FR2614624A1 - FLAME RETARDANT ADDITIVE FOR THERMOPLASTIC MATERIALS - Google Patents
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Abstract
ON FOURNIT UN ADDITIF IGNIFUGEANT POUR RESINES THERMOPLASTIQUES COMPRENANT : (I) DE 20 A 60 EN POIDS D'UNE HUILE DE SILICONE; (II) DE 10 A 40 EN POIDS D'UNE RESINE DE SILICONE ET (III) DE 5 A 60 EN POIDS D'UN AGENT PRODUISANT DU GAZ CHOISI DANS LE GROUPE CONSTITUE PAR DES COMPOSES CONTENANT A LA FOIS DU PHOSPHORE ET DE L'AZOTE OU UN MELANGE DE COMPOSES CONTENANT DU PHOSPHORE AVEC DES COMPOSES CONTENANT DE L'AZOTE. ON PEUT MOULER, EXTRUDER, COMPRIMER OU FILER, ETC., LES RESINES THERMOPLASTIQUES AINSI IGNIFUGEES POUR FORMER UN GRAND NOMBRE DE PRODUITS UTILES, PARMI LESQUELS ON PEUT CITER, DES REVETEMENTS, DES OBJETS MOULES PAR INJECTION, DES FEUILLES, DES FIBRES ET D'AUTRES PRODUITS TROUVANT DES APPLICATIONS EN AUTOMOBILE, ELECTRICITE, ELECTRONIQUE.A FIRE-RETARDANT ADDITIVE FOR THERMOPLASTIC RESINS IS PROVIDED COMPRISING: (I) 20 TO 60 BY WEIGHT OF A SILICONE OIL; (II) FROM 10 TO 40 BY WEIGHT OF A SILICONE RESIN AND (III) FROM 5 TO 60 BY WEIGHT OF A GAS-PRODUCING AGENT CHOSEN FROM THE GROUP CONSISTING OF COMPOUNDS CONTAINING BOTH PHOSPHORUS AND L ' NITROGEN OR A MIXTURE OF COMPOUNDS CONTAINING PHOSPHORUS WITH COMPOUNDS CONTAINING NITROGEN. THERMOPLASTIC RESINS AS FIRE-PROOF CAN BE MOLDED, EXTRUDED, COMPRESSED OR SPINNED, ETC., TO FORM A LARGE NUMBER OF USEFUL PRODUCTS, AMONG WHICH WE CAN CITE, COATINGS, OBJECTS MOLDED BY INJECTION, SHEETS AND FIBERS OTHER PRODUCTS FINDING APPLICATIONS IN AUTOMOTIVE, ELECTRICITY, ELECTRONICS.
Description
-1'q 2614624-1'q 2614624
ADDITIF IGNIFUGEANT POUR MATIERES THERMOPLASTIQUES FLAME RETARDANT ADDITIVE FOR THERMOPLASTIC MATERIALS
La présente invention concerne des additifs igni- The present invention relates to
fugeants et en particulier des additifs ignifugeants pour matières thermoplastiques. La présente invention concerne, plus particulièrement, des additifs ignifugeants à base de silicones pour des matières thermoplastiques, pouvant être, fugents and in particular flame retardant additives for thermoplastics. The present invention relates, more particularly, to flame-retardant additives based on silicones for thermoplastics, which can be,
entre autres, des polyoléfines.among others, polyolefins.
Dans le passé, on a déployé des efforts considé- In the past, considerable efforts have been made to
rables pour obtenir des résines thermoplastiques ignifugées sans utiliser d'halogènes. Il était classiquement nécessaire de charger lourdement d'additifs la matière plastique ou la matière thermoplastique jusqu'à l'obtention du degré voulu de résistance au feu. L'utilisation de lourdes charges d'additifs présente plusieurs inconvénients dus au fait qu'on peut normalement s'attendre à ce qu'une proportion importante d'additifs nuise aux propriétés physiques de la matière plastique. De plus, l'additif peut apporter des complications inhérentes à l'additif lui-même, comme, par exemple, la formation de mousse, auxquelles il faudra faire to obtain flame retardant thermoplastic resins without the use of halogens. It was conventionally necessary to heavily load the plastic or thermoplastic material with additives until the desired degree of fire resistance was achieved. The use of heavy additive feeds has several disadvantages due to the fact that it is normally expected that a large proportion of additives will impair the physical properties of the plastic material. In addition, the additive can bring complications inherent to the additive itself, such as, for example, the formation of foam, which will have to be done
face en plus-d'une baisse générale des propriétés physiques. in addition to a general decline in physical properties.
La présente invention fournit des additifs ignifu- The present invention provides flame retardant additives
geants qui n'assurent pas seulement une meilleure résistance that do not only provide better resistance
au feu en l'absence d'halogénures organiques, mais égale- in the absence of organic halides, but also
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ment, n'entraînent pas l'aptitude médiocre à la transfor- do not lead to poor fitness for transformation.
