RU2812784C1 - Method for obtaining phosphorus-containing fire-resistant agents and their application in polymer compositions - Google Patents
Method for obtaining phosphorus-containing fire-resistant agents and their application in polymer compositions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812784C1 RU2812784C1 RU2021121266A RU2021121266A RU2812784C1 RU 2812784 C1 RU2812784 C1 RU 2812784C1 RU 2021121266 A RU2021121266 A RU 2021121266A RU 2021121266 A RU2021121266 A RU 2021121266A RU 2812784 C1 RU2812784 C1 RU 2812784C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkyl
- metal
- fire
- acid
- metal compound
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims abstract description 37
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 47
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title abstract description 70
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 83
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 80
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 150000003009 phosphonic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 121
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 121
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 117
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 85
- XQRLCLUYWUNEEH-UHFFFAOYSA-N diphosphonic acid Chemical class OP(=O)OP(O)=O XQRLCLUYWUNEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 40
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 38
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 16
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 15
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 claims description 14
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 13
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 12
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 10
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 10
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 9
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 7
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000002367 halogens Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 5
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 4
- 125000004453 alkoxycarbonyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 3
- 125000004400 (C1-C12) alkyl group Chemical group 0.000 claims 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims 2
- 150000003017 phosphorus Chemical class 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 28
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 78
- 239000000047 product Substances 0.000 description 69
- -1 that is Chemical class 0.000 description 67
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 33
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 33
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 239000012757 flame retardant agent Substances 0.000 description 22
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 19
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 18
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 16
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 16
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 15
- YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N methylphosphonic acid Chemical compound CP(O)(O)=O YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 14
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 13
- 229920001795 coordination polymer Polymers 0.000 description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 13
- XAEWLETZEZXLHR-UHFFFAOYSA-N zinc;dioxido(dioxo)molybdenum Chemical compound [Zn+2].[O-][Mo]([O-])(=O)=O XAEWLETZEZXLHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 12
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 12
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 11
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 10
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- BIOOACNPATUQFW-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(dioxo)molybdenum Chemical compound [Ca+2].[O-][Mo]([O-])(=O)=O BIOOACNPATUQFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 8
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 8
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 8
- YSRVJVDFHZYRPA-UHFFFAOYSA-N melem Chemical compound NC1=NC(N23)=NC(N)=NC2=NC(N)=NC3=N1 YSRVJVDFHZYRPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 8
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 8
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 8
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 8
- YZEZMSPGIPTEBA-UHFFFAOYSA-N 2-n-(4,6-diamino-1,3,5-triazin-2-yl)-1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(NC=2N=C(N)N=C(N)N=2)=N1 YZEZMSPGIPTEBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 241000219112 Cucumis Species 0.000 description 7
- 235000015510 Cucumis melo subsp melo Nutrition 0.000 description 7
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 7
- FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N [4,6-bis(cyanoamino)-1,3,5-triazin-2-yl]cyanamide Chemical compound N#CNC1=NC(NC#N)=NC(NC#N)=N1 FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 7
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 7
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 7
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001450 anions Chemical group 0.000 description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 6
- 150000007974 melamines Chemical class 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 6
- BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N trizinc;diborate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 6
- BNEMLSQAJOPTGK-UHFFFAOYSA-N zinc;dioxido(oxo)tin Chemical compound [Zn+2].[O-][Sn]([O-])=O BNEMLSQAJOPTGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 6
- PGGROMGHWHXWJL-UHFFFAOYSA-N 4-(azepane-1-carbonyl)benzamide Chemical compound C1=CC(C(=O)N)=CC=C1C(=O)N1CCCCCC1 PGGROMGHWHXWJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 5
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 5
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 description 5
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 5
- AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N phosphite(3-) Chemical class [O-]P([O-])[O-] AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- 229920006012 semi-aromatic polyamide Polymers 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 5
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 5
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 4
- SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N aluminium isopropoxide Chemical compound [Al+3].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- PPQREHKVAOVYBT-UHFFFAOYSA-H dialuminum;tricarbonate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O PPQREHKVAOVYBT-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N melamine cyanurate Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.O=C1NC(=O)NC(=O)N1 ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 4
- XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical class OP(O)(O)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 4
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 4
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 4
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 4
- IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 1-ethynyl-2,4-dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(C#C)C(OC)=C1 IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 description 3
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RREGISFBPQOLTM-UHFFFAOYSA-N alumane;trihydrate Chemical compound O.O.O.[AlH3] RREGISFBPQOLTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 3
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 3
- IUTYMBRQELGIRS-UHFFFAOYSA-N boric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound OB(O)O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IUTYMBRQELGIRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YZYDPPZYDIRSJT-UHFFFAOYSA-K boron phosphate Chemical compound [B+3].[O-]P([O-])([O-])=O YZYDPPZYDIRSJT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229910000149 boron phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- GATNOFPXSDHULC-UHFFFAOYSA-N ethylphosphonic acid Chemical compound CCP(O)(O)=O GATNOFPXSDHULC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 3
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 3
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M phosphinate Chemical compound [O-][PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M phosphonate Chemical compound [O-]P(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 3
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 description 3
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 description 3
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 3
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 3
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 description 3
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BHTBHKFULNTCHQ-UHFFFAOYSA-H zinc;tin(4+);hexahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Zn+2].[Sn+4] BHTBHKFULNTCHQ-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004953 Aliphatic polyamide Substances 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YFPJFKYCVYXDJK-UHFFFAOYSA-N Diphenylphosphine oxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1[P+](=O)C1=CC=CC=C1 YFPJFKYCVYXDJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N Morpholine Chemical compound C1COCCN1 YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000299 Nylon 12 Polymers 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AVRAUMUQKZXZRH-UHFFFAOYSA-N O=[PH2]CC1=CC=CC=C1 Chemical class O=[PH2]CC1=CC=CC=C1 AVRAUMUQKZXZRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VFZGRFPMWQITKW-UHFFFAOYSA-N OC1C2=CC=CC=C2C2=C(C=CC=C2)P1=O Chemical compound OC1C2=CC=CC=C2C2=C(C=CC=C2)P1=O VFZGRFPMWQITKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001283 Polyalkylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M acetyloxyaluminum;dihydrate Chemical compound O.O.CC(=O)O[Al] HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003231 aliphatic polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940009827 aluminum acetate Drugs 0.000 description 2
- 229940118662 aluminum carbonate Drugs 0.000 description 2
- XSAOTYCWGCRGCP-UHFFFAOYSA-K aluminum;diethylphosphinate Chemical compound [Al+3].CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC XSAOTYCWGCRGCP-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001793 charged compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- PWZFXELTLAQOKC-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O PWZFXELTLAQOKC-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005669 high impact polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000004797 high-impact polystyrene Substances 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 2
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QUHDSMAREWXWFM-UHFFFAOYSA-N iron(3+);propan-2-olate Chemical compound [Fe+3].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] QUHDSMAREWXWFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K iron(3+);triacetate Chemical compound [Fe+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N isophthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HQKMJHAJHXVSDF-UHFFFAOYSA-L magnesium stearate Chemical compound [Mg+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O HQKMJHAJHXVSDF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- YHQWVGMMYOGEAW-UHFFFAOYSA-N methylidene(diphenyl)-$l^{5}-phosphane Chemical compound C=1C=CC=CC=1P(=C)C1=CC=CC=C1 YHQWVGMMYOGEAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- MPQXHAGKBWFSNV-UHFFFAOYSA-N oxidophosphanium Chemical class [PH3]=O MPQXHAGKBWFSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZKGFCAMLARKROZ-UHFFFAOYSA-N oxozinc;hydrate Chemical compound O.[Zn]=O ZKGFCAMLARKROZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N phosphinic acid Chemical class O[PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XRBCRPZXSCBRTK-UHFFFAOYSA-N phosphonous acid Chemical class OPO XRBCRPZXSCBRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000090 poly(aryl ether) Polymers 0.000 description 2
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 2
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- OGDSVONAYZTTDA-UHFFFAOYSA-N tert-butylphosphonic acid Chemical compound CC(C)(C)P(O)(O)=O OGDSVONAYZTTDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- 125000004169 (C1-C6) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- BJELTSYBAHKXRW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-triallyloxy-1,3,5-triazine Chemical compound C=CCOC1=NC(OCC=C)=NC(OCC=C)=N1 BJELTSYBAHKXRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVNPSIYFJSSEER-UHFFFAOYSA-H 2-[2-(1,3,2-benzodioxastibol-2-yloxy)phenoxy]-1,3,2-benzodioxastibole Chemical compound O([Sb]1Oc2ccccc2O1)c1ccccc1O[Sb]1Oc2ccccc2O1 BVNPSIYFJSSEER-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 125000000094 2-phenylethyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- FQLAJSQGBDYBAL-UHFFFAOYSA-N 3-(azepane-1-carbonyl)benzamide Chemical compound NC(=O)C1=CC=CC(C(=O)N2CCCCCC2)=C1 FQLAJSQGBDYBAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZKGFGLOQNSMBS-UHFFFAOYSA-N 4,5,6-trichlorotriazine Chemical compound ClC1=NN=NC(Cl)=C1Cl LZKGFGLOQNSMBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZRZFCHCIMYNMST-UHFFFAOYSA-L C=1([O-])C([O-])=CC=CC1.[Zn+2] Chemical compound C=1([O-])C([O-])=CC=CC1.[Zn+2] ZRZFCHCIMYNMST-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N Carbamic acid Chemical compound NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001634 Copolyester Polymers 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N Dodecane Natural products CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004609 Impact Modifier Substances 0.000 description 1
- GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N Methylacrylonitrile Chemical compound CC(=C)C#N GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920000571 Nylon 11 Polymers 0.000 description 1
- 229920003189 Nylon 4,6 Polymers 0.000 description 1
- 229920000305 Nylon 6,10 Polymers 0.000 description 1
- 229920000572 Nylon 6/12 Polymers 0.000 description 1
- XDIZCYPTDYJCFN-UHFFFAOYSA-N O=P(CC1(CP(C2=CC=CC=C2)(C2=CC=CC=C2)=O)C=CC(C2=CC=CC=C2)=CC1)(C1=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1 Chemical group O=P(CC1(CP(C2=CC=CC=C2)(C2=CC=CC=C2)=O)C=CC(C2=CC=CC=C2)=CC1)(C1=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1 XDIZCYPTDYJCFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YHZHRJXUKMQJOA-UHFFFAOYSA-N O=P(Cc1ccc(cc1)-c1ccc(CP(=O)(c2ccccc2)c2ccccc2)cc1)(c1ccccc1)c1ccccc1 Chemical group O=P(Cc1ccc(cc1)-c1ccc(CP(=O)(c2ccccc2)c2ccccc2)cc1)(c1ccccc1)c1ccccc1 YHZHRJXUKMQJOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006153 PA4T Polymers 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L Phosphate ion(2-) Chemical compound OP([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- NCPIYHBOLXSJJR-UHFFFAOYSA-H [Al+3].[Al+3].[O-]P([O-])=O.[O-]P([O-])=O.[O-]P([O-])=O Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]P([O-])=O.[O-]P([O-])=O.[O-]P([O-])=O NCPIYHBOLXSJJR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- UBIHIBUAEYNWRG-UHFFFAOYSA-J [O-]P([O-])(=O)OP(=O)([O-])[O-].N1=C(N)N=C(N)N=C1N.N1=C(N)N=C(N)N=C1N.[Zn+2].[Zn+2] Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP(=O)([O-])[O-].N1=C(N)N=C(N)N=C1N.N1=C(N)N=C(N)N=C1N.[Zn+2].[Zn+2] UBIHIBUAEYNWRG-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- REBHQKBZDKXDMN-UHFFFAOYSA-M [PH2]([O-])=O.C(C)[Al+]CC Chemical compound [PH2]([O-])=O.C(C)[Al+]CC REBHQKBZDKXDMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- IOGRQIWFIRKXQV-UHFFFAOYSA-K aluminum dipropylphosphinate Chemical compound C(CC)P([O-])(=O)CCC.[Al+3].C(CC)P([O-])(=O)CCC.C(CC)P([O-])(=O)CCC IOGRQIWFIRKXQV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910001377 aluminum hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 1
- QVKQNISQFCPYGN-UHFFFAOYSA-K aluminum;dimethylphosphinate Chemical compound [Al+3].CP(C)([O-])=O.CP(C)([O-])=O.CP(C)([O-])=O QVKQNISQFCPYGN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L calcium lactate Chemical compound [Ca+2].CC(O)C([O-])=O.CC(O)C([O-])=O MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001527 calcium lactate Substances 0.000 description 1
- 229960002401 calcium lactate Drugs 0.000 description 1
- 235000011086 calcium lactate Nutrition 0.000 description 1
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 1
- OEUVSBXAMBLPES-UHFFFAOYSA-L calcium stearoyl-2-lactylate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC(C)C(=O)OC(C)C([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC(C)C(=O)OC(C)C([O-])=O OEUVSBXAMBLPES-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002704 decyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-M dihydrogenphosphate Chemical compound OP(O)([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 1
- UZUODNWWWUQRIR-UHFFFAOYSA-L disodium;3-aminonaphthalene-1,5-disulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C2=CC(N)=CC(S([O-])(=O)=O)=C21 UZUODNWWWUQRIR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- IIRVGTWONXBBAW-UHFFFAOYSA-M disodium;dioxido(oxo)phosphanium Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][P+]([O-])=O IIRVGTWONXBBAW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 150000002429 hydrazines Chemical class 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000002443 hydroxylamines Chemical class 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000003951 lactams Chemical class 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 235000012243 magnesium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 235000019359 magnesium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052914 metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SXJVFQLYZSNZBT-UHFFFAOYSA-N nonane-1,9-diamine Chemical compound NCCCCCCCCCN SXJVFQLYZSNZBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001400 nonyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- AUONHKJOIZSQGR-UHFFFAOYSA-N oxophosphane Chemical compound P=O AUONHKJOIZSQGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- 239000002530 phenolic antioxidant Substances 0.000 description 1
- 150000003003 phosphines Chemical class 0.000 description 1
- XZTOTRSSGPPNTB-UHFFFAOYSA-N phosphono dihydrogen phosphate;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XZTOTRSSGPPNTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920006115 poly(dodecamethylene terephthalamide) Polymers 0.000 description 1
- 229920006128 poly(nonamethylene terephthalamide) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000012667 polymer degradation Methods 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- MQOCIYICOGDBSG-UHFFFAOYSA-M potassium;hexadecanoate Chemical compound [K+].CCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O MQOCIYICOGDBSG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- IJRHDFLHUATAOS-DPMBMXLASA-M sodium ricinoleate Chemical compound [Na+].CCCCCC[C@@H](O)C\C=C/CCCCCCCC([O-])=O IJRHDFLHUATAOS-DPMBMXLASA-M 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 125000005504 styryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000547 substituted alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 1
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHSKRLJMQQNJNC-UHFFFAOYSA-N terephthalamide Chemical compound NC(=O)C1=CC=C(C(N)=O)C=C1 MHSKRLJMQQNJNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 1
- DJZKNOVUNYPPEE-UHFFFAOYSA-N tetradecane-1,4,11,14-tetracarboxamide Chemical compound NC(=O)CCCC(C(N)=O)CCCCCCC(C(N)=O)CCCC(N)=O DJZKNOVUNYPPEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 description 1
- SLKRGHBFYYVSLH-UHFFFAOYSA-K tris(dibutylphosphoryloxy)alumane Chemical compound [Al+3].CCCCP([O-])(=O)CCCC.CCCCP([O-])(=O)CCCC.CCCCP([O-])(=O)CCCC SLKRGHBFYYVSLH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940124543 ultraviolet light absorber Drugs 0.000 description 1
- 125000002948 undecyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000003672 ureas Chemical class 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
- OMSYGYSPFZQFFP-UHFFFAOYSA-J zinc pyrophosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O OMSYGYSPFZQFFP-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- CHJMFFKHPHCQIJ-UHFFFAOYSA-L zinc;octanoate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC([O-])=O CHJMFFKHPHCQIJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Данная заявка притязает на преимущество приоритета по отношению к предварительной заявке на патент США №62/782,948, поданной 20 декабря 2018 года, и предварительной заявке на патент США №62/923,446, поданной 18 октября, 2019 года, обе из которых во всей их полноте включены в данный документ посредством ссылки.This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/782,948, filed December 20, 2018, and U.S. Provisional Patent Application No. 62/923,446, filed Oct. 18, 2019, both of which are in their entirety. are incorporated herein by reference.
Высокоэффективное, термически устойчивое фосфорсодержащее огнестойкое средство получают с помощью способа, включающего взаимодействие металла или подходящего соединения металла со стехиометрическим избытком фосфоновой или пирофосфоновой кислоты. Химический состав полученного огнестойкого средства, который во многих вариантах осуществления получается в виде одного или преимущественно одного соединения, приводит к превосходной огнестойкости и демонстрирует высокую термическую устойчивость. Раскрытые здесь огнестойкие средства являются применимыми, например, в композициях полимеров, особенно в термопластах, перерабатываемых при высоких температурах, в широком диапазоне применений.A highly effective, thermally stable phosphorus-containing flame retardant is prepared by a process involving reacting a metal or a suitable metal compound with a stoichiometric excess of a phosphonic or pyrophosphonic acid. The chemical composition of the resulting flame retardant, which in many embodiments is provided as a single or predominantly single compound, results in excellent flame retardancy and exhibits high thermal stability. The flame retardants disclosed herein are useful, for example, in polymer compositions, especially thermoplastics processed at high temperatures, in a wide range of applications.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
Соли фосфоновой кислоты, то есть, соединения формулы, приведенной непосредственно ниже, являются известными огнестойкими средствами во многих полимерных композициях:Phosphonic acid salts, that is, compounds of the formula given immediately below, are known flame retardants in many polymer compositions:
где R представляет собой при желании замещенную алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, р обычно представляет собой число от 1 до 4, М представляет собой металл и у обычно представляет собой число от 1 до 4, так что М(+)у представляет собой катион металла, где (+)у представляет собой заряд, формально присвоенный катиону.where R is an optionally substituted alkyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl group, p is typically a number from 1 to 4, M is a metal, and y is typically a number from 1 to 4, so that M (+)y is metal cation, where (+)y represents the charge formally assigned to the cation.
Как раскрыто в патентной заявке США US 2007/0029532, известно разложение солей фосфоновой кислоты при температурах, встречающихся во время обработки сложных полиэфиров и полиамидов, повреждающее эти полимеры в процессе, например, температурах выше 260 или 270°С.As disclosed in US patent application US 2007/0029532, decomposition of phosphonic acid salts at temperatures encountered during processing of polyesters and polyamides is known, damaging these polymers in the process, for example, temperatures above 260 or 270°C.
Патент США US 5,053,148 раскрывает, что что хрупкие, термостойкие пеноматериалы могут быть получены путем нагревания солей фосфоновой кислоты при повышенных температурах.US Patent US 5,053,148 discloses that brittle, heat-resistant foams can be produced by heating phosphonic acid salts at elevated temperatures.
В сравнительных примерах 1 и 2 из патента США US 9,745,449, полиамидные композиции с наполнителем из стекловолокна, содержащие от 10 до 25% масс. алюминиевой соли метилфосфоновой кислоты, обрабатывали при повышенных температурах. Во время компаундирования наблюдалось уменьшение крутящего момента, что указывало на деградацию полимера, с получением материала конечного продукта, который был хрупким при охлаждении, пылил после измельчения и который нельзя было формовать. Анализ смешанного материала с помощью гельпроникающей хроматографии (ГПХ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) предоставил дополнительные доказательства разложения. Наблюдаемая потеря желаемых свойств полимера согласуется с деградацией полимеров, предложенной в патенте США US 2007/0029532, и хрупким пеноматериалом, образовавшемся в патенте США US 5,053,148.In comparative examples 1 and 2 from US patent US 9,745,449, glass fiber-filled polyamide compositions containing from 10 to 25% wt. aluminum salt of methylphosphonic acid were processed at elevated temperatures. During compounding, a reduction in torque was observed, indicating degradation of the polymer, producing a final product material that was brittle when cooled, dusty when crushed, and could not be molded. Analysis of the mixed material by gel permeation chromatography (GPC) and differential scanning calorimetry (DSC) provided further evidence of degradation. The observed loss of desired polymer properties is consistent with the degradation of polymers proposed in US Pat. No. 2007/0029532 and the brittle foam formed in US Pat. No. 5,053,148.
