résultats suivants Calculé Trouvé P % . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . 5,14 5,75 Ci %...................... 35,3 35,7 Indice d'acide : 0,5.
<I>Exemple 6.</I> - On chauffe pendant 1 heure à 130 C un mélange de : 129,5 g de N - pentachlo- rophénylisopropanolamine, 124 g de triphénylphos- phite et 100 mg de NaOH pulvérulente. On élimine ensuite le phénol formé (44 g) par distillation sous vide. jusqu'à température de 180 C.
Après filtration à 70 C de la masse réactionnelle on obtient 195 g de phosphite, mixte de mono (N - pentachlorophénylisopropanolamine) et de bis (phényle), liquide visqueux de couleur claire, dont l'analyse a donné les résultats suivants Calculé <B>Trouvé</B> P % . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . 5,73 5,85 Ci %........ .............. 32,83 33,5 Indice d'acide : 0,9.
<I>Exemple</I> 7. - On, chauffe pendant 3 heures à 125 C un mélange -de : 62 g de triphénylphosphite (0,2 mole), 62 g de N-pentachlorophényléthanola- mine (0,2 mole) et 0,1 g de NaOH broyée.
Après élimination -du phénol (15 g) par -chauf fage jusqu'à 150 C sous 10 mm Hg puis filtration de la masse réactionnelle on. obtient 105 g (rende ment 100 %) de phosphite de mono (N - pentachlo- rophényléthanolamine) et de bis (phényle), huile incolore, dont l'analyse a 'fourni les résultats sui vants Calculé <B>Trouvé</B> P % ... .... . . . . ..... . . . . .. 5,89 6,43 Ci %............... ....... 33,7 36,3 Indice d'acide<B>:2,9.</B>
<I>Exemple</I> 8. - On condense. sous azote pendant 3 heures à 125 C un mélange de : 170 g de N- trichlorophényléthanolamine, 219 g de triphényl- phosphite et 0,1 g de NaOH pulvérulente. On ter mine par un chauffage de 3 heures jusqu'à tem pérature de.<B>1800C</B> sous 8 mm Hg pour éliminer les 67,5. g de phénol formé.
Après filtration à 50 C de la masse réactionnelle obtenue on récupère 309 g de phosphite mixte de mono (N - trichlorophényléthanolamine) et de bis (phényle), liquide incolore peu visqueux, dont l'a nalyse a donné les résultats suivants Calculé Trouvé P % . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . 6,79 7,3 Ci %............. ......... 23,3 24,0 Indice d'acide : 0,5. Exemples <I>9</I> d 17. - Dans le but d'étudier l'ac tion ignifuge -des phosphites selon- l'invention on a préparé des séries d'échantillons de mousses rigi des de polyuréthannes à partir de 8 compositions en dissdvant, dans un mélange,- en= proportions variable, de polyéther à fonctions OH libres (marque déposée Desmophen TAIS) - et d':ün phos- phite de formule - (I) précitée;- une série de réac tifs de composition pondérale toujours identique; à savoir (Vair <I>ci-contre.)</I> puis en ajoutant à chaque mélange 112 parties (poids) de diisocyanato4,4' diphénylméthane (mar que déposée : Dessmodur 44 V).- Mono$uorotricbiorométhane de fréon IIn.............. . 30 parties (poids) Émulsionnant du type alcoyiben- zènesuifonate (marque dépo sée : Additif SM). . . ... . . . . 2,0 - Huile de silicone (marque dépo sée : Additifs) . . . . . . . . . 0,5 - Amines tertiaires- connues sous les noms de -: Desmorapid P. Y. . . . : .<B>......</B> 0,6 - Desmorapid P. P:.... .:... .. 1,0- On a ainsi effectué; outre un essai témoin (exemple 9) avec 100 parties de polyéther, une sé rie de 8 essais avec les proportions respectives sui- vantes de polyéther et de phosphite
Figure img00040060
<B>TABLEAU <SEP> I</B>
<tb> <B>Parties <SEP> (poids) <SEP> Parties <SEP> (poids) <SEP> Phosphite</B>
<tb> <B>préparé</B>
<tb> <B>Numéro</B> <SEP> de <SEP> <B>l'exemPle</B>
<tb> <B>de <SEP> polSéther <SEP> de <SEP> phosphite <SEP> selon <SEP> 3exemple</B>
<tb> - <SEP> - <SEP> <B>précité <SEP> n </B>
<tb> IO<B>............................</B> <SEP> .<B>............................</B> <SEP> . <SEP> 41,5 <SEP> 58,5 <SEP> 7
<tb> II:"...._""""........"".."".."".............:... <SEP> 55,2 <SEP> 44,8 <SEP> 1
<tb> 12<B>.............</B> <SEP> ....-<B>....</B> <SEP> .<B>........</B> <SEP> .<B>........</B> <SEP> .<B>................</B> <SEP> 61,4 <SEP> 38,6 <SEP> 4
<tb> 13<B>............</B> <SEP> .<B>...........</B> <SEP> .<B>......................</B> <SEP> -......., <SEP> 11,8 <SEP> 88,2 <SEP> 8 14.-..*........:.........:...................<B>........</B> <SEP> .<B>......</B> <SEP> 40,0 <SEP> 60;0 <SEP> 5
<tb> 15...................:..................................... <SEP> 49,8 <SEP> 50,2 <SEP> 2
<tb> 16 <SEP> ...-....-:............................-.............-......... <SEP> 35,5 <SEP> 64,5 <SEP> 6
<tb> 17<B>................</B> <SEP> ...__._..<B>................................</B> <SEP> 54,1 <SEP> 45,9 <SEP> 3 Les quantités ci-dessus de phosphites ont été calculées de telle sorte us tous les échantillons de mousses finales renferment 10 %. en poids de chlore. Dans ces conditions, les teneurs en phos phore variaient entre 0;7 et 3<I>go'</I> et les rapports P/Ci se trouvaient compris entre 0,07 et 0,3.