mation à laquelle on aurait pu s'attendre d'après l'art antérieur. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 387 176 décrit un additif ignifugeant pour des matières thermoplas- tiques qui contient une huile de silicone, une résine de silicone et un sel de métal du groupe IIA. C'est lorsque l'on ajoute un halogène que cet additif ignifugeant est le which could have been expected from the prior art. U.S. Patent No. 4,387,176 discloses a flame retardant additive for thermoplastics which contains a silicone oil, a silicone resin and a Group IIA metal salt. When adding a halogen, this flame retardant additive is the only
plus efficace.more efficient.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 115 351 décrit des fibres synthétiques plongées dans des solutions contenant des composés inorganiques du phosphore et des composés inorganiques de l'azote. Pour rendre plus commode l'utilisation des composés dans la solution dans laquelle ils sont plongés, ils sont revêtus de matériaux inactivants parmi lesquels on peut citer des silicones, des paraffines et U.S. Patent No. 4,115,351 discloses synthetic fibers dipped in solutions containing inorganic phosphorus compounds and inorganic nitrogen compounds. To make it more convenient to use the compounds in the solution in which they are immersed, they are coated with inactivating materials, among which mention may be made of silicones, paraffins and
des graisses.fats.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 936 416 décrit l'utilisation de polyphosphate d'ammonium et de U.S. Patent No. 3,936,416 discloses the use of ammonium polyphosphate and
dipentaérythritol comme agent ignifugeant dans du polypro- dipentaerythritol as flame retardant in polypro-
pylène. En plus d'un effet ignifugeant insuffisant, on se heurte à la difficulté d'une formation de mousse par l'agent ignifugeant pendant la transformation à l'état fondu du polypropylène. La présente invention a pour objet de produire un additif ignifugeant ne contenant pas d'halogènes pour une pylene. In addition to an insufficient flame retardant effect, it is difficult to form a foam by the flame retardant during the melt processing of the polypropylene. The object of the present invention is to produce a flame retardant additive containing no halogens for a
résine thermoplastique.thermoplastic resin.
Elle a encore pour objet de produire un additif ignifugeant ne contenant pas d'halogènes présentant un effet It is also intended to produce a flame retardant additive containing no halogens having an effect
ignifugeant supérieur.superior flame retardant.
La présente invention a encore pour objet de produire un agent ignifugeant contenant du phosphore et de l'azote pour des résines thermoplastiques qui ne mousse It is another object of the present invention to provide a flame retardant agent containing phosphorus and nitrogen for thermoplastic resins that does not foam.
pendant la transformation à l'état fondu. during processing in the molten state.
En bref, la présente invention fournit une compo- In brief, the present invention provides a composition
-3- sition ignifugée comprenant:Flameproofed composition comprising:
(A) 100 parties en poids d'une résine thermoplas- (A) 100 parts by weight of a thermoplastic resin
tique et (B) d'environ 2 à environ 30 parties en poids d'un additif ignifugeant comprenant: and (B) from about 2 to about 30 parts by weight of a flame retardant additive comprising:
(i) de 20 à 60 % en poids d'une huile de sili- (i) from 20 to 60% by weight of a silicone oil
cone,cone,
(ii) de 10 à 40 % en poids d'une résine de sili- (ii) from 10 to 40% by weight of a silicone resin
cone et (iii) de 5 à 60 % en poids d'un agent produisant du gaz choisi dans le groupe constitué par and (iii) from 5 to 60% by weight of a gas producing agent selected from the group consisting of
des composés contenant a la fois du phos- compounds containing both phosphorus
phore et de l'azote ou un mélange de com- phore and nitrogen or a mixture of
posés contenant du phosphore avec des com- poses containing phosphorus with
posés contenant de l'azote.placed with nitrogen.
On peut éventuellement ajouter un polyol pour We can possibly add a polyol to
favoriser la formation de charbon.promote the formation of coal.
L'additif ignifugeant contient comme constituant The flame retardant additive contains as constituent
principal, d'environ 40 à 80% en poids d'une huile de sili- of about 40 to 80% by weight of a silicone oil.
cone. Le terme d'"huile de silicone", tel qu'on l'utilise cone. The term "silicone oil" as used
ici, recouvre une gamme importante de matériaux de polysilo- here covers a wide range of polysilonous
xanes que l'on peut avantageusement utiliser dans la compo- which can be advantageously used in the
sition de la présente invention. Pour les buts de la pré- of the present invention. For the purposes of the pre-
sente description, il faut comprendre que l'expression description, it must be understood that the expression
"huile de silicone" recouvre ceux de ces matériaux de sili- "silicone oil" covers those of these silicone
cones qui sont efficaces, comme ceux que décrivent MacLaury et Holub dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 273 691 ainsi que d'autres matériaux de silicones efficaces, dont on décrira plusieurs ci-dessous. Une silicone efficace sera classiquement choisie parmi des fluides ou des gommes de silicones qui sont des polymères de polyorganosiloxanes and those which are effective, such as those described by MacLaury and Holub in U.S. Patent No. 4,273,691 and other effective silicone materials, several of which will be described below. An effective silicone will be conventionally chosen from fluids or silicone gums which are polyorganosiloxane polymers.
