[发明专利]用于柔性聚氨酯泡沫的反应性阻燃共混物

说明书

本发明提供在与磷酸酯化合物的共混物中的二烷基含磷化合物，即反应性单羟基官能的二烷基次膦酸酯，所述共混物在柔性聚氨酯泡沫中充当高效的反应性阻燃共混物。本发明进一步提供经阻燃的聚氨酯组合物，其包括所述阻燃共混物与多元醇和异氰酸酯泡沫形成组分的反应产物。

本申请要求2017年9月21日提交的序列号62/561,365的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开提供如下的反应性二烷基含磷化合物(也就是羟基官能的二烷基次膦酸酯)的使用：其当与多元醇和异氰酸酯反应时充当柔性聚氨酯泡沫中的高效的反应性阻燃剂。本发明进一步提供具有所述羟基官能的二烷基次膦酸酯的经阻燃的柔性聚氨酯泡沫，该羟基官能的二烷基次膦酸酯经反应并引入到柔性聚氨酯泡沫的聚合物基体中。措辞“防火剂”和“阻燃剂”在本文中可互换地使用。

背景技术

所知晓的是，溴化或基于磷的阻燃剂对于降低合成材料例如柔性聚氨酯泡沫的火灾风险是高度有效的并且在很多情形中是唯一选项。然而，多年来，对化学品、特别是阻燃剂趋严的(上升的，growing)公众和政府监督力度一直在增加。目标是朝着更加可持续的、反应性的、聚合物的和/或无卤素的新产品。如果阻燃剂经反应而进入聚合物基体中并无法被浸出，则监督力度锐减。

因此，对于用于柔性聚氨酯的如下反应性含磷防火剂存在需求：其拥有这样的特征，如高的磷含量、透明的浅色、以及良好的与在聚氨酯工业中使用的聚醚多元醇和聚酯多元醇的相容性。

发明内容

本发明提供一种阻燃共混物，其包括(1)反应性的二烷基含磷单羟基官能的化合物、和(2)磷酸酯化合物，所述阻燃共混物拥有高度令人满意的阻燃特性并具有良好的与柔性聚氨酯泡沫形成用体系中的多元醇组分的相容性。应理解，如本文中使用的措辞“柔性聚氨酯泡沫形成用体系”包括多元醇、异氰酸酯、如本文中所述的阻燃共混物。所述单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物通过其单羟基官能团而具有充分的反应性，并且比二-或三-羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物可更容易配制(formulate)。已经预料不到地发现，本文中的反应性单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物尽管其羟基官能团的含量较低，但例如通过与柔性聚氨酯泡沫形成用体系的异氰酸酯组分进行反应可反应并引入到柔性聚氨酯泡沫的聚合物结构中，而不破坏柔性聚氨酯泡沫的弹性。这意味着，本发明的阻燃剂被整合(集成)到柔性泡沫基质中，使得它们不释放到环境中并不太可能渗透通过活组织细胞膜，并因此不造成健康危害。本发明进一步提供上述柔性聚氨酯泡沫形成用体系，其包括但不限于本文中所述的反应性二烷基含磷单羟基官能的化合物。

本申请人已经发现本文中所述的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物和磷酸酯化合物例如磷酸酯之间的预料不到的协同关系。这些次膦酸酯/磷酸酯共混物包含比仅单独的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物少的磷但仍然保留相同的阻燃效力。申请人已经进一步发现，该协同性延伸至可与单羟基官能的二烷基次膦酸酯组合的各种各样的磷酸酯产物。

除了通过这些协同性阻燃共混物保持高水平的阻燃性能之外，申请人还已经发现如下的预料不到的改善：所得泡沫的物理性质(例如压缩形变)相对于单独使用单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物观察到的物理性质大幅提高。本领域中所知晓的是，反应性阻燃剂产品破坏正常的泡沫成形过程，导致差的泡沫物理性质。在大多数情形中，这通过泡沫在升高的温度下压缩之后的恢复能力的损失而观察。根据ASTM D3574的压缩形变试验为常规的泡沫要求，并确保经压缩的泡沫确实会弹回。通过在次膦酸酯/磷酸酯阻燃共混物中使用少量的单羟基官能的二烷基次膦酸酯化合物，可避免使用反应性阻燃剂产物的负面影响，与此同时仍然保留在最终使用用品中所需的高阻燃效力。所述阻燃共混物意外地保留优异的FR性能和还有良好的物理性质两者。