非鹵素阻燃劑聚合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供可被聚合成阻燃劑聚合物的非鹵化單體，和產(chǎn)生單體和聚合物的方法。在最簡單的方面中，提供一種單體組合物，其可包含a)衍生自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酰胺、或乙烯基苯之一的基團(tuán)，b)多磷酸酯部分，和c)胺類物質(zhì)。在單體組合物中，(a)的烯屬不飽和單體直接或通過連接基團(tuán)共價(jià)地鍵合到b)的部分，形成前體單體單元。c)的胺類物質(zhì)與前體單體單元絡(luò)合。該聚合物可以為單體組合物的均聚物，或具有不同的a)、b)和c)的單體組合物的共聚物。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物可另外包含未共價(jià)鍵合到多磷酸酯部分的烯屬不飽和單體。
【專利說明】非鹵素阻燃劑聚合物
【背景技術(shù)】
[0001]所公開技術(shù)涉及非鹵素阻燃劑組合物，其包含與氮絡(luò)合的磷。
[0002]鹵素(即氟、氯、溴和碘)可用于阻燃組合物中。然而，鹵素為極活性的化學(xué)元素并且可以在降解之后產(chǎn)生毒性物質(zhì)，例如二噁英和二呋喃。這些物質(zhì)可以長時(shí)間累積于人體并且導(dǎo)致環(huán)境激素問題。另外，尤其是氟、氯和溴已知導(dǎo)致嚴(yán)重臭氧損耗。為此，鹵素的使用(無論作為阻燃劑或其他應(yīng)用)愈來愈受管制。因此，需要非鹵化阻燃劑。
[0003]一種獲得阻燃劑組合物的方法為在組合物中包括磷。例如，1994年I月25日公布的頒于Chatelin等人的美國專利N0.5，281，239提出一種用以下通式的磷酸烯屬酯來接枝
纖維材料的方法:
[0004]
【權(quán)利要求】
1.阻燃劑單體組合物，其包含以下: a)衍生自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酰胺或乙烯基苯之一的基團(tuán)， b)多磷酸酯部分，和 c)胺類物質(zhì)； 其中a)直接或通過連接基團(tuán)共價(jià)鍵合到b)，形成前體單體單元，和 其中c)與在所述前體單體單元中b)的所述共價(jià)鍵合的多磷酸酯部分絡(luò)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述組合物，其中所述多磷酸酯部分衍生自式-R3X_[P(= O) (OR5)0_]nR4、或-R3_P( = O) (OR4) (OR5)的多磷酸酯或單膦酸酯化合物，其中: η為約I至約10， X為O或ΝΗ， R3為具有氧和/或氮原子的Ctl-C5tl烴基連接基團(tuán)，所述氧和/或氮原子取代至多20個(gè)碳原子，
R4 為 H、或 M+, R5為H、或M+,和 M+為抗衡離子，選自元素周期表的I族和II族的元素或銨。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述多磷酸酯部分為單磷酸羧乙酯、單膦酸羧乙酯、單磷酸碳酰胺乙酯、單膦酸碳酰胺乙酯、單磷酸苯乙酯或單膦酸苯乙酯，或它們的混合物。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述前體單體單元選自(甲基)丙烯酸2-羥乙酯單磷酸酯，雙((甲基)丙烯酸2-羥乙酯)二磷酸酯，(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯單磷酸酯，(甲基)丙烯酸聚丙二醇酯單磷酸酯，甲基丙烯酰氨基乙基膦酸，乙烯基苯膦酸，乙烯基膦酸，和異丙烯基膦酸。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述胺類物質(zhì)的分子量為約16至3000g/molο
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述胺類物質(zhì)衍生自雙氰胺、烷基胺或胍。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述阻燃劑單體組合物為與脒基脲絡(luò)合的甲基丙烯酸2-(膦?；趸?乙酯或與脒基脲絡(luò)合的(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)膦酸。
8.阻燃劑聚合物，其包含等同于根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的阻燃劑單體組合物的單體單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的阻燃劑聚合物，其中所述聚合物為均聚物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的阻燃劑聚合物，其中所述聚合物為具有不同a)、b)和c)的阻燃劑單體組合物的共聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或10的阻燃劑聚合物，其另外包含未共價(jià)鍵合到多磷酸酯部分的烯屬不飽和單體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的阻燃劑聚合物，其中在所述聚合物中至少20%的所述單體為所述阻燃劑單體組合物，并且在所述聚合物中0.1%至約80%的所述單體為未共價(jià)鍵合到多磷酸酯部分的所述烯屬不飽和單體，并且其中所述聚合物包含至少I重量％的P并且具有至少約1000g/mol的Mn ;并且其中所述聚合物中至少90%的所述單體包含未共價(jià)鍵合到多磷酸酯部分的所述烯屬不飽和單體與所述阻燃劑單體組合物的組合，其中未共價(jià)鍵合到多磷酸酯部分的所述烯屬不飽和單體為以下一種或多種:氯乙烯、苯乙烯、(甲基)丙烯酸C1-C4tl烷基酯X1-C4tl(甲基)丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酸C1-C4tl羥烷基酯、C1-C4tl羥烷基(甲基)丙烯酰胺、乙烯基酯、丁二烯、異戊二烯和它們的二聚或多衍生性化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)的阻燃劑聚合物，其中所述磷含量為所述聚合物的約1.0至約15.0重量％。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)的阻燃劑聚合物，其中在所述組合物中至少50%的所述單體選自所述阻燃劑單體組合物。
15.用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的阻燃劑單體組合物的方法，該方法包括使前體單體單元與胺類物質(zhì)反應(yīng)，形成阻燃劑單體組合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在水存在下進(jìn)行該反應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該反應(yīng)是與作為胺類物質(zhì)的雙氰胺和水的反應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)的方法，其中在胺類物質(zhì)反應(yīng)步驟中，多磷酸酯與胺類物質(zhì)之比(P:N)為約1 :0.2至約1:15。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)的方法，其中阻燃劑單體組合物隨后自由基聚合，以生產(chǎn)阻燃劑聚合物。
20.用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求8-14中任一項(xiàng)的阻燃劑聚合物的方法，該方法包括: (a)自由基聚合所述前體單體單元，和 (b)使(a)的聚合產(chǎn)物與所述胺類物質(zhì)反應(yīng)，以形成阻燃劑聚合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中(a)自由基聚合包括自由基聚合所述沒有共價(jià)鍵合到多磷酸酯部分上的烯屬不飽和單體單元和所述前體單體單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)的方法，其中自由基聚合通過乳液聚合，分散聚合，溶液聚合，光聚合或輻射聚合進(jìn)行的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中在聚合中使用表面活性劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求20或21的方法，其中在水存在下進(jìn)行步驟(b)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中使用作為胺類物質(zhì)的雙氰胺和水，進(jìn)行所述步驟(b)。
26.根據(jù)權(quán)利要求20或21的方法，其中在胺類物質(zhì)反應(yīng)步驟中，多磷酸酯與胺類物質(zhì)之比(P:N)為約1:0.2至約1:15。
27.包含根據(jù)前述權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)所述的聚合物的組合物，并且每100重量份所述阻燃劑聚合物還包含約I至約50重量份的阻燃劑添加劑。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的組合物，其中所述阻燃劑添加劑為以下一種或多種:三聚氰胺衍生物阻燃劑，有機(jī)阻燃劑，無機(jī)阻燃劑，有機(jī)磷酸酯、膦酸酯或次膦酸酯阻燃劑，鹵化化合物阻燃劑以及它們的混合物。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的組合物，其中所述阻燃劑添加劑為三聚氰胺氰尿酸酯。
30.根據(jù)權(quán)利要求27至29中任一項(xiàng)所述組合物，其另外與一種或多種聚氨酯聚合物、聚酰胺聚合物、聚脲聚合 物、聚丙烯酸酯聚合物或它們的混合物共混。
【文檔編號】C08F230/02GK104011176SQ201280061151
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月31日
【發(fā)明者】賴大元, T·周 申請人:路博潤高級材料公司