composés de motifs siloxy combinés chimiquement classique- composed of siloxy units combined chemically with conventional
ment choisis dans le groupe constitué par des motifs R3- chosen from the group consisting of R3-
SiO 0,5, R2SiO, R SiO RR2Sio 5, RR SiO, R1SiO1,5 R1R2SiO0,5, RR1SiO, (R) 2SiO, RSiO1,5 et SiO2 et leurs mélanges, sachant -4- SiO 0.5, R 2 SiO, R SiO RR 2 SiO 5, RR SiO, R 1 SiO 1.5 R 1 R 2 SiO 0.5, RR 1 SiO, (R) 2 SiO, RSiO 1.5 and SiO 2 and mixtures thereof, knowing
que chacun des groupes R représente indépendamment un radi- that each of the R groups independently represents a radical
cal hydrocarboné monovalent saturé ou insaturé, R1 repré- monovalent hydrocarbon saturated or unsaturated hydrocarbon, R1 represents
sente un radical comme R ou un radical choisi dans le groupe constitué par un atome d'hydrogène, des radicaux hydroxy, alcoxy, aryle, vinyle ou allyle, etc., et que le polyorgano- siloxane présente une viscosité comprise entre environ 600 et 300.000.000 de centipoises à 25 C. On recommande comme huile de silicone un polydiméthylsiloxane présentant une a radical such as R or a radical selected from the group consisting of a hydrogen atom, hydroxy, alkoxy, aryl, vinyl or allyl radicals, etc., and that the polyorganosiloxane has a viscosity of between about 600 and 300,000. Of centipoises at 25 C. It is recommended as a silicone oil a polydimethylsiloxane having a
viscosité comprise entre environ 90.000 et 150.000 centi- viscosity between about 90,000 and 150,000 centi-
poises à 25 C. Il faut distinguer ces huiles de silicones poises at 25 C. These silicone oils must be distinguished
efficaces du groupe de matériaux appelé résines de sili- of the group of materials called silicone resins
cones. Il est facile de se procurer ces huiles de silicones cones. It is easy to get these silicone oils
sous une grande diversité de marques et de qualités. under a wide variety of brands and qualities.
L'additif ignifugeant contient comme autre consti- The flame retardant additive contains as another
tuant principal, un groupe de matériaux appelé résine de silicone. Les résines de silicones sont des matériaux bien connus se trouvant sous des formes variées; D'environ 2 à % en poids de la composition totale de l'additif sera constitué par une résine de silicone qui est soluble dans l'huile de silicone décrite plus haut (c'est-à-dire un fluide ou une gomme) et qui est efficace pour communiquer des propriétés de résistance au feu aux compositions de la présente invention. On peut citer parmi les résines de killing principal, a group of materials called silicone resin. Silicone resins are well known materials in various forms; From about 2 to about% by weight of the total composition of the additive will be a silicone resin that is soluble in the silicone oil described above (i.e., a fluid or gum) and which is effective in imparting fire resistance properties to the compositions of the present invention. Among the resins of
silicones recommandées des résines de silicones MQ. L'ex- Silicones recommended silicone resins MQ. The ex-
pression "résine de silicone MQ" provient du fait que ces résines sont classiquement composées principalement de motifs monofonctionnels M ayant pour formule R3SiO05 et de motifs tétrafonctionnels Q ayant pour formule moyenne SiO2, avec un rapport déterminé des motifs M aux motifs Q. Un poly(silicate de triméthylsilyle) qui peut présenter un rapport d'environ 0,3 à 4,0 motifs M par motifs Q constitue une résine de silicone efficace lorsqu'on l'emploie dans la présente invention et que l'on peut mentionner. Un additif ignifugeant particulièrement efficace pourrait contenir, de préférence, de 6 à 30% en poids de résine MQ de ce type et 5 présenter un rapport d'environ 0,6 à 2 motifs M par motif Q. On peut citer comme exemple de résine MQ du commerce le SR 545 de General Electric (60% de substances solides de résine MQ dans le toluène). Un procédé recommandé d'utilisation de ce type de solution de résine MQ consiste à la mélanger avec l'huile de silicone et à éliminer ensuite le solvant. On peut éliminer le solvant par des procédés bien connus, par "silicone resin MQ" pressure is derived from the fact that these resins are conventionally composed mainly of monofunctional units M having the formula R3SiO05 and tetrafunctional units Q having the average formula SiO2, with a given ratio of units M to Q units. A poly ( trimethylsilyl silicate) which may have a ratio of about 0.3 to 4.0 M units per unit Q is an effective silicone resin when used in the present invention and may be mentioned. A particularly effective flame retardant additive could preferably contain from 6 to 30% by weight of such MQ resin and have a ratio of about 0.6 to 2 M units per Q unit. MQ trade the SR 545 from General Electric (60% solids MQ resin in toluene). A recommended method of using this type of MQ resin solution is to mix it with the silicone oil and then remove the solvent. The solvent can be removed by well known methods, for example
exemple par distillation à température modérée. example by distillation at moderate temperature.
On considère que l'on peut employer efficacement d'autres formes de résines de silicones solides solubles It is considered that other forms of soluble solid silicone resins can be effectively employed.
dans des huiles de silicones dans les compositions ignifu- in silicone oils in flame retardant compositions.
geantes de la présente invention. Des résines de silicones of the present invention. Silicone resins
MT et TQ (T représentant des motifs RSiO1,5 trifonction- MT and TQ (T representing patterns RSiO1, 5 trifunction-
nels) peuvent également, en effet, être efficaces aussi bien que des mélanges et des copolymères de chacune des résines mentionnées. Ces résines de silicones sont des matériaux bien connus et sont faciles à se procurer. Pour convenir, nels) can, in fact, be effective as well as mixtures and copolymers of each of the resins mentioned. These silicone resins are well known materials and are readily available. To agree,
ces matériaux résineux de silicones efficaces doivent satis- these resinous materials of effective silicones must satisfy
faire aux critères de solubilité ou de dispersibilité dans to the criteria of solubility or dispersibility in
l'huile de silicone constituant la base du mélange. the silicone oil constituting the base of the mixture.
