FR2868423A1 - POLYMERIZABLE PHOSPHONIC AMINOALKYLENE COMPOUNDS AND COPOLYMERS OF AT LEAST ONE COMPOUND WITH AT LEAST ONE ETHYLENE-UNSATURATED COMONOMER, AND THE USE OF SUCH COPOLYMERS - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne des composés aminoalkylène phosphonique polymérisables et les copolymères obtenus par polymérisation de l'un au moins desdits composés avec au moins un comonomère à insaturation éthylénique.L'invention concerne également l'utilisation des copolymères obtenus en tant qu'agents anticorrosifs, agents promoteurs d'adhésion sur supports métalliques ou agents ignifugeants dans de nombreux domaines d'application tels que, par exemple, le domaine des métaux, des plastiques.The invention relates to polymerizable aminoalkylene phosphonic compounds and the copolymers obtained by polymerizing at least one of said compounds with at least one ethylenically unsaturated comonomer. The invention also relates to the use of the copolymers obtained as anticorrosive agents, adhesion promoters on metal supports or flame retardants in many fields of application such as, for example, the field of metals, plastics.
Description
COMPOSES AMINOALKYLENE PHOSPHONIQUE POLYMERISABLES ETPOLYMERIZABLE PHOSPHONIC AMINOALKYLENE COMPOUNDS AND
COPOLYMERES DE L'UN AU MOINS DESDITS COMPOSES AVEC AU MOINS UN COMONOMERE A INSATURATION ETHYLENIQUE, ET UTILISATION DE TELS COPOLYMERES. COPOLYMERS OF AT LEAST ONE OF SAID COMPOUNDS WITH AT LEAST ONE ETHYLENE UNSATURATED COMONOMER, AND USE OF SUCH COPOLYMERS.
L'invention concerne de nouveaux composés (I) aminoalkylène phosphonique insaturés aptes à polymériser et copolymériser ainsi que les copolymères obtenus par polymérisation de l'un au moins desdits composés (I) avec au moins un comonomère à insaturation éthylénique. The invention relates to novel unsaturated aminoalkylene phosphonic compounds (I) capable of polymerizing and copolymerizing, as well as the copolymers obtained by polymerizing at least one of said compounds (I) with at least one ethylenically unsaturated comonomer.
L'invention se rapporte également à l'utilisation des copolymères résultant de la polymérisation de composés (I) aminoalkylène phosphonique insaturés avec au moins un comonomère à insaturation éthylénique, comme agents anticorrosifs, agents promoteurs d'adhésion ou agents ignifugeants selon l'application envisagée. The invention also relates to the use of the copolymers resulting from the polymerization of unsaturated aminoalkylene phosphonic compounds (I) with at least one ethylenically unsaturated comonomer, as anticorrosive agents, adhesion promoters or flameproofing agents according to the intended application. .
Il est connu d'utiliser des polymères résultant de la polymérisation de composés polymérisables comportant du phosphore pour leurs propriétés anticorrosives et/ou pour leurs propriétés d'adhésion par exemple dans le domaine des métaux. En effet, l'utilisation de tels produits phosphorés s'est révélée particulièrement intéressante dans le domaine des formulations de revêtement de surface métallique du fait de leurs propriétés d'adhésion et d'anticorrosion. It is known to use polymers resulting from the polymerization of polymerizable compounds comprising phosphorus for their anticorrosive properties and / or for their adhesion properties, for example in the field of metals. Indeed, the use of such phosphorus products has proved particularly interesting in the field of metal surface coating formulations because of their adhesion and anticorrosion properties.
Par ailleurs, divers polymères issus de composés polymérisables comportant du phosphore ont été utilisés en tant qu'agents ignifugeants par exemple dans les formulations de plastiques. En effet, il semble qu'en présence de flammes les produits phosphorés agissent en formant, par exemple, des acides phosphorique et polyphosphorique de faible volatilité qui catalysent la décomposition des composés organiques en charbon et en eau. Moreover, various polymers derived from polymerizable compounds containing phosphorus have been used as flame retardants for example in plastic formulations. Indeed, it seems that in the presence of flames the phosphorus products act by forming, for example, phosphoric and polyphosphoric acids of low volatility which catalyze the decomposition of organic compounds into coal and water.
Des polymères résultant de la polymérisation de composés polymérisables phosphorés de par la présence d'atomes de phosphore liés par liaison covalente à la chaîne polymère se sont avérés être des agents ignifugeants efficaces engendrant une amélioration des propriétés mécaniques et physiques des plastiques ignifugés les contenant, notamment par rapport aux agents retardateurs de flamme usuellement utilisés tels que les additifs minéraux comme par exemple Mg(OH)2 et Al(OH)3 mélangés physiquement avec les plastiques dans le but de les ignifuger mais dont l'utilisation présente de nombreux inconvénients comme par exemple des problèmes de compatibilité entre l'additif minéral et le polymère auquel il doit être mélangé, des modifications des propriétés mécaniques et physiques des polymères dues au mélange physique avec ce type d'additif, des phénomènes de modification de coloration, de migration (effet "blooming") pouvant gêner l'utilisation de ce type d'additifs pour des applications de type revêtement. Polymers resulting from the polymerization of polymerizable compounds phosphorus by the presence of phosphorus atoms covalently bonded to the polymer chain have been found to be effective flame retardants resulting in an improvement of the mechanical and physical properties of fireproof plastics containing them, including with respect to flame retardants usually used such as mineral additives such as Mg (OH) 2 and Al (OH) 3 physically mixed with plastics for the purpose of fireproofing but whose use has many drawbacks as per examples of compatibility problems between the mineral additive and the polymer to which it must be mixed, modifications of the mechanical and physical properties of the polymers due to physical mixing with this type of additive, phenomena of color change, migration (effect "blooming") that may hinder the use of this type e additives for coating type applications.