La fabrication -des échantillons de mousse a été faite selon les méthode classiques par mise en contact de chaque mélange : polyétherphosphite du tableau (I) avec 146 partie de a -composition à base de diisocyanate précitée.
On a ensuite effectué les mures de combustibilité des 9 échantillons de mousses selon les indications de la norme américaine ASTM D. 1962. Ces me sures ont été faites également sur les même mous- se, après un test sévère de vieillissement consis tant à soumettre les échantillons à un chauffage de 90 C pendant 120 - heures dans une humidité rela tive de 100 Q/Q. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau (II) ci-dessous : -
Figure img00040116
TABLEAU <SEP> II <SEP> <B>Numéros <SEP> des <SEP> essais</B>
<tb> <B>Norme <SEP> ASTM-D.1692 <SEP> 9</B> <SEP> <U>(té-</U> <SEP> <B>10 <SEP> if <SEP> 12 <SEP> I3</B> <SEP> - <SEP> <B>14 <SEP> 15 <SEP> `16 <SEP> 17</B>
<tb> <B>moin)</B>
<tb> CombusisbiliM <SEP> (i<B>)</B>
<tb> .
<tb> d.- <SEP> Avant <SEP> vieillissement: <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <I>c <SEP> - <SEP> d</I>
<tb> <I>b.</I> <SEP> Après <SEP> vieillissement. <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> c <SEP> <I>d <SEP> i <SEP> i <SEP> d <SEP> i <SEP> a <SEP> d <SEP> - <SEP> i</I>
<tb> Variation <SEP> dimensionnelle <SEP> pendant <SEP> <B>le</B> <SEP> vieillissement. <SEP> <B>. <SEP> ...</B> <SEP> 12% <SEP> 14% <SEP> <B>13% <SEP> 13%</B> <SEP> 14% <SEP> 12% <SEP> <B>11%</B> <SEP> 12% <SEP> <B>11%</B>
<tb> <B>c=combustfle.</B> <SEP> <B>i=incombustibïe.</B> <SEP> <B>a=autoextinguible.</B> Comme on; peut le voir, la plupart -des phos phites selon: l'invention, introduits par voie struc- turelle dans des compositions - de poiyuréthannes, confèrent aux mousses obtenues une excellente igni fugation. Il faut noter, en outre, que les autres caractéristiques de mousses, telles que notamment la densité et les propriétés mécaniques, étaient toutes correctes dest-à-dire identiques à celles de l'échantillon témoin (essai n 9) exempt de phos- phite.
Exemple <I>18. -</I> Des essais d'ignifugation de mousses souples de poiyuréthannes, effectués dans les mêmes conditions que celles décrites dans .les exemples 9 à 17 et au départ des mêmes compo sitions de réactifs sauf que l'on a utilisé, comme poiyéther, le Desmophen 3 400 (au lieu du T.M.S.) et, comme polyisocyanate, le diisocyanato-toluène (80% d'isomère 2,6 et<I>20</I> alo d'isomère 2,4) au lieu du diisocyanato-4,4' diphénylméthane, ont mon tré que les phosphites de N - pentachlorophényla. minoalcools, en particulier, donnaient lieu à l'obten tion de mousses incombustibles.

Claims (4)

  1. RÉSUMÉ L'invention a .pour objets 1 A titre de produits industriels nouveaux, des phosphites de N - ehiorophénylaminoalcoo3s, sim ples ou mixtes, pouvant être englobés dans la for mule générale
    Figure img00050041
    dans laquelle R, représente un radical hydrocarboné divalent, en particulier un reste alcoyle, linéaire ou ramifié; n, est un nombre. entier compris entre 1 et 5; x, est un nombre entier ou fractionnaire infé rieur ou égal à 3.
  2. 2 A titre, également, de. produits industriels nouveaux, des mousses de polyuréthannes ignifugées renfermant dans leur molécule un ou plusieurs phosphites organiques selon 1 .
  3. 3 Un procédé de préparation des phosphites se lon 1 par transestérification, selon les méthodes connues, du phosphite tri@phénylique à l'aide de N - chiorophénylaminoalcools de formule
    Figure img00050057
    dans laquelle R et n ont les mêmes significations que celles indiquées sous 1 .
  4. 4 A titre ,de produits intermédiaires nouveaux, les N - chiorophénylaminoaicools de formule (II), à l'exception de ceux pour lesquels n - 5, obte nus par condensation, sous chauffage à reflux, -de polychlorobenzènes avec un excès de l'aminoaicool correspondant au produit désiré.
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