De plus, il faut noter que bien que l'on indique In addition, it should be noted that although
dans la composition de l'additif, l'huile de silicone (es- in the composition of the additive, the silicone oil (es-
sentiellement à fonction D) et la résine de silicone (à fonction M, D, T ou Q) comme des constituants distincts que l'on doit mélanger, il faut comprendre que la présente invention englobe les produits de réaction de ces matériaux with the function D) and the silicone resin (with M, D, T or Q function) as distinct constituents to be mixed, it should be understood that the present invention includes the reaction products of these materials.
qui peuvent être également efficaces comme additifs ignifu- which can also be effective as flame retardant
geants. Il est également prévisible qu'il est possible d'utiliser un copolymère contenant les groupes fonctionnels M, D, T ou Q voulus à la place d'huile de silicone et de giants. It is also foreseeable that it is possible to use a copolymer containing the desired M, D, T or Q functional groups in place of silicone oil and
résine de silicone distinctes.Silicone resin separate.
La composition d'additif ignifugeant contient, en outre, un agent produisant du gaz. Les agents produisant du gaz appropriés sont des composés contenant à la fois du phosphore et de l'azote ou un mélange de composés contenant The flame retardant additive composition further contains a gas producing agent. Suitable gas producing agents are compounds containing both phosphorus and nitrogen or a mixture of compounds containing
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-6- du phosphore et de composés contenant de l'azote. L'agent produisant du gaz a principalement pour fonction de produire du gaz lorsqu'on le chauffe et de retarder ainsi l'apport d'oxygène. L'agent produisant du gaz peut aussi diminuer de surcroît la température pour former un liquide extincteur Phosphorus and compounds containing nitrogen. The gas producing agent has the main function of producing gas when heated and thus delaying the supply of oxygen. The gas-producing agent can also further decrease the temperature to form an extinguishing liquid
qui est capable de recouvrir les sites d'ignition. which is able to cover the ignition sites.
Les agents produisant du gaz recommandés sont des composés, et particulièrement des composés inorganiques, contenant à la fois du phosphore et de l'azote. On peut The preferred gas producing agents are compounds, and particularly inorganic compounds, containing both phosphorus and nitrogen. We can
citer parmi les composés de ce type appropriés, des poly- appropriate compounds of this type, poly-
phosphates d'ammonium ayant pour formule générale (NH4)n+2PnO3n+l dans laquelle n est supérieur à 2; ammonium phosphates having the general formula (NH4) n + 2PnO3n + 1 wherein n is greater than 2;
des phosphates d'ammonium, comme l'orthophosphate monoam- ammonium phosphates, such as monoammonium orthophosphate
monique (NH4)H2P04, l'orthophosphate diammonique (NH4)2HP04, l'orthophosphate triammonique (NH4)3P04; des pyrophosphates d'ammonium comme le pyrophosphate monoammonique (NH4)H3P207, le pyrophosphate diammonique (NH4)2H2P207 et d'autres pyrophosphates d'ammonium comme (NH4) 3HP207, (NH4)4P207; des phosphites d'ammonium comme (NH4)H2P03, (NH4) 2HP03; des hypophosphates d'ammonium comme(NH4)2H2P206, (NH4)3HP206; des hypophosphites d'ammonium comme (NH4)H2P02, (NH4)2HPO2; un métaphosphate d'ammonium comme (NH4)P03 et le phosphite monoammonique etc. En plus de ces exemples, on peut également citer des composés contenant d'autres éléments métalliques et par exemple le phosphate de sodium et d'ammonium NaNH4HPO4, monique (NH4) H2PO4, diammonium orthophosphate (NH4) 2HPO4, triammonium orthophosphate (NH4) 3 PO4; ammonium pyrophosphates such as monoammonium pyrophosphate (NH4) H3P207, diammonium pyrophosphate (NH4) 2H2P207 and other ammonium pyrophosphates such as (NH4) 3HP207, (NH4) 4P207; ammonium phosphites such as (NH4) H2PO3, (NH4) 2HPO3; ammonium hypophosphates such as (NH4) 2H2P206, (NH4) 3HP206; ammonium hypophosphites such as (NH4) H2PO2, (NH4) 2HPO2; ammonium metaphosphate such as (NH4) PO3 and monoammonium phosphite etc. In addition to these examples, mention may also be made of compounds containing other metallic elements and for example sodium and ammonium phosphate NaNH 4 HPO 4,
le phosphate ammoniaco-magnésien (NH4)MgPO4, le phospho- ammonia-magnesium phosphate (NH4) MgPO4, phosphorus
molybdate d'ammonium (NH4)3PO4x12MoO3, le phospho- ammonium molybdate (NH4) 3PO4x12MoO3, phosphorus
tungstate d'ammonium (NH4)3P04, 12W03, le phosphate de cobalt et d'ammonium (NH4)CoPO4, le phosphate de manganèse et d'ammonium (NH4)MnPO4. On peut en outre ammonium tungstate (NH4) 3PO4, 12W03, cobalt and ammonium phosphate (NH4) CoPO4, ammonium manganese phosphate (NH4) MnPO4. We can also
citer des composés contenant des halogènes comme le difluo- include compounds containing halogens such as difluoro-
rophosphate d'ammonium (NH4)P02F2, l'hexafluorophos- Ammonium rophosphate (NH4) P02F2, hexafluorophosphate
phate d'ammonium (NH4)PF6, le trichlorure de diamino- Ammonium (NH4) PF6, diamino trichloride
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phosphore C13P(NH2)2, le tri(nitrilochlorure de phos- phosphorus C13P (NH2) 2, tri (phosphorus nitrilochloride)
phore) (PNC12)3, et d'autres composés comme un phospho- phore) (PNC12) 3, and other compounds such as a phosphorus
amide OP(NH2)2, l'acide métaphosphinique P3N3- amide OP (NH2) 2, the metaphosphinic acid P3N3-
(OH)6 et son sel d'ammonium P3N306H3(NH4)3, le trithiophosphate triammonique (NH4)3POS3. On peut (OH) 6 and its ammonium salt P3N306H3 (NH4) 3, triammonium trithiophosphate (NH4) 3POS3. We can
également citer les hydrates des composés ci-dessus. also mention the hydrates of the above compounds.