Таким образом, простые соли фосфоновой кислоты не подходят для применения во многих полимерах, которые обрабатываются или впоследствии подвергаются воздействию высоких температур, таких как 250°С, 260°С, 270°С или выше, поскольку они претерпевают химическое превращение при таких температурах через процессы, которые повреждают полимер. Это может происходить во время компаундирования, например, в экструдере, или когда соль присутствует в полимере, при применении при высоких температурах.Thus, simple phosphonic acid salts are not suitable for use in many polymers that are processed or subsequently exposed to high temperatures, such as 250°C, 260°C, 270°C or higher, since they undergo chemical transformation at such temperatures through processes , which damage the polymer. This can occur during compounding, for example in an extruder, or when salt is present in the polymer, in high temperature applications.
С другой стороны, патент США US 9,745,449 раскрывает, что нагревание соли фосфоновой кислоты при достаточно высокой температуре, как правило, в отсутствие других материалов, термически превращает эту соль в другой, более термически стабильный материал, демонстрирующий превосходную огнестойкую активность при включении в полимерные основы. Эти термически превращенные материалы не разлагаются при высоких температурах и не вызывают разрушения полимера при переработке в полимерных композициях при повышенных температурах, например, 240°С, 250°С, 260°С, 270°С или выше, что является большим преимуществом перед ранее известными фосфонатными солями, которые проявляют огнестойкую активность, но часто разрушают полимер во время обработки. Эти термически превращенные материалы описываются как содержащие одно или несколько соединений, представленных эмпирической формулой (IV):On the other hand, US Pat. No. 9,745,449 discloses that heating a phosphonic acid salt at a sufficiently high temperature, typically in the absence of other materials, thermally converts the salt into another, more thermally stable material that exhibits superior flame retardant activity when incorporated into polymer substrates. These thermally converted materials do not decompose at high temperatures and do not cause polymer degradation when processed in polymer compositions at elevated temperatures, for example, 240°C, 250°C, 260°C, 270°C or higher, which is a great advantage over previously known phosphonate salts, which exhibit flame retardant activity but often destroy the polymer during processing. These thermally converted materials are described as containing one or more compounds represented by empirical formula (IV):
где R представляет собой алкил или арил, М представляет собой металл, q представляет собой число от 1 до 7, например, 1, 2 или 3, r представляет собой число от 0 до 5, например, 0, 1 или 2, часто 0 или 1, у представляет собой число от 1 до 7, например, от 1 до 4, а n представляет собой 1 или 2, при условии, что 2(q)+r=n(у).where R is alkyl or aryl, M is a metal, q is a number from 1 to 7, such as 1, 2 or 3, r is a number from 0 to 5, such as 0, 1 or 2, often 0 or 1, y represents a number from 1 to 7, such as 1 to 4, and n represents 1 or 2, provided that 2(q)+r=n(y).
Однако при использовании способа и материалов из патента США US 9,745,449 возникают трудности, такие как получение продукта в виде твердой массы, требующей измельчения, размалывания или другой такой физической обработки перед использованием, образование смесей продуктов, содержащих водорастворимые или термически нестабильные соединения, и трудности с контролем соотношения фосфора и металла в полученном продукте. Кроме того, примеры из патента США US 9,745,449 описывают получение фосфорсодержащего огнестойкого средства в несколько стадий, на которых получают промежуточную металлическую соль фосфоновой кислоты, а затем высушенную соль нагревают при температурах выше 200°С.However, difficulties encountered when using the method and materials of US Pat. No. 9,745,449 include obtaining the product as a solid mass requiring crushing, grinding, or other such physical processing before use, the formation of mixtures of products containing water-soluble or thermally unstable compounds, and difficulties in controlling ratio of phosphorus and metal in the resulting product. In addition, examples from US patent US 9,745,449 describe the preparation of a phosphorus-containing flame retardant in several stages in which an intermediate metal salt of phosphonic acid is prepared, and then the dried salt is heated at temperatures above 200°C.
Настоящее изобретение направлено на решение вышеуказанных проблем, а также на получение фосфорсодержащего огнестойкого средства без необходимости получения или использования промежуточной соли, как описано в патенте США US 9,745,449.The present invention is directed to solve the above problems, as well as to obtain a phosphorus-containing flame retardant without the need to obtain or use an intermediate salt, as described in US patent US 9,745,449.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
В соответствии с настоящим изобретением фосфорсодержащее огнестойкое средство получают с помощью способа, включающего взаимодействие при температуре реакции смеси, содержащей металл или подходящее соединение металла и стехиометрический избыток по отношению к металлу или подходящему соединению металла незамещенной или алкил- или арилзамещенной фосфоновой кислоты, причем:In accordance with the present invention, a phosphorus-containing flame retardant is prepared by a process comprising reacting, at a reaction temperature, a mixture containing a metal or a suitable metal compound and a stoichiometric excess, relative to the metal or a suitable metal compound, of an unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic acid, wherein:
металл способен образовывать поликатион (то есть, металл, представленный в его соответствующей катионной форме формулой М(+)у, где М представляет собой металл, (+)у представляет собой заряд катиона металла, а у составляет 2 или выше) или подходящее соединение металла, представленное формулой Mp (+)yXq, где М представляет собой металл, (+)у представляет собой заряд катиона металла, у составляет 2 или выше, X представляет собой анион, а значения р и q обеспечивают нейтрально заряженное соединение металла;a metal is capable of forming a polycation (that is, a metal represented in its corresponding cationic form by the formula M (+)y , where M is a metal, (+)y is the charge of the metal cation, and y is 2 or greater) or a suitable metal compound , represented by the formula M p (+)y X q , where M is a metal, (+)y is the charge of a metal cation, y is 2 or greater, X is an anion, and the p and q values provide a neutrally charged metal compound;
молярное соотношение незамещенной или алкил- или арилзамещенной фосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла в смеси выше 4:1;molar ratio of unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic acid and metal or suitable metal compound in the mixture is greater than 4:1;
температура реакции составляет 105°С или выше; иthe reaction temperature is 105°C or higher; And
незамещенная или алкил- или арилзамещенная фосфоновая кислота при температуре реакции находится в расплавленном состоянии.unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic acid is in a molten state at the reaction temperature.
Также раскрывается способ получения фосфорсодержащего огнестойкого средства, включающий взаимодействие при температуре реакции смеси, содержащей металл или подходящее соединение металла и стехиометрический избыток незамещенной или алкил- или арилзамещенной пирофосфоновой кислоты, причем:Also disclosed is a method for producing a phosphorus-containing flame retardant, comprising reacting at a reaction temperature a mixture containing a metal or a suitable metal compound and a stoichiometric excess of an unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted pyrophosphonic acid, wherein:
металл способен образовывать поликатион (то есть, металл, представленный в его соответствующей катионной форме формулой М(+)у, как указано выше) или подходящее соединение металла, представлено формулой Mp (+)yXq, где М представляет собой металл, (+)у представляет собой заряд катиона металла, у составляет 2 или выше, X представляет собой анион, а значения р и q обеспечивают нейтрально заряженное соединение металла;a metal is capable of forming a polycation (that is, a metal represented in its corresponding cationic form by the formula M (+)y as above) or a suitable metal compound represented by the formula M p (+)y X q where M is a metal, ( +)y represents the charge of the metal cation, y is 2 or greater, X is an anion, and the p and q values provide a neutrally charged metal compound;
молярное соотношение незамещенной или алкил- или арилзамещенной пирофосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла в смеси выше 2:1, иa molar ratio of unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted pyrophosphonic acid and metal or suitable metal compound in the mixture is greater than 2:1, and
незамещенная или алкил- или арилзамещенная пирофосфоновая кислота при температуре реакции находится в расплавленном состоянии.unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted pyrophosphonic acid is in a molten state at the reaction temperature.
В способе из настоящего изобретения незамещенная или алкил- или арилзамещенная фосфоновая или пирофосфоновая кислота, используемая в стехиометрическом избытке, как описано в данном документе, действует в качестве реагента и растворителя для реакции. Часто продукт реакции образуется в виде суспензии, когда образовавшееся огнестойкое средство согласно настоящему изобретению осаждается из реакционной смеси. Избыток фосфоновой или пирофосфоновой кислоты, остающийся после реакции, можно удалить вместе с любыми возможными побочными продуктами путем фильтрации и/или промывки, например, с помощью воды. Во многих вариантах осуществления получают в основном чистое огнестойкое средство, например, огнестойкое средство, содержащее в основном одно соединение с огнестойкой активностью или в основном смесь активных соединений. Конверсия в пересчете на металл или соединения металла обычно является высокой, и продукт может быть легко выделен и при желании дополнительно очищен, если это желательно.In the process of the present invention, the unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic or pyrophosphonic acid used in stoichiometric excess as described herein acts as a reactant and solvent for the reaction. Often the reaction product is formed in the form of a suspension when the resulting flame retardant agent according to the present invention precipitates from the reaction mixture. Excess phosphonic or pyrophosphonic acid remaining after the reaction can be removed, along with any possible by-products, by filtration and/or washing, for example with water. In many embodiments, a substantially pure flame retardant agent is prepared, for example, a flame retardant agent containing primarily a single compound with flame retardant activity or a substantially mixture of active compounds. Conversion as metal or metal compounds is usually high and the product can be easily isolated and optionally further purified if desired.
Настоящий способ преодолевает трудности, наблюдаемые в процессах, таких как находящиеся в патенте США US 9,745,449, поскольку, например, получение водорастворимых или термически нестабильных соединений снижается или предотвращается, а огнестойкий продукт, который обычно кристаллизуется в виде порошка или мелких частиц, может быть получен непосредственно в легко обрабатываемой форме, то есть, без требования или необходимости измельчения, гранулирования или другой такой физической обработки. Кроме того, во многих вариантах осуществления полученный огнестойкий материал, полученный в соответствии с настоящим изобретением, имеет более высокое соотношение фосфора и металла, чем наблюдается в случае простых фосфонатов металлов, как дополнительно объясняется в данном документе. Высокие соотношения фосфора и металла в полученном огнестойком средстве приводят к большей эффективности и, следовательно, могут допускать более низкие уровни содержания, когда этот огнестойкий материал смешивают с термопластами.The present method overcomes the difficulties observed in processes such as those in US Pat. No. 9,745,449 because, for example, production of water-soluble or thermally unstable compounds is reduced or prevented, and a fire-resistant product that typically crystallizes as a powder or fine particles can be produced directly in an easily processable form, that is, without the requirement or need for grinding, granulating or other such physical processing. Additionally, in many embodiments, the resulting flame retardant material produced in accordance with the present invention has a higher phosphorus to metal ratio than is observed with simple metal phosphonates, as further explained herein. High ratios of phosphorus to metal in the resulting flame retardant result in greater efficiency and therefore can tolerate lower levels when the flame retardant is mixed with thermoplastics.
Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения включают, но без ограничения ими, способ получения фосфорсодержащего огнестойкого средства, включающий взаимодействие при температуре реакции металла или подходящего соединения металла с молярным избытком незамещенной или алкил- или арилзамещенной фосфоновой кислоты, причем температура реакции составляет примерно 150°С или выше, эта незамещенная или алкил- или арилзамещенная фосфоновая кислота при температуре реакции находится в расплавленном состоянии, а молярное соотношение этой незамещенной или алкил- или арилзамещенной фосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла составляет выше 4:1. В одном варианте осуществления температура реакции варьируется от примерно 150°С до примерно 300°С, как например, от примерно 150°С до примерно 280°С, от примерно 160°С до примерно 260°С или от примерно 160°С до примерно 220°С. В одном варианте осуществления молярное соотношение незамещенной или алкил- или арилзамещенной фосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла варьируется от примерно 5:1 до примерно 30:1. В одном варианте осуществления подходящее соединение металла представляет собой оксид, галогенид, алкоксид, гидроксид, карбоксилат или фосфонат металла. В одном варианте осуществления подходящее соединение металла представляет собой оксид алюминия, трихлорид алюминия, тригидроксид алюминия или изопропоксид алюминия.Additional embodiments of the present invention include, but are not limited to, a process for producing a phosphorus-containing flame retardant, comprising reacting, at a reaction temperature, a metal or a suitable metal compound with a molar excess of an unsubstituted or alkyl or aryl substituted phosphonic acid, wherein the reaction temperature is about 150° C. or higher , the unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic acid is in a molten state at the reaction temperature, and the molar ratio of the unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic acid and the metal or suitable metal compound is greater than 4:1. In one embodiment, the reaction temperature ranges from about 150°C to about 300°C, such as from about 150°C to about 280°C, from about 160°C to about 260°C, or from about 160°C to about 220°C. In one embodiment, the molar ratio of unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic acid and metal or suitable metal compound ranges from about 5:1 to about 30:1. In one embodiment, a suitable metal compound is a metal oxide, halide, alkoxide, hydroxide, carboxylate or phosphonate. In one embodiment, a suitable metal compound is aluminum oxide, aluminum trichloride, aluminum trihydroxide or aluminum isopropoxide.
Другие варианты осуществления включают, но без ограничения ими, фосфорсодержащее огнестойкое средство, полученное в соответствии со способом, описанным в данном документе, композицию огнестойкого полимера, содержащую (i) полимер и (ii) фосфорсодержащее огнестойкое средство согласно настоящему изобретению, способ улучшения огнестойкости полимера путем включения в него огнестойкого средства согласно настоящему изобретению, и способ включения в полимер композиции огнестойкого средства, содержащей огнестойкое средство согласно настоящему изобретению.Other embodiments include, but are not limited to, a phosphorus-containing flame retardant prepared in accordance with the method described herein, a flame retardant polymer composition comprising (i) a polymer and (ii) a phosphorus-containing flame retardant according to the present invention, a method of improving the flame retardancy of a polymer by incorporating a flame retardant agent according to the present invention therein; and a method of incorporating a flame retardant composition containing the flame retardant agent according to the present invention into a polymer.
Предшествующее краткое описание не предназначено для ограничения каким-либо образом объема заявленного изобретения. Кроме того, следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и последующее подробное описание являются только приведенными для примера и пояснения и не ограничивают заявленное изобретение.The foregoing brief description is not intended to limit in any way the scope of the claimed invention. In addition, it is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are by way of example and illustration only and are not intended to limit the claimed invention.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
ФИГ. 1 показывает результат термогравиметрического анализа (ТГА) приведенного для примера огнестойкого материала, полученного в соответствии с примером 1 настоящего изобретения.FIG. 1 shows the result of thermogravimetric analysis (TGA) of an exemplary fire-retardant material obtained in accordance with Example 1 of the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Если не указано иное, слово, приведенное в единственном числе, в данной заявке означает «один или несколько».Unless otherwise indicated, the singular word used in this application means “one or more.”
Термин «алкил» в данной заявке включает «арилалкил», если контекст не требует иного.The term "alkyl" as used herein includes "arylalkyl" unless the context otherwise requires.
Термин «арил» в данной заявке включает «алкиларил», если контекст не требует иного.The term "aryl" as used herein includes "alkylaryl" unless the context otherwise requires.
В контексте данного документа термин «фосфоновая кислота» относится к незамещенной или алкил- или арилзамещенной фосфоновой кислоте, если контекст не требует иного.As used herein, the term “phosphonic acid” refers to an unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic acid unless the context otherwise requires.
В контексте данного документа термин «пирофосфоновая кислота» относится к незамещенной или алкил- или арилзамещенной пирофосфоновой кислоте, если контекст не требует иного.As used herein, the term “pyrophosphonic acid” refers to unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted pyrophosphonic acid unless the context otherwise requires.
В контексте данного документа термин «стехиометрический избыток» незамещенной или алкил- или арилзамещенной фосфоновой или пирофосфоновой кислоты по отношению к металлу или подходящему соединению металла относится к количеству фосфоновой или пирофосфоновой кислоты, которое превышает количество, стехиометрически необходимое для реакции между металлом или подходящим соединением металла и фосфоновой или пирофосфоновой кислотой. Стехиометрический избыток обычно представлен молярным соотношением фосфоновой или пирофосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла в реакционной смеси, как описано в данном документе.As used herein, the term "stoichiometric excess" of an unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic or pyrophosphonic acid with respect to a metal or suitable metal compound refers to an amount of phosphonic or pyrophosphonic acid that exceeds the amount stoichiometrically required for the reaction between the metal or suitable metal compound and phosphonic or pyrophosphonic acid. The stoichiometric excess is typically represented by the molar ratio of the phosphonic or pyrophosphonic acid and the metal or suitable metal compound in the reaction mixture as described herein.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения металл или подходящее соединение металла и стехиометрический избыток незамещенной или алкил- или арилзамещенной фосфоновой кислоты взаимодействуют с образованием фосфорсодержащего огнестойкого средства. Температура реакции составляет 105°С или выше, фосфоновая кислота при температуре реакции находится в расплавленном состоянии, а молярное соотношение фосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла в реакционной смеси составляет выше 4:1. В этой реакции металл является окисленным и может быть представлен в своей соответствующей катионной форме формулой М(+)у, где М представляет собой металл, (+)у представляет собой заряд катиона металла, а у составляет 2 или выше. Подходящее соединение металла может быть представлено формулой Mp (+)yXq, где М представляет собой металл, (+)у представляет собой заряд катиона металла, у составляет 2 или выше, X представляет собой анион, а значения для р и q обеспечивают нейтрально заряженное соединение металла.According to one aspect of the present invention, a metal or a suitable metal compound and a stoichiometric excess of an unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted phosphonic acid are reacted to form a phosphorus-containing flame retardant. The reaction temperature is 105°C or higher, the phosphonic acid is in a molten state at the reaction temperature, and the molar ratio of the phosphonic acid and the metal or suitable metal compound in the reaction mixture is higher than 4:1. In this reaction, the metal is oxidized and can be represented in its corresponding cationic form by the formula M (+)y , where M represents the metal, (+)y represents the charge of the metal cation, and y is 2 or greater. A suitable metal compound can be represented by the formula M p (+)y X q where M is a metal, (+)y is the charge of a metal cation, y is 2 or greater, X is an anion, and the values for p and q provide neutrally charged metal compound.
В другом аспекте металл или подходящее соединение металла, как указано выше, и стехиометрический избыток незамещенной или алкил-или арилзамещенной пирофосфоновой кислоты взаимодействуют с образованием фосфорсодержащего огнестойкого средства. Пирофосфоновая кислота при температуре реакции находится в расплавленном состоянии, а молярное соотношение пирофосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла в реакционной смеси составляет выше 2:1.In another aspect, a metal or a suitable metal compound as defined above and a stoichiometric excess of an unsubstituted or alkyl- or aryl-substituted pyrophosphonic acid are reacted to form a phosphorus-containing flame retardant. Pyrophosphonic acid is in a molten state at the reaction temperature, and the molar ratio of pyrophosphonic acid and metal or suitable metal compound in the reaction mixture is greater than 2:1.
Во многих вариантах осуществления молярное соотношение фосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла в реакционной смеси составляет 5:1 или выше, например, примерно 6:1 или выше, примерно 8:1 или выше или примерно 10:1 или выше. В реакционной смеси можно использовать более высокие молярные избытки фосфоновой кислоты по отношению к металлу или подходящему соединению металла, такие как примерно 12:1 или выше, примерно 15:1 или выше, примерно 20:1 или выше, примерно 25:1 или выше, примерно 30:1 или выше, или в любом диапазоне между ними. Может использоваться большой молярный избыток фосфоновой кислоты по отношению к металлу или подходящему соединению металла. Например, молярное соотношение может составлять вплоть до примерно 50:1, примерно до 100:1, примерно до 300:1, примерно до 500:1 или в любом диапазоне между ними. Однако, как будет понятно, эффективность процесса может пострадать при определенных больших молярных избытках, например, может быть затруднено осаждение продукта из реакционной смеси. Во многих вариантах осуществления молярное соотношение варьируется от примерно 8:1, от примерно 10:1, от примерно 12:1 или от примерно 16:1 до примерно 100:1 или до примерно 50:1, как например, от примерно 10:1, примерно от 15:1, или примерно от 20:1 до примерно 50:1 или примерно до 40:1.In many embodiments, the molar ratio of phosphonic acid to metal or suitable metal compound in the reaction mixture is 5:1 or greater, such as about 6:1 or greater, about 8:1 or greater, or about 10:1 or greater. Higher molar excesses of phosphonic acid relative to the metal or suitable metal compound may be used in the reaction mixture, such as about 12:1 or higher, about 15:1 or higher, about 20:1 or higher, about 25:1 or higher, about 30:1 or higher, or anywhere in between. A large molar excess of phosphonic acid relative to the metal or suitable metal compound may be used. For example, the molar ratio can be up to about 50:1, up to about 100:1, up to about 300:1, up to about 500:1, or anywhere in between. However, as will be appreciated, the efficiency of the process may be compromised at certain large molar excesses, for example precipitation of the product from the reaction mixture may be difficult. In many embodiments, the molar ratio ranges from about 8:1, about 10:1, about 12:1, or about 16:1 to about 100:1 or up to about 50:1, such as about 10:1 , from about 15:1, or about 20:1 to about 50:1, or up to about 40:1.
