[发明专利]阻燃剂、其制备方法以及其在聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫体中的用途

说明书

技术领域

本发明提供新型的含五溴苄基部分的羟基官能化合物，其在添加或未添加已知的商业阻燃剂的情况下，在氨基甲酸酯体系、特别是柔性和刚性的聚氨酯泡沫体或刚性的聚异氰脲酸酯(PIR)泡沫体中用作高度有效的反应性阻燃剂。

背景技术

溴化阻燃剂已知是高度有效的且在很多情况下是用于降低合成材料例如刚性或柔性的聚氨酯泡沫体的火险的唯一选择。但是，越来越多的有关健康和生态问题的关注已经导致发明人开发新的反应性大分子阻燃剂。

如果阻燃剂反应到聚合物基体中且无法浸出，或者如果阻燃剂具有使其不挥发的足够高的分子量且不可能在活组织中生物积累，则环境和健康问题减少。

包含五溴苄基部分的化合物已知作为阻燃剂。五溴苄基丙烯酸酯(EP481126)、五溴苄基对苯二甲酸酯(DE3320333)和五溴苄基四溴邻苯二甲酸酯(EP47866)被报道用于阻燃聚合物组合物中。

US2005/0124746中描述了包含一个羟基的低分子量五溴苄基烷基醚。根据所述出版物，通过五溴苄基卤(PBBBr)与脂族单醇或二醇(或者相应的金属醇化物)在存在或不存在碱的情况下的反应来制备五溴苄基烷基醚。使脂族二醇(或者相应的金属醇化物)与五溴苄基卤优选PBBBr反应，以获得具有一个-OH官能团的五溴苄基醚(式A)。

式A：

Z＝线型或支化的-[(C₂-C₈)亚烷基-O]_n

n代表2-4的整数

k可为0或1。

发明内容

本发明提供具有高度令人满意的阻燃特性且与聚氨酯体系的多元醇组分具有良好相容性的新型的反应性的含五溴苄基部分的羟基官能化合物。本发明进一步提供包含所述新型的含五溴苄基部分的羟基官能化合物的聚氨酯及聚异氰脲酸酯组合物，其显示出优异阻燃性。

除了其作为阻燃剂的高效力以外，本发明的阻燃剂还具有两个有用的性质：其既通过其羟基官能团为充分反应性的又是直到3000的大分子聚合物。这意味着，本发明的阻燃剂变得结合(集成)到聚合物基材例如刚性或柔性的泡沫体中，使得其不释放到环境中，和大分子不可能透过活组织的细胞膜，且因此不造成健康危害。

本发明涉及能通过五溴苄基溴(化学命名为l,2,3,4,5-五溴-6-(溴甲基苯))与具有不小于3的羟基数的聚合物型多元醇(具有优选～250至3000的优选分子量、更优选约～250至1000的分子量、或者这样的多元醇的混合物(参见以下方案1))反应获得的阻燃剂类型。本发明中用作起始材料的多元醇是根据式Z(OH)_n的具有n个分支(支链)(n为等于或大于3的整数)的带有n个羟基例如末端羟基的支化(支链)多元醇，其中Z是支化(支链)部分，其优选为包括醚键(连接)的支化(支链)烃，其中Z的分子量为150-3000Da。

注意，所述支化多元醇包含可用于与五溴苄基溴的反应的n个羟基。但是，调节多元醇与五溴苄基溴之间的摩尔比，使得在形成的产物中，一些分支以五溴苄基封端且其它分支以原始的羟基封端。这样，获得聚合物型阻燃剂，其带有显著量的溴且由于羟基的存在而在聚氨酯体系中仍是反应性的。本发明的化合物以10-65重量％的溴含量和在20mg KOH/g-120mg KOH/g范围内的羟值为特征。

因此，在一个方面中，本发明提供化合物，其为式1的含羟基官能度(官能团)的五溴苄基烷基醚：

式1

其中n₁和n₂各自为等于或大于1的整数，且它们的和等于或大于3，且Z为源自支化多元醇的部分且优选为包含n个分支(n＝n₁+n₂)的部分，其中各分支由包括醚键的链、例如包含不少于3个重复单元(例如不少于5个重复单元)的链组成，所述重复单元优选为亚烷基氧单元。更优选地，Z具有如下结构(式2)：

其中R选自：

O-[(C₂-C₃)亚烷基-O]_m和O-[CO-(C₂-C₅)亚烷基-O]_m，m≥3(例如，m≥5)，且n为从3开始(优选至6)的整数。

通过方案1中描述的反应方案，说明用于制备式1化合物的一个合宜的方式：

方案1：

其中：