On peut citer comme autres exemples d'agents produisant du gaz contenant à la fois de l'azote et du phosphore, de l'oxyde de phosphine, du pyrophosphate de mélamine, des sels pentates contenant de l'azote, etc. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 154 930 décrit encore Other examples of gas producing agents containing both nitrogen and phosphorus, phosphine oxide, melamine pyrophosphate, pentate salts containing nitrogen, and the like. U.S. Patent No. 4,154,930 still describes
des sels pentates contenant de l'azote. pentate salts containing nitrogen.
Comme on l'a indiqué plus haut, l'agent produisant du gaz peut également être un mélange de composés contenant du phosphore avec des composés contenant de l'azote. On peut citer parmi les composés contenant du phosphore, l'acide phosphorique, l'acide phosphoreux, l'acide métaphosphorique, l'acide métaphosphoreux, l'acide hypophosphoreux, l'acide As mentioned above, the gas-producing agent may also be a mixture of phosphorus-containing compounds with nitrogen-containing compounds. Phosphorus-containing compounds, phosphoric acid, phosphorous acid, metaphosphoric acid, metaphosphorous acid, hypophosphorous acid,
pyrophosphoreux, l'acide hypophosphorique, l'acide pyrophos- pyrophosphorous, hypophosphoric acid, pyrophosphate
phorique et de préférence, leurs sels. On peut citer, par phoric and preferably their salts. We can mention, by
exemple, parmi les sels, un sel de sodium, un sel de potas- example, among the salts, a sodium salt, a potassium salt,
sium, un sel de lithium, un sel de beryllium, un sel de magnésium, un sel de calcium, un sel de zinc, un sel de cadmium, un sel d'ammonium, etc. On peut citer comme exemples de composés contenant du phosphore, le phosphate monopotassique KH2PO4, le sium, a lithium salt, a beryllium salt, a magnesium salt, a calcium salt, a zinc salt, a cadmium salt, an ammonium salt, etc. Examples of phosphorus-containing compounds include monopotassium phosphate KH2PO4,
phosphite dipotassique K2HPO3, le pyrophosphate tétra- dipotassium phosphite K2HPO3, the tetra-pyrophosphate
potassique K4P207 ' le pyrophosphate de magnésium Mg2P207, un métaphosphate de potassium (KPO3)n, le phosphate monosodique monopotassique NaKHPO4x7H2O, le Potassium K4P207 'magnesium pyrophosphate Mg2P207, a potassium metaphosphate (KPO3) n, monosodium potassium monopotassium phosphate NaKHPO4x7H2O, the
pyrophosphate disodique Na2H2P207, l'hexamétaphos- disodium pyrophosphate Na2H2P207, hexametaphos-
phate de sodium (NaPO3)6 l'hypophosphate disodique sodium phat (NaPO3) 6 disodium hypophosphate
Na2H2P206, le phosphate trisodique Na3- Na2H2P206, trisodium phosphate Na3-
PO4x12H20, le phosphite disodique Na2HPO3x5H20, le phosphomolybdate disodique Na2PO4 x 12M003, le -8- phosphate trilithique Li3PO4xl/2H20, le phosphate PO4x12H20, disodium phosphite Na2HPO3x5H20, disodium phosphomolybdate Na2PO4 x12M003, trilithic phosphate Li3PO4x1 / 2H20, phosphate
dimagnésien MgHPO4x3H20, le phosphate disodique Na2- dimagnesium MgHPO4x3H20, disodium phosphate Na2-
HPO4 et ses hydrates (Na2HPO4x2H2, Na2HPO4- HPO4 and its hydrates (Na2HPO4x2H2, Na2HPO4-
4 N2HP4x2H20,N2HP4-4 N2HP4x2H20, N2HP4-
x7H20, Na2HPO4xl2H2O, le phosphate monosodique NaH2PO4xH20, le phosphate monomagnésien MgH4- x7H20, Na2HPO4x12H2O, monosodium phosphate NaH2PO4xH20, monomagnesium phosphate MgH4-
(PO4)2x3H2O, le phosphate trimagnésien Mg3- (PO4) 2x3H2O, trimagnesian phosphate Mg3-
(PO4)2x5H20, le phosphate bicalcique CaHPO4x2H20, le phosphate monocalcique CaH4(PO4)2, le phosphite de (PO4) 2x5H20, dicalcium phosphate CaHPO4x2H20, monocalcium phosphate CaH4 (PO4) 2, phosphite of
calcium CaHPO3, le phosphate trizincique Zn3(PO4)2- CaHPO3 calcium, trizincic phosphate Zn3 (PO4) 2-
x4H20, le phosphite bizincique ZnHPO3, le pyrophosphate de zinc Zn2P207, le phosphate d'aluminium AlPO4, etc. Les composés contenant de l'azote sont faciles à x4H20, bizincic phosphite ZnHPO3, zinc pyrophosphate Zn2P207, aluminum phosphate AlPO4, etc. Compounds containing nitrogen are easy to
se procurer et sont de préférence des composés d'ammonium. obtain and are preferably ammonium compounds.