Во многих вариантах осуществления молярное соотношение пирофосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла в реакционной смеси составляет 3:1 или выше, как например, примерно 4:1 или выше, примерно 6:1 или выше или примерно 8:1 или выше. Часто в реакционной смеси используют более высокие молярные избытки пирофосфоновой кислоты по отношению к металлу или подходящему соединению металла, как например, примерно 10:1 или выше, примерно 12:1 или выше, примерно 15:1 или выше, примерно 18:1 или выше, примерно 20:1 или выше, или в любом диапазоне между ними. Может использоваться большой молярный избыток пирофосфоновой кислоты по отношению к металлу или подходящему соединению металла. Например, молярное соотношение может составлять вплоть до примерно 30:1, примерно до 50:1, примерно до 100:1, примерно до 250:1 или любой диапазон между ними. Однако, как будет понятно, эффективность процесса может пострадать при определенных больших молярных избытках, например, может быть затруднено осаждение продукта из реакционной смеси. Во многих вариантах осуществления молярное соотношение варьируется от примерно 4:1, от примерно 5:1, от примерно 6:1 или от примерно 8:1 до примерно 50:1 или до примерно 25:1, например от примерно 5:1, примерно от 8:1 или примерно от 10:1 до примерно 25:1, или примерно до 20:1.In many embodiments, the molar ratio of pyrophosphonic acid to metal or suitable metal compound in the reaction mixture is 3:1 or greater, such as about 4:1 or greater, about 6:1 or greater, or about 8:1 or greater. Often higher molar excesses of pyrophosphonic acid to metal or suitable metal compound are used in the reaction mixture, such as about 10:1 or higher, about 12:1 or higher, about 15:1 or higher, about 18:1 or higher , about 20:1 or higher, or anywhere in between. A large molar excess of pyrophosphonic acid relative to the metal or suitable metal compound may be used. For example, the molar ratio can be up to about 30:1, up to about 50:1, up to about 100:1, up to about 250:1, or any range therebetween. However, as will be appreciated, the efficiency of the process may be compromised at certain large molar excesses, for example precipitation of the product from the reaction mixture may be difficult. In many embodiments, the molar ratio ranges from about 4:1, about 5:1, about 6:1, or about 8:1 to about 50:1 or up to about 25:1, such as about 5:1, about from 8:1, or about 10:1, to about 25:1, or up to about 20:1.
Температура реакции для получения фосфорсодержащего огнестойкого средства согласно настоящему изобретению должна быть выбрана такой, чтобы фосфоновая или пирофосфоновая кислота при температуре реакции находилась в расплавленном состоянии. Например, фосфоновая и пирофосфоновая кислоты (к примеру, алкилзамещенные фосфоновые или пирофосфоновые кислоты) часто являются твердыми при комнатной температуре (например, метилфосфоновая кислота плавится примерно при 105°С, а этилфосфоновая кислота плавится примерно при 62°С) и, таким образом, нагревание фосфоновой или пирофосфоновой кислоты, приводящее к сжиженному физическому состоянию (то есть, расплавленному состоянию), обычно подходит для образования однородной реакционной смеси. Как будет понятно специалисту в данной области техники, желаемая температура реакции, при которой фосфоновая или пирофосфоновая кислота находится в расплавленном состоянии, может варьироваться в зависимости от выбранных реагентов и термодинамических условий.The reaction temperature for producing the phosphorus-containing flame retardant agent according to the present invention should be selected such that the phosphonic or pyrophosphonic acid is in a molten state at the reaction temperature. For example, phosphonic and pyrophosphonic acids (eg, alkyl-substituted phosphonic or pyrophosphonic acids) are often solid at room temperature (eg, methylphosphonic acid melts at about 105°C and ethylphosphonic acid melts at about 62°C) and thus heating phosphonic or pyrophosphonic acid, resulting in a liquefied physical state (i.e., molten state), is usually suitable for the formation of a homogeneous reaction mixture. As one skilled in the art will appreciate, the desired reaction temperature at which the phosphonic or pyrophosphonic acid is in a molten state may vary depending on the reagents selected and thermodynamic conditions.
Температуру реакции также следует выбирать для облегчения образования лигандов моноанионной и/или дианионной пирофосфоновой кислоты в продукте реакции. Для фосфоновой кислоты используется температура реакции 105°С или выше. Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией, температуру реакции выбирают для получения лигандов пирофосфоновой кислоты посредством реакции (реакций) дегидратации. Во многих вариантах осуществления металл или подходящее соединение металла и фосфоновая кислота взаимодействуют при температурах выше 105°С, например, примерно 115°С или выше, примерно 120°С или выше, примерно 130°С или выше, примерно 140°С или выше, примерно 150°С или выше, примерно 160°С или выше, примерно 170°С или выше, примерно 180°С или выше, примерно 200°С или выше, примерно 220°С или выше, примерно 240°С или выше, примерно 260°С или выше, примерно 280°С или выше или в любом диапазоне между ними. Температура реакции может быть выше, чем описанные ранее, как например, до примерно 350°С, до примерно 400°С или выше, но обычно она не соответствует или не превышает температуру кипения фосфоновой кислоты. Например, температура реакции может варьироваться от примерно 150°С до примерно 300°С, например, от примерно 150°С до примерно 280°С, от примерно 160°С до примерно 260°С или от примерно 160°С до примерно 240°С. Во многих вариантах осуществления температура реакции варьируется от примерно 110°С до примерно 350°С, от примерно 115°С до примерно 300°С, от примерно 125°С до примерно 280°С или от примерно 140°С до примерно 260°С. В результате реакции (реакций) дегидратации образуется вода, которая потенциально может привести к нежелательной обратной реакции (гидролизу). Поэтому в некоторых вариантах осуществления реакционная система сконструирована для облегчения удаления, как например, для непрерывного удаления, воды из реакции. Например, температура реакции может быть выбрана выше температуры кипения воды в степени, необходимой для выкипания по меньшей мере части или желаемого количества (например, большей части, по существу всей или всей) воды из реакции. Дополнительные средства, такие как продувка газом, вакуум и/или другие известные средства, могут использоваться для облегчения удаления воды из реакционной системы.The reaction temperature should also be selected to facilitate the formation of monoanionic and/or dianionic pyrophosphonic acid ligands in the reaction product. For phosphonic acid, a reaction temperature of 105°C or higher is used. Without being limited to any particular theory, the reaction temperature is selected to produce pyrophosphonic acid ligands via dehydration reaction(s). In many embodiments, the metal or suitable metal compound and the phosphonic acid are reacted at temperatures above 105°C, for example, about 115°C or higher, about 120°C or higher, about 130°C or higher, about 140°C or higher, about 150°C or higher, about 160°C or higher, about 170°C or higher, about 180°C or higher, about 200°C or higher, about 220°C or higher, about 240°C or higher, about 260°C or higher, about 280°C or higher, or any range in between. The reaction temperature may be higher than those previously described, such as up to about 350° C., up to about 400° C. or higher, but generally does not match or exceed the boiling point of the phosphonic acid. For example, the reaction temperature may range from about 150°C to about 300°C, such as from about 150°C to about 280°C, from about 160°C to about 260°C, or from about 160°C to about 240°C WITH. In many embodiments, the reaction temperature ranges from about 110°C to about 350°C, from about 115°C to about 300°C, from about 125°C to about 280°C, or from about 140°C to about 260°C . The dehydration reaction(s) produces water, which can potentially lead to an undesirable reverse reaction (hydrolysis). Therefore, in some embodiments, the reaction system is designed to facilitate removal, such as continuous removal, of water from the reaction. For example, the reaction temperature may be selected above the boiling point of water to the extent necessary to boil off at least a portion or a desired amount (eg, most, substantially all, or all) of the water from the reaction. Additional means, such as gas purge, vacuum and/or other known means, can be used to facilitate the removal of water from the reaction system.
Поскольку для пирофосфоновой кислоты дегидратация не требуется, температура реакции для пирофосфоновой кислоты может быть ниже, чем описанная выше для фосфоновой кислоты. Как правило, ограничивающим критерием в отношении выбора подходящей температуры реакции при использовании пирофосфоновой кислоты является требование того, чтобы пирофосфоновая кислота находилась в расплавленном состоянии при температуре реакции. Часто металл или подходящее соединение металла и пирофосфоновая кислота взаимодействуют при температуре 20°С или выше. Во многих вариантах осуществления металл или подходящее соединение металла и пирофосфоновая кислота взаимодействуют при температурах выше 20°С, таких как примерно 40°С или выше, примерно 60°С или выше, примерно 80°С или выше, примерно 100°С или выше, примерно 140°С или выше, примерно 180°С или выше, примерно 200°С или выше или в любом диапазоне между ними. Температура реакции может быть выше, чем описанные ранее, как например, до примерно 300°С, до примерно 400°С или выше, но обычно она не соответствует или не превышает температуру кипения пирофосфоновой кислоты. Во многих вариантах осуществления температура реакции варьируется от примерно 25°С до примерно 350°С, от примерно 25°С до примерно 280°С, от примерно 30°С до примерно 260°С, от примерно 40°С до примерно 260°С, от примерно 60°С до примерно 260°С, от примерно 80°С до примерно 240°С, от примерно 100°С до примерно 240°С, от примерно 110°С до примерно 240°С или от примерно 120°С до примерно 240°С. В зависимости, например, от соединения металла, используемого для реакции с пирофосфоновой кислотой, в результате реакции может образовываться вода. Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления реакционная система сконструирована для облегчения удаления, как например, для непрерывного удаления, воды из реакции. Например, температура реакции может быть выбрана выше температуры кипения воды в степени, необходимой для выкипания по меньшей мере части или желаемого количества (например, большей части, по существу всей или всей) воды из реакции. Дополнительные средства, такие как продувка газом, вакуум и/или другие известные средства, могут использоваться для облегчения удаления воды из реакционной системы.Since dehydration is not required for pyrophosphonic acid, the reaction temperature for pyrophosphonic acid can be lower than that described above for phosphonic acid. Generally, the limiting criterion for selecting a suitable reaction temperature when using pyrophosphonic acid is the requirement that the pyrophosphonic acid be in a molten state at the reaction temperature. Often the metal or a suitable metal compound and the pyrophosphonic acid are reacted at a temperature of 20° C. or higher. In many embodiments, the metal or a suitable metal compound and the pyrophosphonic acid are reacted at temperatures above 20°C, such as about 40°C or higher, about 60°C or higher, about 80°C or higher, about 100°C or higher, about 140°C or higher, about 180°C or higher, about 200°C or higher, or any range therebetween. The reaction temperature may be higher than those previously described, such as up to about 300° C., up to about 400° C. or higher, but generally does not correspond to or exceed the boiling point of pyrophosphonic acid. In many embodiments, the reaction temperature ranges from about 25°C to about 350°C, from about 25°C to about 280°C, from about 30°C to about 260°C, from about 40°C to about 260°C , from about 60°C to about 260°C, from about 80°C to about 240°C, from about 100°C to about 240°C, from about 110°C to about 240°C, or from about 120°C up to approximately 240°C. Depending, for example, on the metal compound used to react with the pyrophosphonic acid, the reaction may produce water. As described above, in some embodiments, the reaction system is designed to facilitate removal, such as continuous removal, of water from the reaction. For example, the reaction temperature may be selected above the boiling point of water to the extent necessary to boil off at least a portion or a desired amount (eg, most, substantially all, or all) of the water from the reaction. Additional means, such as gas purge, vacuum and/or other known means, can be used to facilitate the removal of water from the reaction system.
Часто по мере протекания реакции продукт образуется в виде взвеси, так как полученный огнестойкий продукт осаждается из реакционной смеси продукта. Таким образом, реакция обычно протекает в течение времени, достаточного для достижения такого осаждения. Как правило, количество времени, необходимое для достижения по меньшей мере существенной конверсии в огнестойкий продукт, в пересчете на металл или подходящее соединение металла, будет зависеть от температуры реакции, причем более высокие температуры обычно приводят к более короткому времени реакции. Во многих вариантах осуществления металл или подходящее соединение металла и фосфоновую или пирофосфоновую кислоту нагревают при температуре реакции в течение от примерно 0,1 до примерно 48 часов, как например, от примерно 0,2 до примерно 36 часов, от примерно 0,5 до примерно 30 часов, от примерно 1 часа до примерно 24 часов, например, от примерно 1 часа до примерно 12 часов, от примерно 1 часа до примерно 8 часов или от примерно 2 часов до примерно 5 часов, хотя могут использоваться другие продолжительности времени.Often, as the reaction proceeds, the product forms as a suspension as the resulting fire retardant product precipitates from the reaction product mixture. Thus, the reaction usually proceeds for a time sufficient to achieve such precipitation. Generally, the amount of time required to achieve at least significant conversion to a fire-resistant product, expressed as a metal or suitable metal compound, will depend on the reaction temperature, with higher temperatures generally resulting in shorter reaction times. In many embodiments, the metal or suitable metal compound and the phosphonic or pyrophosphonic acid are heated at the reaction temperature for from about 0.1 to about 48 hours, such as from about 0.2 to about 36 hours, from about 0.5 to about 30 hours, from about 1 hour to about 24 hours, for example, from about 1 hour to about 12 hours, from about 1 hour to about 8 hours, or from about 2 hours to about 5 hours, although other lengths of time may be used.
Металл или подходящее соединение металла и молярный избыток фосфоновой или пирофосфоновой кислоты могут быть объединены любым способом, подходящим для образования реакционной смеси. Например, фосфоновая или пирофосфоновая кислота и металл или соединение металла могут быть смешаны (например, перемешаны) вместе, например, чтобы образовать гомогенную реакционную смесь. В некоторых вариантах осуществления металл или подходящее соединение металла добавляют к фосфоновой или пирофосфоновой кислоте, которая была предварительно нагрета до температуры реакции. В некоторых вариантах осуществления фосфоновую или пирофосфоновую кислоту предварительно нагревают и перемешивают при расплавлении, например, в атмосфере азота или при пониженном давлении/вакууме. В других вариантах осуществления металл или соединение металла добавляют как можно быстрее, не вызывая большого изменения температуры реакции из-за экзотермического характера реакции. В некоторых вариантах осуществления фосфоновую или пирофосфоновую кислоту и металл или подходящее соединение металла объединяют без предварительного нагрева фосфоновой кислоты или без достаточного нагревания для разжижения фосфоновой или пирофосфоновой кислоты, а затем компоненты нагревают до температуры реакции. Полное количество металла или подходящего соединения металла или фосфоновой или пирофосфоновой кислоты может быть добавлено в реакцию сразу или частями. Никаких дополнительных растворителей не требуется, поскольку фосфоновая или пирофосфоновая кислота, используемая в молярном избытке, действует как реагент и растворитель, но при желании можно использовать дополнительный растворитель. В некоторых вариантах осуществления дополнительный растворитель используется при использовании молярных соотношений фосфоновой или пирофосфоновой кислоты и металла или подходящего соединения металла, которые находятся на нижней границе описанных здесь молярных соотношений или рядом с ней.The metal or suitable metal compound and a molar excess of phosphonic or pyrophosphonic acid can be combined in any manner suitable to form a reaction mixture. For example, a phosphonic or pyrophosphonic acid and a metal or metal compound may be mixed (eg, stirred) together, for example, to form a homogeneous reaction mixture. In some embodiments, a metal or suitable metal compound is added to a phosphonic or pyrophosphonic acid that has been preheated to reaction temperature. In some embodiments, the phosphonic or pyrophosphonic acid is preheated and melt-stirred, for example, under a nitrogen atmosphere or reduced pressure/vacuum. In other embodiments, the metal or metal compound is added as quickly as possible without causing a large change in the reaction temperature due to the exothermic nature of the reaction. In some embodiments, a phosphonic or pyrophosphonic acid and a metal or suitable metal compound are combined without preheating the phosphonic acid or without sufficient heating to liquefy the phosphonic or pyrophosphonic acid, and then the components are heated to reaction temperature. The entire amount of the metal or suitable metal compound or phosphonic or pyrophosphonic acid may be added to the reaction all at once or in portions. No additional solvents are required since the phosphonic or pyrophosphonic acid used in molar excess acts as a reagent and solvent, but additional solvent can be used if desired. In some embodiments, additional solvent is used when using molar ratios of phosphonic or pyrophosphonic acid and metal or suitable metal compound that are at or near the lower end of the molar ratios described herein.
В некоторых вариантах осуществления после того, как достигается желаемая конверсия, например, полная или практически полная конверсия в огнестойкий продукт, реакционную смесь продукта охлаждают до температуры, находящейся выше или не ниже температуры плавления избытка фосфоновой или пирофосфоновой кислоты, чтобы сохранить этот избыток фосфоновой или пирофосфоновой кислоты в жидком состоянии. Избыток фосфоновой или пирофосфоновой кислоты можно удалить фильтрованием/промывкой и при желании регенерировать. Извлеченный избыток фосфоновой или пирофосфоновой кислоты можно подвергнуть рециркуляции, например, обратно в реактор, в котором металл или подходящее соединение металла взаимодействует с фосфоновой или пирофосфоновой кислотой. После превращения в продукт реакции можно при желании добавить растворитель, например, воду, спирт и/или другую подходящую (например, полярную) жидкость, чтобы растворить или иным образом помочь удалить избыток фосфоновой или пирофосфоновой кислоты. Огнестойкий продукт часто выделяют фильтрацией, при желании с последующей дополнительной обработкой (например, промывкой, сушкой, просеиванием и т.д.). Полученный в результате огнестойкий продукт, который обычно находится в форме порошка или мелких частиц, легко обрабатывается, то есть, без требования или необходимости измельчения, размалывания или другой такой физической обработки перед использованием. Следует понимать, что получение огнестойкого материала «непосредственно» в виде порошка или мелких частиц в соответствии с раскрытым здесь способом допускает обработку продукта реакции, такую как выделение огнестойкого продукта (например, отделение огнестойкого продукта от избытка фосфоновой или пирофосфоновой кислоты или оставшегося растворителя), что может включать, например, обработку этого продукта реакции фильтрованием, просеиванием, промывкой, сушкой и тому подобное. После реакции полученная реакционная смесь продукта, часто взвесь, может быть охлаждена до температуры плавления избытка фосфоновой кислоты или чуть выше этой температуры, и взвесь может быть объединена с водой. Смесь воды/взвеси может перемешиваться по мере необходимости, чтобы разбить любые большие комки, которые могли образоваться. Твердый продукт может быть выделен с помощью фильтрования, при желании промыт водой и высушен, чтобы получить продукт в форме порошка или мелких частиц. В некоторых случаях продукт может быть просеян для уменьшения размера частиц.In some embodiments, after the desired conversion is achieved, such as complete or substantially complete conversion to a flame retardant product, the product reaction mixture is cooled to a temperature above or below the melting point of the excess phosphonic or pyrophosphonic acid to retain the excess phosphonic or pyrophosphonic acid. liquid acids. Excess phosphonic or pyrophosphonic acid can be removed by filtration/washing and regenerated if desired. The recovered excess phosphonic or pyrophosphonic acid can be recycled, for example, back to a reactor in which the metal or suitable metal compound is reacted with the phosphonic or pyrophosphonic acid. Once converted to the reaction product, a solvent, such as water, alcohol, and/or other suitable (eg, polar) liquid, may optionally be added to dissolve or otherwise help remove excess phosphonic or pyrophosphonic acid. The fire retardant product is often isolated by filtration, optionally followed by additional processing (eg washing, drying, sifting, etc.). The resulting flame retardant product, which is typically in powder or fine particle form, is easily processed, that is, without the requirement or need for crushing, milling or other such physical processing prior to use. It should be understood that obtaining the flame retardant material "directly" in powder or fine particle form in accordance with the method disclosed herein allows for treatment of the reaction product, such as isolating the flame retardant product (e.g., separating the flame retardant product from excess phosphonic or pyrophosphonic acid or remaining solvent) such that may include, for example, treating the reaction product by filtering, sieving, washing, drying, and the like. After the reaction, the resulting reaction product mixture, often a slurry, can be cooled to or just above the melting point of the excess phosphonic acid, and the slurry can be combined with water. The water/slurry mixture can be stirred as needed to break up any large lumps that may have formed. The solid product can be isolated by filtration, optionally washed with water and dried to obtain the product in powder or fine particle form. In some cases, the product may be sieved to reduce particle size.