De nombreux travaux de recherche ont par conséquent été 15 entrepris sur la synthèse de monomères polymérisables porteur d'un groupement phosphoré. A great deal of research has therefore been undertaken on the synthesis of polymerizable monomers carrying a phosphorus group.
Ainsi, des monomères contenant du phosphore ont été décrits pour leur utilisation en tant qu'agents retardateurs de flamme, comme par exemple le bis(2-chloroéthyl)vinyl phosphonate, dans "Stauffer Chemicals" [Kabachnick M.I., Izv. Akab Nauk. Otd. Khim., 2, 233 (1947)]. Thus, phosphorus-containing monomers have been described for use as flame retardants, such as, for example, bis (2-chloroethyl) vinyl phosphonate, in "Stauffer Chemicals" [Kabachnick M.I., Izv. Akab Nauk. Otd. Khim., 2, 233 (1947)].
La publication de Boutevin et Al. parue dans le "Polymer Bulletin 30", pages 243-248 (1993) décrit la préparation de (méth)acrylate phosphoné selon un procédé en trois étapes dont la première étape conduit à la synthèse d'un dialkyl allylphosphonate qui après deux réactions successives avec le mercaptoéthanol puis avec le chlorure de (méth) acryloyle conduit au (méth)acrylate phosphoné. The publication of Boutevin et al., Published in "Polymer Bulletin 30", pages 243-248 (1993) describes the preparation of phosphonated (meth) acrylate according to a three-step process whose first step leads to the synthesis of a dialkyl allylphosphonate which after two successive reactions with mercaptoethanol and then with (meth) acryloyl chloride leads to the phosphonated (meth) acrylate.
La présente invention a pour objet de nouveaux composés (I) aminoalkylène phosphonique insaturés aptes à polymériser et copolymériser répondant à la formule générale suivante: H >--<R 1 H Y Z A C (R) 2-PO (OR' ) 2 dans laquelle: - R1 représente un atome d'hydrogène ou un groupe méthyle, les R, identiques ou différents entre eux, peuvent être choisis parmi: * un atome d'hydrogène, * un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, * un groupe aryle, et * un groupe phényle, les R', identiques ou différents, peuvent être choisis parmi: * un atome d'hydrogène, et * un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 8 atomes de carbone, A représente un groupe N N ou un groupe -NR2- dans C I I 0 lequel R2 représente un atome d'hydrogène, un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, un groupe aryle, un groupe phényle ou un groupement C(R)2P0(OR')2 dans lequel les R et les R' ont les significations précitées, Y est un groupe -C(0)O-, -O-C(0)- , C(0)NHC(0)O - ou un benzyle, Z est choisi parmi: * un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, * un groupe CH2CH (OH) CH2OCH2CH2r * un groupe CH2CH (OH) CH2OC (0) CH2, * un groupe CH2CH2SC3H6, * un groupe CH2CH (OH) CH2OCH2CH2SC3H6r * un groupe CH2CH (OH) CH2OC (0) CH2SC3H6, * un groupe CH2CH2NHC (0) OCH2CH2, * un groupe C (CH3) (CH3) NHC (0) OCH2CH2, * un groupe (CH2) tOC (0) (CH2) t, dans lequel t et t' 35 représentent un nombre entier allant de 1 à 12, * et le groupement: CH (X) dans lequel X est choisi parmi le groupe constitué par un alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, un phényle, un groupe (CH2)2SCH3, un groupe (CH2) 4N (R2) 2r et un groupement répondant à la formule ou à la formule dans lesquels les R2 ont la signification précitée, à l'exclusion des composés (I) pour lesquels: - R1 représente un atome d'hydrogène ou un méthyle, - les R, identiques ou différents, sont un atome d'hydrogène ou un alkyle ayant de 1 à 8 atomes de carbone, - les R', identiques ou différents, sont un groupe alkyle de 1 à 8 atomes de carbone, - Z est un groupe CH2CH2, - Y est un groupe -C(0)O-ou, et - A représente un groupe -NR2- dans lequel R2 est soit un atome d'hydrogène soit un groupe tert-alkyle ayant de 4 à 22 atomes de carbone. The subject of the present invention is novel unsaturated aminoalkylene phosphonic compounds (I) capable of polymerizing and copolymerizing, corresponding to the following general formula: ## STR2 ## in which: R1 represents a hydrogen atom or a methyl group, the R, which are identical to or different from each other, may be chosen from: * a hydrogen atom, * a linear or branched alkyl group containing from 1 to 22 carbon atoms, * an aryl group, and a phenyl group, the R ', which may be identical or different, may be chosen from: * a hydrogen atom, and * a linear or branched alkyl group containing from 1 to 8 carbon atoms, A represents a NN group or a group -NR2- in CII 0 which R2 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an aryl group, a phenyl group or a group C (R) 2 PO (OR ') 2 in which the R and R' have the significati Y is -C (O) O-, -OC (O) -, C (O) NHC (O) O- or benzyl, Z is selected from: * a linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, a CH 2 CH (OH) CH 2 OCH 2 CH 2 group, a CH 2 CH (OH) CH 2 OC (O) CH 2 group, a CH 2 CH 2 SC 3 H 6 group, a CH 2 CH (OH) CH 2 O CH 2 CH 2 SC 3 H 6 group, and a CH 2 CH (OH) CH 2 OC group. 0) CH2SC3H6, * CH2CH2NHC (O) OCH2CH2, * C (CH3) (CH3) NHC (O) OCH2CH2, * (CH2) tOC (O) (CH2) t, wherein t and t ' Are an integer from 1 to 12; and the group: CH (X) wherein X is selected from the group consisting of linear or branched alkyl having 1 to 22 carbon atoms, phenyl, a group ( CH 2) 2SCH 3, a group (CH 2) 4 N (R 2) 2 r and a group corresponding to the formula or formula in which the R 2 have the abovementioned meaning, excluding the compounds (I) for which: R 1 represents a hydrogen atom or a methyl, - the R, identi the same or different R 'are alkyl groups of 1 to 8 carbon atoms, Y is a group -C (O) O- or, and - A represents a group -NR2- in which R2 is either a hydrogen atom or a tert-alkyl group having from 4 to 22 carbon atoms.