On peut citer comme composés d'ammonium appropriés le chlo- Suitable ammonium compounds include chlorine
rure d'ammonium, le carbonate d'ammonium, le carbonate acide d'ammonium, le nitrate d'ammonium, le sulfate d'ammonium, le ammonium carbonate, ammonium carbonate, ammonium carbonate, ammonium nitrate, ammonium sulphate,
sulfate acide d'ammonium, et des phosphates d'ammonium. ammonium sulphate and ammonium phosphates.
On peut bien évidemment mélanger deux ou plusieurs composés contenant du phosphore avec deux ou plusieurs Of course, two or more phosphorus-containing compounds can be mixed with two or more
composés contenant de l'azote. L'homme de l'art peut déter- compounds containing nitrogen. Those skilled in the art can determine
miner les proportions relatives de composés du phosphore et de composés de l'azote nécessaires pour obtenir l'effet voulu en tant qu'agent produisant du gaz. Cette proportion variera évidemment en fonction des composés particuliers to reduce the relative proportions of phosphorus compounds and nitrogen compounds necessary to achieve the desired effect as a gas-producing agent. This proportion will obviously vary depending on the particular compounds
employés.employees.
La composition de l'additif ignifugeant peut comprendre, facultativement mais de manière recommandée, un polyol. Les polyols utiles dans cette invention sont des composés acycliques et cycliques auxquels sont attachés plusieurs groupes hydroxy et, on peut citer, par exemple, The flame retardant additive composition may optionally, but preferably, include a polyol. The polyols useful in this invention are acyclic and cyclic compounds to which several hydroxy groups are attached and, for example,
parmi ces composés, le pentaérythritol, le dipentaéry- among these compounds, pentaerythritol, dipentaeryl
thritol, le tripentaérythritol, des pentitols comme l'adoni- thritol, tripentaerythritol, pentitols such as adeno-
tol, l'arabitol, etc., des hexitols comme le dulcitol, l'inositol, etc. et des saccharides comme l'amylose, le -9- xylanne, etc., ainsi que des dérivés de ces composés comme la N-méthylglucamine. Le polyol semble avoir pour fonction d'agir comme source supplémentaire de carbone pour l'agent tol, arabitol, etc., hexitols such as dulcitol, inositol, etc. and saccharides such as amylose, xylan, etc., as well as derivatives of these compounds such as N-methylglucamine. The polyol appears to function as an additional source of carbon for the agent
produisant du gaz ce qui a pour effet d'augmenter la quan- producing gas which has the effect of increasing the quantity
tité de charbon formé et de diminuer la quantité d'agent produisant du gaz nécessaire pour assurer une ignifugation utile. Le choix de la quantité de polyol employé dépendra donc nécessairement de la quantité d'agent produisant du gaz utilisée, et en général, le rapport pondéral de l'agent produisant du gaz au polyol sera compris entre environ 9:1 et environ 5:1. Lorsque l'on emploie le polyol en quantités and reduce the amount of gas-producing agent required to provide useful flame retardancy. The choice of the amount of polyol employed will therefore necessarily depend on the amount of gas-producing agent used, and in general, the weight ratio of the gas-producing agent to the polyol will be from about 9: 1 to about 5: 1. . When polyol is used in quantities
moins importantes de façon à ce que le rapport soit supé- less important so that the ratio is higher than
rieur à environ 10:1, l'amélioration en ce qui concerne la around 10: 1, the improvement in the
formation de charbon devient négligeable, tandis que l'em- Coal formation becomes negligible, while the
ploi du polyol en quantités plus importantes, c'est-à-dire lorsque le rapport est inférieur à environ 4:1, a tendance à diminuer l'effet ignifugeant, le polyol non nécessaire, en the polyol in larger amounts, i.e. when the ratio is less than about 4: 1, tends to decrease the flame retardant effect, the unnecessary polyol, in
excès, servant de combustible à la flamme. excess, serving as fuel to the flame.
On peut citer parmi les résines thermoplastiques dans lesquelles la composition d'additif ignifugeant décrite ici est utile, des résines thermoplastiques moulables par soufflage, extrudables et moulables par injection. On peut Among the thermoplastic resins in which the flame retardant additive composition described herein is useful are thermoplastic resins that are blow moldable, extrudable and injection moldable. We can
plus particulièrement citer parmi ces résines, des polyolé- more particularly, among these resins, polyole-
fines comme du polyéthylène, du polypropylène, du poly- like polyethylene, polypropylene, poly-
styrène, du poly(chlorure de vinyle), du polybudatiène, etc., un polycarbonate, un polyamide, un polyester, et en styrene, polyvinyl chloride, polybudatiene, etc., polycarbonate, polyamide, polyester, and
particulier du poly(téréphtalate d'éthylène), du poly(té- poly (ethylene terephthalate), poly (terephthalate
réphtalate de butylène), du poly(téréphtalate de cyclo- butylenephthalate), poly (cycloheptetraphthalate)
hexanediméthanol), etc; un poly(oxyphénylène); un poly- hexanedimethanol), etc .; poly (oxyphenylene); a poly-
imide, un polyacrylate, un polyéther; une résine époxy; etc. La présente invention est particulièrement intéressante imide, polyacrylate, polyether; an epoxy resin; etc. The present invention is particularly interesting
pour des matières thermoplastiques présentant une tempéra- for thermoplastics having a temperature
ture de fusion supérieure à environ 150 C. melting point greater than about 150 C.