Способ согласно настоящему изобретению дает огнестойкое средство, содержащее один или несколько металлов и один или несколько моно- и/или бидентатных лигандов пирофосфоновой кислоты. В некоторых вариантах осуществления могут быть получены соединения, которые дополнительно содержат фосфонатные лиганды, но во всех вариантах осуществления получаются соединения, содержащие моноанионный лиганд пирофосфоновой кислоты и/или дианионный лиганд пирофосфоновой кислоты.The method of the present invention provides a flame retardant agent containing one or more metals and one or more mono- and/or bidentate pyrophosphonic acid ligands. In some embodiments, compounds may be prepared that further contain phosphonate ligands, but in all embodiments, compounds containing a monoanionic pyrophosphonic acid ligand and/or a dianionic pyrophosphonic acid ligand are obtained.
Этот способ может давать смеси огнестойких соединений, но во многих вариантах осуществления способ дает огнестойкий материал в виде одного или преимущественно одного соединения с высокой степенью конверсии в пересчете на металл или соединение металла, такой как например, конверсия, составляющая по меньшей мере 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% или выше, или в любом диапазоне между ними, в отличие от смесей соединений, которые получают с помощью способов из предшествующего уровня техники, включающих термическую обработку солей фосфонатов металлов. В общем варианте осуществления, в котором в огнестойком продукте могут присутствовать фосфонатные лиганды, реакция обычно протекает, как показано:This method can produce mixtures of fire retardant compounds, but in many embodiments the method produces the fire retardant material in the form of one or predominantly one compound with a high degree of conversion on a metal or metal compound basis, such as, for example, a conversion of at least 70%, 80 %, 85%, 90%, 95%, 98% or higher, or any range therebetween, as opposed to mixtures of compounds that are prepared by prior art methods involving heat treatment of metal phosphonate salts. In a general embodiment, in which phosphonate ligands may be present in the flame retardant product, the reaction typically proceeds as shown:
где М представляет собой катион металла и (+)у представляет собой заряд этого катиона, например, М представляет собой ди-, три-, тетра-, пентакатионный металл, X представляет собой анионный лиганд или лиганды, присоединенные к металлу, а стехиометрическое соотношение М и X (то есть, р и q) обеспечивает нейтрально заряженное соединение, R представляет собой Н, алкил, арил, алкиларил или арилалкил, а, b, с и d представляют собой соотношение компонентов, которым они соответствуют, друг относительно друга в продукте реакции, и у, а, b, с и d имеют значения, которые обеспечивают нейтрально заряженный продукт, при условии, что у составляет 2 или больше, и только одно из а или с может быть равно 0 (часто с не равно нулю). В некоторых вариантах осуществления указанный выше лиганд фосфоновой кислоты с коэффициентом d, если он присутствует, может присутствовать в виде дианиона. Во многих вариантах осуществления d равно 0.where M represents a metal cation and (+)y represents the charge of that cation, for example, M represents a di-, tri-, tetra-, pentacationic metal, X represents the anionic ligand or ligands attached to the metal, and the stoichiometric ratio of M and X (i.e., p and q) provides a neutrally charged compound, R is H, alkyl, aryl, alkylaryl, or arylalkyl, and a, b, c, and d represent the ratio of the components to which they correspond relative to each other in the reaction product , and y, a, b, c and d have values that provide a neutrally charged product, provided that y is 2 or greater and only one of a or c can be 0 (often c is not zero). In some embodiments, the above d-factor phosphonic acid ligand, if present, may be present as a dianion. In many embodiments, d is 0.
В другом аспекте огнестойкий продукт, полученный в соответствии с настоящим изобретением, обычно в форме порошка или мелких частиц, содержит соединение или смесь различных соединений эмпирической формулы (II)In another aspect, the flame retardant product prepared in accordance with the present invention, usually in the form of a powder or fine particles, contains a compound or mixture of various compounds of empirical formula (II)
где R представляет собой Н, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, а, b, с и d представляют собой соотношение компонентов, которым они соответствуют, друг относительно друга в соединении, и а обычно представляет собой число от 0 до 8, например, от 0 до 6, от 0 до 4 или от 0 до 2, с обычно является числом от 0 до 10, например, от 0 до 8, от 0 до 6, от 0 до 4 или от 0 до 2, d обычно представляет собой число от 0 до 6, например, от 0 до 4 или от 0 до 2, М представляет собой металл, у представляет собой число от 2 до 5, такое как 2, 3 или 4, часто 2 или 3, и М(+)у представляет собой катион металла, где (+)у представляет собой заряд, формально присвоенный катиону. Значения а, b, с, d и у могут варьироваться, но будут удовлетворять уравнению баланса заряда 2(a)+с+d=b(y), и только одно из а или с может быть равно 0. Во многих вариантах осуществления с не равно нулю. В случаях, когда в соединении присутствует дианионный лиганд фосфоновой кислоты, уравнение баланса заряда принимает вид 2(a)+с+d+2(d)=b(y). Значение b ограничено только тем, что оно должно удовлетворять предыдущим уравнениям, но во многих вариантах осуществления b представляет собой число от 1 до 4, например, 1 или 2. В некоторых вариантах осуществления а составляет 0, 1 или 2 (например, 0 или 1), с равно 1 или 2, a d равно 0, 1 или 2 (например, 0 или 1), и продукт является заряженным нейтрально.where R represents an H, alkyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl group, a, b, c and d represent the ratio of the components to which they correspond relative to each other in the compound, and a is usually a number from 0 to 8, for example, 0 to 6, 0 to 4 or 0 to 2, c is usually a number from 0 to 10, for example 0 to 8, 0 to 6, 0 to 4 or 0 to 2, d is usually a number from 0 to 6, such as 0 to 4 or 0 to 2, M represents a metal, y represents a number from 2 to 5, such as 2, 3 or 4, often 2 or 3, and M (+) y represents a metal cation, where (+)y represents the charge formally assigned to the cation. The values of a, b, c, d, and y may vary but will satisfy the charge balance equation 2(a)+c+d=b(y), and only one of a or c may be 0. In many embodiments, c not equal to zero. In cases where a dianionic phosphonic acid ligand is present in the compound, the charge balance equation takes the form 2(a)+c+d+2(d)=b(y). The value of b is limited only in that it must satisfy the previous equations, but in many embodiments, b is a number from 1 to 4, such as 1 or 2. In some embodiments, a is 0, 1, or 2 (for example, 0 or 1 ), c is 1 or 2, ad is 0, 1 or 2 (
Во многих вариантах осуществления d равно 0, как в:In many embodiments, d is 0, as in:
где R, М, у, a, b и с являются такими, как описано выше, и уравнение баланса заряда для продукта принимает вид 2(a)+с=b(у).where R, M, y, a, b and c are as described above, and the charge balance equation for the product becomes 2(a)+c=b(y).
Часто в указанных выше формулах (II) и (III) с не равно нулю (например, с составляет от 1 до 10, от 1 до 8, от 1 до 6, от 1 до 4 или 1 или 2).Often in the above formulas (II) and (III), c is not equal to zero (for example, c is 1 to 10, 1 to 8, 1 to 6, 1 to 4, or 1 or 2).
В соответствии с раскрытым в данном документе способом во многих вариантах осуществления, например, при использовании дикатионных или трикатионных металлов, неожиданно было обнаружено, что получается огнестойкое соединение, где в приведенных выше формулах с не равно нулю, а продукт имеет более благоприятное соотношение атомов фосфора и атомов металла (то есть, Р и М) для обеспечения огнестойкости, по сравнению с фосфорсодержащими огнестойкими средствами, описанными в данной области техники. Например, известно, что трикатионные металлы (например, алюминий) и дикатионные металлы (например, цинк) образуют соответственно тризамещенные и дизамещенные соединения с нейтральным зарядом. Как видно из уровня техники, трисфосфонатные соли алюминия, имеющие соотношение фосфора и алюминия 3:1, и дифосфонатные соли цинка, имеющие соотношение фосфора и цинка 2:1, известны в качестве огнестойких средств. Однако в соответствии с образованием лиганда пирофосфоновой кислоты согласно настоящему изобретению, и в частности, когда с в приведенных выше формулах не равно нулю, соотношение фосфора и металла в огнестойком продукте выше. Например, как показано в приведенных в данном документе примерах, при использовании способа согласно настоящему изобретению соотношение фосфора и алюминия или соотношение фосфора и железа в полученном огнестойком продукте составляло 4:1. Такое более высокое соотношение фосфора и металла приводит к высокой эффективности и может позволить снизить содержания при смешивании с термопластичными полимерами.In accordance with the method disclosed herein, in many embodiments, for example, when using dicationic or tricationic metals, it has surprisingly been found that a flame retardant compound is obtained where in the above formulas c is not equal to zero and the product has a more favorable ratio of phosphorus atoms and metal atoms (ie, P and M) to provide flame retardancy compared to phosphorus-containing flame retardants described in the art. For example, tricationic metals (eg aluminum) and dicationic metals (eg zinc) are known to form tricationic and disubstituted charge-neutral compounds, respectively. As can be seen from the prior art, trisphosphonate aluminum salts having a 3:1 ratio of phosphorus to aluminum and diphosphonate zinc salts having a 2:1 ratio of phosphorus to zinc are known as flame retardants. However, according to the formation of the pyrophosphonic acid ligand according to the present invention, and in particular when c in the above formulas is not zero, the ratio of phosphorus to metal in the flame retardant product is higher. For example, as shown in the examples herein, when using the method of the present invention, the ratio of phosphorus to aluminum or the ratio of phosphorus to iron in the resulting flame retardant product was 4:1. This higher phosphorus to metal ratio results in high efficiency and may allow lower levels when blended with thermoplastic polymers.
В некоторых конкретных вариантах осуществления у в формуле (III) составляет 2 (то есть, М(+)у представляет собой дикатионный металл, такой как описано в данном документе), а равно 0, b равно 1 и с равно 2. В некоторых вариантах осуществления, дикатионный металл М представляет собой магний (Mg), кальций (Са) или цинк (Zn). В других вариантах осуществления у в формуле (III) составляет 3 (то есть, М(+)у представляет собой трикатионный металл, такой как описано в данном документе), а равно 1, b равно 1 и с равно 1. В некоторых вариантах осуществления трикатионный металл М выбирают из алюминия (Al), галлия (Ga), сурьмы (Sb), железа (Fe), кобальта (Со), бора (В) и висмута (Bi). В некоторых вариантах осуществления трикатионный металл М представляет собой Al, Fe, Ga, Sb или В.In some specific embodiments, y in formula (III) is 2 (that is, M (+)y is a dicationic metal such as described herein), a is 0, b is 1, and c is 2. In some embodiments In embodiments, the dicationic metal M is magnesium (Mg), calcium (Ca) or zinc (Zn). In other embodiments, y in formula (III) is 3 (that is, M (+)y is a tricationic metal such as described herein), a is 1, b is 1, and c is 1. In some embodiments the trication metal M is selected from aluminum (Al), gallium (Ga), antimony (Sb), iron (Fe), cobalt (Co), boron (B) and bismuth (Bi). In some embodiments, the tricationic metal M is Al, Fe, Ga, Sb, or B.
Как это обычно бывает с неорганическими координационными соединениями, продукт реакции в описанной выше реакции и соединения эмпирических формул (II) и (III) являются идеализированными, так что этот продукт реакции или соединения могут включать координационные полимеры, комплексные соли, соли, в которых определенные атомные валентности являются общими и т.д.As is usually the case with inorganic coordination compounds, the reaction product in the reaction described above and the compounds of empirical formulas (II) and (III) are idealized, so that the reaction product or compounds may include coordination polymers, complex salts, salts in which certain atomic valences are common, etc.
Например, во многих вариантах осуществления эмпирическая формула (II) или (III) представляет собой мономерную структурную единицу (то есть, координационное звено) координационного полимера, при этом огнестойкое соединение согласно настоящему изобретению образует расширенная структура координационного полимера.For example, in many embodiments, empirical formula (II) or (III) represents a monomeric structural unit (ie, coordination unit) of a coordination polymer, wherein the flame retardant compound of the present invention forms an extended structure of the coordination polymer.
В одном примере, где М представляет собой Al, а у равно 3, соединение эмпирической формулы (III) получают в соответствии со следующей эмпирической формулой (IIIa):In one example, where M is Al and y is 3, the compound of empirical formula (III) is prepared according to the following empirical formula (IIIa):
(IIIa). (IIIa).
Как показано в данном документе, отсутствие нижних индексов a, b и с в эмпирических формулах указывает на то, что каждый нижний индекс равен 1, что означает соотношение компонентов 1:1:1 (что в случае эмпирической формулы (IIIa) является соотношением дианионного лиганда пирофосфоновой кислоты, атома металла и моноанионного лиганда пирофосфоновой кислоты, составляющим 1:1:1). В этом примере эмпирическая формула (IIIa) представляет собой повторяющуюся мономерную структурную единицу (то есть, координационное звено) координационного полимера, таким образом, огнестойкое соединение согласно настоящему изобретению образует расширенная структура координационного полимера.As shown herein, the absence of subscripts a, b, and c in the empirical formulas indicates that each subscript is 1, indicating a component ratio of 1:1:1 (which in the case of empirical formula (IIIa) is the dianionic ligand ratio pyrophosphonic acid, metal atom and monoanionic ligand of pyrophosphonic acid, making up 1:1:1). In this example, the empirical formula (IIIa) represents a repeating monomer structural unit (ie, a coordination unit) of a coordination polymer, so that the flame retardant compound of the present invention forms an extended structure of the coordination polymer.
Часто соединение эмпирической формулы (II) или (III), которое во многих вариантах осуществления представляет собой расширенный координационный полимер, как описано в данном документе, составляет весь, практически весь или по меньшей мере большую часть огнестойкого продукта, как например, по меньшей мере 75%, 85%, 90%, 95%, 98% массовых или выше от огнестойкого продукта, или любой диапазон между ними.Often, the compound of empirical formula (II) or (III), which in many embodiments is an extended coordination polymer as described herein, constitutes all, substantially all, or at least a major portion of the flame retardant product, such as at least 75 %, 85%, 90%, 95%, 98% by weight or greater of the flame retardant product, or any range in between.
Соединение эмпирической формулы (II) или (III) (например, (IIIa)) может быть получено с высокой степенью превращения в пересчете на металл или соединение металла, как например, степенью превращения, составляющей по меньшей мере 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% или выше, например, степенью превращения по меньшей мере от 70 до 95%. В некоторых из этих вариантов осуществления М представляет собой алюминий (то есть, продукт реакции получают с использованием алюминия или одного или нескольких соединений алюминия, таких как описанные в данном документе) или железо (то есть, продукт реакции получают с использованием железа или одного или нескольких соединений железа, например, таких как описанные в данном документе).The compound of empirical formula (II) or (III) (for example, (IIIa)) can be obtained with a high degree of conversion in terms of metal or metal compound, such as a degree of conversion of at least 70%, 80%, 85% , 90%, 95%, 98% or higher, for example, a conversion rate of at least 70 to 95%. In some of these embodiments, M is aluminum (that is, the reaction product is produced using aluminum or one or more aluminum compounds such as those described herein) or iron (that is, the reaction product is prepared using iron or one or more iron compounds, such as those described herein).
Фосфоновая кислота, используемая в настоящем способе, может быть представлена формулой (I).The phosphonic acid used in the present method may be represented by formula (I).
где R представляет собой Н, алкил, арил, алкиларил или арилалкил. Во многих вариантах осуществления R представляет собой Н, алкил с 1-12 атомами углерода, арил с 6-10 атомами углерода, C7-18 алкиларил или С7-18 арилалкил, где указанный алкил, арил, алкиларил или арилалкил являются незамещенными или замещенными галогеном, гидроксилом, аминогруппой, алкиламином с 1-4 атомами углерода, ди-С1-4-алкиламином, алкоксилом с 1-4 атомами углерода, карбоксилом или алкоксикарбонилом с 2-5 атомами углерода в алкоксиле. В некоторых вариантах осуществления указанный алкил, арил, алкиларил или арилалкил представляют собой незамещенный алкил с 1-12 атомами углерода, арил с 6 атомами углерода, С7-10-алкиларил или С7-10-арилалкил, например, алкил с 1-6 атомами углерода, фенил или С7-9-алкиларил. В некоторых вариантах осуществления R представляет собой замещенный или незамещенный алкил с 1-6 атомами углерода, арил с 6 атомами углерода, С7-10-алкиларил или С7-12-арилалкил, например, алкил с 1-4 атомами углерода, арил с 6 атомами углерода, С7-9-алкиларил или С7-10-арилалкил. Во многих вариантах осуществления R представляет собой незамещенный алкил с 1-12 атомами углерода, например, алкил с 1-6 атомами углерода. Во многих вариантах осуществления используются низшие алкилфосфоновые кислоты, например метил-, этил-, пропил-, изопропил-, бутил-, третбутил- и тому подобные.where R represents H, alkyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl. In many embodiments, R is H, alkyl of 1-12 carbon atoms, aryl of 6-10 carbon atoms, C 7-18 alkylaryl, or C 7-18 arylalkyl, wherein said alkyl, aryl, alkylaryl, or arylalkyl is unsubstituted or substituted halogen, hydroxyl, amino group, alkylamine with 1-4 carbon atoms, di-C 1-4 -alkylamine, alkoxyl with 1-4 carbon atoms, carboxyl or alkoxycarbonyl with 2-5 carbon atoms in the alkoxyl. In some embodiments, said alkyl, aryl, alkylaryl, or arylalkyl is an unsubstituted 1-12 carbon alkyl, 6-carbon aryl, C 7-10 alkylaryl, or C 7-10 arylalkyl, such as 1-6 alkyl carbon atoms, phenyl or C 7-9 -alkylaryl. In some embodiments, R is substituted or unsubstituted C1-C6 alkyl, C6-aryl, C7-10 -alkylaryl, or C7-12- arylalkyl, e.g., C1-4C alkyl, C6-aryl 6 carbon atoms, C 7-9 -alkylaryl or C 7-10 -arylalkyl. In many embodiments, R is an unsubstituted alkyl of 1-12 carbon atoms, such as alkyl of 1-6 carbon atoms. In many embodiments, lower alkylphosphonic acids are used, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, tert-butyl, and the like.
R в качестве алкила может представлять собой алкильную группу с прямой или разветвленной цепью, имеющую определенное количество атомов углерода, и включает, например, неразветвленные алкилы, такие как метил, этил, пропил, бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил, децил, ундецил, додецил, и разветвленный алкил, такой как изопропил, изобутил, вторбутил, третбутил, этилгексил, третоктил и тому подобные. Например, R в качестве алкила может быть выбран из метила, этила, пропила, изопропила, бутила, изобутила, вторбутила и третбутила. Во многих вариантах осуществления R представляет собой метил, этил, пропил или изопропил, например, метил или этил.R as alkyl may be a straight or branched chain alkyl group having a specified number of carbon atoms and includes, for example, straight alkyls such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl , undecyl, dodecyl, and branched alkyl such as isopropyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, ethylhexyl, tretoctyl and the like. For example, R as alkyl can be selected from methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl. In many embodiments, R is methyl, ethyl, propyl, or isopropyl, such as methyl or ethyl.
Часто, когда R представляет собой арил, то это фенил. Примеры R в качестве алкиларила включают фенил, замещенный одной или несколькими алкильными группами, например, группами, выбранными из метила, этила, пропила, изопропила, бутила, изобутила, вторбутила, третбутила и тому подобных. Примеры R в качестве арилалкила включают, например, бензил, фенетил, стирил, кумил, фенпропил и тому подобные.Often, when R is aryl, it is phenyl. Examples of R as alkylaryl include phenyl substituted with one or more alkyl groups, for example, groups selected from methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl and the like. Examples of R as arylalkyl include, for example, benzyl, phenethyl, styryl, cumyl, phenpropyl and the like.
Во многих вариантах осуществления R выбирают из метила, этила, пропила, изопропила, бутила, фенила и бензила.In many embodiments, R is selected from methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, phenyl, and benzyl.