Les composés (I) de l'invention tels que définis précédemment présentent l'avantage d'être particulièrement stables. En effet, les composés (I) de l'invention contiennent une liaison Carbone-Phosphore (liaison C-P) qui est stable à l'hydrolyse, contrairement aux monomères phosphatés usuels dans lesquels l'atome de phosphore est lié à quatre atomes d'oxygène formant une liaison C-O-P qui est particulièrement sensible à l'hydrolyse. Par ailleurs, les composés (I) de l'invention ne contiennent aucun groupement phosphate, groupements qui sont à l'origine de nombreux dérèglements de l'écosystème, notamment de l'eutrophisation des eaux. The compounds (I) of the invention as defined above have the advantage of being particularly stable. Indeed, the compounds (I) of the invention contain a carbon-phosphorus bond (CP bond) which is stable to hydrolysis, unlike the usual phosphate monomers in which the phosphorus atom is bonded to four oxygen atoms forming a COP bond which is particularly sensitive to hydrolysis. Furthermore, the compounds (I) of the invention do not contain any phosphate group, groups that are at the root of many disturbances of the ecosystem, including water eutrophication.
Ainsi, les copolymères de l'invention résultant de la polymérisation des composés (I) de formule suivante: Thus, the copolymers of the invention resulting from the polymerization of compounds (I) of the following formula:
H R Z H>H R Z H>
Y Z A C (R) 2-PO (OR' ) 2 dans laquelle R1r R, R', Y, Z et A ont les significations précédemment spécifiées dans la description, avec au moins un comonomère à insaturation éthylénique, se sont révélés particulièrement efficaces en tant qu'agents anticorrosifs, agents promoteurs d'adhésion sur métal ou en tant qu'agents ignifugeants selon l'application envisagée. Dès lors, l'invention a aussi pour objet les copolymères résultant de la polymérisation de l'un au moins des composés (I) avec au moins un comonomère à insaturation éthylénique. YZAC (R) 2-PO (OR ') 2 in which R 1 R, R', Y, Z and A have the meanings previously specified in the description, with at least one ethylenically unsaturated comonomer, have proved particularly effective as anticorrosive agents, adhesion promoters on metal or as flame retardants according to the intended application. Therefore, the subject of the invention is also the copolymers resulting from the polymerization of at least one of the compounds (I) with at least one ethylenically unsaturated comonomer.
L'invention a enfin pour objet l'utilisation des copolymères précités comme agents anticorrosifs, agents promoteurs d'adhésion sur métal ou comme agents ignifugeants dans de nombreux domaines d'application comme par exemple le domaine des métaux, des plastiques. The invention finally relates to the use of the aforementioned copolymers as anticorrosive agents, adhesion promoters on metal or as flame retardants in many fields of application such as the field of metals, plastics.
La préparation des composés (I) selon l'invention peut être conduite selon deux procédés de préparation différents. The preparation of the compounds (I) according to the invention can be carried out according to two different preparation methods.
Par exemple, les composés (I) de l'invention peuvent être synthétisés selon un procédé de préparation consistant en la transformation chimique d'un monomère insaturé ethyléniquement comportant une fonction amine en un monomère insaturé comportant au moins une fonction phosphonée. For example, the compounds (I) of the invention may be synthesized according to a preparation process consisting of the chemical conversion of an ethylenically unsaturated monomer comprising an amine function to an unsaturated monomer comprising at least one phosphonated function.
Selon ce procédé de préparation, les composés (I) de l'invention de formule telle que définie précédemment pour lesquels R, R', A ont les significations précitées et R1 est un méthyle, Y est un groupe C(0)0 et Z est un CH2CH2, sont obtenus par réaction d'un monomère (II) répondant à la formule suivante: According to this method of preparation, the compounds (I) of the invention of formula as defined above for which R, R ', A have the aforementioned meanings and R1 is a methyl, Y is a group C (O) O and Z is a CH2CH2, are obtained by reaction of a monomer (II) corresponding to the following formula:
H R 1H R 1
H i 0 CH2-CH2-A-H 0 dans laquelle: - R1 représente un méthyle, - A représente un groupe N N ou un groupe -NR2- dans C I I 0 lequel R2 représente un atome d'hydrogène, un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, un groupe aryle, un groupe phényle ou un groupement C(R)2P0(OR')2 dans lequel les R et les R' ont les significations précitées, avec le paraformaldéhyde de formule (CH2O), , suivi d'une réaction avec un hydrogénophosphonate de dialkyle (III) répondant à la formule suivante: dans laquelle les R', identiques, sont choisis parmi un 20 atome d'hydrogène et un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 8 atomes de carbone. Wherein R 1 represents a methyl, A represents a group NN or a group -NR 2 - in CII 0 where R 2 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group comprising 1 to 22 carbon atoms, an aryl group, a phenyl group or a C (R) 2 PO (OR ') 2 group in which the R and R' have the abovementioned meanings, with paraformaldehyde of formula (CH 2 O),, followed by a reaction with a dialkyl (III) hydrogenophosphonate corresponding to the following formula: in which the R ', which are identical, are chosen from a hydrogen atom and a linear or branched alkyl group containing from 1 to 8 carbon atoms; carbon.