I1 est préférable d'ajouter pour 100 parties en poids de résine thermoplastique, d'environ 2 à environ 30 It is preferable to add per 100 parts by weight of thermoplastic resin, from about 2 to about 30
- 10 -- 10 -
parties en poids d'additif ignifugeant. On ajoutera, de manière plus recommandée, d'environ 10 à environ 25 parties en poids d'additif ignifugeant pour 100 parties en poids de parts by weight of flame retardant additive. More preferably, from about 10 to about 25 parts by weight of flame retardant additive per 100 parts by weight of
résine thermoplastique.thermoplastic resin.
Comme on l'a indiqué plus haut, l'additif ignifu- geant doit contenir une huile de silicone, une résine de silicone, un agent produisant du gaz et éventuellement un polyol. En ce qui concerne la teneur en huile de silicone, As mentioned above, the flame retardant additive must contain a silicone oil, a silicone resin, a gas-producing agent and optionally a polyol. With regard to the silicone oil content,
en résine de silicone et en agent produisant du gaz, l'ad- silicone resin and gas producing agent, the ad-
ditif ignifugeant devra contenir d'environ 20 à environ 60% en poids d'huile de silicone, d'environ 10 à environ 40% en poids de résine de silicone et d'environ 20 à environ 60% en poids d'agent produisant du gaz. L'additif ignifugeant devra, de préférence, contenir d'environ 30 à environ 50% en poids d'huile de silicone, d'environ 15 à environ 30% en poids de résine de silicone et d'environ 30 à environ 50% en The flame retardant composition will contain from about 20 to about 60% by weight of silicone oil, from about 10 to about 40% by weight of silicone resin, and from about 20 to about 60% by weight of the silicone producing agent. gas. The flame retardant additive should preferably contain from about 30 to about 50% by weight of silicone oil, from about 15 to about 30% by weight of silicone resin and from about 30 to about 50% by weight.
poids d'agent produisant du gaz.weight of agent producing gas.
Dans la mise en pratique de la présente invention, on peut préparer les compositions ignifugées en mélangeant la résine thermoplastique avec l'huile de silicone, la résine de silicone et l'agent produisant du gaz en utilisant n'importe quel appareil de mélange ou d'homogénéisation In the practice of the present invention, the flame retarded compositions can be prepared by mixing the thermoplastic resin with the silicone oil, the silicone resin and the gas-producing agent using any mixing or mixing apparatus. homogenization
classique, et par exemple un broyeur à cylindres, un mélan- conventional, and for example a roll mill, a mixture of
geur Banburg ou une extrudeuse. L'ordre d'addition de chacun des constituants ne semble pas être critique et l'homme de l'art sera capable d'effectuer de manière optimale les opérations de mélange pour satisfaire à leurs exigences particulières. Banburg or an extruder. The order of addition of each of the components does not appear to be critical and one skilled in the art will be able to optimally perform the mixing operations to meet their particular requirements.
Un procédé recommandé de préparation des composi- A recommended method of preparing the composi-
tions thermoplastiques ignifugées de la présente invention consiste à prémélanger l'huile de silicone et la solution de résine MQ et à éliminer ensuite le solvant, par exemple par distillation. Cela assurera une dispersion complète de la résine dans l'huile. On combine ensuite cette solution The flame retardant thermoplastics of the present invention comprises premixing the silicone oil and the MQ resin solution and then removing the solvent, for example by distillation. This will ensure complete dispersion of the resin in the oil. This solution is then combined
aux constituants restants par n'importe quel moyen permet- to the remaining constituents by any means
- il -- he -
tant d'obtenir une composition homogène (par exemple, par to obtain a homogeneous composition (for example, by
extrusion dans une extrudeuse à double vis). extrusion in a twin screw extruder).
On met de préférence tous les constituants sous forme d'une composition à une température aussi basse que possible, tout en sachant, bien sQr, que la température doit être au moins égale à la température de fusion de la résine thermoplastique. L'agent produisant du gaz est sensible à la chaleur et transformera la résine thermoplastique en mousse si la température de fusion est trop élevée. Bien que la All the constituents are preferably in the form of a composition at a temperature as low as possible, while of course knowing that the temperature must be at least equal to the melting temperature of the thermoplastic resin. The gas producing agent is heat sensitive and will convert the thermoplastic resin into foam if the melting temperature is too high. Although the
diminution de la formation de mousse constitue un des as- lessening of foam formation is one of the
pects de la présente invention, l'utilisation de tempéra- of the present invention, the use of temperature
tures inférieures pour former la composition est bénéfique pour diminuer encore la formation de mousse. Selon la résine thermoplastique particulière et l'agent produisant du gaz employés, la température d'extrusion peut varier entre Lower courses to form the composition is beneficial for further reducing foam formation. Depending on the particular thermoplastic resin and the gas-producing agent employed, the extrusion temperature may vary between
environ 121 C et environ 316 C.about 121 C and about 316 C.