Пирофосфоновая кислота, используемая в настоящем способе, может быть представлена формулой (Ia):The pyrophosphonic acid used in the present method can be represented by formula (Ia):
где R имеет те же значения, как описано выше для формулы (I).where R has the same meanings as described above for formula (I).
Общая схема реакции с пирофосфоновой кислотой и подходящим соединением металла может быть представлена как:The general reaction scheme with pyrophosphonic acid and a suitable metal compound can be represented as:
где R, М, X, р, q, у, a, b и с имеют значения, описанные в данном документе.where R, M, X, p, q, y, a, b and c have the meanings described herein.
В способе согласно настоящему изобретению можно использовать более одной фосфоновой кислоты, более одной пирофосфоновой кислоты или комбинацию фосфоновой и пирофосфоновой кислот, при условии, что смесь фосфоновых кислот и/или пирофосфоновых кислот при температуре реакции находится в расплавленном состоянии. В некоторых вариантах осуществления фосфоновую кислоту или пирофосфоновую кислоту получают in situ. Например, фосфоновая или пирофосфоновая кислота может быть получена, к примеру, путем гидролиза исходных материалов высших олигомеров фосфоновой кислоты и/или ангидрида циклической фосфоновой кислоты.More than one phosphonic acid, more than one pyrophosphonic acid, or a combination of phosphonic and pyrophosphonic acids can be used in the process of the present invention, provided that the mixture of phosphonic acids and/or pyrophosphonic acids is in a molten state at the reaction temperature. In some embodiments, the phosphonic acid or pyrophosphonic acid is produced in situ. For example, phosphonic or pyrophosphonic acid can be obtained, for example, by hydrolysis of starting materials of higher oligomers of phosphonic acid and/or cyclic phosphonic acid anhydride.
Используемый здесь термин «подходящее соединение металла» и тому подобные относятся к соединению формулы Мр (+)yXq, где М представляет собой металл, способный образовывать поликатион, например, металл, который образует катион 2+, 3+, 4+ или 5+, обычно, 2+, 3+ или 4+, и X представляет собой любой анион, который обеспечивает нейтрально заряженное соединение с металлом М. Подходящие примеры для X включают, но без ограничения ими, анионы, которые вместе с металлом М образуют оксиды, галогениды, алкоксиды, гидроксиды, карбонаты, карбоксилаты и фосфонаты. Значения для р и q обеспечивают нейтрально заряженное соединение металла, например, оксид алюминия, Al2O3. В некоторых вариантах осуществления используется незамещенный металл М, как описано в данном документе. Примеры подходящих металлов (М) включают, но без ограничения ими, Mg, Са, Ва, Zn, Zr, Ge, В, Al, Si, Ti, Cu, Fe, Co, Ga, Bi, Mn, Sn или Sb. В некоторых вариантах осуществления М выбирают из Mg, Са, Ва, Zn, Zr, Ga, В, Al, Si, Ti, Cu, Fe, Sn или Sb. В некоторых вариантах осуществления М выбирают из Mg, Са, Ва, Zn, Zr, В, Al, Si, Ti, Fe, Sn или Sb, например, M может представлять собой Mg, Zn, Са, Fe или Al.As used herein, the term "suitable metal compound" and the like refer to a compound of the formula M p (+)y X q where M is a metal capable of forming a polycation, for example a metal that forms a 2+, 3+, 4+ or 5+ is typically 2+, 3+ or 4+, and X is any anion that provides a neutrally charged compound with metal M. Suitable examples for X include, but are not limited to, anions that form oxides with metal M , halides, alkoxides, hydroxides, carbonates, carboxylates and phosphonates. The values for p and q provide a neutrally charged metal compound, such as aluminum oxide, Al 2 O 3 . In some embodiments, an unsubstituted metal M is used, as described herein. Examples of suitable metals (M) include, but are not limited to, Mg, Ca, Ba, Zn, Zr, Ge, B, Al, Si, Ti, Cu, Fe, Co, Ga, Bi, Mn, Sn or Sb. In some embodiments, M is selected from Mg, Ca, Ba, Zn, Zr, Ga, B, Al, Si, Ti, Cu, Fe, Sn or Sb. In some embodiments, M is selected from Mg, Ca, Ba, Zn, Zr, B, Al, Si, Ti, Fe, Sn or Sb, for example, M can be Mg, Zn, Ca, Fe or Al.
Подходящие соединения металлов включают, но без ограничения ими, соединения, имеющие связь металл-кислород, связь металл-азот, связь металл-галоген, связь металл-водород, связь металл-фосфор, связь металл-сера, связь металл-бор и т.д., например, оксиды, галогениды, алкоксиды, гидроксиды, карбоксилаты, карбонаты, фосфонаты, фосфинаты, фосфониты, фосфаты, фосфиты, нитраты, нитриты, бораты, гидриды, сульфонаты, сульфаты, сульфиды и т.д. Mg, Са, Ва, Zn, Zr, Ge, В, Al, Si, Ti, Cu, Fe, Co, Ga, Bi, Mn, Sn или Sb, например, оксиды, гидроксиды, галогениды или алкоксиды Mg, Са, Ва, Zn, Zr, Ga, В, Al, Si, Ti, Cu, Fe, Sn или Sb, как например, оксиды, гидроксиды, галогениды или алкоксиды Mg, Са, Ва, Zn, Zr, В, Al, Si, Ti, Fe, Sn или Sb, например, оксиды, гидроксиды, галогениды или алкоксиды Mg, Zn, Са, Fe или Al.Suitable metal compounds include, but are not limited to, those having a metal-oxygen bond, a metal-nitrogen bond, a metal-halogen bond, a metal-hydrogen bond, a metal-phosphorus bond, a metal-sulfur bond, a metal-boron bond, etc. etc., for example, oxides, halides, alkoxides, hydroxides, carboxylates, carbonates, phosphonates, phosphinates, phosphonites, phosphates, phosphites, nitrates, nitrites, borates, hydrides, sulfonates, sulfates, sulfides, etc. Mg, Ca, Ba, Zn, Zr, Ge, B, Al, Si, Ti, Cu, Fe, Co, Ga, Bi, Mn, Sn or Sb, for example oxides, hydroxides, halides or alkoxides of Mg, Ca, Ba , Zn, Zr, Ga, B, Al, Si, Ti, Cu, Fe, Sn or Sb, such as oxides, hydroxides, halides or alkoxides of Mg, Ca, Ba, Zn, Zr, B, Al, Si, Ti , Fe, Sn or Sb, for example oxides, hydroxides, halides or alkoxides of Mg, Zn, Ca, Fe or Al.
В некоторых вариантах осуществления металл М из металла или подходящего соединения металла представляет собой алюминий или железо. В некоторых вариантах осуществления подходящее соединение металла выбирают из галогенидов, оксидов, гидроксидов, алкоксидов, карбонатов, карбоксилатов и фосфонатов алюминия. В некоторых вариантах осуществления подходящее соединение металла выбирают из галогенидов, оксидов, гидроксидов и алкоксидов алюминия. В некоторых вариантах осуществления подходящее соединение металла выбирают из оксида алюминия, трихлорида алюминия, тригидроксида алюминия, изопропоксида алюминия, карбоната алюминия и ацетата алюминия. В других вариантах осуществления подходящее соединение металла выбирают из галогенидов, оксидов, алкоксидов, карбонатов и ацетатов железа. В некоторых вариантах осуществления подходящее соединение металла выбирают из оксида железа(III), хлорида железа(III), изопропоксида железа(III) и ацетата железа(III).In some embodiments, the metal M of the metal or suitable metal compound is aluminum or iron. In some embodiments, a suitable metal compound is selected from aluminum halides, oxides, hydroxides, alkoxides, carbonates, carboxylates and phosphonates. In some embodiments, a suitable metal compound is selected from aluminum halides, oxides, hydroxides and alkoxides. In some embodiments, a suitable metal compound is selected from aluminum oxide, aluminum trichloride, aluminum trihydroxide, aluminum isopropoxide, aluminum carbonate, and aluminum acetate. In other embodiments, a suitable metal compound is selected from iron halides, oxides, alkoxides, carbonates and acetates. In some embodiments, a suitable metal compound is selected from iron(III) oxide, iron(III) chloride, iron(III) isopropoxide, and iron(III) acetate.
В некоторых вариантах осуществления R представляет собой метил, этил, пропил, изопропил или бутил, а М представляет собой Al, Fe, Zn или Са. В других вариантах осуществления X представляет собой кислород, гидроксил, алкоксил или галоген.In some embodiments, R is methyl, ethyl, propyl, isopropyl, or butyl and M is Al, Fe, Zn, or Ca. In other embodiments, X is oxygen, hydroxyl, alkoxy, or halogen.
Описанная в данном документе реакция может, но не обязательно, протекать при пониженном давлении или вакууме.The reaction described herein can, but does not necessarily, occur under reduced pressure or vacuum.
Смесь продукта реакции, образованная в результате реакции, описанной в данном документе, часто представленная в виде взвеси, может быть объединена с жидкостью (например, водой) и перемешана по желанию для разрушения любых комков, которые могли образоваться. Твердый продукт можно выделить фильтрованием, при желании промыть и высушить, чтобы получить продукт в форме порошка или мелких частиц. В некоторых случаях продукт может быть просеян для уменьшения размера частиц.The reaction product mixture formed by the reaction described herein, often presented as a slurry, can be combined with a liquid (eg, water) and stirred as desired to break up any lumps that may have formed. The solid product can be isolated by filtration, optionally washed and dried to obtain the product in powder or fine particle form. In some cases, the product may be sieved to reduce particle size.
Реакции, описанной в данном документе, при желании можно способствовать при помощи затравочного материала. Например, использование затравочного материала может сократить время для достижения превращения в огнестойкий продукт и может привести к увеличению постоянства физических характеристик продукта. Часто затравочный материал добавляют к реакционной смеси при нагревании или после нагревания до температуры реакции. В некоторых вариантах осуществления затравочный материал включает огнестойкий материал, полученный в соответствии со способом из настоящего изобретения, такой как огнестойкое соединение эмпирической формулы (II), (III) или (IIIa), как описано в данном документе. Затравочный материал можно выбирать или измельчать до желаемого размера частиц.The reaction described herein can, if desired, be promoted using seed material. For example, the use of a seed material can reduce the time to achieve conversion to a flame retardant product and can result in increased consistency in the physical characteristics of the product. Often, the seed material is added to the reaction mixture while heating or after heating to the reaction temperature. In some embodiments, the seed material includes a flame retardant material prepared in accordance with the method of the present invention, such as a flame retardant compound of empirical formula (II), (III) or (IIIa), as described herein. The seed material can be selected or ground to the desired particle size.
В некоторых вариантах осуществления подходящее соединение металла представляет собой оксид алюминия, а огнестойкий материал получают следующим образом:In some embodiments, the suitable metal compound is aluminum oxide, and the flame retardant material is prepared as follows:
В одном примере фосфоновую кислоту, такую как C1-C12-алкилфосфоновая кислота (например, метил-, этил-, пропил-, изопропил-, бутил- или третбутилфосфоновую кислоту) нагревают до или выше ее температуры плавления, 105°С, как например, до 115°С, 125°С, 140°С, 150°С, 160°С, 180°С, 200°С, 220°С или 240°С или выше, при перемешивании (например, в атмосфере азота) при расплавлении. Оксид, гидроксид, галогенид, алкоксид, карбонат или карбоксилат алюминия, как например, оксид алюминия, трихлорид алюминия, тригидроксид алюминия, изопропоксид алюминия, карбонат алюминия или ацетат алюминия, добавляют при перемешивании при стехиометрическом избытке фосфоновой кислоты, таком как молярное соотношение фосфоновой кислоты и соединения металла, как описано в данном документе, например, 5:1 или выше, 10:1 или выше или 15:1 или выше. Обычно, по мере протекания реакции образуется взвесь, и твердый продукт огнестойкого средства можно выделить, например, с помощью фильтрации, промывки и т.д., чтобы получить продукт в форме порошка или мелких частиц. До выделения твердого продукта может быть проведена дополнительная обработка реакционной смеси продукта, такая как охлаждение реакционной смеси продукта до температуры выше или не ниже температуры плавления избытка фосфоновой кислоты и объединение с жидкостью, например, водой, и при желании перемешивание, как описано выше. Твердый продукт огнестойкого средства можно выделить с помощью фильтрования, при желании промыть дополнительным растворителем и высушить, чтобы получить продукт в форме порошка или мелких частиц. Огнестойкий продукт содержит фосфор и алюминий в соотношении 4:1 согласно следующей эмпирической формуле:In one example, a phosphonic acid, such as C 1 -C 12 -alkylphosphonic acid (for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl or tert-butylphosphonic acid) is heated to or above its melting point, 105°C, as for example, up to 115°C, 125°C, 140°C, 150°C, 160°C, 180°C, 200°C, 220°C or 240°C or higher, with stirring (for example, under nitrogen atmosphere) when melting. An aluminum oxide, hydroxide, halide, alkoxide, carbonate or carboxylate, such as aluminum oxide, aluminum trichloride, aluminum trihydroxide, aluminum isopropoxide, aluminum carbonate or aluminum acetate, is added with stirring at a stoichiometric excess of phosphonic acid, such as the molar ratio of phosphonic acid and metal compounds as described herein, for example, 5:1 or higher, 10:1 or higher, or 15:1 or higher. Typically, a slurry is formed as the reaction proceeds, and the solid product of the flame retardant can be separated, for example, by filtration, washing, etc., to obtain the product in the form of a powder or fine particles. Prior to isolation of the solid product, further processing of the product reaction mixture may be performed, such as cooling the product reaction mixture to a temperature above or below the melting point of the excess phosphonic acid and combining with a liquid, such as water, and optionally stirring as described above. The solid fire retardant product can be isolated by filtration, washed with additional solvent if desired, and dried to obtain a powder or fine particulate product. The fire retardant product contains phosphorus and aluminum in a 4:1 ratio according to the following empirical formula:
В другом примере пример, описанный непосредственно выше, осуществляется с использованием железа или подходящего соединения железа, такого как галогениды, оксиды, алкоксиды, карбонаты или ацетаты железа, например оксида железа(III), хлорида железа(III), изопропоксида железа(III) или ацетата железа(III). Этот огнестойкий продукт содержит фосфор и железо в соотношении 4:1 согласно следующей эмпирической формуле:In another example, the example described immediately above is carried out using iron or a suitable iron compound such as iron halides, oxides, alkoxides, carbonates or acetates, for example iron(III) oxide, iron(III) chloride, iron(III) isopropoxide or iron(III) acetate. This fire retardant product contains phosphorus and iron in a 4:1 ratio according to the following empirical formula:
Часто соединение из приведенных выше эмпирических формул (которое во многих вариантах осуществления представляет собой расширенный координационный полимер, как описано в данном документе) составляет весь, практически весь или по меньшей мере большую часть огнестойкого продукта, как например, по меньшей мере 75%, 85%, 90%, 95%, 98% массовых от огнестойкого продукта или выше, или любой диапазон между ними.Often, the compound of the above empirical formulas (which in many embodiments is an extended coordination polymer as described herein) constitutes all, substantially all, or at least a major portion of the flame retardant product, such as at least 75%, 85% , 90%, 95%, 98% by weight of the fire resistant product or higher, or any range in between.
В некоторых вариантах осуществления подходящее соединение металла представляет собой соль фосфоната металла. Металл в этой соли фосфоната металла может быть металлом М, как описано в данном документе. Подходящее соединение металла может быть солью фосфоната металла следующей формулы:In some embodiments, the suitable metal compound is a metal phosphonate salt. The metal in this metal phosphonate salt may be metal M, as described herein. A suitable metal compound may be a metal phosphonate salt of the following formula:
где R и М имеют значения, как описано выше, р представляет собой число от 2 до 5, например, 2, 3 или 4, а у представляет собой число от 2 до 5,where R and M have the meanings as described above, p is a number from 2 to 5, such as 2, 3 or 4, and y is a number from 2 to 5,
например, 2, 3 или 4, так что М(+)у представляет собой катион металла, где (+)у представляет собой заряд, формально присвоенный катиону. Обычно соль фосфоната металла имеет нейтральный заряд (то есть, р=у). Соль фосфоната металла может быть получена способами, известными в данной области техники.for example, 2, 3 or 4, so that M(+)y represents a metal cation, where (+)y represents the charge formally assigned to the cation. Typically, a metal phosphonate salt has a neutral charge (that is, p=y). The metal phosphonate salt can be prepared by methods known in the art.
В некоторых вариантах осуществления соль фосфоната металла получают реакцией исходного соединения металла и фосфоновой кислоты с растворителем (например, водой) для фосфоновой кислоты. Исходное соединение металла может представлять собой соединение, соответствующее подходящему соединению металла, описанное в данном документе. В некоторых вариантах осуществления исходное соединение металла и фосфоновая кислота взаимодействуют при температуре, равной или приближенной к комнатной температуре, или при температуре, варьирующейся от примерно 0 до примерно 20°С. Полученная соль фосфоната металла затем может быть использована в качестве подходящего соединения металла в соответствии со способом согласно настоящему изобретению.In some embodiments, a metal phosphonate salt is prepared by reacting the parent metal compound and phosphonic acid with a solvent (eg, water) for the phosphonic acid. The starting metal compound may be a compound corresponding to a suitable metal compound described herein. In some embodiments, the parent metal compound and the phosphonic acid are reacted at a temperature at or near room temperature, or at a temperature ranging from about 0 to about 20°C. The resulting metal phosphonate salt can then be used as a suitable metal compound in accordance with the method of the present invention.
Например, фосфоновая кислота, такая как алкилфосфоновая кислота, например метил-, этил-, пропил-, изопропил-, бутил- или третбутилфосфоновая кислота, и растворитель (например, вода) могут быть перемешаны с образованием гомогенного раствора. Может использоваться любое удобное соотношение воды и фосфоновой кислоты, например, от 10:1 до 1:10 по массе, более типично, от 5:1 до 1:5, и хорошие результаты были достигнуты при использовании смесей от 2:1 до 1:2. Этот раствор может быть охлажден, например, до диапазона от примерно 0 до примерно 20°С, и для взаимодействия с фосфоновой кислотой добавлено исходное соединение металла, такое как оксид, галогенид, алкоксид или гидроксид металла. Образуется соль фосфоната металла, которую затем используют в качестве подходящего соединения металла в соответствии с описанным здесь способом. Например, в отдельном реакторе молярный избыток фосфоновой кислоты, как описано в данном документе (например, при молярном соотношении фосфоновой кислоты 5:1 по отношению к соли фосфоната металла), предварительно нагревают до расплавленного состояния и подвергают взаимодействию с солью фосфоната металла для образования огнестойкого продукта. В вариантах осуществления, включающих соль фосфоната алюминия в качестве подходящего соединения металла, огнестойкий продукт содержит фосфор и алюминий в соотношении фосфора и алюминия 4:1 согласно следующей эмпирической формуле:For example, a phosphonic acid, such as an alkylphosphonic acid, eg methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl or tert-butylphosphonic acid, and a solvent (eg water) can be mixed to form a homogeneous solution. Any convenient ratio of water to phosphonic acid can be used, for example 10:1 to 1:10 by weight, more typically 5:1 to 1:5, and good results have been achieved using mixtures of 2:1 to 1: 2. This solution may be cooled, for example, to a range of from about 0 to about 20° C., and a parent metal compound, such as a metal oxide, halide, alkoxide, or hydroxide, is added to react with the phosphonic acid. A metal phosphonate salt is formed, which is then used as a suitable metal compound in accordance with the method described herein. For example, in a separate reactor, a molar excess of phosphonic acid as described herein (e.g., a 5:1 molar ratio of phosphonic acid to metal phosphonate salt) is preheated to a molten state and reacted with the metal phosphonate salt to form a flame retardant product . In embodiments including an aluminum phosphonate salt as a suitable metal compound, the flame retardant product contains phosphorus and aluminum in a 4:1 ratio of phosphorus to aluminum according to the following rule of thumb:
Часто соединение этой эмпирической формулы (которое во многих вариантах осуществления представляет собой расширенный координационный полимер, как описано в данном документе) составляет весь, практически весь или по меньшей мере большую часть огнестойкого продукта, как например, по меньшей мере 75%, 85%, 90%, 95%, 98% массовых от огнестойкого продукта или выше, или любой диапазон между ними.Often, the compound of this empirical formula (which in many embodiments is an extended coordination polymer as described herein) constitutes all, substantially all, or at least a major portion of the flame retardant product, such as at least 75%, 85%, 90 %, 95%, 98% by weight of the fire resistant product or higher, or any range in between.