Ce procédé de préparation des composés (I) définis ci-dessus consiste en une réaction chimique de type Kabashnick-Field qui a lieu dans des conditions opératoires classiques des réactions de type Kabashnick-Field avec une température de l'ordre de 25 à 100 C, préférentiellement comprise entre 50 et 80 C. This process for the preparation of the compounds (I) defined above consists of a chemical reaction of the Kabashnick-Field type which takes place under standard operating conditions of the Kabashnick-Field type reactions with a temperature of the order of 25 to 100 C. preferably between 50 and 80 ° C.
Le rapport molaire de monomère (II)/ paraformaldéhyde est compris entre 0, 5 et 2, de préférence compris entre 0,8 et 1,2. De même, le rapport molaire de monomère (II)/ hydrogénophosphonate de dialkyle (III) est compris entre 0,5 et 2, de préférence compris entre 0,8 et 1,2. The molar ratio of monomer (II) / paraformaldehyde is between 0.5 and 2, preferably between 0.8 and 1.2. Similarly, the molar ratio of monomer (II) / dialkyl hydrogenphosphonate (III) is between 0.5 and 2, preferably between 0.8 and 1.2.
Par exemple, les composés (I) de l'invention pour lesquels R1i Y, Z, R et R' ont les significations définies précédemment et pour lesquels A représente un groupe -NR2- dans lequel R2 représente un atome d'hydrogène, un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, un groupe aryle, un groupe phényle ou un groupement C(R)2PO(OR')2 dans lequel les R et les R' ont les significations citées précédemment, sont prépares préférentiellement selon un procédé de préparation consistant en la réaction entre un monomère fonctionnel (IV) insaturé ethyléniquement et une amine tertiaire phosphonée V) Selon ce procédé de préparation, les composés (I) de l'invention tels que définis ci-dessus dans lesquels A représente un groupe -NR2- où R2 a les significations précitées sont obtenus par réaction entre un monomère fonctionnel (IV) de formule suivante: H\ \R1 (IV) For example, the compounds (I) of the invention for which R 1, Y, Z, R and R 'have the meanings defined above and for which A represents a group -NR 2 - in which R 2 represents a hydrogen atom, a group linear or branched alkyl comprising from 1 to 22 carbon atoms, an aryl group, a phenyl group or a C (R) 2 PO (OR ') 2 group in which the R and R' have the meanings mentioned above, are preferably prepared according to a preparation process consisting of the reaction between an ethylenically unsaturated functional monomer (IV) and a phosphonated tertiary amine V) According to this preparation method, the compounds (I) of the invention as defined above in which A represents a group -NR2- where R2 has the abovementioned meanings are obtained by reaction between a functional monomer (IV) of the following formula: H \ \ R1 (IV)
H EHEY
dans laquelle: - R1 représente un atome d'hydrogène ou un méthyle, et - E est choisi parmi: * un groupe -C (0) O-CnH2n+1 avec n compris entre 1 et 8, * un groupe -C(0)OH, * un groupe -C(0)NCO, * un groupe -C(0)01, * un groupe -C (0) O-C2H4-NCO, * un groupe -CO-OCH2-CH-CH2r * un groupe -C(0)O-(CH2)t-OH avec t compris entre 1 et 4, * un groupe -(0)C(0)- CH3r et une amine tertiaire phosphonée (V) de formule suivante: /R2 G N \C (R) 2-PO (OR' ) 2 dans laquelle: - les R sont semblables ou différents entre eux et peuvent être choisis parmi: * un atome d'hydrogène, * un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, 30 * un groupe aryle, et * un groupe phényle; les R', semblables ou différents entre eux, peuvent être choisis parmi: * un atome d'hydrogène, et * un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 8 atomes de carbone, R2 représente un atome d'hydrogène, un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, un groupe aryle, un groupe phényle ou un groupement C(R)2P0(OR')2 dans lequel les R et les R' ont les significations précitées; G est choisi parmi: * un groupe HO(CH2)n avec n compris entre 1 et 16, * un groupe HO2C(CH2)n avec n compris entre 1 et 16, * un groupe HOCH2CH2SC3H6, * un groupe HO2CCH2SC3H6, * et le groupement: HO2CC (X) H dans lequel X est choisi parmi le groupe constitué par un atome d'hydrogène, un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 5 atomes de carbone, un groupe phényle, un groupe (CH2) 2SCH3, un groupe (CH2) 4N (R2) 2 dans lequel R2 a la signification précitée, et un groupement répondant à la formule CH2 R2 ou à la formule / R2 dans lesquelles les R2 ont la signification précitée. in which: R1 represents a hydrogen atom or a methyl, and - E is chosen from: * a -C (O) O-CnH2n + 1 group with n ranging from 1 to 8, a -C (0) group; ), A -C (O) NCO group, a -C (O) O group, a -C (O) O-C 2 H 4 -NCO group, a -CO-OCH 2 -CH-CH 2 group, a -C (O) O- (CH 2) t-OH group with t between 1 and 4, a - (O) C (O) - CH 3 r group and a phosphonated tertiary amine (V) of the following formula: Wherein R 2 are the same or different from each other and may be chosen from: a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having from 1 to 22; carbon atoms, an aryl group, and a phenyl group; the R ', which are similar to or different from one another, may be chosen from: * a hydrogen atom, and * a linear or branched alkyl group containing from 1 to 8 carbon atoms, R2 represents a hydrogen atom, an alkyl group linear or branched chain comprising from 1 to 22 carbon atoms, an aryl group, a phenyl group or a C (R) 2 PO (OR ') 2 group in which the R and R' have the abovementioned meanings; G is selected from: an HO (CH 2) n group with n between 1 and 16, an HO 2 C (CH 2) n group with n between 1 and 16, an HOCH 2 CH 2 SC 3 H 6 group, a HO 2 CCH 2 SC 3 H 6 group, and group: HO2CC (X) H wherein X is selected from the group consisting of a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a phenyl group, a (CH 2) 2SCH 3 group, a group (CH 2) 4 N (R 2) 2 in which R 2 has the abovementioned meaning, and a group corresponding to the formula CH 2 R 2 or to the formula / R 2 in which the R 2 are as defined above.
