[发明专利]作为阻燃剂的P-哌嗪化合物

说明书

发明描述

本发明涉及芳族P-哌嗪化合物在阻燃剂聚合物组合物中的用途。这些组合物尤其适用于制造基于热塑性聚合物(尤其为聚烯烃均聚物和共聚物)、缩聚物(例如多胺或聚酯)和硬塑性聚合物(例如聚环氧化物)的阻燃剂组合物。

将阻燃剂加入聚合材料(合成的或天然的材料)中以增强聚合物的阻燃性能。取决于其组成，阻燃剂可在固相、液相或气相中以化学方式(例如通过释放氮气而作为起泡剂(spumescent))和/或以物理方式(例如通过产生泡沫覆盖)而起作用。阻燃剂在燃烧过程的特定阶段期间(例如在加热、分解、点火或火焰蔓延期间)进行干扰。

仍需要可用于不同聚合物基材中的具有改进性能的阻燃剂组合物。在安全性和环境要求方面提高的标准使得管理愈加严格。特别是已知的含卤素阻燃剂不再符合所有必需的要求。因此，无卤素阻燃剂，尤其是鉴于其在与火相关的烟密度方面的更好性能而为优选的。改进的热稳定性和较小的腐蚀行为为无卤素阻燃剂组合物的其他益处。

具有三价磷的磷杂菲酰胺和热塑性聚合物组合物由U.S.4,380,515已知用作热塑性塑料和弹性体的稳定剂，以防止这些基材由氧、光和热的作用所引起的降解。

具有三价磷的磷杂菲酰胺及其在乳液中作为照相显影促进剂的用途也由EP56 787已知。

惊人地发现，在将芳族P-哌嗪化合物加入聚合物基材中的情况下，制得具有优异阻燃性能的热塑性或硬塑性聚合物。

这些组合物具有优异的热稳定性，且因此尤其适合用于制造电气与电子部件和装置的工程热塑性塑料和环氧树脂层压物中的应用中。此外，包含本发明化合物的环氧树脂对玻璃化转变温度不显示或仅显示较小的负面影响，这被认为尤其有利于其在用于制造印刷电路板的环氧树脂层压物中的使用。通过在热塑性和硬塑性树脂中使用本发明的阻燃添加剂，可大大地降低或替换常规含卤素阻燃剂和卤化环氧树脂、锑化合物和无机填料。

本发明涉及下式的P-哌嗪化合物在聚合物中诱生阻燃性中的用途：

其中

n表示0或1；

X表示氧或硫；

表示氧或位于磷与苯基之间的直接键；

位于苯基之间的虚线表示与相邻的直接键，条件为表示氧。

其中存在如上所定义的化合物(I)的聚合物组合物达到根据UL-94(Underwriter's Laboratories Subject94)的所需V-0等级和相关测试方法中的其他优异等级，尤其是在常规FR体系易于失效的玻璃纤维增强型配制剂中。

基于聚合物基材的重量，这些化合物(I)和(IA)优选以1.0-90.0重量％、优选为2.0-50.0重量％的量含于本发明的阻燃剂组合物中。

术语聚合物和基材在其范围内包括热塑性和硬塑性聚合物以及热固性材料。

以下给出合适热塑性聚合物的列举：

1.单烯烃和二烯烃的聚合物，例如聚丙烯、聚异丁烯、聚丁-1-烯、聚-4-甲基戊-1-烯、聚乙烯基环己烷、聚异戊二烯或聚丁二烯，以及环烯烃如环戊烯或降冰片烯的聚合物，聚乙烯(其任选可交联)，例如高密度聚亚甲基(HDPE)、高密度和高分子量聚乙烯(HDPE-HMW)、高密度和超高分子量聚乙烯(HDPE-UHMW)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、(VLDPE)和(ULDPE)。

聚烯烃，即前面段落中例举的单烯烃聚合物，优选聚乙烯和聚丙烯，可以通过不同方法制备，尤其通过下列方法制备：

a)自由基聚合(通常在高压和升高的温度下)。

b)使用通常含有一种或一种以上周期表第IVb、Vb、VIb或VIII族金属的催化剂的催化聚合。这些金属通常具有一个或一个以上配体，通常是可为α-或π-配位的氧化物、卤化物、醇盐、酯、醚、胺、烷基化物、链烯基化物和/或芳基化物。这些金属配合物可为游离形式或固定在基材上，通常在活化氯化镁、氯化钛(III)、氧化铝或氧化硅上。这些催化剂可溶于或不溶于聚合介质中。所述催化剂本身可用于聚合或者可使用其它活化剂，通常为烷基金属、金属氢化物、金属烷基卤化物、金属烷基氧化物或金属烷基氧烷(alkyloxane)，其中所述金属为周期表第Ia、IIa和/或IIIa族的元素。所述活化剂可方便地用其它酯、醚和胺或甲硅烷基醚基团改性。这些催化剂体系通常称为Philips、Standard Oil Indiana、齐格勒-纳塔)、TNZ(杜邦)、茂金属或单中心催化剂(SSC)。