Огнестойкое средство согласно настоящему изобретению можно применять вместе с множеством других огнестойких средств и/или синергистов или адъювантов огнестойких средств, которые известны в данной области техники. Например, огнестойкое средство согласно изобретению может быть составлено в композицию с одним или несколькими материалами, выбранными из: углеродной сажи, графита, углеродных нанотрубок, силоксанов, полисилоксанов, простого полифениленового эфира (РРЕ), фосфиноксидов и полифосфиноксидов, например, бензилфосфиноксидов, полибензилфосфиноксидов и тому подобных; меламина, производных меламина и продуктов конденсации меламина, солей меламина, таких как, но без ограничения этим, цианурат меламина, борат меламина, фосфаты меламина, меламинфосфаты металла, мелам, мелем, мелон и тому подобные; неорганических соединений, включая глины, соли металлов, такие как гидроксиды, оксиды, гидраты оксидов, бораты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, фосфиты, гипофосфиты, силикаты, смешанные соли металлов и т.д., например, тальк и другие силикаты магния, силикат кальция, алюмосиликат, алюмосиликат в виде полых трубок (DRAGONITE), карбонат кальция, карбонат магния, сульфат бария, сульфат кальция, HALLOYSITE или фосфат бора, молибдат кальция, вспученный вермикулит, станнат цинка, гидроксистаннат цинка, сульфид цинка и борат цинка, молибдат цинка (или его комплексы, например, Kemgard 911В), комплекс молибдата кальция/гидроксида магния (например, Kemgard MZM), комплекс молибдата цинка/силиката магния (например, Kemgard 911С), комплекс молибдата кальция/цинка (например, Kemgard 911А), фосфат цинка (или его комплексы, например, Kemgard 981), оксид или гидроксид магния, оксид алюминия, гидроксид оксида алюминия (бемит), тригидрат алюминия, диоксид кремния, оксид олова, оксид сурьмы (III и V) и гидрат оксида, оксид титана и оксид цинка или гидрат оксида, оксид циркония и/или гидроксид циркония, и тому подобных.The flame retardant agent of the present invention can be used in conjunction with a variety of other flame retardants and/or flame retardant synergists or adjuvants that are known in the art. For example, the flame retardant agent of the invention may be formulated with one or more materials selected from: carbon black, graphite, carbon nanotubes, siloxanes, polysiloxanes, polyphenylene ether (PPE), phosphine oxides and polyphosphine oxides, for example benzylphosphine oxides, polybenzylphosphine oxides and the like. similar; melamine, melamine derivatives and melamine condensation products, melamine salts such as, but not limited to, melamine cyanurate, melamine borate, melamine phosphates, melamine metal phosphates, melam, melem, melon and the like; inorganic compounds including clays, metal salts such as hydroxides, oxides, oxide hydrates, borates, carbonates, sulfates, phosphates, phosphites, hypophosphites, silicates, mixed metal salts, etc., such as talc and other magnesium silicates, silicate calcium, aluminosilicate, hollow tube aluminosilicate (DRAGONITE), calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, calcium sulfate, HALLOYSITE or boron phosphate, calcium molybdate, expanded vermiculite, zinc stannate, zinc hydroxystannate, zinc sulfide and zinc borate, zinc molybdate (or complexes thereof, e.g. Kemgard 911B), calcium molybdate/magnesium hydroxide complex (e.g. Kemgard MZM), zinc molybdate/magnesium silicate complex (e.g. Kemgard 911C), calcium molybdate/zinc complex (e.g. Kemgard 911A), phosphate zinc (or its complexes, e.g. Kemgard 981), magnesium oxide or hydroxide, aluminum oxide, alumina hydroxide (boehmite), aluminum trihydrate, silicon dioxide, tin oxide, antimony (III and V) oxide and oxide hydrate, titanium oxide and zinc oxide or oxide hydrate, zirconium oxide and/or zirconium hydroxide, and the like.
Если не указано иное, в контексте настоящей заявки термин «фосфат» при использовании в качестве компонента в «фосфатной соли», такой как фосфат металла, фосфат меламина, меламинфосфат металла и т.д., относится к фосфату, гидрофосфату, дигидрофосфату, пирофосфату, полифосфату или аниону или полианиону продуктов конденсации фосфорной кислоты.Unless otherwise specified, as used herein, the term "phosphate" when used as a component in a "phosphate salt" such as metal phosphate, melamine phosphate, metal melamine phosphate, etc., refers to phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate, pyrophosphate, polyphosphate or anion or polyanion of condensation products of phosphoric acid.
Аналогичным образом, если не указано иное, в контексте настоящей заявки термин «фосфит» при использовании в качестве компонента в «фосфитной соли», такой как фосфит металла и т.д., относится к фосфиту или гидрофосфиту.Likewise, unless otherwise specified, as used herein, the term "phosphite" when used as a component in a "phosphite salt" such as metal phosphite, etc., refers to phosphite or hydrophosphite.
Огнестойкое средство согласно настоящему изобретению также может быть составлено в композицию с другими огнестойкими средствами, такими как галогенированные огнестойкие средства, алкил- или арилфосфиноксидные огнестойкие средства, алкил- или арилфосфатные огнестойкие средства, алкил- или арилфосфонаты, алкил- или арилфосфинаты и соли алкил- или арилфосфиновой кислоты. В некоторых вариантах осуществления огнестойкое средство содержит смесь огнестойкого средства в соответствии с настоящим изобретением и фосфиновой соли следующей формулы (например, трис(диалкилфосфината) алюминия),The flame retardant of the present invention may also be formulated with other flame retardants, such as halogenated flame retardants, alkyl or arylphosphine oxide flame retardants, alkyl or aryl phosphate flame retardants, alkyl or aryl phosphonates, alkyl or aryl phosphinates, and alkyl or aryl phosphinates. arylphosphinic acid. In some embodiments, the flame retardant agent comprises a mixture of a flame retardant agent in accordance with the present invention and a phosphine salt of the following formula (for example, aluminum tris(dialkylphosphinate),
R1 и R2 каждый независимо может быть группой, соответствующей R, как описано в данном документе, М представляет собой металл, как описано в данном документе (например, Al или Са), и n представляет собой число от 2 до 7, например, от 2 до 4, часто 2 или 3.R 1 and R 2 can each independently be a group corresponding to R as described herein, M is a metal as described herein (for example, Al or Ca), and n is a number from 2 to 7, for example, from 2 to 4, often 2 or 3.
Во многих вариантах осуществления композиция огнестойкого полимера согласно настоящему изобретению содержит (i) полимер, (ii) огнестойкий материал согласно настоящему изобретению и (iii) один или несколько дополнительных огнестойких средств и/или один или несколько синергистов или адъювантов огнестойких средств.In many embodiments, the flame retardant polymer composition of the present invention comprises (i) a polymer, (ii) a flame retardant material of the present invention, and (iii) one or more additional flame retardants and/or one or more flame retardant synergists or adjuvants.
Например, в некоторых вариантах осуществления композиция огнестойкого полимера содержит одно или несколько дополнительных огнестойких средств, например, галогенированные огнестойкие средства, фосфиноксидные огнестойкие средства, алкил- или арилфосфонаты или соли алкил- или арилфосфинатов, например, трис(диалкилфосфинат) алюминия, такой как трис(диэтилфосфинат) алюминия.For example, in some embodiments, the flame retardant polymer composition contains one or more additional flame retardants, e.g., halogenated flame retardants, phosphine oxide flame retardants, alkyl or aryl phosphonates, or salts of alkyl or aryl phosphinates, e.g., aluminum tris(dialkylphosphinate), such as tris( diethylphosphinate) aluminum.
В некоторых вариантах осуществления композиция огнестойкого полимера содержит один или несколько синергистов или адъювантов огнестойких средств, например, меламин, производные меламина и продукты конденсации меламина (например, мелам, мелем, мелон), соли меламина, фосфиноксиды и полифосфиноксиды, соли металлов, такие как гидроксиды, оксиды, гидраты оксидов, бораты, фосфаты, фосфонаты, фосфиты, силикаты и тому подобные, например, гидрофосфит алюминия, мелем- или меламинфосфат металла, например, меламинфосфат металла, где металл включает алюминий, магний или цинк. В конкретных вариантах осуществления один или несколько дополнительных огнестойких средств, синергистов или адъювантов огнестойких средств включают трис(диалкилфосфинат) алюминия, гидрофосфит алюминия, замещенный метилендифенилфосфиноксидом простой полиариловый эфир, ксилиленбис(дифенилфосфиноксид), 4,4-бис(дифенилфосфинилметил)-1,1'-бифенил, этиленбис-1,2-бис(9,10-дигидро-9-окси-10-фосфафенантрен-10-оксид)этан, мелем, мелам, мелон или димеламинпирофосфат цинка.In some embodiments, the flame retardant polymer composition contains one or more flame retardant synergists or adjuvants, such as melamine, melamine derivatives and melamine condensation products (e.g., melam, melem, melon), melamine salts, phosphine oxides and polyphosphine oxides, metal salts such as hydroxides , oxides, oxide hydrates, borates, phosphates, phosphonates, phosphites, silicates and the like, for example, aluminum hydrophosphite, melem or melamine metal phosphate, for example, melamine metal phosphate, where the metal includes aluminum, magnesium or zinc. In specific embodiments, the one or more additional flame retardants, synergists, or flame retardant adjuvants include aluminum tris(dialkylphosphinate), aluminum hydrophosphite, methylene diphenylphosphine oxide-substituted polyaryl ether, xylene bis(diphenylphosphine oxide), 4,4-bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1' -biphenyl, ethylenebis-1,2-bis(9,10-dihydro-9-hydroxy-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)ethane, melem, melam, melon or dimelamine zinc pyrophosphate.
Некоторые варианты осуществления предоставляют композицию полимера, не содержащую галогенов. В таких вариантах осуществления галогенсодержащие огнестойкие средства или синергисты будут исключены в максимально возможной степени.Some embodiments provide a halogen-free polymer composition. In such embodiments, halogen-containing flame retardants or synergists will be eliminated to the greatest extent possible.
Огнестойкий материал согласно настоящему изобретению может быть скомбинирован с дополнительным огнестойким средством, синергистом или адъювантом в диапазоне от 100:1 до 1:100 по массе огнестойкого средства согласно изобретению относительно общей массы дополнительного огнестойкого средства, синергиста и/или адъюванта. В некоторых вариантах осуществления огнестойкий материал согласно настоящему изобретению присутствует в диапазоне от 10:1 до 1:10 по массе огнестойкого средства согласно изобретению относительно общей массы дополнительного огнестойкого средства, синергиста и/или адъюванта, например, массовые соотношения варьируются от 7:1 до 1:7, от 6:1 до 1:6, от 4:1 до 1:4, от 3:1 до 1:3 и от 2:1 до 1:2. Огнестойкое средство согласно изобретению часто является основным компонентом в такой комбинации, например, в соотношении от 10:1 до 1,2:1 или от 7:1 до 2:1 по массе огнестойкого средства согласно изобретению относительно общей массы дополнительного огнестойкого средства, синергиста и/или адъюванта, но материал согласно изобретению также может быть второстепенным компонентом смеси, например, в соотношении от 1:10 до 1:1,2 или от 1:7 до 1:2.The flame retardant material of the present invention can be combined with an additional flame retardant agent, synergist or adjuvant in the range of 100:1 to 1:100 by weight of the flame retardant agent of the invention relative to the total weight of the additional flame retardant agent, synergist and/or adjuvant. In some embodiments, the flame retardant material of the present invention is present in the range of 10:1 to 1:10 by weight of the flame retardant material of the invention relative to the total weight of the additional flame retardant, synergist, and/or adjuvant, for example, weight ratios ranging from 7:1 to 1 :7, 6:1 to 1:6, 4:1 to 1:4, 3:1 to 1:3 and 2:1 to 1:2. The flame retardant of the invention is often the main component in such a combination, for example in a ratio of 10:1 to 1.2:1 or 7:1 to 2:1 by weight of the flame retardant of the invention relative to the total weight of the additional flame retardant, synergist and /or adjuvant, but the material according to the invention can also be a minor component of the mixture, for example in a ratio of 1:10 to 1:1.2 or 1:7 to 1:2.
Термически стабильное огнестойкое средство согласно настоящему изобретению при высоких температурах может быть смешано с термопластичными полимерами, такими как высокотемпературные полиамиды и сложные эфиры политерефталата, без разложения или отрицательного воздействия на физические свойства полимера, а огнестойкая активность является превосходной. Огнестойкое средство согласно изобретению может использоваться в других полимерах, с другими синергистами и с общепринятыми полимерными добавками.The thermally stable high temperature flame retardant of the present invention can be mixed with thermoplastic resins such as high temperature polyamides and polyterephthalate esters without decomposition or adversely affecting the physical properties of the polymer, and the flame retardant activity is excellent. The flame retardant agent according to the invention can be used in other polymers, with other synergists and with conventional polymer additives.
Полимер из огнестойкой композиции согласно настоящему изобретению может быть любым полимером, известным в данной области техники, таким как гомополимеры и сополимеры полиолефинов, каучуки, сложные полиэфиры, включая полиалкилентерефталаты, эпоксидные смолы, полиуретаны, полисульфоны, полиимиды, простые полифениленовые эфиры, стирольные полимеры и сополимеры, поликарбонаты, акриловые полимеры, полиамиды, полиацетали и биоразлагаемые полимеры. Смеси различных полимеров, такие как смеси простого полифениленового эфира/стирольной смолы, поливинилхлорида/акрилонитрила, бутадиена и стирола (ABS) или другие полимеры с модифицированной ударной прочностью, такие как метакрилонитрил и α-метилетирол, содержащие ABS, и сложный полиэфир/ABS или поликарбонат/ABS и сложный полиэфир или полистирол, а также некоторые другие модификаторы ударной прочности также могут использоваться. Такие полимеры являются коммерчески доступными или получаются способами, хорошо известными в данной области техники.The polymer of the flame retardant composition according to the present invention can be any polymer known in the art, such as homopolymers and copolymers of polyolefins, rubbers, polyesters, including polyalkylene terephthalates, epoxy resins, polyurethanes, polysulfones, polyimides, polyphenylene ethers, styrene polymers and copolymers , polycarbonates, acrylic polymers, polyamides, polyacetals and biodegradable polymers. Blends of various polymers, such as polyphenylene ether/styrene resin, polyvinyl chloride/acrylonitrile, butadiene and styrene (ABS) blends, or other modified impact polymers such as methacrylonitrile and α-methylethyrene containing ABS, and polyester/ABS or polycarbonate /ABS and polyester or polystyrene, as well as some other impact modifiers can also be used. Such polymers are commercially available or prepared by methods well known in the art.
Огнестойкое средство согласно настоящему изобретению является особенно полезным в термопластичных полимерах, которые перерабатываются и/или используются при высоких температурах, например, стирольных полимерах, включая ударопрочный полистирол (HIPS), полиолефинах, сложных полиэфирах, поликарбонатах, полиамидах, полиуретанах, простых полифениленовых эфирах и тому подобных.The flame retardant agent of the present invention is particularly useful in thermoplastic polymers that are processed and/or used at high temperatures, for example, styrene polymers, including high impact polystyrene (HIPS), polyolefins, polyesters, polycarbonates, polyamides, polyurethanes, polyphenylene ethers and the like. similar.
Например, полимер может представлять собой смолу из ряда сложных полиэфиров, стирольную смолу, смолу полиамидного ряда, смолу поликарбонатного ряда, смолу полифениленоксидного ряда, смолу винилового ряда, олефиновую смолу, акриловую смолу, эпоксидную смолу, либо полиуретан. Этот полимер может быть термопластичной или термореактивной смолой и может быть усилен, например, усилен стекловолокном. В некоторых вариантах осуществления полимер представляет собой термопластичный полиуретан. В некоторых вариантах осуществления полимер представляет собой термореактивную эпоксидную смолу. Может присутствовать более одной полимерной смолы. В конкретных вариантах осуществления этот полимер представляет собой конструкционный полимер, например термопластичный или усиленный термопластичный полимер, например, термопластичный полимер, усиленный стекловолокном, такой как имеющий при желании стеклянный наполнитель сложный полиэфир, эпоксидная смола или полиамид, например, сложный полиэфир со стеклянным наполнителем, такой как например, полиалкилентерефталат со стеклянным наполнителем, или полиамид со стеклянным наполнителем.For example, the polymer may be a polyester resin, a styrene resin, a polyamide resin, a polycarbonate resin, a polyphenylene oxide resin, a vinyl resin, an olefin resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or a polyurethane. This polymer may be a thermoplastic or thermoset resin and may be reinforced, such as glass fiber reinforced. In some embodiments, the polymer is a thermoplastic polyurethane. In some embodiments, the polymer is a thermosetting epoxy resin. More than one polymer resin may be present. In specific embodiments, the polymer is an engineering polymer, such as a thermoplastic or reinforced thermoplastic polymer, such as a glass fiber reinforced thermoplastic polymer, such as an optionally glass-filled polyester, epoxy resin, or polyamide, such as a glass-filled polyester, such such as glass-filled polyalkylene terephthalate, or glass-filled polyamide.
Смолы из ряда сложных полиэфиров включают сложные гомополиэфиры и сложные сополиэфиры, полученные, например, поликонденсацией компонента дикарбоновой кислоты и диолового компонента и поликонденсацией гидроксикарбоновой кислоты или компонента лактона, например, смолу из ряда ароматического сложного насыщенного полиэфира, такую как полибутилентерефталат или полиэтилентерефталат.Polyester resins include homopolyesters and copolyesters made, for example, by the polycondensation of a dicarboxylic acid component and a diol component and the polycondensation of a hydroxycarboxylic acid or lactone component, for example, an aromatic saturated polyester resin such as polybutylene terephthalate or polyethylene terephthalate.
Смолы из ряда полиамидов (РА) включают полиамиды, полученные из диамина и дикарбоновой кислоты, полиамиды, полученные из аминокарбоновой кислоты, при необходимости в комбинации с диамином и/или дикарбоновой кислотой, и полиамиды, полученные из лактама, при необходимости в комбинации с диамином и/или дикарбоновой кислотой. Полиамид также включает сополиамид, полученный по меньшей мере из двух различных видов составляющих полиамидных компонентов. Примеры смол полиамидного ряда включают алифатические полиамиды, такие как РА 46, РА 6, РА 66, РА 610, РА 612, РА 11 и РА 12, полиамиды, полученные из ароматической дикарбоновой кислоты, например, терефталевой кислоты и/или изофталевой кислоты, и алифатического диамина, например, гексаметилендиамина или нонаметилендиамина, и полиамиды, полученные как из ароматических, так и из алифатических дикарбоновых кислот, например, как из терефталевой кислоты, так и из адипиновой кислоты, и алифатического диамина, например, гексаметилендиамина, и другие. Эти полиамиды можно использовать по отдельности или в комбинации. В некоторых вариантах осуществления полимер содержит РА 6. В некоторых вариантах осуществления полимер содержит РА 66. В некоторых вариантах осуществления полимер содержит полифталамид.Resins from the polyamide (PA) series include polyamides derived from a diamine and a dicarboxylic acid, polyamides derived from an aminocarboxylic acid, optionally in combination with a diamine and/or dicarboxylic acid, and polyamides derived from a lactam, optionally in combination with a diamine and/or dicarboxylic acid. /or dicarboxylic acid. The polyamide also includes a copolyamide made from at least two different types of constituent polyamide components. Examples of polyamide resins include aliphatic polyamides such as PA 46, PA 6, PA 66, PA 610, PA 612, PA 11 and PA 12, polyamides derived from an aromatic dicarboxylic acid, such as terephthalic acid and/or isophthalic acid, and an aliphatic diamine, for example, hexamethylenediamine or nonamethylenediamine, and polyamides derived from both aromatic and aliphatic dicarboxylic acids, for example, both terephthalic acid and adipic acid, and an aliphatic diamine, for example, hexamethylenediamine, and others. These polyamides can be used individually or in combination. In some embodiments, the polymer contains PA 6. In some embodiments, the polymer contains PA 66. In some embodiments, the polymer contains polyphthalamide.