Le monomère fonctionnel (IV) insaturé ethyléniquement peut être par exemple l'acide (méth)acrylique, le chlorure(méth)acryloyle, le chlorométhylstyrène, le (méth)acrylate d'hydroxyalkyle, le 3-isopropényl diméthylbenzyl isocyanate ou le 2- isocyanatoéthylméthacrylate ou encore le (méth)acrylate de glycidyle. The ethylenically unsaturated functional monomer (IV) may be, for example, (meth) acrylic acid, (meth) acryloyl chloride, chloromethylstyrene, hydroxyalkyl (meth) acrylate, 3-isopropenyl dimethylbenzyl isocyanate or 2-isocyanatoethylmethacrylate. or else glycidyl (meth) acrylate.
En outre, l'amine tertiaire phosphonée (V) telle que définie précédemment peut être obtenue selon le mode de préparation 5 décrit ci-après. In addition, the tertiary phosphonated amine (V) as defined above can be obtained according to the method of preparation 5 described below.
En effet, selon la réaction de Kabachnik-Fields, l'amine tertiaire phosphonée (V) peut être obtenue par réaction entre un hydrogénophosphonate d'alkyle (VI) répondant à la formule suivante: In fact, according to the Kabachnik-Fields reaction, the tertiary phosphonated amine (V) can be obtained by reaction between an alkyl hydrogenphosphonate (VI) corresponding to the following formula:
ORGOLD
I (VI) H P=0 OR' dans laquelle: - R et R' identiques peuvent être choisis parmi le groupe constitué par un atome d'hydrogène et un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, avec le para formaldéhyde (CH2O)n et une amine (VII) 20 répondant à la formule suivante: G' NH 1 R3 (VII) dans laquelle: G' est choisi parmi: * un groupe HO(CH2)n avec n compris entre 1 et 16, * un groupe HO2C (CH2) n avec n compris entre 1 et 16, 30 * un groupe HOCH2CH2SC3H6, * un groupe HO2CCH2SC3H6i * et le groupement: HO2CC (X) H dans lequel X est choisi parmi le groupe constitué par un atome d'hydrogène, un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 5 atomes de carbone, un groupe phényle, le - (CH2) 2-S- CH3r le (CH2) 4N (R2) 2 dans lequel R2 représente un atome d'hydrogène, un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 22 atomes de carbone, un groupe aryle, un groupe phényle ou un groupement C(R)2P0(OR') 2 dans lequel les R et les R' ont les significations précitées, et un groupement répondant à la formule: R2 dans lesquelles les R2 ont les significations précitées, et R3 représente un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 18 atomes de carbone. I (VI) HP = 0 OR 'in which: - R and R' identical may be chosen from the group consisting of a hydrogen atom and a linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, with the para formaldehyde (CH2O) n and an amine (VII) having the following formula: ## STR2 ## wherein: G 'is selected from: * HO (CH2) n with n between 1 and 16 a group HO2C (CH2) n with n between 1 and 16, a group HOCH2CH2SC3H6, a group HO2CCH2SC3H6i * and the group: HO2CC (X) H wherein X is selected from the group consisting of hydrogen, a linear or branched alkyl group having from 1 to 5 carbon atoms, a phenyl group, the - (CH2) 2 -S-CH3r the (CH2) 4N (R2) 2 in which R2 represents a hydrogen atom , a linear or branched alkyl group having from 1 to 22 carbon atoms, an aryl group, a phenyl group or a group C (R) 2 PO (OR ') 2 in which the R and R' have the the above-mentioned meanings, and a group corresponding to the formula: R2 in which the R2s have the abovementioned meanings, and R3 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group containing from 1 to 18 carbon atoms.
A titre de composés (I) préférés de l'invention, on peut citer par exemple les composés (I) pour lesquels R1 est un méthyle, R est un atome d'hydrogène, R' est un atome d'hydrogène ou un alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 3 atomes de carbone, de préférence un méthyle, un éthyle ou un isopropyle, Y est un groupe -C(0)0-, Z est un groupe CH2CH2, A est un groupe -NR2 dans lequel R2 est un groupement C(R)2P(0)(OR')2 où R est hydrogène et R' est un atome d'hydrogène ou un alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 3 atomes de carbone, de préférence un méthyle, un éthyle ou un isopropyle, qui répondent à la formule suivante: H CH3 CH2-PO (OR' ) 2 -O- CH2-CH2-NCH2-PO (OR' ) 2 De même, on peut citer les composés (I) pour lesquels R1 est un méthyle, R est un atome d'hydrogène, R' est un atome d'hydrogène ou un alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 3 atomes de carbone, de préférence un méthyle, un éthyle ou un isopropyle, Y est un groupe benzyle, Z est un groupe C (CH3) 2NHC (0) OCH2CH2r A est un groupe -NR2 dans lequel R2 est / R2 N CH2 N R2 ou à la formule \ II 0 un groupement C(R)2P(0)(OR')2 où R et R' ont la signification spécifiée ci-dessus, composés (I) répondant à la formule suivante: CH2 P(0)(OR')2 / N C O CH2 CH2-N H O \CH2 P(0)(OR')2 CH3 A titre de composés (I) de l'invention, on peut également mentionner en particulier les composés (I) pour lesquels 10 R1 est un méthyle, Y est un groupe C(0)O- n Z est un groupe CH2CH2, A est un groupe N N C I I 0 15,R est un atome d'hydrogène et R' est un atome d'hydrogène ou un alkyle linéaire comportant de 1 à 3 atomes de carbone, de préférence un méthyle, un éthyle ou un isopropyle, composés (I) de formule suivante: C O CH2 CH2 N N CH2 PO(OR'), II O i As preferred compounds (I) of the invention, there may be mentioned for example the compounds (I) for which R 1 is a methyl, R is a hydrogen atom, R 'is a hydrogen atom or a linear alkyl or branched having from 1 to 3 carbon atoms, preferably methyl, ethyl or isopropyl, Y is -C (O) O-, Z is CH2CH2, A is -NR2 wherein R2 is a group C (R) 2 P (O) (OR ') 2 where R is hydrogen and R' is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl having 1 to 3 carbon atoms, preferably a methyl, an ethyl or an isopropyl, which correspond to the following formula: ## STR1 ## Similarly, mention may be made of the compounds (I) for which R 1 is a methyl, R is a hydrogen atom, R 'is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl having 1 to 3 carbon atoms, preferably a methyl, an ethyl or an isopropyl, Y is a groupbenzyl, Z is C (CH3) 2NHC (O) OCH2CH2r A is -NR2 where R2 is / R2 N CH2 N R2 or the formula is C (R) 2P (O) (OR Where R and R 'have the meaning specified above, compounds (I) having the following formula: CH 2 P (O) (OR') 2 / NCO CH 2 CH 2 -N HO \ CH 2 P (O) ( As compounds (I) of the invention, there may also be mentioned in particular compounds (I) for which R 1 is a methyl, Y is a group C (O) O-n Z is a CH 2 CH 2 group, A is a group NNCII O 15, R is a hydrogen atom and R 'is a hydrogen atom or a linear alkyl having from 1 to 3 carbon atoms, preferably a methyl, an ethyl or an isopropyl compounds (I) of the following formula: ## STR2 ##
OO
Les nouveaux composés (I) de l'invention, qui sont des monomères polymérisables porteurs d'au moins un groupement phosphoné, sont utilisés comme produit de départ dans la préparation des copolymères selon l'invention qui résultent de la polymérisation de composés (I) avec au moins un comonomère à insaturation éthylénique. The novel compounds (I) of the invention, which are polymerizable monomers bearing at least one phosphonated group, are used as starting material in the preparation of the copolymers according to the invention which result from the polymerization of compounds (I) with at least one ethylenically unsaturated comonomer.
Selon l'invention, lesdits copolymères résultent de la polymérisation de 0,5 % à 50 % en poids, de préférence de 1 à 10 % en poids, d'au moins un composé (I) de l'invention tel que défini précédemment avec 50 % à 99,5 % en poids, de préférence de 90 % à 99 % en poids, d'au moins un comonomère à insaturation éthylénique. According to the invention, said copolymers result from the polymerization of from 0.5% to 50% by weight, preferably from 1 to 10% by weight, of at least one compound (I) of the invention as defined previously with 50% to 99.5% by weight, preferably 90% to 99% by weight, of at least one ethylenically unsaturated comonomer.
Les comonomères appropriés peuvent être choisis dans le groupe constitué par la famille des acides et esters acryliques et méthacryliques. D'une manière préférentielle, le comonomère de la famille des acides et des esters acryliques et méthacryliques peut être choisi dans le groupe constitué par l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de butyle, le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate de butyle, l'acrylate d'hydroxyéthyle, l'acrylate d'hydroxypropyle, le méthacrylate d'hydroxyéthyle, le méthacrylate d' hydroxypropyle. Suitable comonomers may be selected from the group consisting of the family of acrylic and methacrylic acids and esters. Preferably, the comonomer of the family of acrylic and methacrylic acids and esters may be chosen from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate and ethyl acrylate. butyl acrylate, methyl methacrylate, butyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate.
Les comonomères à insaturation éthylénique peuvent aussi être choisis parmi l'acide crotonique, l'acide maléique, l'anhydride maléique, l'acide fumarique, l'acide itaconique, l'anhydride itaconique, le maléate de diéthyle, l'acrylonitrile et le méthacrylonitrile. The ethylenically unsaturated comonomers may also be selected from crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, itaconic anhydride, diethyl maleate, acrylonitrile and the like. methacrylonitrile.
Les comonomères à insaturation éthylénique peuvent également être choisis dans le groupe constitué par la famille des esters vinyliques tels que par exemple l'acétate de vinyle, le propionate de vinyle, le butyrate de vinyle, par la famille des éthers de vinyle alkyle comme par exemple l'éther de vinyle méthyle, l'éther de vinyle d'éthyle, l'éther d'isobutylvinyle, par les oléfines comme par exemple l'éthylène, le propylène, et par la famille des diènes comme le butadiène, l'isoprène, le chloroprène, et le styrène et ses dérivés comme par exemple le méthylstyrène, le chlorométhylstyrène. The ethylenically unsaturated comonomers may also be chosen from the group consisting of the family of vinyl esters such as, for example, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, by the family of alkyl vinyl ethers, for example methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, isobutylvinyl ether, olefins such as ethylene, propylene, and the diene family such as butadiene, isoprene, chloroprene, and styrene and its derivatives such as methylstyrene, chloromethylstyrene.
Les comonomères précités peuvent être utilisés seuls ou en 30 mélange. Ainsi, un ou plusieurs comonomères peuvent être utilisés simultanément. The aforementioned comonomers can be used alone or in admixture. Thus, one or more comonomers can be used simultaneously.
Les copolymères selon l'invention peuvent être préparés par polymérisation en masse, en solution, en suspension ou en émulsion. De préférence, les copolymères selon l'invention sont préparés par polymérisation en solution. The copolymers according to the invention may be prepared by bulk polymerization, in solution, in suspension or in emulsion. Preferably, the copolymers according to the invention are prepared by solution polymerization.