On peut mouler, extruder, comprimer ou filer, etc., la résine thermoplastique ignifugée pour former un grand nombre de produits utiles. On peut citer parmi ces produits, des revêtements, des objets moulés par injection, - des feuilles, des tissus pour sangles, des fibres et d'autres produits. Ils peuvent trouver une utilisation The flame-retarded thermoplastic resin can be molded, extruded, compressed or spun, etc. to form a large number of useful products. These products include coatings, injection molded articles, sheets, webbing fabrics, fibers, and other products. They can find a use
finale dans des fils conducteurs, des boîtiers pour appa- in conductive wires, housings for
reils, des séchoirs à cheveux, des intérieurs d'automobiles, des ventilateurs, des moteurs, des bottiers de pompes, des outils électriques, des boîtiers d'appareils électroniques, etc. L'homme de l'art pourra facilement imaginer d'autres utilisations. hair dryers, automobile interiors, fans, motors, pump casings, power tools, electronic equipment cases, etc. Those skilled in the art can easily imagine other uses.
La suite de la description se réfère aux exemples The rest of the description refers to the examples
suivants dans lesquels toutes les parties sont exprimées en poids. in which all parts are by weight.
Exemples 1-5Examples 1-5
On a mélangé du polypropylène (résine Pro-fax 6523 de Hercules) à une température supérieure à sa température de fusion avec les matériaux indiqués dans le Tableau I dans Polypropylene (Hercules Pro-fax 6523 resin) was blended at a temperature above its melting temperature with the materials listed in Table I in
- 12 -- 12 -
un mélangeur de Banbury. On a découpé le matériau résultant en pastilles et on les a moulées par injection à environ a Banbury mixer. The resultant material was cut into pellets and injection molded to about
193 C sous forme de barreaux éprouvettes UL94. 193 C in the form of test bars UL94.
TABLEAU ITABLE I
1 2 3 4 51 2 3 4 5
Polypropylène 74,3 78,5 70,8 72,8 72,8 Polypropylene 74.3 78.5 70.8 72.8 72.8
Stéarate de magnésium 4,4 3,6 -- --- Magnesium stearate 4,4 3,6 - ---
Silicone 0,11 6,3 7,1 4,7 5,2 4,8 Résine de silicone2 3,2 3,6 2,4 2,6 2,4 Silicone 0.11 6.3 7.1 4.7 5.2 4.8 Silicone resin2 3.2 3.6 2.4 2.6 2.4
Oxyde de décabroîr-Oxide of decab-
diphényle 6,9 -- -- -- --diphenyl 6,9 - - - -
Talc 5,0 7,2 -- -- --Talc 5.0 7.2 - - -
Polyphosphate d'ammonium -- -- 19,7 14,6 14,5 Pentaérythritol -- -- 4,4 4, 9 5,5 Ammonium polyphosphate - - 19.7 14.6 14.5 Pentaerythritol - - 4.4 4, 9 5.5
UL-94 V-1 V-1 V-O V-1 V-OUL-94 V-1 V-1 V-O V-1 V-O
1. Un polymère de polydiméthylsiloxane à terminaisons silanol, dont la viscosité nominale est de 90.000 à 1. A silanol-terminated polydimethylsiloxane polymer having a nominal viscosity of 90,000 to
150.000 centipoises. -150,000 centipoises. -
2. Résine de silicone MQ, avec un rapport M/Q d'environ 2. Silicone resin MQ, with a M / Q ratio of about
0,8/1.0.8 / 1.
3. (NH4)n+2 PnO3n+l sachant que n = 1000 à 3000, de 3. (NH4) n + 2 PnO3n + 1 knowing that n = 1000 to 3000, of
Monsanto Company.Monsanto Company.
4. Pentaérythritol.4. Pentaerythritol.
26 1 462426 1 4624
- 13 -- 13 -
Exemples 7 et 8 On a fondu du polypropylène (résine Pro-fax 6523 d'Hercules), on l'a extrudé et refroidi dans un bain d'eau avec les matériaux indiqués dans le Tableau II. On a découpé l'extrudat résultant en pastilles et on les a moulées par injection à environ 193 C sous forme de plaques d'essai Examples 7 and 8 Polypropylene (Hercules Pro-fax 6523 resin) was melted, extruded and cooled in a water bath with the materials listed in Table II. The resulting extrudate was cut into pellets and injection molded at about 193 C in the form of test plates.
UL-94.UL-94.
TABLEAU IITABLE II
6 76 7
Polypropylène 72,8 72,8Polypropylene 72.8 72.8
Huile de silicone 4,8 ---Silicone oil 4.8 ---
Résine de silicone 2,4 ---2.4 silicone resin ---
Polyphosphate d'ammonium 14,5 14,5 Pentaérythritol 5,5 5,5 Observation de l'extrudat à peu de mousse beaucoup de l'oeil nu mousse, surface Ammonium polyphosphate 14.5 14.5 Pentaerythritol 5.5 5.5 Observation of the extrudate with little foam much of the naked eye foam, surface
piquée complè-Complicated
tement UL-94 V-1 brûléUL-94 V-1 burned
- 14 -- 14 -
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