Полиамиды с температурами плавления по меньшей мере 280°С широко используются для производства формовочных композиций, которые делают возможным производство формованных изделий, например, для электротехнической и электронной промышленности, с превосходной стабильностью размеров при высоких температурах и очень хорошими огнестойкими свойствами. Формовочные композиции этого типа востребованы, например, в электронной промышленности для производства компонентов, которые устанавливаются на печатные платы в соответствии с так называемой технологией поверхностного монтажа, SMT (surface mounting technology). При таком применении эти компоненты должны выдерживать температуры до 270°С в течение коротких периодов времени без изменения размеров.Polyamides with melting points of at least 280°C are widely used for the production of molding compositions, which make it possible to produce molded products, for example, for the electrical and electronics industry, with excellent dimensional stability at high temperatures and very good flame retardant properties. Molding compositions of this type are in demand, for example, in the electronics industry for the production of components that are mounted on printed circuit boards in accordance with the so-called surface mounting technology, SMT (surface mounting technology). In this application, these components must withstand temperatures up to 270°C for short periods of time without changing dimensions.
Такие высокотемпературные полиамиды включают определенные полиамиды, полученные из алкилдиаминов и двухосновных кислот, такие как полиамид 4,6, однако многие высокотемпературные полиамиды представляют собой ароматические и полуароматические полиамиды, то есть, гомополимеры, сополимеры, терполимеры или более высокого порядка полимеры, которые получены из мономеров, содержащих ароматические группы. Можно использовать один ароматический или полуароматический полиамид или использовать смеси ароматических и/или полуароматических полиамидов. Также возможно, чтобы вышеприведенные полиамиды и полиамидные смеси были смешаны с другими полимерами, включая алифатические полиамиды.Such high temperature polyamides include certain polyamides derived from alkyl diamines and diacids, such as polyamide 4,6, however many high temperature polyamides are aromatic and semi-aromatic polyamides, that is, homopolymers, copolymers, terpolymers or higher order polymers that are derived from monomers containing aromatic groups. A single aromatic or semi-aromatic polyamide may be used, or mixtures of aromatic and/or semi-aromatic polyamides may be used. It is also possible for the above polyamides and polyamide blends to be blended with other polymers, including aliphatic polyamides.
Примеры этих высокотемпературных ароматических или полуароматических полиамидов включают полиамид 4Т, поли(м-ксилиленадипамид) (полиамид MXD,6), поли(додекаметилентерефталамид) (полиамид 12,Т), поли(декаметилентерефталамид) (полиамид 10,Т), поли(нонаметилентерефталамид) (полиамид 9,Т), сополиамид гексаметиленадипамида/гексаметилентерефталамида (полиамид 6,Т/6,6), сополиамид гексаметилентерефталамида/2-метилпентаметилентерефталамида (полиамид 6,T/D,T), сополиамид гексаметиленадипамида/гексаметилентерефталамида/гексаметиленизофт аламида (полиамид 6,6/6,Т/6,I), поли(капролактамгексаметилентерефталамид) (полиамид 6/6,Т), сополимер гексаметилентерефталамида/гексаметиленизофталамида (6,T/6,I), и тому подобные.Examples of these high temperature aromatic or semi-aromatic polyamides include polyamide 4T, poly(m-xylylene adipamide) (polyamide MXD,6), poly(dodecamethylene terephthalamide) (polyamide 12,T), poly(decamethylene terephthalamide) (polyamide 10,T), poly(nonamethylene terephthalamide) (polyamide 9,T), hexamethylene adipamide/hexamethylene terephthalamide copolyamide (polyamide 6,T/6,6), hexamethylene terephthalamide/2-methylpentamethylene terephthalamide copolyamide (polyamide 6,T/D,T), hexamethylene terephthalamide/hexamethylene terephthalamide/hexamethylene isophthalamide copolyamide yes (polyamide 6, 6/6,T/6,I), poly(caprolactamhexamethylene terephthalamide) (polyamide 6/6,T), hexamethylene terephthalamide/hexamethylene isophthalamide copolymer (6,T/6,I), and the like.
Таким образом, определенные варианты осуществления настоящего изобретения представляют собой композиции, содержащие полиамид, который плавится при высоких температурах, например, 280°С или выше, 300°С или выше, в некоторых вариантах осуществления 320°С или выше, например, от 280 до 340°С, такие как полиамид 4,6 и ароматический и полуароматический полиамид, описанные выше, изделия, содержащие высокотемпературные полиамиды и огнестойкий материал согласно настоящему изобретению, способы получения этих композиций и способы формования этих изделий.Thus, certain embodiments of the present invention are compositions containing a polyamide that melts at high temperatures, for example, 280°C or higher, 300°C or higher, in some embodiments, 320°C or higher, for example, 280 to 340°C, such as polyamide 4,6 and aromatic and semi-aromatic polyamide described above, articles containing high temperature polyamides and flame retardant material according to the present invention, methods for preparing these compositions and methods for molding these articles.
Как описано в данном документе, во многих вариантах осуществления настоящего изобретения композиция огнестойкого полимера содержит (i) полимер, (ii) огнестойкое средство согласно настоящему изобретению и (iii) один или несколько дополнительных огнестойких средств, и/или один или несколько синергистов или адъювантов огнестойких средств. Таким образом, хотя огнестойкое средство (ii) само по себе проявляет превосходную активность в полимерных системах, его можно использовать в комбинации с (iii) одним или несколькими соединениями, выбранными из других огнестойких средств, синергистов и адъювантов. Примеры соединений (iii) включают галогенированные огнестойкие средства, алкил- или арилфосфиноксиды, алкил- или арилполифосфиноксиды, алкил- или арилфосфаты, алкил- или арилфосфонаты, алкил- или арилфосфинаты, соли алкил- или арилфосфиновой кислоты, сажу, графит, углеродные нанотрубки, силоксаны, полисилоксаны, простой полифениленовый эфир, меламин, производные меламина, продукты конденсации меламина, соли меламина, гидроксиды металлов, оксиды металлов, гидраты оксидов металлов, бораты металлов, карбонаты металлов, сульфаты металлов, фосфаты металлов, фосфонаты металлов, фосфиты металлов, гипофосфиты металлов, силикаты металлов и смешанные соли металлов. Например, одно или несколько соединений (iii) могут быть выбраны из трис(диалкилфосфината) алюминия, гидрофосфита алюминия, бензилфосфиноксидов, полибензилфосфиноксидов, мелама, мелема, мелона, фосфатов меламина, меламинфосфатов металлов, цианурата меламина, бората меламина, талька, глин, силиката кальция, алюмосиликата, алюмосиликата в виде полых трубок, карбоната кальция, карбоната магния, сульфата бария, сульфата кальция, фосфата бора, молибдата кальция, вспученного вермикулита, станната цинка, гидроксистанната цинка, сульфида цинка, бората цинка, молибдата цинка, фосфата цинка, оксида магния, гидроксида магния, оксида алюминия, гидроксида оксида алюминия, тригидрата алюминия, диоксида кремния, оксида олова, оксида сурьмы (III и V), гидрата оксида сурьмы (III и V), оксида титана, оксида цинка, гидрата оксида цинка, оксида циркония и гидроксида циркония. Например, одно или несколько соединений (iii) могут быть выбраны из трис(диметилфосфината) алюминия, трис(диэтилфосфината) алюминия, трис(дипропилфосфината) алюминия, трис(дибутилфосфината) алюминия, замещенного метилендифенилфосфиноксидом простого полиарилового эфира, ксилиленбис(дифенилфосфиноксида), 1,2-бис(9,10-дигидро-9-окси-10-фосфафенантрен-10-оксид)этана, 4,4'-бис(дифенилфосфинилметил)-1,1'-бифенила, мелама, мелема, мелона и димеламинпирофосфата цинка.As described herein, in many embodiments of the present invention, the flame retardant polymer composition comprises (i) a polymer, (ii) a flame retardant agent of the present invention, and (iii) one or more additional flame retardants, and/or one or more flame retardant synergists or adjuvants. funds. Thus, although flame retardant (ii) alone exhibits excellent activity in polymer systems, it can be used in combination with (iii) one or more compounds selected from other flame retardants, synergists and adjuvants. Examples of compounds (iii) include halogenated flame retardants, alkyl or arylphosphine oxides, alkyl or aryl polyphosphine oxides, alkyl or aryl phosphates, alkyl or aryl phosphonates, alkyl or aryl phosphinates, alkyl or aryl phosphinic acid salts, carbon black, graphite, carbon nanotubes, siloxanes , polysiloxanes, polyphenylene ether, melamine, melamine derivatives, melamine condensation products, melamine salts, metal hydroxides, metal oxides, metal oxide hydrates, metal borates, metal carbonates, metal sulfates, metal phosphates, metal phosphonates, metal phosphites, metal hypophosphites, metal silicates and mixed metal salts. For example, one or more compounds (iii) may be selected from aluminum tris(dialkylphosphinate), aluminum hydrophosphite, benzylphosphine oxides, polybenzylphosphine oxides, melam, melem, melon, melamine phosphates, melamine metal phosphates, melamine cyanurate, melamine borate, talc, clays, calcium silicate , aluminosilicate, hollow tube aluminosilicate, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, calcium sulfate, boron phosphate, calcium molybdate, expanded vermiculite, zinc stannate, zinc hydroxystannate, zinc sulfide, zinc borate, zinc molybdate, zinc phosphate, magnesium oxide , magnesium hydroxide, aluminum oxide, aluminum oxide hydroxide, aluminum trihydrate, silicon dioxide, tin oxide, antimony (III and V) oxide, antimony (III and V) oxide hydrate, titanium oxide, zinc oxide, zinc oxide hydrate, zirconium oxide and zirconium hydroxide. For example, one or more compounds (iii) may be selected from aluminum tris(dimethylphosphinate), aluminum tris(diethylphosphinate), aluminum tris(dipropylphosphinate), aluminum tris(dibutylphosphinate), methylene diphenylphosphine oxide substituted polyaryl ether, xylene bis(diphenylphosphine oxide), 1. 2-bis(9,10-dihydro-9-hydroxy-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)ethane, 4,4'-bis(diphenylphosphinylmethyl)-1,1'-biphenyl, melam, melem, melon and zinc dimelamine pyrophosphate.
В некоторых вариантах осуществления синергист огнестойкого средства содержит материал, выбранный из мелама, мелема, мелона, цианурата меламина, полифосфата меламина и меламинполи-(фосфата металла) (например, меламинполи-(фосфат цинка) (Safire 400)). В некоторых вариантах осуществления синергист содержит соединение на основе триазина, такое как продукт реакции трихлортриазина, пиперазина и морфолина, например поли[2,4-(пиперазин-1,4-ил)-6-(морфолин-4)-ил)-1,3,5-триазин]/пиперазин (MCA® PPM Triazine HF). В некоторых вариантах осуществления синергист включает гипофосфит металла, такой как гипофосфит алюминия (например, Italmatch Phoslite® IP-A). В некоторых вариантах осуществления синергист содержит органический фосфинат, такой как диалкилфосфинат алюминия, например, диэтилфосфинат алюминия (Exolit OP).In some embodiments, the flame retardant synergist comprises a material selected from melam, melem, melon, melamine cyanurate, melamine polyphosphate, and melamine poly(metal phosphate) (eg, melamine poly(zinc phosphate) (Safire 400)). In some embodiments, the synergist contains a triazine-based compound, such as the reaction product of trichlorotriazine, piperazine and morpholine, such as poly[2,4-(piperazin-1,4-yl)-6-(morpholin-4)-yl)-1 ,3,5-triazine]/piperazine (MCA® PPM Triazine HF). In some embodiments, the synergist includes a metal hypophosphite, such as aluminum hypophosphite (eg, Italmatch Phoslite® IP-A). In some embodiments, the synergist contains an organic phosphinate, such as an aluminum dialkyl phosphinate, such as diethyl aluminum phosphinate (Exolit OP).
В некоторых вариантах осуществления композиция огнестойкого полимера содержит одно или несколько соединений, выбранных из гидротальцитовых глин, боратов металлов, оксидов металлов и гидроксидов металлов, таких как бораты металлов, оксиды металлов или гидроксиды металлов, где металл представляет собой цинк или кальций.In some embodiments, the flame retardant polymer composition contains one or more compounds selected from hydrotalcite clays, metal borates, metal oxides, and metal hydroxides, such as metal borates, metal oxides, or metal hydroxides, where the metal is zinc or calcium.
Концентрация огнестойкого средства согласно изобретению в этой композиции полимера, конечно, зависит от точного химического состава огнестойкого средства, полимера и других компонентов, содержащихся в конечной композиции полимера. Например, при использовании в качестве единственного огнестойкого компонента композиции полимера огнестойкое средство согласно изобретению может присутствовать в концентрации от 1 до 50%, например, от 1 до 30% массовых от общей массы конечной композиции. Обычно при использовании в качестве единственного огнестойкого средства будет присутствовать по меньшей мере 2% материала согласно изобретению, например, 3% или больше, 5% или больше, 10% или больше, 15% или больше, 20% или больше или 25% или больше. Во многих вариантах осуществления огнестойкое средство согласно изобретению присутствует в количестве до 45%, в то время как в других вариантах осуществления количество огнестойкого средства согласно изобретению составляет 40% от композиции полимера или меньше, например, 35% или меньше. При использовании в сочетании с другими огнестойкими средствами или синергистами огнестойких средств может потребоваться меньше материала согласно изобретению.The concentration of the flame retardant of the invention in this polymer composition, of course, depends on the precise chemistry of the flame retardant, the polymer, and other components contained in the final polymer composition. For example, when used as the sole flame retardant component of a polymer composition, the flame retardant agent of the invention may be present in a concentration of from 1 to 50%, for example from 1 to 30% by weight, of the total weight of the final composition. Typically, when used as the sole flame retardant agent, at least 2% of the material of the invention will be present, for example, 3% or more, 5% or more, 10% or more, 15% or more, 20% or more, or 25% or more . In many embodiments, the flame retardant of the invention is present in an amount of up to 45%, while in other embodiments, the amount of the flame retardant of the invention is 40% of the polymer composition or less, such as 35% or less. When used in combination with other flame retardants or flame retardant synergists, less material of the invention may be required.
Любые известные методы составления смесей могут быть использованы для приготовления композиции огнестойкого полимера согласно настоящему изобретению, например, огнестойкое средство может быть введено в расплавленный полимер путем смешивания, экструзии, формования волокна или пленки и т.д. В некоторых случаях огнестойкое средство вводится в полимер во время образования или отверждения полимера, например, огнестойкое средство может быть добавлено к полиуретановому форполимеру перед полимерной сшивкой, или оно может быть добавлено к полиамину или алкилполикарбоксильному соединению перед образованием полиамида или к эпоксидной смеси до отверждения.Any known formulation techniques can be used to prepare the flame retardant polymer composition of the present invention, for example, the flame retardant agent can be incorporated into the molten polymer by mixing, extrusion, fiber or film spinning, etc. In some cases, the flame retardant is incorporated into the polymer during formation or curing of the polymer, for example, the flame retardant may be added to the polyurethane prepolymer prior to polymer cross-linking, or it may be added to the polyamine or alkyl polycarboxyl compound prior to formation of the polyamide or to the epoxy mixture prior to curing.
Композиция огнестойкого полимера согласно изобретению часто будет содержать один или несколько общепринятых стабилизаторов или других добавок, часто встречающихся в данной области техники, таких как фенольные антиоксиданты, светостабилизаторы на основе стерически затрудненных аминов (HALS), поглотители ультрафиолетового света, фосфиты, фосфониты, соли щелочных металлов с жирными кислотами, гидротальциты, оксиды металлов, бораты, эпоксидированные соевые масла, гидроксиламины, оксиды третичных аминов, лактоны, продукты термической реакции оксидов третичных аминов, тиосинергисты, основные со-стабилизаторы, например, меламин, мелем и т.д., поливинилпирролидон, дициандиамид, триаллилцианурат, производные мочевины, производные гидразина, амины, полиамиды, полиуретаны, гидротальциты, соли щелочных металлов и соли щелочноземельных металлов с высшими жирными кислотами, например, стеарат кальция, стеароиллактат кальция, лактат кальция, стеарат цинка, октоат цинка, стеарат магния, рицинолеат натрия и пальмитат калия, пирокатехолат сурьмы или пирокатехолат цинка, зародышеобразователи, осветляющие агенты и т.д.The flame retardant polymer composition of the invention will often contain one or more conventional stabilizers or other additives commonly found in the art, such as phenolic antioxidants, hindered amine light stabilizers (HALS), ultraviolet light absorbers, phosphites, phosphonites, alkali metal salts with fatty acids, hydrotalcites, metal oxides, borates, epoxidized soybean oils, hydroxylamines, tertiary amine oxides, lactones, thermal reaction products of tertiary amine oxides, thiosynergists, basic co-stabilizers, e.g. melamine, melem, etc., polyvinylpyrrolidone, dicyandiamide, triallyl cyanurate, urea derivatives, hydrazine derivatives, amines, polyamides, polyurethanes, hydrotalcites, alkali metal salts and alkaline earth metal salts with higher fatty acids, e.g. calcium stearate, calcium stearoyl lactate, calcium lactate, zinc stearate, zinc octoate, magnesium stearate, sodium ricinoleate and potassium palmitate, antimony pyrocatecholate or zinc pyrocatecholate, nucleating agents, brightening agents, etc.
Также могут присутствовать другие добавки, например, пластификаторы, смазки, эмульгаторы, пигменты, красители, оптические отбеливатели, другие огнестойкие агенты, антистатические агенты, вспенивающие агенты, агенты, препятствующие стеканию, например, PTFE, и тому подобные.Other additives may also be present, such as plasticizers, lubricants, emulsifiers, pigments, dyes, optical brighteners, other flame retardants, antistatic agents, blowing agents, anti-drip agents such as PTFE, and the like.
При желании полимер может включать наполнители и усиливающие агенты, например карбонат кальция, силикаты, стекловолокно, тальк, каолин, слюду, сульфат бария, оксиды и гидроксиды металлов, углеродную сажу и графит. Такие наполнители и усиливающие агенты часто могут присутствовать в относительно высоких концентрациях, включая композиции, в которых наполнитель или усиливающий агент присутствует в концентрациях более 50% масс. в пересчете на массу конечной композиции. Более типично, наполнители и усиливающие агенты присутствуют в количестве от примерно 5 до примерно 50% масс., например, от примерно 10 до примерно 40% масс. или от примерно 15 до примерно 30% масс. в пересчете на массу всей полимерной композиции.If desired, the polymer may include fillers and reinforcing agents, such as calcium carbonate, silicates, fiberglass, talc, kaolin, mica, barium sulfate, metal oxides and hydroxides, carbon black and graphite. Such fillers and enhancing agents may often be present in relatively high concentrations, including compositions in which the filler or enhancing agent is present at concentrations greater than 50% by weight. in terms of the mass of the final composition. More typically, fillers and enhancing agents are present in an amount of from about 5 to about 50% by weight, for example, from about 10 to about 40% by weight. or from about 15 to about 30% of the mass. based on the weight of the entire polymer composition.
В некоторых вариантах осуществления композиция полимера согласно настоящему изобретению может быть составлена в композицию с одним или несколькими материалами, выбранными из углеродной сажи, графита, углеродных нанотрубок, силоксанов, полисилоксанов, талька, карбоната кальция, карбоната магния, сульфата бария, сульфата кальция, силиката кальция, силиката магния, алюмосиликатных полых трубок (Dragonite), галлуазита, фосфата бора, молибдата кальция, вспученного вермикулита, станната цинка, гидроксистанната цинка, сульфида цинка, бората цинка, молибдата цинка (или его комплексов, например, Kemgard 911В), комплекса молибдата кальция/гидроксида магния (например, Kemgard MZM), комплекса молибдата цинка/силиката магния (Kemgard 911С), комплекса молибдата кальция/цинка (например, Kemgard 911А), фосфата цинка (или его комплексов, например, Kemgard 981) и тому подобных, гидроксидов, оксидов и гидратов оксидов (полу)металлов из групп 2, 4, 12, 13, 14, 15, например, оксидов или гидроксидов магния, оксида алюминия, гидроксида оксида алюминия (бемита), тригидрата алюминия, диоксида кремния, силикатов, оксида олова, оксида сурьмы (III и V) и гидрата оксида, оксида титана и оксида или гидрата оксида цинка, оксида циркония и/или гидроксида циркония и тому подобных, смол на основе меламина и мочевины, таких как цианурат меламина, борат меламина, полифосфат меламина, пирофосфат меламина, простой полифениленовый эфир (РРЕ) и тому подобных, и глин, включая, например, гидротальцит, бемит, каолин, слюду, монтмориллонит, волластонит, наноглины или органически модифицированные наноглины, и тому подобных.In some embodiments, the polymer composition of the present invention may be formulated with one or more materials selected from carbon black, graphite, carbon nanotubes, siloxanes, polysiloxanes, talc, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, calcium sulfate, calcium silicate , magnesium silicate, aluminosilicate hollow tubes (Dragonite), halloysite, boron phosphate, calcium molybdate, expanded vermiculite, zinc stannate, zinc hydroxystannate, zinc sulfide, zinc borate, zinc molybdate (or complexes thereof, e.g. Kemgard 911B), calcium molybdate complex /magnesium hydroxide (for example, Kemgard MZM), zinc molybdate/magnesium silicate complex (Kemgard 911C), calcium molybdate/zinc complex (for example, Kemgard 911A), zinc phosphate (or complexes thereof, for example, Kemgard 981) and the like, hydroxides , oxides and hydrates of (semi)metal oxides from groups 2, 4, 12, 13, 14, 15, e.g. oxides or hydroxides of magnesium, alumina, alumina hydroxide (boehmite), aluminum trihydrate, silicon dioxide, silicates, tin oxide , antimony (III and V) oxide and oxide hydrate, titanium oxide and zinc oxide oxide or hydrate, zirconium oxide and/or zirconium hydroxide and the like, melamine and urea resins such as melamine cyanurate, melamine borate, melamine polyphosphate, melamine pyrophosphate, polyphenylene ether (PPE) and the like, and clays including, for example, hydrotalcite, boehmite, kaolin, mica, montmorillonite, wollastonite, nanoclays or organically modified nanoclays, and the like.