La copolymérisation s'effectue généralement en présence d'initiateurs de polymérisation tels que par exemple en présence de peroxydes, d'hydroperoxydes, de persulfates, de composés diazoiques ou de catalyseurs rédox. The copolymerization is generally carried out in the presence of polymerization initiators such as, for example, in the presence of peroxides, hydroperoxides, persulfates, diazo compounds or redox catalysts.
Les solvants de polymérisation appropriés sont des milieux aqueux et/ou organiques bien connus de l'homme du métier. Les températures de polymérisation sont de l'ordre de 20 C à 140 C, préférentiellement de 40 à 90 C. Suitable polymerization solvents are aqueous and / or organic media well known to those skilled in the art. The polymerization temperatures are of the order of 20 C to 140 C, preferably 40 to 90 C.
Comme mentionné précédemment, les copolymères de l'invention peuvent être utilisés dans de nombreux domaines d'application. Ainsi, les copolymères selon l'invention sont préférentiellement utilisés en tant qu'agents anticorrosifs par exemple dans le domaine des métaux (en particulier de la protection des métaux), en tant qu'agents promoteurs d'adhésion par exemple dans les latex auxquels ils confèrent des propriétés d'adhésion particulièrement intéressantes lorsque ces derniers sont destinés à des supports solides tels que par exemple les métaux et le verre, et en tant qu'agents ignifugeants par exemple dans les plastiques. Les copolymères de l'invention sous forme acide phosphonique, c'est-à- dire possédant deux fonctions P(0)(OH)2r sont utilisés comme agents d'anticorrosion et/ou agents promoteurs d'adhésion sur métaux pour des applications dans le domaine des métaux. As mentioned above, the copolymers of the invention can be used in many fields of application. Thus, the copolymers according to the invention are preferably used as anticorrosive agents for example in the field of metals (in particular the protection of metals), as adhesion promoters for example in the latexes to which they confer particularly advantageous adhesion properties when they are intended for solid supports such as for example metals and glass, and as flame retardants for example in plastics. The copolymers of the invention in phosphonic acid form, that is to say having two functions P (O) (OH) 2r are used as anticorrosive agents and / or adhesion promoters on metals for applications in the field of metals.
Les copolymères de l'invention sous forme ester phosphonique, c'est-àdire possédant une fonction P(0)(OR')2 avec R' représentant un alkyle, sont notamment utilisés 25 comme agents ignifugeants de matériaux tels que par exemple les plastiques. The copolymers of the invention in the phosphonic ester form, that is to say having a P (O) (OR ') 2 function with R' representing an alkyl, are especially used as flameproofing agents for materials such as, for example, plastics. .
Par ailleurs, les copolymères de l'invention porteurs de deux fonctions phosphonées, c'est-à-dire deux groupements P(0)(OH)2 ou deux groupements P(0)(OR')2 où R' est un alkyle, présentent dans leur application des propriétés d'ignifugation ou des propriétés d'adhésion et/ou d'anticorrosion supérieures aux copolymères porteur d'une seule fonction phosphonée. Moreover, the copolymers of the invention carrying two phosphonated functional groups, that is to say two P (O) (OH) 2 groups or two P (O) (OR ') 2 groups in which R' is alkyl , have in their application fireproofing properties or adhesion properties and / or anticorrosion higher than copolymers carrying a single phosphonated function.
Les exemples ci-après sont donnés uniquement à titre illustratif et n'ont donc aucun caractère limitatif de la présente invention. The examples below are given for illustrative purposes only and therefore have no limiting character of the present invention.
Préparation de composés (I) de l'invention 1.Synthèse du [N, 2-hydroxyéthyl]diméthylène diphosphonate de tétraéthyle. Preparation of compounds (I) of the invention 1. Synthesis of tetraethyl [N, 2-hydroxyethyl] dimethylene diphosphonate.
Dans un ballon bicol muni d'un réfrigérant et d'une ampoule de coulée, on introduit 8,6 g (0,1408 mole) d'éthanolamine, 8,42 g (0,283 mole) de paraformaldéhyde, 100 ml de méthanol. Le mélange réactionnel est placé sous agitation mécanique à 65 C pendant une heure. In a two-necked flask equipped with a condenser and a dropping funnel, 8.6 g (0.1408 mol) of ethanolamine, 8.42 g (0.283 mol) of paraformaldehyde, 100 ml of methanol are introduced. The reaction mixture is mechanically stirred at 65 ° C. for one hour.
Puis, on procède à l'addition lente de 31 g d'hydrogénophosphonate de diméthyle (0,2805 mol.) par le biais de l'ampoule de coulée. Then, 31 g of dimethyl hydrogen phosphonate (0.2805 mol) are added slowly through the dropping funnel.
Le mélange réactionnel est maintenu à 65 C pendant 6 heures. The reaction mixture is maintained at 65 ° C. for 6 hours.
A l'issue de la réaction, on filtre la para-formaldéhyde en excès et on distille le brut réactionnel sous trompe à eau (20 mmHg) pour éliminer le solvant réactionnel. At the end of the reaction, the excess paraformaldehyde is filtered and the crude reaction product is distilled under water (20 mmHg) to remove the reaction solvent.
Le [N,2-hydroxyéthyl]diméthylène diphosphonate de tétraéthyle est obtenu avec un rendement de 80 et présente les caractéristiques suivantes: RMN 31P (CDC13) : 8: 29 ppm (s, 1P). Tetraethyl [N, 2-hydroxyethyl] dimethylene diphosphonate is obtained in a yield of 80 and has the following characteristics: 31 P NMR (CDCl3): 8: 29 ppm (s, 1 P).
RMN 1H (CDC13) : 8: 2,9 ppm (t, 3H, HOCH2CH2N) ; 3,3 ppm (d, 4H, NCH2P(0) (OCH3) 2) ; 3,7 ppm (t, 2H, HOCH2CH2N) ; 3,8 ppm (d, 12H, CH2P(0) (OCH3) 2) . 2- Synthèse du méthacrylate de N, éthyldiméthylène diphosphonate de tétraéthyle. 1H NMR (CDCl3): δ: 2.9 ppm (t, 3H, HOCH2CH2N); 3.3 ppm (d, 4H, NCH 2 P (O) (OCH 3) 2); 3.7 ppm (t, 2H, HOCH2CH2N); 3.8 ppm (d, 12H, CH 2 P (O) (OCH 3) 2). 2- Synthesis of tetraethyl N, ethyldimethylene diphosphonate methacrylate.
Dans un ballon bicol muni d'un réfrigérant et d'une ampoule de coulée, on introduit 3 g (soit 0,0108 mol.) de (N,2-hydroxyéthyl)diméthylène diphosphonate de tétraéthyle, 1,5 g (0,0150 mol.) de triéthylamine, 0,05 g d'hydroquinone et 40 ml de DMF parfaitement anhydre. In a two-necked flask equipped with a condenser and a dropping funnel, 3 g (ie 0.0108 mol.) Of tetraethyl (N, 2-hydroxyethyl) dimethylene diphosphonate, 1.5 g (0.0150 g) are introduced. mol.) of triethylamine, 0.05 g of hydroquinone and 40 ml of perfectly anhydrous DMF.
Par l'ampoule de coulée, on introduit goutte à goutte 1,25 g (0,0120 mol.) de chlorure de, méthacryloyle. Une fois l'addition terminée, on laisse la réaction se dérouler à température ambiante pour une durée de 12 heures. 1.25 g (0.0120 mol) of methacryloyl chloride are introduced dropwise through the dropping funnel. After the addition is complete, the reaction is allowed to proceed at room temperature for 12 hours.
A l'issue de cette addition, le solvant réactionnel est évaporé par distillation sous pression réduite. At the end of this addition, the reaction solvent is evaporated off under reduced pressure.
Le méthacrylate de N, éthyldiméthylène diphosphonate de tétraéthyle est obtenu avec un rendement de 80 et présente 5 les caractéristiques suivantes: RMN 31P (CDC13) : 8: 29 ppm (s, 1P). Tetraethyl N, ethyldimethylene diphosphonate methacrylate is obtained in a yield of 80 and has the following characteristics: 31 P NMR (CDCl 3): 8: 29 ppm (s, 1 P).
RMN 1H (CDC13) : 8: 1 ppm (s, 3H, CH2=C (CH3) ) ; 2,9 ppm (t, 3H, OCH2CH2N) ; 3,3 ppm (d, 4H, NCH2P (0) (OCH3) 2) ; 3,9 ppm (t, 2H, COOCH2CH2N) ; 3,8 ppm (d, 12H, CH2P(0) (OCH3) 2) ; 5,5 ppm (s, H, CH2=C ( CH3) ; 6 ppm (s, H, CH2=C ( CH3) . Préparation de copolymères de l'invention Réaction de copolymérisation: Méthacrylate de Méthyle (MMA) /Acrylate de Butyle (ABu)/Méthacrylate de diphosphonate de tétraéthyle (Proportions molaires 50/45/ 5) Dans un ballon bicol de 200m1 équipé d'un réfrigérant et d'une arrivée d'argon, on introduit 10 g de méthacrylate de diphosphonate de tétraéthyle (0,023 mol.), 23 g de méthacrylate de méthyle (0, 23 mol.) et 27,32 g d'acrylate de butyle (0,207 mol.) dans 200m1 d'acétonitrile. On réalise un balayage de la solution par un flux d'argon pendant 15 minutes et on le porte à 70 C. On introduit alors 0,75 g d'azobis-isobutyronitrile (AIBN) (4,6 10-3 mole). 1H NMR (CDCl3): 8: 1 ppm (s, 3H, CH2 = C (CH3)); 2.9 ppm (t, 3H, OCH 2 CH 2 N); 3.3 ppm (d, 4H, NCH 2 P (O) (OCH 3) 2); 3.9 ppm (t, 2H, COOCH2CH2N); 3.8 ppm (d, 12H, CH 2 P (O) (OCH 3) 2); 5.5 ppm (s, H, CH 2 = C (CH 3); 6 ppm (s, H, CH 2 = C (CH 3)) Preparation of copolymers of the invention Copolymerization reaction: Methyl methacrylate (MMA) / Acrylate Butyl (ABu) / tetraethyl diphosphonate methacrylate (molar proportions 50/45/5) In a 200 ml flask equipped with a condenser and an inlet of argon, 10 g of tetraethyl diphosphonate methacrylate ( 0.023 mol), 23 g of methyl methacrylate (0.23 mol) and 27.32 g of butyl acrylate (0.207 mol) in 200 ml of acetonitrile. argon for 15 minutes and brought to 70 ° C., 0.75 g of azobis-isobutyronitrile (AIBN) (4.6 × 10 -3 mol) are then introduced.
Après 16 h de réaction, l'acétonitrile est évaporé par distillation sous pression réduite et on solubilise le copolymère dans 200 ml de tétrahydrofuranne. Cette solution est alors précipitée dans 1 litre de pentane. After 16 hours of reaction, the acetonitrile is evaporated off under reduced pressure and the copolymer is solubilized in 200 ml of tetrahydrofuran. This solution is then precipitated in 1 liter of pentane.
Après filtration et séchage, on obtient le copolymère désiré avec un rendement de 90 After filtration and drying, the desired copolymer is obtained with a yield of 90
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BOUTEVIN B ET AL: "NEW DIETHYL PHOSPHONOALKYL ACRYLATES AND THEIR REACTIVITY IN COPOLYMERIZATION", POLYMER BULLETIN, SPRINGER VERLAG. HEIDELBERG, DE, vol. 30, no. 3, 1 March 1993 (1993-03-01), pages 243 - 248, XP000349937, ISSN: 0170-0839 * |
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