В некоторых вариантах осуществления композиция огнестойкого полимера согласно настоящему изобретению составлена в композицию с любым одним или несколькими материалами, выбранными из бората цинка, станната цинка, полисилоксанов, каолина, диоксида кремния, гидроксида магния, комплекса молибдата цинка (например, Kemgard 911В), комплекса молибдата цинка/гидроксида магния (например, Kemgard MZM), комплекса молибдата цинка/силиката магния (Kemgard 911С), комплекса молибдата кальция/цинка (например, Kemgard 911А), комплекса фосфата цинка (например, Kemgard 981) и меламинполи(фосфата металла) (например, меламинполи(фосфата цинка) (Safire 400)).In some embodiments, the flame retardant polymer composition of the present invention is formulated with any one or more materials selected from zinc borate, zinc stannate, polysiloxanes, kaolin, silica, magnesium hydroxide, zinc molybdate complex (e.g., Kemgard 911B), molybdate complex zinc/magnesium hydroxide (e.g. Kemgard MZM), zinc molybdate/magnesium silicate complex (Kemgard 911C), calcium molybdate/zinc complex (e.g. Kemgard 911A), zinc phosphate complex (e.g. Kemgard 981) and melamine poly(metal phosphate) ( e.g. melamine poly(zinc phosphate) (Safire 400)).
В некоторых вариантах осуществления, в дополнение к полимеру (такому как описанный в данном документе) и огнестойкому средству согласно настоящему изобретению, композиция огнестойкого полимера содержит мелам и любой один или несколько материалов, выбранных из бората цинка, станната цинка, комплекса молибдата цинка, комплекса молибдата цинка/гидроксида магния, комплекса молибдата цинка/силиката магния, комплекса молибдата кальция/цинка, комплекса фосфата цинка и оксида цинка, при желании с дополнительными добавками, такими как описанные в данном документе.In some embodiments, in addition to the polymer (such as described herein) and the flame retardant agent of the present invention, the flame retardant polymer composition contains melam and any one or more materials selected from zinc borate, zinc stannate, zinc molybdate complex, molybdate complex zinc/magnesium hydroxide, zinc molybdate/magnesium silicate complex, calcium/zinc molybdate complex, zinc phosphate and zinc oxide complex, if desired with additional additives such as those described herein.
В некоторых вариантах осуществления, в дополнение к полимеру (такому как описанный в данном документе) и огнестойкому средству согласно настоящему изобретению, композиция огнестойкого полимера содержит мелон и любой один или несколько материалов, выбранных из бората цинка, станната цинка, комплекса молибдата цинка, комплекса молибдата цинка/гидроксида магния, комплекса молибдата цинка/силиката магния, комплекса молибдата кальция/цинка, комплекса фосфата цинка и оксида цинка, при желании с дополнительными добавками, такими как описанные в данном документе.In some embodiments, in addition to the polymer (such as described herein) and the flame retardant agent of the present invention, the flame retardant polymer composition contains melon and any one or more materials selected from zinc borate, zinc stannate, zinc molybdate complex, molybdate complex zinc/magnesium hydroxide, zinc molybdate/magnesium silicate complex, calcium/zinc molybdate complex, zinc phosphate and zinc oxide complex, if desired with additional additives such as those described herein.
Дальнейшее неограничивающее раскрытие предоставляется в следующих ниже примерах.Further non-limiting disclosure is provided in the following examples.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Пример 1Example 1
В трехгорлую колбу объемом 250 мл загружали 114,6 г метилфосфоновой кислоты, которую затем нагревали. При 105°С метилфосфоновая кислота плавится, и начинают интенсивное перемешивание в атмосфере N2. Метилфосфоновую кислоту нагревали до 240°С и добавляли 7,78 г оксида алюминия, как можно быстрее, не вызывая сильного экзотермического эффекта. Взвесь охлаждали до тех пор, пока она не становилась чуть выше температуры плавления избытка метилфосфоновой кислоты, ~ 110°С, а затем добавляли 250 мл H2O, при этом следя за тем, чтобы скорость добавления не вызывала чрезмерного образования пара. Полученную смесь перемешивали, чтобы разбить любые большие комки, которые могли образоваться, продукт выделяли фильтрованием, промывали дополнительными 750 мл H2O и сушили, получая 45,08 г продукта в виде мелких бесцветных кристаллов с выходом 87%. Вышеприведенная эмпирическая формула продукта представляет повторяющиеся мономерные структурные единицы (то есть, координационные звенья) координационного полимера, образующего чистый кристаллический продукт. Термогравиметрический анализ (ТГА) этого продукта показан на ФИГ. 1114.6 g of methylphosphonic acid was loaded into a 250 ml three-neck flask, which was then heated. At 105°C, methylphosphonic acid melts, and intensive stirring begins in an N 2 atmosphere. Methylphosphonic acid was heated to 240°C and 7.78 g of alumina was added as quickly as possible without causing a strong exothermic effect. The slurry was cooled until it was just above the melting point of the excess methylphosphonic acid, ~110°C, and then 250 ml of H 2 O was added, being careful that the rate of addition did not cause excessive steam production. The resulting mixture was stirred to break up any large lumps that may have formed, the product was isolated by filtration, washed with an additional 750 ml of H 2 O and dried to obtain 45.08 g of product as fine colorless crystals with a yield of 87%. The above empirical product formula represents the repeating monomeric structural units (ie, coordination units) of the coordination polymer forming the pure crystalline product. Thermogravimetric analysis (TGA) of this product is shown in FIG. 1
Пример 2Example 2
В трехгорлую колбу объемом 250 мл загружали 149,8 г этилфосфоновой кислоты, которую нагревали до расплавления, 62°С. В атмосфере N2 начинали интенсивное перемешивание, этилфосфоновую кислоту нагревали до 240°С и добавляли 6,9 г оксида алюминия, как можно быстрее, не вызывая сильного экзотермического эффекта. Взвесь охлаждали до ~ 80°С, а затем добавляли к 250 мл H2O, следя за тем, чтобы скорость добавления не вызывала чрезмерного образования пара. Полученную смесь перемешивали, чтобы разбить любые большие комки, которые могли образоваться, продукт выделяли фильтрованием, промывали дополнительными 750 мл H2O и сушили, получая 49,07 г продукта в виде мелких бесцветных кристаллов с выходом 84%. Вышеприведенная эмпирическая формула продукта представляет повторяющиеся мономерные структурные единицы (то есть, координационные звенья) координационного полимера, образующего чистый кристаллический продукт.A 250 ml three-neck flask was charged with 149.8 g of ethylphosphonic acid, which was heated until melted, 62°C. Vigorous stirring was started under N 2 atmosphere, the ethylphosphonic acid was heated to 240° C. and 6.9 g of alumina was added as quickly as possible without causing a strong exothermic effect. The slurry was cooled to ~80°C and then added to 250 ml H 2 O, ensuring that the rate of addition did not cause excessive steam production. The resulting mixture was stirred to break up any large lumps that may have formed, the product was isolated by filtration, washed with an additional 750 ml of H 2 O and dried to obtain 49.07 g of product as fine colorless crystals with a yield of 84%. The above empirical product formula represents the repeating monomeric structural units (ie, coordination units) of the coordination polymer forming the pure crystalline product.
Пример 3Example 3
В резервуар для смолы загружали 83 г метилфосфоновой кислоты, которую нагревали до 120°С. Промежуточный материал, полученный из 50 г метилфосфоновой кислоты и 35,4 г трис(изопропоксида) алюминия в присутствии воды добавляли в этот резервуар для смолы в виде сиропа. Полученный раствор, имеющий молярное соотношение метилфосфоновой кислоты: промежуточного соединения из метилфосфоновой кислоты и алюминия 5:1, нагревали до 240°С при механическом перемешивании. Перемешивание продолжали при 240°С в течение примерно 30 мин после образования твердого вещества. Добавляли 500 мл H2O и смесь перемешивали в течение 16 часов, пока не была получена однородная взвесь. Как указано выше, продукт выделяли фильтрованием, промывали дополнительными 750 мл H2O и сушили, получая 64,3 г продукта в виде мелких бесцветных кристаллов с выходом 93%. Вышеприведенная эмпирическая формула продукта представляет повторяющиеся мономерные структурные единицы (то есть, координационные звенья) координационного полимера, образующего чистый кристаллический продукт.83 g of methylphosphonic acid was loaded into the resin reservoir and heated to 120°C. An intermediate material prepared from 50 g of methylphosphonic acid and 35.4 g of aluminum tris(isopropoxide) in the presence of water was added to this resin tank in the form of a syrup. The resulting solution, having a molar ratio of methylphosphonic acid: intermediate compound of methylphosphonic acid and aluminum of 5:1, was heated to 240°C with mechanical stirring. Stirring was continued at 240°C for approximately 30 minutes after a solid formed. 500 ml H 2 O was added and the mixture was stirred for 16 hours until a homogeneous slurry was obtained. As above, the product was isolated by filtration, washed with an additional 750 ml of H 2 O and dried, obtaining 64.3 g of product in the form of fine colorless crystals with a yield of 93%. The above empirical product formula represents the repeating monomeric structural units (ie, coordination units) of the coordination polymer forming the pure crystalline product.
Пример 4Example 4
В трехгорлую колбу объемом 1 л загружали 1305 г метилфосфоновой кислоты, которую затем нагревали. При 105°С метилфосфоновая кислота плавилась, и начинали энергичное перемешивание в вакууме. Эту метилфосфоновую кислоту нагревали до 180°С и добавляли 61 г оксида алюминия как можно быстрее, не вызывая сильного экзотермического эффекта или чрезмерного пенообразования. Взвесь охлаждали до тех пор, пока она не становилась чуть выше температуры плавления избытка метилфосфоновой кислоты, ~ 110°С, а затем добавляли к 1 л H2O, при этом следя за тем, чтобы скорость добавления не вызывала чрезмерного образования пара. Полученную смесь перемешивали, чтобы разбить любые большие комки, которые могли образоваться, и продукт выделяли фильтрованием, промывали дополнительными 1,5 л H2O и сушили, получая 408 г продукта в виде мелких бесцветных кристаллов с выходом 84%. Вышеприведенная эмпирическая формула продукта представляет повторяющиеся мономерные структурные единицы (то есть, координационные звенья) координационного полимера, образующего чистый кристаллический продукт.1305 g of methylphosphonic acid was loaded into a 1-liter three-neck flask, which was then heated. At 105°C, methylphosphonic acid melted and vigorous stirring was started under vacuum. This methylphosphonic acid was heated to 180° C. and 61 g of alumina was added as quickly as possible without causing severe exotherm or excessive foaming. The slurry was cooled until it was just above the melting point of excess methylphosphonic acid, ~110°C, and then added to 1 L of H 2 O, being careful that the rate of addition did not cause excessive steam production. The resulting mixture was stirred to break up any large lumps that may have formed and the product was isolated by filtration, washed with an additional 1.5 L of H 2 O and dried to give 408 g of product as fine colorless crystals in 84% yield. The above empirical product formula represents the repeating monomeric structural units (ie, coordination units) of the coordination polymer forming the pure crystalline product.
Продукты из каждого из примеров 1-4 имели соотношение Р к Al, составляющее 4:1 (элементный анализ ICP).The products from each of Examples 1-4 had a P to Al ratio of 4:1 (ICP elemental analysis).
Пример 5Example 5
В реакционный сосуд объемом 1 л загружали 1412,6 г метилфосфоновой кислоты, которую затем нагревали до 165°С в атмосфере азота (4 л/мин) при скорости перемешивания 250 об/мин. 78,2 г оксида железа добавляли порциями, не вызывая сильного экзотермического эффекта. Реакционную смесь нагревали при 165°С в течение примерно 24 часов. Затем реакционную смесь продукта, содержащую грязно-белую взвесь, охлаждали примерно до 130°С и выливали в 1,5 л воды в химическом стакане, охлаждаемом на бане с ледяной водой. Продукт выделяли фильтрованием, промывали дополнительными 3×500 мл воды и сушили с получением мелких кристаллов грязно-белого цвета с выходом 83%. Продукт имел соотношение фосфора и железа 4:1 (элементный анализ ICP) в соответствии со следующей эмпирической формулой:1412.6 g of methylphosphonic acid was charged into a 1 L reaction vessel, which was then heated to 165 °C under a nitrogen atmosphere (4 L/min) with a stirring speed of 250 rpm. 78.2 g of iron oxide was added in portions without causing a strong exothermic effect. The reaction mixture was heated at 165°C for approximately 24 hours. The product reaction mixture containing the off-white slurry was then cooled to approximately 130°C and poured into 1.5 L of water in a beaker cooled in an ice water bath. The product was isolated by filtration, washed with an additional 3×500 ml of water and dried to obtain fine off-white crystals in 83% yield. The product had a phosphorus to iron ratio of 4:1 (ICP elemental analysis) according to the following empirical formula:
Вышеприведенная эмпирическая формула продукта представляет повторяющиеся мономерные структурные единицы (то есть, координационные звенья) координационного полимера, образующего чистый кристаллический продукт.The above empirical product formula represents the repeating monomeric structural units (ie, coordination units) of the coordination polymer forming the pure crystalline product.
Пример 6Example 6
Полимерные композиции были получены и оценены на огнестойкую эффективность в соответствии с испытаниями UL-94. Показатели UL-94 V-0 при толщине 0,8 мм были измерены для содержащих наполнитель из стекловолокна полимерных композиций полиамида 6,6, полиамида 6, полибутилентерефталата (РВТ) и высокотемпературного полиамида, содержащего огнестойкое средство, полученное в соответствии с вышеприведенными примерами 1, 3 и 4 (показаны ниже):Resin compositions have been formulated and evaluated for flame retardant performance in accordance with UL-94 testing. UL-94 V-0 ratings at 0.8 mm thickness were measured for glass fiber-filled polyamide 6,6, polyamide 6, polybutylene terephthalate (PBT) and high temperature polyamide polymer compositions containing a flame retardant prepared in accordance with Examples 1 above. 3 and 4 (shown below):
Дополнительные полимерные композиции, содержащие огнестойкое средство, полученное в соответствии с приведенными выше примерами 1, 3 и 4, в сочетании с различными синергистами в содержащих наполнитель из стекловолокна РА 66, РВТ и полифталамиде, были получены и оценены в рамках испытаний UL-94 при толщине 0,8 мм. Результаты представлены в таблице 2 (РА 66), таблице 3 (РВТ) и таблице 4 (полифталамид). Образцы 15, 20 и 22, которые не содержали огнестойкого средства согласно изобретению, не прошли испытание UL-94.Additional polymer compositions containing the flame retardant prepared in accordance with Examples 1, 3 and 4 above, in combination with various synergists containing glass fiber filler PA 66, PBT and polyphthalamide, were prepared and evaluated in UL-94 tests at thickness 0.8 mm. The results are presented in Table 2 (PA 66), Table 3 (PBT) and Table 4 (polyphthalamide). Samples 15, 20 and 22, which did not contain the flame retardant of the invention, failed the UL-94 test.
Пример 7Example 7
Полимерные композиции, содержащие огнестойкое средство, полученное в соответствии с вышеприведенным примером 5, в РА 66, были получены и оценены на огнестойкость в рамках испытаний UL-94 при толщине 0,8 мм. Результаты представлены в таблице 5. Образец 24, который не содержал огнестойкого средства согласно изобретению, не прошел испытание UL-94.Polymer compositions containing the flame retardant prepared in accordance with Example 5 above in PA 66 were prepared and evaluated for fire resistance under UL-94 testing at a thickness of 0.8 mm. The results are presented in Table 5. Sample 24, which did not contain the flame retardant of the invention, failed the UL-94 test.
Хотя были проиллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет очевидно из рассмотрения описания и практической части настоящего раскрытия, что различные модификации и изменения могут быть сделаны без выхода за пределы объема изобретения, как он заявлен в Формуле изобретения. Таким образом, предполагается, что описание и примеры следует рассматривать только как иллюстративные, при этом истинный объем настоящего изобретения указывается следующими пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.Although specific embodiments of the present invention have been illustrated and described, it will be apparent to those skilled in the art from consideration of the description and practical portion of the present disclosure that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the invention as claimed. Accordingly, it is intended that the description and examples are to be considered as illustrative only, with the true scope of the present invention being indicated by the following claims and their equivalents.
Claims (40)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/782,948 | 2018-12-20 | ||
US62/923,446 | 2019-10-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2812784C1 true RU2812784C1 (en) | 2024-02-02 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2479181A1 (en) * | 2009-09-09 | 2012-07-25 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Method for producing phosphonic acid metal salt and thermoplastic resin composition containing phosphonic acid metal salt |
WO2016111717A1 (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | Chemtura Corporation | Process stabilization of polymer compositions comprising phosphorous containing flame retardants |
RU2673088C2 (en) * | 2013-07-24 | 2018-11-22 | ЛЭНКСЕСС Солюшнс ЮЭс Инк. | Phosphorus containing flame retardants |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2479181A1 (en) * | 2009-09-09 | 2012-07-25 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Method for producing phosphonic acid metal salt and thermoplastic resin composition containing phosphonic acid metal salt |
RU2673088C2 (en) * | 2013-07-24 | 2018-11-22 | ЛЭНКСЕСС Солюшнс ЮЭс Инк. | Phosphorus containing flame retardants |
WO2016111717A1 (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | Chemtura Corporation | Process stabilization of polymer compositions comprising phosphorous containing flame retardants |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7518077B2 (en) | Method for preparing phosphorus-containing flame retardants and their use in polymer compositions - Patents.com | |
CN105452264B (en) | Flame retardants containing phosphorus | |
KR102249957B1 (en) | Phosphorus containing flame retardants | |
US20240117252A1 (en) | Method of preparing phosphorus-containing flame retardants and their use in polymer compositions | |
US20150141556A1 (en) | Phosphorus containing flame retardants | |
CA2911457C (en) | Phosphorus containing flame retardants | |
KR20230025702A (en) | Combined Flame Retardants and Stabilizers for Use with Thermoplastics | |
US20220081536A1 (en) | Method For Preparing Readily Processable, Thermally-Stable, Phosphorus-Containing Flame Retardant Material | |
RU2812784C1 (en) | Method for obtaining phosphorus-containing fire-resistant agents and their application in polymer compositions | |
RU2804662C2 (en) | Method for obtaining easily processed, heat-stable, phosphorus-containing fire-resistant material | |
BR122024010425A2 (en) | METHOD OF PREPARING FLAME RETARDANTS CONTAINING PHOSPHORUS AND THEIR USE IN POLYMER COMPOSITIONS | |
BR122024011510A2 (en) | METHOD OF PREPARING FLAME RETARDANTS CONTAINING PHOSPHORUS AND THEIR USE IN POLYMER COMPOSITIONS | |
KR20240104189A (en) | Combination flame retardants and synergists for use with thermoplastics | |
CA3186971A1 (en) | Flame retardant and stabilizer combined for use with thermoplastics |